KR100785258B1 - 네일 장착용 스페이서 및 이를 이용한 네일 삽입 지반보강공법 - Google Patents

네일 장착용 스페이서 및 이를 이용한 네일 삽입 지반보강공법 Download PDF

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(주)대한지오이엔씨
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Abstract

본 발명은 네일을 안정적으로 천공홀 중앙에 위치시킴은 물론 네일을 보강하여 원지반에 대한 전단력과 지반 붕괴시 발생되는 인장력을 향상시킬 수 있도록 한 네일 장착용 스페이서와 이를 이용하여 네일의 보강범위를 향상시킬 수 있게 함으로써 경제성 확보가 가능해진 네일 삽입 지반보강 공법에 관한 것이다.
본 발명은 주물 제작되며 복수개의 조각으로 나누어져 네일 표면을 감싸면서 둘러싸는 본체; 및, 상기 본체가 네일에 고정되도록 본체 조각 상호 간을 연결 결합시키는 결속수단;을 포함하여 구성되며, 상기 본체는 그 외주면에서부터 돌출되어 띠를 구성하는 제1돌기띠가 일체로 형성되는 것임을 특징으로 하는 네일 장착용 스페이서를 제공한다.
또한, 본 발명은 (a)지반을 천공하여 천공홀을 형성시키는 단계; (b)네일 장착용 스페이서를 일정간격으로 장착하고 그라우팅용 주입관을 결속시킨 상태의 네일을 상기 천공홀에 삽입하여 고정 설치하는 단계; (c)상기 그라우팅용 주입관을 통해 그라우팅재를 주입하는 단계; 및, (d)지반 표면에 숏크리트 또는 녹화토를 피복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 네일 삽입 지반보강 공법을 제공한다.
스페이서, 네일, 보강, 그라우팅, 녹화

Description

네일 장착용 스페이서 및 이를 이용한 네일 삽입 지반보강 공법{Spacer fitted with nail and earth reinforcement methods using the same}
도 1은 종래의 네일 장착용 스페이서가 장착된 네일(a)과 이를 이용한 지반 보강공법(b)을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 네일 장착용 스페이서의 일실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 네일 장착용 스페이서와 그라우팅용 주입관을 네일에 장착한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3 상태의 네일을 지반에 설치하여 완성되는 지반보강 공법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 지반보강 공법의 일실시예에 따라 완성한 녹화 사면을 도시한 구조도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 100: 스페이서 11: 결속선
110: 본체 111: 제1돌기띠
112: 고정홈 115: 제2돌기띠
117: 내부홈
120: 결속수단 121: 돌출편
125: 볼트 126: 너트
200: 그라우팅용 주입관 30, 300: 네일(nail)
40: 네일링 콘 50, 500: 지압판
G: 그라우팅재 H: 천공홀
D: 배수관
본 발명은 네일 장착용 스페이서 및 이를 이용한 네일 삽입 지반보강 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 네일을 안정적으로 천공홀 중앙에 위치시킴은 물론 네일을 보강하여 원지반에 대한 전단력과 지반 붕괴시 발생되는 인장력을 향상시킬 수 있도록 한 네일 장착용 스페이서와 이를 이용하여 네일의 보강범위를 향상시킬 수 있게 함으로써 경제성 확보가 가능해진 네일 삽입 지반보강 공법에 관한 것이다.
지반 보강공사는 철도 및 고속도로공사에서 인접사면을 보강하거나, 지하구조물 및 터널 등과 같은 굴착이 수반되는 토목관련 시설물 축조공사에서 굴착 주변 지반의 붕괴를 방지하기 위한 경우에 수반된다.
