KR20160039349A

KR20160039349A - 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법

Info

Publication number: KR20160039349A
Application number: KR1020140132271A
Authority: KR
Inventors: 박인복
Original assignee: 삼성물산 주식회사
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-04-11
Also published as: KR101674102B1

Abstract

본 발명에 따르면,그라우팅 대상면(1)에 형성된 천공홀(2)에 삽입되며, 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100); 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며, 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200);을 포함하되, 상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 그라우팅 공법이 제공된다.
본 발명에 따르면 고온 고압의 발파가스를 이용하여 그라우팅 대상면을 한 번의 공정으로 개량 보강이 가능토록 하는 효과가 있다.

Description

폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법{GROUTING CAPSULE USING EXPLSION AND GROUTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 토목분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폭약에 의한 폭팔 압력을 이용하여 굴착 단면에 대한 보강 그라우팅을 수행할 수 있도록 하는 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로 그라우팅(grouting)이라 함은 토목공사에서 누수방지공사나 토질안정 등을 위하여 지반의 갈라진 틈이나 공동(空洞) 등에 그라우트재를 주입하는 것을 말한다. 또한, 그 주입재를 그라우트 또는 그라우트재라고 한다. 이러한 주입재는 중력이나 펌프를 이용한 압력으로 주입하여 건축물의 균열부분을 보수하거나 기초부분이나 기계대좌의 지지력을 보강할 목적으로 실시한다. 또한, 지반 보강 및 차수의 목적으로 사용된다.

기존의 일반적인 그라우팅 공법은 지반을 천공하여 천공홀을 형성시키고, 천공홀에 그라우트재를 주입하기 위한 파이프를 삽입한 후 약액이나 시멘트 밀크와 같은 그라우트재를 펌프의 압력을 이용하여 주입시켜, 지반내 균열이나 공극을 채우는 방식으로 수행되어 왔다(도 1).

그러나, 종래의 그라우팅 공법은 지하수위가 높은 경우 고용량의 펌프의 사용이 요구되며, 파쇄대 등에서의 지반 균열 및 공극을 완전하게 채우기 위해서는 그라우트재의 사용양이 많고 이를 주입하기 위한 주입 공기가 과도하게 소요되는 문제점이 있어 왔다.

또한, 그라우트재를 주입하기 위해서 펌프 및 파이프의 설치작업에 과도한 시간이 소요되며, 하나의 천공홀에 하나의 파이프를 삽입하는 방식으로 작업이 진행되므로, 모든 천공홀에 대한 그라우팅 작업을 완료하는데 많은 공기가 소요되어 공사기간 및 공사비용이 현저하게 높은 문제점이 있어왔다.

본 발명은 상술된 종래의 지반의 그라우팅 공법의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고온 고압의 발파가스를 이용하여 그라우팅 대상면을 한 번의 공정으로 개량 보강이 가능토록 하는 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 일시에 발생되는 고온 고압의 가스로 인하여 개량 대상 지반에 존재하는 공극을 일시에 확장시켜 그라우트재의 유입이 원활토록 하여 개량 대상면을 충실하게 보강할 수 있는 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 그라우트재의 소실이 적도록 하여 공사비용의 절감을 유도할 수 있는 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 지반의 그라우팅 공법의 공사기간을 단축시킬 수 있는 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 그라우팅 대상면(1)에 형성된 천공홀(2)에 삽입되며, 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100); 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며, 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200);을 포함하되, 상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐이 제공된다.

여기서, 상기 폭약(200)은 상기 천공홀(2) 외부에 위치된 폭약 발파기(3)와 도폭선(4)을 이용하여 연결된 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐일 수 있다.

또한, 상기 폭약(200)은 상기 천공홀(2) 외부에 위치된 폭약 발파기(3)의 무선 신호를 수신받아 폭파되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐일 수 있다.

또한, 상기 폭약(200)이 제공하는 폭팔 압력이 상기 천공홀(2)의 입구 방향으로 분출되는 것을 방지하기 위해 상기 천공홀(2)의 깊이방향을 따라서 상기 하우징(100) 이전에 형성된 천공홀 전색부재(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐일 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 지반의 그라우팅 공법에 있어서, 그라우팅 대상면(1)에 천공홀(2)을 형성하는 제1 단계(S100); 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하는 그라우팅 캡슐을 상기 천공홀(2)에 삽입하는 제2 단계(S200); 상기 천공홀(2)의 입구를 천공홀 전색부재(400)를 이용하여 전색시키는 제3 단계(S300); 및 상기 폭약(200)과 도폭선(4)을 통해 연결된 폭약 발파기(3)를 이용하여, 상기 폭약(200)을 폭팔시키는 제4 단계(S400);를 포함하되, 상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 지반의 그라우팅 공법에 있어서, 그라우팅 대상면(1)에 천공홀(2)을 형성하는 제1 단계(A100); 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하는 그라우팅 캡슐을 상기 천공홀(2)에 삽입하는 제2 단계(A200); 상기 천공홀(2)의 입구를 천공홀 전색부재(400)를 이용하여 전색시키는 제3 단계(A300); 및 상기 폭약(200)과 무선으로 연결된 폭약 발파기(3)를 이용하여, 상기 폭약(200)을 폭팔시키는 제4 단계(A400);를 포함하되, 상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법일 수 있다.

