KR100925677B1 - 복합 사면 안정 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 사면 안정 공법에 관한 것으로, 원지반의 천공부에 2차 그라우팅으로 네일을 고정하기 전에, 천공부의 입구부에 1차 그라우팅을 하여 천공 내부의 2차 그라우팅시 압력을 부가하여 천공부의 원지반 틈새를 메울 수 있도록 함으로서 원지반의 전단 및 인장 강도를 그라우팅으로 효과적으로 증가시킨 복합 사면 안정 공법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 원지반에 천공부를 형성시키고, 상기 천공부에 네일 조립체를 삽입하는 제1단계; 천공부의 입구부측 공간에 중력식으로 1차 그라우팅하는 제2단계; 천공부의 내측 공간에 압력식으로 2차 그라우팅하는 제3단계; 2차 그라우팅된 부분에 압력식으로 3차 그라우팅하는 제4단계; 네일에 지압판을 설치하고, 표면 처리하는 제5단계; 네일을 당겨 인장력을 부여하여 고정하는 제6단계;를 포함하여 구성된 복합 사면 안정 공법이 제공된다.

쏘일 네일, 프리 스트레스, 프리 텐션, 압력 그라우팅

Description

복합 사면 안정 공법{Complex stability method for slope surface}

본 발명은 복합 사면 안정 공법에 관한 것으로, 원지반의 천공부에 2차 그라우팅으로 네일을 고정하기 전에, 천공부의 입구부에 1차 그라우팅을 하여 천공 내부의 2차 그라우팅시 압력을 부가하여 천공부의 원지반 틈새를 메울 수 있도록 함으로서 원지반의 전단 및 인장 강도를 그라우팅으로 효과적으로 증가시킨 복합 사면 안정 공법에 관한 것이다.

쏘일 네일 공법은 원지반을 천공하여 이형 철근, 스틸 바, 스틸 파이프 등의 보강재인 네일을 삽입한 후 천공부 내부에 시멘트로 충진하고 전면을 숏크리트로 처리하여 토체를 일체화시켜 옹벽 대용, 흙막이 구조물, 사면 보강하는 공법이다.

쏘일 네일 공법의 저항 메카니즘은 그라우팅체와 천공부 주변 지반 접촉면의 저항력으로 저항한다는 것이다. 네일 그라우팅체 주변의 흙이 굴착면 쪽으로 변형을 일으키려는 것을 그라우팅체와 주변 지반 마찰 저항력이 저항하고 최종으로는 보강재인 네일에 전달되어 인장저항력으로 지반 변형에 저항하는 개념이다.

이와 같이 원지반의 전단 및 인장강도를 증가시켜 원지반의 붕괴를 방지하는 쏘일 네일링 공법은 비탈면을 굴착하고, 비스듬히 하향하는 구멍을 뚫어 천공부를 형성시키고, 천공부에 네일을 삽입한 후 그라우팅제를 천공부에 충진고결시켜 구멍에 네일 구조체를 고정되게 형성시킨다.

그리고 네일에 지압판을 체결하여 와이어 메시 등이 절개지를 지지하도록 한 후 숏크리트를 타설하여 보강벽을 형성시키게 된다.

상기에 있어서, 그리우팅을 하는 방법에 따라 중력식과 압력식으로 나눌 수 있다. 중력식은 그리우팅재의 자중에 의해 경사 천공부로 흘러가도록 하여 자연스럽게 충진되고 고결되도록 하는 방법이다. 그리고 압력식은 그리우팅재가 천공부에서 일정한 압력을 가지면서 충진되고 고결되도록 하는 방법이다. 따라서 압력식은 그리우팅재를 일정 압으로 충진시키는 장치가 필요하고, 천공부 내부에서 일정 압을 유지하도록 천공부의 단부를 막아야 한다. 따라서 종래의 압력식은 천공부의 입부 부분에 먼저 우레탄으로 발포하여 천공부를 막고, 천공부의 내부에 그라우트재를 압력을 가하면서 주입하였다.

