KR101024362B1 - 지반안정을 위한 번들 네일공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 번들네일(Bundle Nail)을 이용하여 지반 내부의 토질과 지반 외부 표면의 토질을 일체화시켜 불안정지반을 보강함과 아울러 시공단가를 낮출 수 있도록 그 구조가 개선된 지반안정을 위한 번들 네일공법에 관한 것이다.

그 공법은 시공구간의 지반 내부로 다수개의 천공홀을 서로 이격된 위치에 천공하는 제 1단계와, 다수개의 천공홀 내부에 번들 네일의 절곡된 일단부를 각각 삽입하고 번들 네일의 타단부가 지반 표면을 덮도록 배치하는 제 2단계와, 번들 네일의 일단부가 삽입된 각각의 천공홀에 시멘트 소재를 함유한 그라우팅재를 주입하여 경화시키는 제 3단계와, 천공홀이 위치한 지반에 배치된 고정판을 매개로 복수개의 번들 네일을 고정하는 제 4단계와, 고정판의 상측에서 볼트 체결되는 가압판을 매개로 가압력으로 철근을 고정하는 제 5단계들로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 지반 내,외부에 대해 동시에 지반 안정을 위한 보강공을 간편하게 시공할 수 있으므로, 단순 구조로 수직응력과 전단응력에 대해 충분한 보강성을 얻을 수 있으며 시공성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

Description

지반안정을 위한 번들 네일공법{BUNDLE NAIL METHOD OF POOR GROUND STABILTY}

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

일반적으로 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 과도한 전단응력이 가해질 경우 철근의 전단파괴가 일어난다.

그래서, 기존의 지반보강공법들의 설계시 천공깊이를 늘리거나 철근의 간격을 좁게하여 안전율을 높이고 있으므로, 시공성이 저하되고 시공단가가 높은 단점이 있다.

따라서, 수직응력과 전단응력에 대한 저항성이 증대시킬 수 있도록 지반 내부보강 방법과, 지반 외부보강 방법을 동시 병행하여 시공할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 수직응력과 전단응력에 대한 저항성이 증대시킬 수 있도록 지반 내부보강 방법과, 지반 외부보강 방법을 동시 병행하여 시공할 수 있는 지반안정을 위한 번들 네일공법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시공구간의 지반 내로 다수개의 천공홀을 천공하는 제 1단계와,

상기 다수개의 천공홀에 번들 네일의 절곡된 일단부를 각각 삽입하고 상기 번들 네일의 타단부가 지반 표면을 덮도록 배치하는 제 2단계와,

상기 번들 네일의 일단부가 삽입된 각각의 천공홀에 그라우팅재를 주입하는 제 3단계와,

상기 천공홀이 천공된 지반에 배치된 고정판을 매개로 상기 번들 네일을 고정하는 제 4단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제 4단계 후 상기 고정판의 상측에서 가압판을 매개로 가압 고정하는 단계를 더 구비한 것이다.

상기 제 4단계는 상기 고정판의 상측면에 배치된 결속구를 이용하여 서로 다른 네일을 각각 하나로 결속하는 것이다.

상기 번들 네일은 간격재를 매개로 복수개의 네일이 서로 이격되도록 배치한 것이다.

상기 고정판의 상측에서 가압판을 가압 고정하는 단계는, 상기 고정판과 가압판을 볼트로 체결하여 볼트의 체결력으로 상기 고정판에 가압력을 부여하는 것이다.

본 발명은 번들네일(Bundle Nail)을 이용하여 지반 내부의 토질과 지반 외부 표면의 토질을 일체화시켜 불안정지반을 보강함과 아울러 시공단가를 낮출 수 있도록 그 구조가 개선된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 지반 내,외부에 대해 동시에 지반 안정을 위한 보강공을 간편하게 시공할 수 있으므로, 단순 구조로 수직응력과 전단응력에 대해 충분한 보강성을 얻을 수 있으며 시공성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 지반 안정을 위한 번들 네일공법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 그 공법은 시공구간의 지반(1) 내부로 다수개의 천공홀(3)을 서로 이격된 위치에 천공하는 제 1단계(S1)와, 다수개의 천공홀(3) 내부에 번들 네일의 절곡된 일단부를 각각 삽입하고 번들 네일의 타단부가 지반(1) 표면을 덮도록 배치하는 제 2단계(S2)와, 번들 네일의 일단부가 삽입된 각각의 천공홀(3)에 시멘트 소재를 함유한 그라우팅재를 주입하여 경화시키는 제 3단계(S3)와, 천공홀(3)이 위치 한 지반(1)에 배치된 고정판(11)을 매개로 복수개의 번들 네일을 고정하는 제 4단계(S4)들로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 천공홀(3) 내부에 삽입되는 번들 네일은 간격재(5)를 매개로 서로 이격되는 복수개의 네일 철근(7)을 결속한 것을 채용한다.

또, 번들 네일은 일단부와 타단부가 90°의 각도로 절곡되도록 함으로써, 일단부(후단부)를 천공홀(3)의 내부로 삽입하고 나머지 타단부(선단부)를 지반(1) 표면과 수평방향으로 배치되어 다른 천공홀(3)까지 연결되도록 배치한다.

즉, 번들 네일은 천공홀(3)의 내부에 삽입되는 일단부와 지반(1) 표면에 배치되어 다른 천공홀(3)까지 배치되는 타단부까지의 길이를 고려하여 제작한다.

상기한 제 4단계(S4)는 고정판(11)의 상측면에 배치된 띠 형태의 결속구(13)를 이용하여 서로 다른 복수개의 네일 철근(7)을 각각 하나로 결속하는 과정을 갖는다.

