KR100479358B1 - 지반 안정화용 장치 및 그를 이용한 지반 안정화공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 파괴가 우려되는 경사면 등을 보강하여 안정화시키는 지반 안정화용 장치 및 그를 이용한 지반 안정화공법에 관한 것으로, 구조용 금속관과, 상기 금속관의 선단부에 의해 지지된 선단 고정부와, 상기 금속관의 후단부에 의해 지지되며, 시멘트 주입용 통공이 관통되어 형성된 후단 고정부와, 상기 금속관 안으로 삽입되고 상기 선단 고정부 및 상기 후단 고정부에 인정되어 고정되는 강연선을 포함하여 구성되는 것이다. 따라서, 하나의 천공경내에 보강재를 다중으로 근입할 수 있으므로 저렴한 공사비로 전단 저항력을 극대화 할 수 있다.

Description

지반 안정화용 장치 및 그를 이용한 지반 안정화공법{Ground Stabilization Device and Method of Ground Stabilization Using the Device}

본 발명은 건설 현장에서 지반의 파괴가 우려되는 경사면 등을 보강하여 안정화시키기 위해 사용되는 지반 안정화용 장치 및 그를 이용한 지반 안정화공법에 관한 것이다.

일반적으로 파괴가 우려되는 경사면 등의 연약지반을 보강하여 안정화시키는 장치로는 크게 나누어 쏘일 네일(Soil Nail)과 영구 앵커가 있다.

종래의 쏘일 네일은 도1에서 도시한 바와 같이, 경사면의 일정한 간격으로 천공한 구멍 안으로 네일(130)이 삽입되고, 네일이 삽입된 구멍 안으로 시멘트 페이스트(110)를 충전하여 서로 일체성을 유지하고 있다.

이와 같이 설치된 쏘일 네일(130)은 평상시에는 전단 저항력이 0인 상태에서 사면토의 붕괴가 발생됨과 동시에 전단 저항력이 발생하여 경사면을 안정시키게 된다. 상기한 쏘일 네일은 개당 가격은 저렴하나, 전단 저항력이 비교적 약한 편이어서 단위 면적당 설치되는 쏘일 네일이 증가되므로 전체적인 공사비는 크게 증가된다. 또한, 쏘일 네일은 지반의 대규모 거동이 발생할 경우에는 제어하기 어려운 등의 문제를 갖고 있다.

또한, 종래의 영구 앵커는 도2에서 도시한 바와 같이, 경사면의 일정한 간격으로 천공한 구멍 안으로 강연선(30)이 삽입되고, 강연선이 삽입된 구멍 안으로 시멘트 페이스트(110)가 충전되어 서로 일체성을 유지하고 있으며, 강연선에 가해진 인장력은 지표면에 설치된 지압판(120)을 통하여 인장력이 유지되고 있다.

이와 같이 종래의 영구 앵커는 강연선(30)의 인장력에 의해 경사면을 안정시키고 있어 대규모 파괴 제어에 비교적 효과적이긴 하나, 공사비가 고가이고 오래동안 지반 속에 정착되어 있는 부분과 노출되어 있는 지압판이 이완될 경우 인장력 손실이 발생되며, 시공후 지속적인 관리가 요구되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 적은 공사비용으로도 종래의 쏘일 네일과 영구 앵커에 비해 경사면의 파괴시 전단 저항력을 보다 증대하여 경사면의 파괴를 방지하고 지반을 보다 안정화할 수 있는 지반 안정화용 장치 및 그를 이용한 지반 안정화공법을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 지반 안정화용 장치는, 구조용 금속관과, 상기 금속관의 선단부에의해 지지된 선단 고정부와, 상기 금속관의 후단부에의해 지지되며, 시멘트 주입용 통공이 관통되어 형성된 후단 고정부와, 상기 금속관 안으로 삽입되고 선단 고정부 및 후단 고정부에 각각 인정되어 고정되는 강연선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지반 안정화용 장치는, 상기 구성에 더하여 상기 금속관은 외주면에 일정간격으로 리브를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지반 안정화용 장치는, 상기 구성에 더하여 상기 금속관의 선,후단부에는 각각 두께가 보다 두꺼운 보조관이 끼워지고, 상기 보조관은 선,후단 고정부에 형성된 결합홈에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지반 안정화용 장치는, 상기 구성에 더하여 상기 선,후단 고정부는 각각 원추형 통공이 형성되고 상기 원추형 통공을 통하여 상기 강연선이 삽입되어 원추형 고정구로 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지반 안정화용 장치는, 상기 구성에 더하여 상기 선단 고정부의 선단부에 진입용 캡을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 지반 안정화공법은, 지반에 삽입공을 천공하는 단계와, 상기 강연선을 인장하여 강연선에는 인장력을 부여하고 금속관에는 압축력을 발현시킨 후 상기 지반 안정화용 장치를 상기 삽입공 안으로 삽입하는 단계와, 상기 삽입공 안으로 시멘트 페이스트를 충전하는 단계와, 상기 시멘트 페이스트의 양생 후 상기 강연선을 지압판으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 도시하는 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 분해 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 결합 사시도이며, 도5는 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 단면도이고, 도6은 본 발명에 따른 선단 고정부의 확대 단면도이며, 도7은 본 발명에 따른 후단 고정부의 확대 단면도이다.

