KR20120093749A - 강관 보강용 그라우트 동시 주입방법 - Google Patents
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Abstract
강관 보강용 그라우트 동시 주입방법이 개시된다. 본 발명의 강관 보강용 그라우트 동시 주입방법은, 다수개의 분출공을 구비하여 굴착공에 설치되는 강관의 내부를 다수의 공간으로 구획한 후 각 공간에 그라우트재를 주입하여 강관을 보강하도록 된 그라우트 동시 주입장치로서, 상기 강관의 내부에 간격을 유지하여 설치되어 서로 구분되는 공간부를 형성하는 여러 쌍의 패커 고정링; 상기 각 패커 고정링 사이에 설치되는 패커들; 패커 확장용 펌프와 연결되고, 상기 각 패커 고정링과 패커들 관통하여 설치되며, 각 패커가 위치한 영역에는 확장용 주입공들이 형성된 각각 천공된 패커 확장용 주입관; 및 서로 다른 길이로 형성되어 그라우트재 주입용 펌프와 각각 연결되고, 각각의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커를 관통하여 설치되는 각각의 그라우트 주입관을 포함하는 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용하여 강관에 그라우트를 동시 주입하는 방법으로서, a) 상기 강관의 내부를 여러 개의 공간부로 구획하는 여러 쌍의 패커 고정링과 패커를 소정의 간격으로 배치하고, 상기 확장용 주입공들이 각 패커에 위치하도록 상기 패커 확장용 주입관을 상기 각 패커 고정링과 패커에 관통 결합하며, 서로 다른 길이로 형성된 각 그라우트 주입관의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커 들을 관통 결합하여 그라우트 동시 주입장치를 구성하는 단계; b)지반에 굴착공을 천공하는 단계; c) 상기 굴착공에 분출공을 구비한 강관을 배치하고, 상기 강관과 굴착공 사이를 코킹하는 단계; d) 상기 a) 단계에서 제작된 그라우트 동시 주입장치를 상기 강관에 삽입하여 설치한 후, 상기 강관의 입구를 코킹하는 단계; e) 상기 패커 확장용 펌프를 상기 패커 확장용 주입관에 연결하고, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 각 그라우트 주입관에 연결하는 단계; f) 상기 패커 확장용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 상기 각 확장용 주입공들을 통하여 각 패커에 주입되도록 하여 상기 패커를 확장시켜 각 공간부를 차단하는 단계; 및 g) 상기 f) 단계에 의해 각 공간부가 상기 각 패커의 확장으로 차단되면, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 각 그라우트 주입관의 끝단부를 통하여 각 공간부에 주입되도록 하여 충진하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 강관 보강용 그라우트 동시 주입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 길이가 서로 다른 다수개의 주입관을 이용하여 그라우트재를 신속하게 주입할 수 있는 강관 보강용 그라우트 동시 주입방법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반을 보강하기 위하여 실시되는 지반개량공법은 연약지반에 구멍을 뚫어 유동성 몰탈(그라우팅재)이나 약액을 강제로 주입하여 응고시키는 공법이다.
일 예로서, 굴착공에 분출공이 형성된 그라우팅 강관을 설치하고, 이 그라우팅 강관의 내부에 패커 고정링을 각각 설치하여 그라우팅 강관의 내부를 여러 공간으로 구획한 후 각 패커 고정링 사이에 설치된 패커를 확장시켜 각 공간을 차단하고, 각 공간에 그라우트재를 주입하도록 구성된 것이다.
그러나, 이와 같은 종래기술에 의한 강관 보강을 위한 그라우트 주입장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 그라우팅 강관의 내부가 각 패커에 의해 여러 개의 공간으로 구획된 경우에 다수개의 패커 확장관 및 다수개의 그라우트 주입관이 구비되어야 함으로써 구조가 복잡하고 많은 부품이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.
