KR20160048389A - 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는, 최하단에 굴착용 비트를 구비하고 있으며, 굴착이 완료된 이후에는 제 1 그라우팅제가 주입되는 외관; 외관의 내측에 배치되고, 외관의 굴착용 비트에 일부가 접촉하여 추가적인 이동을 방지하며, 제 1 그라우팅제의 주입시 굴착공 공간과 외관 및 내관 사이에 있는 공간을 분리시키기 위한 플러그부, 및 굴착공의 굴착시에는 천공수가 유입되어 외관과의 사이로 배출되는 천공수 배출홀을 가지며, 굴착이 완료된 이후에는 제 2 그라우팅제가 주입되는 내관 - 이때, 제 1 그라우팅제는 내관과 외관 사이의 공간으로 투입되며; 내관의 내측에 설치되며, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되며, 외관의 내측과 내관의 외측으로 주입되는 제 1 그라우팅제가 내관으로 통과하기 위한 관통공이 형성된 병목부 상부와, 병목부 상부와 유사한 형상을 갖는 병목부 하부로 분리되어 형성되며, 병목부 상부와 병목부 하부는 상하로 서로 볼록한 형상을 갖는 병목부; 및 병목부 상부 및 병목부 하부 사이에 설치되고, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제의 주입시에는 병목부의 병목부 하부의 상단에 걸려서 위치하고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 역류하여 관통공을 통과하여 외관과 내관 사이 및 내광 상부로 누출되지 않도록 하기 위해서 병목부의 병목부 상부의 하단에 걸려서 위치하는 구체;를 포함하고 있다.

Description

역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치{GROUTING INJECTION APPARATUS WITH BACKFLOW PREVENTION}

본 발명은 그라우팅 주입 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 관한 것이다.

그라우팅 주입 장치는 주로 지반의 안정을 목적으로 사용되며, 특히 굴착공 주변 지반의 강도 보강 또는 굴착공 주변 지반의 차수 효과 증대를 목적으로 그라우팅을 실시하는 장치이다.

그라우팅 주입 장치는, 공법에 따라서, LW 공법, JSP 공법, SGR(Space Grouting Rocket System) 공법, MSG 공법, SCW 공법 등의 다양한 공법을 사용할 수 있으며, 각각의 공법의 구체적인 내용은 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들이라면 잘 알려진 공법이므로 이들 각각의 공법에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략한다.

이들 공법 중에서 SGR 공법이 있으며, 이 SGR 공법에 대해서는 첨부 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은, 종래의 그라우팅 주입 장치의 굴착 중의 동작 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는, 종래의 그라우팅 주입 장치에 있어서, 굴착이 종료된 후의, 그라우팅 작업의 일례를 나타낸 단면도이다.

도 1은 굴착 중인 상태를 나타내고 있으며, 도 2는 굴착이 종료된 후의 통상적인 그라우팅 작업을 실시하는 상태를 나타내고 있다.

먼저, 도 1에 따르면, 종래의 그라우팅 주입 장치는, 지반(2)에 굴착공(6)을 형성하기 위하여, 외관(20) 하단에 부착되어 천공 작업을 하게 되는 굴착용 비트날(23)을 갖는 굴착용 비트(22)를 구비하고 있다.

이때, 외관(20)의 내측에는 내관(10)이 더 설치되어 있는 것이 바람직하며, 내관(10)은 외관(20)의 굴착용 비트(22)에 일부가 접촉하여 추가적인 이동을 방지하기 위한 플러그부(12), 및 굴착공(6)의 굴착시에는 천공수가 유입되어 외관(20)과의 사이로 배출되는 천공수 배출홀(14-1, 14-2, 14-3)을 가지고 있는 것이 바람직하다.

