KR20110093355A - 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치에 관한 것으로서, 속이 빈 중공을 갖는 몸통부분의 일단에 원추형상의 선단슈가 마련되어 있고, 몸통부분의 타측에 중공을 폐쇄하게 고정된 주입캡과, 몸통부분의 외주면에 중공과 연통되게 다수개 형성된 분사공과, 분사공에 고정 설치되는 일방향밸브로 된 강관과, 강관의 중공 내에 상호 이격되게 설치되며 그 표면을 관통하여 삽입공이 형성된 칸막이 철판과, 칸막이철판의 삽입공에 길이를 다르게 하여 다수개가 삽입 설치되는 주입관으로 된 칸막이조립체를 갖는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치에 있어서, 칸막이 철판이 위치된 강관의 외주면에는 칸막이 철판이 강관내에 구속고정되게 칸막이 철판을 중심으로 상부 및 하부에 칸막이 철판의 위치가 고정되도록 몸통부분의 외주면에서 원주방향을 따라 외경이 줄어드는 내측방향으로 각각 인입된 상부 및 하부 인입홈을 갖게 처리되어 있다. 이러한 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법에 의하면, 칸막이 철판을 강관으로부터 내측으로 인입되는 인입홈 형성에 의해 고정시키도록 되어 있어 제작이 용이하고, 경제성이 우수한 이점이 있다.
Description
본 발명은 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강관 내에 설치된 주입관을 통하여 주입재를 동시에 주입하여 강관과 터널 주변지반을 일체화되게 시공할 수 있도록 된 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법에 관한 것이다.
최근 시행되고 있는 강관 동시주입 공법은 강관 내에 칸막이를 설치하고, 칸막이에 주입관이 결합되게 하여 주입재를 칸막이로 구획된 공간마다 동시에 공급할 수 있도록 된 방식이다.
이러한 강관 동시주입 공법에 적용되는 그라우팅 장치의 칸막이는 고무소재로 되어 있어 제작 및 이종재료인 주입관과의 접합성이 나쁜 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 조립 구조 및 제작이 용이하면서도 경제적으로 우수한 품질을 제공할 수 있는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치는 속이 빈 중공을 갖는 몸통부분의 일단에 원추형상의 선단슈가 마련되어 있고, 상기 몸통부분의 타측에 상기 중공을 폐쇄하게 고정된 주입캡과, 상기 몸통부분의 외주면에 상기 중공과 연통되게 다수개 형성된 분사공과, 상기 분사공에 고정 설치되는 일방향 밸브로 된 강관과, 상기 강관의 중공 내에 상호 이격되게 설치되며 그 표면을 관통하여 삽입공이 형성된 칸막이 철판과, 상기 칸막이철판의 삽입공에 길이를 다르게 하여 다수개가 삽입 설치되는 주입관으로 된 칸막이조립체를 갖는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치에 있어서, 상기 칸막이 철판이 위치된 상기 강관의 외주면에는 상기 칸막이 철판이 상기 강관내에 구속고정되게 상기 칸막이 철판을 중심으로 상부 및 하부에 상기 칸막이 철판의 위치가 고정되도록 상기 몸통부분의 외주면에서 원주방향을 따라 외경이 줄어드는 내측방향으로 각각 인입된 상부 및 하부 인입홈을 갖게 처리된다.
