KR20210009904A

KR20210009904A - 강관 다단 그라우팅을 위한 강관 및 이의 제작 방법

Info

Publication number: KR20210009904A
Application number: KR1020190087058A
Authority: KR
Inventors: 이광영
Original assignee: 이광영
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-01-27
Also published as: KR102266397B1

Abstract

강관 다단 그라우팅을 위한 강관을 제작하는 방법은 강관의 기둥 면을 관통하는 홀을 형성하는 단계, 및 프레스 장치를 이용하여 홀에 밸브를 압입하는 단계를 포함한다. 프레스 장치에서 밸브를 압입하기 위해 밸브와 접촉하는 프레스 몸체의 일면의 제 1 지름은 홀의 제 2 지름보다 길다. 압입하는 단계는, 강관의 외부를 향하는 밸브의 일면으로부터 강관의 중심선까지의 제 1 거리가 강관의 외면으로부터 중심선까지의 제 2 거리와 동등해질 때까지 프레스 장치를 이용하여 홀에 밸브를 삽입하는 단계, 및 밸브가 홀에 삽입된 후 프레스 장치를 이용하여 제 1 거리가 제 2 거리보다 짧아지도록 밸브를 더 삽입하며 홀의 주변의 강관의 금속 성분에 압력을 가하여 밸브의 일면의 일부분을 강관의 금속 성분에 의해 덮는 단계를 포함한다.

Description

강관 다단 그라우팅을 위한 강관 및 이의 제작 방법{STEEL PIPE FOR STEEL PIPE MULTI STAGE GROUTING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 개시는 건설 공법에 이용되는 자재에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 강관 다단 그라우팅 공법에 이용되는 강관 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.

강관 다단 그라우팅은 흙 막이 가설 공사, 사면 안정 공사, 터널 굴착 공사 등과 같이 지반 안정화를 요구하는 공사에서 이용되는 공법이다. 예로서, 터널 굴착에 앞서, 강관 다단 그라우팅은 터널이 굴착될 방향을 따라 터널 크라운(crown)부의 지반의 천공에 강관을 삽입하고 삽입된 강관을 통해 지반으로 그라우트(grout)를 분사하기 위해 시행될 수 있다. 터널 굴착 공사 외에도, 강관 다단 그라우팅은 강관을 통해 지반 또는 구조물에 그라우트를 주입하기 위해 다양한 공사에서 시행될 수 있다.

강관을 통해 지반에 그라우트가 주입되는 경우, 강관과 지반이 일체화되어 지반의 지지력이 강해질 수 있다. 예로서, 강관 다단 그라우팅이 시행됨에 따라, 터널에 가해지는 부하 또는 토압이 분산되거나 경감될 수 있다. 따라서, 강관 다단 그라우팅은 지반 안정도를 향상시킬 수 있다.

강관 다단 그라우팅 공법에 이용되는 강관은 강관의 내부로 주입되는 그라우트를 강관의 외부로 적절히 분사하도록 구성될 수 있다. 예로서, 강관의 외부의 그라우트가 강관의 내부로 역류하는 경우, 강관 다단 그라우팅이 적절하게 시행되지 못할 수 있다. 강관은 지반 안정화에 적합한 구성을 갖도록 제작될 수 있다.

본 개시의 실시 예들은 강관 다단 그라우팅을 위한 강관 및 이의 제작 방법을 제공할 수 있다. 실시 예들에서, 강관에는 그라우트의 역류를 방지하기 위한 밸브가 삽입될 수 있다. 실시 예들은 삽입된 밸브가 강관으로부터 이탈하지 않게 하기 위한 구성들을 제공할 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 강관 다단 그라우팅을 위한 강관을 제작하는 방법은 강관의 기둥 면을 관통하는 홀을 형성하는 단계, 및 프레스 장치를 이용하여 홀에 밸브를 압입하는 단계를 포함할 수 있다. 프레스 장치에서 밸브를 압입하기 위해 밸브와 접촉하는 프레스 몸체의 일면의 제 1 지름은 홀의 제 2 지름보다 길 수 있다. 압입하는 단계는, 강관의 외부를 향하는 밸브의 일면으로부터 강관의 중심선까지의 제 1 거리가 강관의 외면으로부터 중심선까지의 제 2 거리와 동등해질 때까지 프레스 장치를 이용하여 홀에 밸브를 삽입하는 단계, 및 밸브가 홀에 삽입된 후 프레스 장치를 이용하여 제 1 거리가 제 2 거리보다 짧아지도록 밸브를 더 삽입하며 홀의 주변의 강관의 금속 성분에 압력을 가하여 밸브의 일면의 일부분을 강관의 금속 성분에 의해 덮는 단계를 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 강관 다단 그라우팅을 위한 강관을 제작하는 방법은 강관의 기둥 면을 관통하는 홀을 형성하는 단계, 및 홀에 밸브를 코킹하는 단계를 포함할 수 있다. 코킹하는 단계는, 강관의 외부를 향하는 밸브의 일면으로부터 강관의 중심선까지의 제 1 거리가 강관의 외면으로부터 중심선까지의 제 2 거리와 동등해질 때까지 홀에 밸브를 삽입하는 단계, 및 밸브가 홀에 삽입된 후 강관의 외면에 비해 오목하게 패인 홈이 밸브를 둘러싸며 형성되고 밸브의 일면의 일부분이 홀의 주변의 강관의 금속 성분에 의해 덮이도록 밸브를 더 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

몇몇 실시 예에서, 강관 다단 그라우팅을 위한 강관에 있어서, 강관의 기둥 면에 밸브가 삽입될 수 있고, 강관의 외면에 비해 오목하게 패인 홈이 밸브를 둘러싸며 형성될 수 있다. 강관의 외부를 향하는 밸브의 일면으로부터 강관의 중심선까지의 거리가 강관의 외면으로부터 중심선까지의 거리보다 짧도록, 밸브가 강관의 외면에 비해 더 깊게 삽입될 수 있다. 밸브의 테두리 영역으로부터 밸브의 중심으로의 방향으로 강관의 금속 성분이 돌출되어, 밸브의 일면의 일부분이 돌출된 금속 성분에 의해 덮일 수 있다.

