KR20170127136A - 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 인서트홀에 삽입되는 네일링 장치의 제조 단가를 절감하여 현장에서의 채택율을 높이고 아울러 주입된 그라우트재가 양호한 상태로 경화되어 견고한 지지기둥으로서의 역할을 하도록 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법에 관한 기술로서, 인서트홀에 삽입되는 네일링 장치를 가이드하는 정도의 지지기둥부를 구비하고 이 지지기둥부의 길이 방향을 따라 하나이상의 패커부와 코킹부를 구비한 후, 해당 패커부와 코킹부에 한꺼번에 그라우트재를 주입하여 인서트홀의 뼈대를 견고하게 하고, 곧 바로 팽창된 패커부와 코킹부를 지지 기반으로 인서트홀 전 구간에 한꺼번에 그라우트재를 주입하여 지반으로부터 인서트홀에 물기가 스며들기 전에 인서트홀로부터 지반의 크랙 부분으로 그라우트재가 스며들면서 경화되도록 하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 오버플로우관을 통해 인서트홀에 채워지는 그라우트재의 수위를 가늠할 수 있으므로 코킹부를 지지 기반으로 인서트홀의 입구 부분에 대응하는 교란된 지반에도 견고하게 경화된 그라우트재를 형성하도록 하는 장점을 나타낸다.

Description

원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법 {one-step type soil nailing device injecting for all section at the same time, and nailing method for the same}

본 발명은 지반의 인서트홀에 삽입되는 네일링 장치의 제조 단가를 절감하여 현장에서의 채택율을 높이고 아울러 주입된 그라우트재가 양호한 상태로 경화되어 견고한 지지기둥으로서의 역할을 하도록 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법에 관한 기술이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 인서트홀에 삽입되는 네일링 장치를 가이드하는 정도의 지지기둥부를 구비하고 이 지지기둥부의 길이 방향을 따라 하나이상의 패커부와 코킹부를 구비한 후, 해당 패커부와 코킹부에 한꺼번에 그라우트재를 주입하여 인서트홀의 뼈대를 견고하게 하고, 곧 바로 팽창된 패커부와 코킹부를 지지 기반으로 인서트홀 전 구간에 한꺼번에 그라우트재를 주입하여 지반으로부터 인서트홀에 물기가 스며들기 전에 인서트홀로부터 지반의 크랙 부분으로 그라우트재가 스며들면서 경화되도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 경사진 비탈면이나 터널을 뚫은 후 터널 내벽을 견고하게 보강하기 위해 해당 지면에 대해 인서트홀을 형성한 후 그 인서트홀에 앵커를 삽입 고정한다.

그리고, 인서트홀에 삽입된 앵커에 그라우트재를 충진하면 그 그라우트재가 경화되면서 앵커가 인서트홀과 일체로 연결되어 그 인서트홀이 형성된 지반의 구조를 견고하게 유지하는 것이다.

여기서, 그라우트재를 충진하는 시공 방법이나 그라우트재를 충진하기 위한 앵커의 구성에 따라 인서트홀에서 경화된 상태의 앵커는 그 내구성이나 견고성이 현저히 달라지게 된다.

한편, 앵커를 통해 인서트홀에 충진되는 그라우트재가 경화되기 전, 인서트홀의 내벽으로부터 발생하는 이물질(예: 수분, 지하수)이 인서트홀의 내측으로 인입되는 경우 인서트홀에 인입된 그라우트재의 불완전한 경화가 발생하여 앵커의 내구성이나 견고성이 떨어지는 문제가 발생하기도 한다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 인서트홀에 삽입하는 소위 '네일링 장치' 자체를 여러 개의 철심을 넣어 지지기둥을 보강하도록 한다.

그런데, '네일링 장치'에 여러 개의 철심이나 그 외 보강 수단을 부가하는 경우 공사 단가가 치솟아 현실적으로 채용되지 않는 문제점이 발생하고, 결국 인서트홀이 형성되는 지반에 지하수가 흐르는 등 특수한 환경에서는 부실 공사의 위험이 항상 발생될 가능성을 갖고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 '네일링 장치'의 제조 단가를 낮추어 현장에서 해당 '네일링 장치'를 채택하는데 있어서 경제적인 부담을 줄이고 아울러 인서트홀에 충진되는 그라우트재의 양호한 경화가 가능하도록 하는 '네일링 장치'의 구현이 요구되고 있다.

