KR20200024998A

KR20200024998A - 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법

Info

Publication number: KR20200024998A
Application number: KR1020180101692A
Authority: KR
Inventors: 최영
Original assignee: 최영
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102131861B1

Abstract

본 발명은 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지반의 일정깊이에서 지면까지 순차적으로 수평천공을 통한 그라우팅재 주입을 수행하여 소정강도를 갖는 그라우팅층이 형성되도록 하여 지반의 보강을 더욱 효과적을 이룰 수 있도록 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법에 관한 것이다.
본 발명은 지중으로 천공된 천공홀(10)의 내부에 삽입되어 외부에서 공급된 그라우팅재를 상기 천공홀(10)의 측면을 통해 지반으로 주입할 수 있도록 마련된 그라우팅재 주입장치(100); 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 고압의 물을 유동시킬 수 있도록 마련되는 고압수중펌프(300); 믹싱부(500)를 통해 믹싱된 그라우팅재를 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 공급하기 위한 주입펌프(400);로 구성되어 상기 고압수중펌프(300)에서 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 유입된 물이 상기 천공홀의 측면 방향으로 분출된 후, 상기 주입펌프(400)를 구동하여 그라우팅재가 상기 그라우팅재 주입장치(100)를 거쳐 지반으로 침투되어 확산될 수 있도록 이루어진다.

Description

연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법{GROUTING MATERIAL INJECTING SYSTEM OF THE WEAK SOIL FOUNDATION AND GROUTING METHOD USING THEREOF}

본 발명은 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지반의 일정깊이에서 지면까지 순차적으로 수평천공을 통한 그라우팅재 주입을 수행하여 소정강도를 갖는 그라우팅층이 형성되도록 하여 지반의 보강을 더욱 효과적으로 이룰 수 있도록 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법에 관한 것이다.

그라우팅 공법이라 함은 주입펌프 등을 이용하여 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(grout)를 주입하는 공법으로, 주입관을 지반에 설치하고, 그 주입관을 통해 그라우트를 분산시켜 그라우트와 같은 그라우트재에 의해 지반이 고결되도록 하여 대상 지반의 지내력을 증가시키고, 투수 계수를 감소시켜 차수성을 향상시키며, 압축성을 줄이고 시공시 발생하는 소음 및 진동을 감소시켜 저진동, 저소음의 공사를 가능케 하며, 공기를 단축하는 공법이다.

이러한 공법은, 주로 토류벽 배면, 차수 그라우트, 터널, 댐, 방조제 차수 및 보강 그라우트, 자립식 토류벽용 그라우트 등에 적용된다.

종래 그라우팅 공법에 사용되는 주입장치는 도 7에 도시된 바와 같이 천공기(1)와 그라우트믹서(2)와 그라우트펌프(3) 및 주입호스(4) 그리고 주입관(5)으로 구성된다.

여기서, 천공기(1)는 지중에 주입관(5)을 삽입시키기 위한 천공장비이며, 그라우트믹서(2)는 그라우트제를 배합하는 장치로서 특정 배합비로 배합 및 보관되는 장치이고, 그라우트펌프(3)는 배합된 그라우트제를 지중에 주입되도록 하는 동력역할을 하며, 주입호스(4)는 그라우트펌프(3)와 주입관(5) 사이를 연결하여 저압 또는 고압의 유체를 이동시키는 통로역할을 하고, 주입관(5)은 지중에 삽입되어 분사노즐을 통하여 회전 또는 무회전으로 그라우트제를 지중에 직접 분사하는 장치로 원통형상을 이루게 되며, 중앙에 수직방향으로 그라우트제가 이동하는 통로가 형성되며 또한 외주면에는 하나 이상의 노즐이 부착되고 노즐은 그라우트제의 통로와 이어져 유체가 외측으로 분사될 수 있도록 구성된다.

이와 같이 구성된 그라우팅 장치를 사용하여 지중에 구조체를 형성하게 되면 연약한 지반의 개량이 이루어져 연약지반이 보강된다.

