KR100484021B1 - 소일 네일링공법용 제거형 네일장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아주 신속하고 간편하게 네일을 조립하고 또한 제거할 수 있어 경제적인 제거형 네일장치를 제공하기 위한 것으로서, 철근은 그 원주를 4 이상 짝수로 등분된 분할주면 중에서 홀수측 분할주면에는 횡리브 대용의 비나선형 비연속성 돌기가 철근의 길이방향을 따라 소정의 피치로 형성되어 있고, 피복체에는 상기한 돌기가 제각기 기어들어가 걸리는 돌기홈이 형성되어 있다.

피복체에 철근을 삽입하고 그 철근을 90°이내로 틀어서 돌기가 피복체의 돌기홈에 기어들어가 걸리게 함으로서 피복체의 길이방향으로는 물론 인위적으로 철근을 조작하지 않고서는 피복체와의 결합상태가 시종 유지되고, 이 상태에서 철근을 튼 방향으로 같은 각도로 더 틀거나 튼 각도만큼 거꾸로 틀면 돌기홈에서 돌기가 빠져나오며, 이 상태에서 철근의 후단부를 잡아당겨서 제거하게 된다.

Description

소일 네일링공법용 제거형 네일장치{Removal-typed nailing apparatus for soil nailing construction method}

본 발명은 지하굴착, 터널개착, 절개지 공사현장의 암반이나 토사가 무너지지 않도록 방지하기 위하여 보강하는 소일네일링공법에 적용되는 제거형 네일장치에 관한 것이며, 특히 철근과 같이 비나선형으로 된 네일을 아주 신속 간편하게 그리고 저비용으로 조립 및 제거할 수 있게 한 소일 네일링공법용 제거형 네일장치에 관한 것이다.

제거형 소일 네일장치 중에는 숫나사가 주어진 네일에다 숫나사에 대응하는 암나사가 주어진 고정재를 체결하거나 또는 나사형 네일에 필름을 씌워서 암나사에 갈음하고 관련공사를 마친 후에 네일을 역나사방향으로 틀어서 제거하도록 된 특허 제266391호와 실용신안등록 제263626호가 있다. 그러나 이러한 나선형 네일장치는 네일과 고정재 또는 필름이 나사식으로 결합된 구조이기 때문에 네일이 완전히 제거되기까지는 상당한 시간이 소요된다. 전자의 경우에는 조립시에도 마찬가지다. 후자의 경우는 필름을 가열하여 네일에 압착시키는 작업이 불편하고 비용도 든다.

나선형 네일의 다른 유형으로서는 나선봉의 선단과 후단 및 이들 사이에 겉에 횡리브가 주어진 소켓을 체결하고 소켓 사이에는 스페이서 역할을 겸하는 중공관체를 끼운 실용신안등록 제313168호도 있는데, 이것 역시 소켓에서 나선봉이 완전히 빠져나오기까지는 그 피치수만큼 나선봉을 틀어야 하므로 꽤 상당한 시간이 소요되며, 네일 제거작업도 불편하고 조립도 더디다. 더구나 소켓과 중공관체의 숫자에 비례적으로 조립 및 제거작업이 비능률적이고, 제조원가도 높다.

한편, 비나선형이면서 종·횡리브를 가진 철근을 네일로 하는 제거형 소일 네일장치로 실용신안등록 제312897호가 있다. 이 선행기술은 철근의 곳곳에 원주면을 양분한 것보다도 원주면의 길이가 짧은 한쌍의 어댑터편으로 이루어진 어댑터를 씌워 철근의 종·횡리브에 물린 상태에서 어댑터에 소켓을 체결한 것으로서, 철근을 역체결방향으로 돌리면 어댑터가 철근을 따라 돌면서 소켓의 확경부로 빠져나오고, 이 상태에서 네일을 다시 90°회전시키면 철근의 리브가 어댑터를 원심방향으로 밀어내 철근에 대한 어댑터의 물림상태를 해제한 후 철근을 잡아당겨 제거하게 된다.

상기한 나선형 네일장치에 비해 네일을 제거하는 작업능률면에서 다소 진전된 것으로 보이긴 하지만 철근에 대한 어댑터의 낮은 조립성과 어댑터에 소켓을 체결하고 소켓의 전후 틈새로 물이 스며들지 못하게 하는 밀봉조치의 번거로움에다 철근을 제거할 때 소켓에 체결된 어댑터를 확경부까지 이동시키는 조작 불편 등이 문제점으로 지적된다.

