KR20150117530A - 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고화재의 침투주입에 의해 개량 또는 보강하고자 하는 대상지반 내의 일정범위에 고화재의 침투가 용이하고 치밀할 수 있도록 하기 위하여 서로 침투주입조건이 상이한 개량대상구역의 일정범위를 분할하여 각각의 구역을 격리시킨 상태에서 고화재를 균질한 압력으로 고르게 침투주입시키는 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 본 발명은 액상그라우트의 공급통로와 지반구조재로서의 구조적 단면력을 가지는 외경이 큰 보강재와, 단면의 외경은 보강재보다 작으나 보강재와 동등 이상의 구조적 단면력을 가지며 액상그라우트의 공급통로이면서 패커내부로 액상그라우트를 압입시키는 액상그라우트 유입구가 다수 개 장치되어 있으며 그 외주면에 패커부재가 장착되는 패커장착부 보강재와, 보강재와 패커장착부 보강재를 연결시켜 일체화된 다단가압식 그라우팅 장치를 완성시키며 패커의 양단을 밀폐고정시킬 수 있는 구조와 그 내부에 역류방지장치가 장착되고 패커 내부로부터 액상그라우트가 지반에 분출될 수 있는 액상그라우트 분출구가 다수 개 장치된 패커장착부 보강재 연결관의 조합으로 이루어진다.

Description

정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법{Simultaneous multi-stage pressure grouting apparatus and its method}

본 발명은 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 상세하게는 고화재의 침투주입에 의해 개량 또는 보강하고자 하는 대상지반 내의 일정범위에 고화재의 침투가 용이하고 치밀할 수 있도록 하기 위하여 서로 침투주입조건이 상이한 개량대상구역의 일정범위를 분할하여 각각의 구역을 격리시킨 상태에서 고화재를 균질한 압력으로 고르게 침투주입시키는 목적으로 시행되는 다단가압식 그라우팅공법에서, 단일주입구에 의한 단일재료 그라우트의 주입압 관리만으로 패커의 작동에 의한 주입지반 다단구획분할과 그라우트의 지반주입이 순차적, 자동적으로 이루어질 수 있도록 하는 간단하고 효율적인 구조를 가진 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

터널굴착보조공법으로 터널굴착단면의 안정성과 작업안전을 위한 터널막장천단 선진보강이나 사면보강, 깊은굴착지반이나 비균질 다층상 토층의 안정화와 지반보강을 위해서는 주로 패커를 사용하는 다단가압식 그라우팅 방법에 의한 지반개량과 보강방법이 많이 적용되는데, 이러한 다단가압식 그라우팅이 실시되는 일반적인 순서를 개괄적으로 구분하면, [1] 개량 또는 보강하고자 하는 지반의 일정단면에 소정의 간격과 깊이로 천공을 실시하는 단계; [2] 천공홀에 소정의 간격으로 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 조립하여 삽입하는 단계; [3] 패커부재의 작동에 의해 그라우트 주입대상지반을 다단구획분할하는 단계; [4] 다단구획분할된 구역별로 고화재가 배합된 액상그라우트를 가압하여 지반에 주입하는 단계; [5] 액상그라우트가 지반 내에 침투, 고결 및 양생되는 단계;의 순서로 진행된다.

이러한 다단가압식 그라우팅공법은 개량 또는 보강하고자 하는 원지반 토체에 삽입된 보강재와 그 주변지반에 고화재가 침투주입되어 고결된 지반개량체가 공동으로 작용하여 보강토체로서 지반에 작용하는 외력과 변위유발요소에 저항하는 지반응력체로 작용할 수 있도록 하는 개념의 공법으로 지반안정화와 보강대책으로 다방면에서 많이 활용되고 있으며, 이러한 과정에서 시공효율성과 편의성, 경제성, 시공품질 및 지반보강재로서의 강성보강 등을 고려한 여러 가지의 장치와 방법들이 다양하게 개발되어 사용되어 지고 있다.

다단가압식 그라우팅의 재래적 방법들은 상기한 바와 같은 각 단계별 작업공정이 진행되는 과정에서, 다양한 필요성에 의해 보다 능률적이며 고품질의 경제적 시공이 이루어지도록 하는 측면에서 여러 가지의 장치와 방법들에 대한 기술개발이 이루어지고 시행되고 있으며, 현행되고 있는 기존기술의 내용을 각 단계별로 요약하면 다음과 같다.

[1]의 개량 또는 보강하고자 하는 지반의 일정단면에 소정의 간격과 깊이로 천공을 실시하는 단계;에서는 지반조건에 따라 보강재를 직천공에 의해 직접 지반 내에 관입시키는 방법과 롯드에 의한 선천공을 실시한 후 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 지중에 관입시키는 방법의 두 가지로 대별할 수 있으며, 일반적으로는 롯드에 의한 선천공에 의해 천공홀을 형성시킨 후 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 삽입시키는 방법이 주로 사용되고 있으나, 굴착 공벽이 유지되지 않는 붕괴성 지반이나 지반자립성이 부족한 다층상토층, 지중수의 흐름이 많은 대수층 등에서는 롯드에 의한 선천공후 천공 공벽이 유지되지 않아 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 천공홀 내부에 관입시키는 것이 불가한 경우에는 직천공 방식으로 보강재를 대상지반에 직접 관입시키고 보강재의 내부 공간으로 패커부재가 소정간격으로 장착죈 주입관을 삽입시키는 방법을 사용하는데, 두 종류의 방법은 선택방식에 따라 각기 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체 구성과 액상그라우트의 주입특성이 달라지게 된다.

[2]의 천공홀에 소정의 간격으로 패커부재가 장착된 주입관과 보강재 조합체를 조립하여 삽입하는 단계;에서 보강재를 직천공 방식에 의해 지중에 관입시키는 경우에서는 대부분 재료특성이 우수한 강관을 사용하여 보강재를 지중에 직접 관입시킨 후 패커부재가 장착된 주입관을 보강재 내부에 삽입하고 주입하는 형식을 취하게 되므로 대부분의 경우 패커가 굴착지반에 직접 작용하지 않고 보강재의 내부공간에서 작동하는 형식이 되고 액상그라우트는 주로 보강재의 외주면에 일정간격으로 설치된 노즐을 통해 굴착공벽 지반으로 분사되는 방식이 주로 적용되고 있으며, 롯드에 의한 선천공후 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 지중에 관입시키는 경우에서는 패커가 굴착지반에 직접 작용하거나 보강재 내부에서 작용하는 구조로 되고 액상그라우트의 분출형식도 자유로이 조정할 수 있는 방식이 주로 적용되고 있다.

