KR100704774B1 - 사면보강공사용 소일네일앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예각날을 갖는 스파이크를 그라우트의 공급압력으로 보강홀의 내측벽에 긴밀히 삽입되록하여 몸체를 안정적으로 정착시키고, 몸체의 상단부에는 공벽보호관을 결합하여 보강홀의 내측벽이 상부캡의 전방으로 함몰되는 것을 방지하며, 몸체의 정착공정과 연이어 보강홀 내부에 그라우트를 충진할 수 있도록 한 사면보강공사용 소일네일앵커에 관한 것으로,

몸체(10)의 상부내측에 상부캡(50)이 나사결합되고, 저면에는 하부캡(80)이 결합되며, 중앙내측에는 수개의 스파이크(20)를 방사상으로 장착하여 몸체(10)보강홀(200) 내측벽에 정착시키는 소일네일앵커에 있어서; 상부캡(50)에는 네일(100)이 결합되는 나선공(51)을 중심으로 서로 마주보는 한쌍의 관통공(53)이 뚫리고, 몸체(10)의 상부 바깥둘레면에는 숫나사부(13)가 형성되고, 단턱부(15)를 경계로 암나사부(14)와 연이어 통하는 가압실(16)이 형성되며, 가압실(16)과 수직방향으로 연이어 통하며 평면형상이 부채꼴형상으로 된 수개의 진출공(11)이 방사상으로 뚫리고, 진출공(11)의 중심부 수직하방에는 안착홈(12)이 각각 형성되며, 안착홈(12)의 일측방에는 저면의 장착공(18)으로 삽입되어 진출공(11)의 바닥면 상부로 돌출되는 볼베어링(40)이 각각 나사결합되고, 저면에 수개의 나사공(17)이 뚫리며, 스파이크(20)는 진출공(11)의 형상과 일치되게 평면형상이 부채꼴형상으로 형성되며, 저면에 슬라이드홈(23)과 볼베어링홈(24)이 각각 형성되고, 내측에는 호형경사면(22)과 호형수직면(22a)이 연이어 형성되며, 외측에는 상부예각면(21a)과 하부예 각면(21b)에 의해 예각날(21)이 형성되고, 몸체(10)의 숫나사부(13)에는 보강홀(200) 내측벽이 상부캡(50) 주변으로 함몰되는 것을 방지하는 공벽보호관(90)이 나사결합되며, 안착홈(12)에는 상단부가 스파이크(20)의 슬라이드홈(23)에 삽입되어 스파이크(20)의 진출을 멈추게 하는 스토퍼(30)가 고정볼트(31)에 의해 결합되고, 가압실(16)에는 상단부가 상부캡(50)의 관통공(53)으로 삽입되어 공벽보호관(90) 내측에 위치하면서 그라우트 공급호스(64)가 결합되는 유입관(62)이 격벽(61)에 나사결합되고, 바깥둘레면 중앙에는 밀폐링(63)이 결합된 실린더(60)가 삽입되고, 저면 중앙에 가이드홈(72)이 뚫리고, 하단부에는 원뿔면(71)이 형성되며, 상부 바깥둘레면에는 밀폐링(73)이 결합된 피스톤헤드(70)가 몸체(10)의 가압실(16)에 삽입되며, 상기 하부캡(80)은 중심부에 가이드핀(83)이 체결너트(84)에 의해 결합되고, 수개의 고정공(82)이 뚫리고, 보강홀(200)의 바닥면에 꽂히는 고정핀(85)에 의해 몸체(10) 저면에 고정되는 것에 특징이 있다.

사면보강, 스파이크, 예각날, 공벽보호관, 그라우트, 실린더, 피스톤헤드

Description

사면보강공사용 소일네일앵커{soil nail anchor}

도 1은 본 발명의 일실시예를 보인 분리사시도

도 2 내지 도 4는 본 발명의 작동과정을 보인 단면도

도 5는 본 발명의 스파이크의 작동과정을 보인 평면도

도 6은 본 발명의 시공상태를 보인 단면도

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 보인 분리사시도

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도

도 9는 본 발명의 소일네일앵커에 인장력 도입할 시 보강홀의 상태도

도 10은 인용발명 1의 종래 소일네일앵커에 인장력 도입할 시 보강홀 상태도

도 11은 인용발명 2의 종래 소일네일앵커에 인장력 도입할 시 보강홀 상태도

도 12는 인용발명 1의 종래 소일네일앵커를 나타낸 사시설명도

도 13은 인용발명 1의 종래 소일네일앵커의 작동상태를 나타낸 단면설명도

도 14 내지 도 16은 인용발명 2의 종래 소일네일앵커의 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:몸체, 11:진출공, 12안착홈, 12a:나사공, 13:숫나사부, 14:암나사부,

