KR100942534B1 - 지반안정을 위한 번들네일구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 지반안정을 위한 번들네일(Bundle Nail)구조는, 지반(1)에 형성된 다수의 천공홀(3) 내부로 후단부가 삽입되면서 다수의 간격재(5)에 의해 일정간격으로 유지되는 다수의 네일철근(7)과, 상기 다수의 천공홀(3)의 입구에 각각 밀착되어 천공홀(3)에서 외부로 벗어난 상기 다수의 네일철근(7)의 선단부가 지반(1)의 외부 표면과 인접되게 직각으로 절곡되어 뻗치도록 유도함과 동시에 시멘트 밀크 주입용 호스(9)가 통과되도록 중앙에 관통홀(11a)이 형성된 다수의 주지압판(11)과, 상기 다수의 주지압판(11)의 가장자리측 다방향면에 각각 설치되어 그 관통홀(11a)에서 직각으로 절곡되어 뻗은 다수의 네일철근(7)과 다른쪽 주지압판(11)에서 직각으로 절곡되어 뻗은 다수의 네일철근(7)의 단부를 동시 결속하는 다수의 철근결속구(13)와, 상기 다수의 주지압판(11)의 평면부에 각각 포개어짐과 동시에 다수의 체결볼트(15)에 의해 고정되어 그들 사이에 개재된 다수의 네일철근(7)과 철근결속구(13)를 동시에 가압하는 보조지압판(17)으로 구성되어 있으므로, 지반(1) 내부의 토질과 지반(1) 외부의 토질을 일체화시켜 불안정지반의 안정율을 최대한 높이면서 시공단가를 낮출 수 있는 것이다.

번들네일, 그라우팅, 네일링, 철근, 지압판

Description

지반안정을 위한 번들네일구조{STRUCTURE FOR BUNDLE NAIL OF POOR GROUND STABILTY}

본 발명은 불안정지반의 특성에 따라 번들네일(Bundle Nail)을 이용하여 지반 내부의 토질과 지반 외부(표면)의 토질을 일체화시켜 불안정지반의 안정율을 최대한 높이면서 시공단가를 낮출 수 있는 지반안정을 위한 번들네일구조에 관한 것이다.

기존의 지반보강공법으로는 중력식 쏘일 네일(Soil Nail)공법, CIP(Cast In concrete Pile)공법, 마이크로 파일(Micro Pile)공법, LW(Labiles Wasserglass)공법 등이 있다.

기존 지반보강방법은 불안정한 지반 내부 토질의 수직응력의 안정성을 확보하는데 중점을 두고 있다. 이러한 지반보강공법은 수직응력에 대해서만 고려하고 있으며 전단응력에 대해서는 소홀히 하고 있다.

일반적으로 지반의 임계파괴가 일어날 경우 파괴의 힘은 수직응력으로만 파괴가 일어나는 것이 아니라, 수직 및 전단응력이 동시에 작용하여 파괴활동을 하기 때문에 두 힘을 동시에 고려하여 설계를 하여야 한다.

또한, 지반의 거동으로 인해 임계파괴가 일어날 경우 파괴방향이 수직 및 수평으로 일어난다. 하지만 기존 지반보강공법은 수직응력만을 고려하기 때문에 수평방향의 파괴에 대해서는 그 효과를 발휘하지 못하고 있다. 그 이유는 천공홀에 한 개의 철근(D=22~32mm)을 이용하여 시공하기 때문에 철근에 전단응력이 가해질 경우 전단응력이 철근의 두께(D22~32mm) 이상의 힘이 가해지면 전단파괴가 일어난다.

그래서, 기존의 지반보강공법들의 설계시 천공깊이를 늘리거나 철근의 간격을 좁게하여 안전율을 높이고 있어 시공단가가 높다.