그러나, 종래의 그라우팅 장치를 통해 그라우팅제의 주입작업을 진행하면 그라우트제가 지중에 주입되는 과정에서 많은 에너지손실로 분사의 유속 및 유량에 한계가 발생하여 효율이 떨어지는 문제가 있음은 물론 그라우트의 품질저하 및 작업시간이 길어지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명에 따른 배경이 되는 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1440429호의 그라우팅 선단장치가 개시되어 있다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 천공홀의 측면을 파고 드는 그라우팅재 주입장치의 플랙시블분기관 및 상기 플랙시블분기관의 단부에서 천공홀의 측면방향으로 분출되는 수압에 의해 지반의 수평천공을 수행하여 그라우팅재의 수평주입을 효과적으로 이룰 수 있도록 하고, 지반의 일정깊이에서 지면까지 순차적으로 수평천공을 통한 그라우팅재 주입을 수행하여 소정강도를 갖는 그라우팅층이 형성되도록 하여 지반의 보강을 더욱 효과적을 이룰 수 있도록 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템 및 이를 이용한 그라우팅재 주입방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연약지반 그라우팅재 주입시스템은 지중으로 천공된 천공홀(10)의 내부에 삽입되어 외부에서 공급된 그라우팅재를 상기 천공홀(10)의 측면을 통해 지반으로 주입할 수 있도록 마련된 그라우팅재 주입장치(100); 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 고압의 물을 유동시킬 수 있도록 마련되는 고압수중펌프(300); 믹싱부(500)를 통해 믹싱된 그라우팅재를 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 공급하기 위한 주입펌프(400);로 구성되어 상기 고압수중펌프(300)에서 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 유입된 물이 상기 천공홀의 측면 방향으로 분출된 후, 상기 주입펌프(400)를 구동하여 그라우팅재가 상기 그라우팅재 주입장치(100)를 거쳐 지반으로 침투되어 확산될 수 있도록 이루어진다.

또한, 상기 그라우팅재 주입장치(100)는, 상기 천공홀(10)에 삽입되되 내부에 공간부(112)가 형성된 상태로 측면부에 다수개의 관통공(111)이 일정간격으로 형성된 본체(110)와, 그라우팅재의 이송을 위한 이송관(122)이 연결된 상태로 상기 본체(110)의 내측에 상하 길이방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되되 상기 이송관(122)으로부터 분출되는 그라우팅재의 분기를 위한 분기유로(121)가 형성된 이동분기구(120)와, 길이방향 일측이 상기 분기유로(121)와 연통되게 상기 이동분기구(120)에 장착되고, 길이방향 타측이 상기 관통공(111)으로 연장되게 형성되되 단부에 다수개의 분출공(133)이 형성된 플랙시블분기관(130)과, 상기 본체(110)의 상측에 장착된 상태로 로드(141)가 상기 이동분기구(120)에 연결되는 실린더부재(140)로 구성된다.

또한, 상기 이동분기구(120)의 외주연에는, 상기 본체(110)의 내주연을 따라 상하 왕복이동시 회전되는 다수개의 회전구름볼(125)이 설치되고, 상기 관통공(111)에는 상기 플랙시블분기관(130)의 외주연에 간섭되는 다수개의 회전볼(115)이 설치된다.

