KR100786224B1 - 지반보강재 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 지반 보강을 위해 천공된 굴착공에 삽입되어 충진제를 주입하기 위한 지반보강재에 있어서, 굴착공에 삽입되며 길이방향으로 관통홀이 형성된 봉 형상의 중공로드; 중공로드 외주면을 감싸고 중공로드를 굴착공 외부 지반에 고정시키는 고정부재; 및 중공로드의 충진제가 배출되는 끝단부에 형성되며 충진제의 배출 방향을 전환시켜주는 캡을 포함하는 지반보강재를 제공한다. 개시된 지반보강재에 따르면, 그라우팅시 굴착공의 선단부위에 가해지는 압력으로 인하여 충진제의 집중을 분산시켜 충진제의 충진을 골고루 할 수 있게 한다.

그라우팅, 충진제, 캡, 사면

Description

지반보강재{Reinforced material injected into soil}

도 1은 종래의 지반보강재의 사용상태도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재,

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재,

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 지반보강재,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도 및

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...제1실시예에 따른 지반보강재

200...제2실시예에 따른 지반보강재

300...제3실시예에 따른 지반보강재

400...제4실시예에 따른 지반보강재

110...중공로드 120...제1팩커

122...받침대 130...고정부재

132...플레이트 134...너트

140...캡 142...볼트

144...연결부재 112...홀

150...제2팩커 114...슬리브

116...추가 중공로드

본 발명은 지반보강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라우팅시 굴착공의 선단부위에 가해지는 압력으로 인하여 충진제의 집중을 분산시켜 충진제의 충진을 골고루 할 수 있는 개선된 지반보강재에 관한 것이다.

최근 들어 도시의 지하 구조물 시공현장에서 지하구조물의 안정성 증대와 인접 구조물의 피해예방 및 민원해소 등 굴착공사와 관련된 각종 애로사항과 우려를 덜기 위하여 지하보조 굴착공법을 활용하는 사례가 늘어가는 추세이다. 경우에 따라서는 차수와 지반보강 효과를 동시에 얻기 위하여 차수 그라우팅과 보강 그라우팅 등 두 가지 공법을 혼용하기도 한다. 일반적으로 지하굴착에 관련된 보조굴착공법으로서는 강관을 이용하여 보강하는 다단 그라우팅공법이 대표적이다.

종래의 강관 보강형 다단 그라우팅공법 이나 RPU 공법은 갱 천공, 강관 건입, 코킹 및 실링, 그라우팅 순으로 진행하며, 주로 연약한 토사나 풍화암층의 차수 및 보강에 적합하다.

도 1은 종래의 지반보강재의 사용상태도이다. 도시된 바와 같이, 도로 사면 의 그라우팅 시 굴착공에 지반보강재가 삽입되고, 중공로드를 통하여 충진제가 상기 굴착공으로 공급된다.

이때, 충진제의 주입 방향은 상하 방향이고, 주입되는 압력으로 인하여 상기 충진제는 도 1에 도시된 바와 같이 굴착공의 바닥면에 집중되어 흡수된다. 따라서, 굴착공에 주입되는 충진제의 주입량이 증가하게 되었다.

또한, 그라우팅 압력을 높여 굴착공의 충진제를 골고루 분산시키기 위해서는 복잡한 구조 및 다수의 설비 공정이 필요하는 문제점을 발생하였다.

게다가, 중공로드를 삽입한 후에는 중공로드가 천공 구멍 아래 면에 닿아서 분사구가 막히는 경향으로 주로 충진제가 상향으로만 주입되므로 굴착시 여굴 또는 낙빈현상이 발생하기 때문에 안전사고의 위험성을 항시 내포하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 충진제의 주입량을 절약하고, 복잡한 설치 없이 굴착공에 충진제를 효과적으로 주입할 수 있으며, 굴착시 여굴 또는 낙빈현상이 발생하지 않게 도로 사면을 경제적으로 그라우팅을 할 수 있는 지반보강재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지반 보강을 위해 천공된 굴 착공에 삽입되어 충진제를 주입하기 위한 지반보강재에 있어서,상기 굴착공에 삽입되며 길이방향으로 관통홀이 형성된 봉 형상의 중공로드; 상기 중공로드 외주면을 감싸고 상기 중공로드를 상기 굴착공 외부 지반에 고정시키는 고정부재; 및 상기 중공로드의 충진제가 배출되는 끝단부에 형성되며 상기 충진제의 배출 방향을 전환시켜주는 캡을 포함하는 지반보강재를 제공한다.

여기서, 상기 중공로드는, 상기 중공로드의 충진제가 배출되는 방향으로 형성되고, 홀이 길이방향으로 형성되는 추가 중공로드; 및 상기 중공로드의 끝단부 및 상기 중공로드와 맞닿는 추가 중공로드의 끝단부 외주면을 감싸 상기 중공로드 및 상기 추가 중공로드와 볼트결합하는 슬리브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중공로드 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 공급되는 충진제의 누수를 방지하는 제1팩커를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1팩커 일측에 형성되며 상기 제1팩커의 탈락 또는 가압그라우팅시 밀림을 방지하는 받침대를 더 포함하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 제1팩커의 위치는 상기 중공로드 표면에서 이동 가능한 것이 바람직하다.

