KR101024604B1 - 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장비 등의 파손을 방지하면서 보다 안정적인 지반의 보강 구조가 가능한 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 지반에 형성시킨 천공홀에 삽입되고, 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서, 일단부가 지반 외부에 노출된 상태를 이루며 상기 천공홀에 삽입되는 보강부재와 상기 보강부재의 외부를 둘러 감싸며 내/외부가 관통되도록 하는 관통홀이 구비된 주름관과 상기 보강부재의 일단부가 관통되되 상기 천공홀의 외부로 상기 지반에 밀착되도록 설치되는 지압판과 상기 지반 외부로 노출된 상기 보강부재의 일단부에 체결되는 결합볼트와 상기 결합볼트가 상기 지압판을 가압하는 상태를 이루도록 체결 시에 일면은 상기 결합볼트에 면 접촉됨과 동시에 타면은 상기 지압판에 면 접촉되도록 상기 지압판과 상기 결합볼트 사이에 설치되는 경사부재와 상기 주름관 외측 상기 천공홀 내부로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 외부주입호스와 상기 주름관 내측으로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 내부주입호스; 및 상기 천공홀 내측에 삽입되는 상기 주름관의 타단부에 체결되어 상기 주름관의 타단부가 폐쇄되도록 하되, 상기 주름관의 내부 면에 밀착되게 체결되도록 상기 주름관에 대응하는 주름 형상이 둘레부에 형성된 하부밀봉마개를 포함하여 구성되는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공한다.

Description

경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링{Pressure type reinforced unit soil nailing using inclined member and wrinkle-pipe}

본 발명은 지반 보강용 유닛과 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 주름관과 경사부재를 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링으로 그라우트의 품질을 개선하고 지압판의 구속효과 및 인발저항력 향상으로 안정성과 시공성이 종래의 공법보다 크게 개선된 가압식 쏘일 네일링공법에 관한 것이다.

일반적으로, 그라우팅(grouting)이라 함은 토목공사에서 누수방지나 토질안정 등의 목적으로 지반 내부에 시멘트 등과 같은 소정의 그라우팅재를 주입하여 지반을 안정화시키는 것을 말한다.

산업화의 발달에 따라 도로의 건설이나 단지 조성 등의 목적으로 급경사지의 개발이나 터널의 굴착 등의 개발이 불가피한 실정인데, 이를 위해서는 시공의 안정성 및 경제성, 환경보전성 등을 충족시키기 위한 안정화 대책이 요구되고 있다.

이를 위해, 사면 경사지 등이나 터널의 상측 등에는 보강부재로서 강봉(네일링)을 이용하여 보강을 행하는 그라우팅 공법이 널리 이용되고 있는데, 상기 그라우팅 공법은 경사면 등이나 터널의 상측 지반 부위에 다수개의 천공홀을 천공한 후, 그 내부에 강봉을 삽입하고, 상기 천공홀에 그라우팅재를 주입하여 상기 천공홀 및 강봉 사이의 공간부에서 주입된 그라우팅재가 경화되면서 주변지반을 보강하도록 하게 된다.

즉, 상기 그라우팅 공법은 천공홀 주변의 빈 공간에 그라우팅재가 얼마나 견고하고 균일하게 투입되느냐에 따라 그 보강성능의 효율성이 결정되는 것이다.

이에, 그라우팅 공법의 효율성을 높이기 위하여 다양한 구조의 보강유닛이 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 쏘일 네일링 유닛의 일 형태를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래 쏘일 네일링 유닛은 강봉 형태의 네일링(11)의 길이방향을 따라 일정 이격된 위치로 복수 개의 팩커(12)가 구비되도록 하고, 상기 팩커(12) 내부를 충진할 수 있도록 하는 주입호스(15,17)가 각각 연결된다.

상기 팩커(12)는 상기 주입호스(15,17)를 통한 그라우팅이 주입 시 팽창되도록 밀폐된 구조를 이룬다.

그리고, 상기 팩커(12)의 외부에도 그라우팅재의 주입이 가능한 주입호스(14,16)가 구비되는데, 이와 같은 주입호스(14,16)는 팩커 이외의 천공홀 내부 공간을 그라우팅재로 충진할 수 있도록 설치된다.

별도로, 외부에서 그라우팅재의 충진을 확인하기 위한 확인호스(18,19,20,21)가 구비되며, 상기 네일링(11)의 외부에는 일정 이격된 간격마다 외부간격재(13)가 구비된다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 종래 쏘일 네일링 유닛을 이용하여 그라우팅 주입에 따른 지반 보강방법을 설명한다.

