KR20140143568A - 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치 - Google Patents

Abstract

코킹이 필요 없이 그라우팅재를 주입함으로써 그라우팅재의 손실을 방지할 수 있고, 공사 시간을 단축시킬 수 있으며, 또한, 팩커 주입라인을 동관 직관으로 교체함으로써 연결부위에 별도의 장치가 필요 없게 되어 팩커 장치를 단순하게 구성할 수 있는, 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치가 제공된다. 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치는, 시추공 천공후에 강관을 투입하는 강관 다단 그라우팅 공법에 사용되는 이중 팩커(Double Packer) 장치에 있어서, 내부가 중공인 관형이며, 내부와 외부가 연통하는 관이음공과 지상측 단부의 둘레부에 형성된 나사 연결부; 다수의 단위 강관이 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 다수의 분출공이 구비된 강관의 지상측 단부에 연결되는 팩커 설치관; 내부가 비어 있는 유연성 재질로 이루어져 팩커 설치관의 둘레부에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 설치되며 충진재에 의해 팽창하면서 시추공의 내벽에 밀착됨으로써 시추공의 입구로부터 일정 거리 안쪽으로 이격되는 곳에 격리 공간을 형성하는 제1 및 제2 팩커; 및 제1 및 제2 팩커에 그라우팅재를 주입하도록 동관 직관(Straight Copper Pipe)으로 형성되는 주입호스 및 연결부를 포함하되, 제1 및 제2 팩커는 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 격리공간을 밀봉하여 보강하는 것을 특징으로 한다.

Description

동관 직관 방식의 이중 팩커 장치 {DOUBLE PACKER OF STRAIGHT COPPER PIPE TYPE}

본 발명은 이중 팩커 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 이중 팩커(Double Packer) 장치를 사용하는 강관 다단 그라우팅 공법에서 코킹(Caulking)이 필요 없이 그라우팅재를 주입할 수 있게 하는 동관 직관(Straight copper pipe) 방식의 이중 팩커(Double Packer) 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지하 및 시추공간은 주로 토사나 암반으로 구성되어 있는 지반을 굴착하여 확보하게 되는 데, 이때 굴착면을 구성하는 지반이 안정하지 않으면 붕괴 등의 위험성을 안고 있어 굴착을 진행할 수 없게 된다. 따라서 굴착시 필수적으로 지하 및 시추공간이 안정하도록 다양한 방법으로 강화하거나 보강을 행하고 있으며, 이러한 공법으로 nailing, rock bolt, anchor, 강관다단 그라우팅 공법 등이 사용되고 있다.

굴착이 예정된 지반이 토사 또는 풍화가 많이 진행되어 있거나, 절리, 층리, 파쇄대 등이 발달하여 암질이 불량한 경우, 굴착시 과도한 변형, 또는 붕괴가 될 수 있어 적절히 보강을 행하면서 굴착이 진행되어야 한다.

지하 및 굴착 공간 보강 공법을 적용하고자 하는 대표적인 공사로서 터널공사나 절개면 시추공사가 있으며, 특히, 터널 공사를 행할 때 굴착시 붕괴 위험에 가장 쉽게 노출된 것이 터널 상단부이다.

굴착 공사시 굴착면이 불량한 경우, 일반적으로 많이 사용하고 있는 Rock bolt나 Nailing 공법은 약간 하향 각도로 설치가 되는 경우가 많다. 한편, 절토사면에서의 보강과 달리 터널 상단부 보강에 주로 사용되는 강관다단 그라우팅의 경우, 보강부의 끝부분이 굴착면으로부터 상방향으로 설치해야 하기 때문에 보강재와 천공홀 사이에 그라우팅을 하고자 할 때 그라우트가 역류하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 팩커 또는 코킹재를 사용하여 그라우트의 역류를 방지하고 있다.

한편, 지반보강을 행할 때 천공홀에 투입된 보강재에 의한 보강뿐만 아니라 터널 벽 주변 지반의 그라우팅 효과를 필요로 하는 경우 강관다단 그라우팅 공법(Steel Pipe Reinforced Multi-step Grouting)을 시행한다.

