KR930002972B1 - 슬라임 흡입경화재 주입공법과 주입장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

슬라임 흡입경화재 주입공법과 주입장치

제 1 도는 시공상황의 전체설명도.

제 2 도는 주입로드선단부의 확대종단면도.

제 3 도는 필터프레스의 개폐상황을 나타낸 설명도.

제 4 도는 여과틀과 개폐틀의 관계를 반면씩 도시한 필터프레스의 측면도.

제 5 도는 트랜스듀서의 설치상황을 나타낸 경화재 압송경로의 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주입로드 2 : 조작기구

3 : 중합분사노즐 6 : 필터프레스

7 : 경화재 압송통로 8 : 카운트시스템

31 : 핵노즐 32 : 주위노즐

51 : 중합분사노즐 52 : 배출경로

61 : 여과틀 62 : 박리판

63 : 지지틀 64 : 샤프트

65 : 송입부 66 : 배수부

67 : 개폐틀 68 : 여과포

81 : 트랜스듀서 82 : 압력센서

83 : 기록장치 84 : 디스플레이

A : 초음파발신소자 B : 초음파수신소자

본 발명은 연약지반의 안정이나 구축물의 기초 또는 지보공등을 목적으로 시공되는 지반경화재주입층을 조성하기 위한 슬라임경화재 주입공법에 관한 것이다.

종래의 고압분사주입공법에 있어서 슬라임(slime)의 배출을 주로 삽입로드 주변의 지반과의 틈을 이용하거나 또는 별도의 케이싱을 설치하여 사용하는 방법을 채택하고 있는데, 삽입로드주변지반과의 틈을 이용하는 경우는 깊이가 낮다던가 매분당 분사광이 적은 경우에는 아무 지장이 없으나, 고압펌프의 성능이 향상되어 고압으로 다량의 지반경화재를 분사할 수 있게 된 오늘날에는 배수가 억제되면 후속의 분사압에 의해 압박되어, 노즐부근의 반발력을 높히게 되는 다량의 잉여슬라임이 발생하게 된다. 또 별도로 케이싱을 뚫어 설치하는 방법인 경우에는, 깊이가 깊어짐에 따라 2중삭공에 따른 경비가 증대될 뿐만 아니라, 삽입로드주변 지반과의 틈을 이용하는 경우와 마찬가지의 폐해를 발생시킬 수도 있게 된다.

또한, 이 잉여슬라임에 대한 대응책으로써 주입로드삽입구로부터 흡입펌프로 슬라임을 수집하는 것이 제안되어 있는 외에는, 주입로드삽입구에 팩커(packer)라던가 케이싱을 설치해서 흙속으로 되돌린다던가 지상으로 넘치게 해서 흘러가도록 하는 대응책 밖에 없었다. 또 압력으로 주입하는 경우에는 경화재의 주입량과 지반입자밀도의 균형에 특별한 배려가 되어 있지 않고 있었다.

그리고, 종래의 분사노즐주위의 잉여슬라임 압력은, 말하자면 적절히 제어되도록 되어 있지 않기 때문에 배출이 원만하게 이루어지지 않는 경우 당연히 분사노즐주변의 압력이 높아지게 되어, 분사성능이 감쇄되게 될 뿐만 아니라, 압력이 7kg/㎠를 넘게 되면 공기의 분출이 억제되어 분사효과가 극단적으로 감쇄되게 되고, 또한 슬라임의 압력이 높아지는 경우 지반개량효과가 감소됨을 물론 지반이 융기하는 원인이 된다던가 공기의 분출구로부터 슬라임이 역류하게 되는 등 커다란 장애가 발생한다는 문제가 있었다.

아울러, 시공심도가 깊어지면 주입로드 주입클리어런스가 막히기 쉬워져 지상까지 슬라임을 올릴 수가 없게 되어 아주 깊은 지하의 공사에 대응할 수가 없다고 문제도 있었다.

이에 본 발명은 폐기물로 되돌려넣거나 흘려버린 잉여슬라임을 슬라임 자체에 축적된 내압에너지를 이용하여 주입로드자체에 형성된 흡입구멍을 통해 흡입하여 주입로드내의 배출경로를 통해 배출함으로써, 주입효과를 높임과 더불어 잉여슬라임 처리도 함께 이루어지도록 하여, 작업성향상과 주입효과 양면에서 문제의 해결을 기할 수 있도록 되어 있을 뿐만 아니라, 주입로드의 경화재 압송경로에 유량계측기구를 설치해서 지반경화재의 분사주입량을 측정하면서 주입을 조정할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 구성에 의해, 지반경화재의 분사주입에 따라 발생하는 슬라임은 후속의 주입에 따른 분사압에 압박되어 점차 그 내압이 높아져 내압에너지가 축적되게 되고, 이 축적된 내압에너지는 팽창력으로 작용되면서 주입로드에 대해서는 외압으로 작용되어, 주입로드에 개구부가 설치되면, 당연히 슬라임이 개구부로 유입되어 내압이 개방되게 된다.

