KR100908085B1 - 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조 및 이에 의한 지반보강공법 - Google Patents

지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조 및 이에 의한 지반보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반 보강을 위해 지반천공 후 천공부(6)에 네일(2)을 삽입하고 압력 그라우팅할 수 있도록 하는 팩커장치를 구비한 쏘일 네일 구조에 관한 것으로,
내주면에 내부홈(11a)을 구비하여 상기 네일(2)의 선단부 둘레의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에 수나사산을 구비하여 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일정착볼트(11) 한 쌍과 내주면에 암나사산을 구비하여 상기 결합된 한 쌍의 네일정착볼트(11)의 외주면을 감싸면서 고정시켜 주고 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한 네일정착너트(12)로 구성되는 정착구(10);
내부에 중공부를 구비하여 상기 네일(2)의 상부에 끼워지는 고정관(21)과 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 장착되는 압력그라우팅패커(22)와 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 상기 압력그라우팅패커(22)보다 윗부분에 장착되되 상기 네일(2)을 지상에서 고정시켜 주는 고정너트(5)에 의해 고정되는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비한 지반밀착패커(23)로 구성되는 고정구(20); 및
상기 천공부(6), 정착패커(13), 고정관(21), 압력그라우팅패커(22) 및 지반밀착패커(23) 내부에 그라우팅재를 주입해주는 그라우트주입관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 제공한다.
지반밀착, 압력그라우팅, 쏘일 네일, 지반보강

Description

지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조 및 이에 의한 지반보강공법{Ground adhering soil nailing structure and ground reinforcement method using the same}
본 발명은 토목, 건축의 각종 터파기 공사에서 지반의 굴착 벽면이나 사면 등을 안정시키기 위한 지반보강 공법의 한 종류인 쏘일네일링(soil-nailing)공법에 사용되는 쏘일 네일 구조 및 그 이용 공법에 관한 것으로, 기존의 방식(도 1 참조)이 지표면의 요철 또는 굴곡에 의해 통상적으로 지반과 완전하게 밀착되지 못했던 점을 보완하여 네일의 효율을 증진시키고, 압력그라우팅을 통해 그라우트 유효직경을 증대시키며 정착구를 앵커형으로 고안하여 부착력을 증진시킨 것이다. 즉 본 쏘일 네일 공법은 패커시스템을 이용하여 압력그라우팅을 실시하여 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증대시키며, 정착판과 지표면 사이를 그라우트 충진시킴으로써 정착판에 의한 저항면적 확대 및 지반변위 억제효과를 증진시킬 수 있는 비탈면 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 터파기, 철도 및 도로 등에 인접한 자연사면 및 인공사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등 구조물 축조에 필요한 지반보강, 옹벽 보수, 설치 등의 공사에서는 그 굴착면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 지반보강공법이 적용되는데, 흙막이 공사, 어스앵커링 및 쏘일네일공법이 주로 이용되고 있다.
이중 쏘일네일공법은 경사지반이나 건물의 지하굴착시 지반천공과 함께 보강재인 네일(네일)과 정착판으로 보강하는 방식으로써, 상기 네일(네일)의 인발저항과 그라우팅 고결체의 마찰저항을 통해 경사지면(굴착지면)쪽으로 작용하는 토압에 대항하여 원지반의 강성을 키워줌으로써, 원지반의 전체적인 전단강도를 증가시키고 발생 변위를 억제하여 굴착도중 및 굴착완료 후에 예상되는 지반의 이완을 억제하여 지반이 자립지지 될 수 있도록 하는 공법이다. 이러한 쏘일네일공법은 비교적 경량장비를 사용하므로 굴착공사 수행시 소음과 진동이 상대적으로 작으며, 어스앵커링 공법에 비하여 보강영역을 위한 천공깊이가 매우 짧으므로, 인접대지의 경계를 침범하는데 따른 분쟁발생이 감소하여, 현재 외국에서는 물론이거니와 국내에서도 활발하게 건설공자 현장에서 적용, 실시되고 있으며 이에 대한 연구와 독점적 권리획득을 위한 각종 출원이 활발하게 이루어지고 있다.