15:단턱부, 16:가압실, 17:나사공, 18:장착공

20:스파이크, 21:예각날, 21a:상부예각면, 21b:하부예각면, 22:호형경사면,

22a:호형수직면, 23:슬라이드홈, 24:볼베어링홈

30:스토퍼, 31:고정볼트

40:볼베어링

50:상부캡, 51:나선공, 52:숫나사부, 53:관통공, 54:조임홈, 55:테이퍼공,

56:쐐기

60:실린더, 61:격벽, 62:유입관, 63:밀폐링, 64:공급호스

70:피스톤헤드, 71:원뿔면, 72:가이드홈, 73:밀폐링

80:하부캡, 81:체결공, 82:고정공, 83:가이드핀, 84:체결너트, 85:고정핀,

86:나사부

90:공벽보호관, 91:암나사부

100:네일, 101:나선돌기, 102:강선재

200:보강홀

본 발명은 사면보강공사용 소일네일앵커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예각날을 갖는 스파이크를 그라우트의 공급압력으로 보강홀의 내측벽에 긴밀히 삽입되록하여 몸체를 안정적으로 정착시키고, 몸체의 상단부에는 공벽보호관을 결합하여 보강홀의 내측벽이 상부캡의 전방으로 함몰되는 것을 방지하며, 몸체의 정착공 정과 연이어 보강홀 내부에 그라우트를 충진할 수 있도록 한 사면보강공사용 소일네일앵커에 관한 것이다.

일반적으로 주거단지나 산업단지 또는 철도, 고속도로, 터널과 같은 산업기반시설의 토목공사를 할 때에는 자연적인 경사지형이나 굴착공사 등으로 인한 인공적인 급경사지형이 구축된다.

자연적, 인공적으로 형성된 비탈면은 토압, 풍압, 수압, 지진 등 여러가지 요인에 의해 절취, 붕괴 등의 위험에 노출되어 있다.

그래서, 비탈면의 절취, 붕괴 등을 방지하기 위해 소일네일링(soil nailing), 락볼팅(rock bolting), 앵커(permanent anchor method) 등 각종 사면(斜面) 보강공법이 사용되고 있다.

상기 사면보강공법 중 소일네일링(soil nailing)공법은 먼저 비탈면고르기를 한 후, 비탈면의 상부에서 하부로 다수개의 보강홀을 일정간격으로 천공하고, 보강홀 내부의 흙부스러기 등 이물질을 압축공기 또는 고압수를 분사하여 제거한 후, 네일(nail:이형철근)을 삽입하고 그라우트(grout:시멘트+물+모래)를 보강홀에 충진시킨 후, 보강홀의 입구부에 플레이트를 설치하게 된다. 이와 같은 방법으로 비탈면 하단부의 보강홀에 순차적으로 네일을 삽입하여 그라우팅(grouting)을 완료하고 비탈면의 표면녹화 또는 숏크리트(shotcrete)를 타설하여 사면보강작업을 완료하는 것이다.

그러나, 상기 전통적인 소일네일링공법은 보강홀에 네일구조체와 그라우트가 삽입 및 주입되어 경화된 상태로 단순히 보강홀에 끼워진 것에 불과하여 사면을 안정적으로 보강할 수 없으며, 비탈면의 상부 보강홀에 그라우팅하고 5~7일 경화시킨 후, 하부 보강홀에 네일삽입 및 그라우팅작업이 이루어짐으로서 시공기간이 장기간 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 전통적인 소일네일링공법의 문제점을 해결하기위해 기존 네일링 공법에 앵커공법을 응용시켜 사면보강시공기간을 단축하고 인장저항력을 강화시킨 소일네일구조체가 안출된 바 있다.

상기 네일링공법과 앵커공법을 응용한 소일네일구조체에는 대한민국특허청 등록공보에 게시된 특허 제10-0448037호의 "사면보강공사용 소일네일구조체 및 사면보강공사용 소일네일링 공법"(이하 '인용발명 1' 이라 한다.)이 있다.

인용발명 1은 도 12 및 13과 같이 모반에 형성된 천공홀(3)에 네일(1)을 삽입시키고, 여기에 그라우팅을 충진고결시켜 형성되는 사면보강공사용 소일네일 구조체에 있어서, 상기 네일(1) 선단에 나사결합에 의해 앵커블레이드(16)를 확장시켜 천공홀(3)의 끝단에서 내주면에 압착 또는 침투되어 네일(1)에 모반을 지점으로 인장저항력을 제공하는 앵커몸체(18)가 결합된 것을 특징하고 있다.