[3]의 패커부재의 작동에 의해 액상그라우트 주입대상지반을 다단구획 분할하는 단계;에서는 패커부재를 작동시키는 유체의 공급을 지반주입재인 액상그라우트외의 별개의 유체에 의하거나, 지반주입재와 동일한 액상그라우트에 자체에 의하는 방법으로 구분되어 사용되고 있으며, 또한 상기 패커부재를 작동시키기 위한 유체의 공급계통을 액상그라우트의 주입대상지반 다단구획된 구간별 각기 별개의 계통으로 공급하거나, 단일계통으로 통합하여 동시공급하거나 하는 형식이 적용되고 있다.

[4]의 다단구획분할된 구역별 고화재로 배합된 액상그라우트를 가압하여 지반에 주입하는 단계;에서는 주입대상지반 다단구획분할 구역별로 각기 별개의 계통으로 액상그라우트를 공급하여 유공강관화된 보강재 외주면에 설치된 노즐이나 유공을 통해 분할된 구획별로 액상그라우트를 동시에 분사시키는 방법을 사용하거나, 또는 유공강관화된 보강재 내부에서 가동식 패커를 후진시키며 선단부터 순차적, 단계별로 주입하는 방식이 사용되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 현행하는 다단가압식 그라우팅공법에서는 패커를 작동시키는 유체와 지반개량을 위한 액상그라우트를 각기 다른 재료나 별개의 공급계통으로 하는 경우 다단가압식 그라우팅을 시공하기 위한 장치 내에 다수 개의 공급계통이 갖추어져야 하므로 개량대상지반에 삽입하는 다단그라우팅장치의 구조와 조립이 복잡하고 순차적, 단계적 시공절차를 진행해야 하는 다단계 다중작업으로 되어 시공비용증가의 부담으로 작용하고 있으며,

또한, 주입대상지반을 다단구획분할한 구역별로 지반이 액상그라우트를 수용하는 조건에 차이가 있는 경우, 일정한 간격과 규격으로 유공관화된 보강재에 설치한 유공 또는 노즐을 통해 액상그라우트를 주입하거나 순차적 주입을 하거나 공히 다단구획 구간별 정압주입과 균질한 지반보강이 이루어지지 않는 문제점이 있으며,

패커에 의한 주입대상지반 구획분할에 있어 급결액을 사용하여 패커를 초기 작동시키고 고화시키거나 패커의 작동을 별개의 유체공급계통에 의해 인위적으로 제어해야 하는 경우, 개량대상 지반 내에서 액상그라우트의 압력주입에 의해 지반이완이 발생하는 경우 등에서 패커의 기능을 원활하게 유지하지 못하게 되고, 이러한 원인으로 인하여 구획구간별 액상그라우트의 상호유통이 일어나 액상그라우트 주입압력이 고화시점까지 유지되지 않고 균질한 지반개량이 이루어지지 않는 경우가 많이 발생한다.

상기한 바와 같이 기존의 다단가압식 그라우팅은 시공장치의 구조와 계통이 복잡하고 시공단계별 다중작업이 이루어지는 문제점, 시공과정에서 지반상태의 변동에 따라 패커의 기능이 유지되지 않을 수 있는 문제점, 다단구획분할 구간별 액상그라우트의 지반주입압 관리곤란과 인위적인 제어에 따른 문제점, 액상그라우트 고결 시점까지 패커 기능의 유지와 액상그라우트 지반주입압 유지의 문제점 등에 대한 개선에 필요한 기술이 요구되고 있는 실정이다.

[선행기술문헌]

문헌 1 : 등록특허 10-0888585(발명의 명칭 : 다단 가압식 그라우팅장치 및 이를 이용한 다단 가압식그라우팅공법)

본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법은 상기한 바와 같은 기존의 방법들에서 개선이 요구되는 제 문제점들에 대하여, 기존의 방법들보다 시공의 편의성, 품질관리의 효율성, 지반개량효과와 시공경제성 등을 제고할 수 있는 장치를 이용한 지반개량 또는 지반보강방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위하여 현행의 다단가압식 그라우팅 장치와 방법에서 발생되는 문제점들에 기인한 다음과 같은 과제들의 개선대책과 해결방안의 제시를 위해 고안되었다.

첫째; 기존의 다단가압식 그라우팅방법에서 시공장치의 구조와 계통이 복잡하고 시공단계별 다중작업이 이루어지는 문제점에 대한 개선방안으로, 단일주입계통에 의한 단일재료 액상그라우트의 주입압 관리만으로 패커의 작동에 의한 주입대상지반 다단구획분할과 액상그라우트의 지반내 정압주입이 순차적, 자동적으로 이루어질 수 있는 간단하고 효율적인 구조를 가진 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅장치를 적용하는 방안의 제시가 필요하며,

둘째; 액상그라우트가 지반에 압력주입되는 과정에서 시간적 경과와 지반상태의 변동에 따라 패커의 기능이 유지되지 않을 수 있는 문제점이 발생되는 요인은 패커의 확장을 별도의 공급계통과 유체압에 의해 작동시키고 액상그라우트의 지반내 압력주입이 이루어지고 있는 과정 중에 지속적으로 별도의 관리를 해야하는 과정이 용이하지 않은 문제에 기인하거나, 또는 단시간에 고화되는 유체압에 의해 초기에 확장시킨 패커가 고화된 상태에서 지반변동에 순응하지 못하는 원인에 기인하는 것으로 볼 수 있으므로, 이러한 문제점에 대한 해결방안으로 패커 작동유체와 지반주입 액상그라우트를 동일재료로 사용하고 동일한 계통으로 공급되도록 하되, 패커를 확장시키고 유지시키기 위해 패커내부에 압입된 액상그라우트에 의한 유체압이 액상그라우트가 지반 내에 주입되는 압력보다 동등 이상으로 큰 상태를 유지되게 하며 지반이 이완되거나 패커가 공벽에서 유격이 생길 경우 액상그라우트 공급압에 의해 자동팽창하여 굴착공벽에서 지반이 교란되고 이완된 범위까지 확장되도록 하여, 압력주입된 액상그라우트가 지반 내에서 고결되는 시점까지 패커기능에 의한 주입지반 다단구획 분할이 유지될 수 있도록 하는 방안의 제시가 필요하다.