또한, 상기 분출공(133)이 형성된 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측에는, 분출되는 수압에 의해 회전되면서 지반을 천공하는 믹싱굴착부(200)가 설치되고, 상기 믹싱굴착부(200)는 길이방향 일측이 개구된 상태로 길이방향 타측에 다수개의 배출공(211)이 형성되되 개구된 길이방향 일측을 통해 상기 관통공(111)의 외측으로 돌출된 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 수용하는 결속컨테이너(210)와, 상기 결속컨테이너(210)의 내부에 수용된 상기 플랙시블분기관(130)에 길이방향 일측이 회전가능하게 결합된 상태로 길이방향 타측이 상기 결속컨테이너(210)의 외측방향으로 연장되게 형성된 회전축(220)과, 상기 결속컨테이너(210)의 내측에 위치한 회전축의 외주연에 형성되어 상기 플랙시블분기관(130)의 분출공(133)으로부터 분출되는 수압에 의해 회전되는 회전임펠러(230)와, 상기 결속컨테이너(210)의 외측으로 연장된 회전축에 연결되게 형성되어 지반을 천공하는 천공스크류(240)로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 이용한 그라우팅재 주입방법은 지중으로 천공홀(10)을 형성한 후, 상기 천공홀(10)에 중공형 지지관(20)을 설치하는 천공단계(S10); 내부에 공간부(112)가 형성된 상태로 측면부에 다수개의 관통공(111)이 일정간격으로 형성된 본체(110)와, 그라우팅재의 이송을 위한 이송관(122)이 연결된 상태로 상기 본체(110)의 내측에 상하 길이방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되되 상기 이송관(122)으로부터 분출되는 그라우팅재의 분기를 위한 분기유로(121)가 형성된 이동분기구(120)와, 길이방향 일측이 상기 분기유로(121)와 연통되게 상기 이동분기구(120)에 장착되고, 길이방향 타측이 상기 관통공(111)으로 연장되게 형성되되 단부에 다수개의 분출공(133)이 형성된 플랙시블분기관(130)과, 상기 본체(110)의 상측에 장착된 상태로 로드(141)가 상기 이동분기구(120)에 연결되는 실린더부재(140)로 구성된 그라우팅재 주입장치(100)를 상기 지지관(20)의 내부 하측으로 삽입하여 위치시키는 주입장치 설치단계(S20); 상기 지지관(20)을 지면방향으로 들어올린 후, 상기 그라우팅재 주입장치(100)에 상기 이송관(122)을 매개로 연결된 고압수중펌프(300)를 구동하여 상기 플랙시블분기관(130)으로 고압의 물을 유동시켜 상기 천공홀(10)의 측면방향으로 물이 분출될 수 있도록 하는 물유동단계(S30); 상기 실린더부재(140)의 로드(141)를 신장하여 상기 이동분기구(120)가 상기 본체(110)의 하측방향으로 이동되게 함으로써 상기 플랙시블분기관(130)의 단부가 상기 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 외측으로 돌출되어 지반을 파고 들도록 하는 분기관돌출단계(S40); 상기 고압수중펌프(300)의 구동 정지 후, 주입펌프(400)를 구동하여 믹싱부(500)에 의해 믹싱된 그라우팅재를 상기 이송관(122)을 거쳐 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 통해 지반으로 분출시키는 그라우팅재 주입단계(S50);로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 천공홀의 측면을 파고 드는 그라우팅재 주입장치의 플랙시블분기관 및 상기 플랙시블분기관의 단부에서 천공홀의 측면방향으로 분출되는 수압에 의해 지반의 수평천공을 손쉽게 이루어 그라우팅재의 수평주입을 효과적으로 이룰 수 있음은 물론 지반의 일정깊이에서 지면까지 순차적으로 수평천공을 통한 그라우팅재 주입을 수행하여 소정강도를 갖는 그라우팅층을 형성할 수 있어 지반의 보강을 효과적으로 이룰 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 개략적으로 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 그라우팅재 주입장치의 상태를 나타낸 상태도,
도 3은 본 발명에 따른 그라우팅재 주입장치의 단면상태를 나타낸 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 플랙시블분기관이 본체의 관통공을 통해 외부로 돌출된 상태를 나타낸 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 플랙시블분기관의 단부에 굴착스크류가 장착된 일 실시예를 나타낸 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 이용한 그라우팅재 주입방법를 나타낸 블록도,
도 7은 종래 그라우팅 공법에 사용되는 주입장치의 상태를 나타낸 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 사용되는 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 개략적으로 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 그라우팅재 주입장치의 상태를 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 그라우팅재 주입장치의 단면상태를 나타낸 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 플랙시블분기관이 본체의 관통공을 통해 외부로 돌출된 상태를 나타낸 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 플랙시블분기관의 단부에 굴착스크류가 장착된 일 실시예를 나타낸 상태도이다.

