KR100899086B1 - 쏘일네일 천공 확장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쏘일네일 천공 내면을 보다 안정적이고 정확하게 확장하여 확장 작업이 효율적으로 이루어지며, 천공의 내부의 인장력을 향상시켜 구조적으로 안정성과 시공상의 경제성을 동시에 확보할 수 있는 쏘일네일 천공 확장장치에 관한 것이다.

이는 쏘일네일 삽입공을 천공하는 착암기의 회전로드에 장착되는 것으로서, 외주면에 3단으로 형성되면서 중앙에 삽입공과 일측 외면에 경사면을 가지면서 하측으로 걸림홈을 형성하고 걸림홈의 일측에 지지대가 체결되는 체결공을 갖는 몸체를 가지면서 몸체의 상측과 하측 외면으로 나사산이 형성된 나산돌기와 결합돌기가 형성된 회전체와; 상기 몸체의 체결공에 체결되며 양측단에 반원형이 이루어지면서 전방으로 돌출된 상하 결합돌기가 형성되고 상하 결합돌기의 중앙에 구멍이 형성된 지지대와; 상기 회전체의 외면에 체결되며 외면에 확장날개과 지지대가 삽입되는 홈이 서로 연결되게 형성된 체결공이 3단으로 형성되고 일정 각도 마다 내부를 관통하는 축공이 형성된 균형관과; 상기 균형관과 지지대에 연결 설치되며 중앙과 후단 양측에 힌지공이 관통되게 형성되고 상측 중앙부분을 하측으로 절개하여 형성한 결합공을 갖는 확장날개와; 상기 몸체의 결합돌기에 체결되며 내면에 나사산을 가지면서 내부로 유입되는 수분등을 외부로 배출하는 통로가 다수개 형성된 고정캡;으로 구성한다.

회전체, 지지대, 균형관, 확장날개, 고정캡

Description

쏘일네일 천공 확장장치{Extension device for soil nail hole}

본 발명은 쏘일네일 천공 내면을 보다 안정적이고 정확하게 확장하여 확장 작업이 효율적으로 이루어지며, 천공의 내부의 인장력을 향상시켜 구조적으로 안정성과 시공상의 경제성을 동시에 확보할 수 있는 것이다

일반적으로 쏘일네일링 공법은 사면보강 및 굴착면에 대한 원위치 지반보강공법으로서, 인장력, 전단력 및 휨 모멘트에 저항할 수 있는 보강재를 프리스트레싱 없이 촘촘한 간격으로 지반에 삽입하고 쇼크리트 등으로 전면판을 설치하여 원지반의 전체적인 전단강도를 증가시키고 변위를 억제하며 굴착시 예상되는 지반의이완을 제한하여 안정성을 유지시키는 공법이다.

이 같이 보강재를 일정 간격으로 지반에 삽입하게 되면 보강된 지반은 전체토체가 등방성을 지닌 하나의 중력식 옹벽으로 구성되는바, 흙과 보강재의 상호작용에는 보강재의 삽입방법, 삽입각도와 활동면 및 보강재의 휨강성에 좌우되는 보강재 길이방향으로의 마찰력과 인발방향에 수직으로 작용하는 보강재 표면에서의 수동토압이 존재하게 된다.

토체의 자중에 의한 활동에 저항하기 위하여 쏘일네일은 마치 가상파괴면 바깥쪽에서 설치된 앵커와 같은 거동을 하게 된다. 그러나, 앵커의 경우 설치 초기 앵커의 강선에 축력을 주어 사면의 활동 이전에 보강력이 작용하는 반면, 쏘일네일의 경우에는 사면이 활동할 때 보강효과가 나타나는 차이점이있다.

이에 일반적으로 앵커를 주동보강재, 쏘일네일을 수동보강재라 하며, 주동보강재의 안전율 F·S = 저항력/(작용력-보강력), 수동보강재의 안전율 F·S = (저항력+보강력)/작용력이 된다.

