KR20190059136A - 성토 노반 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성토 노반을 보강하기 위한 영역에 주입될 약액을 주입관에 공급하는 약액 공급 장치(60, 70, 80, 90)로서, 약액 탱크(61, 71, 81, 91); 탱크 밸브(62, 72, 82, 92); 펌프(63, 73, 83, 93); 체크밸브(66, 76, 86, 96); 상기 체크밸브의 후방에서 상기 배관에 마련된 압력계(67, 77, 87, 97);를 순차적으로 구비하고, 상기 펌프와 체크밸브 사이에서 분기되어 상기 약액 탱크로 회귀하는 경로에 설치된 바이패스밸브(64, 74, 84, 94);를 포함하는 약액 공급 장치와, 이를 포함하는 성토 노반 보강 시스템과, 그 제어방법을 개시한다.

Description

성토 노반 보강 공법{A REINFORCING METHOD FOR EMABNKED BED}

본 발명은 토목 구조물의 보수 보강 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도나 도로 등에서 성토를 통해 형성한 노반을 보수 및 보강하기 위한 그라우팅 공법에 관한 것이다.

철도 성토 노반은 복수의 층이 적층되어 형성된다.

도 1은 철도용 성토 노반의 개략적 단면도이다. 도 1을 참고하면, 성토 노반(9)은 자갈 등의 굵은 골재를 이용한 암성토부(1)가 지반 위에 형성되고, 그 위에 토사를 다짐한 흙성토부(2)가 적층된다. 흙성토부(2) 위에는 다시 골재를 충진한 강화노반층(3)이 적층된다. 강화노반층(3) 위에는 일반적으로 무근 콘크리트층(4)이 깔리고, 그 위에 철근 콘크리트층(5)을 설치한다. 마지막으로 철근콘크리트층(5) 위에 침목과 레일(6)을 설치한다.

상기한 바와 같이, 철도용 성토 노반은 이종의 재료를 적층하여 다층 구조를 형성한다. 도 1에서는 성토 노반이 암성토부(1)와 흙성토부(2), 강화노반(3) 등으로 이루어진 것으로 도시하였지만, 지반의 상태나 조건에 따라 성토부는 보다 많은 층으로 구성될 수도 있다. 철도 노반과 마찬가지로 고속도로용 노반도 이종 재료가 순차적으로 적층되어 다층 구조를 이루고 있다.

성토 노반은 설치시에 성토부에 대한 다짐이 충분하지 않거나, 시공을 급하게 진행하는 경우 설계시의 높이와 강도를 유지하지 못하고 노반이 침하되는 문제가 종종 발생한다. 또한 시공 과정에 문제가 없더라도, 장기간 사용하는 경우 절기에 따라 수분이 얼었다 녹았다를 반복하는 동결융해과정에서 성토부의 압밀도가 저하되고 연약화되면서 침하가 발생할 수 있다.

상기한 바와 같이 성토 노반 침하 등이 발생하는 경우 철도 레일부의 높낮이가 변경되어 철도의 안전 운행의 위험 요소로 작용한다. 이에 성토 노반에 대한 일상적 모니터링과 함께, 연약화된 부분에 대한 보강이 필요하다.

종래의 성토 노반 보강은 천공홀을 형성한 후, 시멘트를 주재료로 하는 그라우트재를 주입하여 강성을 보강하는 방식으로 이루어졌다. 그러나 종래에는 성토 노반이 다층 구조로 이루어지며, 각 층을 이루는 재료의 특성을 반영하지 않아 보강이 원활히 이루어지지 않았다.

예컨대 종래에는 천공홀을 형성한 후 팩커가 부착되어 있는 주입관을 삽입한다. 팩커를 부풀려 천공홀 내부의 공간을 밀폐한 후 주입관을 통해 그라우트재를 압력 주입한다. 그리고 팩커를 다시 수축시킨 후, 주입관을 인상하여 동일한 과정을 반복한다. 즉 종래에는, 그라우트재를 주입 충진하되, 깊은 곳에서부터 구간별로 그라우트재를 충진해 나오는 방식이 사용되었다.

그런데 종래의 주입관은, 한 종류의 재료가 충진되어 있는 상태에서 사용하는 것을 전제한 구조를 가지고 있었다. 따라서 심도 구간별로 다른 그라우트재를 사용하기 위해서는, 천공홀로부터 주입관을 넣고 빼는 작업을 반복할 수밖에 없는데, 이러한 작업 과정에서 천공홀이 허물어지는 등의 문제가 있고, 공사 기간이 길어져, 바람직하지 않다.

이에 따라 종래에는, 심도 구간별로 동일한 그라우트재를 사용해 왔는데, 이는 성토 노반의 각 층의 물적 특성, 특히 공극률과 침투성을 고려하지 않은 시공이라 할 수 있다.

가령, 굵은 자갈로 이루어진 암성토층은 공극이 크게 형성되므로 그라우트재의 주입이 원활하지만, 흙성토층은 공극이 작아 그라우트재의 침투가 원활하지 않을 수 있다. 흙성토층에 대하여 주입이 원활하지 못하면, 주입 압력을 높여서 주입을 하게 되는데, 이 경우 저압의 침투 주입이 아니라 이른바 고압의 '할렬 주입'이 이루어지므로 오히려 성토 노반에 균열을 발생시키는 문제가 있었다.

