KR920001474B1 - 지반개량공법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

지반개량공법 및 그 장치

제1도는 시공상황을 나타낸 측면도.

제2도는 주입로드 앞쪽끝부위의 종단면도.

제3도는 제2도의 X-X선 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주입로드 2 : 유로

3,4 : 분사노즐 3a,4a : 핵노즐

3b,4b : 포위노즐 5 : 회전추진·후퇴기구

7 : 굴삭날 8 : 밸브

M : 대상지반 S : 원기둥형상경화층

본 발명은 서로 다른 A, B 2가지의 액을 혼합하거나 또는 핵 노즐에서 분사되는 A액과 포위노즐에서 분사되는 기체로 지반을 경화시키는 순결성 (瞬結性) 경화재를 초고압분류(噴流)로 지반에 주입해서 구축물의 기초라던가 연약지반을 개량하게 되는 지반개량공법과 그 장치에 관한 것이다.

종래에도 경화재분류를 써서 지반을 개량하는 공법이 여러가지 개발되어 있으나, 고압고속의 분류를 쓰는 공법에서는 모두 완결성 경화재만을 쓰고, 순결성경화재에 대하여는 자연주입에 가까운 저압주입방법을 쓰고 있었다. 또 고압주입에서 쓰여지고 있는 주입압력은 겨우 200kgf/cm²정도로서 그 이상의 주입압력에 대응하는 적극적인 주입장치도 없었다.

이렇게 고압분사로 지반을 개량하는데 순결성 경화재가 쓰이지 않았던 이유중의 하나는, 순결성 경화재가 2가지 액성으로 되어 있어서, 주입을 한 다음에 2가지 액이 혼합되도록 하지 않으면 도중에 경화되어 재밍(Jamming) 현상을 일으키거나 괴상(塊狀)으로 되어 주입이 불가능해지기 때문이었다. 그 때문에 고압주입에는 경화시간이 긴 완결성 경화재가 쓰여지게 되나, 이는 경화시간이 길기 때문에 토출량이 많게 되면 경화재가 역류해서 주입구로부터 누출된다고 하는 문제가 일어나게 된다. 특히 수평방향이나 윗쪽방향 등 특수한 주입각도를 요하는 경우에 있어서는 문제가 커서 고압주입은 그의 불가능에 가까웠다.

또 고압주입의 또 하나의 문제점으로서는, 주입압력을 높혀줌에 따라 노즐의 분사압에 따른 반력이 주입 로드에 걸려, 로드가 휘는 일이 일어나 많은 에너지손실이 발생하게 되고, 나아가 로드의 회전이 불가능해지게 되는 문제도 있게 된다.

이에 본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 로드측벽에 서로 반대방향 대칭하는 위치에 분사노즐을 설치하여 분사반력이 상호 흡수되도록 함으로써 진동에 감내하도록 하여 200kgf/cm²이상의 초고압분사가 가능해지게 됨과 더불어, 실린더와 밸브체임버 사이에다 압송액과 비중을 달리하는 액체를 피스톤의 압력전달매체로 충전시켜 압력응동체(應動體)의 미끄럼마찰에 따른 에너지소모를 방지하도록 된 초고압펌프장치를 이용함으로써, 500kgf/cm²에 달하는 고압분사가 가능해지도록 되어 있다.

또 분사노즐을 핵노즐과 포위노즐에 의해 출구에서 중합(重合)되는 중합노즐로 구성시켜, 순결성 경화재인 2가지 액을 노즐출구에서 순간적으로 혼합시켜 순결경화시간을 넘는 초고속으로 초고압분사하거나, 또는 핵노즐로부터 A액을, 포위노즐로부터는 기체를 동시에 분사함으로서, 상기와 같은 모든 문제점을 해결할 수가 있도록 되어 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 혼합에 따라 순간응결효과를 발휘하는 A액과 B액이 다른 유로로 격리된 채 핵노즐과 포위노즐로 초고압으로 압송되어 와서 중합부에서 일시에 서로 뒤섞여 혼합분류를 이루게 된다.