다만, 기존의 쏘일 네일 구조 또는 공법은 쏘일 네일 헤드에 결합되는 정착판이 지표면의 요철 또는 굴곡에 의해 지반과 완전하게 밀착되지 못하기 때문에 실질적으로 정착판의 역할을 수행할 수 없었고, 천공홀 내에 그라우트재를 주입하는 경우 천공홀을 채우는 목적으로만 주입하였으며, 정착구도 쏘일 네일을 지지하기에는 부족한 점이 많았다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 쏘일 네일 헤드에 추가적으로 지반밀착형패커를 구비하여 지표면의 요철 또는 굴곡에 따라 그 모양을 형성할 수 있게 함으로써 정착판이 실질적으로 지지대 역할을 할 수 있도록 하였고, 천공홀 내에 그라우트재를 추가적으로 압력 주입하여 천공홀 뿐 아니라 더 넓은 직경을 갖도록 그라우트재를 충진할 수 있도록 하였으며, 새롭게 정착구를 패커의 팽창압을 이용한 앵커형으로 고안하여 더욱 간편하고 지지력 높은 쏘일 네일 구조를 제공하도록 하였다.
본 발명은 지반 보강을 위해 지반천공 후 천공부(6)에 네일(2)을 삽입하고 압력 그라우팅할 수 있도록 하는 팩커장치를 구비한 쏘일 네일 구조에 관한 것으로,
내주면에 내부홈(11a)을 구비하여 상기 네일(2)의 선단부 둘레의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에 수나사산을 구비하여 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일정착볼트(11) 한 쌍과 내주면에 암나사산을 구비하여 상기 결합된 한 쌍의 네일정착볼트(11)의 외주면을 감싸면서 고정시켜 주고 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한 네일정착너트(12)로 구성되는 정착구(10);
내부에 중공부를 구비하여 상기 네일(2)의 상부에 끼워지는 고정관(21)과 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 장착되는 압력그라우팅패커(22)와 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 상기 압력그라우팅패커(22)보다 윗부분에 장착되되 상기 네일(2)을 지상에서 고정시켜 주는 고정너트(5)에 의해 고정되는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비한 지반밀착패커(23)로 구성되는 고정구(20); 및
상기 천공부(6), 정착패커(13), 고정관(21), 압력그라우팅패커(22) 및 지반밀착패커(23) 내부에 그라우팅재를 주입해주는 그라우트주입관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 제공한다.
본 발명을 실시하면,
첫째, 쏘일 네일 헤드에 추가적으로 지반밀착형패커를 구비하여 지표면의 요철 또는 굴곡에 따라 그 모양을 형성할 수 있게 함으로써 정착판이 실질적으로 지지대 역할을 할 수 있어 지지력이 향상된다.
둘째, 천공홀 내에 그라우트재를 추가적으로 압력 주입하여 천공홀 뿐 아니라 더 넓은 직경을 갖도록 그라우트재를 충진할 수 있어 지지력이 향상된다.
셋째, 새롭게 정착구를 패커의 팽창압을 이용한 앵커형으로 고안하여 더욱 간편하고 지지력 높은 쏘일 네일 구조를 제공할 수 있다.
본 발명은 지반 보강을 위해 지반천공 후 천공부(6)에 네일(2)을 삽입하고 압력 그라우팅할 수 있도록 하는 팩커장치를 구비한 쏘일 네일 구조에 관한 것으로,
내주면에 내부홈(11a)을 구비하여 상기 네일(2)의 선단부 둘레의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에 수나사산(16)을 구비하며 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일정착볼트(11) 한 쌍과, 내주면에 암나사산(15)을 구비하여 상기 결합된 한 쌍의 네일정착볼트(11)의 외주면을 감싸면서 고정시켜 주고 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와, 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한 네일정착너트(12)로 구성되는 정착구(10); 내부에 중공부를 구비하여 상기 네일(2)의 상부에 끼워지는 상단 부분 둘레에 구멍을 구비한 고정관(21)과, 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 장착되는 압력그라우팅패커(22)와, 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 상기 압력그라우팅패커(22)보다 윗부분에 장착되되 상기 네일(2)을 지상에서 고정시켜 주는 고정너트(5)에 의해 고정되는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비하여 상기 고정관(21)이 구비한 구멍으로 흘러나온 그라우팅재가 채워지는 지반밀착패커(23)로 구성되는 고정구(20); 및 상기 천공부(6), 정착패커(13), 고정관(21), 압력그라우팅패커(22) 및 지반밀착패커(23) 내부에 그라우팅재를 주입해주는 그라우트주입관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 그라우트주입관은,
