KR100963682B1 - 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법 - Google Patents

앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법 Download PDF

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KR100963682B1
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곽윤형
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주식회사 비엠테크
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Abstract

본 발명은 설치가 용이하고 증대된 지반 보강력을 제공할 수 있는 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 앵커 조립체는 네일, 투스 콘 그리고 조임유닛을 포함하여 이루어진다. 여기서, 네일은 네일 몸체와, 네일 몸체의 일단부에 구비되는 삽입유닛을 갖는다. 투스 콘은 지반에 형성된 천공의 내측에 위치되며, 물리적인 타격으로 인하여 삽입유닛이 삽입됨에 따라 반경방향으로 확장되면서 외측면에 형성된 다수개의 블레이드들의 외측면 전체가 천공의 내측면에 밀착되어 천공에 고정된다. 그리고, 조임유닛은 네일 몸체의 타단부에 구비되며, 네일 몸체에 결합되는 지압플레이트가 가압되어 지면에 밀착되도록 한다. 이때, 투스 콘은 외측면에는 삽입유닛의 삽입방향으로 테이퍼진 블레이드가 전체적으로 다수개가 형성되고, 내측에는 삽입된 삽입유닛이 걸려서 삽입반대방향으로 빠지지 않도록 단차 형성된 걸림부가 형성되는 삽입홈을 가지는 앵커 피스와, 다수개의 독립된 앵커 피스가 하나의 앵커를 이루도록 각 앵커 피스의 외측면에 구비되어 각 앵커 피스를 탄성 가압하는 탄성결합부재를 포함하여 구성되며, 걸림부는 삽입유닛이 유입되는 삽입홈의 후방에 테이퍼 형성되고 삽입홈의 길이방향을 따라 소정의 피치로 형성되어 삽입유닛이 큰 삽입량으로 삽입되도록 하되 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로는 빠지지 않도록 하는 다수개의 제1걸림턱들로 이루어지는 제1걸림부와, 삽입홈의 전방에 제1걸림부와 연장되어 형성되되 제1걸림턱들보다 조밀한 피치로 형성되어 제1걸림부에서보다 삽입유닛의 삽입량이 적게 하면서 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로 빠지지 않도록 하는 제2걸림턱들로 이루어지는 제2걸림부를 포함하여 구성된다.
네일, 앵커, 경사면, 터널, 보강

Description

앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법{anchor assembly, method for reinforcing slope using anchor assembly}
본 발명은 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 설치가 용이하고 증대된 지반 보강력을 제공할 수 있는 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 기반도로나 단지조성 등 산지와 같은 사면을 개발하는 것은 불가피한 실정으로, 현재 사면의 슬라이딩 현실은 시간과 장소에 관계없이 끊임없이 발생하고 있으며 생명과 재산을 위협하는 주변요소로서 작용을 하고 있다.
이에 따라, 일반적으로 사면의 붕괴나 슬라이딩을 억제하는 공법 중에 공기를 단축하고 경비를 절감하는 측면에서도 유리한 공법으로 인식되고 있는 소일 네일링(soil-nailing)이 널리 이용되고 있다.
이러한 소일 네일링은 가시설 흙막이 구조물, 기초 터파기 등에 사용되어 왔으나 근래에 들어 도로의 사면보강, 철도,댐, 터널 갱구부 등의 암반보강 등 그 적 용대상이 한층 넓어지고 있는 실정이다.
소일 네일링은 원지반에 보강제(소일 네일 구조체)를 설치하여 원지반의 강도를 최대한 이용하면서 복합보강지반을 형성함으로써 지반의 전단 및 인장강도를 증가시켜 변위를 억제하고 지반의 이완을 방지하게 되며, 소일 네일 구조체는 지반의 침하나 토사의 유실로 안정성이 떨어지는 것을 보강하기 위해 다양하게 개발되어 제공되어 왔다.
그러나, 종래의 소일 네일 구조체는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 소일 네일 구조체는 절리가 많은 암반, 공동층이 많은 암반, 단층의 영향을 받아 열변질화 되어 취약한 암반, 발파의 영향으로 불연속면이 발달되어 모암과 분리된 암반 등 구조가 불안정한 암반사면에서 효과적인 인장력을 발휘하지 못하는 문제점이 있다.
