KR20160080140A - 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반보강및 차수를 위 한 보강재 저압주입공법중, 급결주입이 가능하도록 선단장치 하단부에서 혼합시 즉시 고결작용이 시작되는 두가지 보강용액을 효과적으로 혼합하고 또 역류에 의한 악영향을 개선하는 기능과 이러한 장치에서 일반적으로 발생되는 천공굴착 작업의 어려움을 개선한 그라우팅 주입 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는, 최하단에 천공수와 그라우트제가 방사되는 방사구를 포함하는 굴착용 빗트를 구비하고 있으며,외관과 그 내부의 내관이 커플러로 연결되어 있다. 내관하단부와 커플러사이의 내부공간에 상부혼합실을 조성하고 여기에서 그라우트A액과 그라우트B액이 1차로 혼합되며 여기에서 혼합된 그라우트액은 와류로 인해 다시 상부혼합실과 빗트 사이에 조성된 하부혼합실에서 2차로 혼합되어 빗트하부를 통해 굴착공으로 유출하게 된다. 그라우트 주입이 중지되는 경우 외관 및 내관으로 구성된 주입관에는 주입공이 진행 될 때와는 반대방향의 유체흐름이 있게 되는데 이 역류흐름에 의한 주입관 막힘현상을 방지하기 위해 상부혼합실에 구체를 두어 역류흐름을 제어하게 된다. 이 구체를 포함하는 상부혼합실의 기능은 그라우트주입시에는 그라우트재를 1차로 혼합하여 와류상태로 하부혼합실로 유출시키며, 그라우트 주입작업 중지시에는 그라우트재에 발생되는 역류압을 이용해서 상부로의 유체흐름을 차단하는 것이다. 빗트는 빗트바닥면에 천공수와 그라우트혼합액을 유출시키는 기능만을 갖는 방사구를 두어 중공부를 둔 빗트를 사용하는 종전 방법에 비교하여 굴착천공 작업의 용이성을 증대시키고자 하였다.

Description

개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법{GROUTING INJECTION APPARATUS WITH ADVANCED BACKFLOW PREVENTION AND DRILLING AND MIXING METHOD AND USING THE SAME}

본 발명은 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 역류 방지 기능과 개선된 천공 및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법에 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.

이들 공법 중에서 SGR 공법이 있으며, 이 SGR 공법에 대해서는 첨부 도 1 및 도 2을 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.

먼저, 도 1에 따르면, 종래의 그라우팅 주입 장치는, 지반(1)에 굴착공(13)을 형성하는 상태를 나타내고 있다.

이때, 외관(4)의 내측에는 내관(5)이 더 설치되어 있는 것이 바람직하며, 내관(5)은 외관(4)의 굴착용 빗트(7)와 커플러(6)에 삽입 접촉하여 추가적인 이동이 방지되고 내관(5)외부와 외관(4)내부의 공간(9)으로부터 내관(5)내부로 천공수가 주입되고 이 천공수는 천공작업에 따라 굴착공을 통하여 외관(4)외부와 굴착면(2)사이의 공간을 통해 지표로 유출되게 된다.

이상과 같은 굴착 작업을 반복하면, 소정의 깊이를 갖는 굴착공(13)을 형성할 수 있으며, 소정의 깊이에 도달한 굴착공(13)에 대해서는 그라우팅 작업을 실시할 수 있다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 따르면, 굴착공(13) 내로 내관(5) 내부에 있던 주입장치가 하강하여 그라우트 A액 유출구(10)로 그라우트 A액이 내관외부와 외관내부 사이 공간(14)에 있는 A액 B액 약액 혼합부(9)로 유출되어 내관외부와 외관내부 사이 공간(14)으로 주입되는 그라우트B액과 혼합된다.

A액 B액 약액 혼합부(9)에서 혼합된 약액은 다시 그라우트A액과 그라우트B액의 주입압력에 의하여 AB액 혼합액 재주입구(11)을 통하여 주입장치(8)로 흘러 들어가며 혼합액 방사구(12)를 통하여 굴착공(13)으로 방사되게 된다.

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(13) 외측의 지반(2)으로 주입된 그라우팅 혼합액은 공급압이 제거되면 그 동안 가해졌던 압력이 반대 방향으로 작용하여, 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이 역류하는 흐름이 나타나게 된다.

