KR20190136221A

KR20190136221A - 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법

Info

Publication number: KR20190136221A
Application number: KR1020180061616A
Authority: KR
Inventors: 박헌
Original assignee: 박헌
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-10

Abstract

본 발명은 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치는, 지반의 일정 지점에 천공된 천공홀 내에 설치된 후 외부로부터 주입되는 그라우팅재의 분출을 통해 해당 천공홀 주변의 지반을 보강하도록 이루어지되; 일단이 폐쇄된 일정 길이의 강관으로 이루어져, 그 몸체의 일정 지점에는 내부로 주입되는 그라우팅재의 분출을 위한 다수 개의 분출홀 및 코킹용 분출홀이 천공된 그라우팅관과; 상기 그라우팅관의 내주면 직경에 비해 작은 치수의 직경을 갖는 원통형상으로 이루어져, 상기 그라우팅관의 내부에 고정 설치되어 그라우팅관의 내부 공간부를 분할하는 다수 개의 스페이서와; 상기 각 스페이스의 외주면에 대응되게 장착되어, 그라우팅재의 주입 시 팽창되면서 상기 그라우팅관의 내주면에 밀착되어 각 공간이 격리되도록 하는 다수 개의 패커와; 상기 그라우팅관의 개방구 측에 설치된 한 쌍의 스페이서 사이에 해당하는 그라우팅관 외주면에 설치되어, 그라우팅재의 분출 시 팽창되면서 해당 천공홀의 개방구 내벽에 밀착됨에 따라 코킹 기능을 수행하는 코킹용 패커와; 상기 다수 개의 스페이서를 모두 관통하도록 설치되어, 각 스페이서에 장착된 패커와 연통되면서 각 패커 측으로 그라우팅재를 분출시키는 패커용 주입관과; 상이한 길이를 갖는 각각의 관으로서, 상기 스페이서를 매개로 그라우팅관 내부에 고정 설치되어, 상기 스페이서로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재를 주입하는 한 개의 코킹용 주입관 및 다수 개의 주입관;을 포함하여 구성된다.

Description

그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법{GROUTING APPARATUS THE GROUTING METHOD THEREOF}

본 발명은 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패커가 장착된 스페이서를 매개로 그 내부공간이 분할된 특정 구조의 그라우팅관을 천공홀 내에 설치하여 터널공사 등에서의 그라우팅 작업을 보다 효율적으로 실시할 수 있도록 한 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로, 철도나 자동차 도로 등의 건설을 위한 터널의 굴착 시에는 지반의 상황이나 용수에 의해 시공이 곤란해지거나 지보효과가 저하되는 경우 안전하고 효율적인 터널시공을 위한 보강 공법이 요구된다.

현재, 터널의 시공에 있어서는 지반의 일정 지점을 천공한 후 강관을 삽입하고 그라우팅을 시행하는 강관 그라우팅 공법이 널리 사용되고 있으며, 이와 같은 터널 굴착 보조 공법을 통해 연약 지반에 터널을 굴착하는 경우 굴착 예정 지반 주변을 선행하여 강화시키고 차수성을 향상시킬 수가 있게 된다.

즉, 상기 강관 그라우팅 공법은 굴착 터널의 천정부 주변에 다수 개의 천공홀을 형성한 후 각 천공홀 내부에 강관을 설치하고, 각 강관의 내부를 통하여 그라우팅재를 분사하여, 강관과 천공홀 벽면 사이 및 지반 내부로 그라우팅재가 침투되도록 함에 따라, 주입재에 의한 지반의 고결로 강관과 주변 지반을 일체로 만들어 굴착 예정 지반 주위의 인장 강도를 증가시켜 전단 저항을 강화시킴과 아울러, 지반 차수성을 증대시킬 수가 있게 된다.

이를 위해, 상술한 바와 같은 그라우팅 공법을 시행하기 위한 다양한 구조의 그라우팅 장치가 적용되어 다양한 현장에서 그라우팅 공법이 시행되고 있다.

특히, 본 출원인은 국내 특허출원 제10-2018-0025039호 및 국내 특허출원 제10-2018-0028504호를 통하여, 그라우팅관의 내부를 다수 개의 스페이서를 매개로 분할하고, 상기 스페이서로 분할된 각 공간부 내로의 그라우팅재 주입을 통하여 그라우팅 작업이 실시될 수 있도록 구성된 "그라우팅 장치"를 출원한 바 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 그라우팅 장치에서는 상기 그라우팅관 내부의 스페이서 설치지점에 발포우레탄을 충진하여 그 공간이 분할되도록 구성되는데, 이러한 방법은 발포우레탄의 충진 과정이 매우 번거로움과 아울러 공간분할의 견고성이 떨어지는 문제점이 발생하게 되었다.

