KR100993575B1 - 확공지압형 앵커 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확공지압형 앵커 시공방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 확공지압형 앵커의 확장날개가 확공홀 내로 거치되어 그라우트하기 전에 가인장을 실시하여 강선을 팽팽한 상태로 잡아주므로 그라우트의 균열, 파괴가 발생하지 않아 그라우트의 품질이 양호한 상태를 유지하도록 한다.
또한, 확공으로 인해 정착장이 짧아져 공사비와 공사 기간을 대폭 줄일 수 있으며, 단층, 파쇄대, 지하수 등 지층변화가 많은 지반에서 대응력이 뛰어나며, 진행성 파괴에 의한 인장력의 감소가 적고, 그라우트와 확공지압형 앵커 사이에서 슬립(Slip)에 의한 파괴가 발생하지 않는 것이다.

Description

확공지압형 앵커 시공방법{Construction method of expanded ground pressure type anchor}

본 발명은 확공지압형 앵커 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구속압이 상당한 암반으로 확공홀을 형성하여 확공된 구간의 지반 마찰력이 증대될 뿐아니라 인장에 의한 정착제의 저항력이 극대화되며, 정착장이 크게 감소하여 지하수에 의한 지반의 강도, 변형의 이방성이 줄어들게 되는 것이다.

또한, 정착장이 확공되어 있기 때문에 확공지압형 앵커의 확장날개가 확공홀에 거치가 가능하며, 그라우트 전에 가인장이 가능하여 그라우트의 품질을 양호하게 유지할 뿐 아니라 강선의 긴장력을 양호한 상태로 유지시킬 수 있는 확공지압형 앵커 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 지압형 앵커는 정착체의 쐐기가 압입됨에 따라 인장력이 확장압력으로 작용하여 지반의 마찰저항력을 발휘하는 구조이다.

정착체가 확장되기 위해 쐐기체는 인장 방향으로 이동해야 한다. 이는 지압형 앵커의 구조적인 특성으로 대상 지반의 변형계수와 강도에 따라 정착 지반의 변위가 다양하게 나타날 수 있다.

그러나 국내 대부분의 지압형앵커는 쐐기체의 확장에 의한 지반의 마찰력만으로 인장력을 확보하는 구조적인 문제점에 노출되어 있다.

이는 단층, 절리 같은 국부적인 약대지반에서 1m 내외의 정착체로 정착력을 발휘해야 하는 경우에는 치명적인 약점이 된다.

암반의 높은 구속압으로 인장력에 저항하여야 하는데 정착제를 천공홀에 밀착시켜 확장체의 미끄러지는 변위만 억제하고 있을 뿐이다.

따라서, 지압형앵커의 본래 개발 취지인 지반의 구속압을 이용한 정착제의 높은 인발저항력이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 정착장의 확공에 의해 확공지압형 앵커의 구조적 안정성이 뛰어나며, 확공지압형 앵커의 확장날개가 확공홀 내로 거치되어 있어 그라우트하기 전에 가인장을 실시하여 강선을 팽팽하게 잡아주므로 그라우트의 균열, 파괴가 발생하지 않아 그라우트의 품질이 양호하게 된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대상 지반을 확공비트를 이용하여 경사지게 천공하면서 천공홀의 선단을 정착에 필요한 구간 만큼 확공홀을 형성하는 천공 및 확공홀 형성 단계와; 상기 천공홀의 내부로 확공지압형 앵커를 삽입하고, 확공지압형 앵커의 슬라이드바가 천공홀의 선단과 맞닿으면서 확장날개가 외부로 벌어지면서 확공홀의 후방 면에 걸려 고정되는 앵커 정착 단계와; 상기 천공홀의 확장홀의 후방 면에 걸려 있는 확공지압형 앵커의 강선을 천공홀의 외부에서 대좌를 설치하고 1차로 인장하여 강선을 팽팽하게 직선으로 만들어 주는 가인장 단계와; 상기 가인장 후에 천공홀의 내부로 그라우트액을 주입하여 그라우트액이 팽팽하게 인장된 강선 및 앵커체로 골고루 도포되는 그라우팅 단계와; 상기 천공홀로 주입된 그라우트액이 양생된 후에 다시 2차로 인장하는 본인장 단계와; 상기 본인장을 한 후에 대좌에 설치된 정착구에 강선을 고정한 후 캡을 체결하여 마감처리 하는 두부마감 단계로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 여러 가지의 효과가 있다.

첫째는 천공홀의 선단으로 확공홀을 형성하여 확공지압형 앵커의 구조적 안정성이 뛰어난 효과가 있다.

