KR100270603B1 - 어스앵커 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

어스 앵커

2. 발명이 해결할려고 하는 기술적 요지

본 발명은 팩커가 필요없이 1번의 그라우팅으로 정착장과 자유장을 구분지어 시공할 수 있는 어스앵커를 제공함에 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 지하 굴착된 토류벽에 소정 간격으로 형성된 천공부에 삽입되되, 일부는 매설되는 정착장으로 형성되고, 타측은 토류벽의 지지빔에 장착되어 토류벽을 지반토압으로부터 유지하기 위한 자유장으로 형성된 어스 앵커에 있어서, 소정길이를 가지며, 그 내부를 통하여 천공부의 정착장에 그라우트를 채우기 위한 그라우트 튜브; 상기 그라우트 튜브의 외주면에 소정가닥으로 장착되며, 일단부는 상기 지지빔에 고정되며, 타측은 장착장부에 그라우트로 매설되는 연선; 상기 자유장부의 연선 외주에 피복되는 연선보호수단; 및 상기 연선보호수단의 하단부에 장착되며, 정착장부에 채워지는 그라우트가 연선보호수단 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 마감수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

4. 발명의 중요한 용도

고층의 축조시 지하 굴착에 따른 굴착 토류벽이 토압에 의해 무너지는 것을 방지하기 위한 것임,

Description

어스 앵커{Earth amchor}

본 발명은 지하굴착에 따른 지반토압에 의해 토류벽이 무너지는 것을 방지하기 위해 지지하는 어스 앵커에 관한 것으로, 특히 정착장과 자유장을 연결하는 팩커가 필요없이 하나의 호스만으로 간단히 그라우팅 시공할 수 있는 어스 앵커에 관한 것이다.

일반적으로, 건물축조에 따른 굴착공 형성시 토류벽으로 작용하는 지반 토압에 견딜 수 있도록 하기 위해 어스 앵커공법이 널리 알려져 있다. 상기 어스 앵커공법은 도1에 도시한 바와 같이 토류벽(21)으로부터 소정 경사각도(통상 30°내외)로 천공(22)을 실시하고, 굴착공 바닥면 모서리와 지반사이에 토질의 정수에 따라 지침되어 있는 설계기준에 의해 가상붕괴선(S)(통상 굴착공의 모서리에서 지상으로 약 55°±5°정도로 한다)을 설정한 후 천공각과 만나는 부위를 중심으로 자유장(La)과 정착장(Lb)을 설정한다.

그리고, 상기 천공부(22)에 앵커(23)를 박은 후 정착장(Lb)에 해당하는 길이만큼 그라우팅을 실시하여 앵커를 고정시키고, 자유장(La)에 인출된 앵커체(23)의 연선에 인장력을 가하여 토류벽(21)의 수평보(24)에 구비된 브라켓(25)에 고정하므로써 상기 토류벽(21)에 토압이 걸리는 것을 앵커체로 지지하여 토류벽이 굴착공측으로 무너지는 것을 방지하고 있다.

여기서, 상기 종래의 앵커체(23)는 도2에 도시한 바와 같이 자유장(La)과 정착장(Lb)을 수용하는 길이로 형성된다. 상기 앵커체(23)는 상기 정착장(Lb)에 그라우트를 채우기 위한 폴리 에틸렌 수지의 제1 호스(31)가 중앙부에 구비되며, 상기 제1 호스(31)의 외주부에는 여러가닥을 꼬은 연선(32)이 다수 설치되되, 상기 정착장부(Lb)의 연선은 소정각도로 연속하여 절곡된 형상으로 형성되어 그라우트를 채움시 고착강도를 크게 하고 있다. 상기 연선(32)의 각 절곡부(32a)에는 간격유지링(33)을 설치하여 제1 호스(31)와 연선(32)의 간격을 유지할 수 있도록 하고 있다. 또한, 자유장부(La)의 연선(32)은 토류벽(21)의 수평보(24)에 설치된 브라켓(25)에 콘(cone)(26)으로 고정한다.