게다가, 상기 중공로드 외주면에 복수개의 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캡의 외주면을 감싸며 상기 굴착공 바닥면의 충진제 흡수를 차단하는 제2팩커를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정부재는, 상기 중공로드 외주면을 감싸며 외부 지반에 부착되는 플레이트; 및 상기 플레이트 일측에 형성되어 상기 플레이트를 외부 지반에 조 여주는 너트를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 또한, 상기 캡은 사다리꼴 형상 또는 원뿔형상인 것이 바람직하다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재, 도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 지반보강재, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도 및 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도이다.

먼저, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 지반보강재(100)는 중공로드(110), 제1팩커(120), 받침대(122), 고정부재(130), 플레이트(132), 너트(134) 및 캡(140)을 포함한다.

상기 중공로드(110)는 상기 굴착공에 삽입되며 길이방향으로 관통홀이 형성된 봉 형상이다. 상기의 구성을 통하여 종래에는 철근을 사용하여 상기 굴착공에 충진제를 주입하기 위한 관을 추가해야 하는 문제점이 있었지만, 상기 중공로드(110)를 통하여 충진제를 간편하게 주입할 수 있다. 여기서, 상기 충진제는 시멘트 밀크 및 레진을 이용하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1팩커(120)는, 상기 중공로드(110) 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 공급되는 충진제의 누수를 방지한다. 상기의 구성을 통하여 도로사면의 굴착공에 상기 중공로드(110)를 삽입하고 상기 충진제를 주입할 경우, 굴착공의 외부로 충진제가 누수되는 것을 방지할 수 있고, 상기 굴착공에 충진제를 안정적으로 주입할 수 있다.

또한, 상기 제1팩커(120) 일측에 형성되며 상기 제1팩커(120)의 탈락이나 가압그라우팅시 밀림을 방지하는 받침대(122)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1팩커(120)의 위치는 상기 중공로드(110) 표면에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다. 상기의 구성을 통하여 상기 제1팩커(120)의 기능을 극대화할 수 있는 위치에 상기 제1팩커(120)를 장착할 수 있다.

상기 고정부재(130)는, 상기 제1팩커(120) 일측에 형성되며 상기 중공로드(110) 외주면을 감싸고 상기 중공로드(110)를 상기 굴착공 외부 지반에 고정시킨다.

이때, 상기 고정부재(130)는, 플레이트(132) 및 너트(134)를 포함한다.

상기 플레이트(132)는 상기 제1팩커(120) 일측에 형성되어 외부 지반에 부착된다.

상기 너트(134)는 상기 플레이트(132) 일측에 형성되어 상기 플레이트(132)를 외부 지반에 조여준다. 상기의 구성을 통하여, 상기 플레이트(132) 및 상기 너트(134)는 상기 중공로드(110)를 굴착공 외부에서 탈락되는 것을 방지하고, 굴착공에 충진제의 주입이 완료된 경우, 상기 고정부재(130)는 굴착공 외부에 부착되어 상기 중공로드(110)를 고정시킨다.

상기 캡(140)은, 상기 중공로드(110)의 충진제가 배출되는 끝단부에 형성되며 상기 충진제의 배출 방향을 전환시켜주는 역할을 한다. 또한, 상기 캡(140)은 사다리꼴 형상 또는 원뿔형상인 것이 바람직하다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기의 구성을 통하여, 도로사면의 굴착공에 충진제를 상하방향으로 주입할 경우, 종래에는 충진제 배출부에서 직접적으로 굴착공의 바닥면에 상기 충진제를 주입하기 때문에, 상하 방향으로 주입하는 압력에 의하여 상기 충진제가 굴착공의 바닥면에 집중됨으로써 다량 흡수되었다. 따라서, 많은 양의 충진제가 필요하며 시공이 지연되는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명에 따른 지반보강재(100)는 상기 중공로드(110)의 충진제가 배출되는 끝단부에 사다리꼴 형상의 캡(140)을 장착시킴으로써, 굴착공 바닥면에 흡수되는 충진제를 차단시키고, 상하 방향으로 주입되는 충진제의 주입경로를 아래에서 위로 전환시켜 주는 역할을 한다.

따라서, 상기의 구성을 통하여 종래의 굴착공의 바닥면에 상기 충진제가 집중되는 현상을 방지할 수 있고 굴착공 전체적 공간에 골고루 밀실하게 충진제를 주입할 수 있는 효과를 가지고 있다.

덧붙여, 캡(140), 제2팩커(150) 및 제1팩커(120)의 작용으로 가압 그라우팅하여 구근을 확장함으로써 간편하고 경제적으로 시공간격을 늘려 공사비를 줄 일수 있다.