네일링 공법은 보강재를 원지반에 삽입한 후 그라우팅재를 주입하여 원지반 자체의 전체적인 전단강도를 증대시키고 네일의 인장력 발휘로 공사중이나 공사가 끝난 뒤에 예상되는 지반의 변위를 가능한 억제하는 지반 보강공법이다. 이와 같은 네일링 공법은 사면경사를 급경사로 할 수 있어 토지이용효율을 높일 수 있고, 원지반 자체를 벽체로 이용하기 때문에 안정성이 높은 옹벽을 구축할 있으며, 신속성, 단순성, 경제성, 경장비의 사용 면에서 타공법에 비해 유리하다는 장점 때문에 사면 보강과 굴착면에 대한 유연한 지반 보강공법으로 널리 활용되고 있다.
네일링 공법에서 네일의 보강효과는 네일 자체가 갖는 내력과 그라우팅재와 지반과의 마찰력, 네일과 그라우팅재의 마찰력에 의해 결정되며, 그 결과 네일을 천공홀 중심에 위치하도록 설치하여 그라우팅재가 천공홀에 균일하게 주입되도록 하는 것은 네일의 보강효과를 극대화시키는데 상당히 중요하다. 이에, 네일링 공법에서는 네일을 천공홀 중심에 위치시키기 위하여 스페이서를 네일에 장착하여 왔다.
도 1은 종래 네일 장착용 스페이서가 장착된 네일(a)과 이를 이용한 지반 보강공법(b)을 도시한 도면이다. 도 1(a)과 같이 종래에는 스페이서(10)를 플라스틱관을 활용하였으며, 플라스틱관의 양단부를 제외하고 길이방향으로 여러 부분 절개한 후 양단부를 밀어 중앙이 부풀려지도록 제작한 것이 대표적인 예이다. 이와 같 은 스페이서(10)는 플라스틱 소재이기 때문에 그다지 견고하지 못하고, 천공홀(H)에 삽입할 때 중앙의 부불려진 부분이 천공면에 눌려 제역할을 충분히 발휘하지 못한다는 문제를 내재한다. 또한, 일체형의 부재이기 때문에 상당 길이의 네일(30) 끝에서부터 끼우면서 제위치를 찾는 방법으로 장착하게 되어 설치 및 해체작업이 번거롭다는 문제를 가지며, 양단부를 그라우팅용 주입관과 함께 결속선(11)을 묶어 네일(30)에 고정하기 때문에 결속선(11)이 쉽게 풀려 스페이서(10)는 물론 그라우팅용 주입관이 제위치를 이탈하는 문제를 초래한다.
한편, 도 1(b)에서와 같이 종래에는 콘형상의 부재(네일링 콘, 40)를 네일(30)에 장착하여 네일(30) 하나당 미치는 보강범위를 확대하여 전체적으로 네일(30)의 수를 감소시킴으로써 경제적인 네일링 공법에 제안되었다. 즉, 네일링 콘(40)의 장착으로 그라우팅재(G)와의 마찰면적이 확대되어 네일(30)의 인발 저항력이 향상되고, 네일링 콘(40)의 보강으로 네일(30)의 전단력(원지반에 대한 전단력)과 인장력(지반 붕괴시 발생되는 인장력)이 향상되도록 한 것이다. 이와 같은 네일링 콘(40)은 전술한 스페이서(10)처럼 상당 길이의 네일(30) 끝에서부터 끼우면서 제위치를 찾는 방법으로 장착하게 되므로 설치작업이 번거롭다는 문제를 가지며, 스페이서(10)와는 별도의 소요비용을 요구하게 된다.