대한민국 특허출원 10-2009-0004865호 "동시다단 주입방식의 쐐기형 네일링 공법" 대한민국 특허출원 10-2008-0056215호 "가압 그라우팅용 이중패커 및 이를 이용한 비탈면 보강공법" 대한민국 특허출원 10-2007-0018573호 "다중 패커 앵커 및 이를 이용한 앵커 시공 방법" 대한민국 특허출원 10-2014-0058708호 "지반 보강 앵커 그라우팅 시공방법" 대한민국 특허출원 10-2008-0010998호 "앵커 그라우팅 시공방법" 대한민국 특허출원 10-2007-0013218호 "영구앵커체" 대한민국 특허출원 10-2008-0062005호 "앵커체"

본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 제조 단가를 절감하여 실제 현장에서 채택율을 높일 수 있는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법을 제공한다.

또한, 본 발명의 목적은 물기가 많은 지반에 인서트홀이 형성되는 경우에도 지반으로부터 인서트홀의 내측으로 물기가 흘러들기 전에 신속하게 인서트홀에 경화된 그라우트재를 형성하도록 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법을 제공한다.

또한, 본 발명의 목적은 인서트홀의 입구 부분에 대응하는 교란된 지반에도 견고하게 경화된 그라우트재를 형성하도록 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법을 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지반의 인서트홀에 삽입된 상태에서 외부로부터 주입되는 그라우트재가 한꺼번에 인서트홀의 전 구간에 주입되도록 하는 원스텝 그라우트재 주입형 쏘일 네일링 장치로서, 인서트홀의 길이 방향을 따라 인서트홀에 삽입되는 지지기둥부; 지지기둥부의 길이방향을 따라 하나이상 배치되고 지지기둥부를 감싸는 형태로 지지기둥부에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 내측으로 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 인서트홀의 내벽을 가압하는 패커부; 인서트홀의 출구에 인접하는 지지기둥부의 외주면을 감싸는 형태로 지지기둥부에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 패커부에 그라우트재의 공급시 이와 함께 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 인서트홀의 내벽을 가압함에 따라 인서트홀의 내측으로부터 받는 외력으로부터 현재 위치를 유지하도록 하는 코킹부; 인서트홀의 외부로부터 코킹부와 하나이상의 패커부를 순차적으로 관통 형성되며 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부와 하나이상의 패커부에 원스텝으로 주입하는 코킹주입관; 코킹주입관과 별도로 코킹부와 하나이상의 패커부를 순차적으로 관통하여 지지기둥부와 병립 배치된 상태에서 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부와 패커부를 지지 기반으로 하여 인서트홀의 전 구간에 일시에 충진하도록 하는 홀주입관;을 포함하여 구성된다.

여기서, 바람직하게는 선단부가 코킹부와 코킹부에 가장 인접하는 패커부 사이에 위치하도록 코킹부를 관통하며 인서트홀의 내부에 채워지는 그라우트재가 가득 채워지는 경우 그 채워진 그라우트재의 일부가 인서트홀의 외부로 오버플로우 되도록 하는 오버플로우관;을 더 포함하여 구성된다.