쏘일 네일링 공법 중 중력식의 경우는 그라우트재가 천공부 내부에 형성된 원지반의 크랙 틈새로 주입되지 않는 문제가 있어 원지반의 강도 향상에 한계가 있었다. 그리고 압력식의 경우 우레탄을 사용하였는데, 그리우팅하는 장비와 별도의 우레탄 발포 장비를 갖추어야 하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 압력식으로 원지반의 강도를 향상시키되, 우레탄의 사용과 같은 별도의 장비가 불필요한 공법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 원지반의 전단 강도와 인장 강도를 높이기 위하여 압력식을 사용하되, 그라우팅재를 이용하여 천공부의 입구부에 먼저 1차 그리우팅을 하여 굳히고, 천공부의 내부에 2차 그리우팅을 행하여 가압할 수 있도록 하는 복합 사면 안정 공법을 사용하게 된다.

본 발명에 의하여 천공부의 입구부에 1차 그라우팅한 것에 의하여 2차 그라우팅시에 가압을 할 수 있게 된다. 따라서 천공부 내부에 존재하는 원지반의 크랙 틈새로 2차 그라우팅재가 압력에 의해 침투할 수 있어, 원지반을 약하게 하는 모든 틈새를 그라우팅재로 메울 수 있어, 원지반의 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 사면 경사부의 원지반에 천공부(1)를 형성시키고, 상기 천공부(1)에 네일 조립체(2)를 삽입한 후 3차례의 그라우팅을 행하는 데 특징이 있는 것으로, 다음의 단계로 구성된다.

제1단계는 원지반에 천공을 행하여 천공부(1)를 형성시키고, 네일 조립체(2)를 천공부(1)에 삽입하는 단계이다. 이는 도 2와 도 3에 도시되어 있고, 천공과 네일(3) 조립의 시간적 순서는 상관없다.

천공부(1)의 직경은 105mm이상으로 하고, 천공부(1)의 길이는 4,000~14,000mm가 되도록 형성시킨다. 물론 천공부(1)의 설계치는 사면의 상황과 목적 등에 따라 다를 수 있고, 상기의 크기는 일반적인 한 예에 불과하다.

네일 조립체(2)는 네일(3), 네일(3)이 삽입된 네일 파이프(15), 네일 파이프(15)를 통과한 네일(3)의 단부에 고정된 인장판(17), 간극재(4)와, 1차 그라우팅관(5), 2차 그라우팅관(6), 3차 그라우팅관(16), 공기 배출관(7), 가압 패킹(8)을 포함하여 구성된다.

상기 네일(3)은 철근 등이 사용되고, 인장 강도는 fy=3,000kg/㎠이상의 이형 철근이 좋다. 그리고 네일(3)에 설치되는 간극재(4)는 네일(3)이 천공부(1)에 접촉되어 가운데에서 벗어나는 것을 방지하기 위해 설치되는 것으로, 2~5m의 간격으로 하는 것이 좋다.

네일 조립체(2)의 조립시에는 가압 패킹(8)을 네일(3)의 적정 위치에 끼우고, 간극재(4) 또한 일정 간격으로 네일(3)에 끼워 설치한다. 가압 패킹(8)은 도 7과 같은 구조를 가지고, 네일 조립체(2)가 천공부(1)에 완전히 삽입된 경우에는 도 1과 같이 천공부(1)를 두개의 공간으로 구분하게 된다.

상기의 간극재(4)에 의해 네일(3)은 천공부(1)의 내측면과 접촉하지 않게 되어 네일(3)은 천공부(1)의 가운데 부분에 위치하게 된다. 그리고 가압 패킹(8)이 천공부(1)에 밀착되어 삽입되므로, 천공부(1)는 가압 패킹(8)에 의해 두 부분의 공간부로 나뉘게 되고, 이 두 부분은 각각 따로 그라우팅되는 공간이 된다.

상기 가압 패킹(8)의 가운데에 네일 구멍(9)이 형성되고, 네일 구멍(9) 외측 부분에 세 개의 관 구멍(10)이 형성되어 있다. 따라서 네일 구멍(9)에 네일(3)이 관통되게 삽입되고, 세 개의 관 구멍(10)에는 각각 공기 배출관(7)과 2차 그라우팅관(6)과 3차 그라우팅관(16)이 관통되게 설치된다.

그리고 상기의 1차 그라우팅관(5)과 2차 그라우팅관(6)과 3차 그라우팅관(16) 및 공기 배출관(7)은 파이프 형태의 관일 수도 있고, 호스와 같은 튜브일 수도 있다.