즉, 사면활동에 대한 보강은 크게 보강재의 전단력을 이용한 보강과, 보강재의 인장력을 이용한 보강이 있으며 쏘일네일은 전면판의 설치 여부에 따라 전자와후자로 각각 계산된다. 일반적으로 쏘일네일은 후자의 경우가 많이 사용된다.

이 같은 일반적인 쏘일네일의 시공방법은 먼저 구조물의 시공부위를 원하는경사로 굴착하고, 굴착된 구조물의 표면에 1차 쇼크리트를 한 다음 그 표면에 쏘일네일 삽입공을 천공하고 상기 쏘일네일 삽입공에 일정 각도로 경사지게 보강재를 삽입한 후 그 빈틈을 시멘트페이스트, 레진, 시멘트몰탈 등의 충진재를 이용하여 그라우팅 하는 과정을 거친다.

이후 지반 표면에 와이어메쉬를 설치하고 2차 쇼크리트를 하며, 이 같은 공정을 반복하여 시공이 완료되는 것이다.

그러나, 암반으로 된 구조물에 구멍을 뚫는 작업은 막대한 비용과 시간을 필요로 하는 것으로서, 쏘일네일 삽입공의 길이와 철근, 그라우트의 사용량이 비례하 는 특징이 있어 쏘일네일 삽입공의 유효길이를 길게 할수록 시공비용과 시간이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 일반적으로 쏘일네일의 인장력은 시작부에 밀집되어 있고 후반부로 갈수록 작아지는바 쏘일네일 삽입공의 길이를 너무 길게 천공하는 경우 이는 오히려구조물의 안정성을 저하시키는 원인이 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어진 것으로 그 목적은 몸체에 연결된 지지대와 확장날개를 회전력에 의해 벌어지게 하면서 천공 내면을 정확하게 확장하도록 하여 천공 면적을 늘어나게 하는 쏘일네일 천공 확장장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 외주면에 3단으로 형성되면서 중앙에 삽입공과 일측 외면에 경사면을 가지면서 하측으로 걸림홈을 형성하고 걸림홈의 일측에 지지대가 체결되는 체결공을 갖는 몸체를 가지면서 몸체의 상측과 하측 외면으로 나사산이 형성된 나산돌기와 결합돌기가 형성된 회전체와; 상기 몸체의 체결공에 체결되며 양측단에 반원형이 이루어지면서 전방으로 돌출된 상하 결합돌기가 형성되고 상하 결합돌기의 중앙에 구멍이 형성된 지지대와; 상기 회전체의 외면에 체결되며 외면에 확장날개과 지지대가 삽입되는 홈이 서로 연결되게 형성된 체결공이 3단으로 형성되고 일정 각도 마다 내부를 관통하는 축공이 형성된 균형관과; 상기 균형관과 지지대에 연결 설치되며 중앙과 후단 양측에 힌지공이 관통되게 형성되고 상측 중앙부분을 하측으로 절개하여 형성한 결합공을 갖는 확장날개와; 상기 몸체의 결합돌기에 체결되며 내면에 나사산을 가지면서 내부로 유입되는 수분등을 외부로 배출하는 통로가 다수개 형성된 고정캡;으로 구성한다.

상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 여러 가지 효과가 있다.

첫째는 확장 날개의 확장날이 닿는 면적을 넓게 형성하여 천공 내면을 정확하고 안정적으로 확장할 수 있는 장점이 있다.

둘째는 천공의 확장 면으로 그라우트가 삽입되어 마찰력 및 지압력을 증대시켜 충분한 인발저항력을 확보하 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 쏘일네일 천공 확장장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 단면도이며, 이의 도면 중 부호 100은 본 발명의 쏘일네일 천공 확장장치의 본체를 나타내고 있다.

상기 본체(100)는 상단과 하단에 나사돌기(10)와 결합돌기(20)를 형성하고 그 중간부분에 몸체(30)을 갖는 회전체(40)와 지지대(50)와 균형관(70)과 확장날개(60)와 고정캡(80)으로 이루어져있다.

