KR100598024B1

KR100598024B1 - 쐐기식 앵커

Info

Publication number: KR100598024B1
Application number: KR1020050061762A
Authority: KR
Inventors: 성낙전
Original assignee: 주식회사 홍익기술단; 주식회사 다우컨설턴트
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-07-07

Abstract

본 발명은 쐐기식 앵커에 관한 것으로, 인장재의 인장시 케이스의 인발에 의해 앵커날개가 쐐기식으로 박혀 지중에 압착력을 가하도록 함으로써 인발에 대한 버팀강성이 그라우트에 의해 이루어지지 않고 앵커날개에 의해서 이루어지도록 하며, 앵커가 인발될수록 앵커날개의 고정력이 커지도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 쐐기식 앵커는, 앵커공(A) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 상기 정착 헤드의 후방에 배치되는 중공의 케이스(20)와; 상기 케이스에 삽입되며 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되며 후단부가 상기 앵커공 외부의 지압수단(31)에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 그리고, 상기 케이스의 후단부 외주면에 설치되는 패커(40)를 포함하고, 상기 케이스의 둘레부에 슬라이딩 가능하도록 결합되는 날개 지지링(60)과; 일단이 상기 케이스의 둘레부에 회전 가능하게 연결되어 상기 케이스의 이동시 함께 이동되며 상기 날개 지지링에 의해 자유단부가 펼쳐져 상기 앵커공 주변의 지중에 쐐기식으로 박히는 하나 이상의 앵커날개(50)가 더 포함되어 구성된다.

앵커, 쐐기, 인장, 날개

Description

쐐기식 앵커{ANCHOR}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 쐐기식 앵커의 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 쐐기식 앵커의 종단면도.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 쐐기식 앵커의 작동 상태도.

도 4와 도 5는 각각 본 발명의 실시예 2에 따른 쐐기식 앵커의 종단면도와 작동 상태도.

도 6과 도 7은 각각 본 발명의 실시예 3에 의한 쐐기식 앵커의 종단면도와 작동 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 정착헤드, 20 : 케이스

23,54 : 기어부, 30 : 인장재

40 : 패커, 50 : 앵커날개

52,61 : 경사부, 53 : 밴드

60 : 날개지지링, 70 : 날개고정링

본 발명은 쐐기식 앵커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 앵커의 인발에 대한 버팀력이 그라우트에 의해 이루어지지 않고 지중에 쐐기식으로 박히는 앵커날개에 의해 이루어지도록 함으로써 지반의 상태에 상관없이 앵커가 앵커공에 이탈되지 않도록 하고, 결과적으로 지반의 붕괴를 막을 수 있도록 한 쐐기식 앵커에 관한 것이다.

일반적으로, 앵커는 절개지 등에서의 절개면의 붕괴방지 및 사면안정, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지 등에 사용되며, 또한 지진 발생지 등의 건축물이나 대형 철탑 시공시 구축물의 이동이나 왜곡을 방지하기 위해 설치되는 것이다.

앵커공법은 붕괴염려가 있는 지반에 천공기를 이용하여 앵커공을 천공하고, 이 구멍에 그라우트 호스(grout hose)와 복수개의 인장재 및 내하체를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한 다음, 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 내하체와 함께 양생되면 인장재의 다른 한쪽끝단에 고정구를 체결한 후 강연선 내의 인장재를 유압장비 등을 사용하여 인장하여 대상 구조물을 안정시키는 것이다.

이와 같은 앵커는 그라우팅의 지압력 또는 지반과의 마찰력에 의하여 표면으로부터의 인장력을 지지하게 된다.