둘째, 종래의 소일 네일링 구조체는 설치시 인장까지 상당 시간이 소요되고, 이로 인해, 암반의 초기변위가 발생하기 전에 인장 및 그라우팅(grouting)이 신속하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 설치가 용이하고 증대된 지반 보강력을 제공할 수 있는 앵커 조립체와 이를 이용한 경사면 보강공법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 네일 몸체와, 상기 네일 몸체의 일단부에 구비되는 삽입유닛을 갖는 네일; 지반에 형성된 천공의 내측에 위치되며, 물리적인 타격으로 인하여 상기 삽입유닛이 삽입됨에 따라 반경방향으로 확장되면서 외측면에 형성된 다수개의 블레이드들의 외측면 전체가 상기 천공의 내측면에 밀착되어 상기 천공에 고정되는 투스 콘; 그리고 상기 네일 몸체의 타단부에 구비되며, 상기 네일 몸체에 결합되는 지압플레이트가 가압되어 지면에 밀착되도록 하는 조임유닛을 포함하여 이루어지고, 상기 투스 콘은 외측면에는 상기 삽입유닛의 삽입방향으로 테이퍼진 상기 블레이드가 전체적으로 다수개가 형성되고, 내측에는 삽입된 상기 삽입유닛이 걸려서 삽입반대방향으로 빠지지 않도록 단차 형성된 걸림부가 형성되는 삽입홈을 가지는 앵커 피스와, 다수개의 독립된 상기 앵커 피스가 하나의 앵커를 이루도록 상기 각 앵커 피스의 외측면에 구비되어 상기 각 앵커 피스를 탄성 가압하는 탄성결합부재를 포함하여 구성되며, 상기 걸림부는 상기 삽입유닛이 유입되는 상기 삽입홈의 후방에 테이퍼 형성되고 상기 삽입홈의 길이방향을 따라 소정의 피치로 형성되어 상기 삽입유닛이 큰 삽입량으로 삽입되도록 하되 상기 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로는 빠지지 않도록 하는 다수개의 제1걸림턱들로 이루어지는 제1걸림부와, 상기 삽입홈의 전방에 상기 제1걸림부와 연장되어 형성되되 상기 제1걸림턱들보다 조밀한 피치로 형성되어 상기 제1걸림부에서보다 상기 삽입유닛의 삽입량이 적게 하면서 상기 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로 빠지지 않도록 하는 제2걸림턱들로 이루어지는 제2걸림부를 포함하여 구성되는 앵커 조립체를 제공한다.
여기서, 상기 조임유닛은 상기 네일 몸체에 형성된 제5나사산에 결합되도록 내측면에 제6나사산이 형성되는 관통공이 길이방향으로 관통형성되고, 측면에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 결합홀이 형성되는 몸체부; 그리고 상기 몸체부에 연결되고 내측으로는 상기 관통공이 연장관통되며, 일단부는 상기 지압플레이트를 가압하도록 라운드 형성되는 가압부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
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그리고, 상기 조임유닛과 상기 지압플레이트의 사이에는, 벤딩 형성되는 탄성 몸체와, 상기 탄성 몸체의 양단부에 형성되어 상기 지압플레이트에 밀착되는 받침부를 포함하여 이루어지고, 상기 조임유닛이 상기 탄성 몸체를 가압함에 따라 상기 조임유닛을 상기 네일 몸체의 타단부 방향으로 탄발지지하는 탄성지압판이 더 구비됨이 바람직하다.
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또한, 본 발명은 경사면에 천공을 만드는 단계; 네일과 투스 콘으로 구성되는 앵커 몸체를 상기 천공에 삽입하는 단계; 상기 네일의 일측 끝단을 타격하여 상기 투스 콘의 블레이드들이 상기 천공의 내측면에 결합 고정되도록 하는 단계; 그리고 상기 천공의 내측을 그라우팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법을 제공한다.
여기서, 상기 경사면 외부로 노출된 상기 네일 몸체에 지압플레이트, 탄성지압판 그리고 조임유닛을 차례로 결합하되, 받침부가 상기 지압플레이트에 밀착되도록 상기 탄성지압판을 결합하고, 가압부가 상기 탄성지압판의 탄성 몸체에 밀착되도록 상기 조임유닛을 결합하는 단계; 그리고 상기 조임유닛의 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 형성되는 다수개의 결합홀에 결합봉을 결합하고 회전시켜 상기 가압부가 상기 탄성 몸체를 가압함으로써 상기 탄성지압판이 상기 지압플레이트와 상기 조임유닛을 탄발 지지하도록 하여 상기 지압플레이트가 상기 경사면을 가압하여 지반이 보강되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 각 결합봉과 이웃하여 구비되는 다른 조임유닛에 결합되는 결합봉에 결속선을 이용하여 각각 지지프레임을 결합하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
본 발명에 따른 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 투스 콘의 외측면에 형성되는 다수개의 블레이드들이 전체적으로 천공의 내측면에 밀착됨으로써 높은 결합력을 제공할 수 있으며, 이로 인해, 설치 즉시 네일 몸체를 인장할 수 있어 암반의 초기 변위가 발생하기 전에 그라우팅이 이루어지는 등 설치 속도도 향상될 수 있다.
둘째, 물리적인 타격에 의해 삽입유닛이 투스 콘의 내측에 결합되도록 하여 상기 투스 콘을 확장시킴에 따라 블레이드들이 천공 내측면에 더욱 강하게 박히도록 할 수 있고, 이를 통해, 네일 몸체로부터 증가된 인장력이 발생되도록 할 수 있어 지반 보강이 향상될 수 있다.
셋째, 지압플레이트와 조임유닛의 사이에 탄성지압판을 더 구비함으로써 상기 탄성지압판의 탄성력에 의해 상기 지압플레이트와 상기 조임유닛이 서로 탄발 지지되도록 할 수 있고, 이를 통해, 상기 조임유닛의 풀림 등이 방지될 수 있다.
넷째, 터널 상부 보강, 합벽식 옹벽 및 경사면 보강공법 등에 쉽게 적용이 가능하고 설치가 용이하여 작업성이 향상되며 시공기간도 줄어들 수 있다.
