양방향 압력식 토우 그라우팅 장치 및 방법{Apparatus of two-way tow-grouting and the method}
본 발명은 양방향 압력식 토우 그라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 토우 그라우팅을 실시함에 있어서, 유출홀의 그라우팅 종료 후 유입홀과 유출홀의 양방향에서 동시에 그라우팅을 실시하여 주입압력을 조절함으로써 그라우팅의 영역을 증대시키는 양방향 압력식 토우 그라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 그라우팅(Grouting)이란 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞)등에 충전제를 주입하는 공법이다. 이와 같은 그라우팅은 우선 취약지반에 구멍을 뚫은상태에서 다수개의 분출공을 갖는 중공관을 삽입한 후에 이를 통해 우레탄과 같은 충전재를 강압적으로 주입하여 응고시키게 된다. 예를 들어 터널에서 토사지반의 지반보강 및 누수방지, 암반의 균열에 대한 보강공사를 할 때에는 주입공을 다수 천공한 강관을 지반에 천공된 구벙에 삽입한 후에 상기 강관의 내부에 주입재를 일정한 압력으로 강제로 주입하여 강관의 주입 공을 통하여 지반의 균열된 틈을 메꿔주는 그라우팅(Grouting) 방법이 널리 알려져 있다. 특히 종래의 그라우팅과 그 방법에 대해서 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 현장타설 말뚝 시공시 파일 선단부에 파쇄암이 존재하거나 슬라임 및 풍화잔류토 등의 이물질이 잔존하는 경우 굴착으로 인해 지반이 진동으로 이완되어 충분한 강도를 갖지 못하여 상부하중에 의한 침하 및 변형이 발생할 수 있으므로 파일 선단부에 토우그라우팅을 실시하게 되며, 그 방법은 파일선단부에 토우그라우팅을 실시하기 위해 선단부에 최소 1m이상을 추가 천공하고, 잔존하는 슬라임이나 풍화잔류토의 제거를 위해서 공기나(도 1의(a)), 청수(도 1의(b))를 이용하여 이를 제거하게되고, 이러한 이물질의 제거가 종료되면 강관 파이프에 압력식 그라우팅을 실시하여 입출홀에서 깨끗한 주입제의 유출이 확인되면 그라우팅 유입홀(21)에 그라우팅이 실시되고 (도 1의 (c)), 또한 상기의 유입홀(21)을 막고 유출홀(22)에서 압력식 그라우팅을 실시� ��게 된다(도 1의 (d)). 그러나 상기에서와 같은 종래의 그라우팅 장치와 그 방법에 대해서는 슬라임등을 제거하기 위하여 공기나 청수를 이용하였는바, 특히 청수의 이용의 경우에는 입자가 큰 슬라임이 공내에 잔류하고 암반내의 단층점토(gouge)등의 제거가 어려운 문제가 있다. 또한 그라우팅시의 일방향 그라우팅을 사용함으로써, 그 작업시간이 길게 소요될 뿐만 아니라 양 쪽의 압력조절 등을 할 수 없고,이에 따라 그라우팅 영역이 넓지 못하게 되, 그 파일 선단부의 지지력 증가의 효과가 좋지 못한 문제가 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 주입재의 주입호스에 Y형 분기관이 형성되고, 상기 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스에 각각에 압력계가 결합되고, 상기의 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스에 구비된 압력계의 압력의 조절을 위하여 상기 압력계 하부에 각각 압력조절밸브가 결합되어 그라우팅 작업시의 작업시간의 효율성이 증대되어 작업시간의 절약 및 그라우팅영역이 확대되어 파일 선단부의 지지력을 향상시키고, 그라우팅 작업을 위한 공내청소시에 흡입펌프를 이용하여 보다 손쉽게 모든 이물질의 제거가 가능한 양방향 토우 그라우팅 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성으로는, 현장타설 말뚝 시공시 파일 선단부에 파쇄암이 존재하거나 슬라임 및 풍화잔류토 등의 이물질이 잔존하는 경우 굴착으로 인해 지반이 진동으로 이완되어 충분한 강도를 갖지 못하여 상부하중에 의한 침하 및 변형이 발생할 수 있으므로 파일 선단부에 실시하는 토우 그라우팅을 실시함에 있어서, 주입압력의 조절과 그라우팅 작업의 용이성을 위하여 주입재의 주입호스에 Y형 분기관이 형성되고, 상기 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스에 각각에 압력계가 결합되고, 상기의 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스 각각에 구비된 압력계의 압력의 조절을 위하여 상기 각각의 압력계 하부에 압력조절밸브가 결합된다. 