또한, 상기 중공로드(110)의 충진제가 배출되는 끝단부에 연결부재(144)가 끼움결합 되고, 상기 캡(140)과 상기 연결부재(144)를 볼트(142)결합하여 고정시킨다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재(200) 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도이다. 여기서, 앞서 도시된 도 2 및 도 6 에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 지반보강재(200)는, 상기 중공로드(110) 외주면에 복수개의 홀(112)이 형성된다. 상기의 구성을 통하여, 충진제를 상기 중공로드(110) 외주면에 형성된 복수개의 홀(112)을 통하여 공급함으로써, 굴착공 내부에 보다 골고루 충진제를 주입할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재 및 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 지반보강재의 사용상태도이다. 여기서, 앞서 도시된 도 2 및 도 6 에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 지반보강재(300)는 상기 캡(140)의 외주면을 감싸며 상기 굴착공 바닥면의 충진제 흡수를 차단하는 제2팩커(150)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기의 구성을 통하여, 사용자가 굴착공의 바닥면에 충진제 주입을 차단하기를 원할 경우, 상기 제2팩커(150)가 굴착공의 양벽에 밀착되어 굴착공의 바닥면으로 공급되는 충진제를 밀폐시킨다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 지반보강재이다. 여기서, 앞서 도시된 도 2 및 도 6 에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 제4실시예에 따른 지반보강재(400)에서, 상기 추가 중공로드(116)는, 상기 중공로드(110)의 충진제가 배출되는 방향으로 형성되고, 홀이 길이방향으로 형성된다.

상기 슬리브(114)는, 상기 중공로드(110)의 끝단부 및 상기 중공로드(110)와 맞닿는 추가 중공로드(116)의 끝단부 외주면을 감싸 상기 중공로드(110) 및 상기 추가 중공로드(116)와 볼트결합한다.

보다 구체적으로, 상기 슬리브(114)는 상기 중공로드(110)와 상기 추가 중공로드(116)를 연결시키는 연결유닛의 역할을 하며 상기 슬리브(114) 내면과 상기 중공로드(110) 및 상기 추가 중공로드(116)의 표면이 볼트 결합하고 조임과 풀림의 과정을 반복함으로써 상기 중공로드(110) 및 상기 추가 중공로드(116)의 길이를 변화시킬 수 있다.

상기의 구성을 통하여, 굴착공의 길이가 길 경우, 상기 충진제가 주입되는 중공로드(110)의 길이를 연장시킬 수 있다. 따라서, 굴착공의 길이에 한정되지 않고 다양하게 상기 중공로드(110)의 길이를 변화시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 지반보강재는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 중공로드의 충진제 배출부에 캡을 장착하여 상기 충진제의 주입방향을 아래에서 위로 전환시켜 굴착공의 바닥면에 충진제의 집중을 방지함으로써 충진제의 주입량을 절약하며 굴착공의 전체 공간에 골고루 밀실한 그라우팅을 할 수 있다.

둘째, 중공로드 외주면에 복수의 홀을 형성하여 굴착공의 전체 공간에 골고루 그라우팅 할 수 있다.

셋째, 복잡한 설치 없이 굴착공에 충진제를 효과적으로 주입할 수 있다.

넷째, 굴착시 여굴 또는 낙빈현상이 발생하지 않고 도로 사면을 경제적으로 그라우팅을 할 수 있다.

다섯째, 캡과 팩커의 작용으로 가압그라우팅하여 구근을 확장함으로써 간편하고 경제적으로 시공간격을 늘림으로써 공사비를 절감할 수 있다.

Claims (9)

1. 지반 보강을 위해 천공된 굴착공에 삽입되어 충진제를 주입하기 위한 지반보강재에 있어서,

   상기 굴착공에 삽입되며 길이방향으로 관통홀이 형성된 봉 형상의 중공로드;

   상기 중공로드 외주면을 감싸고 상기 중공로드를 상기 굴착공 외부 지반에 고정시키는 고정부재; 및

   상기 중공로드의 충진제가 배출되는 끝단부에 형성되며 상기 충진제의 배출 방향을 전환시켜주는 캡을 포함하고,

   상기 충진제의 주입방향이 굴착공의 바닥 반대방향으로 전환되어 굴착공의 바닥면에 충진제의 집중을 방지할 수 있도록 한 지반보강재.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중공로드는,

   상기 중공로드의 충진제가 배출되는 방향으로 형성되고, 홀이 길이방향으로 형성되는 추가 중공로드; 및

   상기 중공로드의 끝단부 및 상기 중공로드와 맞닿는 추가 중공로드의 끝단부 외주면을 감싸 상기 중공로드 및 상기 추가 중공로드와 볼트결합하는 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 중공로드 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 공급되는 충진제의 누수를 방 지하는 제1팩커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1팩커 일측에 형성되며 상기 제1팩커의 탈락 또는 가압그라우팅시 밀림을 방지하는 받침대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제1팩커의 위치는 상기 중공로드 표면에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 지반보강재.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 중공로드 외주면에 복수개의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 캡의 외주면을 감싸며 상기 굴착공 바닥면의 충진제 흡수를 차단하는 제2팩커를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 고정부재는,

   상기 중공로드 외주면을 감싸며 외부 지반에 부착되는 플레이트; 및

   상기 플레이트 일측에 형성되어 상기 플레이트를 외부 지반에 조여주는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 캡은 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 지반보강재.

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