일반적으로, 강관다단 그라우팅 공법은, 천공 후 강관을 투입하고 천공홀 입구를 코킹재로 막고 강관과 천공홀 사이를 실링(sealing)시킨 다음에 강관 내부에 팩커를 설치하여 팩커를 이동시키면서 다단계로 그라우팅을 수행하는 공법이다. 이러한 강관 보강형 다단식 그라우팅 공법은 강관에 의한 지반 보강 효과와 그라우팅에 의한 차수 효과를 동시에 얻을 수 있다.

종래의 기술에 따른 강관 보강형 다단 그라우팅 공법은, 통상적으로 천공, 강관 삽입, 코킹(Caulking) 및 실링(Sealing), 그라우팅(Grouting) 수순으로 진행하여 주로 연약 풍화암층의 차수 및 보강용으로 사용되고 있다.

구체적으로, 천공 과정은 천공구멍의 붕괴시 케이싱 롯드를 이용하여 천공하고, 그렇지 않은 경우 일반 롯드 천공도 가능하다. 강관의 삽입은 케이싱 롯드인 경우 강관을 삽입한 후에 케이싱을 제거한다. 천공주입구의 코킹은 지하수 유입의 방지와 그라우팅재의 역류를 방지하기 위해 코킹을 실시한다. 강관의 주변부 실링은 실링재의 부피 감소가 없고 실링 효과를 충분히 발휘하는 제품을 사용한다. 다단식 그라우팅재 주입은 지반 조건에 따라 결정된 주입 길이에 따라 단계별로 주입한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 강관 다단 그라우팅 공법을 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 강관 다단 그라우팅 공법은, 코킹부(11), 실링재 주입 및 배출 호스(12), 강관(13) 및 실링재(14)를 포함하며, 이러한 종래의 그라우팅 공법은 그라우팅재가 지상으로 역류하지 못하도록 코킹부(11)에 의해 코킹(caulking)을 하고 있으나, 이것은 실질적인 코킹을 하지 못하여 시추공을 통한 그라우팅재의 역류가 발생되고, 결국 지반을 효율적으로 보강하지 못하는 문제점이 있다.

한편, 선행 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-981433호에는 "롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치 및 이를 이용한 주입공 코킹 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치는, 지중에 천공된 시추공(21)에 삽입되는 강관(31)의 지상측 단부에 설치되는 팩커 설치관(32) 및 2개의 팩커(33, 34)를 포함한다.

강관(31)은 일정한 길이를 갖는 단위 강관이 시추공(21)의 깊이에 맞도록 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 내부에 주입된 그라우팅재(22)가 강관(31)과 시추공(21) 사이에 채워지도록 다수의 분출공이 형성된다.

팩커 설치관(32)은 시추공(21)의 입구를 폐쇄하여 그라우팅재(22)의 역류를 방지하고, 시추공(21)의 입구측을 보강하기 위한 것이며, 그라우팅재(22)의 주입을 위하여 내부가 중공인 관이고, 그 재질은 내충격용 합성수지, 스틸 등이 사용될 수 있다. 이때, 팩커 설치관(32)은 둘레부에 일정 간격을 두고 2개의 팩커(33, 34)가 설치된다.

제1 및 제2 팩커(33, 34)는 팩커 설치관(32)의 둘레부에 설치될 수 있도록 링 형상으로 이루어지고, 내부에 충진재(41)가 채워지면 팽창하는 유연성 있는 재질로 이루어진다. 이러한 제1 및 제2 팩커(33, 34)는 서로 일정 간격을 두고 이격되어 있지만, 하나의 연결관을 통해 연결되어 충진재(41)를 순차적으로 공급받아 팽창한다.

또한, 제1 및 제2 팩커(33, 34) 중에서 지상측에 배치되는 제2 팩커(34)는 지상의 충진재 공급기와 연결된다. 이러한 충진재 공급기는 충진재 탱크, 펌프, 충진재 공급관으로 구성될 수 있고, 충진재 공급관은 제2 팩커(34)에 연결되어 충진재를 공급한다.