도 2 내지 도 5는 상술한 바와 같이 구성된 종래 쏘일 네일링 유닛을 이용 지반을 보강하는 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

먼저, 도 2에서와 같이, 경사면 등의 지반 보강을 위하여 천공홀(H)을 천공한 후, 상기 천공홀(H) 각각에 상술한 바와 같이 구성된 쏘일 네일링 유닛(10)을 삽입한다.

그리고, 주입호스(15)를 이용 천공홀(H)의 내측에 위치된 팩커(12)에 그라우팅재(G)를 주입한다. 이렇게 되면, 도시된 것처럼, 상기 팩커(12)가 팽창하여 천공홀(H)에 완전히 고정된 상태를 유지하게 된다.

다음으로는 첨부된 도 3에서와 같이, 그라우팅재가 충진된 팩커(12) 아래 부분 즉, 상기 천공홀 내측 하부 구간을 주입호스(14)를 이용 그라우팅재를 다시 주입하여 충진시킨다.

마찬가지 방법으로, 첨부된 도 4에서와 같이, 천공홀 입구 측에 위치된 팩커(12)에 그라우팅재(G)를 주입한 후, 양 측 팩커(12) 사이 구간의 천공홀(H)에 그라우팅재를 주입하여 충진시킨다.

그리고, 첨부된 도 5에서와 같이, 상기 네일링(11)의 지반 외부로 노출된 부위에 지압판(23)이 관통되도록 함과 동시에 상기 지압판(23)의 둘레부가 지반 외부에 지지되도록 하고, 상기 네일링(11)의 외측 노출된 일단부에 결합볼트(25)를 이용 상기 지압판(23)을 가압하도록 결합시킴으로써 쏘일 네일링 유닛의 설치를 통한 지반 보강이 완료된다.

이때, 상기 팩커(12)는 도시된 숫자 이상의 숫자가 구비될 수 있으며, 그에 따라 주입호스의 개 수 및 위치도 조절됨은 물론이다.

이와 같은 종래 쏘일 네일링 유닛은 다단에 걸친 그라우팅 주입에 따라 그라우팅재의 충진 효과를 증대시키고자 하고 있으나, 첨부된 도 6에서와 같이 그라우팅재를 가압하여 천공홀에 주입한 후(도 6(a)) 그라우팅재가 일부 충진된 것으로 판단하여 그라우팅재의 충진 및 가압을 멈추게 되면, 시간이 지남에 따라서 그라우팅재의 수축형상이 일어나게 된다(도 6(b)).

결국, 최종적으로는 도 6의 (c)에서와 같이 천공홀 내측에 그라우팅재가 충진되지 못한 공극 부분이 발생하게 된다.

이와 같은 공극 현상의 발생은 그 자체로도 보강 효과의 저하를 가져옴은 물론이지만, 특히 천공홀 내측에 자갈이나 암반 등과 같은 별도의 불순물이 있는 경우에는 더욱 심한 공극 현상의 발생을 초래하게 된다.

즉, 이와 같은 그라우팅재의 수축 등에 따른 공극 발생에 따라 결국 전체 보강효과가 저하되며 지반 불안정의 효과를 가져오게 된다.

나아가, 첨부된 도 5에서와 같이, 지반의 외부 경사면에 대하여 쏘일 네일링 유닛이 수직으로 설치되지 못하는 경우에는 상기 지압판(23)에 결합볼트(25)가 완전히 밀착되지 못하고 상기 결합볼트(25)의 절반 이상의 구간이 상기 지압판(23)으로부터 들뜬 상태를 이루게 된다.

이렇게 되면, 상기 결합볼트(25)와 지압판(23)이 맞붙어 있는 구간에서는 강한 압축력이 발생하게 되며, 이와 반대로 결합볼트와 지압판이 들뜬 구간에서는 반대로 강한 인장력이 발생하게 되고, 급기야는 도 5에 도시된 바와 같이, 지압판 자체도 지반상에서 들뜬 상태를 이루게 된다.

