KR100795850B1 - 앵커ㆍ네일용 확공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이싱의 외주면에 다수개의 날개를 절첩식으로 설치하여 앵커ㆍ네일의 선단 내하체가 놓이는 정착장을 자유장보다 큰 직경으로 천공하되, 상기 날개들을 케이싱의 외주면에 나선방향으로 배치하여 이들 날개들이 지반으로 파고들면서 상기 케이싱을 지반으로 끌고 들어가는 형태가 되어 케이싱의 회전부하가 감소되고, 상기 날개들에는 보조날개를 형성하고 시멘트페이스트를 주입하여 교반하므로 날개들에 토사가 묻지 않고 지반을 보다 신속하게 확공시킬 수 있는 앵커ㆍ네일용 확공장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 케이싱을 회전시키면서 다수개의 날개들로 자유장을 천공하고, 이후 상기 날개들이 지반으로 파고들면서 펼쳐지도록 상기 케이싱을 반대방향으로 회전시켜 정착장을 상기 자유장보다 크게 천공하기위한 확공장치에 있어서, 상기 날개들은 상기 케이싱의 외주연에 나선방향을 따라 나란하게 다수개 구비되고, 상기 날개들의 하단 축은 상기 케이싱의 외주면에 나선방향과 직교되게 고정된 브래킷에 연결되어 상기 날개들이 회동되도록 해주며, 상기 날개들은 상기 날개들의 펼쳐진 각도를 제한하는 스토퍼에 지탱되면서 지반을 굴착 및 교반하는 특징이 있다.

케이싱, 날개, 보조날개, 내하체, 정착장, 자유장

Description

앵커ㆍ네일용 확공장치{Drilling apparatus for the anchor and nail}

도 1은 본 발명 한 실시예의 앵커ㆍ네일용 확공장치의 사시도

도 2는 본 발명 한 실시예의 확공장치의 단면도

도 3은 본 발명 한 실시예의 확공장치의 원리를 나타낸 개념도

도 4는 본 발명 한 실시예의 시공방법을 나타낸 단면도
도 5는 본 발명 다른 실시예의 확공장치의 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 케이싱 11 : 비트

12 : 노즐 13 : 가이드 슈

20 : 날개 21 : 보조날개

22 : 브래킷 23 : 축

24 : 스토퍼 30 : 내하체

40 : 사면

본 발명은 앵커ㆍ네일용 확공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반을 천공하는 케이싱의 외주면에 다수개의 날개를 절첩식으로 설치하여 앵커ㆍ네일의 선단 내하체가 놓이는 정착장을 자유장보다 큰 직경으로 천공하여 앵커ㆍ네일의 전단강도가 증가되도록 하되, 상기 날개들을 케이싱의 외주면에 나선방향으로 배치하여 상기 케이싱의 회전부하가 감소되고, 상기 날개들의 양측면에는 보조날개들을 형성하고 날개 쪽으로 시멘트페이스트를 주입하여 교반하므로 날개들에 토사가 묻지 않고 지반을 보다 신속하게 확공시킬 수 있는 앵커ㆍ네일용 확공장치에 관한 것이다.

일반적으로 토사로 이루어진 연약지반의 경사면은 어스 앵커(Earth anchor) 공법 또는 소일네일링 공법으로 보강하고 있다. 이들 공법은 헤드와 다수개의 강선 및 철근으로 이뤄진 앵커ㆍ네일을 설치하여 그라우트를 양생시키는 것이며, 주위지반의 전단강도 증진 및 앵커ㆍ네일의 인장력을 갖도록 한 것으로서 사면에 설치된 지지체와 연결하여 사면의 붕괴를 막는 공법이다.

종래에는 앵커ㆍ네일의 인장력을 보강하기 위해 헤드를 갖는 내하체를 패커(packer)로 감싼 뒤 정착장 내부에 설치하고 상기 패커 속에 그라우트를 주입하여 팽창 양생시키는 공법이 사용되었다.

그러나 상기 내하체의 패커는 정착장의 천공된 형태 및 지반의 강약 정도에 따라 그 팽창 변형되는 형태가 모두 다르기 때문에 요구하는 균일한 인장력 및 전단강도를 보장할 수 없는 단점이 있었다.

