KR100892322B1 - 쐐기형 대나무 네일링 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쐐기형 대나무 네일링 구조체에 관한 것으로서, 네일 구조체를 대나무로 대용하여 설치함으로서 보다 간편화 되어지고 신속한 시공이 이루어질 수 있게 됨과 함께, 친환경적인 시공구조를 이룰 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 지반(200)의 사면에 형성된 다수의 천공홀(H)에 삽입 설치되어지되, 일단부가 외부에 노출 되어지도록 구성되어지는 네일 대나무(10); 상기 네일 대나무(10) 및 천공홀(H)에 그라우트재가 충진되어져 형성되는 그라우팅층(G); 상기 네일 대나무(10)의 단부를 지반(200)에 고정 지지하기 위해 사면에 설치되어지는 지압판(1); 상기 네일 대나무(10)의 외부 노출된 상단부를 지압판(1)에 가압 고정시키기 위한 체결부재;를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.

대나무, 쐐기, 쏘일네일, 사면, 친환경, 그라우팅

Description

쐐기형 대나무 네일링 구조체{A SOIL-NAIL STRUCTURE USING BAMBOO}

본 발명은 사면 지지용 네일링 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경사면 보강을 위해 설치되는 쏘일네일 구조체가 친환경 소재인 대나무에 의해 보다 안정적으로 지지되어질 수 있도록 하기 위한 네일링 구조체 및 그 공법에 관한 것이다.

일반적으로 산업이 발달함에 따라 단지 조성이나 신도시 건설, 도로 건설 등으로 산지와 같은 급경사지를 개발하는 것이 불가피한 실정이며, 따라서 토지의 이용도를 높이고 주거단지의 안정성과 쾌적성을 확보하면서 시공성, 경제성 및 환경 보전성을 충족시킬 수 있는 사면안정 대책공법의 확립이 요구되고 있다.

사면 안정공법으로 가장 널리 이용되고 있는 그라우팅 쏘일네일링(Grouting soil nailing)은 지반보강공법으로서, 사면보강 및 굴착면에 대한 유연한 지보 등의 목적으로 유럽 및 미국지역에서 널리 활용되고 있다.

즉, 지반보강공법의 한 예로 사용되는 그라우팅 쏘일네일링은 지반에 설치된 이형철근에 의하여 보강된 영역의 토체가 일체화된 옹벽과 같이 작용한다는 기본개 념을 바탕으로 비탈사면의 안정과 굴착면의 토류벽체 대용 구조물로서 그 유용성이 입증되어 최근 그 적용이 확산되고 있다.

특히, 쏘일네일링에 대한 이론적인 연구가 많이 진행된 선진국 등에서는 깊이가 20M 이하인 소규모의 굴착 공사에도 널리 이용되고 있으며, 국내에도 여러개의 전문 시공업체가 상당수 현장에서 시공을 하고 있다.

한편, 종래의 쏘일 네일링 공법을 천공홀의 그라우팅 방식에 의해 구분하면 중력에 의한 그라우팅 방식인 무압 방식과 그라우팅시 압력을 가하는 가압 방식이 있다.

여기서 무압 방식은 천공홀에 쏘일네일링 장치을 설치하고 중력식으로 그라우팅을 수차례(통상 2 ~ 5회) 실시하여 천공홀을 채우는 방식으로 쏘일네일링 장치를 설치 전 천공홀은 약 10°내지 20°정도의 하향경사도를 갖게 시공하게 됨으로 수차례 반복적인 그라우팅이 요구되므로 공사기간이 길고 시공성이 떨어진다. 이에 따라 천공홀 내를 밀실하게 채우지 못할 수가 있어 네일링의 효과가 감소되기도 한다.

가압 방식은 압력 그라우팅에 의해 천공홀 내를 밀실하게 하여 네일링장치와의 주면 마찰력을 향상시키거나 주변의 지반개량효과를 갖도록 하고 있다. 이때 가하는 소정의 압력을 유지하기 위해 주로 발포우레탄 등을 사용하는 팩커를 사용하고 있으며, 지반조건에 따라 주입압을 적절히 조절하지 않으면 경우에 따라서는 높은 가압력에 의하여 도리어 지반을 교란시킬 우려가 있으며, 단층구간이나 대절리가 발달한 암반층, 공동구간이 많은 석회암층에서는 가압몰탈이 엉뚱한 곳으로 이 동하여 몰탈효과를 전혀 발휘할 수 없는 현상이 발생할 수 있다.