본 발명은 아주 신속하고 간편하게 네일을 조립하고 또한 제거할 수 있어 경제적인 제거형 네일장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 종리브가 배제되고 횡리브는 비나선형 비연속성 돌기로 대체된 철근과, 삽입된 상기 돌기를 걸어잠그는 돌기홈을 가진 수지제 피복체로 이루어지는 제거형 네일장치를 제공한다.

본 발명의 실시형태는 여러 가지가 있는 데, 어느 실시형태든 철근은 그 원주면을 짝수로 등분하고 그 분할주면 중에서 홀수측 분할주면에는 횡리브 대용의 비나선형 돌기가 원주방향으로 또한 철근의 길이방향을 따라 소정의 피치로 형성되어 있다. 또한 네일공에 삽입된 이후 그라우팅체에 의해 항구적으로 지반에 고정되는 수지제 피복체에는 상기 돌기가 기어들어가 걸리는 돌기홈이 형성되어 있다.

이 같은 철근과 피복체로 결합된 제거형 네일장치는 피복체의 후단에 위치하는 입구에 돌기가 피복체의 여백측 분할주면에 일치하도록 철근의 선단을 대고 밀어넣은 다음에 피복체를 고정한 상태에서 원주방향으로 배열된 돌기 3개 짜리의 철근은 60°, 돌기 2개 짜리는 90°, 돌기 한 개 짜리는 180°만 틀면 돌기가 돌기홈에 기어들어가 걸림으로서 철근과 피복체가 결합되고, 또한 이렇게 돌기홈에 돌기가 기어들어가 걸린 상태에서 철근을 앞서 튼 각도만큼 더 틀거나 반대로 틀면 돌기홈에서 돌기홈에서 빠져나오게 됨에 따라 피복체로부터 철근을 제거할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제거형 네일장치는 철근과 피복체의 합치된 키홈에 키를 꽂아 양측 구성요소의 결합상태가 한층 공고해지고, 철근에 씌워진 피복체가 뒤틀어지는 것도 방지된다. 그래서 피복체의 뒤틀림현상때문에 돌기와 돌기홈이 불일치하여 철근을 조립할 때나 철근을 제거할 때의 작업이 순탄치 못하게 될 우려가 불식되는 것이다.

또다른 실시예에 의한 제거형 네일장치는 사출로도 피복체를 얻을 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 몇 가지 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명 제거형 네일장치는 실시형태를 불문하고 한결같이 철근(10)과 피복체(20)로 편성된다. 철근(10)은 곧 네일이다. 하지만 이 철근(10)은 일반 철근과는 구별된다. 즉, 일반 철근은 굵기에 따라 길이방향에는 종리브가 형성되어 있고 종리브와 직교방향에 주어진 횡리브는 일정한 피치로 정연하게 형성되거나 종리브를 경계로 하여 지그재그상으로 형성되어 있지만 이 철근(10)은 원주면을 4 이상 짝수로 등분한 분할주면 중에서 홀수측 분할주면에만 주어진 비나선형 비연속성 돌기(11)를 횡리브에 가름하고 종리브는 배제한다. 또, 피복체(20) 상에는 상기한 모든 돌기(11)가 일시에 기어들어가 걸리는 돌기홈(21)을 갖고 있으며, 피복체(20)의 선단(22)은 막아서 방수조치한 것이다. 본 발명은 이상의 철근(10)과 피복체(20)를 기본 구조로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 일실시예의 네일장치는 2열식 네일장치에 관한 것이다. 즉, 철근(10)의 단면을 기준으로 그 원주를 4등분하고, 그 중에서 기준이 되는 홀수측 분할주면에는 동일한 형태의 돌기(11)를 형성하고, 짝수측 분할주면은 여백으로 남겨 둔 것이다. 상기 돌기(11)는 비연속적이고 또한 비나선형이다. 환상 돌기와 나선형 돌기는 후술하는 피복체(20)의 돌기홈(21)에 기어들어갈 수 없기 때문에 부적합하다. 이들 돌기(11)는 피복체(20)의 돌기홈(21)에 기어들어가 걸림으로서 피복체(20)와 네일공에 충전되는 그라우팅재에 대하여 주면 마찰력을 증대시키는 돌출형 돌기홈(21)을 그 내부에서 지지하는 요소다.

피복체(20)에 철근(10)을 삽입하고 철근(10)을 일측으로 틀면 돌기(11)가 피복체(20)의 돌기홈(21)에 기어들어가 걸리게 하는 철근(10)과 피복체(20)를 결합할 때도 그렇지만 돌기(11)가 돌기홈(21)에 기어들어가 걸린 상태에서 철근(10)을 트는 방향으로 더 틀거나 반대방향으로 틀어서 돌기(11)가 돌기홈(21)에서 빠져나오게 하는 경우에도 돌기홈(21)에 대한 돌기(11)의 진출입이 순조로와야만 돌기홈(21)을 이루는 살도 보호되고 피복체(20)에 삽입된 철근(10)도 틀기가 쉽다. 이 점을 고려하여 돌기(11)의 양단부는 빗면(12)으로 처리하여 돌기홈(21)에 접어들 때나 거기서 빠져나올 때의 움직임을 순탄하게 한다.