상기 자유장(La)과 정착장(Lb)의 연결부위에는 정착장부(Lb)에 채워지는 그라우트가 자유장부(La)로 유입되는 것을 방지하기 위한 팩커(packer)(34)가 커플링(35)에 의해 장착된다. 상기 팩커(34)는 천으로 된 자루형상을 가지며, 또한 상기 팩커(34)에는 그에 그라우트를 채우기 위한 제2 호스(36)가 자유장부로 연장되게 설치된 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 어스 앵커를 이용하여 토류벽의 천공부에 설치하는 시공방법을 간략히 설명한다. 먼저, 골착공을 형성하고, 천공장비인 크로라드릴을 이용하여 굴착공의 토류벽(21)에 소정 각도로 소정깊이만큼 다수의 천공(22)을 실시하고, 각 천공부위(22)에 상기의 앵커체(23)를 삽입한다.

상기 앵커체(23)가 천공부(22)에 설치된 상태에서 상기 제2 호스(36)를 통하여 그라우트를 팩커(34)에 채워서 부피를 확장시키므로써 천공부(22)를 막아 자유장부(La)와 정착장부(Lb)의 경계부를 차단하고, 상기 제1 호스(31)를 통하여 그라우트를 정착장부(Lb)에 채우므로써 정착장에 해당하는 연선 길이를 매설한다.

그리고, 상기 각 토류벽(21)에 엄지말뚝을 소정 간격으로 댄후, 각 엄지말뚝의 위치를 유지하기 위하여 수평보(24)를 각 엄지말뚝마다 설치하고, 상기 수평보(24)에는 브라켓(25)을 설치한다. 그라우트의 양생 완료후 자유장(La)의 연선에 인장하중을 걸어 인장시켜 상기 브라켓(25)에 관통시키고 콘(26)으로 고정한다.

앵커체의 정착이 완료되면, 자유장부와 앵커두부에 소정의 그라우트를 2차 주입하고, 시공을 마감한다.

이와 같은 일련의 과정을 거치는 종래의 어스 앵커를 이용한 시공공법에서 상기 앵커체(23)는 지반으로부터 작용하는 토압에 비례하여 자유장부(La) 길이가 설정되어 토류벽을 유지할 수 있도록 하기 때문에, 정착장(Lb)에 작용하는 하중이 자유장부로 전달되지 않도록 하는 것과, 자유장(La)의 최대허용늘음량만큼 자유장 및 정착장의 길이 선정이 중요하다.

그러나, 천공부가 팩커에 의해 차단된 상태에서 정착장부에 그라우팅을 실시하기 때문에 어느 정도 채워졌는지를 알 수 없고 단순히 작업자의 경험에 의존하고 있다. 이때 정착장에 그라우트가 완전히 채워지지 않게 되는 경우에는 정착장의 고착강도가 설계기준치 이하로 감소되어 자유장의 연선을 인장시킬때, 빠질우려가 있으며, 또한 팩커의 부실로 장착장에 채워지는 그라우트가 자유장부로 유입되어 고착되는 경우에는 상기 정착장의 길이가 자연히 증가하게 되고, 반대로 상기 자유장에서는 설계기준치 이하로 허용늘음량 부족 현상이 생기게 되어 인장체 기능발생 단면이 가상붕괴선 이내에서 발생하므로써 연선의 지지력이 저하되어 결국 토류벽을 받치고 있는 빔이 무너질 우려가 있는 안전상의 하자가 발생하고 있다. 또한, 팩커, 정착장부, 자유장부 1차 채움 및 2차 재채움의 4번에 걸쳐 그라우팅을 실시하므로써 불필요한 시멘트의 소모가 과다할 뿐만 아니라, 천공후 앵커를 박는 동안 천공장비의 사용을 할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팩커가 필요없이 하나의 호스를 이용하여 한 번의 그라우팅으로 정착장과 자유장을 구분지어 시공할 수 있는 어스앵커를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자유장과 정착장의 경계부를 에폭시 마감하므로써 정착장으로 그라우팅을 실시할 때 그라우트가 자유장으로 유입되는 것을 신뢰성있게 방지하며, 설계기준치대로 연선의 늘음량을 신뢰성있게 확보하고, 자유장부의 토사층 공벽을 유지하여 토류벽이 지반토압에 대해 안전하게 지지될 수 있는 어스앵커를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 1번의 시공으로 안전하게 앵커체가 설치되므로써 천공장비의 불필요한 휴지시간 없이 효율적으로 운용할 수 있으며, 작업시간 및 공사단가 절감, 천공사이클을 대폭 단축할 수 있는 어스 앵커를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

도1은 일반적인 어스 앵커 공법을 설명하기 위한 개략도.