이러한 구조적 문제로 인하여 종래 쏘일 네일링 유닛의 경우 네일링의 변형이나 지압판에 의한 구속효과가 줄어들게 되어 전체 보강구조의 불안정이 가속화되었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 천공홀 내측에 그라우팅재의 충진이 견고히 되도록 함으로써 전체적인 지반 보강 효과가 증대되도록 한 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 그라우팅재의 충진이 완료되고 일정 시간이 지난 후에도 그라우팅재의 일부 소실문제 및 수축률로 인한 천공홀 내측과의 밀착상태 불량 등의 문제점을 극복하도록 한 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공하는데 그 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 지반 외부로 노출된 네일링의 외부에 체결되는 지압판이 안정된 구조로 지반 외부에 설치되도록 한 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지반에 형성시킨 천공홀에 삽입되고, 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서, 일단부가 지반 외부에 노출된 상태를 이루며 상기 천공홀에 삽입되는 보강부재와, 상기 보강부재의 외부를 둘러 감싸며 내/외부가 관통되도록 하는 관통홀이 구비된 주름관과, 상기 보강부재의 일단부가 관통되되 상기 천공홀의 외부로 상기 지반에 밀착되도록 설치되는 지압판과, 상기 지반 외부로 노출된 상기 보강부재의 일단부에 체결되는 결합볼트와, 상기 결합볼트가 상기 지압판을 가압하는 상태를 이루도록 체결 시에 일면은 상기 결합볼트에 면 접촉됨과 동시에 타면은 상기 지압판에 면 접촉되도록 상기 지압판과 상기 결합볼트 사이에 설치되는 경사부재와, 상기 주름관 내측에 설치되되 상기 주름관 외측 상기 천공홀 내부로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 외부주입호스와, 상기 주름관 내측으로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 내부주입호스와, 상기 천공홀 내측에 삽입되는 상기 주름관의 타단부에 체결되어 상기 주름관의 타단부가 폐쇄되도록 하되, 상기 주름관의 내부 면에 밀착되게 체결되도록 상기 주름관에 대응하는 주름 형상이 둘레부에 형성됨과 동시에 상기 보강부재의 끝단부가 삽입 고정되는 하부밀봉마개 및 상기 주름관 내측에 설치되는 상기 외부주입호스가 일측으로 삽입 및 고정되도록 형성되며, 타측으로는 상기 천공홀에 측방향으로 분지되는 복수 개의 분지관이 형성되되 상기 주름관의 내부와 외부가 연통된 상태를 이루도록 상기 하부밀봉마개에 구비되는 호스관통홈을 포함하여 구성되는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 제공한다.

여기서, 상기 주름관의 일단부에 체결되어 상기 주름관의 일단부가 폐쇄되도록 하되, 상기 주름관의 내부 면에 밀착되게 체결되도록 상기 주름관에 대응하는 주름 형상이 둘레부에 형성됨과 동시에 상기 내부주입호스가 관통되는 상부밀봉마개를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 주름관 외측에 구비되어 상기 주름관의 외측에서 내측으로 가압 시에는 상기 관통홀을 폐쇄시키고, 상기 주름관의 내측에서 외측으로 가압 시에는 상기 관통홀이 개방되도록 하는 커버부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 경사부재는 복수 개가 중첩되어 설치 가능하되, 적층된 전체 경사부재의 각도 조정이 용이하도록 일면에는 돌기부가 구비되며, 타면에는 중첩 시 하측에 놓이는 경사부재에 형성된 상기 돌기부에 대응되는 위치로 삽입홈이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 외부주입호스는 상기 주름관 외측에 길이방향을 따라 설치될 수 있다.

그리고, 상기 하부밀봉마개는 상기 주름관의 내/외부가 연통된 상태를 이룸과 동시에 상기 외부주입호스가 삽입 및 고정되는 호스관통홈이 구비되며, 상기 외부주입호스는 상기 주름관 내측에 설치되되 상기 천공홀 내측으로 삽입되는 상기 외부주입호스의 끝단부가 상기 관통홀에 고정되도록 삽입될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서, 지반에 천공홀을 천공하는 단계; 상기 천공홀에 상기 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 삽입하는 단계; 상기 주름관 외측으로 상기 천공홀에 그라우팅재를 저압으로 주입하는 단계; 상기 그라우팅 보강유닛의 주름관 외측으로 상기 천공홀에 그라우팅재의 주입이 완료된 후 상기 주름관의 내측으로 그라우팅재를 가압하여 주입하는 단계; 상기 보강부재의 일단부가 관통되도록 상기 지반 외부로 지압판 및 경사부재를 설치하는 단계; 및 상기 보강부재의 일단부로 상기 지압판 및 경사부재를 가압하도록 결합볼트를 체결하는 단계;를 포함하여 이루어진 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 이용한 시공방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링 및 이를 이용한 시공방법의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면 이중의 가압주입방식을 통하여 그라우팅재의 다짐효과를 극대화함으로써, 공극 제거와 함께 그라우트와 흙 사이 경계면에서 전단 강도의 증대효과를 얻을 수 있게 된다.