한편, 대한민국등록특허 제10-0918681호에는 패커와 유턴 주입관을 이용한 그라우트 동시 주입장치가 개시되어 있다. 이러한 종래기술에 의한 동시 주입장치는 제 1 주입관(10)의 일단과 제 2 주입관(20)의 일단이 연결부재(30)에 의해 연결되어, 제 1 주입관(10)과 제 2주입관(20)이 소통되고, 제 1 주입관(10)과 제 2 주입관(20)에 다수개의 패커수단(40)이 장착되고, 제 1 주입관(10)에 천공된 제 1 분출구멍(11)들이 패커수단(40) 사이에 배치되고, 제 2 주입관(20)에 천공된 제 2 분출구멍(21)들이 패커수단(40)의 내부에 배치되고, 상기 제 1 주입관(10) 및 제 2 주입관(20)이 그라우팅관(50)에 삽입됨으로써 그라우팅관(50) 내부는 다수개의 구획공간(D1, D2, D3, D4)으로 구분되고, 그라우팅 관벽에는 역류방지 밸브(52)가 장착된 다수개의 분출구멍들이 형성되는 것이다.
이러한 종래기술에 의한 그라우트 주입장치는 제1,2 주입관의 각 일단부가 연결부재에 의해 연결됨으로써 구조가 단순한 장점이 있었으나, 그라우트재가 각 제1,2분출구멍들을 통하여 패커수단에 분출되어 패커수단이 팽창된 후 각각의 구획공간이 형성됨으로써 그라우트재가 각 제1,2분출구멍과 분출구멍들로 동시에 분출됨으로써 구획공간이 원활하게 형성되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 과제는, 구조가 단순하고 적은 부품으로 이루어진 강관 보강용 그라우트 동시 주입방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 다수개의 분출공을 구비하여 굴착공에 설치되는 강관의 내부를 다수의 공간으로 구획한 후 각 공간에 그라우트재를 주입하여 강관을 보강하도록 된 그라우트 동시 주입장치로서,
상기 강관의 내부에 간격을 유지하여 설치되어 서로 구분되는 공간부를 형성하는 여러 쌍의 패커 고정링;
상기 각 패커 고정링 사이에 설치되는 패커들;
패커 확장용 펌프와 연결되고, 상기 각 패커 고정링과 패커들 관통하여 설치되며, 각 패커가 위치한 영역에는 확장용 주입공들이 형성된 각각 천공된 패커 확장용 주입관; 및
서로 다른 길이로 형성되어 그라우트재 주입용 펌프와 각각 연결되고, 각각의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커를 관통하여 설치되는 각각의 그라우트 주입관을 포함하는 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용하여 강관에 그라우트를 동시 주입하는 방법으로서,
a) 상기 강관의 내부를 여러 개의 공간부로 구획하는 여러 쌍의 패커 고정링과 패커를 소정의 간격으로 배치하고, 상기 패커 확장용 주입관을 확장용 주입공들이 각 패커에 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커 들을 관통 결합하며, 서로 다른 길이로 형성된 각 그라우트 주입관의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커 들을 관통 결합하여 그라우트 동시 주입장치를 구성하는 단계;
b)지반에 굴착공을 천공하는 단계;
c) 상기 굴착공에 분출공을 구비한 강관을 배치하고, 상기 굴착공과 강관 사이에 공기 배출관을 배치하며, 상기 강관과 굴착공 사이를 코킹하는 단계;
d) 상기 a) 단계에서 제작된 그라우트 동시 주입장치를 상기 강관에 삽입하여 설치한 후, 상기 강관의 입구를 폐쇄하는 단계;
e) 상기 패커 확장용 펌프를 상기 패커 확장용 주입관에 연결하고, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 각 그라우트 주입관에 연결하는 단계;
f) 상기 패커 확장용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 상기 각 확장용 주입공들을 통하여 각 패커에 주입되도록 하여 상기 패커를 확장시켜 각 공간부를 차단하는 단계; 및
g) 상기 f) 단계에 의해 각 공간부가 상기 각 패커의 확장으로 차단되면, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 각 그라우트 주입관의 끝단부를 통하여 각 공간부에 주입되도록 하여 충진하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용한 그라우트 동시 주입방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 의하면, 패커 확장용 주입관에 확장용 주입공이 다수개 형성됨으로써, 패커 강관의 내부가 다수개의 패커에 의해 여러 공간부로 구획된 상태에서 하나의 패커 확장용 주입관으로 패커를 확장시킬 수 있고, 길이가 서로 다른 다수개의 그라우트 주입관에 의해 그라우트 주입이 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서, 강관을 보강하는 그라우팅 동시 주입이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 강관 보강 작업에 필요한 장치의 부품이 현저하게 줄어는 효과가 제공된다.