그리고 사면의 정착장을 그라우트 분사 방법으로 구근을 확장하여 전단강도 증진 및 인장력이 증가되도록 하는 공법(JSP : Jumbo Special Pile)이 사용되고 있으나, 장비가 두 대 들어가 시공함으로 복잡하고, 시공에 많은 기술을 요하며 불량 률이 높아 시공비가 증가되는 단점이 있었다.

본 발명자는 종래의 문제점을 감안하여 연약지반을 보강하면서 앵커ㆍ네일을 시공하는 방법을 특허출원 제2006-108606호로 출원중에 있으며, 그 내용은 연약지반의 면을 보강하기 위해 종횡으로 다수개의 구멍을 천공하면서 내부에 어스 앵커 또는 소일 네일링 공법에서 사용되는 내하체를 매입시켜 그라우트로 양생시키되 선단에 교반날개 및 가이드 슈가 달린 중공상의 케이싱으로 사면 입구에서 자유장 까지 천공하면서 그라우트를 주입하여 흐트러진 토사를 결속시키고, 천공 및 교반하는 동안 날개가 접어져서 구근이 확장되지 않도록 하며, 소요깊이의 정착장까지 시멘트 페스트를 고화제와 함께 교반하면서 천공하되 상기 케이싱을 역회전시켜 날개가 펼쳐지면서 구근이 확장되어 전단강도가 보강되도록 한 뒤, 상기 앵커ㆍ네일의 내하체를 투입하여 선단의 가이드 슈가 상기 내하체와 결합된 상태로 상기 케이싱에서 분리되도록 하고, 이후 상기 케이싱을 빼내면서 그라우트를 가압 교반하여 상기 케이싱 외부로 주입된 그라우트와 한 덩어리로 상기 내하체가 매입되도록 하며, 상기 정착장의 그라우트 내,외부를 일체화하여 전단강도 증진 및 인장력이 증가되도록 한 것이다.

본 발명의 목적은 선출원중에 있는 본 발명자의 특허내용 중에서 정착장을 자유장보다 크게 천공하는 확공장치를 구체화한 것으로서, 본 발명의 목적은 케이싱의 외주면에 다수개의 날개를 절첩식으로 설치하여 앵커ㆍ네일의 선단 내하체가 놓이는 정착장을 자유장보다 큰 직경으로 천공하되, 상기 날개들을 케이싱의 외주 면에 나선방향으로 배치하여 이들 날개들이 지반으로 파고들면서 상기 케이싱을 지반으로 끌고 들어가는 형태가 되어 케이싱의 회전부하가 감소되고, 상기 날개들에는 보조날개를 형성하고 시멘트페이스트를 주입하여 교반하므로 날개들에 토사가 묻지 않고 지반을 보다 신속하게 확공시킬 수 있는 앵커ㆍ네일용 확공장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이싱을 회전시키면서 다수개의 날개들로 자유장을 천공하고, 이후 상기 날개들이 지반으로 파고들면서 펼쳐지도록 상기 케이싱을 반대방향으로 회전시켜 정착장을 상기 자유장보다 크게 천공하기위한 확공장치에 있어서, 상기 날개들은 상기 케이싱의 외주연에 나선방향을 따라 나란하게 다수개 구비되고, 상기 날개들의 하단 축은 상기 케이싱의 외주면에 나선방향과 직교되게 고정된 브래킷에 연결되어 상기 날개들이 회동되도록 해주며, 상기 날개들은 상기 날개들의 펼쳐진 각도를 제한하는 스토퍼에 지탱되면서 지반을 굴착 및 교반하는 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 앵커ㆍ네일용 확공장치의 사시도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 확공장치의 단면도 이다. 본 발명 한 실시예의 확공장치는 천공장비와 연결되는 중공상의 케이싱(10)이 구비된다. 상기 케이싱(10)의 선단은 지반의 상태 및 공법에 따라 별도의 가이드 슈(13)로 막혀 그라우팅을 실시하거나 또 는 가이드 슈가 없는 관통상태로 구성되어 물 보링을 실시할 수 있도록 선택되며, 상기 케이싱(10)의 외주면 선단에는 굴착용 비트(11)가 양측으로 다수개 구비된다. 상기 비트(11)들은 중심선을 기준으로 상하 엇갈리게 지그재그로 교차 설치되어 지반을 단계적으로 파고들면서 천공 및 교반할 수 있도록 구성된다. 그리고 상기 케이싱(10)의 선단에는 상기 비트(11) 앞쪽으로 다수개의 노즐(12)이 형성되어 그라우팅을 실시할 때 그라우트가 지반으로 배출되어 토사와 교반되도록 해준다.

