KR100859207B1 - 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재 - Google Patents

Abstract

와이어를 절단하면 스프링의 압축해제에 의해 보강재의 선단에 장착된 확장체가 확장되면서 확장체가 공벽에 걸리거나 박혀 지반에 대해 지속적으로 저항력을 제공하게 함으로써 간단한 방법으로 지반정착력을 증대시키고 주변마찰력을 향상시킬 수 있으며, 스프링이 확장체의 확장을 지속적으로 유지시키고 보강하기 때문에 종래와 같이 고압의 공기를 지속적으로 공급해야 할 필요성이 없는 선단확장지속형 네일링공법이 개시된다.

사면보강, 스프링, 선단확장, 와이어, 확장날개

Description

선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재{NAILING METHOD EXPANDABLE LOPE REINFORCEMENT METHOD`S FRONT AND LOPE REINFORCEMENT DEVECE THEREOF}

본 발명은 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어를 절단하면 보강재의 선단에 장착된 확장체가 확장되면서 확장체가 공벽에 걸리거나 박혀 지반에 대해 지속적으로 저항력을 제공하게 함으로써 간단한 방법으로 지반정착력을 증대시키고 주변마찰력을 향상시킬 수 있는 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재에 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 네일링공법이 강구되고 있다.

종래의 일반적인 네일링공법은 사면에 천공홀을 천공하고 보강재인 이형철근을 천공홀에 삽입한 후 천공홀을 시멘트 밀크로 그라우팅한 다음 이형철근의 노출된 단부에 지압판을 결합하여 지압판을 사면에 밀착시킨 상태에서 정착구를 체결하여 사면을 지압하게 된다. 그러면 천공홀에 삽입된 이형철근이 사면에 대해 전단응력재로 작용하여 사면을 보강하게 되는 것이다. 하지만, 상기와 같은 네일링공법은 비록 천공홀에 그라우팅이 주입되어 고결되어 있다 할지라도 구조 자체로만 보면 그라우팅된 작은 천공홀에 이형철근이 단순히 삽입되어 있는 것에 불과하기 때문에 사면파괴시 이형철근이 전단응력재로는 작용되지만 인장응력재로는 작용하지 못해 사면에 대한 인장저항력을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 실용신안등록 제306210호에는 보강재 선단에 형성된 압박나사면과 이 압박나사면에 이웃되어 인장력의 굴복에 대응하는 보강테이퍼면과 이 보강테이퍼면에 끼워지는 테이퍼몸체와; 상기 압박나사면과의 나사결합에 의한 테이퍼몸체의 이동에 의해 확장되면서 공벽면에 압착 또는 침투되는 앵커블레이드를 포함하는 앵커몸체로 이루어지는 사면보강공사용 네일앵커가 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 보강재를 회전시키면 앵커블레이드가 확장되면서 공벽면에 압착 또는 침투함으로써 보강재의 주변마찰력과 지반정착력을 향상시켜 사면파괴시 보강재가 사면에 대해 인장저항력을 제공하도록 하고 있다. 하지만, 상기와 같은 기술은 앵커블레이드를 확장시키기 위해서는 네일을 회전시켜야 하는 데, 네일의 길이가 길고 무거워 원할한 회전력을 주기 어렵기 때문에 작업성이 곤란할 뿐만 아니라 구조 가 복잡하여 제품단가가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허등록번호 제0797858호에는 다수의 정착날개가 힌지결합되어 설치된 네일선단정착구가 네일의 일측 끝단에 설치되고, 네일선단정착구가 설치된 네일을 사면의 앵커공에 삽입한 후, 네일선단정착구에 힌지결합되어 있는 다수의 정착날개가 외부로부터 유입되는 높은 압력의 압축공기에 의해 앵커공 벽면측으로 힌지축을 기준으로 회동되어 펼쳐져 고정됨으로써, 그라우팅재를 주입하기 전에 인장이 가능하여 네일이 앵커공의 축선상의 중심부에 정확히 위치되도록 시공이 가능하고, 이 후 앵커공의 네일선단정착구가 삽입된 앵커공 내부로 그라우팅재를 주입 경화시켜 더욱 견고한 인장응력, 전단응력에 저항할 수 있는 소일네일링의 네일선단정착구가 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 높은 압력의 압축공기가 공급되면 정착날개가 확장되면서 공벽면에 압착 또는 침투함으로써 네일(이형철근)의 주변마찰력과 지반정착력을 향상시켜 사면에 대해 인장저항력을 제공하도록 하고 있다. 