천공수는 굴착공(6)의 굴착 중에 천공수 배출홀(14-1, 14-2, 14-3)을 통해서 굴착공(6)의 바닥면(4)으로 공급되며, 이 천공수에 의한 냉각 및 윤활 작용에 의해서 굴착용 비트(22)는 굴착공(6)을 지속적으로 굴착할 수 있으며, 굴착에 기여한 천공수는 굴착공(6)의 바닥면(4)을 통해서, 굴착용 비트(22) 사이의 공간과 굴착공(6)의 벽면이 되는 굴착면을 통해서, 외관(20)의 외측을 통해서 외부로 배출될 수 있다.

이상과 같은 굴착 작업을 반복하면, 소정의 깊이를 갖는 굴착공(6)을 형성할 수 있으며, 소정의 깊이에 도달한 굴착공(6)에 대해서는 그라우팅 작업을 실시할 수 있다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 따르면, 굴착공(6) 내의 외관(20)이 상부로 상승한 상태이고, 내관(10)은 상대적으로 하부로 하강한 상태임을 알 수 있다.

이때, 내관(10)은 의도적으로 하강시킨 것이 아니라, 굴착공(6)의 깊이가 소정의 깊이에 도달하였을 때, 굴착용 비트(22)가 장착된 외관(20)을 상승시킨 것에 의한 상대적인 위치의 변동을 나타내고 있음을 알아야 한다.

따라서, 내관(20)은 사실상 바닥면(4)에 인접하여 위치하고 있음을 알아야 한다.

한편, 굴착공(6)의 굴착면(도면에서 좌우 방향 및 하방의 면을 포함)에는 주변 지반의 강도 보강 또는 굴착공(6) 주변 지반의 차수 효과 증대를 위해서 그라우팅 작업을 실시할 수 있다.

이 그라우팅 작업을 실시하기 위한 준비 단계에 대해서 도 2에 도시하였다.

이때, 내관(10)의 외측에 형성된 플러그부(12)는 외관(20)의 최하단에 고정 설치된 굴착용 비트(22)의 일부와 접촉하면서 내관(10) 외부와 외관(20) 사이의 공간(40)과 굴착공(6)의 하부를 실질적으로 분리하고 있음에 주목하여야 한다. 이와 같은 분리는, 후술하는 제 1 그라우팅제를 관통공(16)을 통해 내관(10) 내부 공간(30)으로 흘러 들어가도록 하는데 유용함을 알아야 한다.

도 2로부터, 내관(10) 외측과 외관(20)의 내측 공간(40)을 통해서는 통상 A액이라고 알려진 제 1 그라우팅제가 주입될 수 있다. 이때, 제 1 그라우팅제는, 도 2에서 화살표(42)로 나타낸 바와 같이, 관통공(16)을 통과하여 내관(10)의 내측으로 유입된다.

이와 동시에, 내관(10)의 내측 공간(30)을 통해서는 통상 B액이라고 알려진 제 2 그라우팅제가 주입될 수 있다.

내측 공간(30)으로 유입된 제 1 그라우팅제 및 제 2 그라우팅제는 관통공(16)의 바로 아래 공간(도면 부호 미표시)에서 혼합액을 형성하면서, 그라우팅제 혼합액은 화살표(45) 방향을 따라서 굴착공(6)의 하부로 이동하게 된다.

제 1 그라우팅제 및 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액은 내관(10)의 하부에 형성된 다수의 천공수 배출홀(14-1, 14-2, 14-3)을 통해서, 굴착공(6) 내로 배출되며, 이 흐름에 대해서는 도면 부호 46으로 나타내었다.

도면 부호 46으로 나타낸 혼합액은 그대로 굴착공(6)의 굴착면을 통하여 지반(2)으로 주입되며, 이에 대해서는 도 2에서 굴착공(6)의 수평면에 평행하게 표시한 물결 무늬 화살표로 그 주입 흐름을 나타내었다. 굴착공(6) 외측의 지반(2) 내로의 그라우팅제 혼합액의 주입은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로의 주입 뿐만 아니라, 굴착공(6)의 바닥면(4)에 대해서도 수직 방향으로도 주입될 수 있음을 알아야 한다.