둘째, 본 발명에 의하면 주름관 외부는 저압 방식으로 그라우팅재를 주입하여 1차적으로 주입이 용이하게 이루어지도록 하며, 주름관 내부는 고압 방식으로 2차적으로 그라우팅재를 주입하면서 1차 충진되었던 주름관 외부 구간에까지 보조 그라우팅 충진이 이루어지도록 함으로써, 작업효율을 극대화함과 동시에 그라우팅재의 충진 상태가 보다 견고히 되도록 함으로써 전체적으로 보강 증대 효과를 얻을 수 있게 된다.

셋째, 본 발명에 의하면 경사부재를 이용 지압판과 볼트 사이가 완전히 밀착되도록 함으로써, 지압판에 의한 구속효과 증가 및 인발저항력 향상을 통하여 변형억제 효과를 얻을 수 있게 된다.

넷째, 본 발명에 의하면 복수 개의 경사부재를 올바른 위치로 현장에서 쉽게 적층이 가능하도록 하여 작업의 편리함을 가져올 수 있게 된다.

다섯째, 외부주입호스가 주름관 내부에 설치되면서, 천공홀 하부의 하부밀봉마개 측을 통하여 그라우팅재가 주입되도록 하여, 가압식 보강유닛 쏘일 네일링이 삽입을 용이하게 함과 동시에 그라우팅재의 주입을 효율적으로 할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도;
도 2는 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛이 천공홀에 설치된 후 하부 팩커에 그라우팅재가 충진된 모습을 나타낸 도면;
도 3은 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛이 천공홀에 설치된 후 하부 팩커의 하부 천공홀 구간에 그라우팅재가 충진되는 모습을 나타낸 도면;
도 4는 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛이 천공홀에 설치된 후 천공홀 전체에 걸쳐 그라우팅재가 충진되는 모습을 나타낸 도면;
도 5는 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛이 천공홀에 설치되고, 그라우팅재가 주입된 후에 지압판 및 결합볼트가 체결된 모습을 나타낸 도면;
도 6은 종래 기술에 따른 쏘일 네일링 유닛을 이용한 지반 보강이 이루어지는 과정에 있어서 공극이 발생되는 과정을 설명하기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 나타낸 단면도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링이 천공홀에 설치된 모습을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링이 천공홀에 설치된 후, 주름관 외측으로 그라우팅재가 주입되는 모습을 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링이 천공홀에 설치된 후, 주름관 내측으로 그라우팅재가 주입되는 모습을 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 쏘일 네일링 천공홀에 설치되고, 그라우팅재가 주입된 후에 지압판 및 결합볼트가 체결된 모습을 나타낸 도면;
도 12는 발명의 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링에 적용되는 경사부재를 나타낸 단면도;
도 13은 본 발명에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 이용한 지반 보강이 이루어지는 과정에 있어서 공극이 소멸되는 과정을 설명하기 위한 도면;
도 14는 경사부재의 다른 형태를 나타낸 사시도; 및
도 15는 도 14의 경사부재가 적층된 모습을 나타낸 측면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 이하 설명에서는 구성 및 기능이 거의 동일하여 동일하게 취급될 수 있는 요소는 동일한 참조번호로 특정될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 나타낸 단면도이다.

도시된 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링(100)은 보강부재(110)와 주름관(150)을 포함하여 구성된다. 상기 보강부재(110)는 소정의 길이를 가지는 철질 강봉 형태로 이루어진다.

그리고, 상기 보강부재(110)의 외부를 둘러 감싸는 형태로 주름관(150)이 구비된다. 이때, 도시된 바와 같이, 상기 보강부재(110)의 일단부는 외부에 노출된 상태를 이루되, 보강부재(110)의 일단부 측으로부터 타단에 이르기까지 구간이 상기 주름관(150)에 완전히 감싸여진 형태를 이루도록 구성된다.

또한, 상기 주름관(150)은 길이방향을 따라서 주름관(150)의 내/외부가 관통되도록 형성된 관통홀(155)이 복수 개 구비된다. 상기 관통홀(155)은 상기 주름관(150)의 길이방향을 따라서 일정 이격된 곳마다 상기 주름관의 원주방향을 따라서 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 주름관(150) 외측에 구비되어 상기 주름관(150)의 외측에서 내측으로 가압 시에는 상기 관통홀(155)이 폐쇄되고, 상기 주름관(150)의 내측에서 외측으로 가압 시에는 상기 관통홀(155)이 개방되도록 하는 커버부(188)가 구비된다.

