KR101047085B1

KR101047085B1 - 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR101047085B1
Application number: KR1020100100364A
Authority: KR
Inventors: 정길수; 이희광; 정현석; 권오준
Original assignee: 신성종합건축사사무소(주)
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-07-06

Abstract

본 발명은 지반을 보강하기 위한 쏘일네일 구조에서,
천공홀(H)에 설치되는 선단정착구(FD); 상기 선단정착구(FD)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 중간에 위치하여 정착 및 전단보강구간을 형성하는 이형철근(300); 상기 이형철근(300)의 중단에 설치되어 상기 이형철근(300)을 감싸며 천공홀(H)과의 간격을 유지하는 간격재(200); 상기 이형철근(300)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 외부로 노출된 벌브형 또는 버튼형 강연선인 인장재(P); 주름이 형성된 것으로 상기 이형철근(300)의 말단에 설치되어 상기 인장재(P)를 감싸 지하수로부터 인장재를 보호함과 동시에 인장재에 작용하는 인장력을 외부지반에 수월하게 전달할 수 있는 인장보강구간을 형성하는 주름관(400); 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장된 상태로 고정하는 인장재 고정장치(500); 상기 이형철근(300) 및 인장재(P)와 평행하게 상기 이형철근(300) 및 주름관(400)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 선단정착구(FD)의 말단까지 일단이 설치되고 말단은 천공홀(H)의 외부로 노출되는 그라우팅관(600); 및, 상기 인장재(P)의 인장력이 유지된 상태에서 상기 천공홀(H)에 그라우팅되어 상기 인장재(P)의 프리텐션에 의해 발생된 인장력이 압축력으로 작용하는 그라우트재(700);를 포함하여 구성되되,
상기 인장재(P) 및 주름관(400)과 이형철근(300)의 상호간의 연결은 연결커플러(800)를 사용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 제공한다.
또한 상기 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,
(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계; (2) 상기 선단정착구(FD), 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계; (3) 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되도록 상기 인장재(P)를 반회전하고 상기 인장재(P)를 가인장하여 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되도록하는 인장재회전 및 가인장단계; (4) 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 인장하는 인장단계; (5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및, (6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법을 제공한다.

Description

이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법{Pretension Soil Nail Structure With Deformed Bar, And Construction Method Thereof}

본 발명은 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무게중심을 이용한 간단한 구조로 선단에 네일을 고정할 수 있는 회전형 선단정착구를 이용하고, 강연선 형태의 인장재를 활용한 프리텐션 개념을 도입하여 안전율을 상승시키며, 전단 및 휨에 취약한 구간에는 이형철근을 배치하여 보강 저항력을 향상시킨 형태의 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공한다.

경사면 등의 보강을 위하여 사용되는 것이 쏘일네일 구조이다.

종래의 쏘일네일 구조는 천공후 인장재를 삽입하고 그라우팅을 하는 단순한 방식으로 지반의 활동변위가 발생될 때 보강력이 발휘되는 수동적인 형태의 보강공법이다. 따라서 어느 정도의 지반변위를 허용할 수 밖에 없는 구조로 소정의 안전율을 유지하기 위해서는 상호간의 설치간격을 좁게 하여야만 한다.

또한 프리스트레스(Prestress)가 도입되지 않은 그라우팅의 경우 지반의 응력-변형 변화에 의해 균열 발생 가능성이 높은 구조이며, 그라우트에서 미소균열이 발생될 경우 금속재질의 인장보강재의 부식을 가속화하기 때문에 장기적으로는 비탈면의 안정성을 저해하는 요인이 될 수 있다.

더불어 굴착면의 활동경사면에서는 중력에 의해 굴착면이 붕괴되는 원인인 상부에서 굴착면 방향 하부사선 방향으로 전단력이 강하게 발생하게 되는데, 종래의 쏘일네일 구조는 네일체의 수직으로 저항하는 전단저항력이 부족하여 네일체가 파괴되는 등 안전과 유지관리 등에서 문제점이 있어왔다.

따라서, 프리텐션 개념을 도입하여 네일체에 프리스트레스(prestress)를 가하므로써 사전에 활동력과 변위를 억지시킴으로써 비탈면의 안전율을 상승시키고, 그라우트에 프리스트레스(Prestress)를 가하여 미소균열을 억제할 수 있으며 전단저항력이 우수한 쏘일네일 구조의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.