바람직하게는 상기 칸막이 철판을 중심으로 상부 및 하부에 위치한 상기 상부 인입홈과 상기 하부 인입홈을 커버하는 폭으로 상기 몸통부분 외측에 용접처리되되 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분을 갖는 간격재;를 더 구비한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법은 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 공장에서 제작하는 단계; 보강할 대상 터널을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀내에 상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 삽입하는 단계; 상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치가 삽입된 천공홀내에 공기배출호스를 삽입하고, 상기 천공홀 입구로부터 일정부분을 코킹재를 주입하여 밀봉처리부를 형성하는 단계; 상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치의 내관으로 주입재를 동시주입하여 천공홀 및 주변지반과 강관 내부를 충전하는 단계;를 포함하는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법에 있어서, 상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 제작단계는 가. 복수개의 칸막이철판 및 주입캡의 삽입공에 길이가 상호 다른 주입관을 접합하여 칸막이조립체를 형성한 후 강관의 몸통부분 내부에 삽입하고, 상기 칸막이 철판이 위치된 영역의 상기 몸통부분 외주면에서 상부 및 하부가 내측으로 인입되게 상부 및 하부 인입홈을 상기 강관의 원주방향을 따라 몸통부분에 형성하여 상기 칸막이 철판을 상기 강관에 고정시키는 단계와; 나. 상기 강관의 몸통부분 선단에 선단슈를 접합하고, 상기 강관의 선단슈 맞은편의 상기 주입캡을 상기 몸통부분에 접합하는 단계와; 다. 상기 강관의 몸통부분에 분사공을 천공 및 체크밸브를 설치하는 단계와; 라. 상기 상부 및 하부 인입홈 주변에 상기 상부 인입홈과 상기 하부 인입홈을 커버하는 폭으로 상기 몸통부분 외주면에 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분을 갖는 간격재를 용접에 의해 접합하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법에 의하면, 칸막이 철판을 강관의 외주면에서 외경이 줄어드는 내측으로 인입되는 인입홈 형성에 의해 고정시키도록 되어 있어 제작이 용이하고, 간격재의 돌출부분에 의해 보강대상 터널의 천공홀 내에서의 유동각도를 줄일 수 있으며 체크밸브를 보호 및 분사공의 이격공간을 충분히 확보할 수 있게 하며 경제성이 우수한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 구조용 강관 동시주입 그라우팅 장치를 이용하여 터널을 보강하는 공정을 나타내 보인 공정도이고,
도 3은 도 2의 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치의 제작과정을 상세하게 나타내보인 공정도이고,
도 4는 도 1의 구조용 강관 동시주입 그라우팅 장치에 주입재를 공급하는 주입재 공급계통을 나타내 보인 도면이다.
도 2는 도 1의 구조용 강관 동시주입 그라우팅 장치를 이용하여 터널을 보강하는 공정을 나타내 보인 공정도이고,
도 3은 도 2의 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치의 제작과정을 상세하게 나타내보인 공정도이고,
도 4는 도 1의 구조용 강관 동시주입 그라우팅 장치에 주입재를 공급하는 주입재 공급계통을 나타내 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 나타내 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치(100)는 강관(110)과 칸막이 조립체(150)로 되어 있다.
강관(110)은 몸통부분(112), 주입캡(114) 및 선단슈(116)로 되어 있다.
강관(110)은 몸통부분(112)은 외경이 Φ60.5㎜이고, 두께가 4.0㎜인(규격 114.50.8) 구조용 탄소강관이 적용되는 것이 바람직하다.
몸통부분(112)은 속이 빈 중공을 갖는 파이프 형태로 일정길이 연장되어 있다.
몸통부분(112)의 외주면에는 중공과 연통되게 다수개의 분사공(113)이 길이방향을 따라 형성되어 있다.
분사공(113)은 Φ5.0㎜ 내지 Φ10.0㎜ 정도로 적용하는 것이 바람직하다.
강관(110)의 전체길이는 8 내지 16미터, 더욱 바람직하게는 12미터정도로 적용한다.
일방향 밸브로 적용된 체크밸브(121)가 분사공(113)에 설치되어 있다.
여기서 체크밸브(121)는 강관(110)의 내부로 이물질의 유입을 방지하고 주입재가 원활하게 외부로 방출될 수 있게 적용된 것이다.
선단슈(116)는 몸통부분(112)의 일단에 원추형상으로 돌출되게 형성된 부분이다.
주입캡(114)은 단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 몸통부분(112)의 타측에서 중공을 폐쇄하게 고정되게 용접에 의해 접합되어 있고, 주입관(161 내지 164)이 삽입공을 통해 관통되게 접합되어 있다.
칸막이 조립체(150)는 다수개의 칸막이철판(151 내지 153)와, 칸막이철판(151 내지 154)에 접합된 주입관(161 내지 164)으로 되어 있다.