또한, 종래의 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법에 있어서는 대부분 강관 외부에 일정 간격으로 다수 개의 패커가 설치되는 구조가 적용됨에 따라, 천공홀 내에 다수 개의 패커를 팽창시키기 위한 충분한 공간을 확보해야만 하므로, 천공홀의 굴착 및 그라우팅재의 주입 시 시간적 및 경제적으로 불합리한 문제점도 발생하게 되었다.

국내 특허출원 제10-2018-0025039호 국내 특허출원 제10-2018-0028504호 국내 공개특허공보 제10-2004-0075487호

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 터널 등의 굴착 시 지반 주변을 강화시키고 차수성을 향상시키기 위한 보강공사에 적용되는 그라우팅 장치로 패커가 장착된 스페이서가 다수 개 내장된 특정 구조의 강관을 사용하여 보다 효율적인 그라우팅 작업을 실시할 수 있도록 한 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그라우팅 작업 시 천공홀 내의 공기 및 지하수 등이 그라우팅재의 주입과 동시에 외부로 배출되도록 하여 천공홀 내부 및 그 주변에 보다 견고한 그라우팅 작업이 이루어질 수 있도록 한 그라우팅 장치 및 그라우팅 공법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치는, 지반의 일정 지점에 천공된 천공홀 내에 설치된 후 외부로부터 주입되는 그라우팅재의 분출을 통해 해당 천공홀 주변의 지반을 보강하도록 이루어지되; 일단이 폐쇄된 일정 길이의 강관으로 이루어져, 그 몸체의 일정 지점에는 내부로 주입되는 그라우팅재의 분출을 위한 다수 개의 분출홀 및 코킹용 분출홀이 천공된 그라우팅관과; 상기 그라우팅관의 내주면 직경에 비해 작은 치수의 직경을 갖는 원통형상으로 이루어져, 상기 그라우팅관의 내부에 고정 설치되어 그라우팅관의 내부 공간부를 분할하는 다수 개의 스페이서와; 상기 각 스페이스의 외주면에 대응되게 장착되어, 그라우팅재의 주입 시 팽창되면서 상기 그라우팅관의 내주면에 밀착되어 각 공간이 격리되도록 하는 다수 개의 패커와; 상기 그라우팅관의 개방구 측에 설치된 한 쌍의 스페이서 사이에 해당하는 그라우팅관 외주면에 설치되어, 그라우팅재의 분출 시 팽창되면서 해당 천공홀의 개방구 내벽에 밀착됨에 따라 코킹 기능을 수행하는 코킹용 패커와; 상기 다수 개의 스페이서를 모두 관통하도록 설치되어, 각 스페이서에 장착된 패커와 연통되면서 각 패커 측으로 그라우팅재를 분출시키는 패커용 주입관과; 상이한 길이를 갖는 각각의 관으로서, 상기 스페이서를 매개로 그라우팅관 내부에 고정 설치되어, 상기 스페이서로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재를 주입하는 한 개의 코킹용 주입관 및 다수 개의 주입관을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 그라우팅관 내에는 총 6개의 스페이서가 내장 설치되어, 그 내부를 7개의 공간으로 분할하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 그라우팅관의 폐쇄된 단부 측에는 상기 스페이서를 매개로 분할된 격실이 형성되고, 상기 격실과 대응되는 그라우팅관의 외주면에는 지하수 및 공기의 유입을 위한 유입홀이 천공되며, 상기 격실 내에는 모든 스페이서를 관통하여 외부와 연통되는 배출관의 단부가 위치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서는 그 중앙에 배출관의 결합을 위한 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀을 중심으로 6각형 형태를 이루도록 총 6개의 끼움홀이 배치되어, 한 개의 끼움홀을 통해 코킹용 주입관이 설치되고, 다른 한 개의 끼움홀을 통해 패커용 주입관이 설치되며, 나머지 4개의 주입관에는 상기 스페이서를 매개로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재를 주입하는 상이한 길이의 주입관이 각각 설치되어 구성됨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법은, 지반의 보강을 위한 특정 위치에 일정 깊이 및 직경, 기울기를 갖도록 천공홀을 형성하는 단계와; 패커가 장착된 다수 개의 스페이서를 매개로 내부 공간이 분할되고, 상기 스페이서를 매개로 한 개씩의 패커용 주입관과 코킹용 주입관 및 배출관, 다수 개의 주입관이 설치되며, 개방구 측 외주면에는 코킹용 패커가 설치된 그라우팅관으로 구성된 그라우팅 장치를 상기 천공홀 내에 삽입 설치하는 단계와; 상기 그라우팅 장치가 천공홀 내에 설치된 상태에서, 상기 패커용 주입관에 그라우팅재를 주입하여, 각 스페이서 외주면의 패커가 동시에 팽창되면서 상기 그라우팅관의 내부 공간이 스페이서를 매개로 분할된 상태에서 각 패커를 통해 완전히 격리되는 단계와; 상기 코킹용 주입관에 그라우팅재를 주입하여, 그라우팅관 외부의 코킹용 패커가 팽창되면서 상기 그라우팅관의 외주면 및 천공홀의 입구 측이 폐쇄되도록 하는 단계와; 다수 개의 주입관에 그라우팅재를 동시에 주입함에 따라, 일정 기울기로 설치된 그라우팅관 및 천공홀 내부에 그라우팅재가 채워짐과 동시에 그라우팅관 및 천공홀 내부의 공기 및 지하수가 격실 측으로 유도된 후 배출관을 통해 외부로 배출되는 단계 및; 상기 배출관을 통해 그라우팅관 및 천공홀 내부의 공기 및 지하수가 완전히 배출되면, 상기 배출관을 폐쇄시킨 후 다수 개의 주입관을 통해 그라우팅재의 정압 및 정량 주입을 실시하는 단계의 과정으로 이루어진 것;을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 터널 등의 굴착 시 보강공사에 적용되는 그라우팅 장치 내부에 패커가 장착된 다수 개의 스페이서를 설치하여 특정 구조를 갖도록 구성함에 따라, 그라우팅재의 주입 시 천공홀 내부 및 그 주변에 균일하고 안정적으로 그라우팅재가 채워지면서 보다 효율적인 그라우팅 작업이 수행될 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 배출관이 내장된 그라우팅관을 통해 그라우팅 작업 시 천공홀 내의 공기 및 지하수 등이 용이하게 외부로 배출되도록 함에 따라, 천공홀 내부 및 그 주변에 보다 견고하게 그라우팅재가 채워지면서 지반의 보강력 및 차수효과가 극대화될 수 있는 효과가 있게 된다.