상기 커버부(188)는 상기 관통홀(155)보다 더 크게 형성됨과 동시에 상기 커버부(188)의 일측이 상기 주름관(150)에 고정되도록 하여, 내측에서 외측으로 가압 시에는 상기 커버부(188)가 외측으로 폴딩되어 상기 관통홀(155)이 개방되도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 커버부(188)는 천공홀 내측에 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 설치 시에 부착되어 상기 관통홀(155)이 폐쇄되도록 하고, 차후의 그라우팅 가압 주입 시 압력에 의하여 벗겨지도록 하는 테이핑 부재일 수도 있다.

그리고, 본 발명 그라우팅 보강유닛(100)은 상기 주름관(150) 내측에 일정 간격마다 삽입되며, 상기 보강부재(110)가 관통하는 내부간격재(140)가 구비된다.

자세히 도시되어 있지는 않으나, 상기 내부간격재(140)는 원통형의 판상 부재로 구성되며, 중앙에 상기 보강부재(110)가 관통 및 고정되도록 하는 중앙홈이 구비되고, 둘레부를 따라서는 후술하는 주입호스등이 설치될 요홈이 형성된다.

그리고, 상기 주름관(150)의 내부와 외부로는 시멘트 등의 그라우팅재를 주입 및 확인하기 위한 주입 및 확인호스(112,114,122,124)가 설치되는데, 상기 주름관(150) 내부에 위치되는 내부주입호스(112) 및 내부확인호스(124)가 상기 내부간격재(140)의 요홈에 삽입되어 고정되도록 한다.

보다 자세히 설명하면, 상기 주름관(150)의 외측에는 그라우팅재의 주입을 위한 외부주입호스(114)와, 주입된 그라우팅재가 천공홀(H) 내부에 채워짐을 확인하기 위한 외부확인호스(122)가 구비되며, 상기 주름관(150)의 내측으로도 그라우팅재의 주입을 위한 내부주입호스(112)와 그라우팅재가 주름관(150) 내부에 채워짐을 확인하기 위한 내부확인호스(124)가 구비된다.

여기서, 상기 외부주입호스(114)와 외부확인호스(122)는 상기 주름관(150)의 외측에 별도의 결합부재(미도시)에 의하여 고정됨이 바람직하다.

한편, 상기 천공홀 내측으로 설치되는 상기 주름관(150)의 하단을 폐쇄시킬 수 있도록 하는 하부밀봉마개(160)가 구비된다.

상기 하부밀봉마개(160)는 상기 주름관(150)과 대응되는 형상으로 이루어져 억지끼움에 의하여 주름관(150) 내측에 밀착된 상태의 유지가 가능하도록 구성된다. 또한, 상기 하부밀봉마개(160)의 내측은 보강부재(110)의 끝단부가 삽입 고정되는 구조를 이루어 이단의 결합구조를 형성함이 바람직하다.

보조적으로 상기 보강부재(110)의 끝단 삽입부와 상기 하부밀봉마개(160) 사이 그리고, 상기 주름관(150)의 내측과 하부밀봉마개(160)의 외측은 에폭시(181)를 이용 본딩 결합되도록 하여 완전한 결합구조를 이루도록 한다.

그리고, 상기 하부밀봉마개(160)는 주름관의 반대측으로는 중앙 부위가 일정 길이 돌출된 형태로 이루어져, 본 발명에 따른 보강유닛 쏘일 네일링을 천공홀에 삽입이 용이함과 동시에 파손되지 않도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 하부밀봉마개(160)로 인하여 폐쇄된 주름관(150)의 반대측에는 상부밀봉마개(170)가 구비된다.

상기 상부밀봉마개(170)는 양측이 라운드 진 형태로 이루어진 형태로 구성되며, 둘레부가 상기 주름관의 내측으로 억지 끼움 시 밀착 결합되도록 대응되는 주름 형상이 구비된다. 그리고, 상기 내부주입호스(112) 및 내부확인호스(124) 등이 관통 가능하도록 하는 관통홈(171,172)이 복수 개 구비된다.

이 경우에도, 완전한 결합구조를 위하여 상기 상부밀봉마개(170)와 주름관(150)이 접하는 부위에는 에폭시 등에 의하여 본딩 결합이 보조적으로 이루어짐이 바람직하다.

