KR100958696B1 - 쐐기력을 이용한 프리텐션 네일공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사면굴착중 지반의 변위를 억제하고 안정성을 향상시키기 위한 지반 보강공사용 소일 네일링 공법에 관한 것으로, 종래에는 사면보강공사를 위해 소일 네일공법(2)을 적용하여 왔으며, 종래의 일반적인 소일 네일링 공법의 인발저항력은 네일(2)과 천공홀(1) 사이의 그라우팅(4)에 의한 부착력으로 인발저항력을 발휘하게 되어있다.

인발저항력은 시간이 경과함에 따라 네일의 두부에서 점진적인 변위발생으로 인발저항력이 감소하고, 지반의 변위가 과도하게 발생하여 사면의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 기존의 소일 네일의 선단부(11)에 지반과 네일을 고정시키는 앵커부(15)를 만들어 소일 네일 시공시 프리텐션(18)을 도입하여 네일의 인발저항력을 극대화 하도록 한 것이다. 네일을 회전시킴으로써 나사회전 추진력(17)이 발생하여 네일 선단에 위치하는 앵커부(15)가 확장되어 천공홀 공벽(16)에 밀착하게 되고, 네일의 선단부가 공벽에 고정됨으로써 네일의 두부에서 프리텐션 도입을 용이하도록 한다. 이후 프리텐션(18) 도입시 앵커부(15)는 콘 지지부(13)의 쐐기력을 인하여 지반과 더욱더 견고하게 압착하게 된다.

또한 앵커부(15)의 쐐기모양(12)은 네일의 프리텐션(18) 도입시 더욱더 지반과 일체화가 되어 정착되고 네일의 인발저항력을 우수하게 작용하며 굴착시 지반의 변위를 억제하고 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

소일 네일, 인발저항력, 그라우팅, 부착력, 앵커, 사면보강, 프리텐션

Description

쐐기력을 이용한 프리텐션 네일공법{Pretention nailing method by using wedge force}

본 발명은 사면굴착중 지반 보강공사용 소일네일링 공법 적용시 네일(10)의 인발저항력의 효과를 극대화와 지반의 변위를 억제하고 사면보강의 안정성을 향상시키기 위하여 네일에 프리텐션(18)을 도입할 수 있는 네일 선단부 앵커(15)의 고정장치에 관한 것이다.

소일 네일공법은 사면의 붕괴나 활동을 억제하거나, 부지의 공간활용을 극대화하기 위하여 원지반을 어느 일정 경사면으로 절취하면서 원지반을 보강공사를 하는 일반적인 공법중의 하나이다. 이러한 이유에서 사면의 안정성을 확보하기 위하여 가장 널리 이용되고 있는 것이 소일 네일(soil-nailing)공법이다.

여기서 소일 네일공법이라 함은 원지반에 일정한 간격과 길이로 천공후 네일를 삽입한다. 그 다음으로 시멘트 그라우팅(4)을 주입 양생하여 지반과 일체화가 되게 한다. 이로써 지반에 네일(2)이 시공됨으로 지반의 전단 및 인장강도를 증가시켜 변위를 억제시키고 지반의 이완을 방지시키는 공법이다.

도면 1은 종래 소일 네일공법을 설명하기 위해 설명도로서, 네일은 기본적으 로 철근인 네일(2)과 콘크리트인 그라우팅(4)으로 이루어지며, 여기에 숏크리트(7)에 의한 보강벽이 추가되어 이루어진다.

소일 네일공법은 먼저 일정한 경사를 가진 사면을 굴착 및 굴착면을 정리한 후 하향경사로 천공홀(1)을 형성시키고, 천공홀에 삽입되는 네일의 중앙위치 확보를 위해 간격재(3)와 더불어 상기 천공홀(1)에 네일(2)을 삽입한다. 이후 그라우팅(4)에 의해 천공홀과 네일사이를 충진시켜 양생이 되는 일정시간 경과 후에 네일에 인장력(텐션)을 도입시키면서 지압판(5)과 너트(6)를 이용해 네일의 두부를 체결한다. 이후 지반판 상부에 와이어 메쉬를 설치하고, 숏크리트를 타설하여 보강벽을 형성시키는 것이다.

이때 네일의 인발저항력은 네일(2)과 그 주변에 채워진 그라우팅(4)의 부착력과 그라우팅과 지반(공벽)(1)의 부착력에 의하여 발휘하게 된다. 즉 종래의 소일네일 공법은 네일의 인발저항력을 확보하기 위하여 천공홀(1)에 네일(2)을 삽입한 후 그라우팅(4)을 충진하고 난 다음 일정시간을 경과후 네일(2)을 인장시켜 사면보강공사를 하는 것이 종래의 공법이다.