할렬 주입이 이루어지는 것을 방지하기 위해서는, 주입관에 공급하는 약액의 공급량이나 압력을 제어해야 하는데, 이러한 제어는 현장 작업자의 경험에 의해 이루어지기 때문에, 작업자의 숙련도에 따라 시공 결과에 큰 차이가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 서로 다른 재료적 특성을 가지는 복수의 층으로 이루어진 성토 노반에 대하여 각 층에 적합한 그라우트재를 별도로 주입할 수 있어 보강 효율이 향상된 성토 노반 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 인상 장비 등이 없이 각 층별로 서로 다른 그라우트재를 동시에 주입할 수 있는 성토 노반 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 성토 노반 보강 공법에 사용할 수 있는 약액 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 현장 작업자에 의존하지 않고 우수한 시공 결과를 낼 수 있는 상기 약액 공급 장치의 자동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 성토 노반을 보강하기 위한 영역에 주입될 약액을 주입관에 공급하는 약액 공급 장치(60, 70, 80, 90)로서, 상기 약액 공급 장치는: 성토 노반을 보강하기 위한 영역에 주입될 약액이 저장되는 약액 탱크(61, 71, 81, 91); 상기 약액 탱크와 주입관을 연결하는 배관 상에서 상기 약액 탱크의 후방에 설치되어, 상기 주입관에 대한 약액 탱크 내부의 약액 공급 여부를 제어하는 탱크 밸브(62, 72, 82, 92); 상기 탱크 밸브의 후방에서 상기 배관 상에 설치되어, 약액 탱크에서 공급되는 약액을 상기 주입관 쪽으로 가압 유동시키는 펌프(63, 73, 83, 93); 상기 펌프의 후방에서 상기 배관 상에 설치되어, 상기 약액 탱크로부터 상기 주입관을 향하는 방향으로 약액이 유동하는 것은 허용하고, 상기 주입관에서 상기 약액 탱크로 약액이 유동하는 것은 차단하는 체크밸브(66, 76, 86, 96); 상기 펌프와 체크밸브 사이의 배관에서 분기되어 상기 약액 탱크로 회귀하는 제1분기배관 상에 설치되어, 상기 펌프에서 가압된 약액이 상기 약액 탱크로 되돌아가거나 되돌아가지 못하도록 제어하는 바이패스밸브(64, 74, 84, 94); 상기 체크밸브의 전방이면서, 상기 펌프와 체크밸브 사이에서 상기 바이패스밸브가 설치된 배관이 분기된 지점보다 후방에서 상기 배관에 설치되는 주입밸브(65, 75, 85, 95); 상기 체크밸브의 후방에서 상기 배관에 마련된 압력계(67, 77, 87, 97); 상기 체크밸브의 후방에서 상기 배관에 마련된 유량계(68, 78, 88, 98); 및 상기 압력계와 유량계와 펌프에 연결된 제어부(C);를 포함하는 약액 공급 장치를 제공한다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 약액 공급 장치와 주입관을 포함하는 성토 노반 보강 시스템으로서, 상기 약액 공급 장치는: 시멘트계A액 공급장치(60); 상기 시멘트계A액 공급장치(60)와 페어링되어 동조 운전하는 시멘트계B액 공급장치(70); 케미칼계A액 공급장치(80); 및 상기 케미칼계A액 공급장치(80)와 페어링되어 동조 운전하는 케미칼계B액 공급장치(90);를 포함하고, 상기 주입관은 다채널 주입관(100)으로서: 복수 개의 관통공(11)이 형성된 외부관(10); 상기 외부관 내부의 중공부를 외부관의 길이방향 구간에 따라 제1중공부와 제2중공부로 공간적으로 구획하는 격벽부(40); 상기 외부관(10)의 내부에 삽입되고, 기단부가 상기 시멘트계A액 공급장치(60)와 시멘트계B액 공급장치(70)에 연결되며, 선단부가 상기 외부관(10) 내부의 제1중공부에 배치되는 제1내부관 유닛(20); 및 상기 외부관(10)의 내부에 삽입되며, 기단부가 상기 케미칼계A액 공급장치(80)와 케미칼계B액 공급장치(90)에 연결되며, 선단부가 상기 외부관(10) 내부의 제2중공부에 배치되는 제2내부관 유닛(30);을 포함하며, 상기 제1중공부에 유입된 시멘트계 약액은 제1중공부와 연통하는 관통공을 통해 외부로 배출되고, 상기 제2중공부에 유입된 케미칼계 약액은 제2중공부와 연통하는 관통공을 통해 외부로 배출되고, 상기 제1중공부는 상기 제2중공부보다 더 깊은 쪽에 배치되는 성토 노반 보강 시스템을 제공한다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제어부(C)에, 예상되는 약액의 최대 주입량(Vmax), 침투 최대 압력(Pmax), 약액 최대 주입 속도(Qmax), 재료별 겔화 시간(GEL TIME), 침투 압력의 소산 대기시간(Tw), 약액의 최대압 도달 횟수(Nmax)를 입력하는 입력 단계; 제어부(C)가 압력계의 압력을 모니터링하고, 측정된 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘지 않는 경우, 바이패스 밸브를 닫고, 펌프를 가속하여 주입속도(Q)을 기 설정된 최대 주입속도(Qmax)로 증가시키는 펌프의 기동 단계; 펌프의 운전을 유지하고, 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 유지하며, 유량계의 데이터로부터 계산된 현재까지의 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)에 못 미치는 경우 주입을 계속하고, 유량계의 데이터로부터 계산된 현재까지의 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)을 넘더라도 여태까지 주입 중 최대 압력 도달 회수(N)가 설정된 최대압 설정 회수(Nmax)에 못 미치는 경우, 기 설정된 최대 주입량(Vmax) 값을 증가시킨 후 주입을 계속하며, 주입이 계속되는 동안 압력계에서 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는지 지속적으로 모니터링 하는 주입단계; 상기 주입 단계에서, 모니터링 결과 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는 경우에는, 바이패스 밸브를 열고 펌프의 모터를 최저 속도까지 감속하거나 off 한 상태에서, 소산 대기 시간(Tw) 동안 측정되는 압력(P)이 지속적으로 최대 압력(Pmax)를 넘는 상태인지 모니터링하는 소산 대기 단계; 소산 대기 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이상을 유지하는 경우, 주입을 종료하는, 소산 대기 시간 초과에 따른 종료 단계; 및 소산 대기 시간 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이하로 떨어지는 경우, 상기 펌프의 기동 단계를 거쳐 주입단계를 재개함으로써, 주입 단계에 재돌입하는, 주입 재개 단계;를 포함하는 약액 공급 장치의 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 성토 노반 보강 공법에 따르면 서로 다른 재료적 특성을 가지는 복수의 층으로 이루어진 성토 노반에 대하여 각 층에 적합한 그라우트재를 별도로 주입할 수 있어 보강 효율이 높다.

또한 본 발명에 따르면, 인상 장비 등이 없이 각 층별로 서로 다른 그라우트재를 동시에 주입할 수 있어 시공을 매우 효율적으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 약액 공급 장치와 그 제어방법에 따르면, 확실히 침투 주입 방식으로 그라우트재를 공급할 수 있고, 현장 작업자에 의존하지 않고 우수한 시공 결과를 낼 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 철도용 성토 노반의 개략적 단면도이다.
도 2는 플랫폼 가시설을 설치한 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 성토 노반에 천공홀을 형성하고 다채널 주입관을 설치한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 다채널 주입관을 통해, 성토 노반의 각 층별로 서로 다른 주입재가 주입된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 성토 노반 보강 공법에 사용되는 다채널 주입관의 사시도이다.
도 6은 도 5의 다채널 주입관의 단면도이다.
도 7은 다채널 주입관에 약액을 공급하는 약액 공급 장치를 나타낸 개요도이다.
도 8은 본 발명의 성토 노반 보강 공법의 약액 공급 제어 알고리즘을 나타낸 플로우 차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[성토 노반 보강 공법의 개요]

본 발명은 복수의 성토 층에 대하여 서로 다른 주입재를 동시에 침투 주입 방식으로 공급할 수 있는 약액 공급 장치(60, 70, 80, 90), 약액 주입 장치(100), 상기 약액 공급 장치의 제어 방법 및 이들을 활용한 성토 노반 보강 공법을 개시한다.