외부와 연결되어 상기 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하는 제1그 라우트주입관(31); 상기 압력그라우팅패커(22)와 상기 정착패커(13)를 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 압력그라우팅패커(22)를 거쳐 상기 정착패커(13)로 주입되게 하는 제2그라우트주입관(32); 외부와 연결되어 지반이 천공된 공간인 천공부(6)에 그라우트재를 주입하는 제3그라우트주입관(33); 및 상기 천공부(6)와 상기 고정관(21)을 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 천공부(6)를 거쳐 상기 고정관(21) 및 지반밀착패커(23)로 주입되게 하는 제4그라우트주입관(34);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 정착판(4)과 상기 고정관(21)은 일체형으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 고정관(21)에서 상기 압력그라우팅패커(22)가 장착되는 부분은 다른 부분보다 직경이 더 작은 부분인 손잡이(21a)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 고정관(21)의 내주면에는 암나사산을 구비하고, 상기 고정관(21)의 내부 중공부에는 내주면에 고정홈(24a)을 구비하여 상기 네일(2)의 철근리브(2a)가 끼워져 네일(2)이 고정되며 외주면에 수나사산을 구비하고 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일고정볼트(24) 한 쌍이 끼워져서 고정되며,
상기 정착판(4)을 고정시켜 주는 고정너트(5)는 지면(1) 외부로 돌출된 상기 네일고정볼트(24)에 끼워져서 쏘일네일체를 고정시켜주는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 네일정착너트(12)의 장착되는 정착앵커(14)는 상기 네일정착너트(12)의 끝단 둘레에 일정 간격을 두고 2개 또는 4개가 장착되는 것을 특 징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 제3그라우트주입관(33)은 천공부(6)의 끝부분까지 연장되어 천공부(6) 끝부분부터 그라우트재가 채워지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 압력그라우팅패커(22)와 지반밀착패커(23)는 일체형인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 고정너트(5)는 캡 형인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용하여 지반을 보강하는 공법에 관한 것으로,
(a) 지반보강이 요구되는 지반을 일정 깊이로 천공하는 지반 천공단계;
(b) 상기 천공된 지반에 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 삽입하는 쏘일 네일 삽입단계;
(c) 제1그라우트주입관(31)을 통해 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 제2그라우트주입관(32)을 따라 정착패커(13)에 그라우트재를 주입하여 정착앵커(14)를 펼쳐서 정착앵커(14)를 고정시켜주는 정착앵커 고정단계;
(d) 쏘일 네일의 헤드에 장착된 정착판(4)과 지면(1) 사이에 간격재(7)를 넣어 일정간격을 유지시킨 후 고정너트(5)를 사용하여 정착판(4)을 고정하는 정착판 고정단계;
(e) 제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 천공부(6)와 연결된 제4그라우트주입관(34)을 따라 고정관(21) 내부에 그라우트재를 주입하는 천공부 그라우트 주입단계;
(f) 제4그라우트주입관(34)을 통해 주입된 그라우트재가 고정관(21) 상단의 구멍을 통해 밀려 나와 지반밀착패커(23)에 그라우트재가 주입되어 지반밀착패커(23)를 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착시키는 지반밀착단계; 및
(g) 제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 압력 주입하여 보강범위를 확대하는 보강범위확대단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용한 지반보강공법도 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 한다.
1. 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조
도 2는 본 발명에 따른 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 적용한 시공단면도를 도시한 것이다.
도 2에서 보듯이 본 발명은 지반 보강을 위해 지반천공 후 천공부(6)에 네일(2)을 삽입하고 압력 그라우팅할 수 있도록 하는 팩커장치를 구비한 쏘일 네일 구조에 관한 것으로, 정착구(10), 고정구(20) 및 그라우트주입관으로 이루어진다.