그러나 상기 인용발명 1은 앵커몸체(18)와 네일(1)의 결합과 더불어 앵커블레이드(16)의 전개에 있어서 나사결합력을 사용하는데, 나사선의 가공과 나사결합력의 사용에 의한 별도의 공구사용으로, 생산성 향상과 시공의 편의성이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 시공시 먼저 천공기를 통해 모반에 천공을 수행한 다음, 네일(1)과 나사 결합된 앵커몸체(18)를 천공홀(3)에 삽입하고, 회전도구를 사용하여 네일(1)을 회전시키게 된다. 이때, 회전도구는 인력으로는 사용이 불편하므로 공압식 회전기구를 사용하여 그 나사결합력으로 앵커블레이드(16)를 확장시키게 되는데, 시공시 천공기와는 별개로 별도의 회전기구를 사용하여야 하는 불편함이 있게 되는 것이다.

또한, 천공공정과 소일네일구조체의 장착공정은 이러한 설치기구의 이원화에 따라 공정의 연결성에서 취약하게 되며, 공정 단축을 위한 공정흐름을 감안하여 시공하기 불편하였던 것이다.

특히, 앵커블레이드(16)가 테이퍼몸체(14)에 의해 굽혀지면서 전개되는 방향으로 천공홀(3)의 내측벽을 경사지게 긁어내리면서 정착되어 앵커몸체(18)의 정착력을 저하시키는 문제점이 있었다. 또한, 도 10과 같이 천공홀(3)의 내측벽에 삽입된 앵커블레이드(16)의 끝부분은 천공홀(3)의 입구부를 향하는 면이 수평면을 이루고 있기 때문에, 앵커몸체(18)에 인장력을 도입할 시, 그 인장력은 앵커블레이드(16)의 끝부분 수평면에 대해 수직방향으로 작용하게 되고, 수평면에서 가해지는 수직 인장력은 내측벽의 표층(表層)부에 집중되어 앵커블레이드(16)의 전방 내측벽이 함몰됨으로서 앵커몸체(18)의 정착력이 상실되어 인장력을 유지하기 어려운 문제점이 있었다.

한편, 대한민국특허청 공개특허공보에 게시된 특허출원 제10-2005-0023887호의 "어스앵커구조체"(이하 '인용발명 2' 라 한다.)가 안출된 바 있다.

인용발명 2는 도 14 내지 도16과 같이 천공홀(100)에 삽입되어 그 내주로 확 장됨으로써 지반으로 인장재의 정착을 보조하는 어스앵커구조체에 있어서, 테이퍼콘(12)에 의해 강선(10)이 결합되는 앵커본체(14)의 선단에 앵커캡(16)이 설치되고, 상기 앵커캡(16)과 앵커본체(10) 사이에 스프링(18)의 탄성력으로 방사상으로 돌출되는 확장앵커(20)가 설치되어 상기 앵커캡(16)이 강선의 인장력에 대해 확장앵커(20)를 지지하는 지지체가 되도록 하며, 상기 확장앵커(20)의 내측단에는 앵커본체(10)로 삽입되어 이 삽입된 상태를 보유지지함과 더불어 이를 해제하여 상기 방사상 돌출을 허락하는 록킹구(22)가 설치된 것을 특징으로 하고 있다.

상기 인용발명 2는 인장재로서 네일(이형철근)만을 적용할 수 있었던 인용발명 1에 대해 강선재(강선)를 인장재로 사용할 수 있도록 한 앵커구조체로서, 확장부와 앵커본체와의 결속강성을 충분히 확보하고, 천공홀에서의 확장부의 확장을 더욱 편리하게 하여 시공이 간편한 어스앵커구조체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

그러나, 상기 인용발명 2는 천공홀(100)의 내측벽에 수직방향으로 맞닿이는 확장앵커(20)의 단면적이 넓고, 확장앵커(20)를 스프링(18)의 탄성력에 의존하여 천공홀(100) 내주로 확장되게 함으로서, 천공홀(100)의 내측벽에 깊게 파고들지 못하고 접지된 상태로 있게 됨으로서 앵커본체(14)의 정착력이 제대로 발휘되지 않고, 정착과정에서 스프링(18)의 탄성력보다 강한 외력이 작용할 시 확장앵커(20)가 원위치의 방향으로 밀려들어가는 현상이 발생하였다.