특히 그라우팅 작업시 주입재의 역류를 방지하기 위하여 역류방지밸브가 장착된 패커장치가 더 포함되어 구성된다. 또한, 토우 그라우팅을 실시하기 위해 잔존하는 슬라임이나 풍화잔류토 등의 이물질을 제거하기 위하여 공기를 흡입하는 방식으로 하기 위한 흡입펌프가 이용된다. 본 발명의 목적을 달성하기 위한 그라우팅 방법으로는, 토우 그라우팅 방법에 있어서, 먼저 철근망에 부착하여 천공용 슬리브를 설치하는 제1단계와; 천공하는 제2단계와; 압축공기나 청수 또는 흡입펌프를 이용하여 공내의 이물질을 제거하는 제3단계와; Y형 분기관으로 분기된 주입호스에 각각 압력계가 결합되고, 상기 압력계 각 하단에 압력조절밸브가 결합되며, 역류방지밸브가 장착된 패커를 설치하는 제4단계와; 유출홀에서 깨끗한 주입재가 흘러나오는 것을 확인후, 유입홀의 그라우팅을 실시하는 제5단계와; 유입홀과 유출홀에 양방향 압력식 그라우팅을 실시하면서 압력조절밸브를 통하여 압력을 조절하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 주입재의 주입호스에 Y형 분기관이 형성되고, 상기 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스에 각각에 압력계가 결합되고, 상기의 Y형 분기관에서 나오는 두갈래의 주입호스 각각에 구비된 압력계의 압력의 조절을 위하여 상기 압력계 하부에 압력조절밸브가 각각 결합되어 구성되므로써 작업을 보다 효율적으로 진행하여 작업시간의 절약과, 상기 Y형 분기관에 의한 양방향 토 우 그라우팅 장치의 상기 압력조절밸브를 통해 적절하게 압력을 조절함으로써 그라우팅영역을 확대시키고 이에 따라 파일 선단부의 지지력을 증가시키는 효과가 있다. 또한 그라우팅 작업을 위하여 공내의 이물질을 제거함에 있어서, 종래 청수 대신에 흡입펌프를 이용하여 큰 입자의 슬라임이나 단층점토(gouge)등을 제거함으로써 그라우팅 작업을 보다 원활하게 진행할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1(a)는 종래의 압축공기를 이용하여 슬라임을 제거하는 단계의 모식도이고, 도 1(b)는 종래의 청수를 이용하여 슬라임을 제거하는 단계의 모식도 이며, 도 1(c)는 종래의 주입홀에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도 이고, 도 1(d)는 종래의 주입홀을 막고 유출홀(22)에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도이다. 도 2는 본 발명에 따른 그라우팅 작업을 위한 슬라임 등의 제거시에 공기(도 2(a))와 청수(도 2(b)) 또는 흡입펌프(도 2(c))를 이용하여 제거하는 단계의 모식도이다. 도 3은 본 발명에 따른 Y형 분기관을 설치후 주입홀에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 Y형 분기관을 이용하여 압력을 조절하여 양방향 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도이다. 도 5는 본 발명에 따른 양방향 압력식 토우 그라우팅의 작업방법의 흐름도이다. 이하에서는 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 종래의 그라우팅 장치 및 그 방법을 도시한 것으로서 이는 이미 설명 하였다. 도 2는 본 발명에 따른 그라우팅의 작업시에 압축공기(13)나 청수(25) 또는 흡입펌프(70)를 이용하여 슬라임 등을 제거하는 것으로서, 종래 청수(25)를 사용하는 경우에는 입자가 큰 슬라임이 공내에 잔류하고, 암반의 단층점토(gouge)등의 제거가 어려웠는바, 본 발명과 같이 흡입펌프(70)를 이용하여 보다 효과적으로 이러한 이물질의 제거가 가능한 것이다. 