칸막이철판(151 내지 153)은 철판소재로 원형 디스크 형태로 형성되어 후술되는 주입관(161 내지 164) 중 관통 대상 주입관이 삽입될 수 있는 삽입공이 표면을 관통하여 형성되어 있다.
즉, 참조부호 153으로 표기된 칸막이 철판은 하나의 삽입공이, 참조부호 152로 표기된 칸막이 철판에는 두개의 삽입공이, 참조부호 151로 표기된 칸막이 철판에는 세개의 삽입공이 형성된다.
주입관(161 내지 164)은 4개가 적용되어 있고, 각각 강관(110) 내로 진입되는 길이가 다르게 되어 있다.
주입관(161 내지 164)은 적용대상 칸막이철판(151 내지 153)의 삽입공에 길이를 다르게 하여 삽입 및 접합되어 있다.
이러한 칸막이 조립체(150)는 강관(110)의 중공 내에 길이방향을 따라 칸막이 철판(151 내지 153)이 상호 이격되게 설치되어 공간을 구획하는 격벽기능을 한다.
또한, 강관(110)은 칸막이 철판(151 내지 153)이 위치된 외주면에 칸막이 철판(151 내지 153)이 강관(110) 내에 구속고정되게 칸막이 철판(151 내지 153)을 중심으로 상부 및 하부에 칸막이 철판(151 내지 153)의 위치가 고정되도록 몸통부분(112) 외주면에서 몸통부분(112)의 외경이 줄어드는 내측방향으로 원주면을 따라 각각 인입된 상부 및 하부 인입홈(131)(132)을 갖게 처리되어 있다.
또한, 칸막이 철판(151 내지 153)을 중심으로 상부 및 하부에 위치한 상부 인입홈(131)과 하부 인입홈(132)을 커버하는 폭으로 몸통부분(112) 외측에 철판소재로 된 간격재(171)가 용접 처리되어 있다.
여기서 간격재(171)는 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분(171b)을 갖는 구조로 된 것이 적용된다.
간격재(171)는 돌출부분(171b)을 중심으로 상하방향으로 각각 연장된 밀착부분(171a)을 통해 몸통부분(112)에 용접 처리된다.
이러한 간격재(171)의 돌출부분(171b)은 강관(110)의 외경을 부분적으로 돌출시킴으로써 체크밸브(121)를 보호하고, 터널내에 천공된 천공홀 내에서의 유동 범위를 줄여주는 장점을 제공한다.
한편, 주입관(161 내지 164)을 통해 주입재를 공급할 수 있도록 강관(110)의 외부로 연장된 주입관(161 내지 164)의 일단에는 공급관과 나사결합하기 위한 링니뿔 압착 너트부분(167)이 일체로 형성되어 있다.
이러한 주입관(161 내지 164)은 도 4에 도시된 바와 같이 주입재를 공급받을 수 있도록 유량계(331 내지 335), 주입펌프(P1 내지 P4)(321 내지 324) 및 믹서기(310)와 순차적으로 접속된다.
여기서, 믹서기(310)는 3개의 혼합조가 독립되게 마련된 3조식 믹서기가 적용되었고, 믹서기(310)의 혼합조 각각이 4개의 펌프(321 내지 324)에 주입재를 공급할 수 있도록 배관 되어 있다.
또한, 주입관(161 내지 164)은 강관(110)의 길이방향을 따라 장관과 단관이 교호적으로 배치된다.
주입관(161 내지 164)은 외경은 12㎜인 것이 적용될 수 있다.
이러한 구조의 강관 동시주입 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 강관 동시주입 그라우팅장치를 공장에서 제작한다(단계 210).
강관 동시주입 그라우팅 장치의 제작과정은 도 3을 참조하여 설명하다.
먼저, 복수개의 칸막이철판(151 내지 153) 및 주입캡(114)에 각각 관통대상 주입관의 개수에 따라 개수를 달리하여 형성된 삽입공에 길이가 상호 다른 주입관(161 내지 164)을 접합하여 칸막이조립체(150)를 형성한다(단계 201).