정착구(10)는 내주면에 내부홈(11a)을 구비하여 상기 네일(2)의 선단부 둘레의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에 수나사산(16)을 구비하여 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일정착볼트(11) 한 쌍과 내주면에 암나사산(15)을 구비하여 상기 결합된 한 쌍의 네일정착볼트(11)의 외주면을 감싸면서 고정시켜 주고 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한 네일정착너트(12)로 구성된다(도 3a, 3b 참조). 정착구(10)는 지반 보강을 목적으로 하는 쏘일 네일 구조에서 천공된 지반 깊숙히 삽입되어 지반이 무너지지 않도록 지지하는 역할을 하는 것이다. 정착구(10)는 다양한 방법으로 고안된 것이 많으나, 본 발명에서는 기존에 사용되던 앵커형을 기본으로 하나, 앵커가 펼쳐지는 방식을 기존의 것과는 차별하여 패커의 팽창압을 이용하고 있다. 이하 각 구성별로 살핀다.
네일정착볼트(11)는 천공부(6)에 삽입되는 네일(2)의 외주면을 선단부에서 감싸주는 것으로 이하 설명할 네일정착너트(12)에 의해 고정된다. 네일정착볼트(11)는 반원통형 모양으로 내주면에는 내부홈(11a)을 구비하여 네일(2)의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에는 수나사산(16)을 구비하며 한 쌍이 결합하여 원통형 모양을 완성하게 된다.
상기 한 쌍의 네일정착볼트(11)가 결합되어 형성된 원통형 모양의 것을 내주면에 암나사산(15)을 구비한 원통 모양의 네일정착너트(12)가 고정시키게 된다. 상기 네일정착너트(12)는 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한다.
일반적으로 정착구는 앵커형을 구비하는 것이 일반적인데, 본 발명에서는 그 방식에 차별을 두고 있다. 즉, 상기 네일정착너트(12)의 외주면 끝부분 둘레에 정 착앵커(14)를 일정 간격으로 다수 개(2개 이상) 구비하고, 그 앞쪽으로 정착패커(13)를 구비하여 외부에서 그라우트재의 주입에 의해 정착패커(13)가 팽창하면 정착앵커(14)가 펼쳐져서 천공부(6)의 끝부분에 정착되는 방식이다. 본 방식은 기존의 방식들이 대부분 물리적 방법(회전력, 타격, 인장)을 사용한 것에 비해 사용이 간단하고 정착구를 정확하게 정착시킬 수 있다.
상기 설명한 정착패커(13)는 일반적으로 많이 사용되는 공지된 섬유재질을 사용하여 그라우트재는 통과할 수 없으나 공기는 통과가 가능하다. 그라우트재의 주입에 의해 팽창되는 성질을 가진 것이다. 이하 설명할 다른 패커의 경우도 그라우트재의 주입에 의해 팽창되는 성질을 가진다.
고정구(20)는 내부에 중공부를 구비하여 상기 네일(2)의 상부에 끼워지는 고정관(21)과 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 장착되는 압력그라우팅패커(22)와 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 상기 압력그라우팅패커(22)보다 윗부분에 장착되되 상기 네일(2)을 지상에서 고정시켜 주는 고정너트(5)에 의해 고정되는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비한 지반밀착패커(23)로 구성된다(도 4a 참조).
고정구(20)는 일반적으로 천공홀의 입구에 장착되어 정착구(10)와 아울러 쏘일 네일 구조를 좌우에서 고정시켜 주는 역할을 하는 것이다. 즉, 정착구(10)가 천공부의 내부 끝에서 쏘일 네일 구조를 잡아준다면 고정구(20)는 천공부의 입구에서 잡아주는 역할을 하는 것이다.
고정관(21)은 내부가 빈 원통형 모양을 구비하여 내부 중공부로 네일(2)이 끼워지게 된다. 본 고정관(21)은 상부에 장착될 정착판(4)에 의해 고정되게 되므로 정착구(10)처럼 네일(2)에 고정시킬 필요는 없으며 정착판(4)을 구비하는 것으로 충분하다. 다만, 명확한 고정을 위해 상기 고정관(21)과 정착판(4)을 일체형으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 고정관(21)을 정착구(10)처럼 네일(2)에 고정시킬 수 있으며 그 방법은 추후 설명한다.
또한 고정관(21)은 상단 부분 둘레에 구멍을 구비하여 그라우트재가 상기 고정관(21)에 채워진 후에는 구멍으로 그라우트재가 흘러 나와 이하 설명할 지반밀착패커(23)를 그라우트재로 채우게 된다.