본 발명의 지반 안정화용 장치는 금속관(10), 선단 고정부(20), 후단 고정부(20a), 강연선(30)을 포함하여 구성된다.

금속관(10)은 평상시에는 지반에 근입된 상태로 존재하다가 지반의 파괴응력이 발생할 경우에는 전단 저항력이 작용하여 지반을 안정화시키는 작용을 한다. 금속관(10)는 보강할 경사지반의 토질, 경사각도 등의 상황에 따라 그 길이가 결정된다.

한편, 금속관(10)의 강도를 증대시키기 위해 외주면에 일정간격으로 리브(11)를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 금속관(10)의 선,후단부에는 인장시 파손을 방지하기 위해 두께가 보다 두꺼운 보조관(12)을 끼우고 있다. 이 때, 보조관(12)은 금속관(10)에는 바깥쪽으로 끼워져 결합되고 선,후단 고정부(20a)에는 그 일측면에 형성된 결합홈(21) 안으로 결합되어 있다.

선단 고정부(20) 및 후단 고정부(20a)는 각각 일측면에 원형 결합홈(21)이 형성되어 금속관(10)의 선,후단부, 구체적으로는 보조관(12)과 결합된다. 또한, 선,후단 고정부(20)(20a)에는 각각 원추형 통공(22)이 형성되고 상기 원추형 통공(22)을 통하여 상기 강연선(30)이 삽입되어 원추형 고정구(23)로 고정된다. 한편, 선,후단 고정부(20)(20a)에는 4개의 통공이 형성되어 있는데 이 중 2개는 강연선(30)이 통과하는 구멍이고 나머지 2개의 구멍은 시멘트 주입호스를 연결하기 위한 통공이다.

강연선(30)은 선,후단 고정부(20)(20a)의 원추형 통공(22)에 각각 원추형 고정구(23)에 의해 고정되며, 강연선(30)에 인장력을 가하면 지반 내에서 강연선은 설계 인장력을 가지게 되며, 금속관은 구조 강관 고유의 전단 저항력을 발현하게 된다.

한편, 도8은 본 장치의 다른 실시예를 보여주는 것으로, 천공구멍의 원활한 삽입을 위하여 선단부에 진입용 캡(40)을 구비하고 있다. 이 때, 진입용 캡(40)은 플라스틱제 등으로 만들 수 있으며 선단 고정부(20)에 끼우거나 접착제 등으로 고정할 수 있다.

이하, 도9를 참조하여 상기한 본 장치를 경사면에 설치하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 지반 안정화공법은, 지반에 삽입공을 천공하는 단계와,

본 지반 안정화용 장치(100)의 강연선(30)을 인장함으로서 강연선(30)에는 인장력을 부여하고 금속관(10)은 구조형 스틸 튜브 고유의 전단 저항력을 발현시킨 후 상기 삽입공 안으로 삽입하는 단계와, 상기 삽입공 안으로 시멘트 페이스트(110)를 충전하여 지반 안정화용 장치와 일체화하는 단계와, 상기 시멘트 페이스트의 양생 후 상기 강연선(30)을 지압판(120)으로 고정하는 단계를 포함하여 완료된다.

삭제

삭제

여기서, 삽입공 안으로 시멘트 페이스트(110)를 충전할 때는 기존의 영구 앵커공법과 크게 다를 바 없이 주입호스를 통하여 주입한다. 이 때, 주입호스는 2개를 본 장치의 금속관(10) 안으로 넣되, 하나는 선단 고정부(20)에 형성된 통공으로 노출시킨다. 따라서 노출된 주입호스를 통하여는 삽입공을 충전시키고, 금속관 내부에 삽입된 주입호스는 금속관(10) 내부를 충전시킴으로서 시멘트 페이스트와 본 장치가 일체화 된다.