다섯째, 조임유닛에 결합홀이 형성되어 결합봉이 결합되도록 함으로써 상기 조임유닛을 용이하게 조일 수가 있으며, 상기 결합봉에 지지프레임을 결속하여 각각의 앵커 조립체가 연결되도록 함으로써 지반 보강뿐만 아니라, 견고한 설치가 가능하다.
상기의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체를 나타낸 분해사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체의 투스 콘과 네일의 결합 과정을 나타낸 단면예시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체가 설치된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 앵커 조립체(10)는 네일(nail)(20), 투스 콘(tooth cone)(40) 그리고 조임유닛(60)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 네일(20)은 네일 몸체(21)와, 상기 네일 몸체(21)의 일단부에 구비되는 삽입유닛(30)으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 투스 콘(40)은 다수개의 앵커 피스(41)들로 이루어져 반경 방향으로 확장되도록 이루어짐이 바람직하며, 외측면에는 테이퍼진 블레이드(42)가 다수개가 형성되고 내측에는 톱니 형상의 걸림부가 형성됨이 바람직하다. 상기 투스 콘(40)의 내측으로는 상기 삽입유닛(30)이 물리적인 타력에 의해 삽입되며, 상기 삽입유닛(30)의 삽입이 진행됨에 따라 상기 투스 콘(40)은 확장되어 상기 블레이드(42)들이 천공(500)의 내측면에 밀착 결합되게 된다. 그리고, 최종적으로는 상기 블레이드(42)들의 외측면 전체가 천공(500)의 내측면에 결합되게 되며, 이를 통해, 상기 투스 콘(40)은 천공(500)의 내측에 견고하게 고정될 수 있게 된다. 상기 네일 몸체(21)의 타단부에는 상기 조임유닛(60)이 결합되며, 상기 조임유닛(60)이 지압플레이트(70)를 가압하여 지면에 밀착되도록 함으로써 상기 네일 몸체(21)의 인장력에 의해 지반이 보강되게 된다.
상세히, 상기 네일(20)은 네일 몸체(21)와, 상기 네일 몸체(21)의 일단부에 구비되는 삽입유닛(30)으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 네일 몸체(21)는 충분한 인장강도 등을 가지는 봉(棒)일 수 있으며 강도가 보강될 수 있도록 외측면에는 리브(23)가 더 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 네일 몸체(21)는 이형 철근일 수 있다.
그리고, 상기 삽입유닛(30)은 테이퍼 웨지(wedge)(31), 연결부싱(34) 그리고 삽입헤드(37)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 테이퍼 웨지(31)는 상기 네일 몸체(21)의 일단부에 결합되는데, 내측면이 상기 네일 몸체(21)의 외측면에 결합되도록 형성됨이 바람직하며, 이를 위해, 상기 테이퍼 웨지(31)의 내측면에는 결합돌기(32)가 형성될 수 있다.
상기 결합돌기(32)는 결합이 잘 되도록 상기 리브(23)에 대응되게 형성될 수 있으며, 상기 테이퍼 웨지(31)는 상기 네일 몸체(21)에 결합 가능하도록 여러 편의 조각들로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 상기 테이퍼 웨지(31)는 세 편으로 이루어질 수 있으며, 상기 네 일 몸체(21)에 결합된 상태가 유지될 수 있도록 외부에는 O-ring과 같은 결합부재(39)가 결합될 수 있다.
한편, 상기 네일 몸체(21)에 나사산이 형성되는 경우에는 상기 결합돌기(32)도 나사산으로 형성됨이 바람직하며, 이 경우, 상기 테이퍼 웨지는 여러 편이 아닌 하나의 단일체로 이루어져 나사 결합될 수도 있다.
또한, 상기 테이퍼 웨지(31)의 외측면은 상기 네일 몸체(21)의 타단방향으로 테이퍼 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 테이퍼 웨지(31)의 외측에는 상기 연결부싱(34)이 결합될 수 있는데, 이때, 상기 연결부싱(34)의 내측지름은 상기 테이퍼 웨지(31)의 최대 외측지름보다 작게 형성됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 연결부싱(34)은 내측면이 상기 테이퍼 웨지(31)의 테이퍼 면에 걸려 이탈되지 않게 된다.
또한, 상기 연결부싱(34)의 외측면에는 제1나사산(35)이 형성될 수 있으며, 상기 연결부싱(34)에는 상기 삽입헤드(37)가 결합된다.
이를 위해, 상기 삽입헤드(37)의 내측면에는 상기 제1나사산(35)에 결합되도록 제2나사산(38)이 형성된다.
따라서, 상기 삽입헤드(37)가 잠기는 방향으로 회전되면 상기 제2나사산(38)과 나사 결합된 상기 연결부싱(34)은 상기 네일 몸체(21)에 결합된 상기 테이퍼 웨지(31)의 테이퍼진 외측면에 걸려 조여지게 되고, 이를 통해, 상기 삽입유닛(30)은 견고한 결합상태를 이룰 수 있게 된다.
이러한 견고한 결합상태의 유지는 타력(打力)이 상기 네일(20)에 지속적이고 반복적으로 적용되더라도 상기 삽입유닛(30)이 풀리지 않도록 할 뿐만 아니라, 타력이 상기 투스 콘(40)에 효과적으로 전달되는 것이 가능하도록 하게 된다.