실시 예들에 따르면, 강관의 내부의 압력이 강관의 외부의 압력보다 높은 경우에도, 강관에 삽입된 밸브가 강관으로부터 이탈하지 않을 수 있다. 따라서, 강관이 강관 다단 그라우팅 및 지반 안정화에 적합하도록 구성될 수 있다.

도 1은 몇몇 실시 예에 따른 터널 굴착 공사에서 지반의 천공에 강관을 삽입하는 예를 보여주는 개념도이다.
도 2는 강관 다단 그라우팅의 예를 보여주는 개념도이다.
도 3은 강관 및 그것에 삽입되는 밸브의 예시적인 구성을 보여주는 사시도이다.
도 4는 강관 및 그것에 삽입되는 밸브의 예시적인 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 실시 예들에 따라 강관을 제작하는 예시적인 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 강관에 밸브를 삽입하기 위해 이용되는 프레스 장치의 예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 프레스 장치를 이용하여 강관에 밸브를 삽입하는 것을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 강관에 밸브를 삽입하는 예를 보여주는 단면도이다.
도 9는 강관에 삽입된 밸브를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 10은 강관에 삽입된 밸브를 통해 지반으로 그라우트를 분사하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 강관에 삽입된 밸브가 강관으로부터 이탈하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 강관에 밸브를 더 삽입하여 밸브를 코킹하는 예를 보여주는 단면도이다.
도 13은 강관에 코킹된 밸브를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 14는 강관에 코킹된 밸브를 예시적으로 보여주는 사시도이다.

위에서 언급된 특성들 및 아래의 상세한 설명들은 본 개시의 설명 및 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해 예시적인 실시 예들을 보여준다. 본 개시는 이러한 실시 예들에 한정되지 않고, 다른 관점으로 구현될 수 있다. 아래의 실시 예들은 단지 본 개시를 완전하게 만들기 위한 예시들일 뿐이고, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명확한 설명들을 전달하기 위해 제공된다. 따라서, 본 개시가 여러 실시 예로 구현될 수 있는 경우, 이 실시 예들 중 특정한 것 또는 이것들과 동등한 것 중 어떠한 것이든 본 개시를 구현하기 위해 채용될 수 있다.

아래의 설명들에서 어떤 구성 요소가 특정 요소(들)를 포함한다고 언급되는 경우 또는 어떤 과정이 특정 동작(들)을 포함한다고 언급되는 경우, 다른 요소(들) 또는 다른 동작(들)이 더 포함될 수 있다. 아래의 설명들에서 이용되는 용어들은 특정 실시 예를 보여주기 위해 제공될 뿐이고, 본 개시를 한정하도록 의도되지 않는다. 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해 설명되는 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함할 수 있다.

아래의 설명들에서 이용되는 용어들은 통상의 기술자에 의해 널리 이해되는 의미를 가질 수 있다. 통상적으로 이용되는 용어들은 설명들의 맥락에 따라 일관되게 해석되어야 한다. 나아가, 아래의 설명들에서 이용되는 용어들은, 그것들의 의미들이 명확히 정의되지 않은 한, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미들을 갖는 것으로 해석되지 않아야 한다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 설명될 것이다.

도 1은 몇몇 실시 예에 따른 터널 굴착 공사에서 지반(10)의 천공(11)에 강관(1000)을 삽입하는 예를 보여주는 개념도이다.

지반(10)은 안정화를 요구하는 공사(예컨대, 흙 막이 가설 공사, 사면 안정 공사, 터널 굴착 공사 등)의 대상일 수 있다. 예로서, 터널 굴착 공사가 지반(10)에 대해 진행되는 경우, 지반(10)은 터널이 굴착될 방향의 크라운(crown)부에 대응할 수 있다. 아래의 설명들에서, 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해 터널 굴착 공사가 예로서 제공될 것이지만, 본 개시가 여기에 한정되지 않고 다른 유형들의 공사들과 관련하여 다양하게 적용될 수 있음이 잘 이해될 것이다.

지반(10)의 안정화를 위해, 지반(10)에 대한 터널 굴착에 앞서, 강관 다단 그라우팅(steel pipe multi stage grouting) 공법이 시행될 수 있다. 강관 다단 그라우팅에서, 천공(11)이 지반(10)에 형성될 수 있고, 강관(1000)이 천공(11)에 삽입될 수 있다.

강관(1000)은 강관 다단 그라우팅을 위한 자재들 중 하나일 수 있다. 강관(1000)은 금속 성분(예컨대, 강철)으로 구성될 수 있다. 예로서, 강관(1000)은 50.8mm 정도의 내경, 57.5mm 내지 63.5mm의 외경, 3.5mm 내지 4.5mm의 두께, 및 400MPa 이상의 인장 강도를 갖는 일반 구조용 탄소 강관(예컨대, KS D 3566 강관)일 수 있다. 다만, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 예로 한정되지 않는다.