고정관(21)의 외주면은 압력그라우팅패커(22)와 지반밀착패커(23)가 감싸게 되는데, 지반밀착패커(23)가 지반에 더 가까운 쪽, 즉 더 상부에 위치하게 된다. 다만, 지반밀착패커(23)는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비해야 한다. 즉, 본 발명에서 지반밀착패커(23)는 천공홀 내부에서 압력그라우팅되는 효과를 볼 수 있을 뿐 아니라 지면(1)의 요철 또는 굴곡에 의해 정착판(4)이 지면(1)과 완전하게 밀착되지 못하는 것을 보완하기 위하여 정착판(4)과 지면(1) 사이에 지반밀착패커(23)가 삽입되게 하여 그라우트재를 주입하는 경우 지면(1)의 요철 또는 굴곡에 따라 지반밀착패커(23)의 모양이 형성되어 정착판(4)과 지면(1)의 밀착도를 현저하게 높여주는 역할을 한다.
또한, 상기 압력그라우팅패커(22)는 천공홀 내부에서 압력그라우팅되는 효과를 주목적으로 한다.
또한, 상기 압력그라우팅패커(22)와 지반밀착패커(23)는 일체형으로 하여 고정구(20)에 패커를 하나만 구비할 수 있다(도 4b 참조).
또한, 고정관(21)에서 상기 압력그라우팅패커(22)가 장착되는 부분은 다른 부분보다 직경이 더 작은 부분인 손잡이(21a)를 구비할 수 있다.
또한, 고정관(21)의 내주면에는 암나사산을 구비하고, 상기 고정관(21)의 내부 중공부에는 내주면에 고정홈(24a)을 구비하여 상기 네일(2)의 철근리브(2a)가 끼워져 네일(2)이 고정되며 외주면에 수나사산을 구비한 반 원통형 모양의 네일고정볼트(24) 한 쌍이 끼워져서 고정되며, 상기 정착판(4)을 고정시켜 주는 고정너트(5)는 지면(1) 외부로 돌출된 상기 네일고정볼트(24)에 끼워져서 쏘일네일체를 고정시킬 수 있다(도 4b 참조).
이는 고정관(21)을 네일(2)에 직접 고정시킬 수 있는 방법의 일례이다.
또한, 본 발명에서 고정너트(5)는 캡 형으로 하여 상부 돌출 철근을 깔끔하게 마무리해 줄 수도 있다(도 4b 참조).
그라우트주입관은 천공부(6), 정착패커(13), 고정관(21), 압력그라우팅패커(22) 및 지반밀착패커(23) 내부에 그라우팅재를 주입해주는 관을 의미하며, 어떠한 방식에 의하던지 무관하다. 즉, 각 부분에 별도의 관을 구비할 수도 있고 직·간접적인 방법에 의해 각 부분에 그라우팅재를 주입하는 관도 가능하다.
구체적인 실시예로 외부와 연결되어 상기 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하는 제1그라우트주입관(31); 상기 압력그라우팅패커(22)와 상기 정착패 커(13)를 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 압력그라우팅패커(22)를 거쳐 상기 정착패커(13)로 주입되게 하는 제2그라우트주입관(32); 외부와 연결되어 지반이 천공된 공간인 천공부(6)에 그라우트재를 주입하는 제3그라우트주입관(33); 및 상기 천공부(6)와 상기 고정관(21)을 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 천공부(6)를 거쳐 상기 고정관(21) 및 지반밀착패커(23)로 주입되게 하는 제4그라우트주입관(34);을 포함하여 구성된 것을 들 수 있다. 또한, 제3그라우트주입관(33)은 천공부에 그라우트재를 주입하는 경우 천공부 아랫부분부터 채워주는 것이 바람직하므로 제3그라우트주입관(33)은 천공부 끝부분까지 연장된 것이 바람직하다.
2. 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용한 지반보강공법
본 공법은 상기 설명한 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용하여 지반을 보강하는 공법에 관한 것으로, 지반천공단계, 쏘일 네일 삽입단계, 정착앵커 고정단계, 정착판 고저단계, 천공부 그라우트 주입단계, 지반밀착단계, 및 보강범위 확대단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이하 각 단계별로 설명한다.
(a) 지반 천공단계
지반 천공단계는 지반보강이 요구되는 지반을 일정 깊이로 천공하는 단계로 이미 공지된 다양한 쏘일 네일 공법의 시행 첫 단계이다.