본 발명은 지반 내부의 토질과 지반 외부의 토질을 일체화시켜 불안정지반의 안정율을 최대한 높이면서 시공단가를 낮출 수 있는 지반안정을 위한 번들네일구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지반안정을 위한 번들네일구조는, 지반에 형성된 다수의 천공홀 내부로 후단부가 삽입되면서 다수의 간격재에 의해 일정간격으로 유지되는 다수의 네일철근과, 상기 다수의 천공홀의 입구에 각각 밀착되어 천공홀에서 외부로 벗어난 상기 다수의 네일철근의 선단부가 지반의 외부 표면과 인접되게 직각으로 절곡되어 뻗치도록 유도함과 동시에 시멘트 밀크 주입용 호스가 통과되도록 중앙에 관통홀이 형성된 다수의 주지압판과, 상기 다수의 주지압판의 가장자리측 다방향면에 각각 설치되어 그 관통홀에서 직각으로 절곡되어 뻗은 다수의 네일철근과 다른 쪽 주지압판에서 직각으로 절곡되어 뻗은 다수의 네일철근의 단부를 동시 결속하는 다수의 철근결속구와, 상기 다수의 주지압판의 평면부에 각각 포개어짐과 동시에 다수의 체결볼트에 의해 고정되어 그들 사이에 개재된 다수의 네일철근과 철근결속구를 동시에 가압하는 보조지압판으로 구성됨을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 다수의 네일철근은 상기 천공홀에서 주지압판의 관통홀을 거쳐 지반 표면 외부로 직각되게 절곡되어 뻗을 때 서로 90°를 유지하는 4방향으로 분포되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 주지압판은 중앙에 상기 다수의 네일철근과 시멘트 밀크 주입용 호스가 통과되도록 형성된 관통홀과, 가장자리에 상기 다수의 체결볼트가 각각 체결되도록 형성된 다수의 나사홀을 구성한 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 철근결속구는 금속 및 합성수지 중에서 선택된 그 어느 일종으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 주지압판과 보조지압판은 사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 보조지압판은 주지압판 보다 넓은 평면적으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지반안정을 위한 번들네일구조는 하나의 천공홀에 다수의 네일철근을 묶어 삽입 시공시 수직응력과 전단응력에 대한 저항성이 크도록 한 지반 내부보강 방법과, 하나의 천공홀에서 돌출된 다수의 네일철근들이 지반 표면을 덮 어 밀착시켜 주는 지반 외부보강 방법을 동시 시공할 수 있기 때문에 지반 내부와 외부를 일체로 보강하여 안전율을 높이고 시공단가를 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부 도면 도 1 내지 도 5를 참조하면서 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 지반안정을 위한 번들네일구조는, 지반(1)에 형성된 다수의 천공홀(3)의 입구에 각각 밀착되며 상기 천공홀(3)에 연통되며 시멘트 밀크 주입용 호스(9)가 통과되도록 중앙에 관통홀(11a)이 형성된 다수의 주지압판(11)과;
직각으로 절곡되어 후단부가 상기 다수의 주지압판(11) 중 어느 한 주지압판(11)의 관통홀(11a)을 통해 지반(1)에 형성된 천공홀(3) 내부로 삽입되면서 다수의 간격재(5)에 의해 일정간격으로 유지되고, 직각 절곡된 선단부가 다른 한 주지압판(11)의 상부면으로 연장되어 연결되는 다수의 네일철근(7)과;
상기 다수의 주지압판(11)의 가장자리측 다방향면에 각각 설치되어 해당 주지압판(11)의 관통홀(11a)에서 직각으로 절곡되어 다른 주지압판(11)의 상부면으로 연장되는 네일철근(7)의 선단부와 다른 주지압판(11)에서 직각으로 절곡되어 해당 주지압판(11)의 상부면으로 연장된 네일철근(7)을 동시에 결속하는 다수의 철근결속구(13)와,
상기 다수의 주지압판(11)의 상부면에 각각 포개어짐과 동시에 다수의 체결볼트(15)에 의해 고정되어 그들 사이에 개재된 다수의 네일철근(7)과 철근결속구(13)를 동시에 가압하는 보조지압판(17)을 포함한다.

이때, 상기 다수의 네일철근(7)은 직각으로 절곡되어 절곡된 후단부가 상기 주지압판(11)의 관통홀(11a)을 거쳐 천공홀(3)의 내부로 삽입되고, 상단부가 지반(1) 표면 외부로 직각되게 절곡되어 다른 주지압판(11)으로 연장될 때 예를 들어 서로 90°를 유지하는 4방향으로 분포되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 주지압판(11)은 중앙에 상기 다수의 네일철근(7)과 시멘트 밀크 주입용 호스(9)가 통과되도록 관통홀(11a)이 형성되고, 가장자리에 상기 다수의 체결볼트(15)가 각각 체결되도록 다수의 나사홀(11b)이 형성되어 있다.