상기 회전체(40)는 상단에는 회전로드로 나사 결합되도록 원추형으로 형성하고 그 외주면에는 나사산(11)이 형성된 나사돌기(10)를 형성하고, 하단에는 후술하는 고정캡(80)이 나사 결합되도록 외면에 나사산(21)이 형성된 결합돌기(20)를 갖는다.

상기 나사돌기(10)의 하측에는 나사돌기(10) 보다 지름이 넓은 원형 지지판(12)을 형성한다.

상기 몸체(30)는 나사돌기(10)의 지지판(12) 하측부터 결합돌기(20)의 상측까지 연결되어 있으며 내부 중앙에는 회전로드의 축이 체결되는 원형의 삽입공(31)이 관통되게 형성한다.

그리고 외주면에 상,중,하 3단으로 형성되면서 일정 각도인 120°마다 중앙의 삽입공(31)을 중심으로 외주면에 일측에 일정 각도의 경사면(32)을 가지면서 하측으로 일정 깊이 만큼 홈이 형성된 걸림홈(33)을 형성한다.

상기 걸림홈(33)의 일측에는 첨부된 도면 도 3에서 보는 바와 같이 후술하는 지지대(50)가 힌지축(69)으로 결합되는 체결공(34)을 형성한다.

상기 경사면(32)은 삽입공을 중심으로 한쪽 면에 일자형(32a)과 브이자형(32b) 홈이 연결되게 형성되어 있고, 체결공(34)은 브이자형(32b) 홈의 후방에 형성한다.

즉, 몸체(30)의 외주면에는 각도를 달리하면서 동일한 형태의 걸림홈(33)이 3단으로 형성되는 것이다.

상기 지지대(50)는 첨부된 도면 도 4에서 보는 바와 같이 상측과 하측단에 반원형이 이루면서 전방으로 돌출된 상,하측 결합돌기(51)(52)를 형성하고 상,하측 결합돌기(51)(52)의 중앙에는 축공(53)을 형성한다. 그리고 양측면은 라운드 형태가 아닌 일자(54) 형태로 형성하여 사용한다.

이는 걸림홈(33)의 일자형(32a) 홈과 동일한 형태로 서로 마주 보고 있는 상 태가 된다.

상기 확장날개(60)는 첨부된 도면 도 5에서 보는 바와 같이 전방 선단에 날카로운 확장날(61)이 형성되어 있으며 후단에는 원형의 회전구(62)가 형성되고 회전구(62)의 중앙에는 축공(63)이 형성되어 있다.

상기 확장날(61)은 닿는 면적을 넓게 형성하여 천공 면을 정확하고 안정적으로 확장하는 역할을 한다.

그리고 양측 중앙 부분에는 측면을 관통하는 원형의 힌지공(64)을 형성하고 상측면의 중앙 부분을 하측으로 절개하여 사각형태의 결합공(65)을 형성하며, 결합공(65)의 상면 양측에는 나사공(66)을 형성하여 사용한다.

상기 균형관(70)은 첨부된 도면 도 6에서 보는 바와 같이 원통형으로 형성되어 있으며 외주면에 120°각도 마다 동일한 형태의 체결공(71)을 3단으로 형성함과 동시에 내부에도 120°각도 마다 내부를 관통하는 축공(74)이 형성되어 있다.

상기 체결공(71)의 형태는 확장날개(60)가 삽입되는 삽입홈(72)과 지지대(50)가 삽입되는 체결홈(73)을 서로 연결되게 형성한다.

상기 삽입홈(72)은 전방에 형성되고 체결홈(73)은 후방에 형성되며 둘다 사각 형태로 형성되고 삽입홈(72)의 간격이 체결홈(73) 보다 넓게 형성되어 있다.