팩커 설치관(32)은 제1 및 제2 팩커(33, 34) 사이의 시추공에 실링재(42)를 충진할 수 있도록 실링재 주입관이 연결된다. 실링재 주입관은 팩커 설치관(32)의 내부에 삽입된 후 단부가 팩커 설치관(32)에 천공된 관이음공에 연결된다. 또한, 팩커 설치관(320)의 지상측 단부는 시추공(21)에서 지상으로 돌출되며, 팩커 설치관(32)이 시추공(21)의 중심에 배치되고, 제2 팩커(34)를 통과하여 누출되는 실링재(42)가 지상으로 역류하지 않도록 패킹하는 센터유지재인 코킹부가 결합된다.

종래의 기술에 따른 롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치의 경우, 강관(31)과 그라우팅을 이용하여 지반을 보강하고, 2개의 팩커(33, 34)를 통해 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 이러한 격리공간을 밀봉하여 보강함으로써 그라우팅재(22)의 주입이 용이하고 손실을 줄일 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치의 경우, 제2 팩커(34)를 통과하여 누출되는 실링재(42)가 지상으로 역류하지 않도록 패킹하는 센터유지재인 코킹부가 필요하고, 이와 같이 코킹과 실링이 필요하기 하기 때문에 그라우팅재의 손실이 발생할 수 있고, 공사 시간이 지체될 수 있다는 문제점이 있었다.

1) 대한민국 등록특허번호 제10-981433호(출원일: 2010년 2월 25일), 발명의 명칭: "롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치 및 이를 이용한 주입공 코킹 방법" 2) 대한민국 등록특허번호 제10-1070072호(출원일: 2011년 2월 15일), 발명의 명칭: "이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치와 이의 시공방법" 3) 대한민국 등록특허번호 제10-1045727호(출원일: 2010년 4월 13일), 발명의 명칭: " 이중 팩커방식의 강관 다단 그라우팅 장치 및 그 시공방법" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-973714호(출원일: 2009년 9월 23일), 발명의 명칭: "그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법" 5) 대한민국 등록특허번호 제10-933230호(출원일: 2007년 9월 14일), 발명의 명칭: "보강용 그라우팅 장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코킹이 필요 없이 그라우팅재를 주입할 수 있게 함으로써, 그라우팅재의 손실을 방지할 수 있고, 공사 시간을 단축시킬 수 있는, 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 팩커 주입라인을 동관 직관으로 교체함으로써, 연결부위에 별도의 장치가 불필요한 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치는, 시추공 천공후에 강관을 투입하는 강관 다단 그라우팅 공법에 사용되는 이중 팩커(Double Packer) 장치에 있어서, 내부가 중공인 관형이며, 내부와 외부가 연통하는 관이음공과 지상측 단부의 둘레부에 형성된 나사 연결부; 다수의 단위 강관이 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 다수의 분출공이 구비된 강관의 지상측 단부에 연결되는 팩커 설치관; 내부가 비어 있는 유연성 재질로 이루어져 상기 팩커 설치관의 둘레부에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 설치되며 충진재에 의해 팽창하면서 시추공의 내벽에 밀착됨으로써 시추공의 입구로부터 일정 거리 안쪽으로 이격되는 곳에 격리 공간을 형성하는 제1 및 제2 팩커(Packer); 및 상기 제1 및 제2 팩커에 그라우팅재를 주입하도록 동관 직관(Straight Copper Pipe)으로 형성되는 주입호스 및 연결부를 포함하되, 상기 제1 및 제2 팩커는 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 상기 격리공간을 밀봉하여 보강하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 팩커는 탄력성을 갖는 고무재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치는, 상기 제1 및 제2 팩커와 강관의 연결 부위를 연결하는 PVC관을 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 PVC관 및 상기 제1 팩커 사이에 2~3㎜의 외부 홈파기부가 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 동관 직관은 연결부위에 별도의 장치가 필요 없는 팩커 주입라인으로서, 상기 동관 직관은 10㎜ 직경일 수 있다.