이러한 앵커공법에서 앵커의 구성요소는 소요응력을 발휘하는 정착부, 이 정착장에서 발휘되는 응력을 전달하는 자유부, 소요응력을 구조체에 작용토록 하는 고정구로 구분된다. 이들 구성요소 중 정착부는 지반과 시멘트 그라우트, 시멘트 그라우트와 인장재의 부착저항에 의해 결정된다. 상기 앵커공법에 사용되는 자유부는 예컨대 주로 다수의 강선이 꼬여있는 와이어로프가 피복된 인장재로 이루어질 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 앵커는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술에 의한 앵커는 그라우트의 지압력에 의해 인발에 대한 버팀강성을 부여하는 것인데, 지반의 상태에 따라 앵커가 삽입된 앵커공의 주변에는 다수의 절리가 존재한다. 따라서, 그라우트는 주입압력에 의해 충진되는 것이기 때문에 상기 앵커공에 주입될 때 절리를 통해 상기 앵커공에서 누출되어 상기 앵커공 내부의 충진율이 낮아짐으로써 지반을 실질적으로 보강하지 못하고 있다. 이때, 상기 절리가 일부분에만 형성된다 하여도 상기 앵커공 내부의 전영역이 하나의 공간이기 때문에 앵커공의 전영역에 충진된 그라우트 내부에 공극이 발생되어 보강이 이루어지지 않게 된다. 여기서, 앵커공 내부의 강도를 측정할 방법이 없기 때문에 공극이 존재하는 상태를 인지하지 못하고 공사를 진행하게 되고, 결국 지반 붕괴로 인한 대형 사고가 발생될 수 있다.

그리고, 앵커의 외주면이 대개 평평한 면이기 때문에 그라우트와 앵커 사이에 이탈현상이 발생되므로 인장재의 인장시 앵커가 앵커공에서 인발되고, 결과적으로 지반이 붕괴되는 단점도 있다.

또한, 선단 정착부에서 집중적인 하중을 받게되어 구조적으로 안정하지 못한 문제점이 있어 정착부의 길이를 길게 하였다. 하지만 정착부가 길어지면 단가 및 시공 상의 어려움 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 앵커날개가 지중에 쐐기식으로 박혀 앵커의 인발에 대한 버팀력을 발생토록 하며, 앵커가 인발될수록 지중에 대한 앵커날개의 고정력이 커지도록 함으로써 지반 내에 절리나 동공이 존재하여도 지반을 보강할 수 있도록 한 쐐기식 앵커를 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 쐐기식 앵커는, 앵커공 내부에 삽입되는 정착헤드와, 상기 정착헤드의 후방에 연결되는 관형의 케이스와, 상기 케이스 내부에 삽입되며 일단이 상기 정착헤드에 고정되며 타단이 외부에서 인장기를 통해 인장되는 인장재와, 그리고, 상기 케이스의 후방에 설치되어 상기 앵커공의 입구측을 밀봉하는 패커를 포함하며, 상기 인장재의 인장시 상기 케이스와 함께 후방으로 이동되면서 자유단부가 회전되어 상기 앵커공 주위의 지중에 쐐기식으로 박혀 고정되는 앵커날개가 더 포함된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적 절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

< 실시예 1 >

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 쐐기식 앵커(100)는, 지중(G)에 천공된 앵커공(A)의 안쪽에 삽입되는 정착헤드(10)와, 앵커공(A) 내부의 정착헤드(10) 후방(앵커공의 입구측)에 연결되는 중공의 원형 케이스(20)와, 케이스(20) 내부에 삽입되며 선단부가 정착헤드(10)에 고정되는 한편 후단부가 인장기(미도시)에 연결되어 인장되는 하나 이상의 인장재(30)와, 케이스(20)의 후단부(앵커공(A)의 입구측)에 장착되어 앵커공(A)을 밀폐하는 패커(40)와, 케이스(20)의 둘레부에 일측(도 2 기준 우측으로, 앵커공(A)의 안쪽)이 회전 가능하게 지지되어 인장재(30)의 인장시 자연적으로 자유단부가 회전하면서 앵커공(A) 주변의 지중(G)에 쐐기식으로 박히는 앵커날개(50)와, 앵커날개(50)의 자유단부와 대응되어 앵커날개(50)의 자유단부가 펼쳐지도록 지지하는 날개 지지링(60)을 포함하여 구성된다.

정착헤드(10)는 인장재(30)의 선단부가 고정되는 고정금구(11) 및 고정금구(11)에 분리 가능하게 결합(나사 체결 등)되어 고정금구(11)를 보호하는 캡(12)으로 이루어질 수 있다.