이상과 같은 종래 기술의 SGR 공법에 있어서 발생될 수 있는 문제점에 대해서 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은, 종래의 그라우팅 주입 장치에 있어서, 그라우팅 작업이 종료된 후의 역류가 시작되는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2에 나타낸 그라우팅 주입 상태로부터, 최초 그라우팅이 종료되면, 굴착공(6) 외측의 지반(2)으로 주입된 그라우팅 혼합액은 공급압이 제거되면 그 동안 가해졌던 압력이 반대 방향으로 작용하여, 도면에서 화살표(47)로 나타낸 바와 같이, 천공수 배출홀(14-1, 14-2, 14-3) 방향으로 역류하는 흐름이 나타나게 된다.

이 역류된 흐름(화살표(47)로 지시)은 내관(10)을 따라서 상승하게 되며, 이 상승하는 역류는 화살표(48)로 나타내었다.

역류 흐름(화살표(48)로 지시)은 계속 상승하여, 관통공(16)을 통해서 내관(10)과 외관(20) 사이의 공간(40)으로 누출되기도 하였고, 심지어는 내관(10) 내부의 공간(30)을 따라서 더 상승하기도 하였다.

이때, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제는 분리되어 존재하는 경우에는 경화(또는 고결)되지 않으며, 이들이 혼합액을 형성하는 경우에는 신속하게 경화한다는 것은 잘 알려져 있다.

따라서, 공간(30, 40) 내로 역류한 그라우팅제 혼합액은 이들 공간(30, 40) 내에서 경화되어, 이들 공간(30, 40)을 폐색할 우려가 있었다.

이들 공간(30, 40) 내에서 그라우팅제 혼합액이 경화되어 버리면, 제 1 그라우팅제 및/또는 제 2 그라우팅제의 추가 주입 및 차기 작업 공정에 불리한 영향을 주게 되어, 그라우팅 작업 결과인 지반 강도 증가 효과나 지반 차수 효과가 매우 나쁘게 나타나게 되었으며, 그라우팅 작업 속도 또한 공간(30, 40)의 폐색 때문에 매우 느리게 진행되어 공사비가 증가하게 되며, 이에 더하여 작업 진행 자체가 불가능하게 되는 경우가 있었다.

이와 같은 그라우팅제 혼합액의 경화는 지상에서 육안으로 그 경화 여부를 확인할 수 없으며, 현재의 SGR 공법에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 내관(10) 및/또는 외관(20)의 하단, 즉 팁부를 절단하여 폐기하는 편법을 사용하고 있음은 주지의 사실이다.

이와 같이, 그라우팅 장치의 팁부를 절단하면, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제의 혼합 신뢰도가 낮아지며, 굴착공(6) 내부 불순물까지 내관(10) 및 외관(20) 사이의 공간으로 역류하게 되어 폐색 현상은 더욱 심화될 우려가 있었다.

따라서, 이상 설명한 바와 같은 종래의 SGR 공법에서의 그라우팅제 혼합액의 역류를 효과적으로 방지하여, 내관(10) 및/또는 외관(20)과 내관(10) 사이의 공간(40)에서의 역류로 인한 그라우팅제 혼합액의 경화를 회피하고, 더 나아가서 지반 강도 증가 효과 또는 지반 차수 효과를 높이고, 공기를 줄여 공사비를 낮출 필요가 있었으며, 이에 본 발명의 발명자들은 각고의 노력 끝에 본 발명을 창출하게 되었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0815220호(2008년 03월 19일 공고, 발명의 명칭: "주입 장치로 지반 강화제를 주입하여 지반을 보강하는 공법")