하지만, 상기와 같은 기술은 정착날개를 확장시킨 상태로 계속 유지하기 위해서는 그라우팅재가 응고될 때까지 높은 압력의 압축공기를 지속적으로 공급해야 하며, 따라서 작업이 불편하고 공사기간이 지연되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 와이어를 절단하면 보강재의 선단에 장착된 확장체가 확장되면서 확장체가 공벽에 걸리거나 박혀 지반에 대해 지속적으로 저항력을 제공하게 함으로써 간단한 방법으로 지반정착력을 증대시키고 주변마찰력을 향상시킬 수 있는 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 사면에 천공홀을 천공하는 단계와; 이형철근과; 상기 이형철근의 선단에 장착되되, 스프링이 압축된 상태에서는 접혀지고 스프링이 압축해제된 상태에서는 펼쳐지는 한 쌍의 확장날개를 구비하는 확장체와; 일단은 상기 이형철근의 후단에 밴딩고정되고, 타단은 상기 스프링이 압축된 상태가 되도록 상기 확장날개에 고정되어 상기 확장날개가 졉혀진 상태를 유지하게 하는 와이어를 포함하여 구성된 보강재를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와; 상기 보강재의 와이어를 절단하면 스프링이 압축해제되어 한 쌍의 확장날개가 펼쳐져서 한 쌍의 확장날개가 천공홀의 공벽면에 걸리거나 박히도록 하는 단계와; 상기 천공홀을 그라우팅하는 단계와; 상기 이형철근의 후단에 지압판, 와셔 및 링너트를 순차적으로 결합하는 마무리단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단확장지속형 네일링공법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 목적은 이형철근과; 상기 이형철근의 선단에 장착되되, 스프링이 압축된 상태에서는 접혀지고 스프링이 압축해제된 상태에서는 펼쳐지는 한 쌍의 확장날개를 구비하는 확장체와; 일단은 상기 이형철근의 후단에 밴딩고정되고, 타단은 상기 스프링이 압축된 상태가 되도록 상기 확장날개에 고정되어 상기 확장날개가 졉혀진 상태를 유지하게 하는 와이어를 포함하여 구성되어서, 상기 와이어를 절단하면 스프링이 압축해제되어 한 쌍의 확장날개가 펼쳐져서, 상기 한 쌍의 확장날개가 천공홀의 공벽면에 걸리거나 박히도록 구성된 것을 특징으로 하는 사면보강재를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재는 와이어를 절단하면 스프링의 압축해제에 의해 보강재의 선단에 장착된 확장체가 확장되면서 확장체가 공벽에 걸리거나 박혀 지반에 대해 지속적으로 저항력을 제공하게 함으로써 아주 간단한 방법으로 지반정착력을 증대시키고 주변마찰력을 향상시킬 수 있다는 효과가 있으며, 스프링이 확장체의 확장을 지속적으로 유지시키고 보강하기 때문에 종래와 같이 정착구를 확장시키기 위해서 복잡하게 회전시키거나 또는 고압의 공기를 지속적으로 공급해야 할 필요성이 없다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 선단확장지속형 네일링공법 및 이에 사용되는 사면보강재를 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 네일링공법은 도1에 도시된 바와 같이 사면에 천공홀(H)에 천공한 다음, 상기 천공홀(H)에는 사면보강재를 삽입한다.

본 발명에 따른 네일링공법에 바람직하게 사용될 수 있는 사면보강재는 도2에 도시된 바와 같이 이형철근(100)과; 상기 이형철근의 선단에 장착되되, 스프링(260)이 압축된 상태에서는 접혀지고 스프링(260)이 압축해제된 상태에서는 펼쳐지는 한 쌍의 확장날개(250)를 구비하는 확장체(200)와; 일단은 상기 이형철근의 후단에 밴딩고정되고, 타단은 상기 스프링(260)이 압축된 상태가 되도록 상기 확장날개(250)에 고정되어 상기 확장날개(250)가 졉혀진 상태를 유지하게 하는 와이어(300)를 포함하여 구성된다.

