KR20100009968A - 초음파를 이용한 그라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설현장 및 건물기초 등의 지중에 주입관을 삽입하여 지반을 보수·보강하거나 개량 또는 차수하는 그라우트 주입공법의 분사효율을 극대화하는 분사장치로 유체(시멘트 또는 약액)가 흘러가는 통로 일측에 초음파발생장치를 부착하여 주입되는 유체에 초음파를 가한 후 노즐을 통해 분사시키는 그라우팅 장치에 관한 것으로, 그라우팅 장치를 통하여 분사되는 유체는 초음파가 가해져 입자의 크기가 감소하게 됨과 동시에 입자의 균일성은 증가하고 유체의 점도는 감소하여 유속과 유량이 증대되고 아울러 침투력이 증가하게 되며, 초음파의 진동에 의해 노즐팁의 청소가 이루어져 노즐의 내구성이 증가하는 되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 그라우팅 장치에 관한 것이다.

초음파, 그라우팅, 연약지반, 주입관, 분사

Description

초음파를 이용한 그라우팅 장치{Grouting equipment to uses a supersonic waves}

본 발명은 초음파를 이용한 그라우팅장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 주입관의 노즐 일측에 장착된 초음파 발생장치에 의해 분사되는 유체는 점도가 감소되며, 이로 인해 분사유속과 유량을 증가시킬 수 있으며 또한 초음파에 의해 노즐의 내구성을 높여 그라우팅의 품질을 한층 상승시킬 수 있는 초음파를 이용한 그라우팅장치에 관한 것이다.

통상적으로 구조물보수보강·도로·터널 등을 건설하는 토목공사 등에서 지반의 강도가 약할 경우 지반이 침하되거나 붕괴하여 인명이나 재산상의 피해가 발생하는데, 이러한 연약한 지반을 보강하는 가장 보편적인 방법으로 그라우팅 공법이 이용된다.

그라우팅 공법은 지중에 주입관을 삽입하여 그 내부에 그라우트(예를 들면 시멘트 페이스트, 약액 등)를 주입한 후 경화시켜 구조체를 형성하거나 침투수를 차단하여 연약한 지반을 보수·보강 및 개량하는 공법이다.

일반적으로 그라우팅 장치는 도 1에 도시된 것과 같이 천공기(1)와 그라우트믹서(2)와 그라우트펌프(3) 및 주입호스(4) 그리고 주입관(5)으로 구성된다.

여기서 천공기(1)는 지중에 주입관(5)을 삽입시키기 위한 천공장비이며, 그라우트믹서(2)는 그라우트제를 배합하는 장치로서 특정 배합비로 배합 및 보관되는 장치이고, 그라우트펌프(3)는 배합된 그라우트제를 지중에 주입되도록 하는 동력역할을 하며, 주입호스(4)는 그라우트펌프(3)와 주입관(5) 사이를 연결하여 저압 또는 고압의 유체를 이동시키는 통로역할을 하고, 주입관(5)은 지중에 삽입되어 분사노즐을 통하여 회전 또는 무회전으로 그라우트제를 지중에 직접 분사하는 장치로 원통형상을 이루게 되며, 중앙에 수직방향으로 그라우트제가 이동하는 통로가 형성되며 또한 외주면에는 하나 이상의 노즐이 부착되고 노즐은 그라우트제의 통로와 이어져 유체가 외측으로 분사될 수 있도록 구성된다.

이와 같이 구성된 그라우팅 장치를 사용하여 지중에 구조체를 형성하게 되면 연약한 지반의 개량이 이루어져 연약지반이 보강된다.

그러나 종래의 그라우팅 장치에 사용되는 그라우트제는 점도가 높은 시멘트 및 특수약액으로 이루어져 노즐을 통해 분사할 때 마찰저항에 의해 효율적인 분사가 이루어지지 않는데 즉, 그라우트제가 지중에 주입되는 과정에 많은 에너지손실로 분사의 유속 및 유량에 한계가 발생하여 효율이 떨어지는 것으로 그라우트의 품질저하 및 작업시간이 길어진다는 문제점이 있었다.

또한 주입효율을 높이기 위해 높은 압력으로 분사를 하는 경우 마찰력이 증가하므로 노즐의 마모도도 상승하여 노즐의 내구성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그라우트제의 점도를 감소시켜 유량과 유속을 증가시켜 그라우팅의 품질 및 작업효율을 증가시키고, 노즐의 내구성을 증가시킬 수 있는 초음파를 이용한 그라우팅 장치를 제공하데 그 목적이 있다.

본 발명은 시멘트 페이스트 등 그라우트제에 초음파를 가하여 그라우트제의 입자의 균일성을 증대시켜 작아지도록 하고 점도를 감소시켜 유량과 유속을 증가시킴에 따라 그라우트의 품질이 향상되고, 주입작업이 용이하게 이루어질 뿐 아니라 점도가 낮아 마찰에 의해 노즐이 손상되는 것을 방지하게 되며, 노즐의 팁이 자동으로 청소되어 유지비용이 절감되어 경제적인 효과가 있다.