케이스(20)는 내부가 중공인 관형으로서, 앵커날개(50)가 설치되는 날개장착부(21) 및 날개장착부(21)의 선단부에 확장 형성되며 앵커날개(50)의 선단부가 회전 가능하게 연결되는 날개연결부(22)가 둘레면에 형성되며, 정착 헤드(10)에 나사 체결 등으로 연결될 수 있다.

날개장착부(21)는 케이스(20)의 외주면에 원주방향을 따라 다수개가 형성되어 다수의 앵커날개(50)가 장착된다.

인장재(30)는 케이스(20) 내부에 삽입되어 그 선단부(앵커공(A) 안쪽)가 정착헤드(10)의 고정금구(11)에 고정되고 후단부(앵커공(A) 입구쪽)가 인장기(미도시)를 통해 인장되어 지압수단(31)(지압판, 헤드 등)에 의해 앵커공(A) 내부에 인장된 상태로 삽입됨으로써 지반을 견고하게 한다.

패커(40)는 통상의 패커로서, 유압식, 밀크 주입식 등이 사용되며, 케이스(20)의 후단부로부터 일정거리 후방으로 이격된 곳에 설치되어 유압, 밀크의 주입에 의해 팽창되면서 앵커공(A)을 밀폐한다. 패커(40)의 전후방에는 각각 인장재(30)들이 이동 가능하게 관통되며 패커(40)를 지지하는 패커링(41,42)이 설치된다. 즉, 패커(40)는 패커링(41,42)에 의해서 설치되는 것이며, 케이스(20)는 인발시 패커(40)에 간섭되지 않는 길이로 이루어진다.

앵커날개(50)는 그 일측 단부가 날개연결부(22)에 회전핀(51)을 매개로 하여 회전 가능하게 연결되면서 타측 자유단부는 날개 지지링(60)의 선단부에 대응된다.

날개 지지링(60)은 케이스(20)의 외주면에 슬라이딩 가능하도록 결합되며 선단부가 앵커날개(50)와 대응된다. 즉, 인장재(30)의 인장으로 인하여 케이스(20)가 후방으로 밀릴 때 날개 지지링(60)은 설치된 위치를 유지하면서 케이스(20)와 함께 후방으로 이동되는 앵커날개(50)의 자유단부가 펼져치도록 하는 것이다.

앵커날개(50)의 자유단부가 원활하게 펼쳐질 수 있도록 앵커날개(50)와 날개 지지링(60)의 대향면에는 서로 접촉되는 경사부(52,61)가 형성된다. 앵커날개(50) 의 경사부(52)는 자유단부의 하측 모서리에 형성되고, 날개 지지링(60)의 경사부(61)는 앵커날개(50)의 경사부(52)와 밑면이 차례로 접촉되는 제1,2경사부(61a,61b)로 구분된다.

앵커날개(50)는 일측 단부만 회전핀(51)으로 고정되어 앵커(100)를 앵커공(A)에 삽입할 때 자유단부가 펼쳐져 간섭될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 밴드(53)로 밴딩된다. 밴드(53)는 인장재(30)의 인장시 앵커날개(50)가 펼쳐지도록 끊어지는 강도로 이루어진 것이 바람직하다. 밴드(53)가 밴딩된 상태에서 이탈되지 않도록 앵커날개(50)와 케이스(20)의 외주면에는 밴드홈이 형성될 수도 있다.

본 실시예에 의한 쐐기식 앵커의 시공 방법은 다음과 같다.

(S10) 앵커공 천공. 토목 공사시 지반의 붕괴 등을 막기 위하여 쐐기식 앵커(100)를 설치하며, 천공기를 이용하여 앵커(100)의 설치를 위한 앵커공(A)을 지중에 천공한다.