상기 케이싱(10)의 외주면에는 나선방향을 따라 다수개의 날개(20)들이 구비된다. 상기 날개(20)들은 하단의 축(23)이 나선방향과 나란하게 상기 케이싱(10)의 외주연에 배치되며 상기 축(23)의 양단은 나선방향과 직교되도록 상기 케이싱(10)의 외주면에 용접된 한쌍의 브래킷(22)에 연결되어 상기 날개(20)들이 상기 케이싱(10)의 외주연에서 회동되도록 해준다.

그리고 상기 케이싱(10)에는 상기 날개(20)들과 대응되는 위치마다 노즐(20a)이 형성되어 날개(20)의 펼쳐진 면 쪽으로 시멘트페이스트를 분사하여 토사와 직접 교반되도록 해주고 분사압에 의해 날개 면에 토사가 묻지 않도록 해준다. 그리고 날개(20)들은 양측면에 보조날개(21)들이 직교되는 방향으로 돌출되어 분사되는 시멘트페이스트와 토사의 교반이 날개(20)의 중심부에서 이뤄지도록 하여 굴착 및 교반효율을 높인다.

상기 날개(20)들의 후방에는 스토퍼(24)가 형성되어 상기 날개들의 펼쳐진 각도가 제한되는 것으로서, 상기 케이싱(10)이 정회전되면 접어지고 역회전되면 지반을 파고들면서 상기 날개(20)들이 펼쳐지도록 구성된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 확공장치는 다음과 같은 공법에 사용된다.

도 4는 본 발명 한 실시예의 시공방법을 나타낸 단면도로써, 사면을 천공하는 케이싱(10)은 다단으로 연결되며 이들은 핀(10a)으로 결합되어 상기 케이싱(10)이 정,역회전될 때 회전력이 전달되도록 구성된다. 그리고 상기 케이싱(10)의 선단에는 다수개의 절첩식 날개(20)가 구비된다.

상기 날개(20)들은 축(23)을 통하여 회동되는 것으로서, 상기 케이싱(10)이 자유장(42)을 천공하기 위해 정회전 되는 동안 접어져서 상기 자유장(42)의 직경이 작게 천공되도록 해준다. 그리고 상기 정착장(41)을 천공하는 동안 상기 케이싱(10)은 역회전 되며 이때 상기 날개(20)들은 지반으로 파고들면서 상기 축(23)을 중심으로 펼쳐져 상기 정착장(41)을 상기 자유장(42) 보다 크게 확장하며, 상기 케이싱(10) 내부로 주입되는 그라우트를 지반과 교반하면서 천공한다.

그리고 천공이 완료되면 상기 앵커 및 이의 내하체(30)를 상기 케이싱(10) 내부로 투입하여 상기 헤드부(31)에 상기 가이드 슈(13)가 결합된 상태로 상기 케이싱(10)에서 분리되도록 한다.

이후 상기 케이싱(10)을 정회전 시켜 상기 날개(20)들이 접어지도록 하면서 상기 케이싱(10)을 상기 사면에서 제거하고 상기 케이싱(10) 내부로 그라우트를 가압 주입한다. 이때 상기 정착장(41)에서 상기 앵커용 내하체(30)의 헤드부(31)가 그라우트와 한 덩어리가 되도록 상기 케이싱(10)을 계속 회전시켜 교반한다.

상기 그라우트의 주입이 완료되면 사면(40)으로 돌출되는 상기 강선(32)의 선단에 브라켓(44) 및 웨지, 너트(45)를 체결하여 사면과 접한 지지판(43)을 가압시켜 사면이 보강되도록 해준다. 이때 상기 정착장(41)에는 확관에 의해 그라우트가 많이 채워지고 교반에 의해 상기 헤드부(31)가 그라우트와 한 몸체가 되므로 전단강도 및 인장력이 증가되어 상기 강선(32)을 통한 지지판(43)의 지지력이 보강되어 사면을 안정적으로 지지할 수 있다.