종래의 네일공법은 천공홀(1)에 네일(2)을 삽입 후 그라우팅(4)을 실시함으로써 네일과 주변지반과의 부착력을 확보하여 네일의 인발저항력을 확보하게 되어있다. 네일의 인발저항력은 그라우팅(4)의 충진에 의한 부착력으로만 작용하게 되는바, 일정시간 경과 후 인발저항력이 충분히 발휘하지 못하여 사면의 안정성에 위 험을 초래하고 있다.

또한 종래의 소일 네일공법은 천공홀(1)에 삽입된 네일(2)과 지반사이의 그라우팅 부착력에 의하여 네일의 인발저항력을 발휘하게 됨으로 네일(2)의 과도한 길이가 필요하여 경제적으로도 많은 공사비가 발생하고 있다.

본 발명에서는 네일 선단부(11)에 앵커부(15)를 만들어 네일의 인발저항력을 향상시켜 사면보강의 안정성을 개선하고 네일의 길이를 최소화시키는 것을 목적으로 한다. 그리고 네일에 프리텐션(18)을 도입할 수 있도록 하여 사면의 안정성을 향상시키고, 또한 사면보강의 설계 및 시공시 경제성을 확보하는 보강공법을 제공하는 목적이 있다.

본 발명의 구성은 네일의 선단부(11), 콘 추진부(12), 콘 지지부(13), 앵커부(15)로 대별된다.

네일(10)의 프리톈션(18) 도입시 천공홀(공벽)(16)과 밀착 및 압착하게 하고 양단에 콘 모양(암놈)을 형성하는 중공원통형의 앵커부(15), 네일의 나사회전으로 추진력을 유도하는 콘 지지부(13)와, 콘 지지부(13)와 함께 앵커부(15)를 확장시키도록 추진하는 콘 추진부(12)로 구성된다.

그리고 나사회전 추진력(17)으로 콘 지지부(13)과 결합되면서 앵커부(15)를 확장시키는 나사선이 있는 네일 선단부(11)로 구성된다.

본 발명에서는 네일 선단부(11)에 앵커부(15)를 만들어 네일의 인발저항력을 극대화시키고, 네일(10)에 프리텐션(18)을 줄 수 있어 주변지반의 변위를 최소화하는 효과가 있다.

그리고 네일의 인발저항력의 향상과 신뢰성을 확보함으로 사면에 대한 안정성을 개선하고 네일의 길이 및 간격을 줄일 수 있어 경제성을 확보하는 또 다른 효과가 있다.

이 발명에 관련된 기술분야에 종사하는 자가 이 발명을 쉽게 적용할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

여기에서 나타내는 첨부도면은 이 발명과 관련된 기술분야의 기술자의 이해를 돕기 위하여 제시한 것이며, 본 발명의 기술적인 범주 내에서 여러 변화와 변경이 가능함을 밝혀둔다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 네일(10), 콘 추진부(12), 콘 지지부(13), 앵커부(15)의 결합 및 확장된 모습을 나타낸 사시설명도 이다.

네일의 나사회전으로 추진력(17)을 발생시키도록 나사면이 있는 네일 선단부(11)와;

네일의 나사회전 추진력(17)으로 앵커부(15)를 확장시키는 콘 추진부(12)와;

네일 선단부(11)와 결합되면서 앵커부(15)를 확장시키는 콘 지지부(13)부와;

네일의 나사회전 추진력으로 콘 추진부(12)가 콘 지지부(13)쪽으로 이동함으로 천 공홀(공벽)(16)과 밀착 및 확장하게 되는 앵커부(15)로 구성된다.

앵커부(15)는 일정한 두께를 가진 가운데가 비어있는 중공원통형 모양에 4분할된 형태를 가지고 있으며 서로 연결되어 있다. 앵커부(15)의 양단에는 콘 추진부(12)와 콘 지지부(13)와 일체가 되도록 원추형의 모양으로 되는 주 특징으로 한다.

또한 콘 지지부(13)에는 네일 선단부(11)와 결합 및 추진력이 발휘하도록 나사면이 있고, 네일의 선단부(11)를 회전시킬때 콘 지지부(13)의 회전을 방지하고 지지하도록 쐐기돌기(14)가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 주요 작동 원리는 다음과 같다.