셋째; 현행의 다단가압식 그라우팅에서 보강재에 설치된 유공이나 노즐을 통해 액상그라우트를 개량대상지반에 보강재의 축방향과 직각방향으로 분사하여 지반개량체를 형성시키는 방식보다 균질한 지반개량체를 형성시키기 위한 방안으로, 액상그라우트가 패커장착부에서 보강재의 축방향 외주면 주위로 균등하게 사선으로 분사되게 하여 보강재와 천공공벽 간의 공간을 우선 충진시키고, 지속되는 정압주입에 의한 액상그라우트의 지속적인 공급에 의해 다단구획분할된 구역별로 액상그라우트의 확산분포가 이루어지도록 하는 과정으로 지반개량체가 형성되도록 하는 방안의 제시가 필요하며,

넷째; 다단구획분할된 구역별로 지반상태가 상이하고 액상그라우트가 주입되는 조건에 차이가 있는 경우 균질한 지반보강을 위하여는 다단구획분할된 구역별로주입량을 조절하여 공급하여야 하는데 이를 인위적으로 관리하기 곤란한 문제점에 대한 해결방안으로, 보강재 내부의 공간으로 액상그라우트가 다단구획분할된 전체의 구간에 단일계통으로 공급되도록 하되, 주입지반 다단구획분할 구역별 액상그라우트의 압력주입에 따른 주입저항이 적은 구역으로 액상그라우트의 공급량이 우선되어 많아지나 전체적으로는 동일한 주입압력이 유지되므로 지반상태가 감안된 균질한 지반보강체가 형성되도록 하여, 현행의 방법에서 다단구획분할 구역별 그라우트의 지반주입압을 인위적으로 관리하는 것에 비하여 액상그라우트가 지반내에 주입되어 고결되는 시점까지 패커 기능과 액상그라우트 지반주입압이 유지되고 시공편의성의 개선과 시공품질이 향상되도록 하는 방안의 제시가 필요하다.

다섯째; 천공후 굴착 공벽이 유지되지 않는 붕괴성 지반, 다층상 토층, 지중수의 흐름이 많은 대수층 등에서는 직천공방식에 의한 보강재의 직접 관입이 유용하나, 이 경우에는 보강재의 내부공간에서 패커에 의한 구역분할과 액상그라우트의 구역별 분할주입이 이루어지며, 그 과정에서 보강재의 외주면과 천공굴착에 의해 형성된 공벽 사이의 공간은 서로 연통되어있는 상태가 되어 지반조건에 따라 다단구획분할된 구간별로 액상그라우트의 분할주입의 관리가 불가하고 주입조건이 양호한 구역으로 액상그라우트의 지반침투가 집중되게 되므로 지반의 균질한 개량 또는 보강이 불가한 단점이 발생하며, 롯드에 의한 선천공후 패커부재가 장착된 그라우트주입관과 보강재의 조합체를 관입시켜 패커막이 천공공벽에 직접 작용할수 있도록 하는 경우에 비하여 액상그라우트 주입품질이 저하될 수 있으므로, 천공공벽의 자립이 불가한 지층에서도 패커가 직접 굴착공벽에 작용할 수 있는 구조로 된 패커부재가 장착된 주입관과 보강재의 조합체를 지중에 관입시키는 것이 가능하도록 하는 구조를 가진 장치와 방안의 제시가 필요하며.

여섯째; 주입라인을 통합하여 동시다중주입을 실시하여 다수 개소의 주입량을 통합관리하는 방안으로 대책을 수립하여 시공시간의 단축과 공사비를 절감할 수 있는 방안의 제시가 필요하다.

상기한 과제 해결수단을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치는 액상그라우트의 공급통로와 지반구조재로서의 구조적 단면력을 가지는 외경이 큰 보강재와, 단면의 외경은 보강재보다 작으나 보강재와 동등 이상의 구조적 단면력을 가지며 액상그라우트의 공급통로이면서 패커내부로 액상그라우트를 압입시키는 액상그라우트 유입구가 다수 개 장치되어 있으며 그 외주면에 패커부재가 장착되는 패커장착부 보강재와, 보강재와 패커장착부 보강재를 연결시켜 일체화된 다단가압식 그라우팅 장치를 완성시키며 패커의 양단을 밀폐고정시킬 수 있는 구조와 그 내부에 역류방지장치가 장착되고 패커 내부로부터 액상그라우트가 지반에 분출될 수 있는 액상그라우트 분출구가 다수 개 장치된 패커장착부 보강재 연결관의 조합으로 이루어져 있으며,

공사목적과 천공결과로 나타난 지반성상조건에 따른 주입지반의 다단구획분할은 패커장착부 보강재와 그 양단에 결합되는 패커장착부 보강재 연결관과 패커막체가 결합된 조합체인 패커부재의 설치위치와 갯수에 따라 이들 패커부재를 서로 연결하는 보강재의 결합으로 용이하게 해결할 수 있는 구조를 적용하였다.

본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 구성하는 각 부재는 서로 연결조합되어 개량대상 지반 내 전구간에서 액상그라우트를 공급하는 통로와 지반보강재로서의 기능을 수행하며 액상그라우트의 지반분출은 패커부재의 양측에 설치된 패커 양단부 결합관의 외주면에 설치된 액상그라우트 분출홈을 통해 패커가 설치된 위치의 반대편 보강재 외주면과 굴착공벽과의 사이로 분사되어 충전되며 이후 지속되는 가압에 의해 정압으로 개량대상지반의 공극 속으로 압입될 수 있는 구조로 되어있다.