이 역류된 흐름(화살표(15)로 지시)은 A액B액약액혼합부(9) 내관(10)을 따라서 상승하게 되며, 이 상승하는 역류는 화살표(15)로 나타내었다.

역류 흐름(화살표(15)로 지시)은 계속 상승하여, 관통공(10, 11)을 통해서 내관(5)과 외관(4) 사이의 공간으로 누출되기도 하였고, 심지어는 내관(5) 내부의 공간을 따라서 더 상승하기도 하였다.

이때, 그라우트A액과 그라우트B액은 분리되어 존재하는 경우에는 경화(또는 고결)되지 않으며, 이들이 혼합액을 형성하는 경우에는 신속하게 경화한다는 것은 잘 알려져 있다.

따라서, 역류한 그라우팅제 혼합액은 이들 공간(14, 16) 내에서 경화되어, 이들 공간(14)을 폐색할 우려가 있었다.

이들 공간(14, 16) 내에서 그라우팅제 혼합액이 경화되어 버리면, 그라우트A액 및 그라우트B액의 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(14, 16)의 폐색 때문에 매우 느리게 진행되어 공사비가 증가하게 되며, 이에 더하여 작업 진행 자체가 불가능하게 되는 경우가 있었다.

또한 그라우팅제 혼합액의 역류에 의한 관막힘 현상을 억지하기 위해서 매 공정마다 내관 내부와 내관과 외관 사이를 통하여 물을 주입하여 세척을 수행하는 방법도 사용되고 있었으나, 작업이 용이하지 않고 추가되는 물에 의해 지반 연약화가 심화될 뿐만 아니라 공기가 증가되어 공사비 증가의 큰 요인이 되고 있어 실제로는 적용하지 않는 상황이다.

이와 같은 그라우팅제 혼합액의 경화는 지상에서 육안으로 그 경화 여부를 확인할 수 없으며, 현재의 SGR 공법에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 단순히 주입장치(8)를 폐기하는 편법을 사용하고 있음은 주지의 사실이다.

이와 같이, 주입장치(8)를 단순히 절단하면, 그라우트A액과 그라우트B액의 혼합 신뢰도가 낮아지며, 혼합액 역류에 의한 폐색 현상은 더욱 심화될 우려가 있었다.

따라서, 이상 설명한 바와 같은 종래의 선단장치 끝부분에서 그라우트A액과 그라우트B액을 혼합시켜 급결효과를 얻는 공법에서의 그라우팅제 혼합액의 역류를 효과적으로 방지하여, 내관내부(16) 및 내관외부와 외관내부 사이공간(14)에서의 역류로 인한 그라우팅제 혼합액의 경화를 회피하고, 빗트형상에 중공을 두지 않아 자갈 등이나 호박돌층도 천공이 용이하게 하며 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, 발명 의 명칭: "주입 장치로 지반 강화제를 주입하여 지반을 보강하는 공법") 대한민국 특허출원번호 제10-2014-0144958 (2014년 10월 24일 출원등 록, 발명의 명칭: 역류방지 기능을 갖는 그라우팅주입장치 및 이 장치를 이용한 그라우 팅 주입 시공 방법)