도2는 종래기술에 따른 어스 앵커가 지반에 장착된 상태를 나타낸 구성도.

도3은 본 발명에 의한 어스앵커의 일실시예 구성을 나타낸 평면도.

도4는 도2의 A-A부의 단면구성도.

도5는 도2의 B-B부의 단면구성도.

도6은 주름관에 마감재가 장착된 도2의 A부의 상세구성도.

도7은 주름관에 마감재가 장착된 도2의 A부의 다른 실시 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 앵커체 2 : 그라우트 튜브

3 : 연선 3a : 절곡부

4 : 간격유지링 5 : 주름관

6 : 마감재 7 : 수팽창고무링

8 : 연결편 9 : 천공부

10 : 그라우트 11 : 토류벽

12 : 엄지말뚝 13 : 수평보

14 : 브라켓 15 : 코운

16 : 고정링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지하 굴착된 토류벽에 소정 간격으로 형성된 천공부에 삽입되되, 일부는 매설되는 정착장으로 형성되고, 타측은 토류벽의 지지빔에 장착되어 토류벽을 지반토압으로부터 유지하기 위한 자유장으로 형성된 어스 앵커에 있어서, 소정길이를 가지며, 그 내부를 통하여 천공부의 정착장에 그라우트를 채우기 위한 그라우트 튜브; 상기 그라우트 튜브의 외주면에 소정가닥으로 장착되며, 일단부는 상기 지지빔에 고정되며, 타측은 장착장부에 그라우트로 매설되는 연선; 상기 자유장부의 연선 외주에 피복되는 연선보호수단; 및 상기 연선보호수단의 하단부에 장착되며, 정착장부에 채워지는 그라우트가 연선보호수단 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 마감수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 어스 앵커를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 어스 앵커는 팩커가 필요없이 하나의 호스만을 이용하여 1회 그라우팅으로 시공하므로써 천공사이클을 감소하고, 지반으로부터 토류벽에 작용하는 토압을 신뢰성있게 수용할 수 있도록 구현한 것으로, 도3에 도시한 바와 같이 굴착공의 토류벽(11)에 형성된 다수의 천공부(9)에 장착되는 앵커체(1)는 그의 중앙부에 그라우트(10)를 정착부(Lb)에 채우기 위한 그라우트 튜브(2)가 구비되며, 상기 그라우트 튜브(2)의 외주부에는 토류벽(11)에 작용하는 지반토압을 수용하기 위한 연선(3)이 다수 설치되되, 일단부는 천공부(9)에 매설되며, 타단부는 토류벽(11)에 설치된 수평보(13)의 브라켓(14)에 고정되어 토압의 변화요인에 따른 신축성을 가지며, 지반토압에 대한 허용인장응력을 가지고 토류벽(11)의 형태를 유지한다. 이때의 상기 연선 가닥의 설정은 지반토압의 설계강도에 따라 결정하며, 본 실시예에서는 도4 및 도5에 도시한 바와 같이 그라우트 튜브(2)의 위성부에 5개의 연선이 구비된 것을 보여주고 있다.

상기 연선(3)은 자유장부(La)에서 일직선으로 형성되며, 정착장부(Lb)에서 소정 간격으로 절곡된 형상을 가진다. 상기 각 절곡부(3a)에는 절곡된 연선(3)과 그라우트 튜브(2)간의 스페이스 공간을 확보하기 위한 간격유지링(4)과 여러가닥의 연선을 고정하기 위한 고정링(16)이 장착되어 있으며, 이때 정착장부(Lb)에서의 연선 절곡부(3a)는 연선을 인장시킬 때, 그라우트(10)와의 고착강도를 증가시키기 위해 형성된 것이다.