그리고 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 이용한 시공방법은 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계[S1]; 공사목적과 지반성상에 따라 소정의 길이로 규격화하여 기 제작된 패커부재와 보강재를 연결하여 동시주입 다단그라우팅장치를 조립하는 단계[S2]; 동시주입 다단가압식 그라우팅장치를 천공홀에 삽입하는 단계[S3]; 그라우트의 배합과 주입관을 연결하는 단계[S4]; 그라우트의 압력공급에 의해 보강재 내부와 패커막 내부로 액상그라우트가 유입되어 패커의 초기 작동과 대상지반의 주입범위의 구획이 이루어지는 단계[S5]; 패커의 초기 작동이 완료된 후, 액상그라우트 유입압의 상승에 의해 패커 양단부 결합관의 외주면에 설치된 액상그라우트 분출홈을 통해 보강재와 굴착공벽과의 공간으로 그라우트가 충전되는 단계[S6] 보강재 외벽과 굴착공벽 내부 공간에 충전된 그라우트가 공급압의 가압에 의해 개량대상지반 공극속으로 정압주입이 이루어지는 단계[S7]; 상기 그라우트의 지반압입이 이루어지는 과정에서 대상지반 주입범위 구획 구간별로 패커의 이완과 분사압력의 손실이 그라우트 공급압력에 의해 보정되어 패커의 자동팽창에 의한 기능유지와 그라우트의 정압주입이 유지되는 단계[S8]; 그라우트의 주입이 완료된 이후에도 고결시점까지 패커 및 주입구획분할 구간별로 주입된 그라우트가 압력주입에 따른 지반반력의 작용에 의해 역류되지 않고 유지되는 단계[S9]로 이루어지며, 상기의 시공단계 가 진행되는 과정에서 패커의 작동을 위한 초기 그라우트 공급단계[S5]와 공사목적과 개량대상지반의 성상에 따라 적절한 압력으로 가압하여 그라우트의 주입을 관리하는 단계[S7] 외의 전 과정이 단일 공급계통에 의한 주입압 관리에 의해 순차적, 자동적으로 이루어지며, 상기한 과정에서 패커의 작동유체와 지반 내로 주입되는 액상그라우트가 동일한 재료이며 단일계통에 의해 작동 및 주입이 이루어지며, 주입공별 개별주입의 경우뿐 아니라 단일계통에 의해 다수개의 주입공에 대한 동시주입이 이루어지는 과정에서도 각기의 주입공별, 다단구획분할된 구간별로 패커의 작동과 기능유지 및 다단구획분할된 구간별 액상그라우트의 주입관리가 자동적, 순차적으로 진행되도록 하는 것과 주입된 그라우트가 양생 고결되는 시점까지 주입완료된 시점까지의 상태를 유지되도록 하는 것을 가장 큰 특징으로 한다.

상기한 과제들의 해결수단으로서 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치에서의 패커부재는 [도 1]에 도시된 바와 같이 보강재(30)와 패커부 보강재(51)가 소정의 간격으로 패커부 보강재 연결관(41)에 의해 나사결합되는 구조이며, 이러한 장치에 의한 지반개량체 또는 지반보강체가 형성되는 절차와 방법의 개량으로 시공효율의 증대와 지반개량체의 품질 및 지반보강체로서의 구조효과가 기존의 기술보다 개선될 수 있도록 하기 위한 수단은 다음과 같다.

첫째, 패커의 작동유체와 지반보강을 위한 액상그라우트를 구분하지 않고 동일한 재료를 사용하도록 하고, 각기 별도의 공급계통이 요구되지 않으며 단일주입구에 의한 액상그라우트의 주입압 관리만으로 패커의 작동에 의한 주입지반 구획분할과 액상그라우트의 지반주입이 순차적, 자동적으로 이루어질 수 있는 간편하고 효율적인 구조를 적용하여 그라우트펌프, 공급라인 등 제 시공장비와 주입계통의 연결과정과 시공단계 및 시공품질관리절차를 간소화하였으며,

둘째, 단일 주입재료인 액상그라우트에 의한 단일주입계통에 의한 시공으로 패커부재의 기능 작동과 액상그라우트의 지반주입이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 패커부재를 장착한 주입관과 보강재의 조합체를 구성함에 있어 주입관과 보강재를 별개로 구성하지 않고 보강재를 주입관으로 사용하는 구조로 하며, 천공의 결과로 나타난 각 주입공별 지반상태에 따라 토층구성상태의 경계위치와 주입조건을 고려한 적정간격으로 패커부재가 위치하도록 조립하여 천공홀에 삽입시키며, 패커부재가 소정간격으로 장착되어 개량대상지반 내에 관입된 보강재내부로 액상그라우트의 압입이 시작되면, 압입된 액상그라우트는 지반내에 주입되기 전단계에서 우선적으로 다단구획분할된 각 구역별 패커부 내부공간에 압입되어 패커 작동유체로서의 기능을 수행하며, 패커부 내부공간으로 압력주입된 액상그라우트는 패커막을 확장시켜 굴착공벽에 밀착된 이후에, 다단구획분할된 각 구역별로 패커부 내부공간에서 굴착공벽 및 지반으로 액상그라우트가 분출되도록 액상그라우트 분출구를 다수 개 설치하되, 패커부 내부공간으로 유입되는 량보다 적은 량이 빠져나가도록 한 구조에 의해, 패커의 확장을 유지하는 패커부 내부공간에서의 액상그라우트의 유입압이 액상그라우트가 지반 내로 분출되어 지반 내부로 침투되는 압력보다 동등 이상이 상시 유지하도록 하며, 이러한 과정에 의하여 패커 내부압력의 소실에 의한 패커 작동범위의 축소나 지반상태의 변동에 따라 패커의 기능이 유지되지 않을 수 있는 문제점이 발생하지 않도록 시공과정에서 패커의 기능이 연동하면서 유지되도록 하였으며, 이러한 패커의 기능에 의한 지반개량대상구역 구획분할과 구역별 분배 주입된 액상그라우트가 고결되는 시점까지 가능하도록 조치하였다.