플랫폼 가시설이 설치된 모습을 나타낸 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성토 노반 보강 공법에서는 먼저 보강 영역에 플랫폼 가시설을 설치한다. 플랫폼 가시설은 성토 노반 보강공법에 사용되는 장비들을 임시로 적치해 놓을 수 있는 장소이다.

철도 성토 노반에 대한 보강공사에는 현실적으로 2가지 문제가 존재한다. 그 중 하나는 보강공사를 열차 운행이 종료된 새벽의 짧은 시간 동안에만 한시적으로 진행할 수 있다는 것이고, 다른 하나는 보강 공사를 위해서는 천공장비를 비롯하여 다양한 장비들이 필요한데, 암석과 흙을 쌓아 올려서 만드는 성토 노반 주변에는 장비들을 적치해 놓을 여유 공간이 없다는 것이다.

따라서 종래에는 열차 운행 종료시간에 맞추어, 임시 화물열차를 이용하여 철길을 따라 보강에 필요한 장비들을 이송하여 보강공사를 진행한 후, 다시 열차 운행시간 전에 보강 장비들을 기차역으로 다시 가지고 들어와야 했다.

작업 가능한 시간이 매우 짧은데다가, 그 짧은 시간 내에서도 장비의 이송에 드는 시간이 상당하기 때문에, 보강 공사의 진행속도가 느려질 수 밖에 없다. 특히 이러한 문제는 보강해야 하는 구간이 기차역에서 멀리 떨어져 있는 경우 더욱 심각하였다.

이에 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 먼저 플랫폼 가시설을 설치한다. 플랫폼 가시설을 설치할 때에는, 먼저 성토 노반의 평평한 단차부에 복수의 말뚝을 삽입하여 고정시킨다. 그리고 스틸 소재의 격자형 프레임을 성토 노반의 경사진 측면을 따라 고정시킨다. 이는 복수의 말뚝이 격자형 프레임을 지지하는 구조이다. 다음으로, 프레임의 중간 부분에서 다시 수직하게 기둥을 형성하고, 그 위에 평평한 데크를 설치하여 플랫폼 가시설을 완성한다.

본 발명에서 채용하는 플랫폼 가시설은 성토 노반의 경사진 측면 구조에 적합하게 설계되어 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 평평하게 단차 진 부분에 말뚝을 삽입하고, 그 위에 격자형 프레임을 경사면에 밀착시켜 고정함으로써, 경사진 노반에서 데크를 안정적으로 설치할 수 있는 구조를 형성한다.

상기 플랫폼 가시설은 경사진 성토 노반에서도 안정적으로 데크를 지지할 수 있는 구조를 제공하며, 특히 간단한 구조로 이루어져 가시설에 맞게 설치 및 해체가 용이하다는 이점이 있다.

이러한 플랫폼 가시설을 설치하면, 보강 장비들을 플랫폼 가시설에 보관할 수 있으므로, 보강 장비를 매일 이동시켜야 하는 문제가 해결되고, 보강공사의 작업시간을 충분하게 확보할 수 있다는 이점이 있다.

상기한 바와 같이, 플랫폼 가시설이 설치되면 장비들을 반입한 후, 본격적으로 보강 공사가 시행된다.

먼저 보강이 이루어져야 하는 구간의 현장에서 성토 노반의 적층 구조 및 상태를 파악한다. 본 실시예에서는 성토 노반에 대한 코어링(coring)을 수행하여, 성토 노반의 심도별 코어(core)를 획득한다. 코어 분석을 통해 성토 노반이 몇 개의 층으로 이루어져 있는지, 각 층의 두께 및 성토재의 종류, 성토재의 입도, 공극률 및 투수계수 등을 파악한다. 물론 코어링을 하지 않고, 성토 노반의 설계 및 시방사항들을 통해 간접적으로 성토 노반의 구조를 파악할 수도 있다. 그러나 본 실시예와 같이 코어링을 통해 직접적으로 파악하는 것이 현재의 성토 노반의 구조 및 상태를 가장 잘 파악할 수 있다.

성토 노반의 구조와 상태에 대한 파악이 완료되면, 각 층별로 어떤 주입재를 주입하여 보강을 수행할 것인지에 대하여 결정한다. 즉, 각 층의 공극의 크기 또는 공극률, 투수계수 등에 따라 성토재 사이의 공극으로 원활하게 침투될 수 있는 주입재를 선정하는 것이다.

본 발명에 따른 성토 노반 보강공법은 할렬 주입 방식이 아니라 침투 주입 방식을 택한다는 점에 유의해야 한다. 할렬 주입은 주입재를 고압으로 공급하며, 주입재는 성토재 내의 공극뿐만 아니라 노반에 균열을 형성하면서 주입된다. 할렬 주입을 하면 노반의 강성에 영향을 줄 수 있으므로 바람직하지 않다. 이에 본 발명에서는 저압, 예컨대 수십~수백kPa 범위의 압력으로 이른바 침투 주입을 실시한다. 침투 주입은 저압 영역에서 이루어지므로, 할렬 주입에서와 같은 노반 균열을 형성하지 않고, 성토재 사이의 공극으로 주입재가 침투되는 형식이다.

주입재가 성토재 사이의 공극으로 원활하게 침투될 수 있는지는 공극의 크기와 주입재의 입도에 의하여 결정된다. 본 실시예에서는 성토재의 공극 크기가 주입재의 입도의 15~20 범위 수준이 되도록 주입재를 선정한다. 이러한 선정 기준에 의할 때, 성토층의 재질에 따라서는 초미립자인 마이크로 시멘트를 사용하는 경우에도 침투가 원활하지 않을 수 있다. 실험 결과 다짐한 흙성토층에 대해서는 고압의 할렬주입이 아닌 이상 기존의 그라우트재가 침투 주입되지 못하는 것을 확인하였다.

이에 본 발명의 실시예에서는 모래층과 같이 공극의 크기가 작은 경우 주입재로서 입도가 1~10μm 범위인 케미칼 약액을 사용한다.

그러면 파악된 성토 노반의 각 층별 성토재의 종류와 공극의 크기에 따라, 적절한 주입재를 선정할 수 있다.