본 발명은 건설현장 및 건물기초 등의 지중에 주입관을 삽입하여 지반을 보수·보강하거나 개량 또는 차수하는 그라우트 주입공법의 품질 및 분사효율을 극대화하는 분사장치로 유체(시멘트 또는 약액)가 이동하는 통로 일측에 초음파 발생장치를 부착하여 분사되는 유체에 초음파를 가한 후 유체노즐을 통해 분사시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 그라우팅 장치에 관한 것이다.

본 발명은 그라우트제가 통과하는 통로에 초음파발생장치(8)를 부착하여 그라우트제에 초음파를 가하는 것으로, 이는 초음파에 의해 그라우트제를 이루는 입자의 크기가 감소하며 균일성이 증대되며 또한 점도가 감소하게 되도록 하여, 유량과 유속이 증가하며 침투력이 증가하여 연약지반을 보강하는 개량효과가 탁월해지고, 품질이 향상되며 작업효율이 상승한다.

본 발명의 구성에 대한 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명 초음파발생장치의 상세 구성도이고, 도 3은 본 발명 초음파발생장치를 장착한 주입관의 단면도이며, 도 4는 본 발명 초음파발생장치가 그라우팅 장치에 부착되는 실시 예이다.

본 발명에서는 도 2 내지 4에서 도시한 바와 같이 구성된 그라우팅장치에 있어서 초음파 발생장치는 진동자(11)와 노즐방향 발사부(12)로 이루어져 있으며, 이를 장착한 주입관(5)은 주입관본체(6)의 중심을 관통하는 유체통로(10)가 구비되어 있고, 유체통로(10)의 가운데 일측에는 유체를 분사하는 분사노즐(7)이 구비되며, 분사노즐(7)과 대향되는 위치에는 분사되는 유체에 초음파를 가하여 유체를 진동시키는 초음파발생장치(8)가 구비되고, 유체통로(10)의 끝단에는 천공비트연결구(9)가 구비되어 있다.

본 발명은 초음파진동자(11)와 노즐방향발사부(12)로 형성된 초음파발생장치(8)를 구비한 주입관(5)을 노즐 직후방(100)에 설치하고 있다.

상기 초음파발생장치(8)는 기본주파수 28㎑내외의 주파수를 가지는 초음파를 발생시키고, 초음파는 인접하여 흘러가는 유체에 가해져 유체를 진동시키게 되며, 또한 초음파발생장치(8)의 주파수는 기본주파수(28㎑)에서 다양한 채널로 변화하여 그 효과를 달리할 수 있다.

초음파가 가해진 그라우트 주입제는 입자의 크기가 감소하여 균일해짐에 따라서 점도는 감소하고, 유속과 유량은 증가하고 입자는 균일하고 작아지므로 지반 내부로 시멘트 페이스트가 용이하게 침투할 수 있게 되어 품질이 향상되는 것이다.

또한 초음파는 노즐팁을 청소하는 효과가 있어 노즐의 내구성을 증가시킨다.

상기와 같이 주입관(5)에 부착된 초음파발생장치(8)는 주입관(5)의 노즐 직후방(100)에 설치하는 것이 기본이며, 효율을 증대하기 위하여 추가적으로는 도 4에서 도시한 바와 같이 주입관(5)과 그라우트펌프(3)를 연결하는 주입호스의 전·후 즉 주입호스(4)와 연결되는 상단부(200) 또는 그라우트펌프 토출구(300)에 설치하면 그 효율을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 종래 그라우팅 시공의 개략적인 구성도

도 2는 본 발명 초음파발생장치의 상세 구성도

도 3은 본 발명 초음파발생장치를 장착한 주입관의 단면도

도 4는 본 발명 초음파발생장치가 그라우팅 장치에 부착되는 실시 예

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 천공기 2. 그라우트믹서

3. 그라우트펌프 4. 주입호스

5. 주입관 6.주입관본체

7. 분사노즐 8. 초음파발생장치

9. 천공비트연결구 10. 유체통로

11. 초음파진동자 12. 노즐방향발사부

13. 지반 100. 노즐 직후방

200. 상단부 300. 그라우트펌프 토출구

Claims (2)

1. 건설현장 및 건물기초 등의 지중에 주입관본체(6)의 중심을 관통하는 유체통로(10)와 유체통로의 일측에는 유체를 분사하는 분사노즐(7)과 유체통로의 끝단에는 천공비트연결구(9)가 구비된 주입관(5)을 삽입하여 지반을 보수·보강하거나 개량 또는 차수하는 그라우트 주입공법의 분사효율을 극대화하는 그라우팅 장치에 있어서,

   주입관(5)의 유체통로(10) 일측에 진동자(11)와 노즐방향 발사부(12)로 형성된 초음파발생장치(8)를 구비하여 유체에 초음파를 가하여 유체를 진동시킨 후 분사노즐(7)을 통하여 분사시키는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 그라우팅 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 초음파발생장치(8)를 유체가 저장되어 있는 그라우트펌프 토출구(300)나 주입관(5)과 주입호스(4)가 연결되는 상단부(200)에 설치하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 그라우팅 장치.

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