셋째, 다단구획분할된 구역별로 장착된 패커부재의 액상그라우트의 유입부에는 각기 역류방지장치를 장착하여, 구획분할된 각 구역별로 장착된 역류방지장치를 통과한 액상그라우트는 각 구역별로 주입압의 손실이나 다른 구역으로의 집중이 일어나지 않도록 하되, 액상그라우트의 유입저항이 적으며 공극이 많은 구역으로는 주입량이 많아지나 서로 다른구역에의 주입량에 영향을 미치지 않도록 서로 통제되며 자동적으로 분배주입이 조절되는 것에 의해 결과적으로 개량대상지반의 전구간에 걸쳐 균질한 지반보강이 되도록 조치하였다.

넷째, 패커의 작동과 액상그라우트의 지반내 유입이 패커부재 내부에서 이루어지도록 장치하였되, 기존의 다단가압식 그라우팅에서 일반적으로 적용되고 있는 방식인 보강재에 조성한 유공이나 노즐을 통해 보강재의 축방향과 연직인 방향으로 액상그라우트를 분산하여 분출되는 것에 대비하여, 액상그라우트를 주입구획분할 구간별로 집중하여 충전시키기 위한 수단으로 보강재 외주면과 굴착공벽과의 공간을 주변을 우선적으로 충전시키는 방향으로 액상그라우트를 분사하고, 지속되는 액상그라우트 공급압의 가압에 의해 패커에 의해 다단구획분할된 구역별로 전단면에서 지반 내에 점진적으로 정압 다단주입이 될 수 있는 구조로 장치하여, 기존의 방법에서 분산 주입되고 지반 성상과 입자배열구조를 해체하고 재고결 시키는 동적 압력주입의 방법보다 지반 개량체의 균질화를 이룰 수 있도록 하였다.

다섯째; 천공후 굴착 공벽이 유지되지 않는 붕괴성 지반, 다층상 토층, 지중수의 흐름이 많은 대수층 등에서는 직천공방식에 의한 보강재의 직접 관입이 유용하나, 직천공과정에서 패커부재의 손상과 지반내 직접관입의 어려움 때문에 보강재 에 의한 직천공 후 보강재 내부에 패커부재를 삽입시킨 상태로 주입이 이루어지기 때문에 이 경우 보강재의 내부공간에서 패커에 의한 구역분할과 액상그라우트의 구역별 분할주입이 이루어지고, 그 과정에서 보강재의 외주면과 천공굴착에 의해 형성된 공벽 사이의 공간은 서로 연통 되어있는 상태가 되어 지반조건에 따라 다단구획분할된 구간별로 액상그라우트의 분할주입의 관리가 불가하고 주입조건이 양호한 구역으로 액상그라우트의 지반침투가 집중되게 되므로 보강재 관입지반의 균질한 보강이 불가한 단점이 발생하므로, 케이싱 천공에 의한 굴착후 케이싱 내부 공간으로 패커부재가 소정의 간격으로 장착된 보강재를 삽입시키고 케이싱을 인발한 다음 주입을 시작하여 패커막체가 굴착공벽에 직접 작용할 수 있는 구조와 방법을 적용하되, 굴착공벽 유지를 위하여 지반내에 관입되어 있는 중공의 케이싱 내부에 패커부재가 소정간격으로 다수 개 장착된 보강재를 삽입시키는 과정과, 선천공한 케이싱을 지반내에서 인발시키는 과정에서 작업이 용이하도록 패커부재가 장칙된 보강재의 전구간에서 단면력 손실이 일어나지 않는 범위로 패커부재가 장착된 부분의 외주면 직경을 조정하여 제작한 구조를 적용하여 케이싱 인발후 주입이 시작되면 액상그라우트의 가압공급에 의해 패커막체가 직접 공벽에 작용하여 주입지반의 다단구획분할 주입이 효과적으로 일어날 수 있도록 조치하였다.

여섯째; 다단구획분할된 각 구역에서 유공관화 된 보강재에 설치한 유공 또는 노즐을 통해 액상그라우트 공급압에 의한 분사가 이루어지는 현행의 방법에서는, 노즐의 배치형태와 개수에 따른 분출압의 차이와 구획된 지반의 토층성상과 토질조건 차이 등에 따라 다단구획 구간별 정압주입과 균질한 지반보강이 이루어지지 않을 수 있고, 시공효율을 증대시키기 위하여는 다수 개의 그라우트펌프를 작동하여 각 공별, 지반구획분할구간별 인위적 관리가 필요하며 이에 따라 시공에 소요되는 시간의 경과가 크고 결과적으로 이는 공사비 증가의 요인이 되므로 이에 대한 대책방안으로, 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치와 그 방법에서는 상기한 바와 같은 장치와 방법의 특성으로 인하여 액상그라우트 공급압을 일정범위 이하로 한 상태로 대용량 액상그라우트 압출펌프를 사용하여 다수 개소의 주입공을 동시 병렬주입하여도 각 주입공마다 다단구획구간별 각 구역에 액상그라우트를 그라우트펌프에서 압출시키는 압력 이하의 범위에서 자동적, 순차적으로 주입되는 구조로 장치되어 있으므로, 전체 주입개소의 주입라인을 통합하여 동시다중병렬주입으로 주입량을 통합관리하며 시공을 실시하여 시공시간의 단축과 공사비의 절감을 꾀할 수 있도록 조치하였다. 이때 주입량을 기록하는 장치는 양방향유량기록장치를 적용하여 실제로 지반에 주입된 량의 기록이 정확히 이루어지도록 조치하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치 및 이를 이용한 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 단일재료 액상그라우트를 사용하여 단일 주입계통을 통한 동시정압주입에 의해 패커기능의 작동과 개량대상지반 주입범위 다단구획분할단계와 다단구획분할된 구역별 액상그라우트의 지반주입 등 시공의 전단계가 순차적, 자동적으로 진행되며 이루어지므로 시공관리가 용이하고 시공품질의 균질성과 시공속도의 효율성 및 시공경제성의 제고와 기타 부대비용의 절감효과가 있다.