또한, 강관을 보강하기 위한 그라우트 동시 주입장치를 미리 조립하여 제작한 후 미리 조립된 주입장치를 현장에서 강관에 삽입한 후 각 펌프와 연결하는 동작만으로 주입장치의 설치가 완료되므로, 그라우팅 주입작업이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있는 효과가 제공되는 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 그라우트 동시 주입장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 도시한 개략적 단면도.
도 3a,3b,3c,3d는 도 1의 A-A,B-B,C-C,D-D선 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 도시한 개략적 단면도.
도 3a,3b,3c,3d는 도 1의 A-A,B-B,C-C,D-D선 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
첨부된 도면 중에서 도 2는 본 발명의 바람직한 제 1실시 예에 따른 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 도시한 개략적 단면도이고, 도 3a,3b,3c,3d는 도 1의 A-A,B-B,C-C,D-D선 단면도이다.
첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치는 사면이나 터널굴착시 굴착방향 전방인 예정단면에 우산(Umbrella) 형태로 강관을 천공 설치한 상태에서 강관 내부에 그라우트를 압력 주입하여 그라우트의 양생을 통해 강관과 주변지반을 일체화시킬 경우에 주로 사용하게 된다.
이러한 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치는 강관(20)의 내부에 배치되는 여러 쌍의 패커 고정링(50)들과, 각 패커 고정링(50) 사이에 배치되는 패커(60)와, 그리고, 패커(60)를 확장시키기 위한 패커 확장용 주입관(40)과, 각 패커(60)에 의해 구획된 공간부(22)에 그라우트재를 주입하기 위한 그라우트 주입관(30)들으로 이루어진다. 이때, 그라우트 주입관(30)들은 서로 다른 길이로 형성되어 그라우트재 주입용 펌프와 각각 연결되고, 각 끝단부가 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 각 패커 고정링과 패커를 관통하여 설치되는 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
지반에 천공되는 굴착공(10)의 내부에 설치되는 강관(20)은 다수개의 분출공(24)이 천공되어 있다. 각 분출공(24)은 그라우트재가 주입되어 강관(20)과 굴착공(10) 사이로 유출되도록 하기 위한 것이다. 이때, 굴착공(10)과 강관(20) 사이에 공기 배출관(도시되지 않음)을 배치하여 그라우트재의 주입이 용이하도록 할 수 있으며, 굴착공(10)과 강관(20) 사이의 공간 입구를 코킹으로 폐쇄한다. 이는 강관(20)과 굴착공(10) 사이로 유출된 그라우트가 굴착공(10) 외부로 유출되지 않도록 하기 위한 것이다.
패커 고정링(50)은 강관(20)의 내부에 간격을 유지하여 설치되어 강관(20) 내부에 서로 구분되는 공간부(22)를 각각 형성한다. 이러한 패커 고정링(50)은 고무재질의 원판형으로 이루어지고, 패커 확장용 주입관(40)이 통과되는 관통공과 그라우트 주입관(30)이 통과되는 관통공이 각각 형성되며, 2개가 한 쌍을 이룬다.
패커(60)는 각 패커 고정링(50) 사이에 설치되어 패커 확장용 주입관(40)을 통하여 주입되는 그라우트재에 의해 확장되어 강관(20) 내벽에 밀착되면서 각 공간부(22)를 차단하는 기능을 갖는 것으로, 주머니 구조의 합성섬유 또는 고무재질로 이루어진다.
패커 확장용 주입관(40)은 다수개의 확장용 주입공(42)들이 형성된 구조를 갖으며, 각 패커 고정링(50)과 패커(60)를 관통하여 각 패커 고정링(50)과 패커(60)와 결합되며, 각 확장용 주입공(42) 들은 각 패커(60)의 내부에 위치하도록 결합된다.
각각의 그라우트 주입관(30)은 각 패커(60)에 의해 구분된 각 공간부(22)에 그라우트를 주입하기 위한 것으로, 각 패커(60)에 의해 형성된 공간부(22)의 수에 대응되는 개수로 이루어지고, 각각의 그라우트 주입관(30)은 강관(20)의 입구로부터 각 공간부(22)의 거리에 맞도록 형성되어 각각의 일단부가 각 공간부(22)에 위치하도록 설치되는 것이다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 강관(20)의 입구와 가까운 위치의 공간부(22)에는 가장 짧은 은 그라우트 주입관(30)의 일단부가 위치하도록 설치되고, 가장 먼 위치의 공간부(22)에는 가장 긴 그라우트 주입관(30)의 일단부가 위치하도록 설치되는 것이다. 이는 그라우트재가 신속하게 각 공간부(22)에 주입되도록 하기 위한 것이다.