또한, 상기 삽입헤드(37)의 외측면은 삽입이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 투스 콘(40)에 삽입되는 방향으로 지름이 작아지도록 테이퍼지게 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 투스 콘(40)은 독립된 다수개의 앵커 피스(41)들과 탄성결합부재(50)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
여기서, 상기 앵커 피스(41)들은, 상기 앵커 피스(41)들의 외부에 결합되어 상기 각 앵커 피스(41)들을 탄성 가압하는 상기 탄성결합부재(50)에 의해 하나의 앵커, 즉, 상기 투스 콘(40)의 형상을 이루게 된다.
상기 앵커 피스(41)들은 상기 탄성결합부재(50)의 탄성력에 의해 평상시에는 서로 밀착되게 되며, 상기 삽입유닛(30)에 의해 상기 앵커 피스(41)들의 내측으로부터 상기 탄성결합부재(50)의 탄성복원력 이상의 힘이 적용되면 반경방향으로 벌어져서 확장되게 된다.
이때, 상기 투스 콘(40)을 이루는 상기 앵커 피스(41)들의 개수에 특정한 한정이 있는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 투스 콘(40)은 세 개의 앵커 피스(41)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 앵커 피스(41)의 외측면에는 상기 네일(20)의 삽입방향으로 지름이 작아지도록 테이퍼진 블레이드(42)가 상기 앵커 피스(41) 전체에 걸쳐 다수개 가 형성됨이 바람직하다.
상기 블레이드(42)는 상기 투스 콘(40)이 삽입되는 천공(500)의 내측면에 결합되어 상기 투스 콘(40)이 견고히 고정되도록 함으로써 설치가 완료된 상태에서의 상기 네일(20)로부터 안정적이고 강한 인장력이 발휘되도록 하게 된다.
그리고, 상기 앵커 피스(41)의 내측에는 상기 앵커 피스(41)의 길이방향으로 여러 개의 삽입홈(43)이 형성됨이 바람직하며, 상기 삽입홈(43)은 상기 투스 콘(40)의 앞쪽으로 갈수록 지름이 작아지게 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 앵커 피스(41)들이 결합되어 투스 콘(40)을 이루게 되면 상기 각 삽입홈(43)은 상기 투스 콘(40)의 앞쪽으로 갈수록 지름이 작아지는 삽입홀(44)을 형성하게 되며, 상기 삽입홀(44)로는 상기 삽입유닛(30)이 삽입되게 된다.
그리고, 상기 삽입홈(43)에는 삽입되는 상기 삽입헤드(37)가 삽입되는 방향의 반대방향으로 빠지지 않도록 하는 걸림부가 형성됨이 바람직한데, 상기 걸림부는 서로 다른 피치의 걸림턱들을 가지는 제1걸림부(46)와 제2걸림부(47)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1걸림부(46)는 상기 삽입홈(43)의 중앙부를 기준으로 후방, 즉, 상기 삽입헤드(37)가 유입되는 부분에 형성됨이 바람직하며, 상기 제1걸림부(46)에는 다수개의 제1걸림턱(48)들이 형성된다.
상기 제1걸림턱(48)은 상기 삽입홈(43)에 원주방향으로 형성되며 상기 삽입헤드(37)가 용이하게 삽입되도록 하되 삽입방향의 반대방향으로는 빠지지 않도록 상기 삽입홈(43)의 후방으로 확장되게 테이퍼 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 제1걸림턱(48)은 상기 삽입홈(43)의 길이방향을 따라 소정의 피치(P1)를 이루도록 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 소정의 피치란 특정한 길이로 한정되는 것은 아니며, 삽입 초기에 상기 삽입헤드(37)의 삽입량이 크고 삽입이 용이하게 될 수 있을 정도의 길이로 적절히 적용될 수 있다.
그리고, 상기 제2걸림부(47)는 상기 제1걸림부(46)와 연장되어 상기 삽입홈(43)의 중앙부를 기준으로 전방에 형성됨이 바람직하며, 상기 제2걸림부(47)에 형성되는 제2걸림턱(49)들은 상기 제1걸림턱(48)들이 이루는 피치(P1)보다 조밀한 피치(P2)로 형성됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 네일(20)에 타력이 적용되면 상기 삽입헤드(37)의 외측면에 대응되도록 테이퍼 형성된 상기 제1걸림턱(48)에 밀착되면서 상기 삽입헤드(37)가 상기 제1걸림부(46)로 삽입 이동되게 된다.
그리고, 상기 삽입헤드(37)가 점점 삽입됨에 따라 상기 삽입헤드(37)는 상기 앵커 피스(41)들을 반경방향으로 밀어내게 되고, 상기 앵커 피스(41)들은 후측에서부터 반경방향으로 벌어지면서 확장되게 된다.
이처럼, 상기 앵커 피스(41)들이 확장됨에 따라 상기 각 블레이드(42)은 상기 천공(500)의 내측면에 밀착 결합되게 되는데, 상기 삽입헤드(37)가 상기 제1걸림부(46)를 지나는 동안에 상기 투스 콘(40)은 후측부터 확장되면서 상기 천공(500)에 결합되게 된다.