둘째, 본 발명은 패커를 작동시키고 있는 패커 내부에 유입된 액상그라우트의 압력상태가 액상그라우트가 지반에 주입되는 압력보다 동등 이상의 압력을 상시 유지하는 구조로 되어 있고, 액상그라우트의 지반주입에 따라 변동되는 지반상태에의 대응 등, 필요에 따라 패커 작동범위가 그라우트 공급압에 의해 자동 확장되며, 다단구획분할된 각 구역별 액상그라우트 역류방지 체크밸브가 장치되어 있으므로, 지반 속으로 압입된 액상그라우트는 역류방지의 구조와 액상그라우트 지반내 유입압과 비교하여 동등 이상의 압력으로 주입구획구간을 폐쇄하고 있는 패커의 작용에 의해 토체 내 공극 속으로 정적으로 압입되는 외에는 역류하거나 주입범위를 이탈하지 못하므로, 액상그라우트의 주입과정뿐 아니라 지반내에 주입된 액상그라우트가 고결되는 시점까지 패커작동유체압의 손실과 패커기능의 저하이 발생하지 않고 개량대상지반 주입범위구획의 유지와 개량대상지반 전 구간에서의 정압주입 효과의 유지가 가능하며, 현행의 분사주입공법에서 일반적으로 나타나는 고결시점까지 지반반력에 의한 개량체 형성규격이 축소되는 현상이 방지되는 장점이 있다.

셋째, 본 발명은 패커에 의한 주입구획 분할이 이루어진 후 액상그라우트 유입압의 상승에 의해 패커부재의 양단부에 위치한 패커부 보강재 연결관의 외주면에 설치된 액상그라우트 분출홈을 통해 액상그라우트의 지반주입이 보강재의 축방향 외주면과 굴착공벽의 유격방향으로 분출되어 우선적으로 충전되고 가압에 의해 지반 속으로 정적 압력 주입되므로 보강재에 분산하여 설치한 유공이나 노즐을 통하여 지반을 교란시키며 액상그라우트를 분사 주입하는 현행의 방법보다 전구간에서 일체화되고 균질한 지반 개량체를 형성시킬 수 있는 장점이 있다.

넷째, 본 발명은 개량대상지반 주입범위 구획 중 그라우트 지반주입반력이 작은 취약 층으로 액상그라우트의 공급량이 많아지나 다단구획분할 구역별 역류방지가 되는 구조에 의해 서로 연통하지 못하므로 전구간에서 그라우트 공급압에 의한 정압주입이 이루어지고 균질한 지반보강이 이루어지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 부분확대도,
도 3은 도 1의 정압 동시주입 다단그라우팅 장치에서 액상그라우트가 지반으로 유입되는 과정을 나타내는 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 다른 실시예의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 사용 상태를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 부분확대도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치는,

내부관(100)과 상기 내부관(100)으로부터 일정간격을 두고 외부관(102)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(100)과 외부관(102)에 일정간격을 두고 마주보게 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 구비하여 상기 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 액상그라우트를 토출하는 패커장착부 보강재(51)와;

내부관(104)과 상기 내부관(104)으로부터 일정간격을 두고 외부관(106)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(104)의 끝단과 외부관(106)의 끝단이 막음부재(도시는 생략함)에 있음과 아울러 상기 외부관(106)에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하여 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100)과 외부관(100)의 단부에 연통되게 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트를 상기 외부관(106)의 토출공으로 토출하는 제1패커장착부 보강재 연결관(41)과;

내부관(108)과 상기 내부관(108)으로부터 일정간격을 두고 외부관(110)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(108)의 끝단과 외부관(110)의 끝단이 막음부재(도시는 생략함)에 있음과 아울러 상기 외부관(110)에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하여 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100)과 외부관(100)의 단부에 연통되게 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트를 상기 외부관(110)의 토출공으로 토출하는 제2패커장착부 보강재 연결관(43)과;

상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제1패커 장착관(53)과;

상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제2패커 장착관(57)과;

상기 제1패커 장착관(53)의 외면과 제2패커 장착관(57)의 외면 사에 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트에 의해 부풀어 오르는 패커막(54)과;

상기 제1패커 장착관(53)과 패커막(54) 그리고 상기 제2패커 장착관(57)과 패커막(54)을 결속시켜 주는 패커막 결속밴드(55)와;

내부관(112)과 상기 내부관(112)으로부터 일정간격을 두고 외부관(114)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 막음부재의 외면에 설치되어 상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)을 지지해 주는 제1보강재(30)와;

내부관(116)과 상기 내부관(116)으로부터 일정간격을 두고 외부관(118)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 막음부재의 외면에 설치되어 상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)을 지지해 주는 제2보강재(31)와;

상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 내부관(104) 속에 설치되어 액상그라우트가 외부로 역류 되지 못하도록 방지하는 액상그라우트 역류방지 차단밸브(56)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 동작을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지반에 형성된 천공홀로 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 위치시킨다.

그리고, 그라우트펌프(도시는 생략함)에 설치된 호스(도시는 생략함)를 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 내부관(104) 속에 설치된 액상그라우트 역류방지 차단밸브(56)에 설치한다.

그리고, 상기 액상그라우트 역류방지 차단밸브(56)는 도 3의 (a)와 같이, 호스로부터 액상그라우트를 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100) 속으로 보낸다.

이때, 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100) 속으로 들어온 액상그라우트의 일부는 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100)과 외부관(102)에 일정간격을 두고 마주보게 형성된 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 액상그라우트가 패커막(54)으로 토출됨과 아울러 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100) 속으로 들어온 액상그라우트의 일부는 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 내부관(108) 속으로 토출된다.

그리고, 도 3의 (b)와 같이, 상기 패커막(54) 측으로 유입된 액상그라우트에 의해 패커막(54)이 부풀어 오름과 아울러 상기 액상그라우트는 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 액상그라우트 분출구(42)로 유입되어 도 3의 (c)와 같이, 상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 액상그라우트 분출구(42)를 통해 외부로 토출한다.

한편, 상기 액상그라우트는 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 액상그라우트 분출구(42)로 유입되어 도 3의 (c)와 같이, 상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 액상그라우트 분출구(42)를 통해 외부로 토출한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 동작을 좀 더 살펴보면,

대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성한다.

그리고, 공사목적과 지반성상에 따라 소정의 길이로 규격화하여 기 제작된 패커부재와 보강재를 연결하여 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 조립한다.