강관(1000)이 천공(11)에 삽입되기 전, 강관(1000)의 기둥 면에 하나 이상의 밸브(1100)가 삽입될 수 있다. 하나 이상의 밸브(1100)는 강관 다단 그라우팅을 적절하게 시행하기 위해 삽입될 수 있다. 이는 도 2 내지 도 14를 참조하여 더 설명될 것이다.

강관 다단 그라우팅에서, 천공(11)에 삽입된 강관(1000)을 통해 그라우트(grout)가 주입될 수 있다. 예로서, 그라우트는 시멘트, 점토, 벤토나이트, 아스팔트, 약액 등과 같은 다양한 성분 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 강관(1000)으로 주입되는 그라우트는 하나 이상의 밸브(1100)를 통해 지반(10)으로 분사될 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 더 설명될 것이다.

도 2는 강관 다단 그라우팅의 예를 보여주는 개념도이다.

강관 다단 그라우팅에서, 천공(11)에 삽입된 강관(1000)을 통해 그라우트가 주입될 수 있다. 강관(1000)으로 주입되는 그라우트는 강관(1000)의 기둥 면에 삽입되어 있는 하나 이상의 밸브(1100)를 통해 지반(10)으로 분사될 수 있다. 하나 이상의 밸브(1100)는 강관 다단 그라우팅을 적절하게 시행하기 위해 삽입될 수 있다.

하나 이상의 밸브(1100)는 강관(1000)의 내부로부터 강관(1000)의 외부로의 그라우팅(즉, 그라우트 분사)을 허용할 수 있다. 반면, 하나 이상의 밸브(1100)는 강관(1000)의 외부로부터 강관(1000)의 내부로의 그라우트의 역류를 방지할 수 있다. 따라서, 강관(1000)은 그라우트를 강관(1000)의 외부로 적절히 분사하도록 구성될 수 있다.

그라우트의 역류를 방지하기 위한 각 밸브(1100)의 구성이 다양하게 변경될 수 있음은 잘 알려져 있기 때문에, 그에 관한 상세한 설명은 간결성을 위해 생략될 것이다. 나아가, 주입구 코킹(caulking), 패커(packer) 삽입 등과 같은 행위들이 강관 다단 그라우팅을 위해 채용될 수 있음이 잘 알려져 있기 때문에, 그에 관한 상세한 설명 역시 간결성을 위해 생략될 것이다.

강관(1000)을 통해 지반(10)에 그라우트가 분사되는 경우, 강관(1000)과 지반(10)이 일체화되어 지반(10)의 지지력이 강해질 수 있다. 나아가, 지반(10)에 가해지는 부하 또는 토압이 분산되거나 경감될 수 있다. 따라서, 강관 다단 그라우팅은 지반(10)의 안정도를 향상시킬 수 있다.

도 3은 강관(1000) 및 그것에 삽입되는 밸브(1100a)의 예시적인 구성을 보여주는 사시도이다. 도 4는 강관(1000) 및 그것에 삽입되는 밸브(1100a)의 예시적인 구성을 보여주는 단면도이다. 아래의 설명들에서, 밸브(1100a)는 도 1 및 도 2에 나타낸 하나 이상의 밸브(1100) 중 하나일 수 있다.

도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 강관(1000)을 제작하는 것과 관련하여, 강관(1000)의 기둥 면을 관통하는 홀(1200a)이 형성될 수 있다. 예로서, 홀(1200a)은 강관(1000)의 내부와 강관(1000)의 외부를 공간적으로 잇도록 선반, 밀러, 드릴, 펀치, 그라인더 등과 같은 금속 가공 장치를 이용하여 형성될 수 있다.

홀(1200a)이 강관(1000)의 기둥 면에 형성된 후, 밸브(1100a)가 홀(1200a)에 삽입될 수 있다(따라서, 강관(1000)의 기둥 면에 삽입될 수 있다). 본 개시에서, 밸브(1100a)를 강관(1000)의 기둥 면에 삽입하는 것, 밸브(1100a)를 홀(1200a)에 삽입하는 것, 밸브(1100a)를 강관(1000)에 삽입하는 것 등은 실질적으로 동일한 기술 맥락으로 이해될 수 있다.

위에서 설명된 것처럼, 홀(1200a)에 삽입된 밸브(1100a)는 강관(1000)의 내부로부터 강관(1000)의 외부로의 그라우트 분사를 허용할 수 있고, 강관(1000)의 외부로부터 강관(1000)의 내부로의 역류를 방지할 수 있다. 밸브(1100a)의 삽입은 도 5 내지 도 14를 참조하여 더 설명될 것이다.

몇몇 실시 예에서, 밸브(1100a)는 지지부(1101a) 및 투과부(1103a)를 포함할 수 있다. 지지부(1101a)는 밸브(1100a)가 홀(1200a) 또는 강관(1000)으로부터 이탈하지 않도록 (예컨대, 마찰력에 의해) 밸브(1100a)를 홀(1200a)에 지지시킬 수 있다. 투과부(1103a)는 그라우트가 홀(1200a)에 삽입된 밸브(1100a)를 통해 강관(1000)의 외부로 분사될 수 있도록 그라우트를 투과시킬 수 있다.