그리고, 코킹주입관은, 외부로부터 공급되는 그라우트재를 패커부의 내측에 주입할 수 있도록 패커부의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 형성된 하나이상의 패커통공; 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부의 내측에 주입할 수 있도록 코킹부의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 형성된 하나이상의 코킹통공;을 포함하여 구성되고, 홀주입관은, 외부로부터 공급되는 그라우트재를 인서트홀의 내부에 주입할 수 있도록 내외부를 관통하여 형성되는 복수 개의 인서트통공;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 공법은 (a) 지반에 소정 깊이의 인서트홀을 형성하는 단계; (b) 지지기둥부와, 속이 빈 형태로 이루어지고 지지기둥부의 길이 방향을 따라 하나이상 연결되는 속이 빈 형태의 패커부와, 속이 빈 형태로 이루어지고 인터트홀의 출구에 인접하는 지지기둥부에 연결되는 속이 빈 형태의 코킹부와, 코킹부와 하나이상의 패커부를 관통하는 코킹주입관과, 코킹부와 하나이상의 패커부를 관통하는 홀주입관을 포함하는 쏘일 네일링 장치를 인서트홀에 삽입하는 단계; (c) 외부로부터 코킹주입관에 그라우트재를 공급하는 단계; (d) 코킹주입관이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부와 하나이상의 패커부에 원스텝으로 주입하는 단계; (e) 코킹부와 하나이상의 패커부가 팽창하면서 인서트홀의 내벽을 가압하는 단계; (f) 외부로부터 홀주입관에 그라우트재를 공급하는 단계; (g) 홀주입관이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부와 하나이상의 패커부를 지지 기반으로 인서트홀 내부의 전 구간에 한꺼번에 충진하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이때, 단계 (b)에서의 쏘일 네일링 장치는 선단부가 코킹부와 코킹부에 가장 인접하는 패커부 사이에 위치하도록 코킹부를 관통하는 오버플로우관을 더 포함하여 구성되며, 그에 따라, 바람직하게는 인서트홀의 내부에 그라우트재가 가득 채워짐에 따라 그 가득 채워진 그라우트재의 일부가 오버플로우관을 통해 인서트홀의 외부로 오버플로우 하는 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 바 형태의 지지기둥부를 단순화하여 제조 단가를 절감함에 따라 실제 현장에서 채택율을 높일 수 있는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 인서트홀의 전 구간에 원스톱으로 그라우트재를 충진하도록 구성함으로써, 물기가 많은 지반에 인서트홀이 형성되는 경우에도 지반으로부터 인서트홀의 내측으로 물기가 흘러들기 전에 신속하게 인서트홀에 경화된 그라우트재를 형성하도록 하는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 오버플로우관을 통해 인서트홀에 채워지는 그라우트재의 수위를 가늠할 수 있으므로 코킹부를 지지 기반으로 인서트홀의 입구 부분에 대응하는 교란된 지반에도 견고하게 경화된 그라우트재를 형성하도록 하는 장점을 나타낸다.

[도 1]은 지반에 형성된 인서트홀에 그라우트재가 채워졌을 때 인서트홀의 입구 부분에 그라우트재가 채워지지 않은 빈공간이 형성된 상태의 예시도,
[도 2]는 지반에 형성된 개념적 인서트홀의 예시도,
[도 3]은 지반에 형성된 실제 인서트홀의 예시도,
[도 4]는 본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치를 통해 [도 3]의 인서트홀에 그라우트재를 충진한 상태의 예시도,
[도 5]는 본 발명에 따른 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치가 인서트홀에 삽입된 상태를 도시한 예시도,
[도 6]은 본 발명에 따른 패커부와 코킹부에 그라우트재를 주입하여 패커부와 코킹부가 팽창된 상태를 도시한 예시도,
[도 7]은 본 발명에 따른 팽창된 패커부와 코킹부를 지지 기반으로 인서트홀의 전 구간에 그라우트재를 충진한 상태를 도시한 예시도,
[도 8]은 본 발명에 따른 코킹주입관에서 코킹부의 내측에 대응하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도,
[도 9]는 본 발명에 따른 코킹주입관에서 패커부의 내측에 대응하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도,
[도 10]은 본 발명에 따른 홀주입관에서 인서트홀의 내벽에 직접 대향하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, [도 1]은 지반에 형성된 인서트홀에 그라우트재가 채워졌을 때 인서트홀의 입구 부분에 그라우트재가 채워지지 않은 빈공간이 형성된 상태의 예시도이다.

[도 1]에서와 같이, 인서트홀(10)이 형성되는 지반이 경사진 경우, 주입되는 그라우트재는 인서트홀(10)의 입구 부분까지 완전히 채워지지 않고 '빈 공간'이 생기게 된다.

이러한 현상을 방지할 수 있도록 인서트홀(10)의 입구 부분에 코킹 수단을 구비하지만, 대부분은 주입되는 그라우트재가 흘러넘치지 않게 막는 정도에 그치기 때문에 설령 빈 공간이 그라우트재에 의해 채워진다 해도 인서트홀(10)의 입구 부분에 대응하는 지반 깊숙한 부분까지 그라우트재가 충분히 침투하지 못하는 단점이 있다.