여기서, 상기 천공홀 전색부재(400)는 모래인 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법일 수 있다.

또한, 상기 그라우트재(300)는 유동체로써, 시간이 경과됨에 따라 경화되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법일 수 있다.

또한, 상기 하우징(100)은 상기 폭약(200)의 폭팔로 인하여 녹는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법일 수 있다.

본 발명에 따르면 고온 고압의 발파가스를 이용하여 그라우팅 대상면을 한 번의 공정으로 개량 보강이 가능토록 하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 일시에 발생되는 고온 고압의 가스로 인하여 개량 대상 지반에 존재하는 공극을 일시에 확장시켜 그라우트재의 유입이 원활토록 하여 개량 대상면을 충실하게 보강할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면 그라우트재의 소실이 적도록 하여 공사비용의 절감을 유도할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면지반의 그라우팅 공법의 공사기간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 터널 막장에 대한 그라우팅 공법을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 공법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 그라우팅 공법을 나타내는 도면.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 캡슐이 천공홀에 설치된 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 캡슐의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 캡슐이 천공홀에 삽입된 상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 캡슐에 포함된 폭약이 폭파되어 균열이 확장된 상태를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 캡슐에 포함된 그라우트재가 균열에 주입된 상태를 나타내는 도면.

본 발명에 따른 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐 및 이를 이용한 지반의 그라우팅 공법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폭팔 압력을 이용한 그라우팅 캡슐은 그라우팅 대상면(1)에 형성된 천공홀(2)에 삽입된다(도 2, 도 4).

그라우팅 캡슐은 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 하우징(100) 내부에 수납되며, 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하되, 그라우트재(300)는 하우징(100) 내부에서 폭약(200)을 둘러싸고 있는 형태를 취한다(도 5).

시공자가 그라우팅 캡슐에 포함된 폭약(200)을 폭파시켜, 고온 고압의 폭팔 압력이 발생되면, 그라우팅의 대상이 되는 개량 대상 지반에 존재하는 균열(5)이 순간적으로 확장된다.

또한, 확장된 균열(5)에 폭팔 압력에 의해 분산된 그라우트재(300)가 주입되고, 폭팔 압력이 줄어듦에 따라 확장된 균열(5)이 수축되면서 주입된 그라우트재(300)가 균열(5)에 주입된 상태로 경화되게 된다.

그라우트재(300)는 유동체로써, 시간이 경과됨에 따라 경화되어 강한 물성을 갖는 것이면 어느 것이든 무관하나, 일반적으로 그라우팅 약액이나 스멘트 밀크일 수 있다.

하우징(100)은 그라우트재(300)를 수납할 수 있는 폴리프로필렌 또는 비닐 등의 부재로 형성될 수 있다.

다만, 폭약(200)의 폭팔로 인하여 하우징(100)의 부재가 균열(5)을 차단하는 경우 균열(5)에의 그라우트재(300)의 유입이 월활하게 진행되지 않을 문제점이 있으므로, 고압이나 고온에 의해 형태가 소멸되는 부재인 것이 바람직하다.

종래의 그라우팅 공법에서는 펌프가 제공하는 압축공기의 압력에 의해 그라우트재를 균열(5)에 주입시키는 공법을 사용해온바, 균열(5)의 순간적인 확장이 불가능했고 이에 따라 균열에 충분한 그라우트재를 주입시키기 위해서는 고용량의 펌프 장비와 장시간의 주입 과정이 요구되어 왔다.

그러나 본 발명에 따른 그라우팅 공법은 순간적으로 균열(5)을 확장시키고 그라우트재(300)가 확장된 균열(5)로 주입되는 공법을 사용하고 있어, 고용량의 펌프 장비가 요구되지 않고 공사기간이 매우 짧은 효과를 갖는다.