사면활동면에 설치된 네일은 인장력과 전단력을 받게 되는데, 사면활동면에 직각에 가까울수록 사면활동에 의해 전단력을 받게 되며 사면 활동면에 기울어져 작용하게 되면 인장력과 전단력을 동시에 받게 된다.

한편, 쏘일 네일링 공법의 적용에 있어서 종래에는 그라우팅호스를 이용하여 그라우팅재료를 주입한 후 호스를 절단하여 천공홀 내에 매립시켜 버림으로 인해 환경오염의 문제가 발생하였다.

또한, 주입된 그라우팅재의 강도가 약화되어 안정적인 지반강화가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 그라우팅재의 지반 지지강도 향상을 위해 천공홀 내에 대나무를 삽입 시공하는 쏘일네일 구조체를 제공함으로서 지반 지지력을 극대화할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 그라우팅 주입 호스를 천공홀에 남기지 않고 제거함으로서 환경오염 발생을 방지토록 하는데 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지반의 사면에 형성된 다수의 천공홀에 삽입 설치되어지되, 일단부가 외부에 노출 되어지도록 구성되어지는 네일 대나무와; 상기 네일 대나무 및 천공홀에 그라우트재가 충진되어져 형성되는 그라우팅층과; 상기 네일 대나무의 단부를 지반에 고정 지지하기 위해 사면에 설치되어지는 지압판과; 상기 네일 대나무의 외부 노출된 상단부를 지압판에 가압 고정시키기 위한 체결부재;를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 고강도의 대나무를 사면의 천공홀에 시공함으로서 절개지인 사면의 지형을 보다 견고하게 지지하는 가운데 시공이 단기간에 용이하게 이루어질 수 있게 되는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

특히, 대나무의 하단부가 천공홀 내벽면에 접촉되어지는 구조를 이룸으로서 보다 안정적인 철근형상의 구근을 형성하여 그라우팅 설치상태가 유지되어질 수 있게 된다.

또한, 기존의 합성수지 대신 친환경적이면서 고강도 특성을 갖는 대나무를 삽입 시공함으로서 환경오염의 방지와 원가절가, 공기단축을 시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 시공과정에서 그라우트재 공급호스를 서서히 빼내면서 그라우티를 충진시킴으로서 공급호스가 그라우팅층에 매립됨으로 인한 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 경사면을 절개한 지반(200)의 사면활동면(210)을 따라 이동되는 사면을 안정적으로 보강할 수 있도록 쏘일네일링 장치(100)가 시공된 개략 시공도를 나타낸 것이다.

본 실시예에 따른 쏘일네일링 장치(100)를 이루는 구조체의 시공과정 및 구체적인 구조를 도 2 내지 도 4를 통해 살펴보기로 한다.

즉, 도시된 바와 같이 사면에 일정 경사각을 이루며 형성된 각 천공홀(H)에는 먼저 일정 길이로 가공된 원통형상의 네일 대나무(10)를 삽입시키게 되는데, 이때 삽입되는 네일 대나무(10) 중단 및 하단부에는 내/외부간을 관통하는 다수의 통공(11)이 형성되어져 있다.

상기 네일 대나무(10)는 외주면상에 도 4a에서와 같이 권취와이어(12)를 일정 구간 감아주어서 구성시킴으로서 외표면의 표면적을 증가시켜 그라우트재와의 결합력을 증대시킬 수 있도록 하였으며, 권취와이어(12) 양단은 고정밴드(13)에 의해 네일 대나무(10) 외벽면에 고정되도록 하였다.

또한, 네일 대나무(10) 하부에는 별도의 대나무를 가공하여 구성된 확장구(20)를 설치하게 되는데, 확장구(20)는 도 4b 및 도 4c에서와 같이 상부에 일정 간격으로 절개부(21)를 형성시킴으로 구경의 확장이 가능한 확장부(20a)를 형성시킴과 함께 중단에는 금속재질의 지지밴드(22)를 감아서 체결하여 줌으로서 절개부위가 더 이상 하부측으로 진행되는 것을 방지토록 하였다.