둘째는 확공지압형 앵커의 확장날개가 확공홀의 내면에 거치되어 그라우트하기 전에 가인장을 실시할 수 있어 그라우트의 균열, 파괴가 발생하지 않아 그라우트의 품질을 양호하게 유지시키는 장점이 있다.

셋째는 확공으로 인해 정착장의 길이가 짧아져 공사비와 공사기간을 대폭 줄일 수 있으며, 확공으로 단층, 파쇄대, 지하수 등 지층변화가 많은 지반에서 대응력이 뛰어난 효과가 있다.

네째는 진행성 파괴에 의한 인장력의 감소가 적고, 그라우트와 확공지압형 앵커 사이에서 슬립(Slip)에 의한 파괴가 발생하지 않는 효과가 있다.

다섯째는 두부 마감시 방청, 방식에 대한 내구성이 뛰어나 부식을 최대한 방지하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 시공 순서를 나타낸 공정도
도 2-3은 본 발명의 확공홀 형태를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명인 확공지압형 앵커의 구성을 나타낸 분해 사시도
도 5는 본 발명인 확장날개의 구성을 나타낸 사시도
도 6은 본 발명인 앵커체의 구성을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명인 캡과 쐐기 및 슬라이드바의 결합상태를 나타낸 사시도
도 8은 본 발명인 원형판의 다른 구성을 나타낸 단면도
도 9~10은 본 발명인 확공지압형 앵커의 사용 상태를 나타낸 단면도

이하, 본 발명을 실시하기 위한 확공지압형 앵커 시공방법에 대하여 상세히 설명한다.

첨부된 도면 도 1은 본 발명의 시공 순서를 나타낸 공정도이며, 도 2~3은 본 발명의 확공홀 형태를 나타낸 단면도이며, 도 4은 본 발명인 확공지압형 앵커의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5은 본 발명인 확장날개의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명인 앵커체의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명인 캡과 쐐기 및 슬라이드바의 결합상태를 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 발명인 원형판의 다른 구성을 나타낸 단면도이고, 도 9~10은 본 발명인 확공지압형 앵커의 사용 상태를 나타낸 단면도이다.

상기 본 발명의 확공지압형 앵커 시공방법은 천공 및 확공홀 형성단계, 앵커 정착 단계, 가인장 단계, 그라우팅 단계, 본인장 단계, 두부마감 단계로 이루어진다.

상기 천공 및 확공홀 형성단계는,

비트하우징의 하측에 다수 개가 체결되어 있는 윙비트를 갖는 확공비트를 이용하여 풍화암이나 약한 암반 및 보통암 이상의 암반으로 천공홀을 형성한다.

먼저, 지반에 스틸관을 소정 깊이로 설치한 후에 스틸관 내부로 해머드릴과 확공비트를 장착하여 삽입한다.

상기 스틸관의 선단에는 내측으로 돌출된 보호캡을 체결하여 스틸관의 내부로 삽입된 윙비트의 선단을 보호하게 된다.

상기 해머드릴에 장착된 확장비트는 스틸관의 내부를 따라 하측으로 내려가게 되고, 윙비트는 자중에 의해 비트하우징의 하부로 내려가 있는 상태에서 하강하게 된다.

이 상태로 확공비트가 스틸관의 내부로 내려가다가 보호캡을 지나 지면에 닿게 되면, 하부로 돌출된 윙비트가 지면에 정지하게 된다.

그리고 계속해서 확공비트를 하부로 더 내려주면 윙비트가 외부로 확장된 상태가 된다.

이 상태에서 비트하우징을 회전하면 비트하우징 및 스틸관의 외경 밖으로 돌출된 윙비트가 함께 회전하면서 정착에 필요한 구간 만큼 천공홀을 형성하게 된다.

상기 천공홀의 지름과 길이는 작업 환경에 따라 다양한 형태로 천공할 수 있다.

상기 천공홀은 수직 천공 및 경사 천공을 모두 할 수 있으며, 경사 천공시에는 경사 각도를 하향 15°로 경사지게 천공한다.

그리고 첨부된 도면 도 2에서 보는 바와 같이 천공홀(10)의 하단에 형성되는 정착장인 확공홀(20)의 형태를 직각(30)으로 형성하여 후술하는 확공지압형 앵커의 확장날개를 완전하게 밀착시킬 수 있게 된다.

또한, 첨부된 도면 도 3에서 보는 바와 같이 확공홀(20)의 형태를 병목(40) 형태로 형성하여 인장에 의한 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있게 된다.

상기 윙비트의 형태는 종래보다 높이를 10mm 늘이고, 회수시 천공홀과 접촉되는 몸체의 각을 30°라운드 처리하여 윙비트의 회수를 용이하다.