이러한 각각의 그라우트 주입관(30)은 각 패커 고정링(50)과 패커(60)를 관통하여 결합되며, 각 그라우트 주입관(30)의 일단부가 각 패커(60)들 사이에 위치하도록, 즉 각 공간부(22)에 위치하도록 각 패커 고정링(50)과 패커(60)에 결합되는 것이다. 그리고, 각 그라우트 주입관(30)은 연결호스에 의해 그라우트 주입용 펌프와 연결된다.
한편, 그라우트 주입관(30)과 패커 확장용 주입관(40)에 그라우트를 압입하여 주입하기 위한 혼합/주입장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 물탱크와 시멘트 믹서기, 그리고 믹서기와 각각 연결된 그라우트 주입용 펌프 및 패커 확장용 펌프, 자동 기록계, 각 펌프와 패커 확장용 주입관 및 그라우트 주입관을 연결하는 연결호스, 각 호스와 믹서기를 연결하는 오버 플로우 호스 등으로 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용한 그라우트 동시 주입방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 굴착공(10)이 형성된 공사 현장과는 별도의 장소, 예를 들면, 제작공장 등에서 그라우트 동시 주입장치를 제조한다.
즉, 강관(20)의 내부를 여러 개의 공간부(22)로 구획하도록 된 여러 쌍의 패커 고정링(50)과 패커(60)를 소정의 간격으로 배치하고, 패커 확장용 주입관(40)을 확장용 주입공(42)들이 각 패커(60) 내측에 위치하도록 패커 고정링(50)과 패커(60)에 결합한다. 즉, 패커 확장용 주입관(40)을 패커 고정링(50)과 패커(60)에 형성된 관통공에 끼워 결합하되, 각 확장용 주입공(42)들이 각 패커(60)의 내측 영역에 위치하도록 패커 확장용 주입관(40)과 패커 고정링(50) 및 패커(60)를 결합하는 것이다.
이어서, 길이가 서로 다르게 형성된 각 그라우트 주입관(30)을 설치하되, 각각의 일단부들이 각 공간부(22)에 위치하도록 각 패커(60)와 패커 고정링(50)의 관통공에 끼워 결합한다.
이 과정으로 그라우트 동시 주입장치가 조립되어 완성된다. 이는 공사 현장이 아닌 장소에서 그라우트 동시 주입장치를 미리 제조한 후 현장으로 가져가 신속하게 시공하기 위한 것이다.
이어서, 지반에 굴착공(10)을 천공하고, 굴착공(10)에 분출공(24)을 구비한 강관(20)을 삽입하여 설치한다. 그리고, 강관(20)과 굴착공(10) 사이를 급결시멘트 등으로 코킹하여 폐쇄한다.
이어서, 미리 제작된 그라우트 동시 주입장치를 강관(20)에 삽입하여 설치한 후, 강관(20)의 입구를 급결시멘트 코킹하여 폐쇄한다.
이 과정으로, 패커 고정링(50)과 패커(60) 및 그라우트 주입관(30)과 패커 확장용 주입관(40)이 결합되어 이루어진 그라우트 동시 주입장치는 강관(20)에 용이하게 신속하게 설치될 수 있다.
이 과정으로, 패커(60)는 각 공간부(22)를 구분하도록 강관(20)에 설치되고, 그라우트재가 분출되는 각 그라우트 주입관(30)의 일단부는 각 공간부(22)에 위치하게 되며, 확장용 주입공(42)도 각 패커(60) 내에 위치하게 된다.
이어서, 패커 확장용 펌프를 패커 확장용 주입관(40)에 연결하고, 그라우트재 주입용 펌프를 그라우트 주입관(30)에 연결한다.