앞서 도 1을 참조하며 설명한 바와 같이, 일반적으로 철도용 성토 노반(9)의 지반 위에는 암성토부(1)가 형성되고, 그 위에 흙성토부(2)가 형성된다. 따라서 철토용 성토 노반(9)을 보강할 때, 일반적으로, 암성토부는 투수율이 높으므로 시멘트계 약액을 주입하여 침투 주입 그라우팅을 할 수 있고, 흙성토부는 투수성이 나쁘므로 케미칼계 약액을 주입하여 침투 주입 그라우팅을 할 수 있다.

이처럼 서로 다른 종류의 약액을 심도 별로 달리 주입하고자 할 때에는, 종래의 주입관과 인상장치를 사용한 노반 보강 공법을 적용할 수 없다. 이에 본 발명에서는 인상장치 없이, 서로 다른 종류의 약액을 주입할 수 있는 주입관을 사용하여 심도 별로 다른 약액을 동시 주입하는 공법을 개시한다.

후술하겠지만 주입관은 그 길이방향에 따라, 서로 다른 약액이 토출되어 나올 수 있는 구조를 가진다.

이에 본 발명에서는, 상기 주입관을 보강 대상 구간의 성토 노반에 압입하기 위해, 먼저 보강이 이루어져야 하는 성토 노반을 천공한다. 도 3을 참조하면, 플랫폼에 모든 장비를 구비해 놓은 상태에서, 복수의 지점에 천공홀을 형성한다.

도 3을 참조하면, 중앙부의 천공홀은 수직 방향으로 천공하지만, 노변 쪽에서는 마이너스 각도로 천공을 진행한다. 천공홀의 천공 시점은 철목 및 레일을 벗어나는 위치에서 이루어지지만, 실제로 보강이 되어야 하는 지점은 철목 및 레일의 하부에 있다. 이러한 점을 감안하여 노변 쪽에서 진행하는 천공은 깊이 들어갈수록 철목 및 레일의 하부 공간 쪽으로 비스듬히 기울어진 마이너스 각도의 천공을 하는 것이다.

다음으로 주입관을 상기 천공홀과 대응하는 개수만큼 준비하고, 이들을 상기 천공홀에 삽입 설치한다.

상기 주입관은 압입 깊이 별로 서로 다른 약액이 주입될 수 있는 주입관이다. 이를 통해 투수율이 좋은 암성토부(1)가 있는 심도 깊은 층에는 시멘트계 그라우트재를 주입하고, 투수율이 나쁜 흙성토부(2)가 있는 심도 얕은 층에는 케미칼계 그라우트재를 주입한다. 물론 이들의 주입은 침투 주입으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서는 주입재를 각 층에 동시 주입하는 공법을 예시하고 있으나, 본 발명이 층별로 주입재를 순차 주입하는 공법을 배제하는 것은 아니다. 다만 후술할 주입재의 구조 상, 주입재를 동시 주입하면 외부관(10) 내측의 격벽부(40)를 사이에 두고 양측에 압력이 함께 인가되므로, 내부 압력에 의하여 격벽부(40)가 어느 일측으로 밀리지 않으므로 보다 효과적일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 주입이 완료되어 보강 시공이 완료되면, 주입관을 매설한 상태로 천공홀 상부를 폐쇄하여 마감함으로써 성토 노반에 대한 보강을 완료할 수 있다.

[주입관의 구조]

이하 도 5와 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 성토 노반 보강 공법에 사용될 수 있는 주입관의 구조에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 노반 보강 공법에 적용되는 주입관은 서로 다른 주입액이 주입될 수 있는 다채널 주입관(100)이다. 상기 다채널 주입관(100)은 외부관(10), 내부관유닛(20, 30) 및 격벽부(40)를 구비한다.

외부관(10)은 지상으로부터 천공홀의 저부까지 길게 연장되어 형성된다. 외부관(10)은 가요성이 있는 연질 재료의 중공형 관이며, 하단부는 밀폐되어 있다.

기존의 그라우팅 공법에서 주입관의 재료는 강관이나 경질의 PE 또는 PVC 등의 재질로 이루어졌다. 그러나 본 발명에서 주입관은 외부관 및 내부관이 모두 가요성 있는 연질의 플라스틱 또는 고무 소재로 이루어진다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 노반 보강 공법에서는 그라우트재가 저압의 침투 방식으로 주입되므로, 주입관 내부에 채워지는 주입재의 압력 범위가 높지 않다. 이러한 점을 감안하여 상기 외부관(10)은 연질 재료를 사용하여도 문제가 없다.

또한 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 주입관을 수거하지 않고 천공홀에 매설한 상태로 마감하는 것을 개시하고 있는바, 외부관(10)을 연질의 재료로 제작하는 것은 경제적으로도 타당하다.

또한, 경질의 주입관은 천공홀에 삽입하는 과정에서 공벽과 충돌해서 공벽을 훼손할 우려가 있는바, 외부관을 연질의 재질로 제작하는 것이 여러모로 바람직하다.

한편 연질 재료는 비중이 상대적으로 작으므로 천공홀에 외부관을 삽입할 때 관이 구부러지는 등 삽입이 용이하지 않을 수 있는바, 본 발명의 실시예에서는 외부관(10)의 하부에 외측이 곡면으로 이루어진 무게추(12)를 부착하여 천공홀에 대한 삽입이 용이하도록 하였다.

상기 외부관(10)에는 다수의 관통공(11)이 형성된다. 이 관통공(11)은 주입재가 외부로 배출되는 통로로 기능한다.

내부관 유닛(20, 30)은 외부관 내부의 중공부에 주입재를 이송하기 위한 경로로서, 외부관(10)에 삽입 설치된다. 내부관 유닛(20, 30)은 성토 노반을 이루는 층의 개수에 따라 복수 개로 구비된다. 예컨대, 성토 노반이 3개의 층으로 이루어지고, 모든 층에 대한 보강이 필요한 경우 3개의 내부관 유닛이 마련될 수 있다.

다만 본 발명의 실시예에서는 일반적인 성토 노반의 구조를 감안하여, 2개의 층에 대해 서로 다른 종류의 약액을 주입할 수 있는 구조를 예시한다. 즉 상기 내부관 유닛은, 선단부가 심도 깊은 곳까지 도달하는 제1내부관 유닛(20)과, 그보다 심도가 얕은 곳에 도달하는 제2내부관 유닛(30)을 구비한다.

상기 내부관 유닛(20, 30)은 하나의 관으로 형성될 수도 있지만, 복수의 약품이 함께 주입되어야 하는 경우 각각 복수의 관(21, 22 또는 31, 32)을 포함할 수 있다. 복수의 관을 사용하는 경우 이 관들을 함께 묶을 수 있는 밴드(t)가 마련된다.