상기 고정캡(80)은 내면에 몸체(30)의 결합돌기(20)에 형성된 나사산(21)에 체결되는 나사산(81)을 형성하고 내부로 유입되는 물이나 수분 등을 외부로 배출하는 통로(82)를 다수 개 형성한다.

그리고 선단 면은 전방을 돌출되게 형성하고 그 외면에 다수 개의 구멍(83) 을 형성하여 사용한다.

이와 같은 본 발명의 조립 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 회전체(40)의 몸체(30)에 3단이면서 120°각도마다 하나씩 형성된 걸림홈(33)의 체결공(34)으로 지지대(50)를 체결한다.

상기 몸체(30)의 상측에 형성된 걸림홈(33)으로 체결되는 지지대(50)의 형태는 첨부된 도면 도 3 및 도 7a에서 보는 바와 같이 몸체(30)의 삽입공(31)을 중심으로 경사면(32)이 좌측에 위치하게 되고 일자형(32a)홈이 상측에 브이자형(32b)홈이 하측에 위치하게 된다.

그리고 지지대(50)는 하측 결합돌기(52)의 축공(53)과 걸림홈(33)의 체결공(34)을 일치시킨 후에 축봉(39)을 삽입하여 체결한다.

또, 상기 몸체(30)의 중간 부분에 형성된 걸림홈(33)은 첨부된 도면 도 7b에서 보는 바와 같이 삽입공을 중심으로 경사면(32)이 상측에 위치하게 되고 일자형(32a)홈이 우측에 브이자(32b)홈이 좌측에 위치하게 된다.

또한, 상기 몸체(30)의 하측에 형성된 걸림홈(33)은 첨부된 도면 도 7c에서 보는 바와 같이 몸체(30)의 삽입공(31)을 중심으로 경사면(32)이 하측에 위치하게 되고 일자형(32a)홈이 좌측에 브이자형(32b)홈이 우측에 위치하게 된다.

상기 중간 및 하측 걸림홈(33)에 형성된 체결공(34)으로 지지대(50)의 하측 결합돌기(52)를 축봉(39)으로 연결하여 고정한다.

이와 같이 지지대(50)가 설치된 몸체(30)의 외면으로 균형관(70)을 설치한다.

그리고 지지대(50)의 상측 결합돌기(51)에 형성된 축공(53)을 확장날개(60)의 중앙부분에 형성된 사각 형태의 결합공(65)으로 삽입한 후에 양측면에 형성된 힌지공(64)으로 힌지축(69)을 삽입하여 고정한다.

또한, 힌지축(69)이 이동하는 것을 차단하기 위하여 확장날개(60)의 상면에 형성된 나사공(66)으로 나사를 체결하여 고정한다.

그리고 상기 확장날개(60)의 후방에 형성된 회전구(62)의 축공(63)으로는 균형관(70)의 120°각도마다 형성된 축공(74)으로 고정축(75)을 삽입하여 고정한다.

이때, 확장날개(60)의 위치는 균형관(70)의 삽입홈(72)에 위치되고 지지대(50)는 체결홈(73)에 위치하게 된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 회전로드의 축을 몸체(30)의 중앙에 형성된 삽입공(31)으로 삽입한 후 나사돌기(10)를 회전로드에 나사 결합하여 고정하다.

그리고 본체(100)를 쏘일네일 삽입공의 내부로 삽입하여 천공 선단에 고정캡(80)이 위치하도록 한다.

그런다음, 회전로드의 축을 회전하게 되면, 축에 연결된 몸체(30)가 회전함과 동시에 걸림홈(33)의 브이자형(32b) 홈이 지지대(50)의 하측 결합돌기(52)를 밀면서 회전하게 된다.

이때, 오므라 들어던 지지대(50)는 회전력에 의해 외부로 벌어지게 됨과 동시에 지지대(50)의 상측 결합돌기(51)에 체결되어 있는 확장날개(60)도 동시에 외부로 벌어지게 된다.