그리고, 확장앵커(20)의 록킹상태를 해제하기 위하여 별도의 록킹구(22)를 마련하여 작업자의 수조작 또는 앵커본체(14)의 삽입완료에 따라 해제되도록 하였 으나, 직경이 12mm~15mm이고 길이는 천공홀의 깊이만큼 12m~30m 이상되는 무거운 해제로드(40)를 작업자가 수조작하여 록킹구(22)를 해제시킨다는 것은 실질적으로 불가능한 것이었다.

또한, 도 11과 같이 천공홀(100)의 내측벽에 삽입된 확장앵커(20)의 끝부분은 천공홀(100)의 입구부를 향하는 면이 수평면을 이루고 있기 때문에, 앵커본체(14)에 인장력을 도입할 시, 그 인장력은 확장앵커(20)의 끝부분 수평면에 대해 수직방향으로 작용하게 되고, 수평면에서 가해지는 수직 인장력은 내측벽의 표층(表層)부로 집중되어 확장앵커(20)의 전방 내측벽이 함몰됨으로서 인용발명 1과 마찬가지로 앵커본체(14)의 정착력을 유지하기 어려워 재시공하여야 하는 문제점이 있었다.

결론적으로, 상기 인용발명 1과 인용발명 2는 네일앵커구조체의 정착수단인 앵커블레이드(16) 또는 확장앵커(20)가 천공홀(100)의 내측벽으로 삽입, 정착되는 과정에서 보다 안정적이고 긴밀한 정착력을 확보하지 못하는 문제점과,

앵커몸체(18) 또는 앵커본체(14)에 인장력을 도입할 시 앵커블레이드(16) 및 확장앵커(20)의 불합리한 구조에 의해 앵커몸체(18) 또는 확장앵커(20)의 전방 내측벽이 함몰되어 정착력이 상실됨으로서 재시공을 해야하는 문제점과,

앵커블레이드(16) 또는 확장앵커(20)의 전개과정에서, 별도의 공압식 회전기구나 록킹구(22)와 같은 공구를 사용한 후 제거하고, 그라우팅기를 이용한 천공홀(3)(100) 내부에 그라우트 공급작업을 수행함으로서 정착공정간의 연속성 및 시 공의 편의성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기 인용발명 1과 인용발명 2에 사용된 부호는 각각의 발명의 상세한 설명에 기재된 부호에 한정된 것이며, 이하 본 발명의 주요부분에 사용된 부호의 설명과는 별도로 구분되어져야 한다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 예각날을 갖는 스파이크를 그라우트의 공급압력으로 보강홀의 내측벽에 긴밀히 삽입되도록 하여 몸체를 안정적으로 정착시키고, 몸체에 가해지는 인장력을 스파이크 예각날의 상부예각면에 의해 내측벽의 심층(深層)부로 전파시키며, 몸체의 상단부에는 공벽보호관을 결합하여 소일네일앵커 몸체에 인장력을 가할 시, 그 인장력이 전파에 의해 보강홀의 내측벽이 상부캡의 전방으로 함몰되는 것을 방지하며, 몸체의 정착공정과 연이어 보강홀 내부에 그라우트를 충진할 수 있도록 함으로서, 사면보강작업을 보다 안정적이고 경제적으로 완료할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 이하 첨부되는 도면과 함께 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 보인 분리사시도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 작동과정을 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 스파이크의 작동과정을 보인 평면도이고, 도 6은 본 발명의 시공상태를 보인 단면도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명은 중앙에 네일(100)이 결합되는 나선공(51)이 뚫리고, 나선공(51)을 중심으로 서로 마주보는 한쌍의 관통공(53)이 뚫리며, 바깥둘레면에는 숫나사부(52)가 형성된 상부캡(50)과;

하부 내측둘레면에 암나사부(91)가 형성되고 보강홀(200) 내측벽이 상부캡(50) 주변으로 함몰되는 것을 방지하는 공벽보호관(90)과;

상부 바깥둘레면에 상기 공벽보호관(90)의 암나사부(91)가 나사결합되는 숫나사부(13)가 형성되고, 상부 내측둘레면에는 상부캡(50)의 숫나사부(52)가 나사결합되는 암나사부(14)가 형성되며, 단턱부(15)를 경계로 상기 암나사부(14)와 연이어 통하는 가압실(16)이 형성되고, 가압실(16)과 수직방향으로 연이어 통하며 평면형상이 부채꼴형상으로 된 수개의 진출공(11)이 방사상으로 뚫리며, 진출공(11)의 중심부 수직하방에는 안착홈(12)이 각각 형성되고, 안착홈(12)의 일측방에는 저면의 장착공(18)으로 삽입되어 진출공(11)의 바닥면 상부로 돌출되는 볼베어링(40)이 각각 나사결합되며, 저면에 수개의 나사공(17)이 뚫린 몸체(10)와;