한편, 시멘트 페이스트의 양생 후, 상기 강연선(30)은 지압판(120)에 고정시키고, 금속관(10)은 삽입공 안에 매립된다.

이와 같이 본 발명은 경사면에 일정한 간격으로 본 지반 안정화용 장치를 삽입하여 시멘트 페이스트와 일체화시킴으로써, 지반의 파괴활동시 금속관 및 강연선의 전단 저항력으로 경사지반을 안정화시키는 역할을 하는 한편, 금속관과 강연선에 각각 전단 저항력과 인장력이 동시에 작용하므로 활동 억제력이 크게 증대되는 효과를 갖는다.

도1은 종래의 쏘일 네일(Soil Nail)에 의해 경사면을 안정화하는 예시도

도2는 종래의 영구 앵커에 의해 경사면을 안정화하는 예시도

도3은 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 분해 사시도

도4는 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 결합 사시도

도5는 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 단면도

도6은 본 발명에 따른 선단 고정부의 확대 단면도

도7은 본 발명에 따른 후단 고정부의 확대 단면도

도8은 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 다른 실시예

도9는 본 발명에 따른 지반 안정화용 장치의 설치된 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:금속관, 12:보조관,

20:선단 고정부, 20a: 후단 고정부,

21:결합홈, 22:원추형 통공,

23:원추형 고정구, 30:강연선,

40:진입용 캡, 100:지반 안정화용 장치

110:시멘트 페이스트, 120:지압판.

Claims (9)

1. 구조용 금속관(10)과;

   상기 금속관(10)의 선단부에 의해 지지되는 선단 고정부(20)와;

   상기 금속관(10)의 후단부에 의해 지지되며, 시멘트 주입용 통공이 관통되어 형성된 후단 고정부(20a)와;

   상기 금속관(10) 안으로 삽입되고 상기 선단 고정부(20) 및 상기 후단 고정부(20a)에 인장되어 고정되는 강연선(30)을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속관(10)은 외주면에 일정간격으로 리브(11)가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속관(10)의 선,후단부에는 각각 두께가 보다 두꺼운 보조관(12)이 끼워지고, 상기 보조관(12)은 선,후단 고정부(20a)에 형성된 결합홈(21)에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 선,후단 고정부(20a)는 각각 원추형 통공(22)이 형성되고 상기 원추형 통공(22)을 통하여 상기 강연선(30)이 삽입되어 원추형 고정구(23)로 고정되는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 선단 고정부(20)의 선단부에 진입용 캡(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 구조용 금속관(10)에 채워진 시멘트 페이스트를;

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 선단 고정부(20)를 중심으로 상기 금속관이 위치한 반대 방향에서 상기 강연선(30)을 고정하는 지압판(120)을;

   더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속관(10)의 외주면에 일정간격으로 형성된 리브(11)와;

   상기 금속관(10)의 선,후단부에 끼워지며, 두께가 상기 금속관보다 두텁게 형성된 보조관(12)과;

   상기 구조용 금속관(10)에 채워진 시멘트 페이스트와;

   상기 선단 고정부(20)를 중심으로 상기 금속관(10)이 위치한 반대 방향에서 상기 강연선(30)을 고정하는 지압판(120)을; 포함하고,

   상기 선단 고정부 및 상기 후단 고정부에는 원추형 통공(22)이 관통되어 형성되고, 상기 원추형 통공을 관통하여 상기 강연선(30)이 삽입되어 원추형 고정구(23)로 고정되는 것을 특징으로 하는 지반 안정화용 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 지반 안정화용 장치를 이용한 지반 안정화 공법으로서,

   지반에 삽입공을 천공하는 단계와;

   상기 강연선(30)을 인장하여 강연선(30)에는 인장력을 부여하고 금속관(10)에는 압축력을 발현시킨 후 상기 지반 안정화용 장치를 상기 삽입공 안으로 삽입하는 단계와;

   상기 삽입공 안으로 시멘트 페이스트(110)를 충전하는 단계와;

   상기 시멘트 페이스트의 양생 후 상기 강연선(30)을 지압판(120)으로 고정하는 단계를;

   포함하는 것을 특징으로 하는 지반 안정화공법.