여기서, 상기 칸막이 철판(151 내지 153)들 사이 간격은 3∼4M 정도로 적용하고, 두께는 2∼4㎝인 것을 적용한다.
이후, 칸막이 조립체(150)를 강관(110)의 몸통부분(112) 내부에 삽입하고, 칸막이 철판(151 내지 153)이 각각 위치된 영역의 몸통부분(112)의 외주면 상의 상부 및 하부가 내측으로 인입되게 외주면을 따라 상부 및 하부 인입홈(131 내지 132)을 강관(110)의 몸통부분(112)에 형성하여 칸막이 철판(151 내지 153)을 강관에 고정시킨다(단계 203).
다음은 강관(110)의 몸통부분(112) 선단에 선단슈(116)를 접합하고(단계 205), 강관(110)의 선단슈(116) 맞은편에 배치된 주입캡(114)의 몸통부분(112)과 접하는 가장자리부분을 용접에 의해 접합한다(단계 207).
이후, 강관(110)의 몸통부분(112)에 분사공(113)을 천공 및 체크밸브(121)를 설치한다.
그리고 나서, 칸막이 철판(151 내지 153)이 각각 설치된 위치를 중심으로 상부 및 하부에 위치한 상부 인입홈(131)과 하부 인입홈(132)을 커버하는 폭으로 몸통부분(112) 외주면에 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분(171b)을 갖는 간격재(171)를 용접에 의해 접합처리한다(단계 211).
이러한 과정을 거쳐 제작된 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치(100)를 이용한 터널보강 과정에서 다음은 보강할 대상 터널을 천공하여 천공홀을 형성한다(단계 230).
여기서, 천공홀은 직경 Φ100㎜ 또는 Φ150㎜ 이상, 천공 심도는 8∼16M, 각도는 상향으로5 ∼10°로 천공기를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이후, 천공홀 내에 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치(100)를 삽입하고(단계 250), 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치(100)가 삽입된 천공홀내에 공기배출호스(미도시)를 삽입하고, 천공홀 입구로부터 일정부분 예를 들면 30센티미터 정도 깊이에 그라우팅장치(100) 외주면에 코킹재를 주입하여 밀봉처리부를 형성한다(단계 270).
여기서, 코킹재는 제품명(CEROMAX CX-1)를 적용하여 밀봉처리할 수 있다.
이때, 밀봉처리부는 최대주입압력(40kgf/㎠) 이상에 견딜 수 있게 형성한다.
단계 270 이후에는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치(100)와 앞서 설명된 믹서기(310)로부터 주입펌프(321 내지 324) 및 유량계(331 내지 334)를 거쳐 이어지는 공급관과 접속되어 주입관(161 내지 164)을 통해 주입재를 동시주입하여 천공홀 및 주변지반과 강관 내부를 충전한다(단계 290).
여기서, 주입재는 시멘트 밀크 및 물유리계로 이루어진 것을 적용하되, 현장여건 및 지질여건에 따라 일정한 압력(Pmax:15∼20㎏/㎠ , P=1∼10㎏f/㎠으로 한다)으로 동시주입한다.
또한, 터널의 특성을 고려하여 현장여건에 따라 물, 규산소다, 시멘트로 이루어지는 주입재의 혼합비를 조정하여 사용할 수 있으며, 주입압은 15 내지 20㎏f/㎠ 이내로 하며, 주입압과 주입량의 변화에 따라 적절하게 적용하면 된다.
