KR100823605B1

KR100823605B1 - 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에사용되는 사면보강체

Info

Publication number: KR100823605B1
Application number: KR1020070123780A
Authority: KR
Inventors: 김현래
Original assignee: 하리기술이십이 주식회사
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-04-21

Abstract

스프링을 이용하여 지반에 대해 상시 압축력을 제공할 수 있으며, 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 연결철근홀더를 통해 보강재 및 그라우트체와 일체화시킴으로써 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성한 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체가 개시된다.

스프링, 보강재, 연결철근, 천공홀, 쇄기

Description

상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체{SLOPE REINFORCEMENT METHOD AND DEVECE MAINTAINING COMPRESSIVE FORCE ALLWAYS}

본 발명은 스프링을 이용하여 지반에 대해 상시 압축력을 제공할 수 있으며, 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 연결철근홀더를 통해 보강재 및 그라우트체와 일체화시킴으로써 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성한 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체에 관한 것이다.

대규모의 토지조성이나 도로, 철도 공사등으로 인해 생성된 사면은 우수(雨水)나 융설수가 침투하여 지반의 강도가 저하되고 풍화가 진행됨에 따라 국부적인 사면붕괴나 낙석이 발생하여 인명이나 재산상 피해를 유발할 수 있기 때문에, 사면붕괴를 방지할 수 있는 다양한 사면보강공법이 강구되고 있는 데, 현재 이러한 사면보강공법은 소일네일링공법과 어스앵카공법으로 크게 대별할 수 있다.

상기 소일네일링공법은 사면에 비교적 촘촘하게 천공된 천공홀에 전단응력재인 이형철근을 삽입한 후 시멘트 밀크를 그라우팅하여 사면을 보강하는 공법으로, 재료의 특성상 신율이 없는 이형철근을 사용하기 때문에 스트레스(STRESS)가 없다는 것이 특징이다. 또한, 상기 어스앵카공법은 사면에 천공된 천공홀에 인장응력재인 PC강선을 삽입한 후 시멘트 밀크를 그라우팅한 후 PC강선을 인장시켜 사면을 보강하는 공법으로, 신율이 양호한 PC강선을 사용하기 때문에 PC강선의 스트레스에 의해 사면을 압축하는 것이 특징이다.

여기서, 신율이 없는 이형철근만을 사용한 종래의 소일네일링공법은 지반에 압축력을 제공하지 못했기 때문에 단위 천공홀당 보강재의 지지응력이 미비하였으며, 지지응력의 미비로 인해 지반의 변위에 신속하게 대처할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 소일네일링공법의 경우 각각의 천공홀을 연결시키는 연결철근('띠장철근'이라고도 함)을 이형철근에 단순히 결속선으로만 결속시켜 고정하였기 때문에 토립자의 이완과 함께 표면지반으로부터 쉽게 이탈되어 보강재와 하나의 구조체 역할을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스프링을 이용하여 지반에 대해 상시 압축력을 제공할 수 있는 기존의 소일네일링공법을 개량한 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 연결철근홀더를 통해 보강재 및 그라우트체와 일체화시킴으로써 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성한 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 사면에 다수의 천공홀을 천공하는 단계와; 이형철근의 일단에 정착부와 인장부로 구성된 정착/인장부재를 장착하고 이형철근과 정착/인장부재의 인장부를 피복재로 둘러싼 보강재를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와; 상기 천공홀을 그라우팅하는 단계와; 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 설치하는 단계와; 사면에 노출된 이형철근 단부에 지압판과 너트고정체를 설치하는 단계와; 사면에 노출된 이형철근의 단부를 외측으로 잡아당긴 후 너트고정체로 이형철근 단부를 지압판상에 고정시키는 단계를 포함하여 구성되어서, 이형철근을 외측으로 잡아당기면 정착/인장부재 중 정착부는 그라우팅에 의해 고정되고, 인장부는 이 형철근의 잡아당기는 힘에 인장되어, 이형철근이 사면에 대해 압축력을 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은 지압판과; 일단은 천공홀에 삽입되며 타단은 상기 지압판에 관통되어 사면외부로 노출되되 마디돌기가 소정간격 형성된 이형철근과; 상기 천공홀에 삽입된 이형철근의 일단에 결합되되, 천공홀을 그라우팅한 다음 이형철근을 잡아당기면 그라우팅된 시멘트에 의해 고정되는 정착부와, 이형철근의 잡아당기는 힘에 인장되어 이형철근이 사면에 대해 압축력을 제공하게 하는 인장부를 포함하는 정착/인장부재와; 상기 이형철근과 인장부가 천공홀에 그라우팅된 시멘트와 이격되도록 상기 이형철근과 인장부를 둘러싸는 피복재와; 상기 사면외부로 노출된 이형철근의 타단을 지압판상에 고정시키는 너트고정체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사면보강체를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법 및 이에 사용되는 사면보강체는 스프링을 이용하여 지반에 대해 상시 압축력을 제공할 수 있기 때문에 지지응력을 보강시키고 지반변위에 대해 신속하게 대처할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 연결철근홀더를 통해 보강재 및 그라우트체와 일체화시킴으로써 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성하기 때문에 연결철근이 사면에서 쉽게 이탈되지 않고 각각의 천공홀을 견고하게 역학적으로 연결시킬 수 있다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 사면보강공법 및 사면보강체를 상세하게 설명한다.