이에, 본 발명자는 스페이서를 겸하면서 네일링 콘 역할을 수행하도록 하여 경제성을 확보함과 동시에 종래 플라스틱 소재의 스페이서가 갖는 문제점을 해결한 네일 장착용 스페이서와 이를 이용하여 지반 보강효과가 더욱 강화된 소일네일링 공법을 개발하게 되었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 안출된 것으로서, 네일을 안정적으로 천공홀 중앙에 위치시킴은 물론 네일을 보강하여 원지반에 대한 전단력과 지반 붕괴시 발생되는 인장력을 향상시킬 수 있도록 한 네일 장착용 스페이서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 부재를 통해 스페이서와 네일링 콘의 역할을 동시에 수행하도록 한 네일 정착용 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 조각으로 나누어진 본체를 네일 표면에 서 결합시켜 장착하기 때문에 상당 길이의 네일에도 설치 및 해체가 간편해진 네일 정착용 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스페이서와 레일링 콘의 역할을 동시에 수행하는 네일 정착용 스페이서를 네일에 장착함으로써 네일의 보강범위를 향상시키고 그 결과 경제적인 시공이 가능해진 강화 소일네일링 공법을 제공하는 것이다.
상기한 목적달성을 위해, 본 발명은 지반 보강하기 위해 지반 천공홀에 보강재로 삽입되는 네일(nail)이 천공홀 중심에 위치하도록 네일에 장착되는 스페이서 로서,
주물 제작되며, 복수개의 조각으로 나누어져 네일 표면을 감싸면서 둘러싸는 본체; 및, 상기 본체가 네일에 고정되도록 본체 조각 상호 간을 연결 결합시키는 결속수단;을 포함하여 구성되며,
상기 본체는 그 외주면에서부터 돌출되어 띠를 구성하는 제1돌기띠가 일체로 형성되는 것임을 특징으로 하는 네일 장착용 스페이서를 제공한다.
또한, 본 발명은 (a)지반을 천공하여 천공홀을 형성시키는 단계; (b)네일 장착용 스페이서를 일정간격으로 장착하고 그라우팅용 주입관을 결속시킨 상태의 네일을 상기 천공홀에 삽입하여 고정 설치하는 단계; (c)상기 그라우팅용 주입관을 통해 그라우팅재를 주입하는 단계; 및, (d)지반 표면에 숏크리트 또는 녹화토를 피복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 강화 소일네일링 공법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 네일 장착용 스페이서(100)의 일실시예를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 네일 장착용 스페이서(100)와 그라우팅용 주입관(200)을 네일(300)에 장착한 상태를 도시한 도면으로, 본 발명에 따른 네일 정착용 스페이서(100)는 복수개의 조각으로 나누어지며 외주면에 제1돌기띠(111)가 형성된 본체(110);와 이러한 본체(110) 조각을 상호 결합하여 네일(300)에 고정시키는 결속수단(120);을 포함하여 구성된다는데 특징이 있다.
본체(110)는 주물 제작되며, 복수개의 조각으로 나누어져 네일(300) 둘레를 감싸면서 둘러싸게 된다. 복수개의 조각으로 나누어진 본체(110)를 분리된 상태로 네일(300) 표면에 접하도록 배치한 후 결속수단(120)을 이용하여 분리된 본체(110)를 상호 결합시키면서 네일(300)에 고정시키기 때문에, 본 발명의 네일 정착용 스페이서(100)는 상당길이의 네일(300)에도 소요위치에 장착하는 것이 용이해진다. 이와 같은 분리형의 본체를 본 발명의 구성요소로 한다는 것은 종래 일체형으로 제작된 스페이서와 구분되는 점이다. 도 2에서는 원통형상의 부재를 2개의 조각으로 나누어 제작되는 본체(110)의 실시예가 도시되어 있으며, 물론 3개 이상의 조각으로 나누어지거나 조각들이 서로 떨어져서 네일 둘레를 감싸는 본체의 채택도 가능하나 본체 조각의 상호결합 개소를 줄이면서 본체의 부피가 큰 것이 네일 보강효과에 유리할 것이므로 이러한 점을 감안하면 본체를 도 2에서와 같이 네일 외주면과 동일한 형상의 내주면을 갖는 원통형상의 부재를 2개의 조각으로 나누어 제작하는 것이 바람직하겠다.