또, 비트하우징으로 윙비트를 2개를 체결하여 사용할 수 있으며, 사용자의 편의에 따라 3개 이상을 설치하여 사용하여도 무방하다.

그리고 확공비트는 천공기의 회전로드에 장착할 수 있는 것으로서 확공비트의 외주면에 확장날개가 2단 이상으로 구성된 천공확장 장치를 사용하여도 무방하다.

상기 확장비트는 확장날개를 회전력에 의해 벌어지게 하면서 천공 내면을 보다 안정적이고 정확하게 확장하여 확장 작업이 효율적으로 이루어지게 한다.

상기와 같이 천공홀의 선단으로 확공홀을 형성하여 정착장의 길이가 짧아져 공사비와 공사 기간을 대폭 줄일 수 있게 된다.

또한, 확공으로 인해 단층이나 파쇄대, 지하수 등의 지층 변화가 많은 지반에서 대응력이 뛰어나게 된다.

상기 앵커 정착 단계는,

상기 천공홀(30)의 내부로 확공지압형 앵커(200)를 삽입 설치한다.

상기 확공지압형 앵커(200)는 첨부된 도면 도 4 및 도 7에서 보는 바와 같이 다수의 확장날개(130) 및 앵커체(140)가 체결되는 몸체(110)와, 내부에 삽입홈(171)을 가지면서 몸체(110)의 전방면에 나사 결합되는 캡(170)과, 상기 캡(170)의 삽입홈(171)으로 설치되는 쐐기(180)와, 상기 쐐기(180)의 후방에 나사 결합되면서 선단에 원형판(192)이 결합된 슬라이드바(190)로 구성한다.

상기 몸체(110)는 원통형으로 형성되어 있으며 선단 외주면에 나사산을 갖는 결합부를 형성하고, 결합부의 내부에는 원형의 관통공(113)이 관통되도록 형성한다.

상기 관통공(113)은 후술하는 쐐기(180)가 삽입되는 쐐기삽입부를 형성하고, 쐐기삽입부의 후방으로는 그라우트 호스가 삽입되는 호스삽입부를 형성한다.

그리고 결합부의 후방 외주면에는 일정 각도인 120°각도 마다 볼트(114)가 체결되도록 볼트공(115)이 관통되게 형성된 지지바(116)가 양측에 상향 돌출되어 있는 체결공(117)을 형성한다.

상기 체결공(117)에는 확장날개(130)가 체결되며 그 형태는 전방은 확장날개(130)의 날개부(135)가 삽입되도록 폭을 넓게 형성하고, 후방은 확장날개(130)의 기둥부(131)가 삽입되도록 전방 폭 보다 폭을 좁게 형성한다.

상기 지지바(116)의 후방 외주면에는 다단으로 이루어지면서 일정 각도인 120°각도 마다 앵커체(140)가 체결되도록 후방 내주면에 외부로 돌출되면서 U자 형태로 형성된 걸림턱(121)을 갖는 체결홈(120)을 형성한다.

그리고 상기 몸체(110)의 외주면에는 다수의 굴곡이나 요철 및 구멍을 형성하여 사용한다. 이는 그라우트액이 몸체(110)에 형성된 굴곡이나 요철 및 구멍으로 유입되어 양생되므로 확공지압형 앵커(200)가 마찰 저항력을 많이 받아 인장이 안정적으로 진행된다.

상기 확장날개(130)는 첨부된 도면 도 5에서 보는 바와 같이 기둥부(131)와 날개부(135)로 구성되어 있으며, 기둥부(131)는 상향 돌출되면서 상단에 볼트(114)가 체결되는 볼트공(134)이 관통되어 있으면서 한쪽 면은 경사(132)지게 형성하고 다른쪽 면은 수직(133)으로 형성한다.

상기 날개부(135)는 기둥부(131)의 하측면에 형성되면서 전면은 외부로 뽀족하게 돌출된 돌출부(136)를 형성하고, 후면에는 중간 부분에 오링(139)이 삽입되는 오링홈(138)을 가지며 하측면 일부가 전방으로 경사지게 형성한다.

또한, 상기 확장날개(130)의 날개부(135) 전면을 확공홀의 후방면 각의 형태에 따라 직선 형태나 라운드 형태로 형성하여, 확장날개(130)의 날개부(135)가 확공홀의 후방면에 밀착 결합도록 한다.

상기 확장날개(130)는 몸체(110)의 체결공(117)으로 삽입한 후에 지지바(116)의 볼트공(115)과 확장날개(130)의 기둥부(131)에 형성된 볼트공(134)을 일치시킨 후에 볼트(114)를 체결하여 회전 가능하게 고정한다.