본 발명의 일 목적은, 신뢰도가 높은 굴착공 주변 지반의 강도 증가와 차수 효과를 확보하기 위해서, 그라우팅제 혼합액의 역류로 인한 문제점을 해소할 수 있는 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 언급되지 않은 또 다른 과제(들)에 대해서도 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는, 최하단에 굴착용 비트를 구비하고 있으며, 굴착이 완료된 이후에는 제 1 그라우팅제가 주입되는 외관; 외관의 내측에 배치되고, 외관의 굴착용 비트에 일부가 접촉하여 추가적인 이동을 방지하며, 제 1 그라우팅제의 주입시 굴착공 공간과 외관 및 내관 사이에 있는 공간을 분리시키기 위한 플러그부, 및 굴착공의 굴착시에는 천공수가 유입되어 외관과의 사이로 배출되는 천공수 배출홀을 가지며, 굴착이 완료된 이후에는 제 2 그라우팅제가 주입되는 내관 - 이때, 제 1 그라우팅제는 내관과 외관 사이의 공간으로 투입되며; 내관의 내측에 설치되며, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되며, 외관의 내측과 내관의 외측으로 주입되는 제 1 그라우팅제가 내관으로 통과하기 위한 관통공이 형성된 병목부 상부와, 병목부 상부와 유사한 형상을 갖는 병목부 하부로 분리되어 형성되며, 병목부 상부와 병목부 하부는 상하로 서로 볼록한 형상을 갖는 병목부; 및 병목부 상부 및 병목부 하부 사이에 설치되고, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제의 주입시에는 병목부의 병목부 하부의 상단에 걸려서 위치하고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 역류하여 관통공을 통과하여 외관과 내관 사이 및 내광 상부로 누출되지 않도록 하기 위해서 병목부의 병목부 상부의 하단에 걸려서 위치하는 구체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 구체는 그라우팅 작업이 완료된 후의 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 병목부의 병목부 상부 방향으로 이동하여 내관 상부와 관통공을 통해서 혼합액의 역류를 폐색시킬 수 있는 구체인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 내관은 병목부의 병목부 상부와 병목부 하부를 기점으로 내관의 내측에 형성되는 나사 결합부에 의해서 분리 및 결합 가능한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 병목부의 병목부 상부와 병목부 하부 사이에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되는 혼합실이 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 병목부의 병목부 하부에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 통과할 수 있는 바이패스가 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 바이패스는 병목부의 병목부 하부에 형성되고, 구체의 직경보다는 더 큰 직경을 갖는 바이패스인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 장치에 따르면, 그라우팅 작업시 그라우팅제 혼합액의 역류를 적극 억제하여 내관 내부 및/또는 외관과 내관 사이 공간에서의 그라우팅제 혼합액의 경화를 방지할 수 있으므로, 그라우팅 작업이 용이하게 진행되어 작업 속도가 증가하게 되고, 공사비는 낮아지며, 지반 차수 효과나 지반 강도 증가의 효과를 높일 수 있게 된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술되어 있을 수 있음을 알아야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 1은, 종래의 그라우팅 주입 장치의 굴착 중의 동작 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는, 종래의 그라우팅 주입 장치에 있어서, 굴착이 종료된 후의, 그라우팅 작업의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3은, 종래의 그라우팅 주입 장치에 있어서, 그라우팅 작업이 종료된 후의 역류가 시작되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 나타낸 도면으로, 굴착이 종료된 후의, 그라우팅 작업의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 나타낸 도면으로, 그라우팅 작업이 종료된 후의 역류 발생을 방지하는 메커니즘을 나타낸 단면도이다.
도 6은, 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 A-A 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은, 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 B-B 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 역류 방지 메커니즘에 대해서 더욱 상세하게 설명하기 위한 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 나타낸 도면으로, 굴착이 종료된 후의, 그라우팅 작업의 일례를 나타낸 단면도인 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 종래 기술의 SGR 공법에 대해서 설명하기 위한 도 1 내지 도 3의 구성과 대부분 구성이 유사하다는 점에 주목하여야 하며, 이하 도 4 내지 도 8에서의 설명에서 도 1 내지 도 3의 구성과 유사한 부분에 대해서는 도면 부호 및 각 도면 부호에 대한 설명이 생략될 수 있음을 알아야 한다.

도 4로부터, 내관(10) 내의 공간(30)을 통해서는 제 2 그라우팅제가 주입되고, 내관(10)과 외관(20) 사이의 공간(40)을 통해서는 제 1 그라우팅제가 주입되는 방식은 도 2의 경우에서와 사실상 동일하다.