그리고, 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 천공홀에 삽입한다.

그리고, 그라우트의 배합과 주입관을 연결한 후, 그라우트의 압력공급에 의해 보강재 내부와 패커막 내부로 액상그라우트가 유입되어 패커의 초기 작동과 대상지반의 주입범위의 구획이 이루어지도록 한다.

그리고, 패커의 초기 작동이 완료된 후, 액상그라우트 유입압의 상승에 의해 패커 양단부 결합관의 외주면에 설치된 액상그라우트 분출홈을 통해 보강재와 굴착공벽과의 공간으로 그라우트가 충전되도록 함과 아울러 보강재 외벽과 굴착공벽 내부 공간에 충전된 그라우트가 공급압의 가압에 의해 개량대상지반 공극속으로 정압주입이 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 그라우트의 지반압입이 이루어지는 과정에서 대상지반 주입범위 구획 구간별로 패커의 이완과 분사압력의 손실이 그라우트 공급압력에 의해 보정되어 패커의 자동팽창에 의한 기능유지와 그라우트의 정압주입이 유지되도록 한다.

그리고, 상기 그라우트의 주입이 완료된 이후에도 고결시점까지 패커 및 주입구획분할 구간별로 주입된 그라우트가 압력주입에 따른 지반반력의 작용에 의해 역류되지 않도록 유지한다.

그리고, 상기의 시공단계가 진행되는 과정에서 패커의 작동을 위한 초기 그라우트 공급단계와 공사목적과 개량대상지반의 성상에 따라 적절한 압력으로 가압하여 그라우트의 주입을 관리하는 단계 외의 전 과정이 단일 공급계통에 의한 주입압 관리에 의해 순차적, 자동적으로 이루어지며, 상기한 과정에서 패커의 작동유체와 지반 내로 주입되는 액상그라우트가 동일한 재료이며 단일계통에 의해 작동 및 주입이 이루어지며, 주입공별 개별주입의 경우뿐 아니라 단일계통에 의해 다수개의 주입공에 대한 동시주입이 이루어지는 과정에서도 각기의 주입공별, 다단구획분할된 구간별로 패커의 작동과 기능유지 및 다단구획분할된 구간별 액상그라우트의 주입관리가 자동적, 순차적으로 진행되도록 하는 것과 주입된 그라우트가 양생 고결되는 시점까지 주입완료된 시점까지의 상태를 유지되도록 한다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치는,

관으로 이루어지되, 관의 외면에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하고 있는 패커장착부 보강재 연결관(51')과;

상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 단부에 설치된 액상그라우트 주입관(60)과;

상기 액상그라우트주입관(60)의 끝단에 설치되어 액상그라우트가 외부로 역류 되지 못하도록 방지하는 액상그라우트 역류방지장치(66)와;

상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 외면 일측에 설치된 제1패커 장착관(53)과;

상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제2패커 장착관(57)과;

상기 패커장착부 보강재 연결관(51')과 제1패커 장착관(53) 사이에 설치된 제1액상그라우트 분출구(62)와;

상기 패커장착부 보강재 연결관(51')과 제2패커 장착관(57) 사이에 설치된 제2액상그라우트 분출구(63)와;

상기 제1패커 장착관(53)의 외면과 제2패커 장착관(57)의 외면 사에 설치되어 상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 액상그라우트 분출구(42)를 통해 토출되는 액상그라우트에 의해 부풀어 오르는 패커막(54)과;

상기 제1패커 장착관(53)과 패커막(54) 그리고 상기 제2패커 장착관(57)과 패커막(54)을 결속시켜 주는 패커막 결속밴드(55)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 다른 실시예의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 동작을 도 5를 참조하여 설명하면.

먼저, 지반에 형성된 천공홀로 본 발명에 따른 다른 실시예의 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 위치시킨다.

그리고, 그라우트펌프(도시는 생략함)에 설치된 호스(도시는 생략함)를 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치의 액상그라우트 주입관(60) 속에 설치된 액상그라우트 역류방지장치(66)에 설치한다.

그리고, 상기 액상그라우트 역류방지장치(66)는 호스로부터 액상그라우트를 패커장착부 보강재 연결관(51') 속으로 보낸다.

그리고, 상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 속으로 들어온 액상그라우트의 일부는 액상그라우트 분출구(42)를 통해 패커막(54)으로 토출한다. 이때, 패커막(54)이 부풀어 오름과 아울러 상기 액상그라우트는 제1액상그라우트 분출구(62) 및 제2액상그라우트 분출구(63)를 통해 외부로 토출된다.

10; 그라우트펌프
20; 그라우트주입연결계통 그라우트주입구
30; 보강재
41; 패커장착부 보강재 연결관
42; 액상그라우트 분출구
51; 패커장착부 보강재
52; 패커부 액상그라우트 유입구
53; 패커 장착관
54; 패커막
55; 패커막 결속밴드
56; 액상그라우트 역류방지 차단밸브
60; 액상그라우트 주입관
62; 액상그라우트 분출구
66; 액상그라우트 역류방지장치
67; 액상그라우트 주입관 선단 폐쇄구
(a); 주입에 따른 액상그라우트 보강재 내부공간 유입
(b); 패커막 내부 공간으로의 액상그라우트 유입과 패커막의 팽창 및 굴착공벽에의 밀착
(c); 패커막의 팽창과 공벽밀착 후 패커막 내부공간의 액상그라우트가 내부압력에 의해 액상그라우트 분출구를 통하여 지반으로 분출.