투수층에 대응하는 깊이까지 연장되는 제1내부관 유닛(20)은, 시멘트계 약액의 주입 경로가 되고, 투수계수가 낮은 층에 대응하는 깊이까지 연장되는 제2내부관 유닛(30)은, 케미칼계 약액의 주입 경로가 될 수 있다. 보다 구체적으로 제1내부관 유닛(20)의 제1관(21)은 시멘트계A액의 주입 경로로 사용될 수 있고, 제2관(22)은 시멘트계B액의 주입 경로로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제2내부관 유닛(30)의 제3관(31)은 약액계A액의 주입 경로로 사용될 수 있고, 제4관(32)은 약액계B액의 주입 경로로 사용될 수 있다.

내부관 유닛(20, 30)을 이루는 관들도 외부관(10)과 마찬가지로 가요성 있는 연질 재료로 형성되며, 예컨대 세탁기에서 사용되는 고무 호스를 이용할 수도 있다. 이는 주입재의 압력을 견딜 수 있는 수준의 강도만 보장되어도 족하다.

외부관(10) 내부에 마련된 중공부에서 복수의 내부관 유닛(20, 30)의 선단부가 배치된 영역은 서로 격벽부(40)에 의해 격리된다. 앞서 설명한 바와 같이 각 내부관 유닛(20,30) 별로 서로 다른 주입재가 공급되기 때문에, 내부관 유닛(20, 30)의 선단부가 배치된 영역이 서로 통해 있으면 서로 다른 주입재가 섞이게 된다. 이에 본 발명에서는 내부관 유닛(20, 30)의 각 선단부가 배치된 공간이 서로 격리되도록 격벽부(40)를 마련하였다.

본 실시예에서 격벽부(40)는 우레탄 폼을 이용하여 형성한다. 즉, 내부관유닛(20, 30)이 외부관(10) 내에 설치된 상태에서 관통공(11)을 통해 우레탄폼을 외부관(10) 내측으로 주입하면, 주입된 우레탄 폼이 외부관 내부의 중공부에서 팽창하며 내부관 유닛들(20, 30)의 각 선단부가 배치된 공간을 상호 격리할 수 있다.

더욱이, 앞서 언급한 바와 같이 내부관을 세탁기에 사용하는 주름관 형태의 호스로 제작하고, 외부관 역시 주름관 형태인 것을 사용하면, 우레탄 폼이 외부관 내벽과 내부관 외벽에 보다 잘 정착 고정된다.

본 발명의 실시예에서는 소위 2.0샷의 내부관 구조를 개시하고 있다. 즉 이는, 서로 혼합되어야 하는 A액과 B액이 주입관의 중공의 내부 공간에서 비로소 혼합되는 구조를 의미한다.

그러나 이와 달리 소위 1.5샷의 내부관 구조를 적용하는 것도 가능하다. 즉 후술할 약액 공급 장치에서는 A액과 B액을 별도로 공급하되, 이들이 공급되면서 먼저 혼합된 후, 주입관의 중공의 내부 공간에 다다르는 것이다. 이러한 경우에는, 내부관 유닛(20, 30)이 2중관(21, 22 및 31, 32) 형태일 필요가 없다.

본 발명이 처음부터 A액과 B액을 혼합한 후 약액 공급 장치를 통해 공급되는 소위 1.0샷의 구조를 배제하는 것은 아니다. 다만, 후술하겠지만, 본 발명에 따르면, A액과 B액의 혼합 비율이 2 : 1 로 서로 다른 경우, 배합의 편의성 측면에서 1.0샷의 구조는 그다지 바람직하지 않다.

왜냐하면 혼합비는 후술할 약액 공급 장치의 펌프 제어에 따른 약액 공급량을 제어하여 맞춰지는데, 약액 공급 장치를 거치기 이전에 먼저 A액과 B액을 서로 다른 비율로 혼합하는 것은 매우 번거롭기 때문이다.

[약액 공급 장치]

이하 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 약액 공급 장치의 구조를 상세히 설명한다. 이하 후방이라 함은 약액의 흐름의 하류 쪽을 의미하고, 전방이라 함은 약액의 흐름의 상류 쪽을 의미한다.

본 발명에 따르면, 시멘트계 A액 공급장치(60)와 시멘트계 B액 공급장치(70)는 상기 제1관(21)과 제2관(22)에 각각 시멘트계 A액과 시멘트계 B액을 공급한다. 그리고 케미칼계인 약액계 A액 공급장치(80)와 약액계 B액 공급장치(90)는 상기 제3관(31)과 제4관(32)에 각각 약액계 A액과 약액계 B액을 공급한다.

상기 공급장치들(60, 70, 80, 90)은, 투입되는 약액의 종류에 따라, 시멘트계 약액 탱크(61, 71)에 교반기가 있는 반면, 케미칼계 약액 탱크(81, 91)에는 교반기가 없다는 점에 차이가 있다.

또한 약액계 공급장치(80, 90)에서, 약액계 A액과 약액계 B액의 배합비가 2 : 1로 제공되므로, 두 공급장치의 펌프(83, 93)의 정격 용량에 차이가 있다.

상기한 사항 외에는 그 구성과 각 구성들의 결합 관계가 대동소이한바, 이하 시멘트계A액 공급장치(60)를 기준으로 약액 공급 장치의 구조를 설명한다.

약액 공급 장치(60)는 약액이 저장된 약액 탱크(61)가 마련된다. 약액 탱크는 호퍼와 같은 형태로, 중력에 의해 배관으로 흘러 나갈 수 있도록 설치된다. 상기 배관은 다채널 주입관(100)에 연결된다.

약액 공급 장치(60)의 후방에는 탱크 밸브(62)가 설치된다. 그리고 탱크 밸브(62)의 후방에는 펌프(63)가 설치된다. 탱크 밸브(62)가 닫히면 펌프(63)에 대한 약액 탱크(61)의 공급은 차단된다. 즉 탱크 밸브(62)는 펌프(63)에 대한 약액의 공급을 제어한다.

펌프(63)의 후방에는 주입 밸브(65)가 설치되고, 주입밸브의 후방에는 후방으로만 약액의 유동을 허용하는 체크밸브(66)가 설치된다. 그리고 펌프(63)와 주입 밸브(65) 사이에는 공급관이 분기되어 상기 약액 탱크(61) 상부로 되돌아 들어가고, 그 분기된 경로 상에는 바이패스 밸브(64)가 설치된다.