예로서, 지지부(1101a)는 고무 재질의 성분으로 구성될 수 있고, 투과부(1103a)는 플라스틱 재질의 성분으로 구성될 수 있다. 그러나, 밸브(1100a) 및 그것의 구성 요소들은 여기에 한정되지 않고, 그라우트의 역류를 방지하기 위해 다양하게 변경 또는 수정될 수 있음이 잘 이해될 것이다.

하나 이상의 밸브(1100)의 각 밸브는 밸브(1100a)와 실질적으로 동일하게 또는 유사하게 구성될 수 있고, 이에 관한 중복되는 설명은 간결성을 위해 이하 생략될 것이다.

도 3 및 도 4는 하나의 밸브(1100a) 및 하나의 홀(1200a)을 보여준다. 그러나, 실시 예들에서, 강관(1000)의 기둥 면에는 여러 개의 밸브를 삽입하기 위한 여러 개의 홀이 홀(1200a)과 실질적으로 동일하게 또는 유사하게 형성될 수 있다. 예로서, 여러 개의 홀이 0.5m의 간격으로 강관(1000)의 좌우 또는 상하의 위치에 교대로 형성될 수 있고, 각 홀의 지름은 8mm 내지 15mm 정도일 수 있으나, 본 개시는 이 수치들로 한정되지 않고 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다. 다만, 간결성을 위해, 아래의 설명들은 하나의 밸브(1100a) 및 하나의 홀(1200a)에 기초하여 제공될 것이다.

도 5는 실시 예들에 따라 강관(1000)을 제작하는 예시적인 방법을 설명하는 흐름도이다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것처럼, 홀(1200a)이 강관(1000)의 기둥 면을 관통하여 형성될 수 있다(S110). 이후, 밸브(1100a)가 강관(1000)의 홀(1200a)에 코킹(caulking)될 수 있다(S130). 여기서, 코킹은 밸브(1100a)와 같은 어떤 물체를 이용하여 홀(1200a)과 같은 공간을 막는 것을 의미할 수 있다.

강관(1000)의 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 코킹(S130)하기 위해, 밸브(1100a)가 홀(1200a)에 1차적으로 삽입될 수 있다(S131). 여기서, 1차적인 삽입은 밸브(1100a)의 양 면 중에서 강관(1000)의 외부를 향하는 일면이 강관(1000)의 외면과 실질적으로 평평한 위치에 놓일 때까지 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 삽입하는 것을 의미할 수 있다. 이는 도 8 및 도 9를 참조하여 더 설명될 것이다.

밸브(1100a)가 홀(1200a)에 1차적으로 삽입된 후, 강관(1000)의 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 코킹(S130)하기 위해, 밸브(1100a)가 홀(1200a)에 2차적으로 더 삽입될 수 있다(S133). 여기서, 2차적인 삽입은 1차적인 삽입 이후에 강관(1000)의 외면에 비해 더 깊은 위치로 밸브(1100a)를 추가로 삽입하는 것을 의미할 수 있다. 이는 도 12 내지 도 14를 참조하여 더 설명될 것이다.

도 6은 강관(1000)에 밸브(1100a)를 삽입하기 위해 이용되는 프레스 장치(20)의 예를 보여주는 사시도이다. 도 7은 프레스 장치(20)를 이용하여 강관(1000)에 밸브(1100a)를 삽입하는 것을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 예로서, 강관(1000)의 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 코킹하기 위해, 프레스 장치(20)를 이용하여 홀(1200a)에 밸브(1100a)가 압입될 수 있다. 여기서, 압입은 프레스 장치(20)와 같은 조립 장치에 의해 어떤 물체에 압력을 가하여 그 어떤 물체를 홀(1200a)과 같은 공간에 삽입 또는 코킹하는 것을 의미할 수 있다.

프레스 장치(20)는 프레스 몸체(21)를 포함할 수 있다. 프레스 몸체(21)는 위 아래의 방향으로 움직이도록 구성될 수 있다. 프레스 몸체(21)의 일면은 밸브(1100a)의 일면 상에 압력을 가하기 위해(따라서, 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 압입하기 위해) 밸브(1100a)와 접촉할 수 있다.

프레스 몸체(21)의 일면과 밸브(1100a)의 일면이 접촉한 상태에서 프레스 몸체(21)가 아래의 방향으로 움직이는 경우, 프레스 몸체(21)가 밸브(1100a)의 일면 상에 압력을 가할 수 있다. 아래의 방향으로 밸브(1100a)에 압력이 가해지는 경우, 밸브(1100a)가 홀(1200a)에 압입 또는 코킹될 수 있다.

프레스 장치(20)에서, 밸브(1100a)를 압입하기 위해 밸브(1100a)와 접촉하는 프레스 몸체(21)의 일면의 지름은 "Φ1"로 표현될 수 있다. 한편, 홀(1200a)의 지름은 "Φ2"로 표현될 수 있다. 실시 예들에서, 프레스 몸체(21)의 일면의 지름 "Φ1"은 홀(1200a)의 지름 "Φ2"보다 길 수 있다. 예로서, "Φ1"은 13.4mm일 수 있고, "Φ2"는 12.7mm일 수 있다. 그러나, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치들로 한정되지 않는다.

실시 예들에서, 프레스 몸체(21)는 밸브(1100a)에 압력을 가하기 위해 프레스 장치(20)로부터 적어도 "D1"의 길이만큼 더 돌출될 수 있다. 다시 말해, 프레스 몸체(21)가 아래의 방향으로 최대 한계까지 움직인 경우, 프레스 장치(20)의 일면과 프레스 몸체(21)의 일면 사이에 적어도 "D1" 만큼의 깊이가 있을 수 있다. 예로서, "D1"은 약 0.9mm일 수 있다. 그러나, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치로 한정되지 않는다.