또, 천공홀의 입구 부분과 대응되는 그라우팅관의 외주면에 한 개의 패커만을 설치하여 코킹 기능이 부가되도록 하므로서, 그라우팅 작업 시 코킹 작업의 편의성이 향상되는 효과도 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치의 외관을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치의 구성을 나타내는 분리사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치에서 그라우팅관에 내장되는 일체형 구조물의 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치의 구성을 나타내는 측단면도,
도 5a 내지 도 5f는 도 4의 A-A'선 내지 F-F'선 단면도,
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치를 이용한 지반의 보강작업 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 그라우팅 장치 및 그것을 이용한 그라우팅 공법은, 터널 등의 굴착 시 지반 주변을 강화시키고 차수성을 향상시키기 위한 보강공사에 적용되는 그라우팅 장치로 특정 구조를 갖는 그라우팅관을 적용하여 그라우팅 작업의 편의성 및 견고성이 극대화될 수 있도록 구현된다.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 장치는, 지반(100)에 일정 깊이로 천공된 천공홀(110) 내에 설치된 후 외부로부터 주입되는 그라우팅재(200)의 분출을 통해 해당 천공홀(110) 주변의 지반을 보강하도록 제공된다.

상기 그라우팅 장치는, 일정 길이의 강관으로 보강을 위한 지반(100)의 천공홀(110) 내에 설치되는 그라우팅관(10)과, 상기 그라우팅관(10)의 내부공간을 분할하기 위한 다수 개의 스페이서(20)와, 상기 다수 개 스페이서(20)의 외주면에 각각 장착되는 패커(28)와, 상기 스페이서(20)를 매개로 그라우팅관(10) 내부에 고정 설치되는 다수 개의 주입관(30) 및 한 개씩의 패커용 주입관(34)과 코킹용 주입관(32) 및 배출관(36), 상기 그라우팅관(10)의 개방구 측 외주면에 끼워져 설치되는 코킹용 패커(40) 등을 포함하여 구성된다.