그리고 이 혼합분류는 서로 반대방향쪽분사의 분사반력이 합해져 흡수되면서 주입로드의 동작에 따라 그 주변토양을 절삭교반하여 원기둥형상의 경화층을 조성하게 된다. 이때 경우에 따라서는 포위노즐로부터 기체, 예컨대 공기를 분사함으로써 핵노즐의 액체를 멀리 날려보내 액체와의 혼합에 따른 기포가 발생되어, 이 기포가 분열될 때의 동적 (動的) 파열효과를 발휘하게 됨으로써, 보다. 밀도가 큰 원기둥형상 경화층이 조성되게 되고, 이 기둥형상 경화층을 필요에 따라 병렬로 배열되도록 조성하게 되면 기초지반조성이라던가 지수(止水), 토류(土留) 등의 지반개량을 할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 1실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 공법으로 시공하는 상황을 측면도로 도시한 설명도이고, 제2도는 주입로드 앞끝부위의 종단면도, 제3도는 제2도의 X-X선 횡단면도인바, 도면에서 참조부호 1은 주입로드로서, 여기에는 상화 격리된 유로(2a,2b)가 갖춰지는 한편 이들 각 유로(2a,2b)에는 각각 핵노즐(3a,4b) 및 포위노즐 (3a,4b)이 갖춰지면서, 이들 노즐(3a,3b ; 4a,4b)이 주입로드(1)의 앞끝쪽측벽에서 서로 등을 대로 반대쪽으로 대치하는 위치에 중합되어 개구되어 분사노즐(3,4)을 구성하도록 되어 있다.

이렇게 구성된 주입로드(1)는 이를 회전시켜 추진·후퇴시키는 회전추진·후퇴기구(5)에 의해 지지되면서, 그 뒷쪽끝이 스위벨 (6)을 매기로 상기 분리유로(2a,2b)에 각각 지반경화재 또는 A액과, B액 또는 기체를 공급하는 공급호오스(6a,6b)로 연결되어 있다.

여기서 상기 공급호스(6a,6b)는 경화재 또는 기체를 압송하는 초고압주입장치에 연결되는데, 이 초고압 주입장치는 피스턴실린더와 밸브체임버 및 실린더체임버로부터 밸브체임버로 압력을 전달하는 압력응동체로 이루어지고, 이 압력응동체는 양 체임버사이에 충전된 경화제액과는 비중을 달리하는 오일과 같은 액체와 이 액체의 유동에 따라 응동(應動)하는 탄성막으로 구성되어 있다. 따라서 상기 압력응동체를 구성하는 충전액을 피스톤작동에 따른 용적변화분만큼 실린더와 밸브체임버사이를 이동하게 되고, 이러한 이동에 대응한 경화제액이 밸브체임버안으로 유입하여 피스톤의 반대작동에 따라 압속시켜지게 된다. 이렇게 동작하는 동안에는 경화재액은 충전액의 존재에 따라 다이아프램이나 플런져에 접촉하지 않고 흡입되어 압송되기 때문에, 미끄럼마찰에 의한 에너지소모가 방지되어 출력의 상승과 연계될 수 있게 된다.

그리고 밸브박스가 밸브체임어로 통하는 입구통로와 출구통로에 각각 설치되고, 밸브시이트부가 대략 반구형상의 오목면형상으로 되면서, 이 오목면으로부터 축방향으로 여러개의 작은구멍이 형성된 밸브시이트와 상기 오목면형상에 대응하는 구체(球體)로 이루어진 밸브본체 및 이 밸브본체를 밸브시이트에 압압하는 스프링으로 구성되어, 이렇게 구성된 구체볼밸브의 작동이 다시 압력을 높히도록 되어 있다.