(b) 쏘일 네일 삽입단계
상기 천공된 지반에 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 삽입하는 단계이 다. 지반 밀착형 쏘일 네일 구조는 지반에 삽입되기 전에 이미 조립되어 지반에 삽입되게 된다.
(c) 정착앵커 고정단계
제1그라우트주입관(31)을 통해 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 제2그라우트주입관(32)을 따라 정착패커(13)에 그라우트재를 주입하여 정착앵커(14)를 펼쳐서 정착앵커(14)를 고정시켜주는 단계이다.
(d) 정착판 고정단계
쏘일 네일의 헤드에 장착된 정착판(4)과 지면(1) 사이에 간격재(7)를 넣어 일정간격을 유지시킨 후 고정너트(5)를 사용하여 정착판(4)을 고정하는 단계이다. 추후에 지반밀착패커(23)에 그라우트재가 주입되어 팽창되면 상기 정착판(4)과 지면(1) 사이에 지반밀착패커(23)가 팽창되어 끼워져 지반에 밀착되게 되므로 간격재(7)를 사용하여 간격을 유지시켜 놓아야 한다.
(e) 천공부 그라우트 주입단계
제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 천공부(6)와 연결된 제4그라우트주입관(34)을 따라 고정관(21) 내부에 그라우트재를 주입하는 단계이다.
(f) 지반밀착단계
제4그라우트주입관(34)을 통해 주입된 그라우트재가 고정관(21) 상단의 구멍을 통해 밀려 나와 지반밀착패커(23)에 그라우트재가 주입되어 지반밀착패커(23)를 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착시키는 단계이다.
(g) 보강범위확대단계
제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 압력 주입하여 보강범위를 확대하는 단계이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
도 1은 종래의 쏘일 네일 공법을 적용한 시공단면도.
도 2는 본 발명에 따른 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 적용한 시공단면도.
도 3a는 본 발명의 구성요소인 정착구의 실시예를 나타내는 모습.
도 3b는 본 발명의 구성요소인 정착구의 실시예의 분해 사시도.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 구성요소인 고정구의 실시예를 나타내는 모습.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명인 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용한 지반보강공법의 시공 순서를 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 지면 2: 네일(Nail)
2a: 철근리브 3: 그라우팅재
4: 정착판 5: 고정너트
6: 천공부 7: 간격재
10: 정착구
11: 네일정착볼트 11a: 내부홈
12: 네일정착너트 13: 정착패커
14: 정착앵커 15: 암나사산
16: 수나사산 20: 고정구
21: 고정관 21a: 손잡이
22: 압력그라우팅패커 23: 지반밀착패커
24: 네일고정볼트 24a: 고정홈
31: 제1그라우트주입관 32: 제2그라우트주입관
33: 제3그라우트주입관 34: 제4그라우트주입관

Claims (10)

  1. 지반 보강을 위해 지반천공 후 천공부(6)에 네일(2)을 삽입하고 압력 그라우팅할 수 있도록 하는 팩커장치를 구비한 쏘일 네일 구조에 관한 것으로,
    내주면에 내부홈(11a)을 구비하여 상기 네일(2)의 선단부 둘레의 철근리브(2a)가 끼워져 고정되며 외주면에 수나사산(16)을 구비하며 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일정착볼트(11) 한 쌍과, 내주면에 암나사산(15)을 구비하여 상기 결합된 한 쌍의 네일정착볼트(11)의 외주면을 감싸면서 고정시켜 주고 외주면에는 그라우트재의 주입에 의해 팽창하는 정착패커(13)와, 상기 정착패커(13)의 팽창에 의해 펼쳐져 천공된 지반의 끝 부분에 정착되는 정착앵커(14)를 구비한 네일정착너트(12)로 구성되는 정착구(10);
    내부에 중공부를 구비하여 상기 네일(2)의 상부에 끼워지는 상단 부분 둘레에 구멍을 구비한 고정관(21)과, 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 장착되는 압력그라우팅패커(22)와, 상기 고정관(21)의 외주면을 감싸면서 상기 압력그라우팅패커(22)보다 윗부분에 장착되되 상기 네일(2)을 지상에서 고정시켜 주는 고정너트(5)에 의해 고정되는 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착되는 부분을 구비하여 상기 고정관(21)이 구비한 구멍으로 흘러나온 그라우팅재가 채워지는 지반밀착패커(23)로 구성되는 고정구(20); 및
    상기 천공부(6), 정착패커(13), 고정관(21), 압력그라우팅패커(22) 및 지반밀착패커(23) 내부에 그라우팅재를 주입해주는 그라우트주입관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  2. 제1항에서, 상기 그라우트주입관은,