상기 앵커체(140)는 첨부된 도면 도 6에서 보는 바와 같이 상측케이스(141)와 하측케이스(145)로 이루어져 있으며, 상측케이스(141)는 하측 외주면에 나사산(142)이 형성된 결합돌기(143)가 돌출되어 있다.

상기 하측케이스(145)는 상단 내주면에 나사산(145a)을 형성하고 그 하측 내주면 한쪽 면으로 전방으로 돌출된 고정핀(146)이 형성된 내부 공간(147)을 갖는다. 그리고 외주면 하단에는 중간 부분에 체결홈(148)을 갖는 체결돌기(149)를 형성한다.

상기 하측케이스(145)의 내부 공간(147)으로는 세조각으로 분할되어 있고 상단의 내주면에 걸림홈(151)을 가지면서 외주면에 고무오링(152)이 체결되어 있는 웨찌(150)를 설치한다.

그리고 웨찌(150)의 걸림홈(151)으로 하단에 걸림턱(153)이 형성된 가이드바(154)를 삽입 설치하고, 가이드바(154)의 외주면으로 탄성스프링(155)을 체결한다.

그런 다음, 상측케이스(141)의 결합돌기(143)에 형성된 나사산(142)을 하측케이스(145)의 상단 내주면에 형성된 나사산(145a)으로 결합하여 앵커체(140)를 완성한다.

상기 앵커체(140)의 내부 웨찌(150)로 강선(160)을 장착한 후에 몸체(110)의 후방 외주면에 형성된 체결홈(120)으로 설치한다.

상기 몸체(110)의 전방에는 첨부된 도면 도 7에서 보는 바와 같이 원형판 (192)이 형성된 축(191)을 갖는 슬라이드바(190)가 나사 결합된 쐐기(190)를 캡(170)의 내부에 설치한 후에 캡(170)을 몸체(110)의 전방에 나사 결합한다.

상기 슬라이드바(190)의 원형판(192)은 첨부된 도면 도 8에서 보는 바와 같이 전방 면으로 뽀족하게 외부로 돌출된 원뿔형 돌출부(192a)를 형성한다.

상기 원뿔형 돌출부(192a)는 확공홀(20)의 바닥면(21)에 타격됨과 동시에 지면 속으로 박혀 확공지압형 앵커(200)가 안정적으로 고정되도록 한다.

이와 같은 상태에서 첨부된 도면 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이 대상 지반으로 확공비트를 이용하여 천공홀(10)을 수직이나 경사지게 천공하고 천공홀(10)의 선단을 확공하여 확공홀(20)을 형성한다.

상기 천공홀(10)로 확공지압형 앵커(200)를 삽입하게 되면, 확공지압형 앵커(200)의 무게와 천공홀의 각도에 따라 미끄러지듯이 내려가다가 몸체(110)의 선단에 설치된 슬라이드바(190)의 원형판(192)에 형성된 뽀족한 원뿔형 돌출부(192a)가 확공홀(20)의 선단 바닥면(21)과 맞닿으면서 충돌하게 된다.

이때, 슬라이드바(190)의 후방에 나사 결합된 쐐기(180)가 화살표 방향인 상측으로 수직 이동하면서, 쐐기(180)의 뽀족한 부분이 3개가 서로 고무오링(139)으로 연결되어 있는 확장날개(130)의 중앙 부분을 파고들면서 상측으로 이동함과 동시에 확장날개(130)가 상측의 볼트공(115)을 중심으로 외부로 벌어지면서 날개부(135)가 펼쳐지게 된다.

그리고 쐐기(180)의 후미 원통 외주면이 몸체(110)의 쐐기삽입부(113a)의 내주면에 밀착 결합되어 있어서 외부로 벌어진 확장날개(130)가 다시 내부로 들어오는 것을 차단하게 된다.

이와 같이 확장날개(130)가 몸체(110)의 체결공(117) 외부로 벌어진 상태에서 앵커체(140)에 체결된 강선(160)을 상측으로 잡아당기게 되면, 확장날개(130)의 날개부(135)가 벌어진 상태로 올라오다가 확공홀(20)의 후방면(22)과 밀착되어 걸리게 된다.

그리고 강선(160)을 잡아 당기게 되면 늘어진 강선(160)이 팽팽하게 직선 상태를 유지시켜 그라우트의 품질이 양호가 상태가 지속되도록 한다.