그리고 확장날개(60)는 첨부된 도면 도 8에서와 같이 완전하게 벌어지게 되 고 선단에 형성된 날카로운 확장날(61)이 쏘일네일 삽입공의 내면을 확장하게 된다.

이 같은 상태에서 반대방향으로 회전로드의 축을 회전시키면 펼쳐져던 확장날개(60)가 회전력에 의하여 균형관(70)의 삽입홈(72)로 체결되고 지지대(50)는 체결홈(73)으로 삽입되어 초기화 상태가 된다.

그런다음, 천공된 쏘일네일 삽입공에 보강빔을 삽입하고 그 빈틈을 충진재로

그라우팅하면 확장된 그라우트가 형성된 쏘일네일 시공이 완료되는 것이다.

또한, 상기 회전로드의 축을 정방향 회전과 역방향 회전을 수시 반복적으로 사용하여 쏘일네일 삽입공 내부에 다수개의 확장된 그라우트가 형성되도록 하여 보다 향상된 안정성을 갖게 할 수 있다.

도 1~2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 단면도

도 3~6은 본 발명의 구성을 나타낸 단면도 및 사시도

도 7a~7c는 본 발명의 작동 상태를 나타낸 작동상태도

도 8은 본 발명의 사용 상태를 나타낸 사용상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:본체 10:나사돌기

11,21,81:나사산 12:지지판

20:결합돌기 30:몸체

31:삽입공 32:경사면

33:걸림홈 34:체결공

39:축봉 40:회전체

50:지지대 51:,52:결합돌기

53:축공 60:확장날개

61:확장날 62:회전구

63:축공 64:힌지공

65:결합공 66:나사공

69:힌지축 70:균형관

71:체결공 72:삽입홈

73:체결홈 74:축공

75:고정축 80:고정캡

81:나사산 82:통로

83:구멍

Claims (5)

1. 쏘일네일 삽입공을 천공하는 착암기의 회전로드에 장착되는 것으로서,

   외주면에 3단으로 형성되면서 중앙에 삽입공과 일측 외면에 경사면을 가지면서 하측으로 걸림홈을 형성하고 걸림홈의 일측에 지지대가 체결되는 체결공을 갖는 몸체를 가지면서 몸체의 상측과 하측 외면으로 나사산이 형성된 나산돌기와 결합돌기가 형성된 회전체와;

   상기 몸체의 체결공에 체결되며 양측단에 반원형이 이루어지면서 전방으로 돌출된 상하 결합돌기가 형성되고 상하 결합돌기의 중앙에 구멍이 형성된 지지대와;

   상기 회전체의 외면에 체결되며 외면에 확장날개과 지지대가 삽입되는 홈이 서로 연결되게 형성된 체결공이 3단으로 형성되고 일정 각도 마다 내부를 관통하는 축공이 형성된 균형관과;

   상기 균형관과 지지대에 연결 설치되며 중앙과 후단 양측에 힌지공이 관통되게 형성되고 상측 중앙부분을 하측으로 절개하여 형성한 결합공을 갖는 확장날개와;

   상기 몸체의 결합돌기에 체결되며 내면에 나사산을 가지면서 내부로 유입되는 수분등을 외부로 배출하는 통로가 다수개 형성된 고정캡;으로 구성함을 특징으로 하는 쏘일네일 천공 확장장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 걸림홈은 120°각도마다 하나씩 형성되고, 경사면은 삽입공을 중심으로 일측에 일자형과 브이자형 홈이 연결되게 형성된 것을 포함함을 특징으로 하는 쏘일네일 천공 확장장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 균형관의 체결공은 120°각도마다 형성됨과 동시에 몸체의 걸림홈의 위치와 동일한 곳에 형성된 것을 포함함을 특징으로 하는 쏘일네일 천공 확장장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 확장날개는 전방 선단에 날카로운 확장날이 형성된 것을 특징으로 하는 쏘일네일 천공 확장장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 확장날개의 결합공 양측에는 나사공이 형성된 것을 특징으로 하는 쏘일네일 천공 확장장치.

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