KR100814943B1 - 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제 공법 - Google Patents

영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제 공법 Download PDF

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D5/80Ground anchors
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D2250/003Injection of material

Abstract

본 발명은 지하 부력을 억제하는 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 공법을 제공하는 것으로서, 표면이 방수막으로 코팅되고 소정위치에 앞쪽 절곡부와 중간 절곡부가 형성된 철근, 상기 중간 절곡부의 뒤쪽으로 끼워지고 내부에는 방청유가 충전되는 수지관체, 상기 철근을 다수 평행하게 원주 방향으로 배열하는 스페이서, 상기 철근의 절곡부를 묶어 상기 다수의 철근을 다발 형태로 결속하는 타이밴드에 의해 형성되는 통상의 앵커 구조체를 사용하되, 먼저 지면에 앵커 구조체를 매설하기 위한 구멍을 뚫고 그 상면에 강관을 매설하는 기초공정; 다수의 철근을 타이밴드와 스페이서로 묶어 다발 형태로 결속하여 조립된 앵커 구조체의 중심으로 그라우트 호스를 끼우고 상기 구멍으로 앵커 구조체를 매설한 다음 상기 강관의 바닥까지 그라우팅하여 양생하는 1차 그라우팅 공정; 상기 강관의 내부로 시멘트 밀크를 보충 주입하고 양생하는 2차 그라우팅 공정; 상기 강관의 주변으로 매트용 철근을 배근하고 상기 앵커 구조체에서 구멍 상측으로 연장된 철근을 지면에 따르도록 구부려서 상기 매트용 상부 철근과 일체로 연결한 다음 콘크리트를 타설하여 콘크리트 매트로 양생시키는 매트 형성 공정의 순으로 행하는 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제 공법이다.
영구 그라운드 앵커, 부력 앵커, 지보재,

Description

영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제 공법{method constrain buoyancy in under ground used permanent ground anchor assembly}
도 1은 본 발명에 관련된 앵커 구조체를 형성하는 철근의 가공 예를 나타내는 측면도.
도 2는 도 1에 도시한 철근으로 형성되는 앵커 구조체의 측단면도.
도 3은 도 2에 도시한 스페이서의 확대 사시도.
도 4a ~ 4d는 본 발명에 관련된 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제공법의 시공 과정을 설명하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2: 철근 2a, 2b: 절곡부
4: 에폭시 6: 수지관체
8: 그리스 10: 앵커 구조체
12: 타이밴드 14: 스페이서
16: 그라우트 호스 140: 통공
142: 원주 홈
한국 특허등록 제488118호, 한국 등록실용신안 제375568호, 한국 특허공고 제1994-0002458호, 한국 공개특허 제2003-0016329호,
본 발명은 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제공법에 관한 것이다.
일반적인 영구 그라운드 앵커는 지중으로 매설되는 정착체, 지하수를 차단하기 위하여 정착체로 관통 설치되는 지수판, 그리고 상기 정착체에 인장력을 가할 수 있도록 지면 외측으로 노출되는 정착구, 이 정착구에서 너트로 죄어져 인장력을 일으키는 지압판 등을 갖추고 있다.
시공에 있어서, 지수판이 설치된 정착체를 지면에 굴착해 놓은 구멍으로 매설하고 상기 지수판으로 지하수를 차단한 다음 그라우팅하여 정착장 부위를 형성하고, 다음에 외부로 노출된 정착구로 지압판을 끼우고 정착부를 인장 한다.
끝으로 외부에 노출된 정착구 주변을 캡으로 씌워 보호하고 그 내부에서 녹이 생기지 않도록 그리스 또는 방청유를 주입 충전하여 둔다. 다시 캡 부분을 콘크리트나 시멘트 밀크로 마감 처리하여 부식되지 않게 하는 경우도 있다.