상기 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템은 지반으로 그라우팅재를 주입할 수 있도록 하는 그라우팅재 주입장치(100)와, 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 고압의 물을 유동시키도록 마련된 고압수중펌프(300)와, 그라우팅재를 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 공급하기 위한 주입펌프(400)로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템은 상기 고압수중펌프(300)를 통해 펌핑된 고압의 물이 상기 그라우팅재 주입장치(100)를 거쳐 천공홀(10)의 측면방향으로 분출되어 그라우팅재의 주입을 위한 수평천공이 가능하도록 함으로써 그라우팅된 지반의 시공품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 그라우팅재 주입장치(100)는 지중으로 천공된 천공홀(10)의 내부에 삽입되어 외부에서 공급된 그라우팅재를 상기 천공홀(10)의 측면을 통해 지반으로 주입할 수 있도록 마련된다.

상기 그라우팅재 주입장치(100)는 그라우팅재를 지반에 수평주입할 수 있도록 이루어져 효과적인 그라우팅을 이룰 수 있도록 하는 것으로, 일 실시예로써의 상기 그라우팅재 주입장치(100)는 상기 천공홀(10)에 삽입되되 내부에 공간부(112)가 형성된 상태로 측면부에 다수개의 관통공(111)이 일정간격으로 형성된 본체(110)와, 그라우팅재의 이송을 위한 이송관(122)이 연결된 상태로 상기 본체(110)의 내측에 상하 길이방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되되 상기 이송관(122)으로부터 분출되는 그라우팅재의 분기를 위한 분기유로(121)가 형성된 이동분기구(120)와, 길이방향 일측이 상기 분기유로(121)와 연통되게 상기 이동분기구(120)에 장착되고, 길이방향 타측이 상기 관통공(111)으로 연장되게 형성되되 단부에 다수개의 분출공(133)이 형성된 플랙시블분기관(130)과, 상기 본체(110)의 상측에 장착된 상태로 로드(141)가 상기 이동분기구(120)에 연결되는 실린더부재(140)로 구성될 수 있을 것이다.

즉, 상기 고압수중펌프(300)를 통해 상기 플랙시블분기관(130)의 내측으로 고압의 물을 유동시키게 되면 상기 플랙시블분기관(130)에 일정한 강성이 형성되고, 그와 동시에 상기 실린더부재(140)의 로드(141)를 신장시키게 되면 상기 이동분기구(120)가 상기 본체(110)의 길이방향 하측으로 이동되면서 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측이 상기 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 외측으로 돌출되어 상기 분출공(133)을 통해 분출되는 수압과 돌출되는 플랙시블분기관의 단부에 의해 지반에 수평천공을 이룰 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 플랙시블분기관(130)이 상기 본체(110)의 측면에 형성된 상기 관통공(111)을 통해 도출되면서 지반의 수평천공을 이룰 수 있는 것으로 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 상기 본체(110)의 내부 하측에 수직관통공(미부호)를 형성하고 다수개의 플랙시블분기관 중 어느 하나의 플랙시블분기관이 상기 수직관통공을 통해 외부로 돌출되게 하여 수직천공 또한 가능한 구조로 이루어 질 수 있음을 밝혀 두는 바이다.

이때, 상기 이동분기구(120)의 외주연에는 상기 본체(110)의 내주연을 따라 상하 왕복이동시 원활한 이동을 위해 다수개의 회전구름볼(125)이 회전가능하게 설치되는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 로드(141)의 신축에 의해 상기 이동분기구(120)가 상기 본체(110)의 내측에서 상하 길이방향을 따라 왕복이동시 상기 회전구름볼(125)이 상기 본체(110)의 내주연에 간섭된 상태로 회전함에 따라 상기 이동분기구(120)의 상하 이동을 원활히 이룰 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 관통공(111)에는 상기 플랙시블분기관(130)의 외주연에 간섭되는 다수개의 회전볼(115)이 설치되는데, 이는 상기 이동분기구(120)의 이동에 의해 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측이 상기 관통공(111)의 외측으로 돌출시 상기 플랙시블분기관(130)의 외주면 손상없이 원활한 돌출이 이루어 질 수 있도록 하여 장기간 사용에 따른 유지 보수의 문제를 일정부분 해소할 수 있도록 하는 것이다.

