KR100592476B1 - 공기압력식 패커와 이를 이용한 압력식 쏘일네일링공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압력식 패커와 이를 이용한 압력식 쏘일네일링공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(10)을 천공하는 단계(s100), 상기 천공구멍(10)에 공기압력식 패커(20)가 장착된 쏘일네일(30)을 삽입하는 단계(s200), 그라우팅 호스(40)를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍 (10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계(s300)가 순차적으로 이루어지는 압력식 쏘일네일링 공법에 있어서, 상기 가압그라우팅을 실시하는 단계(s300)를 수행한 후 그라우팅 정착부(a)가 가압되어 상기 공기압력식 패커(20)에 형성된 에어홀(21)에 부착된 캡(22)을 가압된 공기가 폐쇠시켜 팽창용고무(23)가 천공구멍을 밀폐시키는 단계(s400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일네일링 공법으로, 상기 공법을 적용시에는 시공기간을 단축할 수 있으며, 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되도록 압력식으로 시멘트 밀크를 주입하므로서 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증가시킬 수 있으며, 적은 비용으로 효율적으로 시공할 수 있어 경제적이다.

팽창용고무, 에어홀, 캡

Description

공기압력식 패커와 이를 이용한 압력식 쏘일네일링공법{Air pressure type packer and method of construction use that}

도 1a는 본 발명의 공기압력식 패커의 단면도.

도 1b는 상기 도1a의 'A'부의 확대상세도.

도 1c는 상기 도1a의 'B'부의 확대상세도.

도 2는 상기 도1a의 C-C단면도를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 상기 도1a의 A-A와 B-B의 단면도를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 공기압력식 패커가 장착된 쏘일네일의 설치단면 및 작동예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

a : 그라우팅 정착부 b : 네일정착부

10 : 천공구멍 20 : 공기압력식 패커

21,21',21" : 에어홀 22 : 캡
22' : 두부

23 : 팽창용고무 24 : 나사홈

25,25',25" : 그라우팅홀 26 : 고정부

30 : 쏘일네일 31 : 나사산

40 : 그라우팅호스

본 발명은 공기압력식 패커와 이를 이용한 압력식 쏘일네일링공법에 관한 것으로서, 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되도록 압력식으로 시멘트 밀크를 주입하므로서 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증가시킬 수 있는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 산업이 발달함에 따라 단지 조성이나 신도시 건설 등으로 산지와 같은 급경사지를 개발하는 것이 불가피한 실정이며, 따라서 토지의 이용도를 높이고 주거단지의 안정성과 쾌적성을 확보하면서 시공성, 경제성 및 환경 보전성을 충족시킬 수 있는 사면안정 대책공법의 확립이 요구되고 있다.

사면 안정공법으로 가장 널리 이용되고 있는 쏘일네일링(Soil Nailing)은 지반보강공법으로서, 사면보강 및 굴착면에 대한 유연한 지보 등의 목적으로 유럽 및 미국지역에서 널리 활용되고 있다. 이와 같은 쏘일네일링 공법은 네일을 프리스트레싱 없이 비교적 촘촘한 간격으로 원지반에 삽입하여 원지반 자체의 전체적인 전단강도를 증대시키고 공사도중이나 완료후에 예상되는 지반의 변위를 가능한 억제하는 공법이라 할 수 있다.