탱크 밸브(62)가 열려 있는 상태를 전제로, 펌프(63)가 가동하면, 펌프(63)에 의해 가압된 약액은 후방으로 이동한다. 정상적인 약액 공급 상태에서는 바이패스 밸브(64)가 닫혀 있고, 주입 밸브(65)는 열려 있는 상태가 된다. 이 상태에서는 약액이 주입 밸브(65)와 체크밸브(66)를 거쳐 다채널 주입관(21; 100)으로 공급된다.

만약 주입 밸브(65)가 닫히고 바이패스 밸브(64)가 열린 상태가 되면, 펌프(63)의 약액은 주입 밸브 쪽을 지나지 못하고, 분기된 배관을 따라 바이패스 밸브(64)를 통과하여 다시 약액 탱크(61)로 되돌아가게 된다.

또한 바이패스 밸브(64)가 열린 상태가 되면, 주입 밸브(65)가 열려 있는 상태라 하더라도, 상기 펌프(63)에 의해 발생하는 약액의 압력이 체크밸브(66) 후방의 압력을 이기지 못할 경우, 상기 분기된 배관을 따라 바이패스 밸브(64)를 통과하여 다시 약액 탱크(61)로 되돌아가게 된다. 물론 이 때, 체크밸브(66)는 후방으로의 약액 유동만을 허용하므로, 체크밸브(66) 후방의 약액의 압력이 체크밸브(66) 전방에서 펌프(63)에 의해 형성된 약액의 압력보다 높다 하더라도, 체크밸브(66)를 통해 약액이 역류하지는 못한다.

본 발명에 따르면, 펌프(63)와 체크밸브(66) 사이에 바이패스 밸브(64)가 분기되어 설치되어 있기 때문에, 체크밸브(66)의 기능이 주입 밸브(65)의 기능과 중복되는 점이 있는바, 상기 주입 밸브(65)를 생략하는 것이 가능하다.

체크밸브(66)의 후방에는 압력계(67)와 유량계(68)가 설치된다. 본 발명의 약액 공급 장치에서 약액이 체크밸브(66) 후방으로 이동하였다는 것은, 해당 약액이 그라우팅을 위해 보강이 필요한 성토 부위에 공급되었다는 것을 의미한다.

따라서 체크밸브(66) 후방에 마련된 압력계(67)에서 측정된 압력은 약액의 침투 압력을 대표한다고 할 수 있다. 마찬가지로, 체크밸브(66) 후방의 유량계(68)에서 측정된 유량은 성토 부위에 공급된 약액의 양을 대표한다고 할 수 있다.

한편 약액 탱크(61)와 탱크 밸브(62) 사이에는, 그로부터 분기된 배츨밸브(69)가 추가적으로 구비된다. 이는 약액 탱크(61)에 있는 약액을 회수할 때 사용하는 밸브이다.

본 발명의 약액 공급 장치(60)는 위와 같이 약액 탱크(61), 탱크 밸브(62), 펌프(63), 바이패스 밸브(64), 주입밸브(65), 체크밸브(66), 압력계(67), 유량계(68) 및 배출밸브(69)가 하나의 세트를 이루는 모듈 형태로 제공될 수 있으며, 각각의 약액 공급 장치(60, 70, 80, 90)는 제1관 내지 제4관(21, 22, 31, 32)에 해당 약액을 공급하게 된다.

한편 상술한 약액 공급 장치들의 펌프들(63, 73, 83, 93), 압력계(67, 77, 87, 97) 및 유량계(68, 78, 88, 98)는 제어부(C)에 연결된다. 제어부는 압력계로부터 측정된 약액의 압력 및/또는 유량계로부터 측정된 약액의 공급량에 기초하여 펌프의 작동이나 운전속도를 제어할 수 있고, 아울러 보강 부위에 공급된 약액의 주입량을 계산할 수 있다.

[약액 공급 장치의 제어 방법]

이하 도 8을 참조하여 상기 약액 공급 장치의 제어 방법에 대해 설명한다.

이하의 제어는, 앞서 설명한 바와 같이, 성토 노반(9)을 천공하고 다채널 주입관(100)을 삽입한 후, 다채널 주입관(100)의 제1관 내지 제4관(21, 22, 31, 32)에 각각의 약액 공급 장치(60, 70 ,80, 90)를 연결하고, 약액 탱크(61, 71, 81. 91)에 각각 시멘트계A액, 시멘트계B액, 케미칼계A액, 및 케미칼계B액을 저장한 상태에서 진행된다.

특히 펌프(83)는 펌프(93)에 대해 2배의 유량을 공급한다.

먼저 제어부(C)에, 예상되는 약액의 최대 주입량(Vmax), 침투 최대 압력(Pmax), 약액 최대 주입 속도(Qmax), 재료별 겔화 시간(GEL TIME), 침투 압력의 소산 대기시간(Tw), 약액의 최대압 도달 횟수(Nmax)를 입력한다(입력 단계).

그리고 주입을 실행하면, 제어부(C)는 압력계(67, 77, 87, 97)의 압력을 모니터링하며, 측정된 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘지 않는 경우, 바이패스 밸브를 닫고, 펌프 모터를 가속하여 주입속도(Q)을 증가시킨다. 이러한 속도 증가는 유량계에서 측정된 유량에 의해서 산출된 약액의 주입속도(Q)가 기 설정된 최대 주입속도(Qmax)에 다다를 때까지 계속된다(펌프의 기동 단계).

현재 주입 속도(Q)가 최대 주입속도(Qmax)에 다다르면, 펌프의 모터를 현재의 운전 상태로 유지하여 유속을 유지하고, 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 유지하며, 유량계의 데이터로부터 계산된 현재까지의 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)에 다다랐는지 모니터링 한다. 모니터링 결과 현재 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)를 넘지 않는 경우, 주입은 계속되고, 현재 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)를 넘더라도 여태까지 주입 중 최대 압력 도달 회수(N)가 설정된 최대압 설정 회수(Nmax)에 못 미치는 경우, 기 설정된 최대 주입량(Vmax) 값을 증가시킨 후 주입은 지속된다. 그리고 주입이 계속되는 동안 압력계에서 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는지 지속적으로 모니터링 한다(주입단계).

상기 주입단계에서, 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)에 다다랐는지 모니터링 한 결과, 현재 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)를 넘어서고 여태까지 주입 중 발생했던 최대 압력 도달 회수(N)가 설정된 최대압 설정 회수(Nmax)를 넘어서는 경우, 제어부는 이미 충분히 약액이 주입된 것이라 판단하고, 주입량과 확산범위를 계산한 후 주입을 종료한다(최대 주입량 및 최대압 도달 회수 초과에 따른 종료 단계).

한편 상기 주입 단계에서, 모니터링 결과 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는 경우에는, 바이패스 밸브를 열고 펌프의 모터를 최저 속도까지 감속하거나 off 한 상태에서, 소산 대기 시간(Tw) 동안 측정되는 압력(P)이 지속적으로 최대 압력(Pmax)를 넘는 상태인지 모니터링 한다(소산 대기 단계).