그리고 1차 그라우팅관(5)의 끝단부는 가압 패킹(8)이 위치된 부분보다 앞에 위치하게 되어, 1차 그라우팅관(5)을 통해서는 그라우트재가 가압 패킹(8)을 넘어갈 수 없는 구조이다.

그리고 2차 그라우팅관(6)은 가압 패킹(8)을 관통하여 그 끝단부는 네일(3)의 끝단부와 같은 위치에 놓이도록 하고, 따라서 천공부(1)에 삽입시에는 2차 그라우팅관(6)의 끝단부가 천공부(1)의 말단부에 위치하게 된다.

또한 그리고 3차 그라우팅관(16)은 가압 패킹(8)을 관통하여 설치되고, 끝단부에는 마개(18)가 삽입되어 폐구된다.

상기와 같이 조립된 네일 조립체(2)는 도 1과 도 2에 나타나 있다.

제2단계는 천공부(1)의 입구부측 공간에 1차 그라우팅(11)하는 단계이다. 이 때에는 중력식으로 그라우팅하고, 도 4에 도시되어 있다.

본 발명에서의 그라우팅에 사용되는 그라우트재는 시멘트계, 철분질계, 아스팔트계, 약액 그라우트(케미컬 그라우트) 등으로 일반적으로 사용되는 어떠한 것이라도 가능하다.

1차 그라우팅(11)시에는 그라우팅 펌프(12)를 1차 그라우팅관(5)에 연결하여 사용한다. 1차 그라우팅관(5)은 가압 패킹(8)의 위치보다 천공부(1)의 입구측에 토출구가 위치되게 설치된다. 따라서 그라우팅재는 1차 그라우팅관(5)에 의해 도 4와 같이 가압 패킹(8)을 기준으로 천공부(1)의 입구측 부분에만 충진된다. 상기와 같이 1차 그라우팅(11)이 완료되면, 양생시킨다.

1차 그라우팅시에는 1차 그라우팅(11) 되는 길이가 길수록 2차 그라우팅시의 압력을 높일 수 있다. 따라서 1차 그라우팅(11)의 길이를 조절하여 2차 그라우팅시의 압력을 조절하여, 원지반의 상황에 따라 적절한 압력식의 그라우팅을 행할 수 있다.

제3단계는 천공부(1)의 내측 공간에 2차 그라우팅하는 단계이다. 이 때에는 압력식으로 한다. 그라우팅은 5~10kg/㎠의 압력이 적당하다.

상기의 제2단계에서 1차 그라우팅(11)이 양생되어 굳어지면, 2차 그라우팅(13)을 압력식으로 할 수 있게 된다. 이는 1차 그라우팅(11)이 2차 그라우팅(13)의 압력을 견딜 수 있기 때문이다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 압력으로 그라우팅되므로, 천공부(1)에 접하는 원지반의 크랙 틈으로도 그라우트재가 침투하여 원지반과 더욱더 일체화된다.

그리고 그라우트재를 충진하게 되면, 내부에 있던 공기는 공기 배출관(7)을 통해 외부로 배출되어, 내부 공간은 완전하게 그라우트재로 충진시킬 수 있게 된다.

또한 3차 그라우팅관(16)에는 마개(18)가 꼽혀 있으므로, 압력식으로 그라우팅되더라도 3차 그라우팅관(16)으로는 그라우트재가 유입되지 않는다.

2차 그라우팅(13)후에는 5~10일 정도는 네일(3)에 인장이나 충격이 가해지지 않도록 하고, 다음 단계는 소요 강도의 80％ 정도가 되는 1~3일 후 실시하는 것이 좋다.

이와 같은 제3단계의 2차 그라우팅(13)은 제2단계의 1차 그라우팅(11)에 사용되는 동일한 재료의 그라우트재를 사용하므로, 장비 또한 그대로 사용하면 되므로, 별도의 추가 장비가 불필요한 장점이 있다.

제4단계는 제3단계 후 1~3일 후에, 가압 방식으로 3차 그라우팅관(16)을 통해 3차 그라우팅하는 단계이다. 가압 방식으로 2차 그라우팅(13)을 하고 나면, 원지반의 틈으로 그라우트재가 빠져나가 천공부(1)에는 완전한 2차 그라우팅(13)으로 채워지지 않게 된다.