그리고, 상기 삽입헤드(37)가 상기 제1걸림부(46)와 상기 제2걸림부(47)의 경계지역 쯤에 도달하게 되면 상기 투스 콘(40)의 후방 확장이 최대를 이루게 되는데, 천공(500)은 지름이 고정되어 크기가 잘 변하지 않기 때문에 상기 블레이드(42)들은 상기 천공(500)의 내측면에 강하게 박히면서 결합될 수 있게 된다.
또한, 이후로는 상기 삽입헤드(37)의 삽입 이동을 위해서는 보다 큰 타력이 필요하게 되는데, 상기 제2걸림턱(49)의 피치(P2)가 상대적으로 조밀하게 형성됨으로써 타력이 적용될 때마다 조금씩 삽입되고 또한 반대방향으로 빠지지 않게 되면서 상기 삽입헤드(37)가 용이하게 삽입이동이 가능해진다.
상기 삽입헤드(37)가 상기 제2걸림부(47)로 삽입되어 이동하게 되면 상기 투스 콘(40)의 나머지 부분(앞측)도 반경방향으로 확장되게 되며, 결과적으로는 상기 블레이드(42)들의 외측면 전체가 상기 천공(500)의 내측면에 밀착되게 된다.
그리고, 이와 같이 상기 블레이드(42)들의 외측면 전체가 상기 천공(500)의 내측면에 박히게 됨으로써 상기 투스 콘(40)은 더욱 견고하게 상기 천공(500)에 고정될 수 있게 된다.
한편, 상기 네일 몸체(21)의 타단부에는 지압플레이트(70)와, 상기 지압플레이트(70)를 가압하여 지면에 밀착되도록 조이기 위한 조임유닛(60)이 결합 된다.
이를 위해, 상기 조임유닛(60)은 웨지(61)와 조임구(65)를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 웨지(61)는 상기 네일 몸체(21)의 타단부에 결합되는데, 내측면이 상기 네일 몸체(21)의 외측면에 결합되도록 형성됨이 바람직하며, 이를 위해, 상기 테이퍼 웨지(31)의 내측면에는 결합돌기(62)가 형성될 수 있다.
상기 결합돌기(62)는 결합이 잘 되도록 상기 리브(23)에 대응되게 형성될 수 있으며, 상기 웨지(61)는 상기 네일 몸체(21)에 결합 가능하도록 여러 편의 조각들로 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 상기 웨지(61)는 두 개의 조각으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 웨지(61)의 외측면에는 제3나사산(63)이 형성될 수 있으며, 상기 웨지(61)에는 상기 조임구(65)가 결합된다.
이를 위해, 상기 조임구(65)의 내측면에는 상기 제3나사산(63)에 결합되도록 제4나사산(66)이 형성된다.
따라서, 상기 조임구(65)가 잠기는 방향으로 회전되면 상기 네일 몸체(21)에 관통 구비된 상기 지압플레이트(70)를 지면으로 가압할 수 있게 된다.
그리고, 상기 지압플레이트(70)가 지면에 밀착된 후에도 상기 조임구(65)를 계속해서 조이게 되면 상기 네일 몸체(21)가 당겨지게 되면서 상기 투스 콘(40)과 상기 지압플레이트(70) 사이의 상기 네일 몸체(21)에 인장력을 발생되어 지반이 보강될 수 있게 된다.
상기 조임구(65)에는, 상기 조임구(65)에 조임력을 제공하기 위한 조임툴(미도시)이 결합되도록 결합부(67)가 형성됨이 바람직하며, 여기서, 상기 결합부(67)는 상기 조임툴의 종류에 따라 적절히 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 앵커 조립체의 조임유닛을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 앵커 조립체의 조임유닛을 나타낸 단 면도이다. 본 실시예에 따른 앵커 조립체는 조임유닛의 구성이 달라질 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 지압플레이트(70)의 상측에는 조임유닛(160)이 구비되는데, 이때, 상기 지압플레이트(70)와 상기 조임유닛(160)의 사이에는 탄성지압판(80)이 더 구비될 수 있다.
먼저, 상기 탄성지압판(80)은 탄성 몸체(81)와 받침부(85)를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 탄성 몸체(81)는 외력이 적용될 때 탄성력이 효과적으로 발생될 수 있도록 벤딩 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 탄성 몸체(81)의 양단부에는 평평한 형상의 받침부(85)가 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 탄성 몸체(81)의 중앙부에는 상기 네일 몸체(21)가 관통 구비될 수 있도록 관통구멍이 형성됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 탄성지압판(80)은 중앙부로는 상기 네일 몸체(21)가 관통 구비되고, 상기 받침부(85)는 상기 지압플레이트(70)에 밀착되도록 구비될 수 있게 된다.
그리고, 상기 탄성지압판(80)의 상측에는 상기 조임유닛(160)이 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 조임유닛(160)은 몸체부(161) 및 가압부(165)를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(161)의 중앙부를 관통하여 길이방향으로는 관통공(162)이 형성됨이 바람직하며, 상기 관통공(162)의 내측면에는 상기 네일 몸체(21)에 형성될 수 있는 제5나사산(25)에 결합되도록 제6나사산(163)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부(161)의 측면에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격(바람직하게는 90°간격)으로 결합홀(164)이 다수개가 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 결합홀(164)에는 철근과 같은 결합봉(180)이 결합될 수 있다.