이러한 영구 그라운드 앵커는 토류 벽이나 암반 사면의 안정화, 지하수의 영향으로 발생하는 지반 부력의 억제, 터널의 지보재 형성 등에 널리 채용되고 있는 기술로서 여러 가지 방식으로 실시되고 있다.
예를 들면, 한국 특허등록 제488118호에는 지중으로 매설되는 정착체의 앞 부분에 가이드 원통을 슬라이드 가능하게 배치하고, 그 안쪽에는 방사방향으로 확장될 수 있는 4개의 돌출쐐기를 수용하여, 외부에서 상기 가이드 원통을 원격 이동시키면 상기 4개의 돌출쐐기가 확장되면서 구멍의 안쪽 면에 박히게 되어 견고하게 설치되는 구성의 영구 그라운드 앵커를 개시하고 있고, 또한 지중으로 매설되는 부분은 첨두 돌기를 갖춘 정착체로, 지면 외측으로 노출되는 부분은 정착구로 각각 형성되고, 그 사이는 폴리에틸렌 수지로 코팅된 강연선으로 연결한 앵커를 개시하고 있다.
또, 한국 등록실용신안 제375568호에는 지면의 외부로 노출되는 앵커의 자유장 부분을 분리 제거할 수 있고 스페이서에 의해 앵커가 다수 열의 다발 형태로 배치될 수 있는 구조의 복합형 그라운드 앵커를 개시하고 있으며, 한국 특허공고 제1994-0002458호에도 강연선을 다발 형태로 배치되게 하는 스페이서 블록을 채용한 앵커 공법이 개시되어 있다.
상술한 구성의 영구 그라운드 앵커는 지중에서 항상 인장력을 일으키고 있기 때문에 크리프 현상(진행성 파괴현상)의 원인으로 되고, 따라서 상기 앵커 주변의 마찰력과 정착 인장력은 시간이 지남에 따라 감소 되므로 주기적으로 인장 하여 느슨해진 인장상태를 보정해야 한다. 그리고 앵커를 구성하는 강연선이나 강봉, 캡 등의 방청 구조가 대단히 복잡하여 공기를 연장하는 요인으로 작용하고 있다.
한국 공개특허 제2003-16329호는 공사 현장에서 흔히 볼 수 있는 철근에 소정 형태의 스페이서를 다수 부착해 놓은 채로 구멍에 매설하면, 상기 스페이서에 의해 철근이 구멍의 내부 중심으로 위치하게 되고, 또 그 주변에는 그라우팅을 위 한 공간이 형성되게 하는 방식도 공지되어 있다.
이 방식의 영구 그라운드 앵커는 시공이 간편 용이한 장점이 있는 것이나, 지중에 매설된 상태에서 인발 저항이 약하므로 지반 안정화 효과가 미진하여 연약 지반이나 지하수에 의한 부력을 받는 지반에는 적용이 쉽지 않다.
연약지반의 안정화, 또는 지반이 지하수에 의한 부력의 영향을 받지 않도록 억제하려는 목적으로 배치되는 영구 그라운드 앵커는, 자체 인장력을 일으키는 구조가 오히려 공사를 더 번거롭게 하고 시공에 시간이 많이 걸리게 하는 요인으로 작용한다. 게다가 지면 외부로 설치되는 캡의 주변은 비록 방수 처리되었다 해도 시간이 지나면 지하수의 누설이 발생하기도 하는 등 불합리한 점이 많다.
본 발명의 목적은 지하수에 의한 부력을 억제하는 용도에 특히 적합하게 이용할 수 있고, 시공 부위를 통한 지하수의 누설을 완벽하게 방지하여 지하 건축물의 기초 안정화를 완벽하게 도모할 수 있으며, 또한 시공 부위의 마감 처리를 간편하게 할 수 있어서 공기 단축과 공사비 절감 효과까지 얻을 수 있는 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용한 지하 부력 억제공법을 제공함에 있다.