본체(110) 외주면에는 돌출되어 띠를 구성하는 제1돌기띠(111)가 형성되는데, 제1돌기띠(111)는 본 발명에 따른 네일 장착용 스페이서(100)가 실질적으로 스페이서 역할을 하면서 네일링 콘 역할을 하도록 하는 구성이다. 다시 말해, 제1돌기띠(111)가 본체(110)로부터 돌출되는 돌출길이만큼 천공면과 네일(300)과의 간격을 확보할 수 있게 되어 네일(300)이 천공홀 중심에 위치하는 것이 가능해지며, 돌출되어 확보되는 제1돌기띠(111)의 표면은 그라우팅재(G)와의 마찰면으로 작용하여 네일(300)의 인발저항력을 향상시키게 되는 것이다. 또한, 제1돌기띠(111)는 본체 (110)의 주물 제작시 일체형으로 제작되므로 이와 같은 제1돌기띠(111)가 형성된 본체(110)를 네일(300)에 장착하면 원래 네일(300) 자체가 발휘하는 인장력과 전단력을 보강할 수 있게 된다.
상기 제1돌기띠(111)에는 그라우팅용 주입관(200)의 위치를 고정시키기 위한 고정홀(hole) 또는 고정홈(groove, 112)이 형성될 수 있는데, 도 2는 고정홈(112)이 형성된 예이다. 고정홀 또는 고정홈(112)은 별도의 결속선 없이도 그라우팅용 주입관(200)의 위치를 잡아주면서 그라우팅재(G) 주입시 그라우팅용 주입관(200)이 제위치를 이탈하지 않도록 도와준다.
상기 제1돌기띠(111)의 네일링 콘 역할을 보완하기 위해 도 2의 실시예에서와 같이 제2돌기띠(115)가 추가적으로 형성되도록 본체(110)를 구성할 수 있다. 이 경우 제1돌기띠(111)는 본체(110) 중앙에 위치하도록 배치하고, 제2돌기띠(115)는 본체(110) 양단부에 제1돌기띠의 고정홀 또는 고정홈(112)의 형성위치보다 돌출길이를 짧게 하면서 상기 제1돌기띠(111)와 이격하여 위치하도록 배치하여 제1돌기띠(111) 및 제2돌기띠(115)가 다단식의 요철형을 이루도록 구성한다. 제2돌기띠(115)의 돌출길이가 짧은 것은 제1돌기띠의 고정홀 또는 고정홈(112)에 끼워지는 그라우팅용 주입관(200)의 간섭을 피하도록 하기 위함이며, 가장 긴 돌출길이를 가지는 제1돌기띠(111)를 본체(110) 중앙에 배치하고 양단으로 갈수록 돌출길이가 작아지는 제2돌기띠(115)를 배치한 것은 제1돌기띠(111)를 중심으로 양쪽에서 반대방향으로 작용하는 지압력(지반 표면에서 작용)과 인발력(지반 내부에서 작용)을 적절하게 대응하도록 하기 위함이다. 물론, 제2돌기띠(115)는 본체(110) 주물 제작 시 일체형으로 제작되므로 제1돌기띠(111)와 함께 네일 보강효과(전단력, 인장력)를 발휘하는 것은 당연하다.
본 발명의 네일 정착용 스페이서(100)가 이형철근에 장착되는 경우에는 이형철근과의 결속력을 향상시키기 위해 본체를 그 내주면에 이형철근의 마디와 리브가 끼워지는 내부홈(117)이 형성되도록 구성함이 바람직하다.
결속수단(120)은 본체(110)가 네일(300)에 고정되도록 본체 조각 상호 간을 연결 결합한다. 도 2의 실시예에는 복수개의 본체 외주면에서 돌출 형성되고 결합홀(122)이 형성되며, 이웃하는 본체 상호 간에 서로 대응하도록 배치되는 돌출편(121); 상기 돌출편의 결합홀(122)을 통과하도록 설치되어 이웃하는 본체 조각 상호 간을 연결하는 볼트(125); 및, 상기 볼트(125)와 체결하는 너트(126);를 포함하여 구성되는 결속수단이 도시되어 있다. 이와 같은 결속수단에서 돌출편(121)은 본체(110)의 주물제작시 일체로 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 그러한 경우 돌출편(121)은 제1돌기띠(111) 및 제2돌기띠(115)와 함께 네일 보강효과를 발휘할 것이다.