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 기능과 혼합액의 교반이 불완전하여 발생되는 그라우트재의 품질불량문제를 해결하기 위한 혼합도 보완방안과 자갈질지반 천공곤란 문제점을 개선한 빗트를 추가한 그라우팅 주입 장치 및 이 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법을 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 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는 , 최하단에 굴착용 빗트를 구비하고 있으며, 굴착이 완료된 이후에는 그라우트A액이 주입되는 내관(5); 외관(4)의 하단에 배치되고, 굴착용 빗트(7)에 일부가 접촉하며 내관(5)과 외관(4)을 고정하며 그라우트B액의 굴착공(13)으로의 누출을 막는 커플러(6) 및 굴착공(13)의 굴착시에는 천공수가 유입되어 굴착면(2)과 외관(4)과의 사이로 배출되는 방사구(22)를 가지는 빗트(7); 굴착이 완료된 이후에는 그라우트A액이 주입되는 내관(5) ; 이때, 그라우트B액은 내관과 외관 사이의 공간(25)으로 주입되며; 관통공(23)을 통하여 내관(5) 내부로 주입되어, 그라우트A액과 그라우트B액이 상부혼합실(21) 내에서 혼합되게 된다. 상부혼합실(21) 상부는 혼합실상부병목부(17)가 설치되어 그라우트 재주입시에는 관통공(23)을 통하여 들어오는 그라우트B액과 상부혼합실(21) 상부 내관내부(24)를 통해 들어온 그라우트A액이 혼합되게 되며 이 때 구체(19)는 그라우트재의 하향흐름에 의하여 상부혼합실 하부 병목부(18)에 걸리게 되고 혼합액은 상부혼합실 하부 병목부(18)을 통하여 바이패스하여 굴착 비트(7) 중에 있는 방사구(22)를 통하여 굴착공(13) 내에 형성된 공간으로 흐르게 된다. 상부혼합실 하부 병목부(18)는 그라우트재 주입시 구체(19)는 하부로의 이탈을 막고 그라우트A액과 그라우트B액 혼합액은 바이패스 시키는 동시에 나선형 홈을 통해 와류를 일으켜 혼합을 용이하게 하는 역할을 하게 된다. 여기에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 구체(19)는 그라우팅 작업이 완료된 후의그라우트A액과 그라우트B액이 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 상부혼합실(21)의 상부혼합실 상부병목부(17)로 이동하여 상부혼합실 상부 내관 내부(24)와 관통공(23)을 통해서 혼합액의 역류를 동시에 폐색시킬 수 있는 구체를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 있어서, 상부혼합실(21)은 내관(5) 하부와 커플러(6) 사이에 설치함이 바람직하며, 상부혼합실 하부병목부(18)를 통과하여 와류상태에 있게되는 혼합액은 하부혼합실(27)내에서 다시 혼합되어 빗트(7)내로 설치된 방사구(22)를 통해 굴착공(13)으로 유출되게 된다.

또한 본 발명은 커플러(6)에 연결된 빗트(7)의 형상이 중공이 없고 방사구(7)만 있어서 자갈이나 호박돌층도 용이하게 천공가능한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치에 따르면, 그라우팅 작업시 그라우팅제 혼합액의 역류를 적극 억제하여 내관 내부 및 외관과 내관 사이 공간에서의 그라우팅제 혼합액의 경화를 방지할 수 있고 그라우팅제를 상하부로 분리된 별도의 혼합실을 두고 와류를 일으켜 혼합하게 되므로 그라우팅제의 혼합도가 높아지게 되며, 그라우팅 작업이 용이하게 진행되어 작업 속도가 증가하게 되고, 빗트의 형상이 중공이 없고 방사구만 있어서 자갈이나 호박돌층도 용이하게 천공가능하여, 공사비는 낮아지며, 지반 차수 효과나 지반 강도 증가의 효과는 높아지고 굴착천공 용이성도 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 그라우트A액과그라우트 B액의 혼합을 선단장치 하단부에서 이루어지도록 하는 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 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 나타낸 도면으로, 굴착이 종료된 후의, 그라우팅 작업의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 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 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 A-A 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은, 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 B-B 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 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 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 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 유사하며 다만 주입장치가 없고 혼합실과 상하부 병목부 및 구체가 추가되고 빗트의 형상 중에 중공부가 없다는 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(5) 내의 공간(24)을 통해서는 A액이 주입되고, 내관(5)과 외관(4) 사이의 공간(25)을 통해서는 B액이 주입되는 방식은 도 2의 경우에서와 사실상 동일하다.

도 4에 따르면, 상부혼합실(21)은 관통공(23)을 통해 들어오는 그라우트B액과 상부혼합실(21) 상부 내관내부(24)를 통해 들어오는 그라우트A액이 혼합되는 장소이며 내부에는 그라우트액과 비중이 비슷하도록 중공을 둔 금속구슬 또는 플라스틱 재료로 제작한 구체(19)가 있다. 상부혼합실(21) 상부에는 그라우트재 역류시 구체(19)가 걸려 상부혼합실 상부 내관 내부(24)와 관통공(23)을 동시에 폐색시킬 수 있도록 볼록한 형상을 갖는 상부혼합실 상부 병목부(17)를 설치한다.