이때, 상기 관통공(111)에는 별도의 패킹부재(미도시)를 설치하여 지반의 흙이 상기 본체(110)의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 플랙시블분기관(130)은 내부에 물이나 그라우팅재의 유동을 위한 공간부가 형성된 것으로, 고압의 물이나 그라우팅재의 유동시 발생되는 압력을 견딜 수 있도록 하는 스틸내피(131)와, 상기 스틸내피(131)의 외주연을 감싸도록 설치되는 러버외피(132)로 이루어질 수 있을 것이다. 여기서, 상기 스틸내피(131)은 다수개의 스틸와이어가 격자형으로 직조되어 내부에 유동공간을 형성하도록 튜브의 형태로 이루어진 것이다.

이때, 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측은 단부로 갈수록 내경이 점차 작아지는 구조를 갖도록 형성되고, 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측단 외주연에 일정두께의 스틸편(135)을 장착하여 지반을 파고 들때 더욱 효과적으로 파고 들도록 하면서 상기 플랙시블분기관(130)의 손상을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 일 실시예로써 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측에는 분출되는 수압에 회전되어 지반의 수평굴착을 용이하게 이룰 수 있도록 하면서 그라우팅재의 지반 분출 전 재 혼합을 이룰 수 있도록 하는 믹싱굴착부(200)가 설치될 수 있을 것이다.

즉, 상기 믹싱굴착부(200)는, 길이방향 일측이 개구된 상태로 길이방향 타측에 다수개의 배출공(211)이 형성되되 개구된 길이방향 일측을 통해 상기 관통공(111)의 외측으로 돌출된 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 수용하는 결속컨테이너(210)와, 상기 결속컨테이너(210)의 내부에 수용된 상기 플랙시블분기관(130)에 길이방향 일측이 회전가능하게 결합된 상태로 길이방향 타측이 상기 결속컨테이너(210)의 외측방향으로 연장되게 형성된 회전축(220)과, 상기 결속컨테이너(210)의 내측에 위치한 회전축의 외주연에 형성되어 상기 플랙시블분기관(130)의 분출공(133)으로부터 분출되는 수압에 의해 회전되는 회전임펠러(230)와, 상기 결속컨테이너(210)의 외측으로 연장된 회전축에 연결되게 형성되어 지반을 천공하는 천공스크류(240)로 구성될 수 있을 것이다.

이때, 상기 믹싱굴착부(200)가 장착된 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측은 상기 본체(110)의 관통공(111) 외측으로 노출되게 설치되는 것이 바람직할 것이다.

상기 믹싱굴착부(200)가 상기 플랙시블분기관(130)에 결합된 상태에서 상기 플랙시블분기관(130)의 내부로 물이 유동하여 상기 분출공(133)을 통해 분출시, 분출되는 물이 상기 회전임펠러(230)를 타격하게 되고, 그로 인해 상기 회전축(220)에 형성된 천공스크류(240)가 회전하게 되어 지반의 수평천공을 이룰 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 결속컨테이너(210)의 내부 물은 상기 배출공(211)을 통해 배출되면서 상기 회전임펠러(230)의 인접 지반을 연약화시켜 상기 천공스크류(240)에 의한 지반의 수평천공을 더욱 효과적을 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 플랙시블분기관(130)의 내부로 유동한 그라우팅재는 지반으로 분출 전 상기 회전임펠러(230)에 의해 재 혼합되어 상기 결속컨테이너(210)의 배출공(211)을 통해 배출됨에 따라 그라우팅 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 이송관(122)은 길이방향 일측이 상기 이동분기구(120)에 연결된 상태로 길이방향 타측이 지면방향으로 연장되어 지면에 설치되는 "T"형 분기지지파이프(30)에 연결되게 설치될 수 있으며, 상기 이송관(122)에는 그라우팅재의 토출량을 측정할 수 있도록 하는 유량계(123)가 설치되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 이송관(122)에는 주름부(미부호)가 형성될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