"Φ2"의 지름보다 긴 "Φ1"의 지름 및 "D1" 만큼의 길이는 밸브(1100a)를 2차적으로 더 삽입(도 5의 S133)하는 것과 관련될 수 있다. 이는 도 12 내지 도 14를 참조하여 더 설명될 것이다.

한편, 위의 설명들 및 아래의 설명들은 프레스 장치(20)를 이용하는 것으로 논의되지만, 본 개시는 여기에 한정되지 않는다. 프레스 장치(20)는 홀(1200a)에 밸브(1100a)를 삽입 또는 코킹하는 데에 요구되는 물리적인 힘을 제공할 수 있는 다양한 다른 유형의 조립 장치, 공구, 또는 사람으로 대체될 수 있음이 잘 이해될 것이다.

도 8은 강관(1000)에 밸브(1100a)를 삽입하는 예를 보여주는 단면도이다. 도 9는 강관(1000)에 삽입된 밸브(1100a)를 예시적으로 보여주는 사시도이다.

도 8을 참조하면, 예로서, 프레스 장치(20)를 이용하여 밸브(1100a) 상에 압력이 가해지는 경우, 밸브(1100a)가 홀(1200a)에(따라서, 강관(1000)의 기둥 면에) 1차적으로 삽입될 수 있다. 1차적인 삽입에서, 밸브(1100a)는 밸브(1100a)의 양 면 중에서 강관(1000)의 외부를 향하는 일면이 강관(1000)의 외면과 실질적으로 평평한 위치에 놓일 때까지 삽입될 수 있다.

다시 말해, 1차적인 삽입에서, 밸브(1100a)는 강관(1000)의 외부를 향하는 밸브(1100a)의 일면으로부터 강관(1000)의 중심선(CN)까지의 거리 "D2"가 강관(1000)의 외면으로부터 강관(1000)의 중심선(CN)까지의 거리 "D3"와 동등해질 때까지 홀(1200a)에(따라서, 강관(1000)의 기둥 면에) 삽입될 수 있다.

여기서, 중심선(CN)은 원기둥 형상을 갖는 강관(1000)과 관련하여 윗면의 중심과 아랫면의 중심을 연결하는 선으로 이해될 수 있다. 나아가, 동등은 정확히 동일한 것뿐만 아니라 큰 차이 없이 허용 가능한 오차의 범위 내에서 실질적으로 동일한 것을 의미할 수 있다.

1차적인 삽입에 따라, 밸브(1100a)는 도 9에 나타낸 것처럼 강관(1000)의 기둥 면에 삽입될 수 있다. 도 9를 참조하면, 1차적인 삽입 후, 밸브(1100a)는 밸브(1100a)의 일면이 강관(1000)의 외면의 높이와 실질적으로 동일한 높이에 놓이도록 삽입될 수 있다.

몇몇 경우, 도 9에 나타낸 것과 같은 강관(1000)이 강관 다단 그라우팅에 이용될 수 있고, 이는 도 10을 참조하여 더 설명될 것이다. 그러나, 이러한 강관(1000)은 밸브(1100a)의 이탈을 야기할 수 있고, 이는 도 11을 참조하여 더 설명될 것이다.

도 10은 강관(1000)에 삽입된 밸브(1100a)를 통해 지반(10)으로 그라우트를 분사하는 예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 11은 강관(1000)에 삽입된 밸브(1100a)가 강관(1000)으로부터 이탈하는 예를 설명하기 위한 개념도이다.

도 10을 참조하면, 천공(11)에 삽입된 강관(1000)의 내부로 그라우트가 주입될 수 있다. 강관(1000)의 내부로 주입되는 그라우트는 강관(1000)을 통해 흐를 수 있다. 그라우트가 강관(1000)의 내부에 채워진 후, 그라우트는 압력에 의해 밸브(1100a)를 통해 지반(10)으로 분사될 수 있다.

그라우트가 강관(1000)을 통해 흐르고 강관(1000)의 내부에 채워짐에 따라, 강관(1000)의 내부에 "P1"의 압력이 형성될 수 있다. 한편, 강관(1000)의 외부의 압력은 "P2"일 수 있다.

그라우트가 분사되기 전에 그라우트는 강관(1000)의 내부에만 채워져 있고, 따라서 그라우트와 관련하여 강관(1000)의 내부의 압력 "P1"이 강관(1000)의 외부의 압력 "P2"보다 높을 수 있다(즉, P1>P2). 이 경우, 도 11을 참조하면, 밸브(1100a)가 홀(1200a)로부터(따라서, 강관(1000)의 기둥 면으로부터) 이탈할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 강관(1000)의 내부의 압력 "P1"에 기인하여, 밸브(1100a)가 강관(1000)의 내부로부터 강관(1000)의 외부의 방향으로 이탈할 수 있다.

밸브(1100a)가 강관(1000)으로부터 이탈하는 경우, 그라우트가 지반(10)으로부터 강관(1000)의 내부로 역류할 수 있고, 그라우트가 적절히 분사되지 못할 수 있다. 이 경우, 강관 다단 그라우팅이 적절히 시행되지 못할 수 있다. 따라서, 도 12 내지 도 14를 참조하여 더 설명될 것처럼, 실시 예들에서, 밸브(1100a)의 이탈을 방지하기 위해, 밸브(1100a)가 2차적으로 더 강관(1000)에 삽입될 수 있다.