이때, 상기 결합봉(180)과 상기 결합홀(164)의 결합력이 증가되도록 상기 결합홀(164)의 내측과 상기 결합봉(180)의 외측에는 각각 나사산이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 관통공(162)에는 상기 네일 몸체(21)가 직접 삽입되어 결합될 수 있게 되어 상기 조임유닛(160)의 구조가 간단해질 수 있다.
또한, 상기 결합홀(164)에 결합된 상기 결합봉(180)을 회전시킴으로써, 수월하게 상기 몸체부(161)를 회전시켜 상기 조임유닛(160)이 상기 탄성지압판(80)을 가압하도록 할 수 있게 된다.
더욱이, 상기 몸체부(161)는 스패너와 같은 조임툴을 이용하여 상기 몸체부(161)를 회전시는 것도 가능하도록, 외측면이 다각형의 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 몸체부(161)의 일측에는 상기 가압부(165)가 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 가압부(165)는 일단부가 상기 탄성지압판(80)을 가압하도록 라운드 형성될 수 있으며, 상기 관통공(162)은 상기 가압부(165)의 중앙부를 관통하 도록 연장형성됨이 바람직하다.
이와 같이, 상기 가압부(165)가 라운드 형성됨으로써 상기 탄성지압판(80)에 접촉되는 상기 가압부(165)의 면적이 작아져 더욱 큰 압력이 상기 탄성지압판(80)에 적용될 수 있게 되며, 이를 통해, 상기 탄성지압판(80)은 보다 큰 탄성력을 발생할 수 있게 된다.
그리고, 이러한 탄성력의 증가는 상기 조임유닛(160)과 상기 투스 콘(40)에 의한 상기 네일 몸체(21)의 인장력을 더욱 증가시켜 높은 지반 보강력이 확보되는 것이 가능해지고, 상기 조임유닛(160)와 상기 네일 몸체(21)의 결합이 풀리는 등의 현상을 방지하여 견고한 설치가 유지되도록 하는 것도 가능해진다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 경사면을 보강하는 공법을 나타낸 예시도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 경사면을 보강하는 공법을 나타낸 단면예시도이고, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법 순서를 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 앵커 조립체는 전술한 제2실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 6 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 경사면(520)에 천공(500)하는 단계(S110)가 이루어질 수 있다.
이때, 상기와 같은 천공(500)에 앞서 지질을 조사하는 단계가 선행될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 천공(500)으로는 앵커 몸체(15)를 삽입하는 단계(S120)가 이루 어질 수 있다.
여기서, 상기 앵커 몸체(15)는 네일(20)과 상기 투스 콘(40)으로 구성됨이 바람직하며, 상기 투스 콘(40)의 내측으로 삽입유닛(30)이 삽입된 상태로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 네일(20)의 일측 끝단을 타격하여 상기 투스 콘(40)의 블레이드(42)들이 상기 천공(500)에 결합 고정되도록 하는 단계(S130)가 진행됨이 바람직하다.
이후, 상기 천공(500)의 내측을 그라우팅(grouting)하는 단계(S140)가 진행될 수 있다.
또한, 상기 경사면(520) 외부로 노출된 상기 네일 몸체(21)에 지압플레이트(70), 탄성지압판(80) 그리고 조임유닛(160)을 차례로 결합하되, 받침부(85)가 상기 지압플레이트(70)에 밀착되도록 상기 탄성지압판(80)을 결합하고, 가압부(165)가 상기 탄성지압판(80)의 탄성 몸체(81)에 밀착되도록 상기 조임유닛(160)을 결합하는 단계(S150)가 더 진행됨이 바람직하다.
그리고, 상기 조임유닛(160)의 결합홀(164)에 결합봉(180)을 결합하고 회전시켜 상기 가압부(165)가 상기 탄성 몸체(81)를 가압하여 상기 탄성지압판(80)이 상기 지압플레이트(70)와 상기 조임유닛(160)을 탄발지지하도록 함으로써 상기 지압플레이트(70)가 상기 경사면(520)을 가압하여 지반이 보강되도록 하는 단계(S160)가 더 진행될 수 있다.
여기서, 상기 결합홀(164)은 상기 조임유닛(160)의 원주방향을 따라서 소정 의 각도 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 결합봉(180)과 이웃하여 구비되는 다른 조임유닛에 결합되는 결합봉에 결속선(95)을 이용하여 각각 지지프레임(190)을 결합하는 단계(S170)가 더 이루어질 수 있다.
이를 통해, 상기 경사면(520)에 설치되는 각각의 앵커 조립체(도 1의 10) 간에 결속력이 증가될 수 있고, 상기 경사면(520)에 대한 보강력도 증대될 수 있다.
여기서, 상기 경사면(520)에는 보다 안전하고 효과적인 경사면 보강이 이루어질 수 있도록 보호철망(90)이 더 설치될 수 있다.