이러한 메카니즘에 따라 잉여슬라임이 경화재분사노즐로부터 소정간극을 두고 설치된 개구부, 즉 흡입구멍에 흡입되게 되면, 슬라임이 상승력에 부하된 경화재분사압이나 분사공기의 부담이 감소되면서 공극률도 증가되어, 분사되어지는 경화재분사류의 도달거리가 길어지게 된다.

한편, 잉여슬라임에 축적된 내압에너지가 흡입구멍에 슬라임이 흡입됨으로써 개방되게 되면, 축적에너지의 감소에 비례해서 흡입구멍에서의 슬라임흡입량이 감소되게 되어, 과도한 흡입에 따라 경화재주입층이 약해지게 되는 현상이 자동적으로 없어지게 된다.

또한, 분사노즐과 흡입구멍과의 적절한 간격은 주입로드의 직경과 경화재의 종류, 분사압에 따라 다르지만 분사노즐과 흡입구멍사이의 간격을 적절히 조정해주게 되면 분사와 흡입의 상승효과에 따라 극히 효과적인 주입이 이루어지게 된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시에에 대해 설명한다.

도면중 참조부호 1은 주입로드로서, 이 주입로드(1)는 조작기구(2)에 의해 하강과 상승, 회전 또는 360°왕복회동등의 작동이 이루어지도록 지지되면서, 원형관 또는 각관이 사용되는바, 이 로드(1)의 선단부 측벽에는 중합분사노즐(3)이 설치되고, 내부에는 분사노즐(3)의 핵노즐(31)과 주위노즐(32) 및 흡입구멍(5)의 각 개구부에 의해 개구되는 다중의 경로(經路)가 형성된다.

여기서, 상기 중합분사노즐(3)은 스위블(4)을 매개로 공급되는 경화재라던가, 공기 또는 필요에 따라 물등을 개별 경로로 개구된 핵노즐(31) 또는 주위노즐(32)을 통해 흙속으로 분사하며, 상기 주입로드(1)의 경화재압송경로(7)에는 초음파발신소자와 초음파수신소자가 장착된 트랜스듀서(81)와 압력센서(82)가 설치되어, 카운트시스템(8)에 케이블을 매개로 접속되게 된다.

그리고, 참조부호 5는 흡입구멍으로서, 이 흡입구멍(5)은 상기 중합분사노즐(3)의 상부(필요에 따라 하부 또는 뒷쪽이어도 좋음)에 소정간격을 두고 개구되어져, 분사노즐(3)로 부터의 분사작동에 따라 생기는 잉여슬라임을 그 내압에너지를 이용해서 흡수하여 필터프레스(6)로 송입(送入)한다. 여기서 상기 흡입구멍(5)에 의해 개구되는 배출경로(51)의 내벽에는 맑은물과 공기에 의한 공기혼합제트(jet)를 배출방향을 향해 분사하는 중합분사노즐(52)이 개구되게 되고, 이 공기혼합제트의 배출구조는 중합분사노즐이 보다 효과적이며, 또한 충돌분사나 병행분사이더라도 좋은 한편, 상기 흡입구멍(5)의 상부에 적당한 팩커(packer)를 설치하면 흡입효과를 보다 높힐 수가 있다.

또한, 필터프레스(6)는 개폐될 수 있도록 병렬배열된 여과틀(61)과 박리판(62)으로 이루어지는 여과탈수실과, 여과틀(61)과 박리판(62)을 지지하는 지지틀(63) 및, 이 지지틀(63)을 개폐틀(67)로 작동시켜 상기 여과틀(61)을 개폐시키는 샤프트(64)로 이루어진 작동부로 구성되어, 송입부(65)로부터 송입된 니수(泥水) 슬라임은 송수압으로 폐쇄된 여과탈수실에 충전된 여과포(68)에 의해 여과되어, 여과수만 배수부(68)로부터 배출되어져 맑은물 분사용수등으로 다시 주입로드(1)로 공급되게 된다.

여기서 상기 필터프레스(6)는 7kg/㎠정도의 유압에서 작동되어 자동적으로 여과작용이 이루어지게 되나, 본 발명에서는 흡입작용을 수반하기 때문에 보다 강력한 것을 써서 시스템화하면 효과적이다.