즉, 인서트홀(10)의 입구 부분에 외부로부터 충진된 그라우트재의 고압을 지탱할 수 있도록 견고한 코킹 수단을 구비할 필요가 있다. 물론, 이러한 코킹 수단도 고가의 제조 단가를 요구하는 철재로 이루어진다면 실제 현장에서 그 제품의 채택을 꺼리게 되는 단점이 있다.

한편, [도 2]는 지반에 형성된 개념적 인서트홀의 예시도이고, [도 3]은 지반에 형성된 실제 인서트홀의 예시도이다.

먼저, [도 2]와 같이 지반에 형성되는 인서트홀(10)은 개념적으로 도시한 것이고, 실제 현장에서 인서트홀(10)을 형성할 때에는 [도 3]에서와 같이 인서트홀(10)의 내경이 울퉁불퉁하게 형성된다.

즉, 실제 현장에서 인서트홀(10)을 형성하는 과정은 보통 고압의 에어를 지면에 분사하여 공간을 형성하는 동시에 그 공간을 채우고 있던 흙과 돌은 밖으로 석션해 내는 과정을 거친다.

이때, 고압의 에어를 분사하면서 인서트홀(10)을 형성하기 때문에 인서트홀(10)의 내경은 [도 3]에서와 같이 울퉁불퉁하게 형성되고, 그렇게 형성된 인서트홀(10)의 내벽으로부터 지반 깊숙한 곳까지 에어 석션에 의해 형성된 공기통로인 크랙이 지반을 교란시켜 매우 불안정한 지반 상태가 된다.

결국, 이렇게 형성된 인서트홀(10) 주변의 지반은 애초 인서트홀(10)이 형성되기 전보다 오히려 더 부실한 상태를 이루기 때문에 인서트홀(10)에 그라우트재를 충진할 때 그렇게 부실하게 교란된 지반까지 더욱 견고하게 보강하는 작업이 무엇보다도 중요하다.

그런데, 인서트홀(10)이 형성되는 주변의 지반에 물기가 많은 경우에는 인서트홀(10)에 주입되는 그라우트재가 경화되기 전에 그 물기가 그라우트재에 혼입되어 인서트홀(10) 내의 그라우트재가 경화되어도 부실한 상태가 되는 문제점이 종종 발생하기도 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 기존에는 인서트홀(10)에 삽입되는 네일링 장치의 지지 기둥을 여러 가닥의 철심 등으로 대체하여 인서트홀(10)의 뼈대를 구성하고, 그 뼈대를 기준으로 그라우트재를 주입하는 방식이었다.

그러나, 이렇게 여러 가닥의 철심을 포함하는 네링링 장치는 제조 단가가 높아 실제 현장에서 채택율이 떨어지는 단점이 있으므로 지반 보강에 대한 부실 공사의 우려가 있다.

[도 4]는 본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치를 통해 [도 3]의 인서트홀(10)에 그라우트재를 충진한 상태의 예시도이다. [도 4]에서와 같이 본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치를 통해 인서트홀(10)에서 삽입한 상태에서 주변으로부터 인서트홀(10) 내에 물기가 스며들기 전에 인서트홀(10) 내에 원스텝으로 그라우트재를 완전히 채우면, 인서트홀(10) 내에서 고압 상태로 주입되고 있는 그라우트재가 인서트홀(10)의 내벽 크랙을 통해 지반 깊숙한 곳까지 신속하게 있기 때문에 부실하게 교란된 지반을 오히려 더 견고하게 보강할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 이렇게 부실하게 교란된 지반까지 광범위하고 치밀하게 그라우트재를 충진할 수 있는 쏘일 네일링 장치를 구현하였다. 이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[도 4]는 본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치를 통해 [도 3]의 인서트홀에 그라우트재를 충진한 상태의 예시도이고, [도 5]는 본 발명에 따른 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치가 인서트홀에 삽입된 상태를 도시한 예시도이고, [도 6]은 본 발명에 따른 패커부와 코킹부에 그라우트재를 주입하여 패커부와 코킹부가 팽창된 상태를 도시한 예시도이다.