도 4에 따르면, 내관(10)의 내측에 설치되며, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되며, 외관(20)의 내측과 내관(10)의 외측으로 주입되는 제 1 그라우팅제가 통과하기 위한 관통공(16)이 형성된 병목부 상부(50-1)와, 이 병목부 상부(50-1)와 유사한 형상을 갖는 병목부 하부(50-2)로 분리되어 형성되며, 이때 병목부 상부(50-1)와 병목부 하부(50-2)는 상하로 서로 볼록한 형상을 갖는 병목부(50)가 설치되어 있음을 알 수 있다.

또한, 도 4에서는, 병목부(50) 내에 설치되고, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제의 주입시에는 병목부 하부(50-2)의 상단에 걸려서 위치하고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 역류하여 내관(10) 상부 및 관통공(16)을 통과하여 외관(20)과 내관(10) 사이로 배출되지 않도록 하기 위해서 병목부 상부(50-1)의 하단에 걸려서 위치하는 구체(60)를 더 포함하고 있음을 알 수 있다.

상술한 병목부(50)의 더욱 구체적인 형상, 설치 위치, 및 다른 구성 요소와의 관계에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

또한, 상술한 구체(60)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내관(10)의 내측 공간(30) 내에서, 병목부 상부(50-1)와 병목부 하부(50-2) 사이에 위치하는 것이 바람직하며, 그 직경은 병목부 상부(50-1)와 병목부 하부(50-2)의 최단 내직경(각각 도면 부호 35 및 37로 지시됨)과 병목부(50)의 최장 내직경(후술하는 도 8에서 도면 부호 55로 지시됨) 사이에서 내관(10)의 상측 또는 하측으로 이탈되지 않을 정도의 직경을 가지고 있는 것이 더욱 바람직하다고 하겠다.

이때, 구체(60)는 그라우팅 작업이 완료된 후의 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 병목부(50)의 병목부 상부(50-1) 방향으로 이동하여 내관(10) 상부와 관통공(16)을 통해서 혼합액의 역류를 폐색시킬 수 있는 구체이면 충분히 바람직하다.

또한, 구체는 그라우팅 작업이 시작될 때에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제의 주입 압력에 의해서 병목부 하부(50-2) 방향으로 이동할 수 있고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 병목부 상부(50-1) 방향으로 이동할 수 있는 구체인 것이 바람직하다고 하겠다.

이때, 상술한 최단 내직경은 병목부 상부(50-1) 및 병목부 하부(50-2)에, 도면 부호 35 및 37로 지시되는 바와 같이, 각각 하나씩 형성되어 있음에 주목하여야 한다.

상술한 바와 같이, 제 1 그라우팅제 및 제 2 그라우팅제가 주입되면, 내관(10)의 공간(30)을 통해서 하부로 주입되며, 이 흐름은 도면 부호 45로 나타내었다.

이때, 병목부 상부(50-1)와 병목부 하부(50-2) 사이에 설치된 구체(60)는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되면서 주입될 때, 최단 내직경을 갖는 병목부 하부(05-2)에 걸려서 유지될 수 있다.

도 4에서 도면 부호 46은 도 2의 도면 부호 46과 사실상 동일하며 동일한 기능을 나타내고 있으며, 상술한 바와 같이, 그라우팅제 혼합액의 지반(2) 내로의 주입에 대해서는 설명을 생략한다.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 병목부 상부(50-1)로부터 하부의 공간에는 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합되는 도면에 도면 부호로 지시하지 않은 혼합실이 더 형성될 수 있으며, 이 혼합실은 병목부 상부(50-1), 구체적으로는 제 2 그라우팅제가 주입되는 관통공(16)의 직하부로부터 그 하부의 병목부 하부(50-2) 사이의 공간에 형성되는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제가 혼합된 그라우팅제 혼합액은 병목부 하부(50-2)에 형성된 바이패스(도 8에서 도면 부호 58로 지시됨)에 의해서 내관(10)의 하부로, 도면 부호 45-1에서 지시하는 바와 같은 흐름을 통해서 통과될 수 있음을 알아야 한다.