그리고, 상기 자유장부(La)의 연선(3) 외주부에는 상기 연선(3)과 그라우트 튜브(2)가 그라우트(10)로부터 보호되도록 피복된 주름관(5)이 장착된다. 여기서, 상기 연선보호수단을 주름관(5)으로 형성한 것은 유연하면서 강도를 가질 뿐만 아니라, 공벽의 붕괴를 방지하기 위함이다. 또한, 상기 주름관(5)은 통상 폴리에틸렌과 같은 합성수지재로 형성되며, 연선(3)과의 1cm ∼ 2cm정도의 공극을 가지므로써 상기 연선(3)이 외부접촉없이 토류벽의 수평보(13)를 지지할 수 있도록 한다.

상기 주름관(5)의 하단부 구멍에는 마감재(6)가 장착되어 자유장부(La)의 연선(3)과 정착장부(Lb)의 연선의 경계를 지으며, 또한 상기 정착장부(Lb)에 채워지는 그라우트(10)가 주름관(5) 내부로 유입되는 것을 방지한다. 본 실시예에서의 상기 마감재(6)는 주름관(5) 단부구멍에 소정 길이만큼 채워진 후 소정시간 경과후 단단히 경화되는 에폭시 수지로 형성된 구조로 되어 있다.

본 실시예에서는 도6에 도시한 바와 같이 주름관(5)에 직접 마감재(6)를 설치할 수 있으며, 도7에 도시한 바와 같이 마감재(6)가 장착된 결합편(8)을 별도로 구비하고, 여기에 주름관(5)을 설치하여 조립성을 원활히 할 수도 있다. 이때, 상기 주름관(5)과 연결편(8)과의 접촉부위는 마감재인 에폭시 수지를 삽입하여 고착한다.

또한, 상기 마감재(6)가 장착된 부위의 주름관(5) 외주면에는 수팽창성 고무링(7)이 장착되어 정착장부(Lb)와 자유장부(La)가 그라우팅 완료된 후 팽창되어 정착장부(Lb)와 자유장부(La)가 단절되는 불연속 앵커체(1)를 형성하는 역할을 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 앵커체를 이용하여 시공할 경우에 안전율은 보통 가설 구조물인 경우 1.3∼1.5배, 영구 구조물의 경우에는 2.0∼3배를 적용하며, 인장시험은 원칙적으로 실제 사용되는 앵커에 있어서 설계 앵커력의 1.2∼1.3배의 하중을 계획하여 최대시험하중으로 하고 그 0.2배 마다 반복하중을 더해서 시공방법에 적용한다. 본 발명에 의한 앵커체를 이용한 경우, 인장시험을 수행한 결과는 ＜표1＞과 같다.

＜표1＞

상기와 같이 구성된 앵커체(1)를 이용하여 토류벽(11)을 지반토압으로부터 유지하기 위한 시공방법을 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정깊이로 굴착공을 형성하고, 토질의 정수에 따른 설계지침을 기준으로 상기 굴착공과 지반과의 가상붕괴선(도면에 표시하지 않음)을 설정한 후, 천공장비를 이용하여 토류벽(11)에 소정 간격마다 30∼35°정도의 경사각으로 천공(9)을 실시한다. 이때, 가상붕괴선과 천공각의 만나는 지점을 중심으로 자유장(La)과 정착장(Lb)을 설정하고, 이 길이에 수용될 수 있는 앵커체(1)를 제작한다.

상기 천공(9)이 완료되면, 상기 천공장비를 이탈시킨 후 바로 천공부(9)에 앵커체(1)를 삽입하고, 그라우트 튜브(2)를 통하여 그라우트(10)를 주입하되, 상기 그라우트(10)가 튜브단부홀로 흘러나오도록 하여 정착장(Lb)을 매설시킨다. 그리고, 상기 정착장부(Lb)에 채워지는 그라우트(10)를 계속해서 자유장부(La)의 주름관(5) 외부의 천공벽(9)에 채우므로써 토사층공벽을 형성할 수 있도록 한다.

그리고, 소정시간동안 양생을 하되, 상기 양생하는 동안에 굴착공의 토류벽(11)에 엄지말뚝(12)과 수평보(13)를 설치하고, 상기 수평보(13)에는 앵커체(1)의 연선(3)을 잡아주기 위한 브라켓(14)을 설치한다.