미설명부호인 130은 주름관(150)의 외부를 따라 일정 이격된 거리마다 구비되며 천공홀 내측에 접하도록 하는 외부간격재이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 이용 지반보강을 위한 그라우팅 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 8 내지 도 11은 본 발명 그라우팅 보강유닛을 설치하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 보강을 위한 지반에 천공홀(H)을 시공하는 단계를 수행한다. 다음으로는, 상기 천공홀(H)에 상기 조립이 완료된 본 발명에 따른 보강유닛 쏘일 네일링(100)을 삽입하는 단계를 거치게 된다.

상기 보강유닛 쏘일 네일링(100)의 삽입이 완료된 천공홀(H)의 입구에는 작업의 편리를 위하여 레진 또는 급결 그라우팅재(101)를 삽입하여 상기 천공홀에 보강유닛 쏘일 네일링을 임시 고정시키도록 한다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 외부주입호스(114)를 이용하여 상기 천공홀(H) 내부의 주름관(150) 외측 공간에 그라우팅재(G)를 주입하는 작업을 수행한다.

이때, 미리 상기 주름관(150)에 구비된 관통홀(155)을 주름관의 외부에서 밀봉 테이프로 감싸놓도록 하거나 또는 별도의 커버부(188)가 설치되도록 하여 그라우팅재가 주름관(150)의 외측으로 주입 시에는 주름관(150) 내부로는 그라우팅재가 침입하지 못하게 된다.

한편, 주름관 외측의 그라우팅재의 주입은 저압에 의하여 이루어지며, 상기 천공홀(H) 내부로 주름관(150) 외측 공간이 모두 그라우팅재로 충진되는 것을 외부확인호스(122)를 통하여 확인된 후에는, 내부주입호스(112)를 통하여 주름관(150) 내측 공간으로 그라우팅재를 주입하게 되며, 이를 나타낸 모습은 도 10에서와 같다.

주름관(150) 내측으로 그라우팅재를 주입 시에는 가압으로 주입이 이루어지게 되는데, 이때, 상기 커버부(188) 또는 테이핑 부재가 그라우팅재의 압력에 의하여 외부로 벗겨져 그라우팅재가 관통홀(155)을 통하여 주름관(150)의 외부에까지 침투하게 된다.

도 10에서는, 상기 주름관(150) 내측이 완전히 충진되지 않은 상태에서 주름관의 외부로 그라우팅재가 침투하는 모습이 도시되어 있으나, 일반적으로는 주름관 내부공간이 상/하부밀봉마개(160,170)에 의하여 완전히 밀폐된 구조를 이루고 있으므로, 주름관 내부 공간의 충진이 완료된 후에 상기 주름관(150)의 외부로 그라우팅재가 침투하게 될 것이다.

상술한 과정에 의하여 천공홀 내부 및 주름관 내부에 그라우팅재의 충진이 모두 완료된 후에는 지반 외부로, 첨부된 도 11에서와 같이, 지압판(210) 및 결합볼트(220)를 이용 보강부재에 인장력을 가하도록 하면서 본 발명 보강유닛 쏘일 네일링을 고정시키게 된다.

도시된 바와 같이, 상기 지압판(210)과 결합볼트(220) 사이에는 별도의 경사부재(230)가 구비되도록 설치함이 바람직하다.

여기서, 상기 경사부재(230)는, 첨부된 도 12에서와 같이, 와셔 형태로 이루어지되 내부에 보강부재가 관통가능한 관통홀(235)이 구비되며 전체적으로 일정 각도(θ) 기울어진 형태를 이루게 된다.

이와 같이 구성된 경사부재(230)는 상기 지압판(210)과 결합볼트(220)가 경사부재(230)를 통하여 모두 면상 접촉된 상태를 이루도록 함으로써, 상기 지압판(210)이 천공홀 둘레의 지반에 대하여 압축력만이 작용하도록 하는 역할을 수행한다.

이와 같은 구조를 이룸으로써 보강부재에 걸리는 인장력이 안정적으로 유지된 상태를 이루도록 하여 지반 보강의 효과를 극대화할 수 있게 되며, 상기 경사부재(230)는 미리 다양한 경사각을 가지도록 제조한 후에, 지반 보강이 이루어지는 현장에서 적용할 각도에 해당되도록 제조된 경사부재를 설치할 수 있을 것이다.

경우에 따라서는, 첨부된 도 13 및 도 14에서와 같이, 같은 각도 또는 서로 다른 각도의 경사부재(300)를 두 개 이상 적층하여 상기 지압판(210)과 결합볼트(220) 사이에 적용할 수도 있다.