본 발명에 따르면, 코킹이 필요 없이 그라우팅재를 주입함으로써, 그라우팅재의 손실을 방지할 수 있고, 또한, 공사 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 팩커 주입라인을 동관 직관으로 교체함으로써, 연결부위에 별도의 장치가 필요 없게 되므로, 팩커 장치를 단순하게 구성할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 강관 다단 그라우팅 공법을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 롯드관 보강 그라우팅의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 현장시험 과정을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 현장시험 과정을 나타내는 사진들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치와 종래의 기술에 따른 코킹 방식의 이중 팩커 장치의 작업시간을 비교하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 이중 팩커(Packer)는 강관과 그라우팅을 이용하여 지반을 보강하고, 2개의 팩커를 통해 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 이러한 격리공간을 밀봉하여 보강함으로써 코킹을 생략할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 보강 그라우팅용 이중 팩커 장치는, 내부가 중공인 관형이며, 내부와 외부가 연통하는 관이음공과 지상측 단부의 둘레부에 나사부가 형성되며, 다수의 단위 강관이 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 다수의 분출공이 구비된 강관의 지상측 단부에 연결되는 팩커 설치관과 내부가 비어 있는 유연성 재질로 이루어져 팩커 설치관의 둘레부에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 설치되며 충진재에 의해 팽창하면서 시추공의 내벽에 밀착됨으로써 시추공의 입구로부터 일정 거리 안쪽으로 이격되는 곳에 격리 공간을 형성한다.

따라서 기존 방식의 강관 보강형 다단 그라우팅 공법은 코킹과 실링이 필요한 반면에, 본 발명의 실시예에 따른 이중 팩커 장치는 이러한 코킹 작업을 생략함으로써 그라우팅재의 손실을 최대한 줄일 수 있으며, 공사 시간을 단축시킬 수 있고, 또한, 그라우팅재의 주입이 용이하고 손실을 줄일 수 있다.

한편, 기존 강관 다단에서 코킹을 대체해서 주입구 선단부에 장착되어 주입압과 그라우팅재 유실을 방지하고 손쉽게 작업을 진행할 수 있는 이중 팩커 장치를 개발하고자 여러 시제품들을 제작하였으며 실내에서 평가를 실시하여 보완사항 등을 도출하였다.

여러 시제품 및 실내시험을 통해 도출된 문제점들을 보완하여 도 3 내지 도 8과 같은 현장 적용이 가능한 실용화 시제품을 제작하였다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진이다.

도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 비닐 재질의 이중 팩커 장치는, 1차 시제품으로서 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 나타낸다. 여기서, 도면부호 111은 고무 재질의 방수부직포를 나타내고, 도면부호 112는 주입공을 나타내며, 도면부호 113은 PV호스(엑셀호스)를 나타내고, 도변부호 114 및 115가 2개의 팩커를 나타낸다.

이러한 비닐 재질의 이중 팩커 장치의 경우, 내구성이 약하여 주입압이 누출되는 문제점을 나타낸다. 또한, 호스 연결부위에서 누수가 발생하고, 제작이 복잡하므로 가격을 상승시키는 문제점이 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진이다.

도 5 및 도 6에 도시된 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치는, 2차 시제품으로서, PV 재질의 팩커를 나타낸다. 여기서, 도면부호 121은 플라스틱 관을 나타내고, 도면부호 122 및 123은 2개의 팩커를 나타내며, 도면부호 124는 주입호스 및 연결부를 나타내고, 도면부호 125는 나사 연결부를 나타내며, 도면부호 126은 외부 홈파기부를 나타낸다.

이러한 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치는, 플라스틱 관(121)과 비닐을 연결하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 공기 주입 시 탄력이 없어 터질 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 이러한 PV 비닐 재질의 이중 팩커 장치는 연결부위가 압력이 약하고, 플라스틱 관(121)을 사용하다보니 강관과 연결이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

따라서 가장 경제성을 가질 수 있는 재질들을 이용하여 실내시험을 실시한 결과, 도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치가 고무 재질의 팩커 장치로서 현장 적용에 적합하였다.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 나타내는 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 예시하는 사진들이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치(200)는, 시추공 천공후에 강관을 투입하는 강관 다단 그라우팅 공법에 사용되는 이중 팩커 장치로서, PVC관(210), 제1 팩커(220), 제2 팩커(230), 나사 연결부(240), 주입 호스 및 연결부(동관 직관)(250), 외부 홈파기부(260), 주입 노즐(270) 및 팩커 설치관(280)을 포함한다.