그러나 종래의 쏘일네일링 공법은 중력식 그라우팅을 적용하기 때문에 고결시간이 길고, 수축현상을 보완하기 위해 3~6회 정도의 그라우팅 작업을 반복 실시하기 때문에 시공성이 저하되어 공사기간이 길어지며, 주입압을 유지할 수 없어 충 진상태 확인 및 품질관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허출원 제 99-51043호에 '가압 그라우팅을 이용한 쏘일네일링 공법 및 그 장치'가 소개되어 있다. 그러나, 상기 가압 그라우팅을 이용한 쏘일네일링 공법 및 그 장치는 파이프 보강재를 별도로 사용하며, 파이프 보강재의 사용으로 연결용 전환 아답터가 추가로 필요하고, 파이프 보강재의 직경에 맞추어서 간격재를 별도로 제작해야 하며, 패커가 고정식이기 때문에 굴착깊이와 지형에 따라 대처 능력이 부족하고, 파이프의 선단부외에 측면에도 다수의 주입용 구멍이 있어 시멘트 밀크 주입시 일정한 주입압력 및 기밀성 유지가 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기 기술한 문제점을 해결하기 위하여, 쏘일네일에 부착된 패커를 별도의 장치없이 팽창용고무와 에어홀을 형성시켜 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되면, 상기 에어홀을 캡이 밀폐시킴으로써 기밀하게 그라우팅을 할 수 있는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍을 천공하는 단계, 상기 천공구멍에 공기압력식 패커가 장착된 쏘일네일을 삽입하는 단계, 그라우팅 호스를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍 의 그라우팅 정착부에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계가 순차적으로 이루어지는 압력식 쏘일네일링 공법에 있어서, 상기 가압그라우팅을 실시하는 단계를 수행한 후 그라우팅 정착부가 가압되어 상기 공기압력식 패커에 형성된 에어홀에 부착된 캡을 가압된 공기가 폐쇠시켜 팽창용고무가 천공구멍을 밀폐시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일네일링 공법과, 팽창용고무로 이루어지며, 양 끝단이 작업자가 쏘일네일 의 크기와 원하는 그라우팅 정착부의 길이를 고려하여 쏘일네일에 고정되는 위치를 조정할 수 있도록 쏘일네일의 나사산이 결합되도록 나사홈이 형성된 너트식구조이며, 천공구멍의 그라우팅 정착부에 주입하여 상기 시멘트 밀크를 주입하기 위한 그라우팅 홀과 3개의 에어홀과 상기 에어홀을 밀폐시키는 캡이 좌우로 이동가능하게 부착되어 있는 구조를 특징으로 하는 공기압력식 패커를 제공하고자 한다.

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

우선 첨부된 도면을 살펴보면, 도 1a는 본 발명의 공기압력식 패커의 단면도이고, 도 1b는 상기 도1a의 'A'부의 확대상세도이며, 도 1c는 상기 도1a의 'B'부의 확대상세도이고, 도 2는 상기 도1a의 C-C단면도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 상기 도1a의 A-A와 B-B의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 공기압력식 패커가 장착된 쏘일네일의 설치단면 및 작동예시도이다.

본 발명의 공기압력식 패커의 단면도인 도1a에서, 그라우팅 홀(25)과 3개의 에어홀(21)이 관통하고 외주면이 팽창용고무(23)로 이루어지며, 양 끝단이 작업자가 쏘일네일 (30)의 크기와 원하는 그라우팅 정착부(a)의 길이를 고려하여 쏘일네 일(30)에 고정되는 위치를 조정할 수 있도록 쏘일네일(30)의 나사산(31)이 결합하는 나사홈(24)이 고정부(26)에 형성된 너트식구조이다.

그리고 상기 도1a의 'A'부의 확대상세도인 도1b와, 상기 도1a의 'B'부의 확대상세도인 도1c를 살펴보면, 천공구멍(10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하기 위한 그라우팅 홀(25)이 공기압력식 패커(20)의 상단부에 형성되어 있으며, 상기 공기압력식 패커(20)의 하단부에는 3개의 에어홀(21)과 상기 에어홀(21)을 밀폐시키는 캡(22)이 좌우로 이동가능하게 부착되어 있는 구조로 되어 있다.

즉, 그라우팅 호스(40)를 통해 시멘트 밀크 또는 몰탈을 천공구멍(10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 상기 시멘트 밀크 또는 몰탈에 의해 소정의 압력이 가해지면, 공기압력식 패커(20)의 캡(22)이 에어홀(21)을 밀폐시키게 됨으로써, 팽창용고무(23)가 팽창하여 상기 팽창용고무(23)의 직경이 천공홀의 내경과 긴밀하게 밀착되는 결과를 가져온다.

이하 본 발명의 시공순서를 살펴보면 다음과 같다.