[도 4] 내지 [도 6]을 참조하면, 본 발명은 지반의 인서트홀(10)에 삽입된 상태에서 외부로부터 주입되는 그라우트재가 한꺼번에 인서트홀(10)의 전 구간에 주입되도록 하는 원스텝 그라우트재 주입형 쏘일 네일링 장치로서, 지지기둥부(110), 패커부(120), 코킹부(130), 코킹주입관(140), 홀주입관(150), 오버플로우관(160)을 포함하여 구성된다.

지지기둥부(110)는 인서트홀(10)의 길이 방향을 따라 인서트홀(10)에 삽입된다. 지지기둥부(110)는 바람직하게는 단일의 바 형태로 이루어지고 바람직하게는 철재로 구성될 수 있다.

또한, 지지기둥부(110)는 본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치가 인서트홀(10)의 내측에 삽입될 때 이를 가이드할 수 있을 최소한의 직경을 갖도록 설계됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 쏘일 네일링 장치가 인서트홀(10)에 삽입된 상태로 외부로부터 충진되는 그라우트재가 경화된 이후에는 인서트홀(10)과 인서트홀(10) 주변의 지반을 견고하게 지지하는 것은 경화된 그라우트재이기 때문이다.

이를 위해, 인서트홀(10)의 내부 및 인서트홀(10) 주변의 지반에서 경화되는 그라우트재는 신속하게 인서트홀(10)에 주입되어 매우 견고하게 경화가 이루어져야 한다.

또한, 그라우트재가 인서트홀(10)에서 견고하게 경화될 수 있도록 인서트홀(10)에 신속하게 진한 그라우트재를 주입하는 공법 및 그 공법이 양호하게 구현되도록 하는 장치를 효율적으로 구성하여야 한다.

패커부(120)는 지지기둥부(110)의 길이방향을 따라 하나이상 배치되고 지지기둥부(110)를 감싸는 형태로 지지기둥부(110)에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 내측으로 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 인서트홀(10)의 내벽을 가압한다.

이때, 패커부(120)는 지지기둥부(110)의 길이 방향을 따라 인서트홀(10)의 전 구간에 등간격으로 복수 개 설치됨이 바람직하다.

이렇게, 지지기둥부(110)의 길이 방향을 따라 복수 개 구비된 패커부(120)에는 코킹주입관(140)이 지지기둥부(110)와 나란하게 병립하여 순차적으로 관통하도록 구성된다.

그리고, 이 상태에서 코킹주입관(140)에 외부로부터 그라우트재를 주입하면 복수 개의 패커부(12)에 한꺼번에 그라우트재가 충진되면서 각 패커부(120)의 외표면이 인서트홀(10)의 내벽을 압착한다. 이렇게 각 패커부(120)가 팽창되면 인서트홀(10)에 삽입된 쏘일 네일링 장치의 뼈대를 구성하게 된다.

한편, 코킹부(130)는 인서트홀(10)의 출구에 인접하는 지지기둥부(110)의 외주면을 감싸는 형태로 지지기둥부(110)에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 패커부(120)에 대한 그라우트재의 공급시 이와 함께 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 인서트홀(10)의 내벽을 가압하게 된다. 이렇게 코킹부(130)가 인서트홀(10)의 내벽을 가압함에 따라 인서트홀(10)의 내측으로부터 받는 외력으로부터 현재 위치를 유지하도록 한다.

여기서, 코킹부(130)는 팽창시 바람직하게는 인서트홀(10)의 길이 방향을 따라 대략 1m 정도의 길이를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

코킹주입관(140)은 인서트홀(10)의 외부로부터 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)를 순차적으로 관통 형성되며, 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)에 원스텝으로 주입함으로써 [도 6]에서와 같이 패커부(120)와 코킹부(130)의 외표면이 인서트홀(10)의 내벽을 압착하도록 팽창시킨다.

이를 위해, 코킹주입관(140)은 바람직하게는, 패커통공(141)과 코킹통공(142)를 구비한다.

패커통공(141)은 외부로부터 공급되는 그라우트재를 패커부(120)의 내측에 주입할 수 있도록 패커부(120)의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 하나이상 형성된다.

코팅통공(142)은 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부(130)의 내측에 주입할 수 있도록 코킹부(130)의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 하나이상 형성된다.