상기 철근결속구(13)는 금속 및 합성수지 중에서 선택된 그 어느 일종으로 이루어져 상기 주지압판(11)의 상면부에 밀착되도록 구성되어 있다.

상기 보조지압판(17)은 가장자리에 상기 다수의 체결볼트(15)가 각각 관통되어 상기 주지압판(11)의 나사홀(11b)에 체결되도록 다수의 통과홀(17a)이 형성되어 있다.

상기 주지압판(11)과 보조지압판(17)은 바람직하게는 사각형상으로 이루어진 것으로서, 보조지압판(17)은 주지압판(11) 보다 넓은 평면적으로 이루어져 있다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 지반안정을 위한 번들네일구조는 도 1과 같이 경사면이나 또는 도 2와 같이 평지에 적용됨으로써 지반(1)의 안정성 확보와 지반(1)의 침하를 방지하도록 시공되어 진다.

즉, 번들네일을 시공하기 위해서는, 먼저 다수의 네일철근(7)의 길이를 천공홀(3)의 깊이와 천공홀(3)과 천공홀(3)의 사이측 간격을 합한 거리에 대응하도록 조정한 후, 다수의 네일철근(7)을 다수의 간격재(5)의 외주면에 형성된 지지홈에 각각 끼움과 동시에 시멘트 밀크 주입용 호스(9)를 다수의 간격재(5)의 중앙에 형성된 통과홀에 끼움으로써 다수의 네일철근(7)에 다수의 간격재(5)와 시멘트 밀크 주입용 호스(9)가 하나의 묶음으로 이루어지도록 가조립시킨다.

그리고, 가조립된 네일철근(7)을 지반(1)의 적정위치에 천공된 다수의 천공 홀(3) 마다 하나씩 삽입시키면, 네일철근(7)이 천공홀(3)의 내부에 삽입된 상태에서 네일철근(7)의 선단부가 지반(1)의 외부 표면으로 돌출된다.

이때, 작업자는 천공홀(3)의 입구를 막고 있는 주지압판(11)의 관통홀(11a)을 통해 가조립된 네일철근(7)을 통과시킨 후, 주지압판(11)의 상면부에서 네일철근(7)의 선단부를 직각으로 절곡시키면, 이들 네일철근(7)의 선단부가 도 3에 도시한 바와 같이 지반(1)의 외부 표면에 인접하도록 뻗어나감과 동시에 그 끝단이 상하 및 좌우측에 마련된 또 다른 주지압판(11)의 상면부의 가장자리까지 연장된다.

즉, 다수의 주지압판(11)은 그 중앙에 형성된 관통홀(11a) 속을 빠져나와 직각으로 절곡되어 다른 주지압판(11)으로 뻗어 연장된 다수의 네일철근(7)의 선단부와 다른쪽 주지압판(11)에서 직각으로 절곡되어 해당 주지압판(11)의 상부면에 연장되어 위치한 또 다른 다수의 네일철근(7)의 선단부를 예를 들어 2가닥 1조씩 철근결속구(13)에 의해 각각 연결되도록 유도함과 동시에 4방향으로 분포되도록 배열함으로써 도 3과 같이 바둑판모양의 번들네일구조를 형성하게 된다.
상기 네일철근(7)은 직각으로 절곡되어 천공홀(3) 내부로 삽입된 후단부 및 다수의 주지압판(11)을 연결하는 선단부가 단절되지 않고 일체로 연장되어 있어 이격작용 없이 항상 동일한 힘으로 작용되어 지반을 보강하는 것이다.
또한 상기 철근결속구(13)는 직각으로 절곡되어 단절되지 않고 일체로 다수의 주지압판(11)을 연결하는 다수의 네일철근(7) 즉, 서로 다른 주지 압판(11)에서 연장되는 다수의 네일철근(7) 선단부를 결속시켜 더 각 주지압판(11)을 더 견고하고 강한 힘으로 지지할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 주지압판(11)의 상면에서 철근결속구(13)에 의해 결속된 다수의 네일철근(7)들은 주지압판(11)의 상면에 포개어져 다수의 체결볼트(15)에 의해 고정되는 보조지압판(17)에 의해서 도 5와 같이 가압됨으로써 다수의 네일철근(7)과 철근결속구(13)가 견고히 고정된다.