따라서, 네일 대나무(10)의 하단부에는 상단 확장부(20a)가 소정지름으로 확장되어진 확장구(20)를 가결합 시킨 상태에서 천공홀(H)에 삽입시킨 후, 압력을 가함으로서 확장부(20a)를 최대한 확장시켜 천공홀(H) 내벽면에 밀착되어지도록 함으로서 보다 안정적인 쏘일네일의 그라우팅 구근이 형성되어 원지반과의 결합력이 강하게 작용되어질 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 과정을 통하여 네일 대나무(10)를 확장구(20)와 함께 천공홀(H)에 삽입 장착시킨 상태에서 그라우팅 공급호스(미도시)를 네일 대나무(10) 내에 삽입시키고 그라우트재를 충진시키게 되면 네일 대나무(10) 내부는 물론 통공(11)을 통해 네일 대나무(10) 외부에 까지 그라우트재가 유동하여 공급되어 서서히 전체 공간에 충진되어지면서 그라우팅층(G)을 형성시키는 가운데 천공홀(H)을 채우게 된다.

또한, 이러한 그라우팅 작업 과정에서 작업자는 공급호스를 네일 대나무(10)로 부터 서서히 빼주면서 그라우트재를 공급함으로서 호스가 그라우팅층(G)에 매립되지 않도록 함이 바람직하다.

이에 따라, 그라우팅층(G)이 네일 대나무(10) 내부 및 천공홀(H) 내부에 충진 구성되어지게 되면 흙막이층(2)을 사면에 형성함과 함께, 지압판(1)에 네일 대나무(10)가 삽입되어지도록 설치한 후 체결부재를 체결시킴으로서 지압판(1)을 고정 체결하게 된다.

즉, 이때에는 외주면에 나사산이 형성되어진 고정구(40)를 네일 대나무(10) 상부에 끼워서 구비시킨 후, 그 위에 다수의 쐐기판(41)을 설치하되 쐐기판(41)은 고무링(42)에 의해 지지되어지는 상태를 이루게 된다.

한편, 고정구(40)의 내주면 상부에는 쐐기판(41)이 안내되어질 수 있도록 하는 안내홈(40a)이 형성되어져 있어 쐐기판(41)이 압입되어지면서 네일 대나무(10)와의 가압력에 따른 가체결상태를 이룰 수 있게 된다.

이후, 내주면에 나사산이 형성되어져 있는 체결너트(43)를 상기 고정구(40)에 끼워서 회전시키게 되면 상호간에 나사결합이 이루어지면서 체결너트(43)는 점차 하강하게 되고, 점차 하강되어지는 체결너트(43)에 의해 쐐기판(41)이 더욱 가압되어지면서 고정구(40)와 네일 대나무(10) 사이로 점차 압입되어지면서 가압력이 극대화 되어지게 되어 네일 대나무(10)와의 고정상태가 안정적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 시공구조를 이루게 되는 본 발명의 쏘일네일 구조체는 천공홀(H)에 삽입 설치되어지는 대나무 네일 구조체가 고강도의 친환경 소재인 대나무 재료로 이루어짐으로 인해 시공 후에도 토양에 대한 환경오염이 발생하지 않게 되며, 이와 같이 설치되는 네일 대나무(10)는 그라우팅층(G) 및 천공홀(H)과의 극대화된 결합상태가 유지되어질 수 있기 때문에 보다 안정적인 경사면의 강도유지가 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쏘일네일 구조체의 시공구조를 나타낸 것이다.

즉, 도시된 바와 같이 네일 대나무(10)의 하부에 절개부를 형성하여 구경의 확장이 가능한 확장부(10a)를 형성시킴과 함께, 이와 대응되어 확장부(10a)를 확장시킬 수 있는 쐐기구(30)를 네일 대나무(10) 하부에 구성시키게 된다.

특히, 상기 쐐기구(30)의 상단 외주면에는 확장부(10a)의 확장을 안정적으로 가이드하기 위한 다수의 가이드피스(31)를 결합 고정시키게 된다.

상기 가이드피스(31)는 대나무를 조각형태로 가공하여 사용함이 바람직 하며, 체결밴드(33)에 의해 고정상태가 유지되어지게 된다.

그리고, 네일 대나무(10)와 쐐기구(30) 상호간의 결합을 위해 "S" 형상을 이루는 2개의 고리가 상호 대칭형태로 결합되어진 체결고리(32)가 양측 내주벽에 체결되어지게 된다.

또한, 상기 네일 대나무(10)는 길이가 길 경우 이를 일정 길이로 절단하여 절단부위를 도 5a에 나타내어진 바와 같이 별도의 커플러(14)를 이용하여 연결시키게 된다.