따라서, 확장날개(250)가 졉혀진 상태로 유지하는 와이어(300)가 절단되면, 도3에 도시된 바와 같이 스프링(260)의 압축이 해제되고 이와 연동하여 한 쌍의 확장날개(250)가 펼쳐져서, 펼쳐진 확장날개(250)가 천공홀(H)의 공벽면에 박히거나 걸리게 되는 데, 상기 공벽면에 박히거나 걸려 고정되는 확장날개(250)는 보강재에 대해 주변마찰력과 지반정착력을 향상시켜 사면파괴시 보강재가 사면에 대해 지속적으로 인장저항력을 제공하게 되는 것이다.

특히, 보강재로 일반적으로 사용되는 이형철근은 그 특성상 신율이 없기 때문에 적극적 사면 활동 억지 효과 요소인 인장저항력을 제공하지 못하고 수동적 의미의 인장저항력만을 제공하기에 , 본 발명에서는 상기 공벽면에 박히거나 걸려 고정되는 확장날개를 이용하여 이형철근의 선단이 공벽면내에 정착되게 함으로써 적극적 주변마찰력 증대와 더불어 지속적인 지반정착력을 향상시키고자 하는것에 있는 것이다.

도4는 본 발명에 따른 사면보강재를 분리하여 도시하고 있는 데, 이를 참고하여 상기 확장체를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 확장체(200)는 커플러(210), 체결구(220), 지지대(230), 축핀(240), 확장날개(250) 및 스프링(260)을 포함하여 구성된다.

상기 커플러(210)는 도시된 바와 같이 후단 내면은 테이퍼져 있으며, 선단 내면에는 너트(211)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 이형철근(100)의 선단에 조립링(212)에 의해 서로 조립되는 테이퍼진 쇄기체(213)를 결합한 다음 상기 쇄기체(213)의 테이퍼면이 커플러의 테이퍼면에 걸리도록 커플러(210)를 이형철근(100)에 통과시키면 커플러가 이형철근의 선단에 결합고정되게 된다. 물론 용접등을 통해 커플러(210)를 직접 이형철근(100) 선단에 고정시켜도 무방하다.

상기 체결구(220)는 상기 커플러(210)와 결합되어 고정되는 데, 상기 체결구의 하단 외면에는 상기 커플러(210)의 너트(211)와 결합되는 볼트(221)가 형성되어 있으며, 상단 중앙에는 내주면에 너트가 형성되는 삽입홈(222)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 체결구(220)의 볼트와 커플러(210)의 너트를 치합하면 상기 체결구(220)는 상기 커플러(210)와 결합고정된다.

상기 지지대(230)는 상기 체결구(220)와 결합되어 고정되도록 저면에 상기 체결구의 삽입홈(222)에 삽입되는 삽입돌기(231)가 형성되어 있으며, 중앙에 회동공간이 형성되도록 분기막대(232)가 서로 분기되어 돌출된다.

또한, 상기와 같은 지지대의 분기막대(232) 사이에는 한 쌍의 축핀(240)이 서로 연결되어 있으며, 상기 축핀(240)에는 한쌍의 확장날개(250)가 각각 회동가능하게 선택적으로 결합된다.

상기 한 쌍의 확장날개(250)는 대략 1/4호 형상으로 서로 대칭되게 형성되어 있으며, 서로 펼쳐지면 반호형상을 이루게 된다. 따라서, 한 쌍의 확장날개(250)가 서로 졉혀진 경우에는 상기 지지대의 분기막대(231) 사이의 회동공간으로 요입되며, 한 쌍의 확장날개(250)가 서로 펼져진 경우에는 확장날개(250)의 외면이 지지대 외측으로 돌출되게 된다. 그리고, 상기 한 쌍의 확장날개(250)의 내면에는 걸림돌기(251)가 형성되며 외측에는 일단이 이형철근(100)의 후단에 고정된 와이 어(300)의 타단이 결합되게 된다. 여기서, 상기 와이어(300)는 직접 확장날개(250)에 결합되어도 무방하고, 도시된 바와 같이 연결부재(310)를 통해 확장날개(250)에 결합되어도 무방하다.