상기의 목적에 따라 본 발명의 공법에 사용되는 앵커 구조체는, 표면이 방수막으로 코팅되고 소정위치에 앞쪽 절곡부와 중간 절곡부가 형성된 철근, 상기 중간 절곡부의 뒤쪽으로 끼워지고 내부에는 방청유가 충전되는 수지관체, 상기 철근을 다수 평행하게 원주 방향으로 배열하는 스페이서, 상기 철근의 절곡부를 묶어 상기 다수의 철근을 다발 형태로 결속하는 타이밴드에 의해 앵커 구조체로 구성된다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 철근의 표면 방수막은 에폭시로 형성할 수 있다.
또, 상기 스페이서는 중심에 통공이 뚫리고, 그 주변의 원주 면에는 원주 홈을 다수 등분 형성한 것을 채용할 수 있다.
상기 스페이서의 중앙 통공으로 그라우트 호스를 끼워 앵커 구조체의 하부까지 연장할 수 있으며, 이것에 의해 그라우팅이 완벽하게 실시될 수 있다.
본 발명의 지하 부력 억제공법은, 지면에 앵커 구조체를 매설하기 위한 구멍을 뚫고 그 상면에 강관을 매설하는 기초공정; 다수의 철근을 타이밴드와 스페이서로 묶어 다발 형태로 결속하여 조립된 통상의 앵커 구조체에 그라우트 호스를 끼운 다음 상기 구멍으로 앵커 구조체를 매설하고 상기 강관의 바닥까지 그라우팅하여 양생하는 1차 그라우팅 공정; 상기 강관의 내부로 그라우팅하고 양생하는 2차 그라우팅 공정; 상기 강관의 주변으로 매트용 철근을 배근하고 상기 앵커 구조체에서 구멍 상측으로 연장된 철근을 지면에 따르도록 구부리고 상기 매트용 철근과 일체로 연결한 다음 콘크리트를 타설하여 콘크리트 매트로 양생시키는 매트 형성 공정의 순으로 행해진다.
이하 본 발명을 첨부 도면에 따른 바람직한 실시 예로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 이용되는 앵커 구조체를 형성하기 위한 철근의 가공 예를 나타내는 측면도이다.
도시한 예에서, 철근(2)은 미리 앞쪽과 중간의 일부를 구부려 각각 절곡부(2a)(2b)로 만든 형태로 되고, 그 표면은 에폭시(4)로 코팅된 것을 사용한다. 철 근(2)의 전체 길이는 지중으로 매립되는 정착장(α)과 일부가 지면으로 노출되는 자유장(β)으로 구분되고, 상기 자유장(β)에 해당하는 부분에는 수지관체(6)가 피복되고, 그 내부에는 그리스(8)가 충전된 방수 구조를 갖추고 있다.
상기와 같은 구성을 갖춘 철근(2)은 다발 형태가 되도록 다수를 하나로 묶어 사용한다.
도 2는 철근(2)을 여러 개 다발 형태로 하여 만들어진 앵커 구조체(10)의 구조를 나타내는 측단면도로서, 앞쪽 절곡부(2a)와 중간 절곡부(2b)의 소정위치에는 타이밴드(12)가 설치되어 상기 철근(2)을 결속하고 있고, 또 구부러지지 않은 부분에는 스페이서(14)가 개재되어서 여러 개의 철근(2)을 정해진 위치로 구분 배치함과 동시에 중앙으로는 그라우트 호스(16)가 관통되어 앞쪽 절곡부(2a)로 연장된 구성을 보여 주고 있다.
상기 스페이서(14)는 도 3으로 나타낸 바와 같이 중심에 통공(140)을 갖추고 있고, 그 주변으로 상기 철근(2)의 수량과 같은 수의 원주홈(142)이 형성된 통상의 것이며, 가령 철근(2)을 6개 혹은 8개로 배치하는 경우에는 상기 원주홈(142)도 6개 혹은 8개가 마련된 것을 사용해야 한다.