첫째, 종전에 사용하지 않던 프리텐션 개념을 도입하여 지반에 구속력을 가하여 안전율을 상승시키는 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

둘째, 인장재에 프리텐션을 가한 후에 그라우팅을 실시함으로써 그라우트체에 압축력이 상시 작용하도록 하여 그라우트의 미소균열 발생을 억제할 수 있는 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

셋째, 프리텐션에 의해 안전율이 증가됨에 따라 상호간에 넓은 간격으로 설치하더라도 소정의 품질을 얻을 수 있어 경제적인 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

넷째, 이형철근을 인장재로 사용하는 기존의 네일공법의 경우 네일의 길이가 길어지는 경우 인장재의 중량이 증가하여 인력에 의한 시공이 제한받는 문제가 있어, 상대적으로 가벼운 강연선을 조합하여 사용함으로써 네일의 길이가 길어져도 자중의 증가를 최소화하여 시공성을 유지하고자 한다.

다섯째, 무게중심을 이용한 간단한 구조와 기능으로 고장이 없이 강한 정착력을 얻을 수 있는 회전형 선단정착구 및 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 지반을 보강하기 위한 쏘일네일 구조에서,

천공홀(H)에 설치되는 선단정착구(FD); 상기 선단정착구(FD)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 중간에 위치하여 정착 및 전단보강구간을 형성하는 이형철근(300); 상기 이형철근(300)의 중단에 설치되어 상기 이형철근(300)을 감싸며 천공홀(H)과의 간격을 유지하는 간격재(200); 상기 이형철근(300)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 외부로 노출된 벌브형 또는 버튼형 강연선인 인장재(P); 주름이 형성된 것으로 상기 이형철근(300)의 말단에 설치되어 상기 인장재(P)를 감싸 지하수로부터 인장재를 보호함과 동시에 인장재에 작용하는 인장력을 외부지반에 수월하게 전달할 수 있는 인장보강구간을 형성하는 주름관(400); 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장된 상태로 고정하는 인장재 고정장치(500); 상기 이형철근(300) 및 인장재(P)와 평행하게 상기 이형철근(300) 및 주름관(400)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 선단정착구(FD)의 말단까지 일단이 설치되고 말단은 천공홀(H)의 외부로 노출되는 그라우팅관(600); 및, 상기 인장재(P)의 인장력이 유지된 상태에서 상기 천공홀(H)에 그라우팅되어 상기 인장재(P)의 프리텐션에 의해 발생된 인장력이 압축력으로 작용하는 그라우트재(700);를 포함하여 구성되되,

상기 인장재(P) 및 주름관(400)과 이형철근(300)의 상호간의 연결은 연결커플러(800)를 사용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 제공한다.

또한 상기 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,

(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계; (2) 상기 선단정착구(FD), 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계; (3) 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되도록 상기 인장재(P)를 반회전하고 상기 인장재(P)를 가인장하여 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되도록하는 인장재회전 및 가인장단계; (4) 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 인장하는 프리텐션을 위해 인장단계; (5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및, (6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 종전에 사용하지 않던 프리텐션 개념을 도입하여 지반에 구속력을 가하여 안전율을 상승시키는 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공한다.

둘째, 인장재에 프리텐션을 가한 후에 그라우팅을 실시함으로써 그라우트체에 압축력이 상시 작용하도록 하여 그라우트의 미소균열 발생을 억제할 수 있는 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공한다.

셋째, 프리텐션에 의해 안전율이 증가됨에 따라 상호간에 넓은 간격으로 설치하더라도 소정의 품질을 얻을 수 있어 경제적인 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공한다.

넷째, 이형철근을 인장재로 사용하는 기존의 네일공법의 경우 네일의 길이가 길어지는 경우 인장재의 중량이 증가하여 작업자의 시공성이 저하되는 문제가 있어, 상대적으로 가벼운 강연선을 조합하여 사용함으로써 네일의 길이가 길어져도 자중의 증가를 최소화하여 시공성을 유지한다.

다섯째, 무게중심을 이용한 간단한 구조와 기능으로 고장이 없이 강한 정착력을 얻을 수 있는 회전형 선단정착구 및 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조, 및 이의 시공방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 회전형 선단정착구의 측면도 및 정면도이다.
도 2는 본 발명의 회전형 선단정착구의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 회전형 선단정착구의 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 회전형 선단정착구의 작동원리를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명 중 이형철근을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명 중 인장재의 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 시공순서를 도시한 것이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

1. 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조

도 5는 본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 단면도이고, 도 6은 본 발명 중 이형철근을 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명 중 인장재의 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조는 지반을 보강하기 위한 쏘일네일 구조에서,