또한, 종래의 그라우팅 공법에서는 하나의 펌프로 하나의 천공홀(2)에 그라우트재를 주입하는 것에 그쳤으므로, 복수의 천공홀(2)에 그라우트재를 주입하기 위해서는 매우 긴 시간의 소요되는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명에 따른 그라우팅 공법은 그라우팅 캡슐에 포함된 폭약(200)을 폭파시키는 것만으로 그라우트재(300)의 주입 작업이 완료될 수 있으므로, 매우 짧은 시간에 복수의 천공홀(2)에 대한 그라우팅 공사를 완료할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 공법의 시공순서를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 공법은 그라우팅 대상면(1)에 천공홀(2)을 형성하는 제1 단계(S100), 그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 하우징(100) 내부에 수납되며 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하는 그라우팅 캡슐을 천공홀(2)에 삽입하는 제2 단계(S200), 천공홀(2)의 입구를 천공홀 전색부재(400)를 이용하여 전색시키는 제3 단계(S300) 및 폭약(200)과 도폭선(4)을 통해 연결된 폭약 발파기(3)를 이용하여 폭약(200)을 폭팔시키는 제4 단계(S400)를 포함할 수 있다(도 6 내지 도 8).

제3 단계(S300)에서의 전색부재(400)는 천공홀(2)에 그라우팅 캡슐이 삽입된 상태에서 천공홀(2)을 폐쇄하기 위한 것으로서, 폭약(200)의 폭팔에 의한 폭팔 압력에 의해 그라우트재(300)가 천공홀(2)의 외부로 용출되는 것을 막음과 아울러, 천공홀(2) 내부 압력을 상승시켜 균열(5)에 그라우트재(300)가 원활하게 유입될 수 있도록 하는 효과를 갖도록 한다(도 4).

전색부재(400)는 천공홀(2)의 입구를 폐쇄할 수 있는 부재이면 어느 것이든 관계없으나, 모래를 이용하는 것이 부재의 비용의 측면에서 효과적이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 폭약(200)의 폭팔은 폭약(200)과 무선으로 연결된 폭약 발파기(3a)를 이용하여 수행되는 것도 가능하다(A400).

이를 위해, 폭약(200)에는 천공홀(2) 외부에 위치된 폭약 발파기(3b)의 무선 신호를 수신받아 폭약(200)을 폭팔시키는 점화기를 포함할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 하우징
200 : 폭약
300 : 그라우트재
400 : 전색부재

Claims

그라우팅 대상면(1)에 형성된 천공홀(2)에 삽입되며,
그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100); 및
상기 하우징(100) 내부에 수납되며, 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200);을 포함하되,
상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐.
제1항에 있어서,
상기 폭약(200)은 상기 천공홀(2) 외부에 위치된 폭약 발파기(3)와 도폭선(4)을 이용하여 연결된 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐.
제1항에 있어서,
상기 폭약(200)은 상기 천공홀(2) 외부에 위치된 폭약 발파기(3)의 무선 신호를 수신받아 폭파되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐.
제1항에 있어서,
상기 폭약(200)이 제공하는 폭팔 압력이 상기 천공홀(2)의 입구 방향으로 분출되는 것을 방지하기 위해 상기 천공홀(2)의 깊이방향을 따라서 상기 하우징(100) 이전에 형성된 천공홀 전색부재(400);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 캡슐.
지반의 그라우팅 공법에 있어서,
그라우팅 대상면(1)에 천공홀(2)을 형성하는 제1 단계(S100);
그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하는 그라우팅 캡슐을 상기 천공홀(2)에 삽입하는 제2 단계(S200);
상기 천공홀(2)의 입구를 천공홀 전색부재(400)를 이용하여 전색시키는 제3 단계(S300); 및
상기 폭약(200)과 도폭선(4)을 통해 연결된 폭약 발파기(3)를 이용하여, 상기 폭약(200)을 폭팔시키는 제4 단계(S400);를 포함하되,
상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
지반의 그라우팅 공법에 있어서,
그라우팅 대상면(1)에 천공홀(2)을 형성하는 제1 단계(A100);
그라우트재(300)를 수납하는 하우징(100) 및 상기 하우징(100) 내부에 수납되며 폭팔 압력을 제공하는 폭약(200)을 포함하는 그라우팅 캡슐을 상기 천공홀(2)에 삽입하는 제2 단계(A200);
상기 천공홀(2)의 입구를 천공홀 전색부재(400)를 이용하여 전색시키는 제3 단계(A300); 및
상기 폭약(200)과 무선으로 연결된 폭약 발파기(3)를 이용하여, 상기 폭약(200)을 폭팔시키는 제4 단계(A400);를 포함하되,
상기 그라우트재(300)는 상기 하우징(100) 내부에서 상기 폭약(200)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 천공홀 전색부재(400)는 모래인 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
제7항에 있어서,
상기 그라우트재(300)는 유동체로써, 시간이 경과됨에 따라 경화되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
제7항에 있어서,
상기 하우징(100)은 상기 폭약(200)의 폭팔로 인하여 녹는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.