이때, 도면 부호 45-1의 흐름에서 점선으로 표시한 부분은 병목부 하부(50-2)에 형성된 바이패스에 의한 것으로, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

따라서, 도 4에 따르면, 제 1 그라우팅제와 제 2 그라우팅제는 병목부 상부(50-1)를 통과하면서 혼합되기 시작하여 구체(60)와 바이패스 공간이 형성된 병목부 하부(50-2)를 통과하면서 매우 효율적으로 혼합되어 내관(10) 하부로 주입될 수 있다.

이어서, 도 5를 참조하여, 주입된 그라우팅제가 역류하는 상황에 대해서 설명하면서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 그라우팅제의 역류를 방지할 수 있는 메커니즘에 대해서 설명하기로 한다.

도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 나타낸 도면으로, 그라우팅 작업이 종료된 후의 역류 발생을 방지하는 메커니즘을 나타낸 단면도이다.

도 5에 따르면, 역류하는 그라우팅제 혼합액의 흐름이 도면 부호 47로 지시되어 있으며, 이들 역류하는 그라우팅제 혼합액의 흐름은 도면 부호 48로 지시하는 바와 같이, 내관(10)의 상부를 향해서 역류하고 있음을 알 수 있다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는, 구체(60)가 병목부의 상부(50-1)의 최단 내직경의 하부에 걸리게 되며, 이때 구체(60)는 병목부 상부(50-1)으 최단 내직경(35)과 관통공(16)을 동시에 폐색시키게 된다.

이와 같은 메커니즘에 의해서 그라우팅제 혼합액의 역류가 효과적으로 방지될 수 있음을 알아야 한다.

따라서, 역류하려고 하는 그라우팅제 혼합액은 구체(60)에 의해서 폐색되므로, 내관(10)의 공간(30)으로의 유출 및/또는 관통공(16)을 통한 누출 및 역류 등이 효과적으로 방지될 수 있다.

다음으로, 도 4 및 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 병목부 하부(50-2)를 나타내는 A-A 단면, 및 병목부 상부(50-1)를 나타내는 B-B 단면에 대해서 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은, 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 A-A 단면을 나타낸 단면도이고, 도 7은, 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 B-B 단면을 나타낸 단면도이다.

도 6에 따르면, 내관(10) 내의 공간(30)에 대해서 병목부 하부(50-2)의 최단 내직경 내측에는 바이패스 경로(56)를 따라서 각각의 바이패스 경로(56)에 형성된 바이패스(58)가 위치하고 있음을 알 수 있다.

도 6에 있어서, 바이패스 경로(56)는 병목부 하부(50-2)에 형성될 수 있으며, 그 구체적인 형상으로는 바이패스 경로(56)가 두 개 형성된 것으로부터 다수 개 형성된 것까지 가능하다는 것은 잘 알 것이다.

구체적으로, 바이패스 경로(56)는 도 6에 나타낸 바와 같이, "*" 형상일 수도 있고, "+" 형상, 또는 "-" 형상 등을 갖도록 형성될 수 있으며, 요컨대 바이패스 경로(56)는 구체(60)가 병목부 하부(50-2)의 최단 내직경의 직상부에 걸려서 유지될 수 있기만 하면 그 특정한 형상은 중요하지 않음을 알아야 한다.

도 6으로부터, 점선으로 도시한 구체(60)는 병목부 하부(50-2)의 최단 내직경 내측에 형성된 바이패스 경로(56)의 상부에 걸려 있으며, 이때, 구체(60)의 외측으로 바이패스(58)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

즉, 병목부 하부(50-2)에 형성된 바이패스 경로(56)는 구체(60)의 직경 보다 더 큰 직경을 가지고 있기 때문에, 구체(60)의 최대 직경을 초과하는 직경을 갖는 바이패스 경로(56)가 형성될 수 있다.