(S20) 쐐기식 앵커 삽입. 케이스(20)의 둘레부에 앵커날개(50)와 날개 지지링(60)을 각각 장착하고, 정착헤드(10)의 고정금구(11)에 인장재(30)의 일단부를 고정한 후 고정금구(11)에 캡(12)을 결합하고, 인장재(30)를 케이스(20) 내부에 삽입하며, 패커(40)를 케이스(20) 후방에 설치하여 쐐기식 앵커(100)를 조립하고, 이 조립된 쐐기식 앵커(100)를 앵커공(A)에 삽입한다.(도 2참조)

(S30) 앵커공 밀봉. 패커(40)에 유압, 밀크를 주입하면 패커(40)가 팽창되면서 앵커공(A)의 입구측이 패커(40)에 의해 밀봉된다.(도 3참조)

(S40) 인장. 도 3에서와 같이, 인장기(미도시)를 통해 인장재(30)를 서서히 인장하면, 인장재(30)가 인장되면서 정착헤드(10)와 함께 케이스(20)가 후방(도면 기준 좌측)으로 이동하게 된다. 이때, 케이스(20)와 함께 앵커날개(50)가 후방으로 이동하지만 날개 지지링(60)은 케이스(20) 상에서 슬라이딩되어 설치 위치를 유지하기 때문에 앵커날개(50)의 자유단부가 날개 지지링(60)에 의해 벌어지게 되며, 앵커날개(50)의 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

앵커날개(50)는 초기(인장력이 가해지지 않은 상태)에 경사부(52)가 날개 지지링(60)의 제1경사부(61a) 상에 겹쳐져 있으며, 앵커날개(50)가 후방으로 이동하면, 앵커날개(50)의 밑면이 날개 지지링(60)의 제2경사부(61b)를 따라 슬라이딩되면서 펼쳐지게 된다. 이때, 앵커날개(50)가 밴드(53)에 의해 밴딩되었지만, 앵커날개(50)가 후방으로 밀리는 힘이 밴드(53)의 강도보다 크기 때문에 앵커날개(50)가 밀리는 중에 밴드(53)가 끊어져 앵커날개(50)는 자연스럽게 펼쳐지게 된다.

앵커날개(50)가 펼쳐지면서 앵커날개(50)의 자유단부가 앵커공(A) 주변의 지중에 쐐기식으로 박혀 고정된다.

(S50) 앵커공 밀봉. 그라우트를 앵커공(A)에 주입하여 앵커공(A)을 밀봉함으로써 앵커공(A) 내부에 이물질이 유입되지 않도록 한다. 본 실시예에 의해 주입되는 그라우트는 인발에 대한 버팀력과 상관없이 단순히 앵커공(A)을 밀봉하는 것이기 때문에 앵커공(A)의 입구측에만 주입할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 의한 쐐기식 앵커에 의하면, 앵커날개(50)가 지중에 쐐기식으로 박혀 앵커(100)의 인장시 인장력에 대한 저항력을 작용하므로 앵커(100)가 지중(G)에 견고하게 설치됨과 아울러 지반의 붕괴를 막을 수 있으며, 인장재(30)를 인장하는 작업에 의해 앵커날개(50)가 자연적으로 전개되어 별도의 전개 작업이 불필요하다. 또한, 앵커(100)가 설치된 상태에서 지반의 응력, 인장력 등에 의해 앵커(100)에 인발력이 가해질 수 있는데, 앵커(100)가 인발되려고 할수록 앵커날개(50)가 더욱 벌어지면서 지중(G)에 깊히 박히기 때문에 앵커(100)는 인발되지 못한다.

< 실시예 2 >

도 4와 도 5에 도시된 것처럼, 본 실시예에 의한 쐐기식 앵커는 전술한 실시예 1의 쐐기식 앵커에서 앵커날개(50)가 케이스(20)의 축방향을 따라 다수열로 설치된 것을 특징으로 한다.

설명의 편의상 도 4와 도 5에 도시된 것처럼, 앵커날개(50)가 케이스(20)의 길이방향을 따라 2열로 설치된 것을 예로 들어 설명하며, 앞쪽 제1열의 앵커날개(50A)는 전술한 실시예 1과 동일한 구조로 설치되고, 제2열의 앵커날개(50B)는 케이스(20)의 둘레부에 슬라이딩 가능하게 설치되어 제1앵커날개(50A)의 전개를 유도하는 제1날개 지지링(60A)에 회전 가능하게 설치되며, 제2앵커날개(50B)의 후방에는 제2앵커날개(50B)의 전개를 유도하는 제2날개 지지링(60B)이 케이스(20) 둘레부에 고정된다.