한편, 탈수된 슬러지는 조각으로 형성되어 샤프트(64)의 작동에 따라 정기적으로 벌어지는 여과틀(61)로부터 박리판(62)에 의해 박리되어져 밑으로 떨어지게 된다.

이상과 같은 장치구성으로 주입로드(1)가 회전 등의 적당한 수단에 의해 대상지반으로 추진되어 삽입되게 되고, 삽입된 소정심도에서 중합분사노즐(3)의 핵노즐(31)로부터 지반경화재를 200kgf/㎤ 정도의 고압력과 100l/min의 전후의 유량으로 분사하고, 주위노즐(32)로부터는 공기(경우에 따라서는 주위노즐로부터 맑은 물을 분사하거나 또는 공기와 맑은물을 모두 분사하지 않고)를 분사하면서 주입로드(1)를 회전후퇴시켜주면, 분사에 따라 파쇄력을 읽고 포화상태로 된 니수슬라임은 후속의 분사로 슬라임자체에 축적된 내압에너지에 의해 흡입구멍(5)으로부터 흡입되고, 또 배출경로(52)에 개구된 중합분사노즐(51)로부터 공기혼합제트를 분사하면, 이 흡입된 슬라임이 가속되어 배출경로(52)를 통해 필터프레스(6)로 송입되게 된다.

여기서 상기 중압분사노즐(3)로부터 고압으로 분사된 경화재는 슬라임의 흡입에 따라 밀도가 조정되어, 공극률이 증가된 주변토양을 교반혼합시켜 원주형상으로 지반경화재주입층을 조정해가게 된다. 이렇게 지반경화재주입층이 조정되는 사이에 경화재압송경로(7)에 초음파발신과 압력센서(82)에 의한 유량측정이 지상의 카운터시스템에 포착되어 지상에서의 주입관리가 이루어지게 된다.

또한 경화재에 대한 순간응결 혼합구조로서 핵노즐(31)로부터 A액, 주위노즐(32)로부터는 B액을 분사하게 되면, 분사구에서 상기 양 액(A, B)이 혼합반응해서 순간응결성을 갖는 주입층이 조성되어, 급한 경화가 요구되는 경우등에 대응할 수 있게 된다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 주입효과를 감쇄하거나 공해발생원인으로 되는 니수슬러지를 분사노즐의 바로 근처에서 흡인하여 제거할 수 있게 됨과 더불어, 지상에서 주입상황을 관리하여 분사압을 효과적으로 조정하여 경화재분사류의 도달거리를 길게 함으로써 순도가 높은 큰 직경의 경화재주입층을 조성할 수가 있게 된다.

더구나 니수슬러지의 처리를 동시에 할 수가 있어 작업면이나 경비면의 양면에서 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 다중분리경로를 갖는 주입로드(1)의 선단부 측벽에 중합분사노즐(3)이 설치되고, 이 분사노즐(3)로부터 소정 간격을 두고 슬라임흡입구멍(5)이 개구된 주입로드(1)를 대상지반에 삽입해서, 상기 중합분사노즐(3)의 핵노즐(31)로부터 고압으로 지반경화재를, 주위노즐(32)로부터는 공기를 분사하는 한편, 분사시에 발생되는 니수슬라임을 그 분사압에 따라 슬라임자체로 축적된 내압에너지를 이용하여 상기 흡입구멍(5)으로 흡입하는 동시에 주입로드(1)를 회동시키면서 잡아당겨 이동시킴에 따라 지반경화재가 압력주입되도록 된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입공법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라임흡입구멍(5)이 개구된 슬라임수집 경로의 경로내벽으로부터 슬라임의 배출방향으로 맑은 물과 공기가 혼합된 공기혼합제트가 분사되도록 된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입공법.
3. 회동기구와 전진후퇴기구에 의해 지지되면서 다중분리경로를 갖는 주입로드(1)의 선단부 내벽에 중합분사노즐(3)이 설치되고, 이 분사노즐(3)로부터 소정간격을 두고 상기 슬라임흡입구멍(5)이 개구된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 슬라임흡입구멍(5)이 개구된 슬라임수집경로의 경로벽에 중합분사노즐(3)이 개구되고, 이 중합분사노즐(3)의 핵노즐(31)로부터는 맑은물이, 주위노즐(32)로부터는 공기가 분사되도록 각 공급경로가 구성된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 슬라임흡입구멍(5)이 개구된 슬라임수집경로가 슬라임을 슬러지케이크(cake)와 여과수로 분리처리하는 필터프레스(6)에 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 주입로드(1)의 경화재압송경로(7)에 초음파발신소자(A)와 초음파수신소자(B)가 장착된 트랜스듀서(81)가 설치된 것을 특징으로 하는 슬라임흡입경화재 주입장치.

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