도 12는 강관(1000)에 밸브(1100a)를 더 삽입하여 밸브(1100a)를 코킹하는 예를 보여주는 단면도이다.

밸브(1100a)가 강관(1000)의 기둥 면에 1차적으로 삽입(도 8 참조)된 후, 밸브(1100a)가 2차적으로 더 삽입될 수 있다.

예로서, 도 12를 참조하면, 프레스 장치(20)를 이용하여, 강관(1000)의 외부를 향하는 밸브(1100a)의 일면 상에 압력이 가해질 수 있다. 예로서, 프레스 장치(20)를 이용하여 가해지는 압력은 5MPa일 수 있다. 다만, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치로 한정되지 않는다.

도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 것처럼, 프레스 몸체(21)는 프레스 장치(20)로부터 적어도 "D1"의 길이만큼 더 돌출될 수 있다. 예로서, 도 8의 상태로부터, 밸브(1100a)의 일면 상에 압력을 가하기 위해 프레스 몸체(21)가 "D1"의 길이만큼 더 아래로 움직일 수 있다. 이 경우, 밸브(1100a)의 일면 상에 압력이 가해질 수 있고, 밸브(1100a)가 "D1"에 대응하는 길이만큼 더 깊게 삽입될 수 있다.

밸브(1100a)가 강관(1000)의 기둥 면에 1차적으로 삽입된 후에도 밸브(1100a)의 일면 상에 압력이 가해짐에 따라, 밸브(1100a)가 강관(1000)의 외면에 비해 더 깊게 삽입될 수 있다. 이는 도 13 및 도 14를 참조하여 더 설명될 것이다.

밸브(1100a)가 더 삽입됨에 따라, 밸브(1100a)와 강관(1000)의 중심선(CN) 사이의 거리가 더 짧아질 수 있다. 다시 말해, 강관(1000)의 외부를 향하는 밸브(1100a)의 일면으로부터 강관(1000)의 중심선(CN)까지의 거리 "D2"가 강관(1000)의 외면으로부터 강관(1000)의 중심선(CN)까지의 거리 "D3"보다 짧아지도록, 밸브(1100a)가 2차적으로 더 삽입될 수 있다.

본 개시에서, 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해, 2차적인 삽입이 1차적인 삽입과 별개로 구분되는 것으로 설명된다. 그러나, 본 개시는 여기에 한정되지 않는다. 예로서, 강관(1000)을 제작하는 공정에서, 2차적인 삽입이 1차적인 삽입과 시계열적으로 구분됨이 없이 1차적인 삽입에 연이어 수행될 수 있다.

도 13은 강관(1000)에 코킹된 밸브(1100a)를 예시적으로 보여주는 단면도이다. 도 14는 강관(1000)에 코킹된 밸브(1100a)를 예시적으로 보여주는 사시도이다.

도 12를 참조하여 설명된 2차적인 삽입 후, 밸브(1100a)는 도 13 및 도 14에 나타낸 것처럼 강관(1000)의 홀(1200a)에 코킹될 수 있다. 도 13을 참조하면, 도 12를 참조하여 설명된 것처럼, 밸브(1100a)가 강관(1000)의 외면에 비해 "D1"에 대응하는 "D1'"의 길이만큼 더 깊게 삽입될 수 있다.

예로서, "D1"이 0.9mm인 경우, "D1'"은 0.9mm 또는 약간의 오차와 함께 0.9mm 정도일 수 있다. 이 예에서, 강관(1000)의 외부를 향하는 밸브(1100a)의 일면이 강관(1000)의 외면에 비해 0.9mm만큼 더 깊어지도록, 밸브(1100a)가 더 삽입될 수 있다. 그러나, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치로 한정되지 않는다.

한편, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 것처럼, 프레스 몸체(21)의 일면의 지름 "Φ1"은 홀(1200a)의 지름 "Φ2"보다 길 수 있다. 이와 관련하여, 도 12를 도 8과 비교하면, 도 8의 상태에서 밸브(1100a)의 일면 상에 압력이 가해짐에 따라, 홀(1200a)의 주변(따라서, 삽입된 밸브(1100a)의 주변)의 강관(1000)의 금속 성분에도 압력이 가해짐이 이해될 것이다. 이는 홀(1200a)의 지름 "Φ2"보다 긴 프레스 몸체(21)의 일면의 지름 "Φ1"에 기인하여 프레스 몸체(21)의 일면이 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분과 접촉하기 때문이다.

다시 말해, 밸브(1100a)가 2차적으로 더 삽입되는 동안, 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분에도 프레스 장치(20)에 의해 압력이 가해질 수 있다. 예로서, 프레스 장치(20)를 이용하여 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분에 가해지는 압력은 5MPa일 수 있다. 다만, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치로 한정되지 않는다.

밸브(1100a)가 더 삽입되는 동안 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분에 압력이 가해짐에 따라, 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)이 눌릴 수 있다. 따라서, 밸브(1100a)를 둘러싸며 홈(1300a)이 형성될 수 있다. 홈(1300a)은 강관(1000)의 외면에 비해 오목하게 패인 형상으로 형성될 수 있다. 예로서, 단면도의 관점에서, 홈(1300a)은 계단 형상으로 보일 수 있다.