진출공(11)의 형상과 일치되게 평면형상이 부채꼴형상으로 형성되며, 저면에는 슬라이드홈(23)과 볼베어링홈(24)이 각각 형성되고, 내측에는 호형경사면(22)과 호형수직면(22a)이 연이어 형성되며, 외측에는 상부예각면(21a)과 하부예각면(21b)에 의해 예각날(21)이 형성된 스파이크(20)와;

고정볼트(31)에 의해 몸체(10)의 안착홈(12)에 결합되고, 상단부가 스파이크(20)의 슬라이드홈(23)에 삽입되어 스파이크(20)의 진출을 멈추게 하는 스토 퍼(30)와;

상단부가 상부캡(50)의 관통공(53)으로 삽입되어 공벽보호관(90) 내측에 위치하면서 그라우트 공급호스(64)가 결합되는 유입관(62)이 격벽(61)에 나사결합되고, 바깥둘레면 중앙에는 밀폐링(63)이 결합되어 몸체(10)의 가압실(16)에 삽입되는 실린더(60)와;

저면 중앙에 가이드홈(72)이 뚫리고, 하단부에는 꼭지점이 아래방향으로 향하는 원뿔면(71)이 형성되며, 상부 바깥둘레면에는 밀폐링(73)이 결합되어 몸체(10)의 가압실(16)에 삽입되는 피스톤헤드(70)와;

중심부에 가이드핀(83)이 체결너트(84)에 의해 결합되고, 몸체(10) 저면에 마련된 수개의 나사공(17)과 일치되도록 수개의 고정공(82)이 뚫린 하부캡(80)과;

하부캡(80)의 고정공(82)으로 삽입되어 몸체(10)의 나사공(17)에 나사결합되면서 하부캡(80)을 몸체(10) 저면에 고정시키는 나사부(86)가 상단부에 형성되고, 몸체(10)를 보강홀(200)의 바닥면에 꽂히게 하는 고정핀(85)으로 구성된 것에 특징이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 그라우트를 몸체(10) 내부의 가압실(16)에 고압으로 공급하여 예각날(21)을 갖는 스파이크(20)를 보강홀(200) 내측벽으로 파고들게하여 소일네일앵커의 몸체(10)를 보강홀(200) 하단부에 긴밀히 정착시키고,

몸체(10)에 가해지는 인장력을 스파이크(20) 예각날(21)의 상부예각면(21a)에 의해 내측벽의 심층부로 전파시키며, 몸체(10)의 상단부에는 공벽보호관(90)을 결합하여 소일네일앵커 몸체(10)에 인장력을 가할 시, 그 인장력이 전파에 의해 보강홀(200)의 내측벽이 상부캡의 전방으로 함몰되는 것을 방지하며, 몸체의 정착공정과 연이어 진출공(11)으로 빠져나온 그라우트가 보강홀(200)의 바닥면으로부터 입구부까지 충진될 수 있도록 한 것으로, 이하 본 발명의 구성을 정착과정과 함께 더욱 상세히 살펴보기로 한다.

먼저 본 발명의 조립과정을 살펴보면; 몸체(10) 상부내측의 암나사부(14)에 상부캡(50)을 나사조립하여 체결한다.

상기 상부캡(50)은 별도의 조임공구(도시생략)로 회전시켜 숫나사부(52)가 상기 암나사부(14)에 체결되도록하는 것으로, 조임공구 저면의 돌기부를 상부캡(50)의 상면에 형성된 한쌍의 조임홈(54)으로 삽입시킨 후, 조임공구의 손잡이를 잡고 나사체결방향으로 회전시켜주면 된다. 그리고, 상부캡(50)의 저면 끝단부가 몸체(10)의 단턱부(15)에 안착되면 상부캡(50)은 회전을 멈추게되고 체결이 완료되는 것이다.

상부캡(50)의 체결이 완료되면 공벽보호관(90)을 몸체(10)의 숫나사부(13)에 나사조립하여 체결한다.