그 결속구(13)는 중간 부위가 고정판(11)의 상측면에 일체화되고 양측 단부가 절곡되어 띠 형태를 구성하도록 되어 있으며, 그 양측단부와 중간 부위 사이에 네일 철근(7)의 타단부와 다른 네일 철근(7)의 중간부위가 수용되는 구조를 갖는다.

그리고, 제 4단계(S4)후 고정판(11)의 상측에서 가압판(17)을 매개로 가압력으로 철근을 고정하는 제 5단계(S5)를 더 구비할 수 있다.

이어서, 시공구간의 지반(1) 표면에는 법면 보호(녹생토, 코아넷, 시드스프레이, 숏크리트시드스프레이, 콘크리트블럭, 낙석방지망 등)나 지반(1) 보강(배력 철근 및 버림, 기초콘크리트 등)의 보호공을 시공한다.

여기서, 그라우팅재는 시멘트+물+혼화제로 구성된 공지의 시멘트 밀크액을 채용한다.

고정판(11)은 네일 철근(7)이 관통되도록 중앙에 중공이 형성된 플레이트 형상을 갖는다.

가압판(17)은 고정판(11)의 상측에 배치되는 플레이트 형상을 가지며 고정판(11)보다 더 큰 부피를 갖는 것이 바람직하다.

가압판(17)과 고정판(11)은 내주면에 나사산을 갖는 복수개의 결합공(11b,17a)이 형성되고, 볼트(15)를 매개로 연결되는 구조를 갖는다.

가압판(17)과 고정판(11)은 볼트(15)를 체결하는 과정에서 볼트(15)의 체결력에 의해 가압판(17)의 가압력이 가변된다.

그라우팅재의 주입공정은 복수개의 네일 철근(7)을 결속하는 간격재(5)에 고정된 주입관(9)을 통해 주입하거나, 고정판(11)의 중공을 통해 그라우팅재용 주입관(9)을 삽입시킨 후에 그라우팅재를 주입할 수 있다.

번들 네일의 시공과정은, 법면 또는 평지등의 시공구간에 형성된 다수개의 천공홀(3) 내부에 번들 네일의 일단부를 삽입하고 그라우팅재를 천공홀(3)의 내부로 주입함에 따라, 번들 네일의 일단부가 고정되고 타단부는 다른 천공홀(3)의 상부에 위치한 고정판(11)의 결속구(13)에 고정된다.

이때, 번들 네일은 4방향에서 고정판(11)의 중공을 통해 천공홀(3) 내부로 진입되는 네일 철근(7)들을 간격재(5)로 일정 간격으로 이격되도록 결속한 후에, 그라우팅 작업을 수행한다.

이로 인해, 번들 네일은 지반(1) 표면에 다수개의 네일 철근(7)들의 타단부들이 격자 형태로 배치되고, 각각의 네일 철근(7)들의 일단부는 천공홀(3)의 내부에 삽입된 상태로 그라우팅되므로, 지반(1) 내부 및 외부를 동시에 보강할 수 있다.

이후에, 가압판(17)을 고정판(11)의 상측에서 볼트(15)로 체결하여 네일 철근(7)의 단부를 결속하는 결속구(13)를 상측에서 가압함에 따라 네일 철근(7)을 고정할 수 있다.

따라서, 본 발명은 번들 네일의 일부가 천공홀(3) 내부로 삽입되어 지면 내부를 보강하고, 나머지 일부가 지반(1) 표면을 덮도록 배치되어 지반(1) 외부를 보강하도록 된 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 번들 네일 시공구조를 경사면에 설치한 시공상태도,

도 2는 본 발명에 의한 번들 네일 시공구조를 평지에 설치한 시공상태도,

도 3은 본 발명에 의한 번들 네일 시공구조를 도시한 지반 외부 평면도,

도 4는 도 3의 A부분에 대한 분해 사시도,

도 5는 도 4의 결합 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 번들 네일공법의 시공순서를 순차적으로 나타낸 플로우 챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 지반 3 : 천공홀

5 : 간격재 7 : 네일 철근

11 : 고정판 11a : 중공

11b,17a : 연결공 13 : 결속구

15 : 볼트 17 : 가압판

Claims (5)

1. 시공구간의 지반(1) 내로 다수개의 천공홀(3)을 천공하는 제 1단계와,

   상기 다수개의 천공홀(3)에 번들 네일의 절곡된 일단부를 각각 삽입하고 상기 번들 네일의 타단부가 지반(1) 표면과 수평방향으로 배치되어 다른 천공홀까지 연결되도록 설치하는 제 2단계와,

   상기 번들 네일의 일단부가 삽입된 각각의 천공홀(3)에 그라우팅재를 주입하는 제 3단계와,

   상기 천공홀(3)이 천공된 지반(1)에 배치된 고정판(11)의 상측면에 형성된 결속구(13)를 이용하여 서로 다른 네일 철근을 각각 하나로 결속하여 상기 번들 네일을 고정하는 제 4단계를 구비한 것을 특징으로 하는 지반 안정을 위한 번들 네일공법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 4단계 후 상기 고정판(11)의 상측에서 가압판(17)을 매개로 가압 고정하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 지반 안정을 위한 번들 네일공법.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 번들 네일은 간격재(5)를 매개로 복수개의 네일이 서로 이격되도록 배치한 것을 특징으로 하는 지반 안정을 위한 번들 네일공법.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 고정판(11)의 상측에서 가압판(17)을 가압 고정하는 단계는, 상기 고정판(11)과 가압판(17)을 볼트(15)로 체결하여 볼트(15)의 체결력으로 상기 고정판(11)에 가압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 지반 안정을 위한 번들 네일공법.

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