상기 인장재(P) 및 주름관(400)과 이형철근(300)의 상호간의 연결은 연결커플러(800)를 사용하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 선단정착구(FD)는 상기 천공홀(H)에 설치되는 것으로 통상적으로 사용되는 지반보강봉이나 선단정착구를 사용할 수도 있으나, 아래와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도 1(a) 및 (b)는 각각 본 발명 중 회전형 선단정착구의 측면도 및 정면도이다. 도 2는 본 발명 중 회전형 선단정착구의 사시도이고, 도 3은 본 발명 중 회전형 선단정착구의 분해 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예인 상기 선단정착구(FD)는, 내부의 중공에 인장재(P)의 선단이 물리는 웨지조립체(10); 원기둥의 형상으로 내부에 중공이 형성되고 일단의 내주면에 암나사부(22)가 형성되어 상기 이형철근(300)이 상기 중공에 결합수단을 사용하여 고정설치되는 본체(20); 상기 본체(20)의 암나사부(22)가 결합될 수 있도록 수나사부(32)가 말단의 외주면에 형성된 본체결합부(31)와 선단의 선단앵커결합부(34)로 나뉘며, 상기 선단앵커결합부(34)에는 선단앵커결합구멍(35)이 형성된 본체캡(30); 전체적으로 T형 형상으로, 본체캡결합부(42)가 하단을 형성하고 머리부(45) 및 꼬리부(48)가 양단을 형성하면서 무게중심이 머리부(45)에 치우치되, 본체캡결합부(42)에는 본체캡결합구멍(43)이 형성되어 상기 선단앵커결합구멍(35)과 겹치게 설치되고, 상기 머리부(45)는 상기 본체(20)를 향하도록 설치되는 선단앵커(40); 및, 상기 선단앵커결합부(34)와 본체캡결합부(42)를 관통하여 설치되어 힌지결합시키는 연결구(50); 를 포함하여 구성되되,

천공된 지반의 천공홀(H)에 설치되어 반회전시키면 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되어, 인장재(P) 인장시 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체(20)의 중공에는 웨지조립체(10)가 더 추가로 구비될 수 있다.
상기 웨지조립체(10)는 다수 개의 절편인 같은 형상의 웨지(10`)들로 구성되고 상기 웨지(10`)들이 상호 결합되어 전체적으로 중공이 형성된 원뿔형상을 이루며, 상기 중공에 이형철근(300)의 선단이 물리는 것으로 선단정착구 내지 지반보강봉에서 통상적으로 사용되는 것을 말한다.

상기 웨지(10`) 상호간의 결합은 통상적으로 사용되는 방법인 고무링으로 이루어질 수 있고, 웨지조립체(10)는 통상적으로 사용되는 스프링(미도시)을 사용하여 상기 본체(20)에 밀착 고정될 수도 있다.
상기 본체(20)는 전체적으로 원기둥의 형상으로 내부에 상기 웨지조립체(10)의 형상에 대응하는 중공이 형성되고 일단의 내주면에 암나사부(22)가 형성되되, 상기 웨지조립체(10)가 상기 중공에 안착하는 것을 말한다.

삭제

상기 본체캡(30)은 상기 본체(20)의 암나사부(22)가 결합될 수 있도록 수나사부(32)가 말단의 외주면에 형성된 본체결합부(31)와 선단의 선단앵커결합부(34)로 나뉘며, 상기 선단앵커결합부(34)에는 선단앵커결합구멍(35)이 형성된 것을 말한다.

상기 웨지조립체(10)와 상기 본체(20) 그리고 상기 본체캡(30)에서 상기 본체캡(30)의 선단앵커결합부(34)를 제외하고는 통상적인 선단정착구 내지 지반보강봉의 구조와 기능은 동일하다.

다만, 상기 웨지조립체(10)는 주로 강연선에 사용되는 것으로 이형철근(300)의 경우 리브 및 마디로 인해 결합 및 사용이 불편하여 바람직하지 않으므로 이형철근(300)을 고정하는 통상적인 별도의 고정수단을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 선단앵커(40)는 전체적으로 T형 형상으로, 본체캡결합부(42)가 하단을 형성하고 머리부(45) 및 꼬리부(48)가 양단을 형성하면서 무게중심이 머리부(45)에 치우치되, 본체캡결합부(42)에는 본체캡결합구멍(43)이 형성되어 상기 선단앵커결합구멍(35)과 겹치게 설치되고, 상기 머리부(45)는 상기 본체(20)를 향하도록 설치되는 것을 말한다.