첨부된 도1은 본 발명에 따라 절취사면에 다수의 천공홀을 천공한 도면이며, 도2는 본 발명에 따른 천공홀에 보강재를 삽입한 상태를 도시한 도면이며, 도3는 본 발명에 따른 보강재의 일부 분리사시도이며, 도4은 도3의 결합단면도이다. 또한, 도5는 본 발명에 따라 보강재가 삽입된 천공홀을 그라우팅한 도면이며, 도6은 본 발명에 따라 연결철근을 설치한 도면이며, 도7은 본 발명에 따라 지압판과 너트고정체를 설치한 도면이며, 도8은 본 발명에 따라 이형철근을 잡아 당긴 후 고정시킨 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따르면, 먼저 보강하고자 하는 절취사면에 대해 도1에 도시된 바와 같이 다수개의 천공홀(H)을 천공한다.

이 후, 상기 각각의 천공홀(H)에는 도2에 도시된 바와 같이 보강재를 삽입하는 데, 상기 보강재는 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 이형철근(100), 정착/인장부재 및 피복재(300)를 포함하여 구성된다.

상기 이형철근(100)은 마디돌기(110)가 소정간격 형성되어 있는 통상적으로 소일네일링 공법에 사용되는 보강재로서, 신율이 없기 때문에 사면에 대해 전단응력을 부여할 수는 있지만 압축력과 같은 압축력은 제공할 수 없다는 단점이 있다. 이에 본 발명에서는 상기 이형철근에 정착/인장부재를 장착하여 사면에 대해 압축력을 제공할 수 있도록 한 것이 특징이다.

상기 정착/인장부재는 천공홀(H)에 보강재를 삽입한 다음 그라우팅하고 나서 이형철근을 잡아당기면 그라우팅된 시멘트에 의해 고정되는 정착부(210)와, 이형철근의 잡아당기는 힘에 인장되어 이형철근이 사면에 대해 압축력을 제공하게 하는 인장부(220)를 포함한다.

예시적이지만 구체적으로, 상기 정착부(210)는 연결바(211)와 상기 연결바(211)의 일단에 결합되어 천공홀(H)에 그라우팅된 시멘트에 정착고정되는 정착키(212)로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 인장부(220)는 상기 연결바(211)의 타단에 결합된 막힘판(221)과, 상기 막힘판(221)에서 연장형성된 스프링(222)과, 상기 스프링(222)에서 연장 형성되며 내면에 나사가 형성된 결합너트(223)와, 상단 외면에는 나사가 형성되어 상기 결합너트(223)와 결합되며 하단에는 단턱(224-1)이 절곡형성된 결합볼트(224)와, 일단은 상기 결합볼트(224)의 단턱(224-1)에 지지되고 타단은 이형철근의 마디돌기(110)에 지지되는 조임쇄기체(225)로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 조임쇄기체(225)는 일측에 요홈이 형성된 테이퍼진 다수개의 쇄기편(225-1)이 이형철근을 감싸게 배치된 후 조립링(225-2)이 상기 요홈에 결합되어 조립되게 된다.

또한, 상기와 같은 보강재에 대해, 이형철근(100)과 인장부(220)에 피복재(300)를 피복하여, 이형철근(100)과 인장부(220)가 천공홀(H)에 그라우팅된 시멘트와 이격되도록 한다. 이 때 상기 피복재(300)는 이형철근(100)과 약간 이격되게 설치되는 데 이는 그라우팅과 이형철근이 서로 붙어 있지 않도록 하여 이형철근을 잡아당기면 피복재와는 별도로 이형철근이 외측으로 이동될 수 있도록 한 것이다. 또한, 인장부(220)가 피복되는 이유는 인장부(220)의 스프링(222)가 인장될 수 있도록 인장부내로 시멘트가 유입되지 않도록 하기 위함이다.

이와 같이 구성된 보강재를 각각의 천공홀(H)에 삽입한 다음에는 도5에 도시된 바와 같이 천공홀(H)에 시멘트 밀크를 주입하여 그라우팅한다.