이때, 상기 분기지지파이프(30)는 지면에 수직으로 박혀 세워지는 중공형 수직구(31)와, 상기 수직구(31)의 상단에서 양측방향으로 연장되는 한 쌍의 연장구(32)로 이루어질 수 있을 것이다. 여기서, 상기 한 쌍의 연장구(32)에는 각각 개폐밸브(35)가 설치되고, 한 쌍의 연장구 중 어느 하나의 연장구에는 상기 고압수중펌프(300)가 연결호스를 매개로 연결되고, 다른 연장구에는 상기 주입펌프(400)가 연결호스를 매개로 연결되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 고압수중펌프(300)는 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 고압의 물을 유동시킬 수 있도록 마련된 것으로, 일정한 양의 물이 채워진 저수통(310)의 내부에 위치하여 상기 저수통(310)에 채워진 물을 펌핑하여 상기 이송관(122)을 거쳐 상기 플랙시블분기관(130)으로 유동시키게 된다.

또한, 상기 주입펌프(400)는 믹싱부(500)를 통해 믹싱된 그라우팅재를 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 공급하기 위한 것으로, 상기 주입펌프(400)는 상기 믹싱부(500)와 별도의 연결호스를 매개로 연결될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 이용한 그라우팅재 주입방법은 도 6에 도시된 바와 같이 지중으로 천공홀(10)을 형성하는 천공단계(S10)와, 상기 천공홀(10)의 내측에 그라우팅재 주입장치(100)를 삽입하여 위치시키는 주입장치 설치단계(S20)와, 상기 그라우팅재 주입장치(100)의 플랙시블분기관(130)으로 고압의 물을 유동시키는 물유동단계(S30)와, 분기관돌출단계(S40)와, 그라우팅재 주입단계(S50)로 이루어진다.

상기 천공단계(S10)는 지중으로 천공홀(10)을 형성한 후, 상기 천공홀(10)에 중공형 지지관(20)을 설치하는 것으로, 그라우팅 대상 지반의 특성을 조사하고 조사된 자료를 기초로 하여 그라우팅 지점을 선정한 이후에 중장비를 이용하여 상기 천공홀(10)을 형성하고, 상기 천공홀(10)의 내측에 중공형 상기 지지관(20)을 삽입하여 설치한다.

이후, 상기 주입장치 설치단계(S20)에서는 다수개의 관통공(111)이 형성된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부에서 상하 왕복이동되는 이동분기구(120)와, 상기 이동분기구(120)에 장착되어 길이방향 단부가 상기 본체(110)의 관통공(111) 외측으로 돌출되는 플랙시블분기관(130)과, 상기 이동분기구(120)를 이동시키기 위한 실린더부재(140)로 이루어진 그라우팅재 주입장치(100)를 상기 지지관(20)의 내부 하측으로 삽입하여 위치시킨다.

상기 그라우팅재 주입장치(100)를 상기 지지관(20)의 내부에 위치시킨 후에는, 상기 지지관(20)을 일정높이 들린 올린 다음 상기 그라우팅재 주입장치(100)에 상기 이송관(122)을 매개로 연결된 고압수중펌프(300)를 구동하여 상기 플랙시블분기관(130)으로 고압의 물을 유동시켜 상기 천공홀(10)의 측면방향으로 물이 분출될 수 있도록 한다.