상기 그라우팅관(10)은 일단이 폐쇄된 일정 길이의 강관으로 이루어져, 그 몸체의 일정 지점에는 내부로 주입되는 그라우팅재(200)의 분출을 위한 다수 개의 분출홀(12)이 일정 간격으로 천공되고, 상기 코킹용 패커(40)의 설치지점에는 한 개 이상의 코킹용 분출홀(14)이 천공되며, 상기 그라우팅관(10)의 폐쇄된 단부 측에 형성되는 격실(60)과 대응되는 지점에는 적어도 한 개 이상의 유입홀(18)이 천공되어 구성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 그라우팅관(10)은 그 직경이 대략 60밀리미터[mm] 내지 150[mm] 내외로 이루어진 12미터[m]의 길이의 강관으로 이루어지는 한편, 상기 그라우팅관(10) 내부의 공간부를 분할하는 다수 개의 스페이서(20)는 총 7개가 적용된다.

상기 스페이서(20)는 상기 그라우팅관(10)의 폐쇄부로부터 500밀리미터[mm] 지점, 3000밀리미터[mm] 지점, 6000밀리미터[mm] 지점, 9000밀리미터[mm] 지점, 11500밀리미터[mm] 지점, 11800밀리미터[mm] 지점에 각각 설치되면서, 상기 그라우팅관(10)의 내부에는 개방구 측에 코킹용 공간부(50)와, 폐쇄부 측에 격실(60)과, 상기 코킹용 공간부 (50) 및 격실(60) 사이에 4개의 주입용 공간부(70a,70b,70c,70d)가 형성되도록 구성된다.

이때, 상기 그라우팅관(10)에 형성되는 분출홀(12)을 비롯한 다양한 홀들의 개수 및 직경, 천공 위치, 상기 스페이서(20)의 설치 지점 및 개수 등은 다양하게 변경 설계할 수가 있음은 물론이다.

상기 스페이서(20)는 그라우팅관(10)의 내주면 직경에 비해 대략 5 내지 10밀리미터[mm] 작은 치수의 직경을 갖으며, 그 높이가 대략 100 내지 150밀리미터[mm] 정도에 이르는 원통형상으로 형성되어, 상기 그라우팅관(10)의 내부에 설치되면서 그라우팅관(10)의 내부 공간부를 분할하는 기능을 제공하도록 구성된다.

상기 스페이서(20)는 원형상을 갖는 단면의 중앙에 한 개의 관통홀(22)이 형성되어 상기 배출관(36)이 관통 설치되며, 상기 관통홀(22)을 중심으로 6각형 형태를 이루도록 총 6개의 끼움홀(24)이 배치되어, 한 개의 끼움홀(24)을 통해 코킹용 주입관(32)이 설치되고, 다른 한 개의 끼움홀(24)을 통해 패커용 주입관(34)이 설치되며, 나머지 4개의 끼움홀(24)에는 상기 스페이서(20)를 매개로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재(200)를 주입하는 상이한 길이의 주입관(30)이 각각 설치되어 구성된다.

이때, 상기 패커용 주입관(34)은 개방구로부터 모든 스페이서(20)를 관통하도록 소정 끼움홀(24)에 설치된 상태에서 그 단부가 폐쇄되고, 각 스페이서(20)의 외주면과 패커용 배출홀(26)을 통해 연통되도록 설치되어 구성된다.

상기 각 스페이서(20)의 외주면에 장착되는 패커(28)는 폴리에스테르 등의 특수재질로 대략 관형상을 이루도록 형성된 상태에서, 그 양단이 링형태의 클립(28a) 등을 매개로 상기 스페이서(20)의 외주면에 밀착 고정되도록 구성되며, 상기 패커용 주입관(34)을 통한 그라우팅재(200)의 주입 시 패커용 배출홀(26)을 통해 분출되는 그라우팅재(200)에 의해 팽창되면서 그라우팅관(10)의 내주면에 밀착되어 각 공간부를 완전히 격리시킬 수 있도록 이루어진다.