PVC관(210)은 상기 제1 및 제2 팩커와 강관의 연결 부위를 연결한다.

제1 및 제2 팩커(220, 230)는 내부가 비어 있는 유연성 재질로 이루어져 상기 팩커 설치관의 둘레부에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 설치되며 충진재에 의해 팽창하면서 시추공의 내벽에 밀착됨으로써 시추공의 입구로부터 일정 거리 안쪽으로 이격되는 곳에 격리 공간을 형성한다. 상기 제1 및 제2 팩커(220, 230)는 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 상기 격리공간을 밀봉하여 보강하며, 이에 따라 코킹부가 필요 없게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 팩커는 탄력성을 갖는 고무재질로 형성될 수 있다.

나사 연결부(240)는 내부가 중공인 관형이며, 내부와 외부가 연통하는 관이음공과 지상측 단부의 둘레부에 형성된다.

주입 호스 및 연결부(250)는 10㎜ 직경의 동관 직관으로서, 상기 제1 및 제2 팩커에 그라우팅재를 주입하도록 동관 직관(Straight Copper Pipe)으로 형성된다. 이때, 상기 동관 직관은 연결부위에 별도의 장치가 필요 없는 팩커 주입라인으로서, 상기 동관 직관은 10㎜ 직경일 수 있다. 여기서, 도면부호 270은 주입 노즐을 나타낸다.

외부 홈파기부(260)는 상기 PVC관 및 상기 제1 팩커 사이에 약 2~3㎜가 형성된다.

팩커 설치관(280)은 다수의 단위 강관이 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 다수의 분출공이 구비된 강관의 지상측 단부에 연결된다.

본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치(200)는, 제1 및 제2 팩커(220, 230)를 고무재질로 함으로써 탄력성을 증대시키고, 또한, 팩커 주입라인을 동관 직관(250)으로 교체함으로써, 연결부위 별도의 장치가 필요 없게 된다. 또한, 팩커 장치와 강관의 연결 부위에 별도의 가공 PVC관(210)을 사용하여 연결할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치를 현장에 적용하여 기존 방식인 코킹작업과 작업성을 비교 분석하고, 성능검증 및 경제성을 분석하여 현장에 실용화할 수 있다. 예를 들면, 현장은 서울 인근 사면보강 현장으로 팩커 장치 고무팩커 안에 충전되는 재료는 현장에서 사용하는 시멘트와 경화재 주입 후 실제 주입을 실시하여 누수되는 것과 가압되는 압력의 내구성 등을 평가하였다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 현장시험 과정을 나타내는 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 현장시험 과정을 나타내는 사진들이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 현장시험 과정은, 크게 시험준비 과정, 팩커설치 과정, 시험주입 과정 및 본 주입 과정으로 구분된다. 구체적으로, 팩커 주입부에 압력계를 설치한다(S110). 즉, 시험준비 과정으로서, 도 8a에 도시된 바와 같이 팩커 주입부에 압력계를 설치한다.

다음으로, 팩커 장치와 주입 장치를 결합한다(S120). 즉, 시험준비 과정으로서, 도 8b에 도시된 바와 같이 팩커 장치와 주입 장치를 결합한다.

다음으로, 팩커 장치를 삽입하여 현장시험을 수행한다(S130). 즉, 팩커설치 과정으로서, 도 8c에 도시된 바와 같이 팩커 장치를 삽입하고, 또한, 도 8d에 도시된 바와 같이, 현장시험을 수행한다.

다음으로, 팩커 장치를 사용하여 주입재인 그라우팅재를 시험 주입하고, 시추공내 밀착 여부를 확인한다(S140). 즉, 시험주입 과정으로서, 도 8e에 도시된 바와 같이, 팩커 장치를 사용하여 주입재인 그라우팅재를 시험 주입하고, 또한, 도 8f에 도시된 바와 같이, 시추공내 밀착 여부를 확인한다.