홀주입관(150)은 코킹주입관(140)과 별도로 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)를 순차적으로 관통하여 지지기둥부(110)와 병립 배치된 상태에서 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부(130)와 패커부(120)를 지지 기반으로 하여 인서트홀(10)의 전 구간에 일시에 충진하도록 한다.

이를 통해, [도 7]에서와 같이 인서트홀(10)의 내부에 충진된 그라우트재가 일시에 고압으로 인서트홀(10) 주변의 지반까지 균일하게 확산되어 지반으로부터 인서트홀(10)의 내측으로 이물질이 끼어들 틈을 주지 않게 되고 결국 그라우트재의 견고한 경화가 가능하게 된다.

이를 위해, 홀주입관(150)은 외부로부터 공급되는 그라우트재를 인서트홀(10)의 내부에 주입할 수 있도록 내외부를 관통하여 형성되는 복수 개의 인서트통공(151)을 구비한다.

오버플로우관(160)은 선단부가 코킹부(130)와 코킹부(130)에 가장 인접하는 패커부(120) 사이에 위치하도록 코킹부(130)를 관통하며 인서트홀(10)의 내부에 채워지는 그라우트재가 가득 채워지는 경우 그 채워진 그라우트재의 일부가 인서트홀(10)의 외부로 오버플로우 되도록 한다.

여기서, 패커부(120)와 코킹부(130)가 인서트홀(10)의 내벽에 압착되도록 팽창된 상태에서 홀주입관(150)을 통해 고압으로 그라우트재를 주입하면 이 그라우트재는 패커부(120)와 코킹부(130)를 지지 기반으로 하여 인서트홀(10)의 내벽으로부터 지반의 교란된 크랙을 통해 지반 깊숙이 확산될 수 있다.

이때, 너무 오랜 시간 고압으로 그라우트재를 인서트홀(10)에 주입하게 되면 인서트홀(10) 주변의 지반으로 그라우트재가 역류하는 등 다른 문제가 발생할 수 있기 때문에 인서트홀(10)의 내에 그라우트재가 어느 정도 채워지고 있는지 인서트홀(10)의 외부에서 확인할 필요가 있다.

즉, 오버플로우관(160)을 통해 인서트홀(10) 내부의 그라우트재가 역류하면 외부로부터 홀주입관(150)으로의 그라우트재 주입을 멈추고 오버플로우관(160)을 꺾어서 인서트홀(10)에 대한 그라우트재의 주입 작업을 종료한다.

[도 8]은 본 발명에 따른 코킹주입관에서 코킹부의 내측에 대응하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도이고, [도 9]는 본 발명에 따른 코킹주입관에서 패커부의 내측에 대응하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도이다.

[도 8]과 [도 9]에서와 같이, 코킹부(130)와 패커부(120)를 순차적으로 관통하는 코킹주입관(140)에는 내외부를 관통하는 코킹통공(142)과 패커통공(141)이 각각 하나이상 형성될 수 있다.

그리고, 코킹통공(142)과 패킹통공(141)은 코킹주입관(140)의 한 지점에서 둘레 방향을 따라 복수 개 형성됨이 바람직하다. 이를 통해, 코킹주입관(140)에 외부로부터 주입되는 그라우트재가 패커부(120)와 코킹부(130)에 신속히 채워져 인서트홀(10)의 뼈대를 구축할 수 있게 된다.

[도 10]은 본 발명에 따른 홀주입관에서 인서트홀의 내벽에 직접 대향하는 부분을 발췌하여 도시한 단면도이다.

[도 10]에서와 같이, 지지기둥부(110)와 나란히 병립하여 인서트홀(10)에 삽입되는 홀주입관(150)은 길이 방향을 따라 인서트홀(10)의 내벽에 대향하는 위치에 복수 개의 인서트통공(151)이 형성된다.

그리고, 인서트통공(151)은 홀주입관(150)의 한 지점에서 둘레 방향을 따라 복수 개 형성됨이 바람직하다. 이를 통해, 홀주입관(150)에 외부로부터 주입되는 그라우트재가 인서트홀(10)의 내부에 신속히 채워진 후, 곧 바로 인서트홀(10)의 내벽을 통해 지반 깊숙히 침투함에 따라 인서트홀(10)의 지반으로부터 이물질(예: 물기)이 인서트홀(10)의 내부로 침투할 틈을 주지 않게 된다.