즉, 다수의 주지압판(11)과 보조지압판(17) 및 철근결속구(13)들은 천공홀(3)에 시멘트 밀크액이 주입되는 그라우팅작업이나 지반(1)의 외부 표면에 여러종류의 표면보강작업(예컨데, 거적덮기+시드스프레이, 코아넷, 녹생토, 숏크리트 등)시 다수의 네일철근(7)이 이탈되지 않고 정해진 적정위치에서 견고히 고정되도 록 지지함으로써 지반(1) 내부와 외부를 일체로 보강할 때 안전율을 높이고 시공단가를 낮출 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 지반안정을 위한 번들네일구조는 네일철근(7)이 직각으로 절곡되어 천공홀(3) 내부로 삽입된 후단부 및 다수의 주지압판(11)을 연결하는 선단부가 단절되지 않고 일체로 연장된 구조를 가지고, 서로 다른 천공홀(3)에 삽입된 네일철근(7)이 철근 결속구(13)로 일체화되는 구조로 하나의 천공홀(3)에 다수의 네일철근(7)을 묶어 삽입 시공시 수직응력과 전단응력에 대한 저항성이 크도록 한 지반 내부보강 방법과, 하나의 천공홀(3)에서 돌출된 다수의 네일철근(7)들이 지반(1) 표면을 덮어 밀착시켜 주는 지반 외부보강 방법을 동시 병행하여 시공할 수 있기 때문에 지반거동에 따른 수직 및 수평응력이 발생하여도 기존의 지반보강공법보다 안정성을 높일 수 있으며, 또한 기존 지반보강공법보다 설계시 철근간격을 넓게하여도 안정율이 높고 시공단가를 낮출 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 번들네일구조를 경사면에 설치한 시공상태도,

도 2는 본 발명에 의한 번들네일구조를 평지에 설치한 시공상태도,

도 3은 본 발명에 의한 번들네일구조를 도시한 지반 외부 평면도,

도 4는 도 3의 A부분에 대한 분해 사시도,

도 5는 도 4의 결합 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 지반 3 : 천공홀

5 : 간격재 7 : 네일철근

9 : 시멘트 밀크 주입용 호스 11 : 주지압판

11a : 관통홀 11b : 나사홀

13 : 철근결속구 15 : 체결볼트

17 : 보조지압판 17a : 통과홀

Claims (6)

1. 지반에 형성된 다수의 천공홀의 입구에 각각 밀착되며 상기 천공홀에 연통되며 시멘트 밀크 주입용 호스가 통과되도록 중앙에 관통홀이 형성된 다수의 주지압판과;

   직각으로 절곡되어 후단부가 상기 다수의 주지압판 중 어느 한 주지압판의 관통홀을 통해 지반에 형성된 천공홀 내부로 삽입되면서 다수의 간격재에 의해 일정간격으로 유지되고, 직각 절곡된 선단부가 다른 한 주지압판의 상부면으로 연장되어 연결되는 다수의 네일철근과;

   상기 다수의 주지압판의 가장자리측 다방향면에 각각 설치되어 해당 주지압판의 관통홀에서 직각으로 절곡되어 다른 주지압판의 상부면으로 연장되는 네일철근의 선단부와 다른 주지압판에서 직각으로 절곡되어 해당 주지압판의 상부면으로 연장된 네일철근을 동시에 결속하는 다수의 철근결속구와,

   상기 다수의 주지압판의 상면부에 각각 포개어짐과 동시에 다수의 체결볼트에 의해 고정되어 그들 사이에 개재된 다수의 네일철근과 철근결속구를 동시에 가압하는 보조지압판을 포함한 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 다수의 네일철근은 상기 천공홀에서 주지압판의 관통홀을 거쳐 지반 표면 외부로 직각되게 절곡되어 뻗을 때 서로 90°를 유지하는 4방향으로 분포되도록 된 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 주지압판은 중앙에 상기 다수의 네일철근과 시멘트 밀크 주입용 호스가 통과되도록 관통홀을 형성하고, 가장자리에 상기 다수의 체결볼트가 각각 체결되도록 다수의 나사홀을 형성한 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 철근결속구는 금속 및 합성수지 중에서 선택된 그 어느 일종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 주지압판과 보조지압판은 사각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.
6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

   상기 보조지압판은 주지압판 보다 넓은 평면적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반안정을 위한 번들네일구조.

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