공벽보호관(90)의 체결이 완료되면 몸체(10)의 저면으로 실린더(60)를 삽입시키면서 상부캡(50)에 뚫린 한쌍의 관통공(53)중 어느 한쪽으로 유입관(62)이 관통되도록하여 실린더(60)를 상부캡(50)의 저면에 맞닿이도록 삽입시킨다.

그리고, 상부 평활면이 실린더(60)를 향하도록하여 피스톤헤드(70)를 몸 체(10) 저면으로 삽입시켜 실린더(60)의 저면에 상부 평활면이 맞닿이도록 피스톤헤드(70)를 삽입시킨다.

실린더(60)와 피스톤헤드(70)의 삽입이 완료되면 하부캡(80)의 중심부에 가이드핀(83)을 체결너트(84)로 결합하고, 가이드핀(83)의 상단부가 피스톤헤드(70)의 가이드홈(72) 입구부에 위치하도록 맞춘 후, 몸체(10) 저면의 나사공(17)과 하부캡(80)의 고정공(82)이 일치되도록하고, 고정핀(85)의 나사부(86)를 하부캡(80)의 고정공(82)으로 관통시키면서 몸체(10)의 나사공(17)에 나사조립한다.

고정핀(85)으로 하부캡(80)을 몸체(10) 저면에 체결한 후, 몸체(10) 중앙 바깥둘레면에 방사상으로 뚫린 수개의 진출공(11)으로 스파이크(20)를 각각 삽입시킨다.

상기 스파이크(20)는 호형경사면(22)이 피스톤헤드(70)의 원뿔면(71)에 맞닿이도록 삽입하고, 스토퍼(30)를 안착홈(12)에 삽입하여 나사공(12a)에 고정볼트(31)를 체결하면 본 발명의 조립이 완료된다.

상기와 같이 조립된 본 발명은 상부캡(50)의 나선공(51)에 나선돌기(101)가 나사조립되도록하여 네일(100)을 결합하고, 유입관(62)에 그라우트 공급호스(64)를 결합한 후 보강홀(200)의 하단부로 삽입시켜 정착시키게 되는 바, 이하 본 발명의 정착과정을 상세히 살펴보기로 한다.

작업자가 네일(100)의 선단에 결합된 본 발명의 소일네일앵커 몸체(10)를 보 강홀(200)의 입구부로부터 하단부로 삽입시키게 되면, 작업자에 의한 삽입 가속력과 네일(100) 및 몸체(10)의 자중에 의해 하단부를 향하여 진입하다가 도 2와 같이 고정핀(85)이 보강홀(200)의 바닥면에 꽂히면서 멈추게 된다.

상기 보강홀(200)은 도 6과 같이 입구부에 대해 하단부가 낮게 경사지도록 천공됨으로서 작업자가 네일(100)과 본체(10)를 용이하게 삽입시킬 수 있는 것이다.

보강홀(200)의 하단부에 본체(10)의 고정이 완료되면 그라우팅장치(도시생략)를 작동시켜 그라우트를 공급호스로 공급한다.

고압으로 공급되는 그라우트는 공급호스(64)를 경유하여 유입관(62)으로 진입하게 되고, 유입관(62)을 경유한 그라우트는 실린더(60)의 격벽(61) 하측 공간부로 진입하게 되며, 그라우트의 공급압력에 의해 피스톤헤드(70)는 가압실(16)에서 서서히 하강하게 된다.

피스톤헤드(70)의 하강과 동시에 스파이크(20)는 진출공(11)을 빠져나오면서 보강홀(200)의 내측벽을 향하여 진출하게 되는 바, 상기 피스톤헤드(70)의 하강으로 스파이크(20)가 진출하는 과정을 살펴보면;

도 2와 같이 피스톤헤드(70)의 직경이 좁은 원뿔면(71) 끝단부에 스파이크(20)의 호형경사면(22)이 맞닿인 상태에서, 도 3과 같이 그라우트의 공급압력에 의해 피스톤헤드(70)가 하강할수록 직경이 넓은 원뿔면(71)으로 스파이크(20)의 호형경사면(22)에 맞닿이게 됨으로서 스파이크(20)는 진출공(11) 밖으로 서서히 밀려나게 되며, 도 4와 같이 피스톤헤드(70)의 원뿔면(71)이 스파이크(20)의 호형경사 면(22)을 벗어나면서 피스톤헤드(70)의 상부 바깥둘레면(부호생략)과 스파이크(20)의 호형수직면(22a)이 맞닿이게 되면 스파이크(20)의 진출은 멈추게 된다.