한편, [도 5] 내지 [도 7]을 참조하여, 본 발명에 따른 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 목적하는 위치의 경사면으로부터 내측 지반을 향해 고압의 에어를 분사하여 소정 깊이의 인서트홀을 형성한다.

그리고, [도 5]에서와 같이, 지지기둥부(110)와, 속이 빈 형태로 이루어지고 지지기둥부(110)의 길이 방향을 따라 하나이상 연결되는 속이 빈 형태의 패커부(120)와, 속이 빈 형태로 이루어지고 인터트홀(10)의 출구에 인접하는 지지기둥부(110)에 연결되는 속이 빈 형태의 코킹부(130)와, 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)를 관통하는 코킹주입관(140)과, 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)를 관통하는 홀주입관(150)을 포함하는 쏘일 네일링 장치(100)를 인서트홀(10)에 삽입한다.

이때, 패커부(120)와 코킹부(130)는 내측에 그라우트재가 충진되기 전의 빈 공간이므로 수축된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 패커부(120)와 코킹부(130)는 낮은 단가의 직조된 헝겊이나 부직포로 구성될 수 있다.

이어서, [도 6]에서와 같이, 외부로부터 코킹주입관(140)에 그라우트재를 공급하여 코킹주입관(140)이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)에 원스텝으로 주입함에 따라 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)가 팽창하면서 인서트홀(10)의 내벽을 가압한다.

이를 통해, 인서트홀(10)의 내측에 본격적으로 그라우트재를 충진할 수 있는 뼈대를 마련하게 된다.

그리고, 외부로부터 홀주입관(150)에 그라우트재를 공급하여 홀주입관(150)이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 코킹부(130)와 하나이상의 패커부(120)를 지지 기반으로 인서트홀(10) 내부의 전 구간에 한꺼번에 충진함에 따라 [도 7]에서와 같이, 인서트홀(10)에 채워진 그라우트재가 인서트홀(10) 내벽의 지반 깊숙이 확산될 수 있게 된다.

여기서, 홀주입관(150)을 통해 인서트홀(10)의 전 구간에 일시에 그라우트재의 충진이 이루어지기 때문에 인서트홀(10) 내벽의 지반으로부터 이물질이 인서트홀(10)의 내부로 침투할 틈을 주지 않게 된다.

한편, 코킹주입관(140)을 통해 패커부(120)와 코킹부(130)에 그라우트재를 주입할 때 패커부(120)와 코킹부(130)가 완전히 팽창되기 전에도 코킹주입관(140)을 통해 그라우트재를 주입하면서 아울러 홀주입관(150)을 통해 그라우트재를 함께 주입할 수도 있다.

즉, 쏘일 네일링 장치(100)가 인서트홀(10)에 삽입된 상태에서 인서트홀(10)의 내부에 빈 공간 상태의 시간을 최소화하는 것이다.

다른 한편, 인서트홀(10)에 삽입되는 쏘일 네일링 장치(100)는 선단부가 코킹부(130)와 코킹부(130)에 가장 인접하는 패커부(120) 사이에 위치하도록 코킹부(130)를 관통하는 오버플로우관(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이를 통해, 홀주입관(150)을 통해 인서트홀(10)의 내부에 그라우트재가 가득 채워짐에 따라 그 가득 채워진 그라우트재의 일부가 오버플로우관(160)을 통해 인서트홀(10)의 외부로 오버플로우 하면, 홀주입관(150)을 통한 외부로부터의 그라우트재 주입을 종료한다.

이때, 오버플로우관(160)은 구부려서 인서트홀(10)로부터 그라우트재가 역류되지 않도록 차단한다.