해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(10)을 천공하는 단계(s), 상기 천공구멍(10)에 공기압력식 패커(20)가 장착된 쏘일네일(30)을 삽입하는 단계(s), 그라우팅 호스(40)를 통해 시멘트 밀크 또는 몰탈을 상기 천공구멍 (10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 상기 시멘트 밀크 또는 몰탈에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계(s)가 순차적으로 이루어지는 압력식 쏘일네일링 공법에 있어서, 상기 가압그라우팅을 실시하는 단계(s300)를 수행한 후 그라우팅 정착부(a)가 가압되어 상기 공기압력식 패커(20)에 형성된 에어홀(21)에 부착된 캡(22)을 가압된 공기가 폐쇠시켜 팽창용고무(23)가 천공구멍을 밀폐시키는 단계(s400)가 순차적으로 이루어지게 된다.
그리고 본 발명의 공기압력식패커(20)에는 공기압력식패커(20)의 전방 상부로부터 순차적으로 그라우팅홀(25,25',25")이 형성되어 있으며, 공기압력식패커(20)의 전방 하부로 부터 순차적으로 에어홀(21,21',21")이 형성되어 있다.
상술한 공기압력식패커(20)의 그라우팅홀(25,25',25")에는 그라우팅 호스(40)가 끼움되어 결합되게 되며, 그라우팅호스(40)에서 가압 주입된 시멘트나 몰탈은 정착부(a)까지 연장되어 설치되어 있는 그라우팅호스(40)를 통하여 정착부(a)에 투입되게 되며, 더욱 가압된 시멘트나 몰탈이 정착부(a)에 주입되게 되면, 가압된 공기가 도4에 도시된 바와 같이, 정착부(a) 쪽, 즉 공기압력식패커(20)의 후방에 형성되어 있는 에어홀(21")을 통과하며, 공기압력식패커(20)의 내부에 형성되어 있는 에어홀(21')을 경유하여, 공기압력식패커(20)의 전방 하부에 형성된 에어홀(21)로 가압된 공기가 밀려나오게 되며, 이때 에어홀(21)에 삽입되어 결합되어 있는 캡(22)의 두부(22')를 가압된 공기가 밀게 되어 상기 두부(22')가 에어홀(21)을 밀폐시키게 된다.
그리고 상기 에어홀(21)이 밀폐되게 되며, 그라우팅호스(40)로 부터 시멘트 또는 몰탈이 투입되면서 정착부(a)로 유입되는 가압된 공기에 의하여 내부가 중공상태인 팽창용고무(23)가 팽창하게 되어 천공홀의 내면과 밀착하게 되는 것이다.

위에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 압력식 쏘일네일링 공법은 그라우팅 정착부에 충진되는 시멘트 밀크 또는 몰탈이 가압되도록 공급함으로써, 별도의 급결성 팽창제와 같은 약품이나 장치가 없이도, 가압된 공기를 이용하여 본 발명의 공기압력식 패커의 에어홀을 캡으로 밀폐시킴으로써 팽창용고무를 팽창시켜 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력이 증가하므로, 종래의 중력식 그라우팅에 비해 마찰저항력이 크고 주입압에 비례하여 유효직경이 증가하므로 전단저항력이 향상되어 사면보강 및 흙막이 구조물의 안전율을 상당히 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 팽창용고무(23)로 이루어지며, 양 끝단이 작업자가 쏘일네일 (30)의 크기와 원하는 그라우팅 정착부(a)의 길이를 고려하여 쏘일네일(30)에 고정되는 위치를 조정할 수 있도록 쏘일네일(30)의 나사산(31)이 결합되도록 나사홈(24)이 고정부(26)에 형성된 너트식구조이며, 천공구멍(10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 상기 시멘트 밀크를 주입하기 위한 그라우팅 홀(25)과 3개의 에어홀(21)과 상기 에어홀(21)을 밀폐시키는 캡(22)이 좌우로 이동가능하게 부착되어 있는 구조를 특징으로 하는 공기압력식 패커.
2. 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(10)을 천공하는 단계(s100), 상기 천공구멍(10)에 공기압력식 패커(20)가 장착된 쏘일네일(30)을 삽입하는 단계(s200), 그라우팅 호스(40)를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍 (10)의 그라우팅 정착부(a)에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계(s300)가 순차적으로 이루어지는 압력식 쏘일네일링 공법에 있어서, 상기 가압그라우팅을 실시하는 단계(s300)를 수행한 후 그라우팅 정착부(a)가 가압되어 상기 공기압력식 패커(20)에 형성된 에어홀(21)에 부착된 캡(22)을 가압된 공기가 폐쇠시켜 팽창용고무(23)가 천공구멍을 밀폐시키는 단계(s400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일네일링 공법.

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