따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 그라우팅제 혼합액이 병목부 하부(50-2)에 도달하게 되면 바이패스 경로(56)와 구체(60)에 의해서 폐색되지 않고, 바이패스(58)를 따라서 내관(10)의 하부로 계속 주입될 수 있다(그 주입 흐름에 대해서는 도 4의 도면 부호 45-1을 참조.)

이와 같은 구성에 의해서, 그라우팅제 작업을 효과적으로 계속할 수 있게 된다.

다음으로, 도 7에 있어서, 내관(10) 내의 공간(30)에 대해서 최단 내직경(도면 부호 35로 지시됨)을 이루는 병목부 상부(50-1)의 공간이 도시되어 있고, 이때 구체(60)의 형상에 대해서는 점선으로 나타내었다.

또한, 병목부 상부(50-1)에 설치되는 관통공(16)의 개념도 동시에 도시하였으며, 이 관통공(16)은 도시한 바와 같이 세 개의 원통형 형상으로 형성되어 있으나, 4 개 이상 설치될 수도 있고, 그 형상 또한 원통형 이외의 기타 다른 형상으로 변형할 수 있음을 알아야 한다.

따라서, 도 7에 따르면, 역류가 시작되더라도 최단 내직경 보다 직경이 더 큰 구체(60)에 의해서 병목부 상부(50-1)에서 관통공(16)과 최단 내직경(35)의 공간이 효과적으로 폐색되므로, 그라우팅제 혼합액의 역류가 효과적으로 억제될 수 있음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 도 4 내지 도 7에 나타낸, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는 그라우팅제 혼합액의 역류를 매우 효과적으로 방지할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 역류 방지 메커니즘에 대해서 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 8은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 역류 방지 메커니즘에 대해서 더욱 상세하게 설명하기 위한 단면도이며, 그라우팅제 혼합액의 역류를 방지하고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 8로부터, 병목부(50)는 크게 병목부 상부(50-1) 및 병목부 하부(50-2)로 이루어져 있음을 알 수 있다.

이때, 병목부(50)는, 바람직하게는, 내관(10)의 내벽면에 나사 결합 방식을 통해서 고정되어 있을 수 있다.

상술한 바와 같이, 병목부(50)의 병목부 상부(50-1)에는 관통공(16)(도 7 참조)에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

관통공(16)은 병목부 상부(50-1)의 최대 내직경의 직하부에 형성되지만, 구체(60)가 그라우팅제 혼합액에 의해서 상승하였을 때 이 구체(60)에 의해서 관통공(16)이 폐색될 수 있는 위치에 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.

따라서, 구체(60)의 측면을 통한 그라우팅제 혼합액의 내관(10) 내의 공간(30)으로의 유출 또는 관통공(16)을 통한 내관(10)과 외관(20) 사이의 공간(40)으로의 누출 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 내관(10) 내부에 고정 장착되는 병목부(50)의 구성을 고려하여, 상술한 바와 같이, 병목부(50)는 병목부 상부(50-1) 및 병목부 하부(50-2)로 분리되어 형성되는 것이 바람직하며, 내관(10) 내부로의 장착 및 유지 관리를 용이하게 하기 위해서, 내관(10)의 일부를 분리 가능하게 형성하여 두는 것이 더욱 바람직하다고 하겠다.

내관(10)의 일부를 분리 가능하게 형성하는 것에 대해서는, 도 8에서 도면 부호 18로 나타내었으며, 도면 부호 18을 따라서 나사 결합부가 형성될 수 있음을 알아야 한다.

이때, 내관(10)은 병목부(50)의 병목부 상부(50-1)와 병목부 하부(50-2)를 기점으로 내관(10)의 내측에 도면 부호 18을 따라서 형성되는 나사 결합부에 의해서 분리 및 결합 가능하다는 것을 알아야 한다.

도 8로부터, 구체(60)는 그라우팅제 혼합액의 역류가 시작될 때는 도면 부호 54-1 및 54-2로 나타낸 위치에 동시에 걸리도록 하는 것이 바람직하며, 제 1 그라우팅제 및 제 2 그라우팅의 주입시에는 병목부(50)의 병목부 하부(50-2)의 도면 부호 57로 나타낸 위치에 걸리도록 것이 바람직하다.