이러한 작업을 통해, 경사면에 대한 보강이 이루어질 수 있게 되는데, 상술한 공법은 경사면뿐만 아니라 옹벽을 더 결합한 합벽식 옹벽 공법에도 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 터널 상부를 보강하는 공법을 나타낸 예시도이고, 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 앵커 조립체를 이용한 터널 상부 보강공법 순서를 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 앵커 조립체는 전술한 제2실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이, 지면으로부터, 굴진(掘進)하고자 하는 터널(510)의 상부까지 천공(500)하는 단계(S230)가 이루어질 수 있다.
이때, 상기와 같은 천공(500)에 앞서 굴진하고자 하는 상기 터널(510) 상부의 지질을 조사하는 단계(S210)가 선행될 수 있으며, 이를 통해, 양질의 암반층 위치를 확인할 수 있게 된다.
또한, 상기 천공(500) 위치 및 개수 등을 선정하고, 지반고 밑 터널(510) 상부 계획고에 대한 측량 단계(S220)가 더 이루어질 수 있으며, 이를 통해, 상기 천공(500)의 깊이 및 필요한 앵커 조립체(10)의 길이도 산출할 수 있게 된다.
이러한 단계를 거쳐 상기와 같이 천공(500)이 완료된 후에는 상기 천공(500)으로 앵커 몸체(15)를 삽입하여 상기 천공(500)에 투스 콘(40)의 블레이드(42)들이 결합 고정되도록 하는 단계(S240)가 진행됨이 바람직하다.
여기서, 상기 앵커 몸체(15)는 네일(20)과 상기 투스 콘(40)으로 구성됨이 바람직하며, 상기 투스 콘(40)의 내측으로 삽입유닛(30)이 삽입된 상태로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 앵커 몸체(15)는 상기 천공(500)에 자유낙하됨이 바람직한데, 이때, 상기 앵커 몸체(15)는 상기 삽입유닛(30)이 상측에 위치된 상태로 자유낙하됨이 바람직하다.
자유낙하되는 상기 앵커 몸체(15)는 상기 네일(20)이 천공(500)의 바닥면에 충돌하면서 멈추게 되며, 이때, 상기 투스 콘(40)이 관성에 의해 하향이동함에 따라 상기 삽입유닛(30)이 상기 투스 콘(40)을 벌리게 되어 블레이드(42)들이 상기 천공(500) 내측면에 결합 고정되게 된다.
상기 투스 콘(40)으로의 상기 삽입유닛(30)의 삽입이 충분히 이루어짐으로써 천공(500)의 내측면에 고정되는 상기 블레이드(42)들의 결합력이 충분히 커지도록, 자유낙하를 통한 충돌력을 키우기 위해 상기 천공(500)은 수직하게 형성될 수 있으며, 자유낙하가 완료된 후 추가로 타력을 더 가함으로써 상기 투스 콘(40)의 확 장을 확인하는 단계가 더 진행될 수 있다.
이후, 상기 천공(500)의 내측을 그라우팅(grouting)하는 단계(S250)가 진행될 수 있다.
그리고, 터널(510)을 굴진하는 단계(S260)가 진행됨이 바람직하다.
이후, 터널(510)이 굴진되면, 상기 네일 몸체(21)의 하단부가 상기 터널(510)의 상부로 돌출되게 되는데, 돌출된 상기 네일 몸체(21)에는 지압플레이트(70), 탄성지압판(80) 그리고 조임유닛(160)을 차례로 결합하되, 받침부(85)가 상기 지압플레이트(70)에 밀착되도록 상기 탄성지압판(80)을 결합하고, 가압부(165)가 상기 탄성지압판(80)의 탄성 몸체(81)에 밀착되도록 상기 조임유닛(160)을 결합하는 단계(S270)가 더 진행됨이 바람직하다.
그리고, 상기 조임유닛(160)의 결합홀(164)에 결합봉(도 4의 180)을 결합하고 회전시켜 상기 가압부(165)가 상기 탄성 몸체(81)를 가압함으로써 상기 탄성지압판(80)이 상기 지압플레이트(70)와 상기 조임유닛(160)을 탄발지지하도록 하여 상기 지압플레이트(70)가 상기 터널(510)의 상부면을 가압하여 상기 터널 상부 지반이 보강되도록 하는 단계(S280)가 더 이루어질 수 있다.