피복체(20)는 철근(10)에 씌워 그라우트체와 격리시킴으로서 나중에 철근(10)을 제거하기 쉽게 보호하는 것으로, 합성수지제이며, 상기 돌기(11)가 기어들어가 걸리는 돌기홈(21)을 갖고 있다. 이 돌기홈(21)을 속에서 볼 때는 홈이지만 겉에서는 돌출부로 보인다. 모든 돌기홈(21)은 돌기(11)와 같은 조건으로 피복체(20)에 형성한다. 즉, 철근(10)의 길이방향에 대한 돌기(11)의 피치 및 원주방향의 배열수와 합치시켜 피복체(20)에 철근(10)을 삽입하고 그 철근(10)을 일측으로 틀 때 모든 돌기(11)가 각자의 돌기홈(21)에 정확히 이맞춤되듯이 결합되도록 한다. 그리고 피복체(20)의 선단(22)은 시공 후의 방수성을 고려하여 막는다. 선단(22)을 막는 수단은 그 막이를 피복체(20)와 일체로 형성하거나 별도로 제작한 막이를 부착하여 밀봉시키는 것이다.

그리고 상기 돌기홈(21)에 의해 생긴 돌출부(23)는 네일공에 충전되는 그라우트재에 대하여 주면 마찰력을 증대시키는 앵커 역할과 향심방향으로 작용하는 외압에 대하여 내력을 키우는 횡리브의 역할을 동시에 발휘하는 점을 고려하여 돌기홈(21)의 겉에 짝수측 분할주면까지 휘돌아 연결되는 환상 횡리브를 부가하면 주면 마찰력이 증대되고 향심방향으로 작용하는 토압 및 그라우트재의 충전압력에도 피복체(20)의 단면형상이 유지되도록 하는 데 도움이 된다.

도 2에서, 철근(10)의 선단을 피복체(20)의 후단에 맞추고 돌기(11)는 돌기홈(21) 사이의 공간(24)에 일치시킨 후 그대로 밀어넣어 철근(10)의 선단이 피복체(20)의 선단(22) 내면에 가닿게 한다. 상기 공간(24)은 피복체(20)의 짝수측 분할주면, 즉 여백 분할주면의 영역이다. 그러면 각 돌기(11)는 자기 자리의 돌기홈(21)의 위치에 가게 된다. 이때 까지도 돌기(11)는 돌기홈(21) 사이의 공간(24)에 각각 위치하게 된다.

이렇게 철근(10)이 피복체(20)에 완전히 삽입된 상태에서 피복체(20)를 고정한 채 철근(10)만 일측으로 90°틀면 도 3과 같이 모든 돌기(11)가 자기 자리의 돌기홈(21)으로 기어든다. 이와 같이 돌기홈(21)에 돌기(11)가 안착되면 돌기(11)의 앞뒤면이 돌기홈(21)의 앞뒤벽에 저지당하기 때문에 철근(10)을 잡아당기더라도 피복체(20)에서 분리되지 않고, 또한 철근(10)을 인위적으로 잡아돌리지 않는 한 피복체(20)와의 결합상태는 온전하게 유지된다.

도 2의 도면부호 (25)는 돌기홈(21)으로 기어들어간 돌기(11)가 정위치하도록 저지하는 스토퍼로서, 스토퍼(25)를 구비하면 피복체(20)에 삽입되고 돌기홈(21)에 걸린 돌기(11)의 위치가 안정된다. 그래서 이 네일장치를 시공할 때 철근(10)의 후단부(13)에 라이너 스크류를 씌우고 너트를 체결할 때도 피복체(20) 내에서 철근(10)이 정위치함에 따라 바른 시공효과를 얻을 수 있게 된다. 이 스토퍼(25)는 선택사항이다.