상기 다수 개의 주입관(30)은 상이한 길이를 갖는 각각의 관으로서, 상기 스페이서(20)를 매개로 분할된 각각의 주입용 공간부(70a,70b,70c,70d) 측에 그 단부가 위치된 상태로 그라우팅관(10) 내부에 고정 설치되어, 상기 다수 개의 주입관(30)에 그라우팅재(200)를 동시에 주입하여 외부로부터 주입되는 그라우팅재(200)가 상기 스페이서(20)를 매개로 분할된 각각의 공간부 내부를 채운 후 그라우팅관(10)에 천공된 다수 개의 분출홀(12)을 통해 외부로 분출될 수 있도록 제공된다.

상기 코킹용 주입관(32)은 상기 그라우팅관(10)의 개방구 측에 위치한 스페이서의 소정 끼움홀(24)에 설치되어 그 단부가 코킹용 공간부(50)에 위치하도록 설치되어, 상기 코킹용 주입관(32)의 개방구를 통해 주입되는 그라우팅재(200)가 코킹용 공간부(50) 측으로 분출된 후 코킹용 분출홀(14)을 통해 외부로 분출되면서 상기 코킹용 패커(40)를 해당 천공홀(110)의 내벽에 밀착시키는 작용을 행하도록 제공된다.

상기 배출관(36)은 상기 그라우팅관(10) 내부에 설치된 모든 스페이서(20) 중앙의 관통홀(22)을 관통하여 그 단부가 상기 격실(60) 내에 위치하도록 설치되어, 상기 격실(60)과 대응되는 그라우팅관(10)의 외주면에 형성된 유입홀(18)로부터 유입되는 지하수 및 공기 등을 외부로 배출시키도록 제공된다.

즉, 상기 다수 개의 주입관(30)을 통해 동시에 주입되는 그라우팅재(200)가 그라우팅관(10) 외부로 분출되어 천공홀(110) 내에 적층되면서 그 내부 공간이 축소됨에 따라, 해당 천공홀(110) 내에 존재하는 공기 및 지하수 등은 해당 공간 상측에 위치하는 그라우팅관(10)의 유입홀(18)을 통해 관 내부의 격실(60)로 유도되게 되며, 상기 격실(60) 내부로 유입된 공기 및 지하수 등은 상기 배출관(34)을 통해 외부로 배출될 수가 있게 된다.

상기 배출관(36)과 패커용 주입관(32) 및 다수 개의 주입관(30) 등은 일정 직경을 갖는 PVC 전선관이나, 그 이외의 다양한 단면형상을 갖는 강관 등으로 구성될 수 있다.

상기 코킹용 패커(40)는 폴리에스테르 등의 특수재질로 이루어져 상기 그라우팅관(10)의 개방구와 인접한 지점의 외주면에 장착되되, 상기 그라우팅관(10) 개방구 측에 위치한 한 쌍의 스페이서(20)가 형성하는 코킹용 공간부(50)와 코킹용 분출홀(14)을 통해 연통되도록 설치되어, 상기 그라우팅관(10)의 외주면과 소정 공간부를 형성하면서 밀폐된 구조를 갖도록 제공된다.

상기 코킹용 패커(40) 내부로 코킹용 주입관(32)을 통해 주입된 그라우팅재(200)가 코킹용 분출홀(14)을 통해 분출되어 유입됨에 따라, 상기 그라우팅관(10)의 외주면과 코킹용 패커(40) 내면 사이의 공간부가 채워지면서 상기 코킹용 패커(40)의 외주면은 팽창된 상태로 해당 천공홀(110)의 내벽에 밀착되어 코킹 기능을 수행하게 된다.

이어, 상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에서의 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 작업과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 특정 구조의 그라우팅 장치를 매개로 지반의 보강작업을 시행하는데 있어서는, 먼저 터널 보강용 그라우팅 장치의 시공을 위한 지반(100)의 굴착면 일정 지점에 일정 깊이 및 직경을 갖도록 천공홀(110)을 상향으로 대략 5 내지 15 정도의 기울기를 갖도록 대략 1200센티미터[cm] 길이로 천공한 후, 각 천공홀(110) 내에는 본 발명에 따른 특정 구조의 그라우팅 장치를 삽입 설치한다.