이를 통해, 터널 입구의 지층이 판상형의 층리가 발달된 지질이나 토피가 적은 지형이더라도 보강될 수 있어 안전한 터널 공사가 진행될 수 있는 조건을 제공하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체를 나타낸 분해사시도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체의 투스 콘과 네일의 결합 과정을 나타낸 단면예시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 앵커 조립체가 설치된 상태를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 앵커 조립체의 조임유닛을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 앵커 조립체의 조임유닛을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 경사면을 보강하는 공법을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 경사면을 보강하는 공법을 나타낸 단면예시도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법 순서를 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 앵커 조립체를 이용하여 터널 상부를 보강하는 공법을 나타낸 예시도.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 앵커 조립체를 이용한 터널 상부 보강공법 순서를 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 앵커 조립체 15: 앵커 몸체
20: 네일 21: 네일 몸체
30: 삽입유닛 31: 테이퍼 웨지
34: 연결부싱 37: 삽입헤드
40: 투스 콘 41: 앵커 피스
42: 블레이드 43: 삽입홈
44: 삽입홀 46: 제1걸림부
47: 제2걸림부 48: 제1걸림턱
49: 제2걸림턱 50: 탄성결합부재
60,160: 조임유닛 61: 웨지
65: 조임구 67: 결합부
70: 지압플레이트 80: 탄성지압판
81: 탄성 몸체 85: 받침부
90: 보호철망 95: 결속선
161: 몸체부 165: 가압부
180: 결합봉 190: 지지프레임
500: 천공 510: 터널
520: 경사면

Claims (10)

  1. 네일 몸체와, 상기 네일 몸체의 일단부에 구비되는 삽입유닛을 갖는 네일;
    지반에 형성된 천공의 내측에 위치되며, 물리적인 타격으로 인하여 상기 삽입유닛이 삽입됨에 따라 반경방향으로 확장되면서 외측면에 형성된 다수개의 블레이드들의 외측면 전체가 상기 천공의 내측면에 밀착되어 상기 천공에 고정되는 투스 콘; 그리고
    상기 네일 몸체의 타단부에 구비되며, 상기 네일 몸체에 결합되는 지압플레이트가 가압되어 지면에 밀착되도록 하는 조임유닛을 포함하여 이루어지고,
    상기 투스 콘은 외측면에는 상기 삽입유닛의 삽입방향으로 테이퍼진 상기 블레이드가 전체적으로 다수개가 형성되고, 내측에는 삽입된 상기 삽입유닛이 걸려서 삽입반대방향으로 빠지지 않도록 단차 형성된 걸림부가 형성되는 삽입홈을 가지는 앵커 피스와, 다수개의 독립된 상기 앵커 피스가 하나의 앵커를 이루도록 상기 각 앵커 피스의 외측면에 구비되어 상기 각 앵커 피스를 탄성 가압하는 탄성결합부재를 포함하여 구성되며,
    상기 걸림부는 상기 삽입유닛이 유입되는 상기 삽입홈의 후방에 테이퍼 형성되고 상기 삽입홈의 길이방향을 따라 소정의 피치로 형성되어 상기 삽입유닛이 큰 삽입량으로 삽입되도록 하되 상기 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로는 빠지지 않도록 하는 다수개의 제1걸림턱들로 이루어지는 제1걸림부와, 상기 삽입홈의 전방에 상기 제1걸림부와 연장되어 형성되되 상기 제1걸림턱들보다 조밀한 피치로 형성되어 상기 제1걸림부에서보다 상기 삽입유닛의 삽입량이 적게 하면서 상기 삽입유닛이 삽입되는 방향의 반대방향으로 빠지지 않도록 하는 제2걸림턱들로 이루어지는 제2걸림부를 포함하여 구성되는 앵커 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조임유닛은
    상기 네일 몸체에 형성된 제5나사산에 결합되도록 내측면에 제6나사산이 형성되는 관통공이 길이방향으로 관통형성되고, 측면에는 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 다수개의 결합홀이 형성되는 몸체부; 그리고
    상기 몸체부에 연결되고 내측으로는 상기 관통공이 연장관통되며, 일단부는 상기 지압플레이트를 가압하도록 라운드 형성되는 가압부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 앵커 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조임유닛과 상기 지압플레이트의 사이에는, 벤딩 형성되는 탄성 몸체와, 상기 탄성 몸체의 양단부에 형성되어 상기 지압플레이트에 밀착되는 받침부를 포함하여 이루어지고, 상기 조임유닛이 상기 탄성 몸체를 가압함에 따라 상기 조임유닛을 상기 네일 몸체의 타단부 방향으로 탄발지지하는 탄성지압판이 더 구비됨을 특징으로 하는 앵커 조립체.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 경사면에 천공을 만드는 단계;
    제1항, 제4항 및 제5항 중의 어느 한 항에 따른 네일과 투스 콘으로 구성되는 앵커 몸체를 상기 천공에 삽입하는 단계;
    상기 네일의 일측 끝단을 타격하여 상기 투스 콘의 블레이드들이 상기 천공의 내측면에 결합 고정되도록 하는 단계; 그리고
    상기 천공의 내측을 그라우팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 경사면 외부로 노출된 상기 네일 몸체에 지압플레이트, 탄성지압판 그리고 조임유닛을 차례로 결합하되, 받침부가 상기 지압플레이트에 밀착되도록 상기 탄성지압판을 결합하고, 가압부가 상기 탄성지압판의 탄성 몸체에 밀착되도록 상기 조임유닛을 결합하는 단계; 그리고
    상기 조임유닛의 원주방향을 따라 소정의 각도 간격으로 형성되는 다수개의 결합홀에 결합봉을 결합하고 회전시켜 상기 가압부가 상기 탄성 몸체를 가압함으로 써 상기 탄성지압판이 상기 지압플레이트와 상기 조임유닛을 탄발 지지하도록 하여 상기 지압플레이트가 상기 경사면을 가압하여 지반이 보강되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 결합봉과 이웃하여 구비되는 다른 조임유닛에 결합되는 결합봉에 결속선을 이용하여 각각 지지프레임을 결합하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 앵커 조립체를 이용한 경사면 보강공법.
KR1020090067560A 2009-07-24 2009-07-24 앵커 조립체, 이를 이용한 경사면 보강공법 KR100963682B1 (ko)

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