    외부와 연결되어 상기 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하는 제1그라우트주입관(31);
    상기 압력그라우팅패커(22)와 상기 정착패커(13)를 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 압력그라우팅패커(22)를 거쳐 상기 정착패커(13)로 주입되게 하는 제2그라우트주입관(32);
    외부와 연결되어 지반이 천공된 공간인 천공부(6)에 그라우트재를 주입하는 제3그라우트주입관(33); 및
    상기 천공부(6)와 상기 고정관(21)을 연결하여 외부에서 주입된 그라우트재가 상기 천공부(6)를 거쳐 상기 고정관(21) 및 지반밀착패커(23)로 주입되게 하는 제4그라우트주입관(34);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  3. 제2항에서,
    상기 정착판(4)과 상기 고정관(21)은 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  4. 제2항에서,
    상기 고정관(21)에서 상기 압력그라우팅패커(22)가 장착되는 부분은 다른 부분보다 직경이 더 작은 부분인 손잡이(21a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  5. 제4항에서,
    상기 고정관(21)의 내주면에는 암나사산을 구비하고, 상기 고정관(21)의 내부 중공부에는 내주면에 고정홈(24a)을 구비하여 상기 네일(2)의 철근리브(2a)가 끼워져 네일(2)이 고정되며 외주면에 수나사산을 구비하고 결합하면 원통을 이루는 반원통형 모양의 네일고정볼트(24) 한 쌍이 끼워져서 고정되며,
    상기 정착판(4)을 고정시켜 주는 고정너트(5)는 지면(1) 외부로 돌출된 상기 네일고정볼트(24)에 끼워져서 쏘일네일체를 고정시켜주는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  6. 제2항에서,
    상기 네일정착너트(12)의 장착되는 정착앵커(14)는 상기 네일정착너트(12)의 끝단 둘레에 일정 간격을 두고 2개 또는 4개가 장착되는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  7. 제2항에서,
    상기 제3그라우트주입관(33)은 천공부(6)의 끝부분까지 연장되어 천공부(6) 끝부분부터 그라우트재가 채워지는 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 압력그라우팅패커(22)와 지반밀착패커(23)는 일체형인 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 고정너트(5)는 캡 형인 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조.
  10. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항의 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 이용하여 지반을 보강하는 공법에 관한 것으로,
    (a) 지반보강이 요구되는 지반을 일정 깊이로 천공하는 지반 천공단계;
    (b) 상기 천공된 지반에 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구조를 삽입하는 쏘일 네일 삽입단계;
    (c) 제1그라우트주입관(31)을 통해 압력그라우팅패커(22)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 제2그라우트주입관(32)을 따라 정착패커(13)에 그라우트재를 주입하여 정착앵커(14)를 펼쳐서 정착앵커(14)를 고정시켜주는 정착앵커 고정단계;
    (d) 쏘일 네일의 헤드에 장착된 정착판(4)과 지면(1) 사이에 간격재(7)를 넣어 일정간격을 유지시킨 후 고정너트(5)를 사용하여 정착판(4)을 고정하는 정착판 고정단계;
    (e) 제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 주입하고, 추가로 천공부(6)와 연결된 제4그라우트주입관(34)을 따라 고정관(21) 내부에 그라우트재를 주입하는 천공부 그라우트 주입단계;
    (f) 제4그라우트주입관(34)을 통해 주입된 그라우트재가 고정관(21) 상단의 구멍을 통해 밀려 나와 지반밀착패커(23)에 그라우트재가 주입되어 지반밀착패커(23)를 정착판(4)과 지면(1) 사이에 밀착시키는 지반밀착단계; 및
    (g) 제3그라우트주입관(33)을 통해 천공부(6)에 그라우트재를 압력 주입하여 보강범위를 확대하는 보강범위확대단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지반밀착형 압력식 쏘일 네일 구 조를 이용한 지반보강공법.
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