소산 대기 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이상을 유지하는 경우, 제어부는 이미 충분히 약액이 주입된 것이라 판단하고, 주입량과 확산범위를 계산한 후 주입을 종료한다(소산 대기 시간 초과에 따른 종료 단계).

한편 소산 대기 시간 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이하로 떨어지는 경우, 상기 펌프의 기동 단계를 거쳐 주입단계를 재개함으로써, 주입 단계에 재돌입한다(주입 재개 단계).

한편, 시멘트계액 공급 장치(60, 70)와 케미칼계액 공급 장치(80, 90)는 상호 페어링되어 있다. 따라서 상기 주입 단계와, 소산 대기 단계와, 종료단계와, 주입 재개 단계는 페어링된 장치끼리 동조 작동된다.

또한 상기 소산 대기 단계의 돌입은, 페어링 된 두 공급 장치 중 어느 하나의 압력계에서라도 측정된 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 초과하였을 때 이루어질 수 있다. 이는 페어링 된 두 약액 공급 장치 중 어느 하나의 압력계에 이상이 발생하더라도 압력 모니터링에 문제가 없게 하기 위한 것이다. 즉 본 발명에 따르면, 그라우트재의 침투 주입이 최우선 조건인바, 위와 같은 조건은 침투 주입 압력을 확실히 유지하기 위한 것이라 할 수 있다.

상술한 약액 공급 장치의 제어 방법에 따르면, 소산 대기 단계와, 소산 대기 시간 초과에 따른 종료 단계를 적용함으로써, 그라우트재의 침투 주입 조건을 확실히 유지할 수 있어 성토 노반을 해하지 않으면서 보강이 가능하다.

그리고 본 발명에 따르면, 주입된 약액의 주입량이 기 설정된 최대 주입량에 도달하더라도, 주입 중 최대압 도달 회수(N)가 기 설정된 최대압 도달 기준 회수(Nmax)를 초과하지 않는 경우에는 주입된 약액이 성토 노반을 보강하기에 부족하다고 판단하고 최대 주입량을 증가시켜 주입이 재 진행되는바, 그라우트재의 주입량 부족으로 인해 성토 보강이 부실하게 이루어지는 현상을 미연에 방지할 수 있다.

특히 최대 주입량을 증가시키는 단계는, 탱크에 들어 있는 약액의 양과도 연동할 수 있다. 가령, 입력 단계에서, 탱크에 들어 있는 약액의 양을 최대 주입량으로 설정하는 경우, 최대 주입량에 도달하더라도 주입 중 최대 압 도달 회수가 기준 회수에 못미치는 경우, 제어부는 작업자에게 최대 주입량을 증가시켜야 한다는 사실을 시각 또는 청각적 수단으로 알려, 탱크에 약액을 보충하도록 할 수도 있는 것이다.

[약액의 배합비]

본 발명에 따른 케미칼계 약액의 A액은 아크릴 프로폴리머로 이루어지고, B액은 상기 A액이 중합반응을 하여 아크릴 폴리머를 만들도록 하는 촉매와 촉진제 등으로 이루어진다. 상기 A액과 B액은 1:1의 배합비로 배합된다.

종래의 약액은 침투 및 방수 성능을 확보하기 위해 폴리머로 이루어진 겔 네트워크 내에 물분자를 흡착하여 팽윤시킴으로써 크랙을 보수하는 용도로 많이 사용하여 왔다.

그러나 위와 같은 종래의 약액 성질은 본 발명에서 성토 노반 보강에 사용되는 그라우트재에 대해서는 부적합한 성질이다.

이에 본 발명에서는 A액과 B액의 배합비를 2:1로 하여, 겔 네트워크 안으로 물분자가 들어오지 못하게 하여, 종래의 약액에 비해 탄성을 줄이고 강성을 높였다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 암성토부
2: 흙성토부
3: 강화노반층
4: 무근 콘크리트층
5: 철근 콘크리트층
6: 침목 및 레일
9: 성토 노반
100: 다채널 주입관
10: 외부관
11: 관통공
12: 무게추
20: 제1내부관 유닛-투수층
21: 제1관-시멘트계A액
22: 제2관-시멘트계B액
30: 제2내부관 유닛-투수계수가 낮은 층
31: 제3관-약액계A액
32: 제4관-약액계B액
40: 격벽부
t: 밴드
60: 시멘트계A액 공급장치
61: 시멘트계A액탱크
62: 탱크밸브
63: 펌프
64: 바이패스밸브
65: 주입밸브
66: 체크밸브
67: 압력계(pressure gauge)
68: 유량계(flow meter)
69: 배출밸브
70: 시멘트계B액 공급장치
71: 시멘트계B액탱크
72: 탱크밸브
73: 펌프
74: 바이패스밸브
75: 주입밸브
76: 체크밸브
77: 압력계(pressure gauge)
78: 유량계(flow meter)
79: 배출밸브
80: 약액계A액 공급장치
81: 약액계A액탱크
82: 탱크밸브
83: 펌프
84: 바이패스밸브
85: 주입밸브
86: 체크밸브
87: 압력계(pressure gauge)
88: 유량계(flow meter)
89: 배출밸브
90: 약액계B액 공급장치
91: 약액계B액탱크
92: 탱크밸브
93: 펌프
94: 바이패스밸브
95: 주입밸브
96: 체크밸브
97: 압력계(pressure gauge)
98: 유량계(flow meter)
99: 배출밸브
C: 제어부

Claims (6)