한편, 상기 그라우팅하기 전에 천공홀 입구에는 연결철근(500) 설치를 위한 연결철근홀더를 결속하는 것이 바람직한 데, 상기 연결철근홀더(400)는 연결철 근(500)이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편(411)이 상향 돌설된 수평바(410)와, 상기 이형철근(100)을 둘러싸고 있는 피복재(300)와 결속되어 그라우팅되는 수직바(420)를 포함하여 구성되는 것는 것이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이 수직바(420)를 이형철근(100)을 둘러싸고 있는 피복재(300)에 당접시켜 미도시된 결속선으로 서로 결속시킨 다음 수평바(410)의 가이드편(411) 사이로 연결철근(500)을 배치하는 것이다.

이와 같이, 본 발명에서는 결속선과 연결철근홀더(400)를 통해 연결철근(500)을 고정하기 때문에 결속선이 느슨해지더라도 연결철근(500)은 연결철근홀더의 가이드편(411)에 의해 고정되므로 이탈되지 않고 견고하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라 특히 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근(500)을 연결철근홀더(400)를 통해 보강재 및 그라우트체와 일체화시킴으로써 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성하므로, 연결철근이 사면에서 쉽게 이탈되지 않고 각각의 천공홀을 견고하게 역학적으로 연결시킬 수 있다는 잇점이 있다.

이와 같이 연결철근홀더(400)가 설치되면, 도6에 도시된 바와 같이 연결철근(500)을 연결철근홀더(400)에 설치한 다음 도7에 도시된 바와 같이 지압판(600)과 너트고정체(700)를 순차적으로 조립한 다음 도8에 도시된 바와 같이 이형철근(100)을 외측으로 잡아당긴 후 너트고정체(700)로 이형철근 단부를 지압판(600)상에 고정시킨다.

이 때, 이형철근(100)을 외측으로 잡아 당기면 도4의 결합단면도에 의해 알 수 있는 바와 같이, 그라우트체에 의해 정착고정되어 있는 정착부(210)를 고정점으로 하여 이형철근(100)의 마디돌기(110)에 지지되어 있는 조임쇄기체(225)가 외측으로 이동하게 되고 이에 연동하여 결합볼트(224) 및 결합볼트에 결합되어 있는 결합너트(223)가 순차적으로 외측으로 이동하게 되어서 최종적으로 도8에 도시된 바와 같이 상기 결합너트(223)에 일체형성된 스프링(222)이 인장되게 된다.

이와 같이 스프링(222)이 인장된 상태에서 이형철근(100)을 너트고정체(700)를 통해 지압판(600)상에 고정시키면, 스프링(222)의 압축될려는 원상회복력에 의해 이형철근(100)은 압축력을 사면에 제공하게 된다.

본 발명은 이와 같은 이형철근(100)의 압축력에 의해 단위 천공홀당 보강재의 지지응력을 향상시킬 수 있기 때문에 상대적으로 천공홀을 적게 천공하여도 되므로 시공비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 지반의 변위에 신속하게 대처할 수 있다는 잇점이 있다.

한편, 도9는 본 발명에 따른 연결철근홀더의 장착방법이 다른 실시예를 도시한 도면으로, 이를 참고하면, 상기 지압판과 사면 사이에는 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근이 안착고정되는 연결철근홀더(400)가 삽입하며, 상기 연결철근홀더(400)는 연결철근이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편(411)이 상향 돌설된 수평바(410)와; 천공홀로 삽입되는 삽입파이프(800)의 외주연에 용접 결합되어 그라우팅되는 수직바(420)를 포함하여 구성되어 있다. 상기와 같은 구조에 따르면, 삽입파이프(800)에 용접결합된 연결철근홀더(400)가 그라우트체를 통해 보강재와 함께 일체화되어 연결철근, 보강재, 그라우트체를 합성구조체로 형성하므로, 연결철근이 사면에서 쉽게 이탈되지 않고 각각의 천공홀을 견고하게 역학적으로 연결시킬 수 있다는 잇점이 있게 된다.

한편, 미설명한 참조부호 G는 보강재가 천공홀의 중심에 배치되도록 하는 간격재이다.

도1은 본 발명에 따라 절취사면에 다수의 천공홀을 천공한 도면이며,

도2는 본 발명에 따른 천공홀에 보강재를 삽입한 상태를 도시한 도면이며,

도3는 본 발명에 따른 보강재의 일부 분리사시도이며,

도4은 도3의 결합단면도이며,

도5는 본 발명에 따라 보강재가 삽입된 천공홀을 그라우팅한 도면이며,

도6은 본 발명에 따라 연결철근을 설치한 도면이며,

도7은 본 발명에 따라 지압판과 너트고정체를 설치한 도면이며,

도8은 본 발명에 따라 이형철근을 잡아 당긴 후 고정시킨 상태를 도시한 도면이며,

도9는 본 발명에 따른 연결철근홀더의 장착방법이 다른 실시예를 도시한 도면이다.