상술한 바와 같은 구성으로 되는 본 발명의 앵커 구조체에 의한 지하 부력 억제공법은 도 4a ~ 4d에 따라 행해진다.
시공 초기에는 도 4a의 도시와 같이 지면에 앵커 구조체를 매설하기 위한 구멍(H)을 뚫고, 이 구멍(H)의 상면으로 강관(T)을 매설하여 시공 후의 방청처리를 감안한 기초 공정을 수행한다.
다음에 타이밴드(12)와 스페이서(14)에 의해 다발 형태로 묶인 철근(2)으로 구성된 앵커 구조체(10)의 중심으로 그라우트 호스(16)를 끼우고, 도 4b의 도시와 같이 지면에 뚫어 놓은 구멍(H)에 매설하고 그라우팅 처리하는 1차 그라우팅 공정을 수행한다. 1차 그라우팅은 그라우트 호스(16)를 통해 콘크리트를 주입하여 구멍(H) 내부로 충전시키는 것으로 행해진다.
1차 그라우팅을 완료하고 나면 시멘트 밀크가 공극을 통해 스며들어 줄어들기 때문에 다시 도 4c의 도시와 같이 강관(T)의 내부 공간으로 시멘트 밀크를 주입하여 보충하는 2차 그라우팅 공정을 행한다. 이때 앵커 구조체(10)에서 상방으로 연장된 철근(2)은 그대로 방치하여 둔다.
그라우팅이 양생 되면 강관(T) 주변의 지면에 매트용 철근(S)을 배근함과 동시에, 상기 외부로 노출 연장되어 있는 철근(2)을 도 4 d의 도시와 같이 매트용 철근(S)에 절곡 연결한 다음 콘크리트를 타설하고 양생시켜 콘크리트 매트(M)로 되게 하는 매트 형성 공정을 행한다.
상기와 같은 공정을 통해 타설된 콘크리트 매트(M)는 실질적으로 앵커 구조체(10)의 철근(2)과 일체가 되는 구조로 타설되어 지반 내부와 견고하게 연결된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 그라우팅 양생 후 외부로 연장된 철근을 지면에 부설되는 매트의 기초 상부 철근에 절곡 연결하여 놓고 일체로 콘크리트 타설하여 마감하는 것이므로 시공 부위는 매트 콘크리트로 완벽하게 차수 되어 지하수의 누수 문제가 근본적으로 해결되는 효과가 있다.
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그 외에도 본 발명은 통상의 앵커 공법에서 시행되어야 하는 여러 단계의 공정, 예를 들면 지압판의 설치와 너트 조임 및 인장, 지압판 주위를 캡으로 피복 보호하고 내부를 방청하는 공정 등을 생략할 수 있는 것이므로 시공이 간편하고 용이한 특징과, 이로 인한 공기 단축 효과와 공사비 절감 효과를 기대할 수 있다.
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  5. 지면에 앵커 구조체를 매설하기 위한 구멍을 뚫고 그 상면에 강관을 매설하는 기초공정;
    다수의 철근을 타이밴드와 스페이서로 묶어 다발 형태로 결속하여 조립된 통상의 앵커 구조체에 그라우트 호스를 끼운 다음 상기 구멍을 통해 앵커 구조체를 매설하고 상기 강관의 바닥까지 그라우팅하여 양생하는 1차 그라우팅 공정;
    상기 강관의 내부로 시멘트 밀크를 주입하여 보충시키고 양생하는 2차 그라우팅 공정;
    상기 강관의 주변으로 매트용 철근을 배근하고 상기 앵커 구조체에서 구멍 상측으로 연장된 철근을 지면에 따르도록 구부려서 상기 매트용 상부 철근과 일체로 연결한 다음 콘크리트를 타설하여 콘크리트 매트로 양생시키는 매트 형성 공정의 순으로 행해지는 영구 그라운드 앵커 구조체를 이용하여 지하 부력을 억제하는 공법.
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