1. 성토 노반을 보강하기 위한 영역에 주입될 약액을 주입관에 공급하는 약액 공급 장치(60, 70, 80, 90)로서,
   상기 약액 공급 장치는:
   성토 노반을 보강하기 위한 영역에 주입될 약액이 저장되는 약액 탱크(61, 71, 81, 91);
   상기 약액 탱크와 주입관을 연결하는 배관 상에서 상기 약액 탱크의 후방에 설치되어, 상기 주입관에 대한 약액 탱크 내부의 약액 공급 여부를 제어하는 탱크 밸브(62, 72, 82, 92);
   상기 탱크 밸브의 후방에서 상기 배관 상에 설치되어, 약액 탱크에서 공급되는 약액을 상기 주입관 쪽으로 가압 유동시키는 펌프(63, 73, 83, 93);
   상기 펌프의 후방에서 상기 배관 상에 설치되어, 상기 약액 탱크로부터 상기 주입관을 향하는 방향으로 약액이 유동하는 것은 허용하고, 상기 주입관에서 상기 약액 탱크로 약액이 유동하는 것은 차단하는 체크밸브(66, 76, 86, 96);
   상기 펌프와 체크밸브 사이의 배관에서 분기되어 상기 약액 탱크로 회귀하는 제1분기배관 상에 설치되어, 상기 펌프에서 가압된 약액이 상기 약액 탱크로 되돌아가거나 되돌아가지 못하도록 제어하는 바이패스밸브(64, 74, 84, 94); 및
   상기 체크밸브의 후방에서 상기 배관에 마련된 압력계(67, 77, 87, 97);를 포함하는 약액 공급 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 체크밸브의 전방이면서, 상기 펌프와 체크밸브 사이에서 상기 바이패스밸브가 설치된 배관이 분기된 지점보다 후방에서 상기 배관에 설치되는 주입밸브(65, 75, 85, 95);
   상기 체크밸브의 후방에서 상기 배관에 마련된 유량계(68, 78, 88, 98); 및
   상기 압력계와 유량계와 펌프에 연결된 제어부(C);를 더 포함하는 약액 공급 장치.
   
3. 청구항 2의 약액 공급 장치와 주입관을 포함하는 성토 노반 보강 시스템으로서,
   상기 약액 공급 장치는:
   시멘트계A액 공급장치(60);
   상기 시멘트계A액 공급장치(60)와 페어링되어 동조 운전하는 시멘트계B액 공급장치(70);
   케미칼계A액 공급장치(80); 및
   상기 케미칼계A액 공급장치(80)와 페어링되어 동조 운전하는 케미칼계B액 공급장치(90);를 포함하고,
   상기 주입관은 다채널 주입관(100)으로서:
   복수 개의 관통공(11)이 형성된 외부관(10);
   상기 외부관 내부의 중공부를 외부관의 길이방향 구간에 따라 제1중공부와 제2중공부로 공간적으로 구획하는 격벽부(40);
   상기 외부관(10)의 내부에 삽입되고, 기단부가 상기 시멘트계A액 공급장치(60)와 시멘트계B액 공급장치(70)에 연결되며, 선단부가 상기 외부관(10) 내부의 제1중공부에 배치되는 제1내부관 유닛(20); 및
   상기 외부관(10)의 내부에 삽입되며, 기단부가 상기 케미칼계A액 공급장치(80)와 케미칼계B액 공급장치(90)에 연결되며, 선단부가 상기 외부관(10) 내부의 제2중공부에 배치되는 제2내부관 유닛(30);을 포함하며,
   상기 제1중공부에 유입된 시멘트계 약액은 제1중공부와 연통하는 관통공을 통해 외부로 배출되고, 상기 제2중공부에 유입된 케미칼계 약액은 제2중공부와 연통하는 관통공을 통해 외부로 배출되는 성토 노반 보강 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1중공부는 상기 제2중공부보다 더 깊은 쪽에 배치되는 성토 노반 보강 시스템.
   
5. 청구항 1의 약액 공급 장치의 제어 방법으로서,
   침투 최대 압력(Pmax), 약액 최대 주입 속도(Qmax), 침투 압력의 소산 대기시간(Tw)을 설정하는 단계;
   압력계의 압력을 모니터링하고, 측정된 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘지 않는 경우, 바이패스 밸브를 닫고, 펌프를 가속하여 주입속도(Q)을 기 설정된 최대 주입속도(Qmax)로 증가시키는 펌프의 기동 단계;
   펌프의 운전을 유지하고, 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 유지하며, 주입이 계속되는 동안 압력계에서 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는지 지속적으로 모니터링 하는 주입단계;
   상기 주입 단계에서, 모니터링 결과 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는 경우에는, 바이패스 밸브를 열고 펌프의 모터를 최저 속도까지 감속하거나 off 한 상태에서, 소산 대기 시간(Tw) 동안 측정되는 압력(P)이 지속적으로 최대 압력(Pmax)를 넘는 상태인지 모니터링하는 소산 대기 단계;
   소산 대기 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이상을 유지하는 경우, 주입을 종료하는, 소산 대기 시간 초과에 따른 종료 단계; 및
   소산 대기 시간 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이하로 떨어지는 경우, 상기 펌프의 기동 단계를 거쳐 주입단계를 재개함으로써, 주입 단계에 재돌입하는, 주입 재개 단계;를 포함하는 약액 공급 장치의 제어 방법.
   
6. 청구항 2의 약액 공급 장치의 제어 방법으로서,
   제어부(C)에, 예상되는 약액의 최대 주입량(Vmax), 침투 최대 압력(Pmax), 약액 최대 주입 속도(Qmax), 재료별 겔화 시간(GEL TIME), 침투 압력의 소산 대기시간(Tw), 약액의 최대압 도달 횟수(Nmax)를 입력하는 입력 단계;
   제어부(C)가 압력계의 압력을 모니터링하고, 측정된 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘지 않는 경우, 바이패스 밸브를 닫고, 펌프를 가속하여 주입속도(Q)을 기 설정된 최대 주입속도(Qmax)로 증가시키는 펌프의 기동 단계;
   펌프의 운전을 유지하고, 바이패스 밸브가 닫힌 상태를 유지하며, 유량계의 데이터로부터 계산된 현재까지의 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)에 못 미치는 경우 주입을 계속하고, 유량계의 데이터로부터 계산된 현재까지의 약액 주입량(V)이 최대 주입량(Vmax)을 넘더라도 여태까지 주입 중 최대 압력 도달 회수(N)가 설정된 최대압 설정 회수(Nmax)에 못 미치는 경우, 기 설정된 최대 주입량(Vmax) 값을 증가시킨 후 주입을 계속하며, 주입이 계속되는 동안 압력계에서 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는지 지속적으로 모니터링 하는 주입단계;
   상기 주입 단계에서, 모니터링 결과 측정되는 압력(P)이 최대 압력(Pmax)를 넘는 경우에는, 바이패스 밸브를 열고 펌프의 모터를 최저 속도까지 감속하거나 off 한 상태에서, 소산 대기 시간(Tw) 동안 측정되는 압력(P)이 지속적으로 최대 압력(Pmax)를 넘는 상태인지 모니터링하는 소산 대기 단계;
   소산 대기 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이상을 유지하는 경우, 주입을 종료하는, 소산 대기 시간 초과에 따른 종료 단계; 및
   소산 대기 시간 동안 압력(P)이 최대 압력(Pmax) 이하로 떨어지는 경우, 상기 펌프의 기동 단계를 거쳐 주입단계를 재개함으로써, 주입 단계에 재돌입하는, 주입 재개 단계;를 포함하는 약액 공급 장치의 제어 방법.
   

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