그리고, 패커 확장용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 각 확장용 주입공(42)들을 통하여 각 패커(60)에 주입되도록 하여 패커(60)를 확장시킨다. 패커(60)가 확장되면 강관(20)의 내주면에 밀착되게 되므로 강관(20)의 내부는 각 패커(60)에 의해 구분되어 서로 차단된 각각의 공간부(22)가 형성된다.
이때, 패커 확장용 주입관(40)에는 확장용 주입공(42)들이 강관(20)의 외측에서 내측 방향으로 순차적으로 형성되므로 패커(60)는 순차적으로 팽창된다.
전술한 과정으로 각 공간부(22)가 각 패커(60)의 확장으로 차단되면, 그라우트재 주입용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 각 그라우트 주입관(30)의 일단부(끝단부)를 통하여 각 공간부(22)에 주입되도록 한다.
이때, 각각의 그라우트 주입관(30)은 공간부(22)의 수에 대응되도록 각각 구비되므로 각각의 공간부(22)로의 그라우트 주입이 신속하고 용이하게 이루어진다. 또한, 각각의 공간부(22)에 서로 길이가 다른 독립된 그라우트 주입관(30)이 각각 설치되므로 각 공간부(22)로의 그라우트 주입은 동시에 신속하게 이루어질 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 굴착공 20 : 강관
22 : 공간부 24 : 분출공
30 : 그라우트 주입관 32 : 주입용 분출공
40 : 패커 확장용 주입관 42 : 확장용 주입공
50 : 패커 고정링 60 : 패커
22 : 공간부 24 : 분출공
30 : 그라우트 주입관 32 : 주입용 분출공
40 : 패커 확장용 주입관 42 : 확장용 주입공
50 : 패커 고정링 60 : 패커
Claims (1)
- 다수개의 분출공을 구비하여 굴착공에 설치되는 강관의 내부를 다수의 공간으로 구획한 후 각 공간에 그라우트재를 주입하여 강관을 보강하도록 된 그라우트 동시 주입장치로서,
상기 강관의 내부에 간격을 유지하여 설치되어 서로 구분되는 공간부를 형성하는 여러 쌍의 패커 고정링;
상기 각 패커 고정링 사이에 설치되는 패커들;
패커 확장용 펌프와 연결되고, 상기 각 패커 고정링과 패커들 관통하여 설치되며, 각 패커가 위치한 영역에는 확장용 주입공들이 형성된 각각 천공된 패커 확장용 주입관; 및
서로 다른 길이로 형성되어 그라우트재 주입용 펌프와 각각 연결되고, 각각의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커를 관통하여 설치되는 각각의 그라우트 주입관을 포함하는 강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용하여 강관에 그라우트를 동시 주입하는 방법으로서,
a) 상기 강관의 내부를 여러 개의 공간부로 구획하는 여러 쌍의 패커 고정링과 패커를 소정의 간격으로 배치하고, 상기 확장용 주입공들이 각 패커에 위치하도록 상기 패커 확장용 주입관을 상기 각 패커 고정링과 패커에 관통 결합하며, 서로 다른 길이로 형성된 각 그라우트 주입관의 끝단부가 상기 각 공간부에 서로 중복되지 않게 위치하도록 상기 각 패커 고정링과 패커 들을 관통 결합하여 그라우트 동시 주입장치를 구성하는 단계;
b)지반에 굴착공을 천공하는 단계;
c) 상기 굴착공에 분출공을 구비한 강관을 배치하고, 상기 강관과 굴착공 사이를 코킹하는 단계;
d) 상기 a) 단계에서 제작된 그라우트 동시 주입장치를 상기 강관에 삽입하여 설치한 후, 상기 강관의 입구를 코킹하는 단계;
e) 상기 패커 확장용 펌프를 상기 패커 확장용 주입관에 연결하고, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 각 그라우트 주입관에 연결하는 단계;
f) 상기 패커 확장용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 상기 각 확장용 주입공들을 통하여 각 패커에 주입되도록 하여 상기 패커를 확장시켜 각 공간부를 차단하는 단계; 및
g) 상기 f) 단계에 의해 각 공간부가 상기 각 패커의 확장으로 차단되면, 상기 그라우트재 주입용 펌프를 작동시켜 그라우트재가 각 그라우트 주입관의 끝단부를 통하여 각 공간부에 주입되도록 하여 충진하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
강관 보강용 그라우트 동시 주입장치를 이용한 그라우트 동시 주입방법.
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