상기 연결구(50)는 상기 선단앵커결합부(34)와 본체캡결합부(42)를 관통하여 설치되어 힌지결합시키는 것을 말하며, 상기 선단앵커(40)가 회전가능하도록 상기 선단앵커결합부(34)에 힌지결합시킬 수 있는 형상이면 어떤 것이나 무방하다.

도 4는 본 발명의 소일네일 및 앵커의 회전형 선단정착구의 작동원리를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 소일네일 및 앵커의 회전형 선단정착구는 천공된 지반의 천공홀(H)에 설치되어 반회전시키면 힌지결합된 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되어, 인장재(P) 인장시 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되는 것을 특징으로 한다. 따라서 상기 선단앵커(40)의 머리부(45) 및 꼬리부(48)를 합한 길이가 천공홀(H)의 직경보다 크다면 상기 천공홀(H)의 직경과 무관하게 적용할 수 있다.

본 발명의 소일네일 및 앵커의 회전형 선단정착구는 상술한 바와 같이 상기 선단앵커(40)의 무게중심을 이용한 간단한 구조와 기능으로 고장이 없고 천공홀의 직경과 무관하게 효과적인 지지력의 확보가 가능한 장점이 있다.

상기 이형철근(300)은 상기 선단정착구(FD)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 중간에 위치하여 정착 및 전단보강구간을 형성하는 것으로 네일용을 제작된 이형철근을 사용할 수 있으며 시공현장의 조건에 맞추어 길이를 조절하여 사용한다.

상기 이형철근(300)은 정착 및 전단보강구간을 형성하는 것으로, 설치 후 그라우트재(700) 충진시 상기 이형철근(300)의 외부를 일체로써 채우므로 내부에 철근이 채워진 강한 콘크리트 기둥을 형성한다. 따라서 전단저항력이 우수하며 인장력에 의한 모멘트와 전단파괴에 대한 저항력이 향상된다.

상기 간격재(200)는 상기 이형철근(300)의 중단에 설치되어 상기 이형철근(300)을 감싸며 천공홀(H)과의 간격을 유지하는 것으로, 통상적으로 사용되는 재료와 규격으로 제작하여 사용할 수 있다. 또한 정착부에서 선단정착구(FD)를 사용하여 인장재에 작용하는 프리텐션 하중을 지지할 수 있는 지반강도를 지닌 경우, 상기 간격재(200)를 생략할 수 있다.

도 7은 본 발명 중 인장재의 실시예를 도시한 것이다.

상기 인장재(P)는 상기 이형철근(300)의 말단에 연결커플러(800)를 이용하여 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 외부로 노출되는 것으로 통상적으로 사용되는 강연선을 사용할 수 있으며, 하기 주름관(400)이 설치되는 인장보강구간에서는 케이블 볼트에서 널리 사용되는 벌브형 또는 도 7에 도시된 버튼형 케이블을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 주름관(400)은 플라스틱 재질로 길이가 조절되도록 외주면에 주름이 형성된 것으로 상기 이형철근(300)의 말단에 연결커플러(800)를 이용하여 설치되어 상기 인장재(P)를 감싼 형태로 지반내 지하수와 인장재의 접촉을 차단하여 인장재(P)를 보호하며, 외주면에 주름이 형성되어 외부 그라우트와 맞물리므로 인장재의 인장력이 외부 그라우트와 지반으로 충분하게 전달되기 쉬운 구조를 형성한다. 따라서 지하수를 차단하여 인장재의 부식를 방지하고, 프리텐션이 가해진 인장재의 인장력을 주변지반으로 전달함으로써 전단저항력이 우수하며 인장력에 의한 모멘트와 전단파괴에 대한 저항력이 향상된다.

상기 인장재 고정장치(500)는 통상적인 지압판, 너트 등으로 구성되어 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장된 상태로 고정하기 위한 부재 및 장치를 말한다.

상기 그라우팅관(600)은 천공홀(H)을 그라우팅하는 그라우트재(700)를 주입하기 위하여 설치되는 것으로, 상기 이형철근(300) 및 인장재(P)와 평행하게 상기 이형철근(300) 및 주름관(400)의 외부에 설치되며 상기 선단정착구(FD)의 말단까지 일단이 설치되고 말단은 천공홀(H)의 외부로 노출된다.

그리고 정착부 지반의 강도가 취약한 곳에서는 상기 선단정착구(FD)를 이용하여 인장재의 프리텐션 하중을 지지할 수 없는 경우가 발생할 수 있으므로 본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 다른 실시예로써, 상기 선단정착구(FD)는 생략되어 구비되지 않을 수 있다.