상기 스프링(260)은 양단이 상기 한쌍의 확장날개의 걸림돌기(251)에 각각 선택적으로 고정되며 중앙부는 상기 한쌍의 축핀에 감겨져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사면보강재는, 2가닥의 와이어(300)의 일단을 이형철근(100)의 후단에 밴딩고정하고, 와이어(300)의 타단을 전술한 확장날개(250)의 외측에 연결한다. 이 때, 와이어(300)는 긴장상태가 되도록 연결하는 데, 그러면 스프링(260)은 압축된 상태가 되고 와이어(300)의 긴장력에 의해 확장날개(250)가 서로 접혀지게 된다.

이와 같이 와이어에 의해 확장날개가 접혀진 상태의 사면보강재를 도5에 도시된 바와 같이 천공된 천공홀(H)에 삽입한 다음에는, 도6에 도시된 바와 같이 와이어(300)를 절단하게 된다. 그러면, 와이어(300)의 긴장력에 의해 압축상태에 있는 스프링(260)이 압축이 해제되게 되고, 이와 연동하여 접혀져 있던 확장날개(250)가 회동하여 펼쳐지면서, 한 쌍의 확장날개(250)가 천공홀(H)의 공벽면에 걸리거나 박히게 되는 것이다.

즉, 공벽면의 성질에 따라 공벽면이 연역지반인 경우에는 도6에 도시된 바와 같이 확장날개(250)가 천공홀(H)의 공면벽에 박힐 수도 있으며, 도7에 공벽면이 단단한 지반인 경우에는 확장날개(250)가 천공홀(H)의 공벽면에 걸리게 되며 이 경우 스프링(260)이 지속적으로 확장날개(250)를 확장시키기 때문에 확장날개(250)가 궁극적으로는 공벽면에 침투할 수 있게 되는 것이다.

이 때, 상기 확장날개(250)의 외면은 톱니형상으로 형성된 것이 바람직한 데, 이는 톱니형상의 외면이 공벽면을 용이하게 뚫고 침투할 수 있게 하고, 단단한 암반에 접착되었을 경우 미끄러짐 현상을 방지할 수 있게 하며 나아가 도7에 도시된 바와 같이 확장날개가 천공홀의 공벽면에 걸린 경우에는 보강재를 잡아당기면 당길수록 천공홀 외측으로 점점더 확장되면서 지반을 더욱더 압착시켜 인발저항력을 제공할 수 있기 때문이다

상기와 같이 보강재의 와이어(300)를 절단하여 스프링(260)의 압축해제에 의해 한 쌍의 확장날개(250)가 펼쳐져서 한 쌍의 확장날개(250)가 천공홀(H)의 공벽면에 걸리거나 박히게 한 다음에는, 도8에 도시된 바와 같이 천공홀(H)을 그라우팅하고, 도9에 도시된 바와 같이 이형철근의 후단에 지압판(400), 와셔(500) 및 링너트(600)를 순차적으로 결합함으로써 본 발명에 따른 선단확장지속형 네일링공법이 완료되게 된다.

이와 같이 완료된 본 발명에 따른 선단확장지속형 네일링공법은 와이어(300)를 절단하면 스프링(260)의 압축해제에 의해 보강재의 선단에 장착된 확장체가 확장되면서 확장체가 공벽에 걸리거나 박혀 지반에 대해 지속적으로 저항력을 제공하게 함으로써 간단한 방법으로 지반정착력을 증대시키고 주변마찰력을 향상시킬 수 있다는 잇점이 있으며, 스프링이 확장체의 확장을 지속적으로 유지시키고 보강하기 때문에, 종래와 같이 정착구를 확장시키기 위해서는 복잡하게 회전시키거나 또는 고압의 공기를 지속적으로 공급해야 할 필요성이 없다는 잇점이 있다.

도1은 사면에 천공홀을 천공한 상태의 도면이며,

도2 및 도3은 본 발명에 따른 사면보강재의 작용을 설명하기 위한 도면이며,

도4는 본 발명에 따른 사면보강재의 분리사시도이며,

도5는 본 발명에 따른 사면보강재를 천공홀에 삽입한 상태의 도면이며,

도6 및 도7은 도5에서 와이어를 절단한 상태의 도면이며,

도8은 본 발명에 따라 천공홀을 그라우팅한 도면이며,

도9는 본 발명에 따른 선단확장지속형 네일링공법으로 사면이 보강된 도면이다.