또한, 도 4에서는,상부혼합실(21) 내에 설치되고, 그라우트A액과 그라우트B액의 주입시에는 구체(19)가 상부혼합실 하부 병목부(18)에 걸리며, 혼합액은 바이패스가 되며 또한 혼합이 용이하게 이루어지도록 나선형 형태의 여러 개 홈으로 이루어진 나선형 바이패스홈(26)을 둔다.

상술한 상부혼합실(21)의 더욱 구체적인 형상, 설치 위치, 및 다른 구성 요소와의 관계에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

또한, 상술한 구체(19)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내관(5)의 내측 공간 내에서, 상부혼합실(21) 내에 위치하는 것이 바람직하며, 그 직경과 크기는 혼합액의 역류에 의해서 구체(19)가 상부혼합실 상부 병목부(17)로 이동하여 혼합실 상부 내관내부(24)와 관통공(23)을 모두 동시에 폐색시킬 수 있는 크기와 형상이면 바람직하며, 그라우트액 주입시에는 혼합실 하부 병목부(18)에 걸려 이탈되지 않는 크기와 형상이면 바람직하다. 또한 구체가 진동충격 등에 대 한 내구성을 갖추기 위하여 구체의 형상을 변경하든지 상부혼합실의 형상을 진동충격에 의 한 구체손상을 최소화하기 위하여 상부혼합실 하부병목부를 좁고 길게 변형할 수도 있음을 알아야 한다.

즉, 구체는 그라우팅 작업이 시작될 때에는 그라우트A액과 그라우트B액의 주입 압력에 의해서 상부혼합실 하부 병목부(18) 방향으로 이동할 수 있고, 그라우팅 작업이 완료된 후에는 그라우트A액과 그라우트B액이 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 상부혼합실 상부 병목부(17) 방향으로 이동할 수 있는 구체인 것이 바람직하다고 하겠다.

예를 들면, 구체(19)는 금속구슬 또는 플라스틱 또는 세라믹으로 형성될 수 있으며, 그라우트A액과 그라우트B액, 또는 그라우트A액과 그라우트B액이 혼합된 혼합액의 비중 보다도 구체(19)의 비중을 낮게 또는 비중을 유사하게 형성하여, 상술한 바와 같이, 상부혼합실 상부 병목부(17) 방향 또는 상부혼합실 하부 병목부(18) 방향으로 이동될 수 있도록 하기 위해서, 구체(19)의 내부에 중공을 형성한 금속구슬형태나 플라스틱 또는 세라믹재료를 사용하여 하여 제작 할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 그라우트A액과 그라우트B액이 주입되면, 상부혼합실(21) 내를 통해서 하부로 주입되며, 이때, 상부혼합실(21) 내에 설치된 구체(19)는 그라우트A액과 그라우트B액이 혼합되면서 주입될 때, 상부혼합실 하부 병목부(18)에 걸려서 유지될 수 있다.

그라우트A액과 그라우트B액이 혼합된 그라우팅제 혼합액은 상부혼합실(21)을 통하여 상부혼합실 하부 병목부(18)에 형성된 바이패스(도 8에서 도면 부호 26으로 지시됨)에 의해서 하부 혼합실(27)로 흘러서 빗트(7) 내에 형성된 방사구(22)를 통해 굴착공으로 유출됨을 알아야 한다.

이때, 하부 혼합실(27)에서는 상부혼합실 하부 병목부(18)에 형성된 나선형 바이패스홈(26)에 의하여 한차례 더 그라우트A액과 그라우트B액이 혼합됨을 알아야 한다.

따라서, 도 4에 따르면, 그라우트A액과 그라우트B액은 상부혼합실 상부 병목부(17)를 통과하면서 혼합되기 시작하여 상부혼합실(21) 내에서 혼합되며 다시 상부혼합실 하부 병목부(18) 내에 형성된 나선형 바이패스홈(26)을 통과하면서 한 차례 더 추가 혼합되어 하부 혼합실(27)로 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 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 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 28로 지시되어 있으며, 이들 역류하는 그라우팅제 혼합액의 흐름은 도면 부호 28로 지시하는 바와 같이, 내관(5)의 상부를 향해서 역류하고 있음을 알 수 있다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는, 구체(19)가 상부혼합실 상부 병목부(17)에 걸리게 되며, 이때 구체(19)는 관통공(23)과 혼합실 상부 내관내부(24)를 동시에 폐색시키게 된다.