10 : 인서트홀
100 : 쏘일 네일링 장치
110 : 지지기둥부
120 : 패커부
130 : 코킹부
140 : 코킹주입관
141 : 패커통공
142 : 코킹통공
150 : 홀주입관
151 : 인서트통공
160 : 오버플로우관

Claims (5)

1. 지반의 인서트홀에 삽입된 상태에서 외부로부터 주입되는 그라우트재가 한꺼번에 상기 인서트홀의 전 구간에 주입되도록 하는 원스텝 그라우트재 주입형 쏘일 네일링 장치로서,
   상기 인서트홀의 길이 방향을 따라 상기 인서트홀에 삽입되는 지지기둥부(110);
   상기 지지기둥부의 길이방향을 따라 하나이상 배치되고 상기 지지기둥부를 감싸는 형태로 상기 지지기둥부에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 내측으로 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 상기 인서트홀의 내벽을 가압하는 패커부(120);
   상기 인서트홀의 출구에 인접하는 상기 지지기둥부의 외주면을 감싸는 형태로 상기 지지기둥부에 일체로 연결되며 내측이 폐쇄된 공간을 형성하여 외부로부터 상기 패커부에 그라우트재의 공급시 이와 함께 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 상기 인서트홀의 내벽을 가압함에 따라 상기 인서트홀의 내측으로부터 받는 외력으로부터 현재 위치를 유지하도록 하는 코킹부(130);
   상기 인서트홀의 외부로부터 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부를 순차적으로 관통 형성되며 외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부에 원스텝으로 주입하는 코킹주입관(140);
   상기 코킹주입관과 별도로 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부를 순차적으로 관통하여 상기 지지기둥부와 병립 배치된 상태에서 외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 코킹부와 상기 패커부를 지지 기반으로 하여 상기 인서트홀의 전 구간에 일시에 충진하도록 하는 홀주입관(150);
   을 포함하여 구성되는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   선단부가 상기 코킹부와 상기 코킹부에 가장 인접하는 상기 패커부 사이에 위치하도록 상기 코킹부를 관통하며 상기 인서트홀의 내부에 채워지는 그라우트재가 가득 채워지는 경우 그 채워진 그라우트재의 일부가 상기 인서트홀의 외부로 오버플로우 되도록 하는 오버플로우관(160);
   을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 코킹주입관(140)은,
   외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 패커부의 내측에 주입할 수 있도록 상기 패커부의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 형성된 하나이상의 패커통공(141);
   외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 코킹부의 내측에 주입할 수 있도록 상기 코킹부의 내측에 대응하는 위치에 내외부를 관통하여 형성된 하나이상의 코킹통공(142);
   을 포함하여 구성되고,
   상기 홀주입관(150)은,
   외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 인서트홀의 내부에 주입할 수 있도록 내외부를 관통하여 형성되는 복수 개의 인서트통공(151);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치.
   
4. (a) 지반에 소정 깊이의 인서트홀을 형성하는 단계;
   (b) 지지기둥부와, 속이 빈 형태로 이루어지고 지지기둥부의 길이 방향을 따라 하나이상 연결되는 속이 빈 형태의 패커부와, 속이 빈 형태로 이루어지고 상기 인터트홀의 출구에 인접하는 상기 지지기둥부에 연결되는 속이 빈 형태의 코킹부와, 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부를 관통하는 코킹주입관과, 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부를 관통하는 홀주입관을 포함하는 쏘일 네일링 장치를 상기 인서트홀에 삽입하는 단계;
   (c) 외부로부터 상기 코킹주입관에 그라우트재를 공급하는 단계;
   (d) 상기 코킹주입관이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부에 원스텝으로 주입하는 단계;
   (e) 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부가 팽창하면서 상기 인서트홀의 내벽을 가압하는 단계;
   (f) 외부로부터 상기 홀주입관에 그라우트재를 공급하는 단계;
   (g) 상기 홀주입관이 외부로부터 공급되는 그라우트재를 상기 코킹부와 상기 하나이상의 패커부를 지지 기반으로 상기 인서트홀 내부의 전 구간에 한꺼번에 충진하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 공법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 (b)에서,
   상기 쏘일 네일링 장치는 선단부가 상기 코킹부와 상기 코킹부에 가장 인접하는 상기 패커부 사이에 위치하도록 상기 코킹부를 관통하는 오버플로우관을 더 포함하여 구성되며,
   상기 인서트홀의 내부에 그라우트재가 가득 채워짐에 따라 그 가득 채워진 그라우트재의 일부가 상기 오버플로우관을 통해 상기 인서트홀의 외부로 오버플로우 하는 단계;
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 공법.

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