Claims

사면에 다수의 천공홀을 천공하는 단계와;

이형철근의 일단에 정착부와 인장부로 구성된 정착/인장부재를 장착하고 이형철근과 정착/인장부재의 인장부를 피복재로 둘러싼 보강재를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와;

상기 천공홀을 그라우팅하는 단계와;

각각의 천공홀을 연결하는 연결철근을 설치하는 단계와;

사면에 노출된 이형철근 단부에 지압판과 너트고정체를 설치하는 단계와;

사면에 노출된 이형철근의 단부를 외측으로 잡아당긴 후 너트고정체로 이형철근 단부를 지압판상에 고정시키는 단계를 포함하여 구성되어서,

이형철근을 외측으로 잡아당기면 정착/인장부재 중 정착부는 그라우팅에 의해 고정되고, 인장부는 이형철근의 잡아당기는 힘에 인장되어, 이형철근이 사면에 대해 압축력을 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법.
제1항에 있어서, 상기 정착/인장부재는

연결바와, 상기 연결바의 일단에 결합되어 천공홀에 그라우팅된 시멘트에 정착고정되는 정착키로 구성되는 정착부와;

상기 연결바의 타단에 결합된 막힘판과, 상기 막힘판에서 연장형성된 스프링과, 상기 스프링에서 연장 형성되며 내면에 나사가 형성된 결합너트와, 상단 외면에는 나사가 형성되어 상기 인장부의 결합너트와 결합되며 하단에는 단턱이 절곡형성된 결합볼트와; 일단은 상기 결합볼트의 단턱에 지지되고 타단은 이형철근의 마디돌기에 지지되는 조임쇄기체로 구성되는 인장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 그라우팅 단계 전에 천공홀 입구에는 연결철근설치용 연결철근홀더를 결속하는 단계를 더 포함하되, 상기 연결철근홀더는 연결철근이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편이 상향 돌설된 수평바와; 상기 이형철근을 둘러싸고 있는 피복재와 결속되어 그라우팅되는 수직바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 그라우팅 단계 전에 천공홀 입구에는 연결철근 설치용 연결철근홀더를 설치하는 단계를 더 포함하되, 상기 연결철근홀더는 연결철근이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편이 상향 돌설된 수평바와; 천공홀로 삽입되는 삽입파이프의 외주연에 용접 결합되어 그라우팅되는 수직바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강공법.
지압판과; 일단은 천공홀에 삽입되며 타단은 상기 지압판에 관통되어 사면외부로 노출되되 마디돌기가 소정간격 형성된 이형철근과; 상기 천공홀에 삽입된 이형철근의 일단에 결합되되, 천공홀을 그라우팅한 다음 이형철근을 잡아당기면 그라우팅된 시멘트에 의해 고정되는 정착부와, 이형철근의 잡아당기는 힘에 인장되어 이형철근이 사면에 대해 압축력을 제공하게 하는 인장부를 포함하는 정착/인장부재와; 상기 이형철근과 인장부가 천공홀에 그라우팅된 시멘트와 이격되도록 상기 이형철근과 인장부를 둘러싸는 피복재와; 상기 사면외부로 노출된 이형철근의 타단을 지압판상에 고정시키는 너트고정체를 포함하여 구성되되,

상기 정착/인장부재는 연결바와, 상기 연결바의 일단에 결합되어 천공홀에 그라우팅된 시멘트에 정착고정되는 정착키로 구성되는 정착부와; 상기 연결바의 타단에 결합된 막힘판과, 상기 막힘판에서 연장형성된 스프링과, 상기 스프링에서 연장 형성되며 내면에 나사가 형성된 결합너트와, 상단 외면에는 나사가 형성되어 상기 인장부의 결합너트와 결합되며 하단에는 단턱이 절곡형성된 결합볼트와; 일단은 상기 결합볼트의 단턱에 지지되고 타단은 이형철근의 마디돌기에 지지되는 조임쇄기체로 구성되는 인장부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사면보강체.
삭제
제5항에 있어서,

상기 지압판과 사면 사이에는 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근이 안착고정되는 연결철근홀더가 삽입되되, 상기 연결철근홀더는 연결철근이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편이 상향 돌설된 수평바와; 상기 이형철근을 둘러싸고 있는 피복재와 결속되어 그라우팅되는 수직바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강체.
제5항에 있어서,

상기 지압판과 사면 사이에는 각각의 천공홀을 연결하는 연결철근이 안착고정되는 연결철근홀더가 삽입되되, 상기 연결철근홀더는 연결철근이 측면으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 한쌍의 가이드편이 상향 돌설된 수평바와; 천공홀로 삽입되는 삽입파이프의 외주연에 용접 결합되어 그라우팅되는 수직바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상시 압축력을 유지시켜주는 사면보강체.