다음으로, 시추공에 주입재를 실제로 주입한다(S150). 즉, 본 주입 과정으로서, 도 8g에 도시된 바와 같이, 시추공에 주입재를 실제로 주입한다.

구체적으로, 지반 조건은 사질토이고, 팩커 장치 시험을 위한 천공 각도는 상향 15도로 하고, 보통 시멘트 현탁액(밸브 장착으로 고정)으로 팩커를 주입하였다.

이러한 시험 분석결과로서, 기존의 코킹 작업과 비교하면, 시추공 내부 밀착 등이 견고하고, 약 30 여분 이상 코킹작업 시간이 단축되는 것을 알 수 있다. 이때, 최대 주입압 7kgf/㎠까지 강관 외부로 그라우팅재 유출 발생이 없다는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치의 경우, 팩커 장치의 내부 직경을 크게 하여 현장에서 사용하는 주입 팩커의 작업이 원활하게 수행될 수 있어야 한다.

한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치와 종래의 기술에 따른 코킹 방식의 이중 팩커 장치의 작업시간을 비교하기 위한 도면이다.

도 11 및 표 1에 도시된 바와 같이, 기존의 코킹 방식과 본 발명의 실시예에 따른 팩커 방식의 작업시간(1공/12m 기준, 분)을 비교하면, 약 20%이상 단축되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 따라서 시공속도 등으로 단순비교 할 때는 본 발명의 실시예에 따른 팩커 방식이 기존의 코킹 방식보다 약 20% 단축되는 것을 확인할 수 있다

본 발명의 실시예에 따르면, 코킹이 필요 없이 그라우팅재를 주입함으로써, 그라우팅재의 손실을 방지할 수 있고, 또한, 공사 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 팩커 주입라인을 동관 직관으로 교체함으로써, 연결부위에 별도의 장치가 필요 없게 되므로, 팩커 장치를 단순하게 구성할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치
210: PVC관
220: 제1 팩커(고무 재질)
230: 제2 팩커(고무 재질)
240: 나사 연결부
250: 주입 호스 및 연결부(동관 직관)
260: 외부 홈파기부
270: 주입 노즐
280: 팩커 설치관

Claims (6)

1. 시추공 천공후에 강관을 투입하는 강관 다단 그라우팅 공법에 사용되는 이중 팩커(Double Packer) 장치에 있어서,
   내부가 중공인 관형이며, 내부와 외부가 연통하는 관이음공과 지상측 단부의 둘레부에 형성된 나사 연결부;
   다수의 단위 강관이 연쇄적으로 연결되어 이루어지며, 다수의 분출공이 구비된 강관의 지상측 단부에 연결되는 팩커 설치관;
   내부가 비어 있는 유연성 재질로 이루어져 상기 팩커 설치관의 둘레부에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 설치되며 충진재에 의해 팽창하면서 시추공의 내벽에 밀착됨으로써 시추공의 입구로부터 일정 거리 안쪽으로 이격되는 곳에 격리 공간을 형성하는 제1 및 제2 팩커(Packer); 및
   상기 제1 및 제2 팩커에 그라우팅재를 주입하도록 동관 직관(Straight Copper Pipe)으로 형성되는 주입호스 및 연결부
   를 포함하되,
   상기 제1 및 제2 팩커는 시추공의 입구측에 격리공간을 형성한 후, 상기 격리공간을 밀봉하여 보강하는 것을 특징으로 하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 팩커는 탄력성을 갖는 고무재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 팩커와 강관의 연결 부위를 연결하는 PVC관을 추가로 포함하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 PVC관 및 상기 제1 팩커 사이에 2~3㎜의 외부홈파기부가 형성된 것을 특징으로 하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 동관 직관은 연결부위에 별도의 장치가 필요 없는 팩커 주입라인 것을 특징으로 하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 동관 직관은 10㎜ 직경인 것을 특징으로 하는 동관 직관 방식의 이중 팩커 장치.

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