Claims (3)

1. 내부관(100)과 상기 내부관(100)으로부터 일정간격을 두고 외부관(102)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(100)과 외부관(102)에 일정간격을 두고 마주보게 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 구비하여 상기 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 액상그라우트를 토출하는 패커장착부 보강재(51)와;
   내부관(104)과 상기 내부관(104)으로부터 일정간격을 두고 외부관(106)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(104)의 끝단과 외부관(106)의 끝단이 막음부재에 있음과 아울러 상기 외부관(106)에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하여 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100)과 외부관(100)의 단부에 연통되게 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트를 상기 외부관(106)의 토출공으로 토출하는 제1패커장착부 보강재 연결관(41)과;
   내부관(108)과 상기 내부관(108)으로부터 일정간격을 두고 외부관(110)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 내부관(108)의 끝단과 외부관(110)의 끝단이 막음부재에 있음과 아울러 상기 외부관(110)에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하여 상기 패커장착부 보강재(51)의 내부관(100)과 외부관(100)의 단부에 연통되게 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트를 상기 외부관(110)의 토출공으로 토출하는 제2패커장착부 보강재 연결관(43)과;
   상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제1패커 장착관(53)과;
   상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제2패커 장착관(57)과;
   상기 제1패커 장착관(53)의 외면과 제2패커 장착관(57)의 외면 사에 설치되어 상기 패커장착부 보강재(51)의 패커부 액상그라우트 유입구(52)를 통해 토출되는 액상그라우트에 의해 부풀어 오르는 패커막(54)과;
   상기 제1패커 장착관(53)과 패커막(54) 그리고 상기 제2패커 장착관(57)과 패커막(54)을 결속시켜 주는 패커막 결속밴드(55)와;
   내부관(112)과 상기 내부관(112)으로부터 일정간격을 두고 외부관(114)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 막음부재의 외면에 설치되어 상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)을 지지해 주는 제1보강재(30)와;
   내부관(116)과 상기 내부관(116)으로부터 일정간격을 두고 외부관(118)을 구비한 이중관으로 이루어지되, 상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 막음부재의 외면에 설치되어 상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)을 지지해 주는 제2보강재(31)와;
   상기 제1패커장착부 보강재 연결관(41)의 내부관(104) 속에 설치되어 액상그라우트가 외부로 역류 되지 못하도록 방지하는 액상그라우트 역류방지 차단밸브(56)를 포함한 것을 특징으로 하는 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치.
   
2. 관으로 이루어지되, 관의 외면에 일정간격을 두고 액상그라우트 분출구(42)를 구비하고 있는 패커장착부 보강재 연결관(51')과;
   상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 단부에 설치된 액상그라우트 주입관(60)과;
   상기 액상그라우트주입관(60)의 끝단에 설치되어 액상그라우트가 외부로 역류 되지 못하도록 방지하는 액상그라우트 역류방지장치(66)와;
   상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 외면 일측에 설치된 제1패커 장착관(53)과;
   상기 제2패커장착부 보강재 연결관(43)의 외부관(106)의 외면 일측에 설치된 제2패커 장착관(57)과;
   상기 패커장착부 보강재 연결관(51')과 제1패커 장착관(53) 사이에 설치된 제1액상그라우트 분출구(62)와;
   상기 패커장착부 보강재 연결관(51')과 제2패커 장착관(57) 사이에 설치된 제2액상그라우트 분출구(63)와;
   상기 제1패커 장착관(53)의 외면과 제2패커 장착관(57)의 외면 사에 설치되어 상기 패커장착부 보강재 연결관(51')의 액상그라우트 분출구(42)를 통해 토출되는 액상그라우트에 의해 부풀어 오르는 패커막(54)과;
   상기 제1패커 장착관(53)과 패커막(54) 그리고 상기 제2패커 장착관(57)과 패커막(54)을 결속시켜 주는 패커막 결속밴드(55)를 포함한 것을 특징으로 하는 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치.
   
3. 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 제1단계와;
   상기 제1단계 후, 공사목적과 지반성상에 따라 소정의 길이로 규격화하여 기 제작된 패커부재와 보강재를 연결하여 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 조립하는 제2단계와;
   상기 제2단계 후, 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 천공홀에 삽입함과 아울러 그라우트의 배합과 주입관을 연결한 후, 그라우트의 압력공급에 의해 보강재 내부와 패커막 내부로 액상그라우트가 유입되어 패커의 초기 작동과 대상지반의 주입범위의 구획이 이루어지도록 하는 제3단계와;
   상기 제3단계 후, 패커의 초기 작동이 완료된 후, 액상그라우트 유입압의 상승에 의해 패커 양단부 결합관의 외주면에 설치된 액상그라우트 분출홈을 통해 보강재와 굴착공벽과의 공간으로 그라우트가 충전되도록 함과 아울러 보강재 외벽과 굴착공벽 내부 공간에 충전된 그라우트가 공급압의 가압에 의해 개량대상지반 공극속으로 정압주입이 이루어지도록 하는 제4단계와;
   상기 제4단계 후, 그라우트의 지반압입이 이루어지는 과정에서 대상지반 주입범위 구획 구간별로 패커의 이완과 분사압력의 손실이 그라우트 공급압력에 의해 보정되어 패커의 자동팽창에 의한 기능유지와 그라우트의 정압주입이 유지되도록 하는 제5단계와;
   상기 제5단계 후, 상기 그라우트의 주입이 완료된 이후에도 고결시점까지 패커 및 주입구획분할 구간별로 주입된 그라우트가 압력주입에 따른 지반반력의 작용에 의해 역류되지 않도록 유지하는 제6단계와;
   상기 제6단계 후, 상기 시공단계가 진행되는 과정에서 패커의 작동을 위한 초기 그라우트 공급단계와 공사목적과 개량대상지반의 성상에 따라 적절한 압력으로 가압하여 그라우트의 주입을 관리하는 단계 외의 전 과정이 단일 공급계통에 의한 주입압 관리에 의해 순차적, 자동적으로 이루어지며, 상기한 과정에서 패커의 작동유체와 지반 내로 주입되는 액상그라우트가 동일한 재료이며 단일계통에 의해 작동 및 주입이 이루어지며, 주입공별 개별주입의 경우뿐 아니라 단일계통에 의해 다수개의 주입공에 대한 동시주입이 이루어지는 과정에서도 각기의 주입공별, 다단구획분할된 구간별로 패커의 작동과 기능유지 및 다단구획분할된 구간별 액상그라우트의 주입관리가 자동적, 순차적으로 진행되도록 하는 것과 주입된 그라우트가 양생 고결되는 시점까지 주입완료된 시점까지의 상태를 유지되도록 하는 제7단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정압 동시주입 다단가압식 그라우팅 장치를 이용한 시공방법.

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