상기 천공홀(110) 내에 그라우팅 장치의 설치가 완료되면, 상기 패커용 주입관(34)에 대략 5[kgf/㎠] 이상의 압력으로 그라우팅재(200)를 주입하는 과정이 진행되며, 이에 상기 패커용 주입관(34)을 통해 주입된 그라우팅재(200)는 각 스페이서(20)의 패커용 배출홀(26)을 통해 분출된 후 각각의 패커(28)를 팽창시켜 각 스페이서(20) 설치지점의 패커(28)가 해당 그라우팅관(10)의 내주면에 밀착되면서 각각의 공간부(50,60,70a,70b,70c,70d)가 완전히 격리된 상태가 되도록 하게 된다(도 6a 및 도 6b).

그 후, 상기 코킹용 주입관(32)에 대략 5[kgf/㎠] 이상의 압력으로 그라우팅재(200)를 주입하는 과정이 진행되면, 상기 그라우팅재(200)가 코킹용 공간부(50)를 채운 후 코킹용 분출홀(14)을 통해 외부로 분출됨에 따라, 상기 그라우팅관(10)의 개방구 측 외주면에 설치된 코킹용 패커(40)가 팽창되면서 해당 천공홀(110)의 입구 측이 폐쇄되는 코킹작업이 이루어지게 된다(도 6c 및 도 6d).

그리고, 해당 천공홀(100) 주변의 그라우팅을 위해 상기 다수 개의 주입관(30)을 통한 그라우팅재(200)의 동시 주입과정이 진행되면, 상기 다수 개의 스페이서(20)를 매개로 분할된 각 주입용 공간부(70a,70b,70c,70d)가 각 주입관(30)의 단부를 통해 분출되는 그라우팅재(200)를 통해 채워진 후 주입된 그라우팅재(200)는 다시 다수 개의 분출홀(12)을 통해 그라우팅관(10) 외부로 분출되면서 해당 천공홀(110) 내부를 채우게 된다(도 6e 및 도 6f).

이때, 해당 천공홀(110)은 상향으로 대략 5 내지 15°정도의 기울기를 이루도록 천공된 상태이므로, 천공홀(110) 내부로 분출되는 그라우팅재(200)는 중력에 의해 코킹용 패커(40)가 설치된 하부로부터 순차적으로 적층이 이루어지게 되며, 이에 천공홀(110) 내부에 잔존하는 공기 및 지하수 등은 상측으로 유도된 후 상기 그라우팅관의 유입홀(18)을 통해 격실(60) 측으로 유입되고, 상기 격실(60) 내로 유입된 공기 및 지하수 등은 그 단부가 격실에 위치한 배출관(34)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다(도 6g).

이에 따라, 상기 그라우팅관(10)을 통한 그라우팅 작업 시에는 해당 천공홀(110) 내에 잔존하는 공기 및 지하수 등이 그라우팅관(10) 내부의 배출관(34)을 통해 원활하게 외부로 배출됨에 따라, 천공홀(110)의 내부 및 그 주변에 보다 견고하게 그라우팅재(200)가 채워지면서 지반의 보강력 및 차수효과가 극대화될 수 있게 된다.

상기 배출관(34)을 통해 그라우팅관(10) 및 천공홀(110) 내부의 공기 및 지하수가 완전히 외부로 배출되면서 그랑우팅재(200)도 배출되게 되면, 상기 배출관(34)을 폐쇄시킨다.

그리고, 상기 다수 개의 주입관(30)을 통해 그라우팅재(200)의 정압 및 정량 주입을 실시함에 따라, 본 발명에 따른 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 작업이 완료될 수 있게 된다(도 6h 및 도 6i).

한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 수정이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 및 수정 발명들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되는 것이다.

10: 그라우팅관, 12: 분출홀,
14: 코킹용 분출홀, 18: 유입홀,
20: 스페이서, 22: 관통홀,
24: 끼움홀, 26: 패커용 배출홀,
28: 패커, 28a: 클립,
30: 주입관, 32: 코킹용 주입관,
34: 패커용 주입관, 36: 배출관,
40: 코킹용 패커, 50: 코킹용 공간부,
60: 격실, 70a,70b,70c,70d: 주입용 공간부,
100: 지반, 110: 천공홀,
200: 그라우팅재.