이 경우, 상기 경사부재(300)의 일측면에는 돌기부(301)가 구비되고, 타측면에는 상기 돌기부(301)에 대응하는 형상으로 삽입홈(305)이 구비되도록 하여, 적층이 올바르게 되도록 하여 보다 편리한 작업으로 설치가 가능해 진다.

상술한 바와 같이 본 발명 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 이용한 그라우팅 보강방법에 의하면, 상대적으로 거친 표면으로 이루어진 주름관 외부의 천공홀 공간은 저압으로 그라우팅재를 먼저 주입하게 되는데, 이 경우에는, 종래와 마찬가지로 도 15의 (a)~(c)에서와 같이, 공극공간이 발생할 수 있게 된다.

그러나, 본 발명에 의하면 주름관 내부 공간을 가압으로 그라우팅재를 주입하여 다시 천공홀(H)과 주름관(150) 외부 사이에 공간을 재가압하는 과정을 거치도록 한다. 즉, 이중으로 그라우팅재의 보강이 이루어짐으로써, 상기 천공홀 내부와 주름관 외부 사이의 공간을 공극이 최소화 되는 구조로 보다 밀도 있는 그라우팅재의 충진이 가능하게 된다.

즉, 이중의 가압주입을 통하여 그라우팅재의 다짐효과를 극대화함으로써, 공극제거와 함께 그라우트와 흙과의 경계면의 전단강도의 증대효과를 얻을 수 있게 된다.

특히, 상대적으로 거친 주름관 외부는 저압 방식으로 그라우팅재를 주입하고, 주입이 쉽게 이루어짐과 동시에 관통홀을 통하여 주름관 외측까지 보조 보강이 이루어지도록 주름관 내부는 고압 방식으로 그라우팅재를 주입하도록 함으로써, 작업효율을 극대화하면서 보강효과의 증대를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 별도의 경사부재를 이용 지압판과 볼트 사이가 완전히 밀착되도록 함으로써 지압판에 의한 구속효과 증가 및 인발저항력 향상을 통하여 변형억제 효과를 얻을 수 있게 된다.

특히, 복수 개의 경사부재를 돌기부와 삽입홈을 통하여 현장에서 쉽게 적절 각도로 조절하여 적층 적용함으로써 공정단순 및 안정성 향상 효과까지 가져올 수 있게 된다.

한편, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링도 주름관의 길이방향을 따라 구비되는 관통홀(155)과, 상부밀봉마개(170) 등이 구비됨은 전술한 실시예와 같으므로, 이하에서는 전술한 실시예와 다른 구성을 중심으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링은 하부밀봉마개(165)에 상기 주름관(150)의 내/외부가 관통된 상태를 이룸과 동시에 상기 외부주입호스(114)가 삽입 및 고정되는 호스관통홈(166)이 구비되도록 한다. 상기 호스관통홈(166)의 끝단부는 상기 천공홀(H)에 측방향으로 적어도 두 개 이상으로 분지된 분지관(168,169)으로 이루어져, 여러 방향으로 동시에 그라우팅재가 분사되도록 함으로써 결과적으로 천공홀 내부 그라우팅재의 주입이 보다 용이하게 되도록 구성된다.

그리고, 상기 외부주입호스(114)를 상기 주름관(150) 내측에 길이방향을 따라서 설치되도록 하고, 외부주입호스(114)의 끝단부가 상기 호스관통홈(166)에 삽입된 구조를 이룬다.

이때, 상기 호스관통홈(166)의 입구부(167)는 경사진 형태로 이루어져, 외부주입호스(114)의 끼움이 용이하여 지도록 함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압식 보강유닛 쏘일 네일링의 경우는 천공홀(H) 내측에 삽입 시에, 상기 외부주입호스(114)가 주름관(150) 내측에 내설된 형태를 이루고 있으므로, 상기 천공홀 내측에 삽입동작이 안정적이게 이루어진다.

또한, 그라우팅재를 주입 시에 주름관(150)의 끝단으로부터 그라우팅재가 주입되므로 천공홀 최하단부터 안정적인 충진이 가능하게 되는 효과를 가져온다.

이 경우, 상황에 따라서는 상기 외부주입호스(114)를 상기 주름관(150)의 외측으로 이동하여 전술한 실시예와 같이 그라우팅 작업이 이루어지도록 할 수도 있을 것이며, 반대로 호스관통홈(166)의 경사진 입구부(167)를 주름관 내측으로 다시 이동하여 주입 작업이 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.