상기 가인장 단계는,

상기 확공홀(20)에 걸려 있는 확공지압형 앵커(200)를 천공홀(10)의 외부에서 대좌를 설치하고 앵커체(140)에 설치된 강선(160)을 1차로 인장하여 가인장한다.

상기 가인장은 천공홀(10)의 길이가 길어 휘어지거나 늘어져 있는 강선(160)을 팽팽하게 직선으로 잡아주는 역할을 할뿐 아니라 그라우트 전에 가인장이 가능하게 된다.

종래의 앵커의 인장은 그라우트가 양생된 상태에서 실시하게 되는데, 스트랜드 타입으로 구성된 대부분의 지압형 앵커는 간격재를 채워도 강선을 천공홀의 중심에 맞추기가 어렵다.

즉 강선이 천공홀에 늘어진 상태에서 인장하기 때문에 그라우트가 깨지거나 파열되는 현상이 항상 발생하게 되고, 강선의 긴장력에 의한 그라우트채의 진행성 파괴가 발생하기 이전에 벌써 균열을 가지고 있다는 것이다.

그러나 본 발명은 앵커체를 확공된 확공홀인 정착장에 완전하게 거치시킨 후에 강선을 지압판에 고정하고 가인장한 후에 그라우트를 실시할 수 있어 그라우트의 품질을 높일뿐 아니라 강선의 긴장력이 양호하게 이루어지게 한다.

상기 그라우팅 단계는,

상기와 같이 가인장 후에 천공홀(20) 내부로 그라우트액을 주입하여 그라우트를 실시한다.

이때, 강선이 이미 가인장을 통해 팽팽한 상태를 유지하고 있어 그라우트액이 양생된 후에도 균열이나 파괴가 발생하지 않아 품질이 양호하게 된다.

또한, 몸체(110)의 외주면에는 형성된 굴곡이나 요철 및 구멍으로 그라우트액이 유입되어 양생되므로 확공지압형 앵커(200)의 마찰 저항력이 커져 인장을 안정적으로 실시할 수 있게 된다.

상기 본인장 단계는,

상기 그라우트액이 양생된 후에 강선(160)을 인장기를 이용하여 일정한 하중으로 인장한다.

상기 두부마감 단계는,

상기와 같이 인장이 완료된 후에는 두부에 그리스를 충진한 후에 별도의 캡을 설치하여 두부를 마감하게 된다.

상기와 같은 본 발명은 천공홀의 선단으로 확공홀을 형성하므로 정착장의 길이가 짧아져 공사 기간이 대폭 줄여들게 되며, 구속압이 상당한 암반에서 확공되기 때문에 확공된 구간의 지반 마찰력이 증대될 뿐아니라 인장에 의한 압축지압형 앵커의 저항력이 극대화 된다.

또한 정착장이 크게 감소하여 지하수에 의한 지반의 강도, 변형의 이방성이 줄어들게 된다.

10:천공홀 20:확공홀
30:직각 40:병목
110:몸체 113:관통공
116:지지바 117:체결공
120:체결홈 121:걸림턱
130:확장날개 131:기둥부
135:날개부
139:오링 140:앵커체
141:상측케이스 145:하측케이스
150:웨찌 160:강선
170:캡 180:쐐기
190:슬라이드바 192:원형판
200:확공지압형 앵커

Claims (2)

1. 대상 지반을 확공비트를 이용하여 경사지게 천공하면서 천공홀의 선단을 정착에 필요한 구간 만큼 확공홀을 형성하는 천공 및 확공홀 형성 단계와;
   상기 천공홀의 내부로 확공지압형 앵커를 삽입하고, 확공지압형 앵커의 슬라이드바가 천공홀의 선단과 맞닿으면서 확장날개를 외부로 벌어지게 하여 확공홀의 후방 면에 걸려 고정되는 앵커 정착 단계와;
   상기 천공홀의 확장홀의 후방면에 걸려 있는 앵커체의 강선을 천공홀의 외부에서 대좌를 설치하고 1차로 인장하여 강선을 팽팽하게 직선으로 만들어 주는 가인장 단계와;
   상기 가인장 후에 천공홀의 내부로 그라우트액을 주입하여 그라우트액이 팽팽하게 인장된 강선 및 앵커체로 골고루 도포되는 그라우팅 단계와;
   상기 천공홀로 주입된 그라우트액이 양생된 후에 다시 2차로 인장하는 본인장 단계와;
   상기 본인장을 한 후에 대좌에 설치된 정착구에 강선을 고정한 후 캡을 체결하여 마감처리 하는 두부마감 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 확공지압형 앵커 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 확공홀의 형태를 병목 형태나 직각 형태로 형성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 확공지압형 앵커 시공방법.
   
   
   
   
   

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