이와 같은 구성을 이루고 있는 상태에서 하단부에 쐐기구(30)가 가체결 되어져 있는 네일 대나무(10)를 천공홀(H)에 삽입한 상태에서 네일 대나무(10) 상부에 충격력을 가하게 되면 쐐기구(30)의 작용력에 의해 네일 대나무(10) 하단부를 이루 는 확장부(10a)가 확장되어지면서 천공홀(H) 내벽면에 밀착이 이루어지게 됨을 알 수 있다.

따라서, 네일 대나무(10)가 직접 천공홀(H) 내벽면에 결합된 상태가 유지되어짐으로 인해 네일 대나무(10)가 쉽게 분리되지 않고 보다 안정적인 시공상태가 유지되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 쏘일네일 구조체 시공구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시예에서는 네일 대나무(10) 구조에 대한 특정한 몇가지 실시예가 설명 및 도시되었으나, 네일 대나무(10)의 형상 및 구조는 여러가지 형태로 제작되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 쏘일 네일링장치가 설치된 사면절개면을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쏘일네일 설치상태 단면도.

도 3은 본 발명의 대나무와 네일철근의 분해도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공홀 하부에서의 대나무 확장 상태를 나타낸 것으로서,

4a는 확장상태 단면도.

4b는 확장구 사시도.

4c는 확장구 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대나무 확장부를 나타낸 것으로서,

5a는 단면 상세도.

5b는 쐐기구 사시도.

5c는 쐐기구 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 지압판 2 : 흙막이층

10 : 네일 대나무 10a: 확장부

11 : 통공 12 : 권취와이어

13 : 고정밴드 14 : 커플러

20 : 확장구 20a: 확장부

21 : 절개부 22 : 지지밴드

30 : 쐐기구 31 : 가이드피스

32 : 체결고리 33 : 체결밴드

40 : 고정구 41 : 쐐기판

42 : 고무링 43 : 체결너트

100 : 쏘일네일링 장치 200 : 지반

210 : 사면활동면

G : 그라우팅층 H : 천공홀

Claims (10)

1. 지반(200)의 사면에 형성된 다수의 천공홀(H)에 삽입 설치되어지되, 일단부가 외부에 노출 되어지도록 구성되어지는 네일 대나무(10);

   상기 네일 대나무(10)에는 내부와 외부간 그라우팅층(G)의 연통이 가능하도록 형성된 다수의 통공(11);

   상기 네일 대나무(10) 및 천공홀(H)에 그라우트재가 충진되어져 형성되는 그라우팅층(G);

   상기 네일 대나무(10)의 단부를 지반(200)에 고정 지지하기 위해 사면에 설치되어지는 지압판(1);

   상기 네일 대나무(10)의 외부 노출된 상단부를 지압판(1)에 가압 고정시키기 위하여, 외주면에 나사산이 형성된 가운데 네일 대나무(10)에 체결되어지는 고정구(40), 상기 고정구(40)의 상부에 압입되어지되 고무링(42)에 의해 지지되어지는 다수개의 쐐기판(41), 상기 고정구(40)에 나사결합되면서 쐐기판(41)을 가압하는 형태로 체결되어지는 체결너트(43)로 구성된 체결부재;

   상기 고정구(40)의 내주면 상단부에서 쐐기판(41)의 하단부가 유입되어질 수 있도록 형성된 안내홈(40a);

   상기 네일 대나무(10)에는 일정간격으로 감겨진 권취와이어(12) 및, 각 권취와이어(12) 양단을 네일 대나무(10) 외주면에 밀착 고정시키기 위해 감겨지는 고정밴드(13);

   상기 네일 대나무(10) 하단부에 구비되어지는 대나무 재질의 쐐기구(30);

   상기 쐐기구(30)와 대응되어지는 네일 대나무(10)의 하단부에 다수의 절개부를 형성시킴으로서 구경의 확장이 가능하도록 구비되어지는 확장부(10a);

   상기 네일 대나무(10)와 쐐기구(30)간 연결부위에서 상호간의 연결 결합을 위한 내부에 삽입 구성되어지는 체결고리(32);

   를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 쐐기형 대나무 네일링 구조체.
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9. 청구항 1에 있어서,

   상기 쐐기구(30)의 상단 외주면에는 확장부(10a)의 확장을 안정적으로 가이드하기 위한 다수의 가이드피스(31)가 구성되어지되, 상기 가이드피스(31)는 체결밴드(33)에 의해 쐐기구(30)에 가압 고정되어지는 것을 특징으로 하는 쐐기형 대나무 네일링 구조체.
10. 삭제

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