그리고, 자세히 도시되지는 않았으나, 상기 상부밀봉마개(170)에도 상기 외부주입호스(114)가 관통되는 관통홈이 구비됨은 물론이며, 이때, 상기 외부주입호스(114)가 일직선 형태로 주름관(150) 내부에 설치되도록 상기 호스관통홈(166)의 위치에 대응하여 상기 상부밀봉마개(170)에도 상기 외부주입호스(114)가 관통되는 관통홈이 위치됨이 바람직하다.

이때, 각각의 밀봉마개의 결합작업이 상기 호스관통홈과 관통홈이 대응되는 위치로 결합되도록, 상기 상/하부밀봉마개(165,170) 각각과 상기 주름관(150)에는 체결될 위치에 대한 별도의 마킹표식이 구비되거나 또는 결합 시 각각의 부재간의 억지끼움 작업이 일정 위치에서만 이루어지도록 하는 결합구조로 이루어짐이 더욱 바람직할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링
110: 보강부재 112: 내부주입호스
114: 외부주입호스 122: 외부확인호스
124: 내부확인호스 130: 외부간격재
140: 내부간격재 150: 주름관
155: 관통홀 160: 하부밀봉마개
170: 상부밀봉마개 188: 커버부
210: 지압판 220: 결합볼트
230: 경사부재

Claims (7)

1. 지반에 형성시킨 천공홀에 삽입되고, 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서,
   일단부가 지반 외부에 노출된 상태를 이루며 상기 천공홀에 삽입되는 보강부재;
   상기 보강부재의 외부를 둘러 감싸며 내/외부가 관통되도록 하는 관통홀이 구비된 주름관;
   상기 보강부재의 일단부가 관통되되 상기 천공홀의 외부로 상기 지반에 밀착되도록 설치되는 지압판;
   상기 지반 외부로 노출된 상기 보강부재의 일단부에 체결되는 결합볼트;
   상기 결합볼트가 상기 지압판을 가압하는 상태를 이루도록 체결 시에 일면은 상기 결합볼트에 면 접촉됨과 동시에 타면은 상기 지압판에 면 접촉되도록 상기 지압판과 상기 결합볼트 사이에 설치되는 경사부재;
   상기 주름관 내측에 설치되되 상기 주름관 외측 상기 천공홀 내부로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 외부주입호스;
   상기 주름관 내측으로 그라우팅재가 주입되도록 설치되는 내부주입호스;
   상기 천공홀 내측에 삽입되는 상기 주름관의 타단부에 체결되어 상기 주름관의 타단부가 폐쇄되도록 하되, 상기 주름관의 내부 면에 밀착되게 체결되도록 상기 주름관에 대응하는 주름 형상이 둘레부에 형성됨과 동시에 상기 보강부재의 끝단부가 삽입 고정되는 하부밀봉마개; 및
   상기 주름관 내측에 설치되는 상기 외부주입호스가 일측으로 삽입 및 고정되도록 형성되며, 타측으로는 상기 천공홀에 측방향으로 분지되는 복수 개의 분지관이 형성되되 상기 주름관의 내부와 외부가 연통된 상태를 이루도록 상기 하부밀봉마개에 구비되는 호스관통홈;
   을 포함하여 구성되는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주름관의 일단부에 체결되어 상기 주름관의 일단부가 폐쇄되도록 하되, 상기 주름관의 내부 면에 밀착되게 체결되도록 상기 주름관에 대응하는 주름 형상이 둘레부에 형성됨과 동시에 상기 내부주입호스가 관통되는 상부밀봉마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링.
3. 제1항에 있어서,
   상기 주름관 외측에 구비되어 상기 주름관의 외측에서 내측으로 가압 시에는 상기 관통홀을 폐쇄시키고, 상기 주름관의 내측에서 외측으로 가압 시에는 상기 관통홀이 개방되도록 하는 커버부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링.
4. 제1항에 있어서,
   상기 경사부재는,
   복수 개가 중첩되어 설치 가능하되,
   적층된 전체 경사부재의 각도 조정이 용이하도록 일면에는 돌기부가 구비되며, 타면에는 중첩 시 하측에 놓이는 경사부재에 형성된 상기 돌기부에 대응되는 위치로 삽입홈이 구비된 것을 특징으로 하는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링.
5. 제1항에 있어서,
   상기 외부주입호스는,
   상기 주름관 외측에 길이방향을 따라 설치되는 것을 특징으로 하는 경사부재와 주름관을 이용한 가압식 보강유닛 쏘일 네일링.
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