도 4에서, 절개지나 경사면 등의 지벽(a)을 1차 숏크리트(b)로 보강하고 네일공(c)을 천공하여 네일장치(d)를 삽입한 다음 네일장치(d)가 차지하고 남은 네일공(c)의 빈 자리에 그라우트재(e)를 주입하여 굳히고 금망을 포함하는 2차 숏크리트(f)로 지벽(a)을 보강하며, 2차 숏크리트(f) 외면의 네일공 밖에 지압판(g)과 시트(h)를 대고 철근(10)의 후단에 라이너 스크류(i)를 두르고 라이너 스크류(i)에 너트(j)를 체결하는 등의 방법으로 지반을 보강하고 관련공사를 마치고 철근(10)을 제거할 시에는 너트(j)를 약간 풀고 라이너 스크류(i)의 후단으로 노출된 철근(10)의 후단부(13)를 파이프렌치 등의 공구에 물리고 일측으로 90°틀면 돌기홈(21)에서 돌기(11)가 빠져나와 도 2의 상태로 되돌아간다. 이렇게 준비한 후 그대로 철근(10)을 잡아당기면 피복체(20)에서 빠져나온다.

그래서 종래의 숫나사가 주어진 네일과 암나사를 가진 고정재로 조합된 나선형 네일장치보다도 훨씬 빠르고 손쉽게 철근(10)을 제거할 수 있다. 철근(10)과 피복체(20)와의 결합도 마찬가지로 신속하게 이루어진다. 그러면서도 겉으로 돌출된 돌기홈(21)은 그라우트체에 대하여 큰 주면 마찰력을 발휘하게 되므로 연약지반에 대한 보강기능은 나선형 네일장치에 비해 뒤지지 않는다.

도 5는 피복체(20)에 삽입된 철근(10)을 일측으로 틀어서 돌기홈(21)에 기어든 돌기(11)의 위치가 변하지 않도록 안정시키기 위한 변경 실시예를 나타낸 것이다. 즉, 철근(10)에서 돌기(11)가 주어지지 아니한 짝수측 분할주면의 중간에 철근(10)의 길이방향을 따라 키홈(14)을 형성하고, 피복체(20)의 짝수측 분할주면에도 상기 키홈(14)에 대응하는 키홈(26)을 형성하여 이들을 합치시키면 하나의 키공이 되도록 한다.

도 6과 같이 피복체(20)에 삽입된 철근(10)을 일측으로 틀어서 돌기(11)가 돌기홈(21)에 기어들어간 후 키홈(14,26)을 합치시켜 키공을 이루게 한 상태에서 봉상의 키(30)를 꽂으면 철근(10)과 피복체(20)가 서로 잠가져서 일체감을 이룬다.

네일장치가 장척일수록 키홈(14,26)에 꽂힌 키(30)는 철근(10)과는 달리 수지제인 피복체(20)가 뒤틀릴 소지가 다분하다. 이때 키(30)를 활용하면 피복체(20)의 뒤틀림이 방지되므로 철근(10)을 제거할 때 돌기홈(21)을 벗어난 돌기(11)로 하여금 짝수측 분할주면쪽으로 이동하여 제거하기 편하고, 취급 중 피복체(20)가 변형되는 것을 방지하는 데도 도움이 된다.

도 6에서, 지반의 네일공에 이 실시예의 네일장치를 설치하여 관련 공사를 마친 후에는 너트(j)를 풀고 라이너 스크류(i)를 제거한 다음에 키(30)를 뽑고 철근(10)을 일측으로 틀어서 돌기홈(21)으로부터 돌기(11)가 빠져나오게 한 후 철근(10)을 잡아당겨서 제거하게 된다.

도 7과 도 8은 철근(10)과 피복체(20)의 원주를 6등분한 분할주면 중에서 각각의 홀수측 분할주면에는 돌기(11)와 돌기홈(21)을 그리고 짝수측 분할주면은 여백으로 남긴 3열식 네일장치를 나타낸 것이다. 이 같은 3열형 네일장치는 도 7과 같이 피복체(20)에 철근(10)을 삽입한 후 철근(10)을 60°만 틀어도 도 8과 같이 돌기(11)가 피복체(20)의 돌기홈(21)에 기어들어가 걸리고, 거기서 다시 철근(10)을 60°만큼 더 틀거나 반대로 틀면 돌기홈(21)에서 돌기(11)가 빠져나온다. 이 네일장치는 상기한 제1 실시예의 2열식 네일장치보다도 더 신속하고 능률적으로 네일장치를 조립할 수 있고 또한 철근도 신속히 제거할 수 있다.

상기한 키홈(14,26)은 3열형 네일장치에도 원용할 수 있다. 3열식 네일장치에 키홈(14,26)을 부여할 경우에는 3면의 짝수측 분할주면 중 적어도 어느 한 면에만 형성해도 된다. 모든 짝수측 분할주면에 키홈(14,26)을 형성하고 저마다 키(30)를 꽂으면 피복체(20)의 뒤틀림방지효과가 증대된다.