또한, 도 3,4 에서와 같이 본 발명에 따른 그라우팅 작업시의 양방향 압력식 토우 그라우팅 장치는 주입압력의 조절과 그라우팅 작업의 용이성을 위하여 주입호스(30)에 Y형 분기관(32)이 형성되고, 상기 Y형 분기관(32)에서 나오는 두갈래의 주입호스(30)에 각각에 압력계(33)가 결합되고, 상기의 Y형 분기관(32)에서 나오는 두갈래의 주입호스 구비된 압력계의 압력의 조절을 위하여 상기 압력계(33) 하부에 각각 압력조절밸브(34)가 결합된다. 도 3의 경우는 유출홀(22)에서 깨끗한 주입재가 흘러나오는 것을 확인후 유입홀(21)에 압력식 그라우팅을 실시하는 단계를 나타내는 모식도이고, 도 4는 상기 도 3의 단계후에 유입홀(21)의 압력식 그라우팅을 중지하고 유출홀(22)에 패커를 설치한 후 유입홀(21)과 유출홀(22)의 양방향에서 동시에 압력식 그라우팅을 실시하고, 압력식 그라우팅을 실시하는 동안 압력계를 확인하며 압력조절밸브로 압력을 조절하며 압력식 그라우팅을 실시하는 단계를 나타낸다. 이러한 양방향의 압력식 그라우팅 방법은 상기의 압력조절밸브를 통하여 그 주입액의 그라우팅 압력을 조절할 수 있게 되므로써 일반적인 그라우팅의 작업보다 보다 효율적으로 작업이 진행되고, 작업시간의 효율성이 증대되어 작업시간이 절약되는 효과가 있다. 특히, 상기의 압력조절밸브로의 압력조절과, 양방향의 압력식 그라우팅의 작업으로 인하여 더 넓은 영역의 그라우팅의 형성을 통해서 파일 선단부의 지지력을 증가시키는 효과가 있는 것이다. 도 5는 본 발명에 따른 양방향 압력식 토우 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅방법에 대한 것으로서, 철근망에 부착하여 천공용 슬리브를 설치하는 제1단계(S10)와; 천공하는 제2단계(S20)와; 압축공기(13)나 청수(25) 흡입펌프(70)를 이용하여 공내의 이물질을 제거하는 제3단계(S30)와; Y형 분기관(32)으로 분기된 주입호스(30)에 각각 압력계(33)가 결합되고, 상기 압력계(33) 각 하단에 압력조절밸브(34)가 결합되며, 역류방지밸브(31)가 장착된 패커(24)를 설치하는 제4단계(S30)와; 유입홀(21)의 그라우팅을 실시하여 유출홀(22)의 주입재가 흘러나오는 것을 확인하는 제5단계(S40)와; 유입홀(21)에 양방향 압력식 그라우팅을 실시면서, 압력조절밸브(34)로 압력을 조절하는 제6단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이상, 본 발명은 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예를 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1(a)는 종래의 압축공기를 이용하여 슬라임을 제거하는 단계의 모식도이고, 도 1(b)는 종래의 청수를 이용하여 슬라임을 제거하는 단계의 모식도 이며, 도 1(c)는 종래의 주입홀에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도 이고, 도 1(d)는 종래의 주입홀을 막고 유출홀(22)에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도. 도 2는 본 발명에 따른 그라우팅 작업을 위한 슬라임 등의 제거시에 공기와 흡입펌프를 이용하여 제거하는 단계의 모식도. 도 3은 본 발명에 따른 Y형 분기관을 설치후 주입홀에 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도. 도 4는 본 발명에 따른 Y형 분기관을 이용하여 압력을 조절하여 양방향 압력식 그라우팅을 하는 단계의 모식도. 도 5는 본 발명에 따른 양방향 압력식 토우 그라우팅의 작업방법의 흐름도. <도면의 주요부분에 대한 부호설명> 10 : 말뚝부 11 : 현장타설 말뚝 12 : 풍화암반 13 : 압축공기 14 : 지하수 15 : 슬라임 16 : 슬라임 분출 20 : 유입·유출부 21 : 유입홀 22 : 유출홀 23 : 로드 24 : 패커 25 : 청수 26 : 주입재 30 : 주입호스 31 : 역류방지 밸브 32 : Y형 분기관 33 : 압력계 34 : 압력조절밸브 40 : 유입홀 그라우팅 영역 50 : 종래의 그라우팅 영역 60 : 확대된 그라우팅 영역 70 : 흡입펌프 |