이와 같은 실시예에 의하면, 케이스(20)가 후방으로 밀림에 따라 제1앵커날개(50A)의 자유단부가 제1날개 지지링(60A)을 타고 전개되며, 제1앵커날개(50A)의 전개시 제1날개 지지링(60A)이 후방으로 밀리게 되어 제2앵커날개(50B)의 자유단부가 제2날개 지지링(60B)을 타고 전개된다.

< 실시예 3 >

도 6과 도 7에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 쐐기식 앵커는, 앵커날개(50)의 회전핀(51)이 케이스(20)의 둘레부에 결합된 별도의 날개고정링(70)에 회전 가능하게 설치되며, 앵커날개(50)와 케이스(20)에 각각 기어부(54,23)가 형성되어 치합됨으로써 앵커날개(50)가 슬립없이 펼쳐지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 케이스(20)가 후방으로 이동되면, 앵커날개(50)가 기어부(54,23)의 안내를 받아 회전하면서 자유단부가 전개되는 것이다.

이러한 본 실시예에 의하면, 지반의 상태에 따라 앵커날개(50)의 전개 정도를 달리함으로써 지반의 상태에 상관없이 지반의 붕괴를 막을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 쐐기식 앵커에 의하면, 그라우트의 지압력에 의하지 않고 인장재의 인장시 케이스의 인발에 의해 자연적으로 벌어지면서 지중에 박혀 압착력을 가하는 앵커날개에 의해 인발에 대한 버팀강성이 발생되어 지중에 절리가 존재하거나 연약지반의 경우에도 지반을 효과적으로 보강할 수 있으므로 안전사고를 예방할 수 있고, 공사기간을 단축할 수 있다. 특히, 앵커가 설치된 상태에서 앵커에 인발력이 가해질수록 앵커날개에 의한 버팀강성이 커지기 때문에 앵커가 인발되지 못한다. 결과적으로 터널 굴착, 공사시 지반의 붕괴가 없어지므로 안전사고를 예방할 수 있고, 공사기간을 단축할 수 있다.

그리고, 그라우트가 앵커공의 입구를 밀봉하는 기능만 하기 때문에 그라우트의 사용량이 대폭 감소되므로 비용 절감 및 작업시간을 단축할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 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.

Claims

삭제
앵커공(A) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 상기 정착 헤드의 후방에 연결되는 중공의 케이스(20)와; 상기 케이스에 삽입되며 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되며 후단부가 상기 앵커공 외부의 지압수단(31)에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 상기 케이스의 후단부 외주면에 설치되는 패커(40)와; 그리고, 자유단부가 펼쳐져 상기 앵커공 주변의 지중에 쐐기형태로 박혀 지지되는 쐐기수단을 포함하는 쐐기식 앵커에 있어서,

상기 쐐기수단은, 상기 케이스의 둘레부에 슬라이딩 가능하도록 결합되는 날개 지지링(60), 일단이 상기 케이스의 둘레부에 회전 가능하게 연결되어 상기 케이스의 이동시 함께 이동되며 상기 날개 지지링에 의해 자유단부가 펼쳐져 상기 앵커공 주변의 지중에 쐐기식으로 박히는 하나 이상의 앵커날개(50)로 이루어지며,

상기 앵커날개의 자유단부에는 상기 케이스의 이동시 파단되는 강도의 밴드(53)가 밴딩된 것을 특징으로 하는 쐐기식 앵커.
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제 2 항에 있어서, 상기 날개 지지링과 상기 앵커날개의 마주하는 면에는 각각 경사부(52,61)가 더 형성되어 상기 앵커날개가 상기 경사부를 따라 펼쳐지며, 상기 날개 지지링의 경사부는 상기 앵커날개의 경사부와 밑면이 차례로 슬라이딩되는 서로 다른 각도의 제1,2경사부(61a,61b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 쐐기식 앵커.
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