여기에서, 도면 부호 54-1 및 54-2는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 구체(60)가 병목부 상부(50-1)에 걸리는 위치를 나타내고 있고, 또한 도면 부호 57은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 구체(60)가 병목부 하부(50-2)에 걸리는 위치를 나타내고 있다.

또한, 병목부(50)의 고정 장착 위치는, 플러그부(12) 직상부 인근이면 충분하며, 그 고정 장착 위치는 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 적절하게 설정할 수 있을 것이다.

이상과 같이 한정된 실시예와 도면에 의해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자라면 이상의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 이상의 기재에 포함된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되고, 후술하는 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하며, 특허청구범위와 균등하거나 등가적인 변형은 모두 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

2 : 지반
4 : 바닥면
6 : 굴착공
10 : 내관
12 : 플러그부
14-1, 14-2, 14-3 : 천공수 배출홀
16 : 관통공
18 : 나사 결합부
20 : 외관
22 : 굴착용 비트
23 : 굴착용 비트날
30 : 공간
40 : 공간
50 : 병목부
50-1 : 병목부 상부
50-2 : 병목부 하부
56 : 바이패스 경로
58 : 바이패스
60 : 구체

Claims (6)

1. 최하단에 굴착용 비트를 구비하고 있으며, 굴착이 완료된 이후에는 제 1 그라우팅제가 주입되는 외관;
   상기 외관의 내측에 배치되고, 상기 외관의 상기 굴착용 비트에 일부가 접촉하여 추가적인 이동을 방지하며, 제 1 그라우팅제의 주입시 굴착공 공간과 외관 및 내관 사이에 있는 공간을 분리시키기 위한 플러그부, 및 상기 굴착공의 굴착시에는 천공수가 유입되어 상기 외관과의 사이로 배출되는 천공수 배출홀을 가지며, 굴착이 완료된 이후에는 제 2 그라우팅제가 주입되는 내관 - 이때, 상기 제 1 그라우팅제는 상기 내관과 상기 외관 사이의 공간으로 투입되며;
   상기 내관의 내측에 설치되며, 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제가 혼합되며, 상기 외관의 내측과 상기 내관의 외측으로 주입되는 상기 제 1 그라우팅제가 상기 내관으로 통과하기 위한 관통공이 형성된 병목부 상부와, 상기 병목부 상부와 유사한 형상을 갖는 병목부 하부로 분리되어 형성되며, 상기 병목부 상부와 상기 병목부 하부는 상하로 서로 볼록한 형상을 갖는 병목부; 및
   상기 병목부 상부 및 상기 병목부 하부 사이에 설치되고, 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제의 주입시에는 상기 병목부의 상기 병목부 하부의 상단에 걸려서 위치하고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 역류하여 상기 관통공을 통과하여 상기 외관과 상기 내관 사이 및 상기 내광 상부로 누출되지 않도록 하기 위해서 상기 병목부의 상기 병목부 상부의 하단에 걸려서 위치하는 구체;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구체는 그라우팅 작업이 완료된 후의 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 상기 병목부의 상기 병목부 상부 방향으로 이동하여 상기 내관 상부와 상기 관통공을 통해서 혼합액의 역류를 폐색시킬 수 있는 구체인 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 내관은 상기 병목부의 상기 병목부 상부와 상기 병목부 하부를 기점으로 상기 내관의 내측에 형성되는 나사 결합부에 의해서 분리 및 결합 가능한 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 병목부의 상기 병목부 상부와 상기 병목부 하부 사이에는 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제가 혼합되는 혼합실이 더 형성되는 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 병목부의 상기 병목부 하부에는 상기 제 1 그라우팅제와 상기 제 2 그라우팅제가 혼합된 혼합액이 통과할 수 있는 바이패스가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 바이패스는 상기 병목부의 상기 병목부 하부에 형성되고, 상기 구체의 직경보다는 더 큰 직경을 갖는 바이패스인 것을 특징으로 하는,
   역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치.

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