한편, 상기 회전추진·후퇴기구(5)는 로드의 추진가도를 자유로이 변경할 수 있게 하고, 자주기능(自走機能)을 갖추도록 하면 더욱 유리하다.

또 상기 주입로드(1)의 앞끝에는 굴삭날(7)이 설치되어, 밸브(8)를 열어 윤활액을 분사하면서 로드(1)를 회전시켜 대상지반(M)으로 추진하여 삽입하게 되는데, 소정의 깊이까지 이르면 밸브(8)를 닫아 유로(2a)에 A액을 유로(2b)에 B액 또는 기체를 각각 초고압으로 압송해서 분사노즐(3,4)로부터 분사하면서 회전 후퇴시키면 원기둥형상으로 된 경화층(S)이 조성되게 된다.

이러한 방법을 써서 토질등급 N값이 15~20인 사질토(砂質土)에서 실험한 결과, 분사압력 400kgf/cm²이고, 토출량 100ℓ/min, 회전속도를 8 R.P.M, 상승속도를 2cm/min로 하였더니 직경 3.7m가 되는 거대한 직경의 원기둥형상 경화층이 조성되었다.

여기에서 다른 실시예로서는 상기 노즐(3,4)중 어느 한쪽 노즐에다 조절밸브를 설치한다거나, 공급호스(6a,6b)에 연결하는 초고압주입장치로 적절히 폐쇄할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이상 설명과 같이 본 발명은, 분사압이 200kgf/cm²이상의 초고압으로 경화재를 주입할 수 있고, 2가지 액성으로 된 경화재를 초고압으로 주입함에 있어 충분한 토출량으로 주입하더라도 역류누출이 발생하지 않아 균질의 큰직경을 가진 원기둥형상 경화층을 조성할 수 있는 효과가 있다.

또 기체인 경우에는 액체보다도 더 초고압으로 주입 분사할 수 있기 때문에, 경화재를 분사할 때 초고압 기체도 이용할 수가 있게 되어 당해 경화재의 역류누출을 방지할 수가 있고, 아울러 경화재를 보다 멀리 확실하게 분사할 수 있게 되어 발생하는 기포의 파열효과에 따라 밀도높은 원기둥형상경화층을 조성할 수가 있게 된다.

Claims (2)

1. 로드앞끝측벽의 서로 등을 대고 대칭하는 반대쪽 위치에 각각 격리된 유로(2a,2b)로 통함과 더불어 분사구에서 합해지는 핵노즐(3a,4a)과 포위노즐(3b,4b)로 구성된 분사노즐(3,4)이 설치된 주입로드(1)를 대상지반중에 삽입한 다음, 200kgf/cm²이상의 초고압으로 상기 핵노즐(3a,4a)로부터 A액을 포위노즐(3b,4b)로부터는 B액 또는 기체를 동시에 분사하면서 주입로드(1)를 삽입부로부터 회전후퇴시킴으로써 경화층(S)을 조성하도록 된 것을 특징으로 하는 지반개량공법.
2. 앞끝부위에 지반경화제를 분사하는 경화재분사노즐이 설치되는 한편, 뒷쪽괄에는 스위벨(6)을 매개로 경화재공급부로 연결된 경화재주입로드가 회전추진·후퇴기구에 지지·장착되어, 상기 경화재주입로드를 대상지반에 삽입한 다음 상기 경화재분사노즐로부터 경화재를 분사하면서 주입로드를 회전후퇴시킴으로서 경화층을 조성하도록 된 지반개량장치에 있어서, 상기 경화재주입로드(1)가, 그 앞끝측벽의 서로 등을 대고 대칭하는 위치에 각각 격리된 유로(2a,2b)로 통함과 더불어 분사구에서 합해지는 핵노즐(3a,4a)과 포위노즐(3b,4b)로 구성되어 서로 반대되는 방향으로 개구된 분사노즐(3,4)을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 지반개량장치.

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