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

따라서, 역류하려고 하는 그라우팅제 혼합액은 구체(19)에 의해서 폐색되므로, 내관(5)의 내부 공간으로의 유출 및 관통공(23)을 통한 누출 및 역류 등이 효과적으로 방지될 수 있다.

다음으로, 도 4 및 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 상부혼합실 상부 병목부(17)를 나타내는 A-A 단면, 및 상부혼합실 하부 병목부(18)를 나타내는 B-B 단면에 대해서 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은, 도 4 및 도5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 A-A 단면을 나타낸 단면도이고, 도 7은, 도4 및 도 5에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치의 B-B 단면을 나타낸 단면도이다.

도 7에 따르면, 내관(5) 내의 공간 또는 커플러(6) 내의 공간에 대해서 상부혼합실 하부 병목부(18)에는 나선형 바이패스홈(26)이 2개에서 8개 정도 형성되어 있다.

도 7과 도4, 도5에 있어서, 나선형 바이패스 홈(26)은 상부혼합실 하부 병목부(18)에 형성될 수 있으며, 그 구체적인 형상으로는 나선형 바이패스 홈(26)이 두 개형성된 것으로부터 8개 이상 다수 개 형성된 것까지 가능하다는 것은 잘 알 것이다.

또한 나선형 바이패스 홈(26)은 상부혼합실(21)에서 1차로 혼합된 그라우트A액과 그라우트B액이 더 용이하게 혼합될 수 있도록 홈 형상을 길이 방향으로는 나선형으로 하여 하부 혼합실(27)에서 와류를 형성할 수 있도록 함이 바람직하다.

구체적으로, 나선형바이패스홈(26)은 도 6에 나타낸 바와 같이, "*" 형상일 수도 있고, "+" 형상, 또는 "-" 형상 등을 갖도록 형성될 수 있으며, 경로는 나선형을 형성하도록 함이 바람직하다. 요컨대 나선형 바이패스 홈(26)는 구체(19)가 상부혼합실 하부 병목부(18)의 최단 내직경의 직상부에 걸려서 유지될 수 있기도 하여야 한다.

도 7로부터, 점선으로 도시한 구체(19)는 상부혼합실 하부 병목부(18)의 최단 내직경 내측에 형성된 나선형 바이패스 홈(26)의 상부에 걸려 있으며, 이때, 구체(19)의 외측으로 바이패스 공간(28)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

즉, 혼합실 하부 병목부(18)에 형성된 나선형 바이패스 홈(26)은 구체(19)의 직경 보다 더 큰 직경을 가지고 있기 때문에, 구체(19)의 최대 직경을 초과하는 직경을 갖는 바이패스 공간(28)이 형성될 수 있다.

따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 그라우팅제 혼합액이 상부혼합실 하부 병목부(18)에 도달하게 되면 나선형 바이패스 홈(26)과 구체(19)에 의해서 폐색되지 않고, 바이패스 공간(28)을 따라서 나선형 와류를 이루며 하부 혼합실(27)로 계속 주입될 수 있다(그 주입 흐름에 대해서는 도 4의 도면 부호 27-1을 참조).

하부 혼합실(27)에 도달한 그라우팅제 혼합액은 상부 혼합실(21)에서 1차 혼합된 이후 다시 혼합되어 높은 혼합도를 갖게 된다. 이후 혼합액은 빗트(7)내 형성된 방사구(22)를 통해 굴착공으로 유입되고 다시 보강 또는 차수 대상이 되는 지반(1)으로 주입되게 된다. 이와 같은 구성에 의해서, 그라우팅제 주입 작업을 효과적으로 계속할 수 있게 된다.

다음으로, 도 6에 있어서, A-A단면의 상부혼합실 상부 병목부(17)의 최단내직경(29)이 도시되어 있고, 이때 구체(19)의 형상에 대해서는 점선으로 나타내었다.