홈(1300a)은 지름 "Φ1'"을 갖도록 형성될 수 있다. 지름 "Φ1'"은 프레스 몸체(21)의 지름 "Φ1"에 대응할 수 있다. 예로서, "Φ1"이 13.4mm인 경우, "Φ1'"은 13.4mm 또는 약간의 오차와 함께 13.4mm 정도일 수 있다. 그러나, 이 예는 가능한 구성들 중 하나일 뿐이고, 본 개시는 이 수치로 한정되지 않는다. 한편, 홈(1300a)의 지름 "Φ1'"은 홀(1200a)의 지름 "Φ2"보다 길 수 있다.

도 8을 도 13과 비교하면, 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분에 압력이 가해지기 전, 홈(1300a)의 공간이 금속 성분으로 채워져 있었음이 이해될 수 있다. 홈(1300a)의 공간을 채웠던 금속 성분에 압력이 가해짐에 따라, 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)이 눌릴 수 있고 홈(1300a)이 형성될 수 있다.

한편, 밸브(1100a)가 더 삽입되는 동안 강관(1000)이 눌리면서 홈(1300a)이 형성되는 경우, 밸브(1100a)의 테두리 영역으로부터 밸브(1100a)의 중심으로의 방향으로 강관(1000)의 금속 성분이 돌출될 수 있다. 다시 말해, 압력이 가해지기 전에 홈(1300a)의 공간을 채웠던 금속 성분이 압력에 의해 이동함에 따라, 밸브(1100a) 주변에서 강관(1000)의 형상이 변할 수 있다.

예로서, 강관(1000)의 금속 성분이 돌출되어 강관(1000)의 형상이 변함에 따라, 돌출부(1310)가 형성될 수 있다. 돌출부(1310)는 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분에 압력이 가해지기 전에 홈(1300a)의 공간을 채웠던 금속 성분이 압력에 의해 이동함에 따라 형성될 수 있다.

강관(1000)의 돌출된 금속 성분, 즉 돌출부(1310)는 강관(1000)의 외부를 향하는 밸브(1100a)의 일면의 일부분을 덮을 수 있다. 다시 말해, 밸브(1100a)가 더 삽입되며 강관(1000)이 눌림에 따라, 밸브(1100a)의 일면의 일부분이 홀(1200a)의 주변의 강관(1000)의 금속 성분(즉, 돌출부(1310))에 의해 덮일 수 있다. 여기서, 돌출부(1310)에 의해 덮이는 밸브(1100a)의 일면의 일부분은 밸브(1100a)의 일면의 테두리 영역을 포함할 수 있다.

2차적인 삽입에 따라, 밸브(1100a)는 도 14에 나타낸 것처럼 강관(1000)의 기둥 면에 코킹될 수 있다. 도 14를 참조하면, 2차적인 삽입 후, 밸브(1100a)는 강관(1000)의 외면에 비해 더 깊게 삽입될 수 있다. 나아가, 강관(1000)의 외면에 비해 오목하게 패인 홈(1300a)이 밸브(1100a)를 둘러싸며 형성될 수 있고, 밸브(1100a)의 일면의 테두리 영역이 돌출부(1310)에 의해 덮일 수 있다.

도 11에 나타낸 것처럼, 1차적인 삽입 후의 밸브(1100a)는 강관(1000)의 내부의 압력 "P1"에 기인하여 강관(1000)으로부터 이탈할 수 있다. 반면, 도 13 및 도 14를 참조하면, 2차적인 삽입 후의 밸브(1100a)는 밸브(1100a)의 일면의 일부분(예컨대, 테두리 영역)이 돌출부(1310)에 의해 덮이도록 코킹될 수 있다. 돌출부(1310)는 밸브(1100a)가 강관(1000)의 외부로 이탈하지 않도록 밸브(1100a)의 위치를 고정시킬 수 있다.

결과적으로, 실시 예들에 따르면, 강관(1000)의 내부의 압력 "P1"이 강관(1000)의 외부의 압력 "P2"보다 높은 경우에도, 밸브(1100a)는 강관(1000)의 내부로부터 강관(1000)의 외부로의 방향으로 이탈하지 않을 수 있다. 따라서, 실시 예들에 따라 제작되는 강관(1000)은 강관 다단 그라우팅 및 지반 안정화에 적합하도록 구성될 수 있다.

각 개념도에 나타낸 구성은 단지 개념적인 관점에서 이해되어야 한다. 몇몇 실시 예의 더 나은 이해를 가능하게 하기 위해, 개념도에 나타낸 요소들 각각의 형태, 구조, 크기 등이 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다. 실제로 구현되는 구성은 각 개념도에 나타낸 것과 상이한 물리적 형상을 가질 수 있다. 각 개념도는 구성 및 그것의 요소들의 물리적 형상들을 한정하도록 의도되지 않는다.