따라서 3차 그라우팅관(16)을 통해 그라우트재를 충진하면, 천공부(1)의 빈 공간이 완전히 메워진다.

그리고 2차 그라우팅(13)에는 원지반의 틈으로 그라우트재가 빠져 나가게 되므로, 3차 그라우팅관(16)의 단부측에도 공간이 형성된다. 따라서 그라우트재를 3차 그라우팅관(16)으로 송급하면 마개(18)를 밀어낼 수 있게 되고, 공간부에 그라우트재를 충진할 수 있게 된다.

제5단계는 지압판(14)을 설치하고 표면 처리하는 단계이다.

지압판(14)은 일반적으로 300mm×300mm×10t를 사용하는데, 설계 조건에 따라 적절한 규격을 사용하면 된다. 지압판(14)은 원지반의 절개지에 설치된 메시 망이나 가로 및 세로로 설치된 철근에 지지되게 설치된다.

제6단계는, 제3단계의 2차 그라우팅(13) 후 5~10일 후에 행하는 것으로, 네일(3)에 인장력을 부여하여 고정하는 단계이다.

네일(3)을 당겨 인장력을 부여할 때에는, 네일(3)은 네일 파이프(15) 내부에서 당겨진다. 그리고 네일(3)의 끝단부에 고정된 인장판(17)이 2차 그라우팅(13)과 네일 파이프(15)의 단부에 접촉된 상태로 인장력이 부가된다.

따라서 2차 그라우팅(13)과 네일 파이프(15)는 고착된 상태로 있고, 네일(3)만 당겨져 인장력을 부여할 수 있게 된다.

상기와 같은 일련의 단계를 거쳐 사면 보강 공법이 끝이 나는데, 원지반과는 1차 그라우팅(11)과 2차 그라우팅(13)이 일체로 접착된다.

도 1은 천공부에 네일 조립체가 완전히 삽입된 상태도

도 2와 도 3은 천공부에 네일 조립체가 삽입되는 단계의 상태도

도 4는 1차 그라우팅 하는 상태도

도 5는 2차 그라우팅하는 상태도

도 6은 3차 그라우팅하는 상태도

도 7은 네일을 당겨 인장력을 부여하는 상태도

도 8은 가압 패킹의 상태도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 천공부 2 : 네일 조립체

3 : 네일 4 : 간극재

5 : 1차 그라우팅관 6 : 2차 그라우팅관

7 : 공기 배출관 8 : 가압 패킹

9 : 네일 구멍 10 : 관 구멍

11 : 1차 그라우팅 12 : 그라우팅 펌프

13 : 2차 그라우팅 14 : 지압판

15 : 네일 파이프 16 : 3차 그라우팅관

17 : 인장판 18 : 마개

Claims (2)

1. 원지반에 천공부(1)를 형성시키고, 상기 천공부(1)에 네일 조립체(2)를 삽입하는 제1단계; 천공부(1)의 입구부측 공간에 중력식으로 1차 그라우팅(11)하는 제2단계; 천공부(1)의 내측 공간에 압력식으로 2차 그라우팅(13)하는 제3단계; 2차 그라우팅(13)된 부분에 압력식으로 3차 그라우팅하는 제4단계; 네일(3)에 지압판(14)을 설치하고, 표면 처리하는 제5단계; 네일(3)을 당겨 인장력을 부여하여 고정하는 제6단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 사면 안정 공법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 네일 조립체(2)는 네일(3); 상기 네일(3)이 삽입된 네일 파이프(15); 상기 네일 파이프(15)를 관통한 네일(3)의 단부에 고정설치되어 네일 파이프(15)의 단부에 걸리는 인장판(17); 상기 네일(3)에 끼워진 가압 패킹(8); 상기 가압 패킹(8)을 기준으로 하여 네일(3)의 일측 부분에만 하나 이상 끼워진 간극재(4); 상기 가압 패킹(8)을 관통하고, 끝단부는 가압 패킹(8)을 기준으로 간극재(4)가 위치된 공간부에 위치된 공기 배출관(7)과 2차 그라우팅관(6) 및 3차 그라우팅관(16); 상기 가압 패킹(8)을 기준으로 간극재(4)가 위치된 것과는 반대측 공간부에 끝단부가 위치된 1차 그라우팅관(5);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 사면 안정 공법.

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