110: 강관 150: 칸막이 조립체
Claims (3)
- 속이 빈 중공을 갖는 몸통부분의 일단에 원추형상의 선단슈가 마련되어 있고, 상기 몸통부분의 타측에 상기 중공을 폐쇄하게 고정된 주입캡과, 상기 몸통부분의 외주면에 상기 중공과 연통되게 다수개 형성된 분사공과, 상기 분사공에 고정 설치되는 일방향 밸브로 된 강관과, 상기 강관의 중공 내에 상호 이격되게 설치되며 그 표면을 관통하여 삽입공이 형성된 칸막이 철판과, 상기 칸막이철판의 삽입공에 길이를 다르게 하여 다수개가 삽입 설치되는 주입관으로 된 칸막이조립체를 갖는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치에 있어서,
상기 칸막이 철판이 위치된 상기 강관의 외주면에는 상기 칸막이 철판이 상기 강관내에 구속고정되게 상기 칸막이 철판을 중심으로 상부 및 하부에 상기 칸막이 철판의 위치가 고정되도록 상기 몸통부분의 외주면에서 원주방향을 따라 외경이 줄어드는 내측방향으로 각각 인입된 상부 및 하부 인입홈을 갖게 처리된 것을 특징으로 하는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치. - 제1항에 있어서, 상기 칸막이 철판을 중심으로 상부 및 하부에 위치한 상기 상부 인입홈과 상기 하부 인입홈을 커버하는 폭으로 상기 몸통부분 외측에 용접처리되되 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분을 갖는 간격재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치.
- 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 공장에서 제작하는 단계;
보강할 대상 터널을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계;
상기 천공홀내에 상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 삽입하는 단계;
상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치가 삽입된 천공홀내에 공기배출호스를 삽입하고, 상기 천공홀 입구로부터 일정부분을 코킹재를 주입하여 밀봉처리부를 형성하는 단계;
상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치의 내관으로 주입재를 동시주입하여 천공홀 및 주변지반과 강관 내부를 충전하는 단계;를 포함하는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법에 있어서,
상기 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 제작단계는
가. 복수개의 칸막이철판 및 주입캡의 삽입공에 길이가 상호 다른 주입관을 접합하여 칸막이조립체를 형성한 후 강관의 몸통부분 내부에 삽입하고, 상기 칸막이 철판이 위치된 영역의 상기 몸통부분 외주면에서 상부 및 하부가 내측으로 인입되게 상부 및 하부 인입홈을 상기 강관의 원주방향을 따라 몸통부분에 형성하여 상기 칸막이 철판을 상기 강관에 고정시키는 단계와;
나. 상기 강관의 몸통부분 선단에 선단슈를 접합하고, 상기 강관의 선단슈 맞은편의 상기 주입캡을 상기 몸통부분에 접합하는 단계와;
다. 상기 강관의 몸통부분에 분사공을 천공 및 체크밸브를 설치하는 단계와;
라. 상기 상부 및 하부 인입홈 주변에 상기 상부 인입홈과 상기 하부 인입홈을 커버하는 폭으로 상기 몸통부분 외주면에 중앙부분이 외측으로 돌출되게 절곡된 돌출부분을 갖는 간격재를 용접에 의해 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100013357A KR20110093355A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100013357A KR20110093355A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110093355A true KR20110093355A (ko) | 2011-08-18 |
Family
ID=44930066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100013357A KR20110093355A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 구조용 강관 동시주입 그라우팅장치 및 이를 이용한 터널 보강공법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110093355A (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101500667B1 (ko) * | 2014-08-28 | 2015-03-09 | 최정옥 | 강관 그라우팅 장치와 이를 이용한 터널 선진 보강 및 차수 그라우팅공법 |
| KR102015016B1 (ko) * | 2018-04-04 | 2019-08-28 | (주)진양비지엠텍 | 그라우트재 동시주입용 강관 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법 |
| KR102146923B1 (ko) * | 2020-06-24 | 2020-08-21 | 최제인 | 신 강관 동시주입 그라우팅 장치를 이용한 터널 보강 공법 |
| KR102433682B1 (ko) | 2022-03-02 | 2022-08-18 | 강산기술단 주식회사 | 다목적 토탈 검측장치 및 이를 이용한 강관 다단 그라우팅 터널보강 디지털 시공공법 |
| KR20230102463A (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 토양건영 주식회사 | 직타방식에 의한 동시주입 그라우팅 장치 |
-
2010
- 2010-02-12 KR KR1020100013357A patent/KR20110093355A/ko not_active Application Discontinuation
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