도 4는 도 3 상태의 네일을 지반에 설치하여 완성되는 강화 소일네일링 공법을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 강화 소일네일링 공법의 일실시예에 따라 완성한 녹화 사면을 도시한 구조도로 이를 참고하여 본 발명에 따른 강화 소일네일링 공법을 설명한다.
(a)지반 천공
지반을 천공하여 천공홀(H)을 형성시킨다.
(b)네일 삽입 고정
도 3과 같은 본 발명에 따른 네일 장착용 스페이서(100)를 일정간격으로 장착하고 그라우팅용 주입관(200)을 결속시킨 상태의 네일(300)을 천공홀(H)에 삽입 설치한다. 네일 장착용 스페이서(100)에 의해 네일(300)은 천공면과 일정거리 떨어지면서 천공홀(H) 중심에 위치하도록 배치된다.
네일(300)이 삽입되면 천공홀(H)을 폐쇄하면서 네일(300)을 고정한다. 천공홀(H)의 폐쇄는 통상적인 방법에 따라 지압판(500)을 이용할 수 있다. 즉, 천공홀(H)을 폐쇄하는 크기로 중앙에 통공이 형성된 지압판(500)을 네일 단부가 관통하도록 설치하고 풀림방지너트를 이용하여 지압판을 천공면에 밀착시키면서 네일을 고정하는 것이다. 풀림방지너트는 단부가 수나사 가공된 네일에 직접 체결하거나, 네일에 밀착하면서 외주면에 수나사산이 형성된 라이너 스크류를 별도 준비하여 여기에 체결하는 방법으로 이용된다.
(c)그라우팅재 주입
상기 그라우팅용 주입관(200)을 통해 그라우팅재(G)를 주입한다. 도 3과 같은 본체 제1돌기띠(111)에 고정홀 또는 고정홈(112)이 형성된 네일 장착용 스페이서(300)를 채택하면 그라우팅용 주입관(200)은 별도의 결속선 없이 그 위치를 고정하면서 천공홀(H)에 삽입되며 그라우팅재(G) 주입시에도 제위치를 이탈하지 않게 될 것이므로 그라우팅 작업은 원활하게 진행될 것이다.
(d)지반 표면 보호 단계
상기 (c)단계 후에 네일 보강된 지반 표면을 보호하기 위해 숏크리트 또는 녹화토를 피복한다. 숏크리트로 피복하면 본 발명은 통상의 소일네일링 공법으로 완성될 것이며, 녹화토로 피복하면 본 발명은 사면 녹화공법으로 완성될 것이다.