상기 브라켓(14)이 설치되면, 인장장비로 양생완료된 앵커체(1)의 연선(3)을 허용 인장강도만큼 늘려 브라켓(14)에 관통시킨 후, 코운(15)으로 상기 연선과 브라켓(14)을 고정하고, 시공을 완료한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 팩커가 필요없이 주입호스를 정착장부용 호스 1개만을 이용하여 1회의 그라우팅으로 정착장부와 함께 자유장부의 주름관 외측으로 동시에 채워 시공을 완료함으로써 그라우팅 시멘트량을 감소하면서 작업공정을 단순화할 수 있으며, 토사층 천공벽을 신뢰성있게 유지할 수 있어 토사의 붕괴를 방지할 수 있다. 또한, 주름관을 에폭시 수지로 마감하므로서 정착장부에 채워지는 그라우트가 자유장부의 주름관내부로 유입되는 것을 확실히 방지할 수 있으며, 정착장부와 자유장부가 수팽창 고무링에 의해 단절되므로써 그라우트의 고착에 따른 영향을 받지않으므로 자유장부에서의 늘음량을 신뢰성있게 확보할 수 있다.

또한, 천공후에 바로 앵커체를 삽입하여 그라우팅을 실시하므로서 천공장비의 휴지시간없이 바로 다음 천공을 위해 사용할 수 있을 뿐만 아니라 시공작업시간 및 천공사이클을 단축하며, 시공단가 및 재료절감을 현저히 다운시키는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 지하 굴착된 토류벽에 소정 간격으로 형성된 천공부에 삽입되되, 일부는 매설되는 정착장으로 형성되고, 타측은 토류벽의 지지빔에 장착되어 토류벽을 지반토압으로부터 유지하기 위한 자유장으로 형성된 어스 앵커에 있어서,

   소정길이를 가지며, 그 내부를 통하여 천공부의 정착장에 그라우트를 채우기 위한 그라우트 튜브;

   상기 그라우트 튜브의 외주면에 소정가닥으로 장착되며, 그 일단부는 상기 지지빔에 고정되고 그 타측은 소정길이만큼 연속하여 절곡된 형상을 가지고 정착장부에 매설되는 연선;

   상기 자유장부 구간에 설치되며 상기 연선의 외주면에 그와 소정 간격을 유지하는 상태로 피복되어 상기 그라우트 튜브 및 연선을 그라우트로부터 보호하기 위한 주름관;

   상기 주름관의 하단부 구멍에 소정 길이만큼 채워져 경화되며, 정착장부에 채워지는 그라우트가 상기 주름관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 에폭시수지; 및

   상기 주름관의 내주면과 에폭수수지의 경계면에 구비되어 자유장부와 정착장부를 경계짓는 수팽창성 고무링

   을 포함하는 어스 앵커.
2. 지하 굴착된 토류벽에 소정 간격으로 형성된 천공부에 삽입되되, 일부는 매설되는 정착장으로 형성되고, 타측은 토류벽의 지지빔에 장착되어 토류벽을 지반토압으로부터 유지하기 위한 자유장으로 형성된 어스 앵커에 있어서,

   소정길이를 가지며, 그 내부를 통하여 천공부의 정착장에 그라우트를 채우기 위한 그라우트 튜브;

   상기 그라우트 튜브의 외주면에 소정가닥으로 장착되며, 그 일단부는 상기 지지빔에 고정되고 그 타측은 소정길이만큼 연속하여 절곡된 형상을 가지고 정착장부에 매설되는 연선;

   상기 자유장부 구간에 설치되며 상기 연선의 외주면에 그와 소정 간격을 유지하는 상태로 피복되어 상기 그라우트 튜브 및 연선을 그라우트로부터 보호하기 위한 주름관;

   그 일측부가 상기 주름관의 하단부 외주면에 장착되도록 주름진 형상을 가지는 연결편;

   상기 연결편의 내부에 소정 구간만큼 채워진 후 경화되는 에폭시수지; 및

   상기 연결편의 내주면에 구비되어 자유장부와 정착장부를 경계짓는 수팽창성 고무링

   을 포함하는 어스 앵커.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주름관은 폴리에틸렌 수지 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 어스 앵커.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 연선의 절곡부와 그라우트 튜브와의 간격을 유지하기 위하여 상기 연선의 절곡부에 장착된 간격유지링; 및

   상기 연선의 절곡부 외주면에 구비되어 상기 다수의 연선을 고정하기 위한 고정링을 더 포함하는 어스 앵커.

Images