또한, 상부혼합실 상부 병목부(17)에 설치되는 관통공(23)의 개념도 동시에 도시하였으며, 이 관통공(23)은 도시한 바와 같이 세 개의 원통형 형상으로 형성되어 있으나, 2개 또는 4 개 이상 설치될 수도 있고, 그 형상 또한 원통형 이외의 기타 다른 형상으로 변형할 수 있음을 알아야 한다.

따라서, 도 6에 따르면, 역류가 시작되더라도 최단 내직경 보다 직경이 더 큰 구체(19)에 의해서 혼합실 상부 병목부(17)에서 관통공(23)과 최단 내직경(29)의 공간이 효과적으로 폐색되므로, 그라우팅제 혼합액의 역류가 효과적으로 억제될 수 있음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 도 4 내지 도 6에 나타낸, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 역류 방지 기능과 천공기능및 그라우트액 혼합기능을 갖는 그라우팅 주입 장치는 그라우팅제 혼합액의 역류를 매우 효과적으로 방지할 수 있다.

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

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

도 8로부터, 상부혼합실(21)은 상부에 혼합실 상부 병목부(17) 및 하부에 상부혼합실 하부 병목부(18)와 구체(19)가 들어있는 상부혼합실(21)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

이때, 상부혼합실 상부 병목부(17)는, 바람직하게는, 내관(5)의 내벽면에 결합 고정되어 있을 수 있다.

상술한 바와 같이, 상부혼합실 상부 병목부(17)에는 관통공(23)(도 6 참조)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

관통공(23)은 혼합실 상부 병목부(17)의 최대 내직경의 직하부에 형성되지만, 구체(19)가 그라우팅제 혼합액에 의해서 상승하였을 때 이 구체(19)에 의해서 관통공(23)이 폐색될 수 있는 위치에 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.

따라서, 구체(19)의 측면을 통한 그라우팅제 혼합액의 내관(5) 내의 공간(16)으로의 유출 또는 관통공(23)을 통한 내관(5)과 외관(4) 사이의 공간(25)으로의 누출 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 내관(5) 하단부와 커플러(6) 내부에 고정 장착되는 상부혼합실(21)의 구성을 고려하여, 상술한 바와 같이, 상부혼합실(21)은 상부혼합실 상부 병목부(17) 및 상부혼합실 하부 병목부(18)로 분리되어 형성되는 것이 바람직하며, 내관(5) 내부와 커플러(6)으로의 장착 및 유지 관리를 용이하게 하기 위해서, 내관(5)의 하단부에 장치하며, 특히 상부혼합실 하부 병목부(18)는 커플러(6)의 내부에 설치하는 것도 바람직하다.

또한 내관(5)의 일부를 분리 및 결합이 가능하게 형성하여 분리된 각각의 내관(5) 중 상부에는 상부혼합실 상부 병목부(17)를 설치하고, 하부에는 혼합실 하부 병목부(18)를 설치하는 것도 바람직하다.

또한 상부 혼합실(21)의 장착 위치는 커플러(6)를 포함한 상부 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.

1:지반
2 : 굴착면
3 : 굴착 바닥면
4 : 외관
5 : 내관
6 : 커플러
7 : 빗트
8 : 주입장치
9 : A액B액 약액 혼합부
10 :A액 유출구
11 : AB액 혼합액 재주입구
12 : 혼합액 방사구
13 : 굴착공
14 : 내관외부와 외관내부 사이 공간
16 : 내관 내부
17 : 상부혼합실 상부병목부
18 : 상부혼합실 하부병목부
19 : 구체
21 : 상부혼합실
22 : 방사구
23 : 관통공
24 : 상부혼합실 상부 내관 내부
25 : 내관과 외관사이의 공간
26 : 나선형 바이패스 홈
27 : 하부 혼합실
28 : 바이패스 공간
29 : 혼합실 상부병목부의 최단 내직경

Claims (8)