그라우트의 공급압력에 의해 하강하는 피스톤헤드(70)는 가이드홈(72)에 삽입되는 가이드핀(83)에 의해 좌, 우 흔들림없이 수직방향으로 하강하다가 원뿔면(71)의 끝단부 저면이 가이드핀(83)의 원판(부호생략)에 맞닿이면서 하강을 멈추게 된다.

상기와 같이 피스톤헤드(70)가 그라우트의 공급압력에 의해 하강함으로서 스파이크(20)는 진출공(11)을 빠져나와 보강홀(200) 내측벽에 정착되는 바,

스파이크(20)는 그라우트의 공급압력을 전달받은 피스톤헤드(70)에 의해 추진됨으로서 보다 강력하게 보강홀(200) 내측벽을 파고들 수 있게 되며, 상부예각면(21a)과 하부예각면(21b)에 의해 형성된 예각날(21)에 의해 내측벽으로 용이하게 삽입될 수 있는 것이다.

상기 스파이크(20)는 볼베어링홈(24)에 맞닿인 볼베어링(40)에 의해 진출공(11) 바닥면을 자연스럽게 슬라이딩하면서 진출하게 되고, 피스톤헤드(70)의 상부 바깥둘레면과 호형수직부(22a)가 맞닿이면서 진출을 멈춘 후에 그라우트의 공급압력이 가해지더라도 슬라이드홈(23)에 상면이 맞닿인 스토퍼(30)에 의해 걸림되어 멈춤상태를 유지하게 되는 것이다.

볼베어링홈(24)의 양측 끝부분은 볼베어링(40)이 활주하는 구면홈보다 깊은 구면홈으로 형성되어 있으며, 스파이크(20)가 몸체(10) 내부에 삽입된 상태에서는 볼베어링(40)의 내부에 탄력설치된 스프링(도시생략)에 의해 볼베어링(40)이 볼베 어링홈(24)의 일측 끝부분 깊은 구면홈에 밀착되어 있어 소일레일앵커를 설치하기위해 운반, 이동시에 외력이 작용하더라도 진출공(11)으로 빠져나오지 않도록 스파이크(20)의 움직임을 억제시키게 되는 것이며, 스파이크(20)의 진출 완료시에도 볼베어링(40)이 타측 끝부분 깊은 구면홈에 밀착되어 있어 외력이 작용하더라도 진출공(11)으로 밀려들어가지 않도록 스파이크(20)의 움직임을 억제시키게 되는 것이다.

스파이크(20)에 의해 몸체(10)가 보강홀(200)의 하단부에 정착된 후 그라우트는 진출공(11)으로 계속 흘러나와 보강홀(200) 하단부에서 입구부까지 충진된다.

보강홀(200) 내부에 그라우트의 충진이 완료되면 입구부에 플레이트를 설치하여 입구부측 네일(100) 끝부분을 정착시키고 인장력을 가하여 지반을 안정적으로 보강하게 된다.

상기 정착과정에서 몸체(10)에 가해지는 인장력은 스파이크(20) 예각날(21)의 상부예각면(21a)에 의해 내측벽의 심층부로 전파되어 표층부의 함몰을 최소화 시키며, 몸체(10) 상부에 결합된 공벽보호관(90)은 네일(100) 인장시 스파이크(20) 주변지반 표층부에 전달되는 인장력에 의해 내측벽이 상부캡(50)측으로 함몰되는 것을 방지하면서 지반을 단단히 받쳐주게 되어 설계시 필요로 하는 인장력이 확보됨으로서 안정적인 보강구조가 형성된다.

상기 스파이크(20)의 상부예각면(21a)은 예각날(21)을 중심으로 내측벽을 향하여 경사지게 형성됨으로서, 인장력은 상부예각면(21a)에 대해 수직방향으로 향하게 되고, 결국 인장력은 상부예각면(21a)이 향하는 내측벽 심층부로 전파되어 표층 부의 함몰을 최소화 시키게 되는 것이다.

상기 본 발명의 구성에 있어서, 인장재인 네일(100)을 결합하기 위한 상부캡(50)의 구성은 도 7 및 도 8과 같이 인장재를 강선재(102)로 사용하기 위한 구성으로 변형실시가능한 것으로, 상부캡(50)의 중앙에 수개의 테이퍼공(55)을 형성하고, 상기 테이퍼공(55)의 내측둘레면에 끼워져 강선재(102)의 끝단부를 고정하는 쐐기(56)를 결합한 것이다.