Claims

지반의 일정 지점에 천공된 천공홀 내에 설치된 후 외부로부터 주입되는 그라우팅재의 분출을 통해 해당 천공홀 주변의 지반을 보강하도록 이루어지되;
일단이 폐쇄된 일정 길이의 강관으로 이루어져, 그 몸체의 일정 지점에는 내부로 주입되는 그라우팅재의 분출을 위한 다수 개의 분출홀 및 코킹용 분출홀이 천공된 그라우팅관과;
상기 그라우팅관의 내주면 직경에 비해 작은 치수의 직경을 갖는 원통형상으로 이루어져, 상기 그라우팅관의 내부에 고정 설치되어 그라우팅관의 내부 공간부를 분할하는 다수 개의 스페이서와;
상기 각 스페이스의 외주면에 대응되게 장착되어, 그라우팅재의 주입 시 팽창되면서 상기 그라우팅관의 내주면에 밀착되어 각 공간이 격리되도록 하는 다수 개의 패커와;
상기 그라우팅관의 개방구 측에 설치된 한 쌍의 스페이서 사이에 해당하는 그라우팅관 외주면에 설치되어, 그라우팅재의 분출 시 팽창되면서 해당 천공홀의 개방구 내벽에 밀착됨에 따라 코킹 기능을 수행하는 코킹용 패커와;
상기 다수 개의 스페이서를 모두 관통하도록 설치되어, 각 스페이서에 장착된 패커와 연통되면서 각 패커 측으로 그라우팅재를 분출시키는 패커용 주입관과;
상이한 길이를 갖는 각각의 관으로서, 상기 스페이서를 매개로 그라우팅관 내부에 고정 설치되어, 상기 스페이서로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재를 주입하는 한 개의 코킹용 주입관 및 다수 개의 주입관을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
제 1항에 있어서,
상기 그라우팅관 내에는 총 6개의 스페이서가 내장 설치되어, 그 내부를 7개의 공간으로 분할하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 그라우팅관의 폐쇄된 단부 측에는 상기 스페이서를 매개로 분할된 격실이 형성되고, 상기 격실과 대응되는 그라우팅관의 외주면에는 지하수 및 공기의 유입을 위한 유입홀이 천공되며, 상기 격실 내에는 모든 스페이서를 관통하여 외부와 연통되는 배출관의 단부가 위치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
제 1항에 있어서,
상기 스페이서는 그 중앙에 배출관의 결합을 위한 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀을 중심으로 6각형 형태를 이루도록 총 6개의 끼움홀이 배치되어, 한 개의 끼움홀을 통해 코킹용 주입관이 설치되고, 다른 한 개의 끼움홀을 통해 패커용 주입관이 설치되며, 나머지 4개의 주입관에는 상기 스페이서를 매개로 분할된 각각의 공간부 내에 그라우팅재를 주입하는 상이한 길이의 주입관이 각각 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
지반의 보강을 위한 특정 위치에 일정 깊이 및 직경, 기울기를 갖도록 천공홀을 형성하는 단계와;
패커가 장착된 다수 개의 스페이서를 매개로 내부 공간이 분할되고, 상기 스페이서를 매개로 한 개씩의 패커용 주입관과 코킹용 주입관 및 배출관, 다수 개의 주입관이 설치되며, 개방구 측 외주면에는 코킹용 패커가 설치된 그라우팅관으로 구성된 그라우팅 장치를 상기 천공홀 내에 삽입 설치하는 단계와;
상기 그라우팅 장치가 천공홀 내에 설치된 상태에서, 상기 패커용 주입관에 그라우팅재를 주입하여, 각 스페이서 외주면의 패커가 동시에 팽창되면서 상기 그라우팅관의 내부 공간이 스페이서를 매개로 분할된 상태에서 각 패커를 통해 완전히 격리되는 단계와;
상기 코킹용 주입관에 그라우팅재를 주입하여, 그라우팅관 외부의 코킹용 패커가 팽창되면서 상기 그라우팅관의 외주면 및 천공홀의 입구 측이 폐쇄되도록 하는 단계와;
다수 개의 주입관에 그라우팅재를 동시에 주입함에 따라, 일정 기울기로 설치된 그라우팅관 및 천공홀 내부에 그라우팅재가 채워짐과 동시에 그라우팅관 및 천공홀 내부의 공기 및 지하수가 격실 측으로 유도된 후 배출관을 통해 외부로 배출되는 단계 및;
상기 배출관을 통해 그라우팅관 및 천공홀 내부의 공기 및 지하수가 완전히 배출되면, 상기 배출관을 폐쇄시킨 후 다수 개의 주입관을 통해 그라우팅재의 정압 및 정량 주입을 실시하는 단계의 과정으로 이루어진 것;을 특징으로 하는 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법.