다만, 녹화토를 피복하는 경우에는 상기 (a)단계를 네일 설치용 천공홀과 배수관 설치용 천공홀로 구분하여 형성되도록 진행한 후 상기 (b)단계에 배수관 설치용 천공홀에 배수관(D)을 삽입 설치하는 단계를 포함시켜 도 5와 같은 녹화사면 구조로 완성하도록 한다. 상기 배수관으로는 통상적으로 사용되는 유공관, S형다발관이 채택될 수 있으며, 또는 원활한 배수를 위해 본 발명자가 개발한 유공관과 S형다발관이 결합된 복합배수관이 채택될 수 있다. 특히 녹화토 피복은 주변환경과 조화를 이룰 수 있는 향토 초목본류를 환경친화적인 인공토양으로 녹화하여 완성할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 네일을 안정적으로 천공홀 중앙에 위치시킴은 물론 네일을 보강하여 원지반에 대한 전단력과 지반 붕괴시 발생되는 인장력을 향상시킬 수 있게 되므로 네일 하나가 미치는 보강범위의 확장을 통한 경제성 확보에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 부재를 통해 스페이서와 네일링 콘의 역할을 동시에 수행하게 되므로 스페이서와 네일링 콘의 설치를 한 번의 설치작업으로 단일화시킬 수 있어 간편해지며, 나아가 복수개의 조각으로 나누어진 본체를 네일 표면에 결합시켜 장착하기 때문에 상당 길이의 네일에도 설치 및 해체가 간편해진다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 지반 보강하기 위해 지반 천공홀에 보강재로 삽입되는 네일(nail)이 천공홀 중심에 위치하도록 네일에 장착되는 스페이서로서,
    주물 제작되며, 복수개의 조각으로 나누어져 네일(300) 표면을 감싸면서 둘러싸는 본체(110); 및,
    상기 본체(110)가 네일(300)에 고정되도록 본체 조각 상호 간을 연결 결합시키는 결속수단(120);을 포함하여 구성되며,
    상기 본체(110) 외주면 중앙에는 그라우팅용 주입관(200)의 위치를 고정시키기 위한 고정홀(hole) 또는 고정홈(groove, 112)이 형성된 제1돌기띠가 돌출되어 띠를 구성하고,
    상기 본체(110) 외주면 중앙에서 양단부로 갈수록 상기 제1돌기띠의 고정홀 또는 고정홈(112)의 형성위치보다 짧은 돌출길이를 가지는 제2돌기띠(115)가 상기 제1돌기띠(111)와 이격하여 위치하도록 형성됨으로써 제1돌기띠(111) 및 제2돌기띠(115)가 다단식의 요철형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 네일 장착용 스페이서.
  4. 제3항에서,
    상기 네일(300)은 이형철근으로서,
    상기 본체(110) 내주면에는 이형철근의 마디와 리브가 끼워지는 내부홈(117)이 형성되는 것을 특징으로 하는 네일 장착용 스페이서.
  5. 제3항 또는 제4항에서,
    상기 결속수단(120)은,
    복수개의 본체 조각 외주면에서 돌출 형성되고 결합홀(122)이 형성되며 이웃하는 본체 조각 상호 간에 서로 대응하도록 배치되는 돌출편(121);
    상기 돌출편의 결합홀(122)을 통과하도록 설치되어 이웃하는 본체 조각 상호 간을 연결하는 볼트(125); 및,
    상기 볼트와 체결하는 너트(126);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 네일 장착용 스페이서.
  6. (a)지반을 천공하여 천공홀(H)을 형성시키는 단계;
    (b)제3항의 네일 장착용 스페이서(100)를 일정간격으로 장착하고 그라우팅용 주입관(200)을 결속시킨 상태의 네일(300)을 상기 천공홀(H)에 삽입하여 고정 설치하고 천공홀(H)을 폐쇄하는 단계;
    (c)상기 그라우팅용 주입관(200)을 통해 그라우팅재(G)를 주입하는 단계; 및,
    (d)지반 표면에 숏크리트 또는 녹화토를 피복하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 네일 삽입 지반보강 공법.
  7. 제6항에서,
    상기 (b)단계는
    네일 장착용 스페이서(100)와 그라우팅용 주입관(200)이 구비된 상태의 네일(300)을 천공홀(H)에 삽입하면, 천공홀(H)을 폐쇄하는 크기로서 통공이 형성된 지압판(500)을 네일 단부가 관통하도록 설치하고, 풀림방지너트를 이용하여 지압판(500)을 천공면에 밀착시키면서 네일(300)을 고정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네일 삽입 지반보강 공법.
  8. 제6항에서,
    상기 (d)단계가 녹화토로 피복되는 경우로서,
    상기 (a)단계는 네일 설치용 천공홀과 배수관 설치용 천공홀이 구분되도록 이루어지며,
    상기 (b)단계에는 배수관 설치용 천공홀에 배수관(D)을 삽입 설치하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 네일 삽입 지반보강 공법.
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