이와 동시에 상기 실린더부재(140)의 로드(141)를 신장하여 상기 이동분기구(120)가 상기 본체(110)의 하측방향으로 이동되게 함으로써 상기 플랙시블분기관(130)의 단부가 상기 본체(110)의 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 외측으로 돌출되게 하여 지반을 파고 들도록 하여 수평천공을 수행한다.

여기서, 상기 플랙시블분기관(130)으로 고압의 물을 유동시키는 물유동단계(S30)와, 상기 플랙시블분기관(130)의 단부가 지반을 파고 들도록 하는 분기관돌출단계(S40)는 상호 유기적인 단계로 동시에 이루어지도록 하여 지반의 수평천공을 효과적으로 이룰 수 있도록 하는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며 각각 순차적으로 이루어지거나 서로 순서를 바꿔 순차적으로 이루어질 수도 있음을 밝혀 두는 바이다.

수평천공이 이루어진 후에는 상기 고압수중펌프(300)의 구동 정지 후, 상기 주입펌프(400)를 구동하여 믹싱부(500)에 의해 믹싱된 그라우팅재를 상기 이송관(122)을 거쳐 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 통해 지반으로 분출시켜 지반 그라우팅을 실시한다.

상기의 단계를 거치면서 지반의 일정깊이에 그라우팅재의 주입이 완료되면 상기 지지관(20)을 지면방향으로 들어올린 후, 상기 물유동단계(S30), 분기관돌출단계(S40), 그라우팅재 주입단계(S50)를 순차적으로 수행하면서 지면에 근접된 위치까지 지반 그라우팅 작업을 계속적으로 수행한다.

이와 같이 지반의 일정깊이에서 지면까지 순차적으로 수평천공을 통한 그라우팅재 주입을 수행함에 따라 소정강도를 갖는 그라우팅층을 형성하여 지반의 보강을 더욱 효과적으로 할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

10:천공홀 20: 지지관
30: 분기지지파이프 35: 개폐밸브
100: 그라우팅재 주입장치 110: 본체
120: 이동분기구 130: 플랙시블분기관
140: 실린더부재 200: 믹싱굴착부
210: 결속컨테이너 220: 회전축
230: 회전임펠러 240: 천공스크류
300: 고압수중펌프 310: 저수통
400: 주입펌프 500: 믹싱부