1. 최하단에 굴착용 빗트가 있고 그 상부에 외관이 구비되어 있으며 중간에 이 두 장치를 연결하는 커플러;
   상기 커플러 내측 상부에 일부 삽입되어 접촉하여 커플러와 분리가 가능하나 삽입된 후 추가적인 이동이 방지되며, 상기 외관의 내부에 설치되어 커플러에 의해 폐색되는 공간을 형성하는 내관;
   상기 내관의 하단부에 상기 외관과 상기 내관 사이의 폐색된 공간을 상기 내관의 내부 공간과 연결하는 관통공;
   상기 내관 내부 공간 하부와 커플러 사이의 내부 공간에 상기 내관 내부를 통해 주입되는 그라우트제 A액과 상기 내관과 상기 외관 사이 공간을 통하여 상기 관통공으로 상기 내관 내부로 주입되는 그라우트제 B액이 서로 혼합되는 상부 혼합실;
   상기 상부혼합실 내부에 그라우트재 주입시와 천공수 주입 시에는 그라우트재와 천공수는 하부로 통과하나 상기 상부 혼합실의 하부 병목부 상부에 걸려서 위치하고, 그라우트재 주입이 중지된 뒤 혼합된 그라우트재가 역류하여 상기 관통공과 상기 내관 내부의 상부로 누출되지 않도록 상기 상부 혼합실의 상기상부병목부 하부에 걸려 위치하는 구체;
   상기 상부 혼합실의 상부에 위치하며 상기 관통공과 상기 내관 상부의 내부로 통하는 통로가 형성되어 있고 상기 구체와 함게 그라우트제 혼합액이 역류하는 현상을 방지하는 상부혼합실 상부병목부;
   상기 상부혼합실의 하부에 위치하며 천공수와 그라우트제 주입시에 상기 구체는 걸려 이탈되지 않으나 그라우트 혼합액은 통과 시키며 동시에 와류를 발생시켜 혼합의 신뢰성을 높이는 상부혼합실 하부병목부;
   상기 상부혼합실의 하부와 빗트 사이의 공간에 상기 상부혼합실 하부병목부의 나선형 바이패스홈을 통하여 유출되는 혼합액이 와류를 일으키며 혼합되는 공간을 제공하는 하부혼합실;
   굴착 천공의 용이성을 높이기 위하여 중공을 없애고 상기 하부 혼합실을 통과한 혼합액의 유출은 가능하도록 전체 바닥면에 팁을 부착하고 상기 방사구을 둔 빗트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합액의 역류 방지 기능을 제공하며 혼합액의 혼합 신뢰성을 높이며 천공의 용이성을 높이는 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치
   
2. 제 1항에 있어서 상기 구체는 그라우팅 작업이 완료된 후의 상기 그라우트 A액과 상기 그라우트B액이 혼합된 혼합액의 역류 압력에 의해서 상기 상부혼합실 상부병목부 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 1항에 있어서 상기 상부 혼합실은 상기 내관 하부나 상기 내관과 상기 커플러 사이에 형성되며 상기 상부혼합실의 상기 상부혼합실 상부병목부와 상기 상부혼합실 하부병목부사이는 분리 결합 가능한 것을 특징으로 하는 역류 방지 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치
   
4. 제 1항에 있어서 상기 상부 혼합실 하부 병목부에는 상기 그라우트A액과 상기 그라우트B액의 혼합과 혼합액이 와류를 형성하며 통과가 용이하도록 나선형 바이패스 홈을 더 형성하는 것을 특징으로 하는
   혼합그라우트액의 혼합도와 통과성을 높이는 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치
   
5. 제 4항에 있어서 상기 나선형 바이패스는 상기 상부 혼합실 하부 병목부에 형성되고 상기 구체의 직경 보다는 더 큰 직경을 갖고 나선형 홈 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
   혼합 그라우트액의 혼합도와 통과성을 높이는 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치
   
6. 제 1항에 있어서 상기 하부 혼합실에서 상기 상부 혼합실 하부 병목부를 통과하여 와류 상태를 갖는 그라우트 혼합액의 혼합도가 높아지는 것을 특징으로 하는 혼합 그라우트제의 혼합도를 높이는 기능을 갖는 그라우트 주입 장치
   
7. 제 1항에 있어서 상기 빗트는 전체 바닥면에 팁을 부착하고 그라우트 혼합액의 상기 방사구를 여러 개 형성시킨 것을 특징으로 하는
   굴착 천공의 용이성을 높이는 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치
   
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 역류 방지와 그라우트제 혼합도를 높이며 굴착 천공의 용이성을 높이는 기능을 갖는 그라우팅 주입 장치를 이용한 그라우팅 주입 시공 방법

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