콘 추진부(12)는 네일의 나사회전 추진력(17)으로 콘 지지부(13)로 추진하면서 앵커부(15)를 확장시켜 공벽(16)과 밀착하게 한다. 이후 네일에 프리텐션(18)을 도입시 앵커부(15)는 콘 지지부(13)의 쐐기력으로 인하여 지반과 더욱더 견고하게 압착된다. 이로써 네일은 인발저항력을 충분히 확보하게 되어 네일의 길이 및 간격을 감소하여 경제성과 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명으로 사면보강 공사용 소일 네일공법은 다음과 같다.
일단에 직경이 큰 두부(11-1)가 형성되고 상기 두부(11-1)와 일체로 형성되며 직경이 작아지고 그 외주연에 나사산이 형성된 선단부(11)로 구성되는 네일(10)과, 상기 네일(10)에서 상기 선단부(11)에 장착되되 상기 두부(11-1)와 접하도록 장착되며 테이퍼 진 외주연을 형성하는 콘 추진부(12)와, 상기 선단부(11)의 끝단에 회전결합이 되며 테이퍼 진 외주연을 형성하고 일면에 돌출 형성된 쐐기돌기(14)가 구성된 콘 지지부(13)와, 상기 선단부(11)의 외주연을 감싸도록 중공형의 관형상으로 구성되고 양단에서 절취부(15-1, 15-2)가 지그재그로 형성되며 동일 단의 절취부 사이에 확장단(15-3, 15-4)이 형성되는 앵커부(15)를 포함하는 소일 네일장치를 천공홀(16)에 삽입하는 단계를 갖는다.
그 다음으로 상기 네일(10)을 회전시킴에 따라 상기 선단부(11)의 끝단이 상기 콘 지지부(13)에 회전결합 되도록 하여 상기 앵커부(15)의 양단에서 상기 콘 추진부(12) 및 상기 콘 지지부(13)의 테이퍼 진 외주연에 의해 상기 앵커부(15)의 양단에서 지그재그로 형성되는 확장단(15-3, 15-4)이 천공홀(16)의 내주연을 가압시키는 단계를 갖는다.
그 다음으로 네일에 프리텐션을 도입하는 단계를 갖는다.
그 다음으로 그라우팅을 하고 와이어메쉬 설치 후 숏크리트를 타설하여 마무리시공을 하는 단계를 갖는다.

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도 1은 종래의 소일 네일 개요도.

도 2는 종래의 소일 네일 상세도.

도 3는 본 발명에 따른 네일 선단부(11), 콘 추진부(12), 콘 지지부(13), 앵커부(15)의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 네일 선단부(11), 콘 추진부(12), 콘 지지부(13), 앵커부(15)가 확장되기 전의 모습을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 네일 선단부(11), 콘 추진부(12), 콘 지지부(13), 앵커부(15)의 결합 및 확장된 모습을 나타낸 사시도.

Claims (5)

1. 사면안정을 위해 천공홀(16)에 네일(10)을 삽입시키고, 상기 천공홀(16)에 그라우팅을 충진시키는 사면보강 공사용 소일 네일공법에 있어서,

   일단에 직경이 큰 두부(11-1)가 형성되고 상기 두부(11-1)와 일체로 형성되며 직경이 작아지고 그 외주연에 나사산이 형성된 선단부(11)로 구성되는 네일(10)과, 상기 네일(10)에서 상기 선단부(11)에 장착되되 상기 두부(11-1)와 접하도록 장착되며 테이퍼 진 외주연을 형성하는 콘 추진부(12)와, 상기 선단부(11)의 끝단에 회전결합이 되며 테이퍼 진 외주연을 형성하고 일면에 돌출 형성된 쐐기돌기(14)가 구성된 콘 지지부(13)와, 상기 선단부(11)의 외주연을 감싸도록 중공형의 관형상으로 구성되고 양단에서 절취부(15-1, 15-2)가 지그재그로 형성되며 동일 단의 절취부 사이에 형성되며 상기 천공홀(16)의 내주연을 가압하는 확장단(15-3, 15-4)이 구성되는 앵커부(15)를 포함하는 소일 네일장치를 천공홀(16)에 삽입하는 단계와;

   상기 네일(10)을 회전시킴에 따라 상기 선단부(11)의 끝단이 상기 콘 지지부(13)에 회전결합 되도록 하여 상기 앵커부(15)의 양단에서 상기 콘 추진부(12) 및 상기 콘 지지부(13)의 테이퍼 진 외주연에 의해 상기 앵커부(15)의 양단에서 지그재그로 형성되는 확장단(15-3, 15-4)이 천공홀(16)의 내주연을 가압시키는 단계와;

   네일에 프리텐션을 도입하는 단계와;

   그라우팅을 하고 와이어메쉬 설치 후 숏크리트를 타설하여 마무리시공을 하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 사면보강공사용 소일 네일공법.
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