이상에서, 본 개시가 몇몇 실시 예에 기초하여 설명되었다. 다만, 본 개시가 속하는 기술 분야의 특성에 기인하여, 본 개시에 의해 의도되는 목적 및 효과는 본 개시의 요지를 포함하면서도 위 실시 예들과 상이한 구현에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 위 실시 예들은 한정적인 것이 아니라 설명적인 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 개시의 요지를 포함하면서 위 실시 예들과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있는 구현은 본 개시에 의해 청구되는 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 개시의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 또는 수정되는 구현은 본 개시에 의해 청구되는 보호 범위에 포함될 것이다. 또한, 본 개시의 보호 범위는 위 실시 예들로 한정되지 않고, 아래의 청구범위로부터 읽히는 기술 사상을 커버하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 지반 11 : 천공
20 : 프레스 장치 21 : 프레스 몸체
1000 : 강관 1100 : 하나 이상의 밸브
1100a : 밸브 1101a : 지지부
1103a : 투과부 1200a : 홀
1300a : 홈 1310 : 돌출부
Φ1 : 프레스 몸체의 일면의 지름
Φ1' : 홈의 지름 Φ2 : 홀의 지름
D1 : 프레스 장치의 일면과 프레스 몸체의 일면 사이의 길이
D1' : 강관의 외면에 대한 밸브의 깊이
D2 : 밸브의 일면으로부터 강관의 중심선까지의 거리
D3 : 강관의 외면으로부터 강관의 중심선까지의 거리
CN : 강관의 중심선

Claims

강관 다단 그라우팅을 위한 강관을 제작하는 방법에 있어서,
상기 강관의 기둥 면을 관통하는 홀을 형성하는 단계; 및
프레스 장치를 이용하여 상기 홀에 밸브를 압입하는 단계를 포함하되,
상기 프레스 장치에서 상기 밸브를 압입하기 위해 상기 밸브와 접촉하는 프레스 몸체의 일면의 제 1 지름은 상기 홀의 제 2 지름보다 길고,
상기 압입하는 단계는:
상기 강관의 외부를 향하는 상기 밸브의 일면으로부터 상기 강관의 중심선까지의 제 1 거리가 상기 강관의 외면으로부터 상기 중심선까지의 제 2 거리와 동등해질 때까지 상기 프레스 장치를 이용하여 상기 홀에 상기 밸브를 삽입하는 단계; 및
상기 밸브가 상기 홀에 삽입된 후, 상기 프레스 장치를 이용하여 상기 제 1 거리가 상기 제 2 거리보다 짧아지도록 상기 밸브를 더 삽입하며 상기 홀의 주변에 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 홀의 주변의 금속 성분에 상기 압력이 가해짐에 따라, 상기 강관의 상기 외면에 비해 오목하게 패인 홈이 상기 삽입된 밸브를 둘러싸며 형성되는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 강관의 상기 금속 성분에 의해 덮이는 상기 밸브의 상기 일면의 일부분은 상기 밸브의 상기 일면의 테두리 영역을 포함하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 강관의 인장 강도는 400MPa이고,
상기 프레스 장치를 이용하여 상기 홀의 주변의 상기 강관의 상기 금속 성분에 가해지는 상기 압력은 5MPa인 방법.
강관 다단 그라우팅을 위한 강관을 제작하는 방법에 있어서,
상기 강관의 기둥 면을 관통하는 홀을 형성하는 단계; 및
상기 홀에 밸브를 코킹하는 단계를 포함하되,
상기 코킹하는 단계는:
상기 강관의 외부를 향하는 상기 밸브의 일면으로부터 상기 강관의 중심선까지의 제 1 거리가 상기 강관의 외면으로부터 상기 중심선까지의 제 2 거리와 동등해질 때까지 상기 홀에 상기 밸브를 삽입하는 단계; 및
상기 밸브가 상기 홀에 삽입된 후, 상기 강관의 상기 외면에 비해 오목하게 패인 홈이 상기 삽입된 밸브를 둘러싸며 형성되고 상기 밸브의 상기 일면의 일부분이 상기 홀의 주변의 상기 강관의 금속 성분에 의해 덮이도록, 상기 밸브를 더 삽입하는 단계를 포함하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 밸브를 더 삽입하는 단계는:
프레스 장치에 의해 상기 홀의 주변의 상기 강관의 상기 금속 성분에 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 프레스 장치에서 상기 압력을 가하기 위해 상기 홀의 주변의 상기 강관의 상기 금속 성분과 접촉하는 프레스 몸체의 일면의 지름은 상기 홀의 지름보다 긴 방법.
강관 다단 그라우팅을 위한 강관에 있어서,
상기 강관의 기둥 면에 밸브가 삽입되어 있고,
상기 강관의 외면에 비해 오목하게 패인 홈이 상기 삽입된 밸브를 둘러싸며 형성되어 있고,
상기 강관의 외부를 향하는 상기 삽입된 밸브의 일면으로부터 상기 강관의 중심선까지의 거리가 상기 강관의 외면으로부터 상기 중심선까지의 거리보다 짧도록, 상기 밸브가 상기 강관의 상기 외면에 비해 더 깊게 삽입되어 있고, 그리고
상기 삽입된 밸브의 테두리 영역으로부터 상기 삽입된 밸브의 중심으로의 방향으로 상기 강관의 금속 성분이 돌출되어, 상기 삽입된 밸브의 상기 일면의 일부분이 상기 돌출된 금속 성분에 의해 덮여 있는 강관.
제 8 항에 있어서,
상기 밸브는 상기 강관의 내부로부터 상기 강관의 상기 외부로의 그라우팅을 허용하고 상기 강관의 상기 외부로부터 상기 강관의 상기 내부로의 역류를 방지하기 위해 상기 기둥 면에 삽입되는 강관.
제 8 항에 있어서,
상기 삽입된 밸브의 상기 일면의 상기 일부분이 상기 돌출된 금속 성분에 의해 덮임에 따라, 상기 강관의 내부의 압력이 상기 강관의 상기 외부의 압력보다 큰 경우에 상기 삽입된 밸브가 상기 강관의 상기 내부로부터 상기 강관의 상기 외부로의 방향으로 이탈하지 않는 강관.