Claims (6)

1. 사면에 천공홀을 천공하는 단계와;

   이형철근과; 상기 이형철근의 선단에 장착되되, 스프링이 압축된 상태에서는 접혀지고 스프링이 압축해제된 상태에서는 펼쳐지는 한 쌍의 확장날개를 구비하는 확장체와; 일단은 상기 이형철근의 후단에 밴딩고정되고, 타단은 상기 스프링이 압축된 상태가 되도록 상기 확장날개에 고정되어 상기 확장날개가 졉혀진 상태를 유지하게 하는 와이어를 포함하여 구성된 보강재를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와;

   상기 보강재의 와이어를 절단하면 스프링이 압축해제되어 한 쌍의 확장날개가 펼쳐져서 한 쌍의 확장날개가 천공홀의 공벽면에 걸리거나 박히도록 하는 단계와;

   상기 천공홀을 그라우팅하는 단계와;

   상기 이형철근의 후단에 지압판, 와셔 및 링너트를 순차적으로 결합하는 마무리단계를 포함하여 구성되되,

   상기 확장체는 이형철근의 선단에 결합되어 고정되는 커플러와; 상기 커플러와 결합되어 고정되는 체결구와; 상기 체결구와 결합되어 고정되되, 중앙에 회동공간이 형성되도록 서로 분기되어 돌출되는 분기막대를 포함하는 지지대와; 상기 지지대의 분기막대 사이를 서로 연결하는 한쌍의 축핀과; 상기 지지대의 분기막대 사이의 한쌍의 축핀에 각각 회동가능하게 선택적으로 결합되도록 서로 대칭되게 형성되되, 내면 일측에는 걸림돌기가 형성되며 외측에는 일단이 이형철근의 후단에 고정된 와이어의 타단이 결합되는 한쌍의 확장날개와; 양단은 상기 한쌍의 확장날개의 걸림돌기에 각각 선택적으로 고정되며 중앙부는 상기 한쌍의 축핀에 감겨져서, 압축 상태에서는 상기 한쌍의 확장날개가 접혀져게 하고 압축해제된 상태에서는 상기 한쌍의 확장날개가 펼쳐지도록 하는 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단확장지속형 네일링공법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 확장날개의 외면은 톱니형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 선단확장지속형 네일링공법.
4. 이형철근과;

   상기 이형철근의 선단에 장착되되, 스프링이 압축된 상태에서는 접혀지고 스프링이 압축해제된 상태에서는 펼쳐지는 한 쌍의 확장날개를 구비하는 확장체와;

   일단은 상기 이형철근의 후단에 밴딩고정되고, 타단은 상기 스프링이 압축된 상태가 되도록 상기 확장날개에 고정되어 상기 확장날개가 졉혀진 상태를 유지하게 하는 와이어를 포함하여 구성되어서,

   상기 와이어를 절단하면 스프링이 압축해제되어 한 쌍의 확장날개가 펼쳐져서, 상기 한 쌍의 확장날개가 천공홀의 공벽면에 걸리거나 박히도록 구성되되,

   상기 확장체는 이형철근의 선단에 결합되어 고정되는 커플러와; 상기 커플러와 결합되어 고정되는 체결구와; 상기 체결구와 결합되어 고정되되, 중앙에 회동공간이 형성되도록 서로 분기되어 돌출되는 분기막대를 포함하는 지지대와; 상기 지지대의 분기막대 사이를 서로 연결하는 한쌍의 축핀과; 상기 지지대의 분기막대 사이의 한쌍의 축핀에 각각 회동가능하게 선택적으로 결합되도록 서로 대칭되게 형성되되, 내면 일측에는 걸림돌기가 형성되며 외측에는 일단이 이형철근의 후단에 고정된 와이어의 타단이 결합되는 한쌍의 확장날개와; 양단은 상기 한쌍의 확장날개의 걸림돌기에 각각 선택적으로 고정되며 중앙부는 상기 한쌍의 축핀에 감겨져서, 압축 상태에서는 상기 한쌍의 확장날개가 접혀져게 하고 압축해제된 상태에서는 상기 한쌍의 확장날개가 펼쳐지도록 하는 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사면보강재.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 확장날개의 외면은 톱니형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 사면보강재.

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