Claims

지중으로 천공된 천공홀(10)의 내부에 삽입되어 외부에서 공급된 그라우팅재를 상기 천공홀(10)의 측면을 통해 지반으로 주입할 수 있도록 마련된 그라우팅재 주입장치(100);
상기 그라우팅재 주입장치(100)로 고압의 물을 유동시킬 수 있도록 마련되는 고압수중펌프(300);
믹싱부(500)를 통해 믹싱된 그라우팅재를 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 공급하기 위한 주입펌프(400);로 구성되어 상기 고압수중펌프(300)에서 상기 그라우팅재 주입장치(100)로 유입된 물이 상기 천공홀의 측면 방향으로 분출된 후, 상기 주입펌프(400)를 구동하여 그라우팅재가 상기 그라우팅재 주입장치(100)를 거쳐 지반으로 침투되어 확산될 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
제1항에 있어서,
상기 그라우팅재 주입장치(100)는, 상기 천공홀(10)에 삽입되되 내부에 공간부(112)가 형성된 상태로 측면부에 다수개의 관통공(111)이 일정간격으로 형성된 본체(110)와, 그라우팅재의 이송을 위한 이송관(122)이 연결된 상태로 상기 본체(110)의 내측에 상하 길이방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되되 상기 이송관(122)으로부터 분출되는 그라우팅재의 분기를 위한 분기유로(121)가 형성된 이동분기구(120)와, 길이방향 일측이 상기 분기유로(121)와 연통되게 상기 이동분기구(120)에 장착되고, 길이방향 타측이 상기 관통공(111)으로 연장되게 형성되되 단부에 다수개의 분출공(133)이 형성된 플랙시블분기관(130)과, 상기 본체(110)의 상측에 장착된 상태로 로드(141)가 상기 이동분기구(120)에 연결되는 실린더부재(140)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
제2항에 있어서,
상기 이동분기구(120)의 외주연에는, 상기 본체(110)의 내주연을 따라 상하 왕복이동시 회전되는 다수개의 회전구름볼(125)이 설치된 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
제3항에 있어서,
상기 관통공(111)에는 상기 플랙시블분기관(130)의 외주연에 간섭되는 다수개의 회전볼(115)이 설치된 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
제2항에 있어서,
상기 분출공(133)이 형성된 상기 플랙시블분기관(130)의 길이방향 타측에는, 분출되는 수압에 의해 회전되면서 지반을 천공하는 믹싱굴착부(200)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
제5항에 있어서,
상기 믹싱굴착부(200)는, 길이방향 일측이 개구된 상태로 길이방향 타측에 다수개의 배출공(211)이 형성되되 개구된 길이방향 일측을 통해 상기 관통공(111)의 외측으로 돌출된 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 수용하는 결속컨테이너(210)와, 상기 결속컨테이너(210)의 내부에 수용된 상기 플랙시블분기관(130)에 길이방향 일측이 회전가능하게 결합된 상태로 길이방향 타측이 상기 결속컨테이너(210)의 외측방향으로 연장되게 형성된 회전축(220)과, 상기 결속컨테이너(210)의 내측에 위치한 회전축의 외주연에 형성되어 상기 플랙시블분기관(130)의 분출공(133)으로부터 분출되는 수압에 의해 회전되는 회전임펠러(230)와, 상기 결속컨테이너(210)의 외측으로 연장된 회전축에 연결되게 형성되어 지반을 천공하는 천공스크류(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템.
지중으로 천공홀(10)을 형성한 후, 상기 천공홀(10)에 중공형 지지관(20)을 설치하는 천공단계(S10);
내부에 공간부(112)가 형성된 상태로 측면부에 다수개의 관통공(111)이 일정간격으로 형성된 본체(110)와, 그라우팅재의 이송을 위한 이송관(122)이 연결된 상태로 상기 본체(110)의 내측에 상하 길이방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되되 상기 이송관(122)으로부터 분출되는 그라우팅재의 분기를 위한 분기유로(121)가 형성된 이동분기구(120)와, 길이방향 일측이 상기 분기유로(121)와 연통되게 상기 이동분기구(120)에 장착되고, 길이방향 타측이 상기 관통공(111)으로 연장되게 형성되되 단부에 다수개의 분출공(133)이 형성된 플랙시블분기관(130)과, 상기 본체(110)의 상측에 장착된 상태로 로드(141)가 상기 이동분기구(120)에 연결되는 실린더부재(140)로 구성된 그라우팅재 주입장치(100)를 상기 지지관(20)의 내부 하측으로 삽입하여 위치시키는 주입장치 설치단계(S20);
상기 지지관(20)을 지면방향으로 들어올린 후, 상기 그라우팅재 주입장치(100)에 상기 이송관(122)을 매개로 연결된 고압수중펌프(300)를 구동하여 상기 플랙시블분기관(130)으로 고압의 물을 유동시켜 상기 천공홀(10)의 측면방향으로 물이 분출될 수 있도록 하는 물유동단계(S30);
상기 실린더부재(140)의 로드(141)를 신장하여 상기 이동분기구(120)가 상기 본체(110)의 하측방향으로 이동되게 함으로써 상기 플랙시블분기관(130)의 단부가 상기 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 외측으로 돌출되어 지반을 파고 들도록 하는 분기관돌출단계(S40);
상기 고압수중펌프(300)의 구동 정지 후, 주입펌프(400)를 구동하여 믹싱부(500)에 의해 믹싱된 그라우팅재를 상기 이송관(122)을 거쳐 상기 플랙시블분기관(130)의 단부를 통해 지반으로 분출시키는 그라우팅재 주입단계(S50);로 이루어진 것을 특징으로 하는 연약지반 그라우팅재 주입시스템을 이용한 그라우팅재 주입방법.