도 9 및 도 10에서, 철근(10)과 피복체(20)의 원주를 2등분하고 돌기(11)와 돌기홈(21)을 각각의 홀수측 분할주면에 형성한 단열식 네일장치도 실시가능하기는 하지만 피복체(20)에 삽입된 철근(10)을 180°틀어서 돌기홈(21)에 돌기(11)가 기어들어가 걸리게 했을 때 이들의 여백 분할주면간에 생기는 공간(24)을 유지할만한 요소, 이를테면 상기한 키홈(14,26)과 키(30), 키홈(14,26)을 배제할 경우에는 공간(24)에 끼워넣을 스페이서가 필요하다.

본 발명은 이외에도 철근(10)과 피복체(20)의 원주를 8 이상 등분하여 상기와 같은 요령으로 돌기(11)와 돌기홈(21)을 부여할 수도 있지만, 범용 네일용 철근의 굵기를 고려할 때 4 또는 6등분하여 상기와 같은 방법으로 돌기(11)와 돌기홈(21)을 형성하는 것이 실시하는 데 무리가 없다.

도 11은 피복체(20)만 그 원주를 2 이상 등분한 피복부재(20a,b)로 조합할 수도 있음을 보여주기 위한 것이다. 이 피복체(20)는 사출물일 때 적합하다. 이 경우에도 피복부재(20a,b)는 그 선단(22)을 막아 방수처리한다. 피복부재(20a,b) 끼리는 양측 플랜지(27)를 접착제로 접합하거나 일측 플랜지에는 핀 또는 후크를 그리고 상대편 플랜지에는 핀공 또는 후크공을 형성하여 맞결합하는 방법, 혹은 나사로 체결하여 일체화한다.

이상 설명한 본 발명의 네일링공법용 제거형 네일장치는 피복체에 삽입된 횡리브와 같은 역할을 하는 돌기가 주어진 철근을 한 바퀴 이내, 더 구체적으로는 반 바퀴 이내로 틀어도 피복체와의 신속 간편한 결합이 가능하고 철근제거도 또한 그와 같다. 이러한 점에서 나선형 철근(네일)과 고정재로 이루어진 종래의 네일장치에 비해 철근과 피복체와의 조립 및 피복체로부터의 철근제거작업이 매우 신속하고 간편하며, 네일장치의 조립비와 네일 제거비 절감효과도 크다.

그리고 부분적으로 그라우트체에 대하여 주면 마찰력을 작용하는 나선형 돌기를 가진 네일장치에 비해서는 피복체 전반에 걸쳐 돌기홈이 형성된 까닭에 그 보다도 훨씬 큰 주면 마찰력으로 연약지반을 보강할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 네일장치에서 돌기가 돌기홈에 기 어들어간 상태의 부분절개 사시도

도 2는 돌기가 돌기홈에 기어들기 전 상태의 단면도

도 3은 도 2에서 철근이 90°방향전환된 후의 단면도

도 4는 상기 네일장치의 시공상태도

도 5는 키로 철근을 잠그게 한 네일장치의 잠그기 전 단면도

도 6은 도 5에서 방향이 전환된 철근을 키로 잠근 후의 단면도

도 7은 돌기와 돌기홈이 정삼각형의 꼭지점에 형성된 3열식 네일장 치의 단면도

도 8은 도 7에서 철근이 30°방향전환된 상태의 단면도

도 9는 단열식 네일장치에서 돌기홈에 돌기가 기어들기 전의 단면도 도 10은 도 9에서 철근이 180°방향전환된 상태의 단면도

도 11은 피복부재 조합형 피복체의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 철근 11 : 돌기

12 : 빗면 14,26 : 키홈

20 : 피복체 21 : 돌기홈

22 : 선단 30 : 키

Claims (4)

1. 원주를 4 이상 짝수로 등분한 분할주면 중 홀수측 분할주면에는 철근의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 돌기를 형성하고 짝수측 분할주면은 여백으로 남긴 철근과;

   상기 돌기가 기어들어가 걸려 잠가지는 돌기홈을 가진 수지제 피복체;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 소일 네일공법용 제거형 네일장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 철근과 피복체는 짝수측 분할주면의 중간에 길이방향을 따라 키홈을 형성하여 키를 꽂은 소일 네일공법용 제거형 네일장치.
3. 제2항에 있어서, 철근과 피복체는 키홈에 끼워서 잠그는 키를 더 가진 소일 네일공법용 제거형 네일장치.
4. 제1항 내지 제2항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 피복체는 원주를 2 이상 등분한 피복부재로 조합된 소일 네일공법용 제거형 네일장치.