즉, 상부캡(50)은 보강홀(200)에 삽입되는 인장재를 네일(100) 또는 강선재(102) 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 그라우트의 공급압력을 전달받은 피스톤헤드(70)에 의해 스파이크(20)가 추진력을 얻어 보다 강력한 힘으로 보강홀(200) 내측벽을 파고들 수 있게 되며, 상부예각면(21a)과 하부예각면(21b)에 의해 형성된 예각날(21)에 의해 내측벽으로 용이하게 삽입되고, 예각날(21)의 상부예각면(21a)에 의해 몸체(10)에 가해지는 인장력이 보강홀 내측벽의 심층부로 전파되어 내측벽 표층부의 함몰을 최소화 시키며,

몸체(10) 상부에 공벽보호관(90)을 결합하여 네일(100) 인장시, 인장력이 스파이크(20) 주변지반에 전달되어 보강홀 내측벽이 상부캡(50)측으로 함몰되는 것을 방지함으로서 그라우트가 굳어지지 않은 상태에서도 설계시 필요로 하는 인장력을 도입할 수 있게 되고, 그라우트가 굳어지는 5~7일 동안의 기간을 소비하지 않고도 보강홀(200)의 굴착 후 초기에 발생하는 지반의 큰 변형을 방지할 수 있게 되며,

몸체(10)의 정착공정과 연이어 진출공(11)으로부터 공급되는 그라우트를 보강홀(200) 내부에 충진할 수 있도록 함으로서, 사면보강작업을 보다 신속하고 안정적이며 경제적으로 시공할 수 있게 되는 등 그 기대되는 가치가 대단히 우수한 매우 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 몸체(10)의 상부내측에 상부캡(50)이 나사결합되고, 저면에는 하부캡(80)이 결합되며, 중앙내측에는 수개의 스파이크(20)를 방사상으로 장착하여 몸체(10)보강홀(200) 내측벽에 정착시키는 소일네일앵커에 있어서;

   상부캡(50)에는 네일(100)이 결합되는 나선공(51)을 중심으로 서로 마주보는 한쌍의 관통공(53)이 뚫리고,

   몸체(10)의 상부 바깥둘레면에는 숫나사부(13)가 형성되고, 단턱부(15)를 경계로 암나사부(14)와 연이어 통하는 가압실(16)이 형성되며, 가압실(16)과 수직방향으로 연이어 통하며 평면형상이 부채꼴형상으로 된 수개의 진출공(11)이 방사상으로 뚫리고, 진출공(11)의 중심부 수직하방에는 안착홈(12)이 각각 형성되며, 안착홈(12)의 일측방에는 저면의 장착공(18)으로 삽입되어 진출공(11)의 바닥면 상부로 돌출되는 볼베어링(40)이 각각 나사결합되고, 저면에 수개의 나사공(17)이 뚫리며,

   스파이크(20)는 진출공(11)의 형상과 일치되게 평면형상이 부채꼴형상으로 형성되며, 저면에 슬라이드홈(23)과 볼베어링홈(24)이 각각 형성되고, 내측에는 호형경사면(22)과 호형수직면(22a)이 연이어 형성되며, 외측에는 상부예각면(21a)과 하부예각면(21b)에 의해 예각날(21)이 형성되고,

   몸체(10)의 숫나사부(13)에는 보강홀(200) 내측벽이 상부캡(50) 주변으로 함몰되는 것을 방지하는 공벽보호관(90)이 나사결합되며,

   안착홈(12)에는 상단부가 스파이크(20)의 슬라이드홈(23)에 삽입되어 스파이크(20)의 진출을 멈추게 하는 스토퍼(30)가 고정볼트(31)에 의해 결합되고,

   가압실(16)에는 상단부가 상부캡(50)의 관통공(53)으로 삽입되어 공벽보호관(90) 내측에 위치하면서 그라우트 공급호스(64)가 결합되는 유입관(62)이 격벽(61)에 나사결합되고, 바깥둘레면 중앙에는 밀폐링(63)이 결합된 실린더(60)가 삽입되고,

   저면 중앙에 가이드홈(72)이 뚫리고, 하단부에는 원뿔면(71)이 형성되며, 상부 바깥둘레면에는 밀폐링(73)이 결합된 피스톤헤드(70)가 몸체(10)의 가압실(16)에 삽입되며,

   상기 하부캡(80)은 중심부에 가이드핀(83)이 체결너트(84)에 의해 결합되고, 수개의 고정공(82)이 뚫리고, 보강홀(200)의 바닥면에 꽂히는 고정핀(85)에 의해 몸체(10) 저면에 고정되는 것을 특징으로 하는 사면보강공사용 소일네일앵커.

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