본 발명 한 실시예의 확공장치에 사용되는 날개(20)들은 상기 케이싱(10)의 외주면에 나선방향으로 배치되어 절첩되는 것이므로 상기 날개들이 펼쳐지면 지반을 파고들면서 상기 케이싱(10)을 끌고 지반 내부로 직진되므로 굴착시 상기 케이싱의 회전부하가 적게들어 천공장비에 무리를 주지 않는다. 그리고 상기 날개들의 양단에는 보조날개(21)들이 형성되고 날개(20) 쪽으로 시멘트페이스트를 분사하는 노즐(20a)이 케이싱(10)에 마련되므로 분사 압력에 의해 날개(20)에 토사가 직접 묻지 않고 교반되어 굴착성이 향상된다.
도 5는 본 발명 다른 실시예의 확공장치의 사시도 로써, 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 상기 케이싱(10) 하단에 스크류 형태의 고정날개(14)가 형성되고 이들 날개(14)들의 하단에 바위 같은 암면을 파쇄하는 다수개의 비트(15)가 형성된 차이가 있다. 그리고 상기 고정날개(14)의 상부에는 그라우트 주입용 노즐(12)이 형성된다.
이처럼 구성된 본 발명 다른 실시예의 케이싱(10)은 하단에 스크류 형태의 고정날개(14)가 구비되므로 상기 고정날개(14)가 지반 내부로 파고들면서 상기 케이싱(10)을 끌고 들어가므로 연약지반의 경우 지반을 빠르게 굴착할 수 있다. 또한 지반을 굴착하면서 상기 노즐(12)에서 그라우트가 분사되므로 토사와의 교반성이 향상된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 지반을 천공하는 케이싱의 외주면에 다수개의 날개를 절첩식으로 설치하되 이들 날개들이 나선방향으로 배치되어 펼쳐지면 나사못이 대상물에 파고들면서 체결되듯이 상기 케이싱을 끌고 지반으로 들어가므로 굴착성이 향상되고, 상기 날개들에는 보조날개 및 시멘트페이스트 분사 노즐들이 형성되어 지반의 교반 및 굴착성이 향상되는 등의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 케이싱을 회전시키면서 다수개의 날개들로 자유장을 천공하고, 이후 상기 날개들이 지반으로 파고들면서 펼쳐지도록 상기 케이싱을 반대방향으로 회전시켜 정착장을 상기 자유장보다 크게 천공하기 위하여 상기 날개들은 상기 케이싱의 외주연에 나선방향을 따라 나란하게 다수개 구비되고, 상기 날개들의 하단 축은 상기 케이싱의 외주면에 나선방향과 직교되게 고정된 브래킷에 연결되어 상기 날개들이 회동되도록 해주며, 상기 날개들은 펼쳐진 각도를 제한하는 스토퍼에 지탱되면서 지반을 굴착 및 교반하도록 한 확공장치에 있어서,

   상기 날개들의 양단에는 지반의 토사를 상기 날개들의 중심부로 모아주는 보조날개들이 구비되고,

   상기 케이싱의 외주면에는 상기 펼쳐진 날개들과 대응되는 노즐이 다수개 형성되어 시멘트페이스트가 분사되면 상기 보조날개들 사이로 모이는 토사와 직접 교반되고 분사 압력으로 날개들에 묻은 토사가 떨어지면서 교반되도록 한 것을 특징으로 하는 앵커ㆍ네일용 확공장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 케이싱의 선단 양측에는 기준선을 중심으로 서로 엇갈리게 다수개의 비트를 형성하고,

   상기 비트 앞쪽으로 그라우트 주입용 노즐을 형성하여 단계적으로 지반을 천공하면서 토사와 시멘트페이스트가 교반되도록 한 것을 특징으로 하는 앵커ㆍ네일용 확공장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 케이싱의 선단에 스크류 형태의 고정날개가 구비되어 상기 케이싱을 지반으로 끌고 들어가면서 굴착하고,

   상기 고정날개의 하단에는 다수개의 비트가 형성되어 암면을 파쇄시키며,

   상기 고정날개 상부의 상기 케이싱에는 그라우트 주입용 노즐이 다수개 형성되어 토사와 시멘트페이스트가 직접 교반되도록 한 것을 특징으로 하는 앵커ㆍ네일용 확공장치.

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