본 발명은 프리텐션 개념이 도입되지 않았던 종래의 쏘일네일 구조와는 다르게 프리텐션 개념을 도입하여 사전에 지반에 구속력을 가해 활동력을 억제시킴으로써 안전율이 높으며, 상호간의 설치간격을 넓게 하더라도 소정의 품질을 얻을 수 있어 경제적이다.

또한 프리텐션 개념이 도입되어 네일체에 프리스트레스(prestress)가 작용함으로써 그라우팅 부분에서 미소균열이 억제되는 장점이 있다.

2. 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법

도 8은 본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 시공순서를 도시한 것이다.

본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 제1실시예는 선단정착구(FD)에 작용하는 인장력을 지지할 수 있을 정도의 충분한 강도를 지닌 암반과 같은 지반을 대상으로 하며, 시공방법은 다음과 같다.

본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 제1실시예는 상기 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,

(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계; (2) 상기 선단정착구(FD), 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계; (3) 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되도록 상기 인장재(P)를 반회전하고 상기 인장재(P)를 가인장하여 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되도록하는 인장재회전 및 가인장단계; (4) 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 프리텐션을 위해 인장하는 인장단계; (5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및, (6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 (1) 천공단계는 도 8(a)에 도시된 바와 같이 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 붕괴에 유의하며 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 통상적인 단계를 말한다.

상기 (2) 쏘일네일조립체 삽입단계는 도 8(b)에 도시된 바와 같이 상기 선단정착구(FD), 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 단계를 말한다. 상기 선단정착구(FD)만으로 정착력이 확보되는 지반의 경우에는 상기 간격재(200)가 생략된 조립체를 사용할 수도 있다.

상기 (3) 인장재회전 및 가인장단계는 도 8(c)의 (2)에 도시된 바와 같이 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되도록 상기 인장재(P)를 반회전하고 상기 인장재(P)를 가인장하여 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되도록 하는 단계를 말한다.

상기 (4) 인장단계는 도 8(d)에 도시된 바와 같이 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 프리텐션을 위해 인장하는 단계를 말한다.

상기 (5) 본 그라우팅 단계는 도 8(e)에 도시된 바와 같이 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 단계를 말한다.

상기 (6) 두부정착 및 마무리단계는 도 8(f)에 도시된 바와 같이 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 단계를 말한다.

본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 제2실시예는 상기 선단정착구(FD)가 생략된 상기 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로, 정착부 지반의 강도가 취약하여 선단정착구를 이용하여 인장재의 프리텐션 하중을 지지할 수 없는 경우에 적용되며, 다음과 같은 시공순서를 갖는다.

본 발명의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법의 제2실시예는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,

(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계; (2) 상기 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계; (3) 상기 그라우팅관(600)에 그라우트재(700)를 주입하여 프리텐션 하중에 대한 저항력을 확보할 수 있는 길이까지 그라우팅하는 1차 그라우팅 단계; (4) 정착부에 대한 1차 그라우팅을 선단부 반력지점으로 하고 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 프리텐션을 위해 인장하는 인장단계; (5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및, (6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

대부분의 단계들이 제1실시예와 같으므로, 제2실시예만의 다른 점을 위주로 설명하면 다음과 같다.

상기 (2) 쏘일네일조립체 삽입단계는 정착부 지반의 강도가 취약하여 선단정착구(FD)에 작용하는 인장력을 지지할 수 없는 지반조건을 적용대상으로 하는 구조로써, 선단정착구(FD)를 생략한 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 구성한 다음 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치한다

상기 (3) 1차 그라우팅 단계는 정착부의 지반강도가 취약하여 선단정착구(FD)의 인장력을 지지할 수 없는 경우 적용되며, 도 8(c)의 (1)에 도시된 바와 같이 상기 그라우팅관(600)에 그라우트재(700)를 주입하여 상기 이형철근(300)이 묻히도록 프리텐션 하중을 가할 때 정착부에서 하중을 부담할 수 있도록 이형철근(300) 구간에 충분한 길이까지 그라우팅하는 단계를 말한다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

FD: 선단정착구
H: 천공홀
P: 인장재
10: 웨지조립체
10`:웨지
20: 본체
22: 암나사부
30: 본체캡
31: 본체결합부
32: 수나사부
34: 선단앵커결합부
35: 선단앵커결합구멍
40: 선단앵커
42: 본체캡결합부
43: 본체캡결합구멍
45: 머리부
48: 꼬리부
50: 연결구
200: 간격재
300: 이형철근
400: 주름관
500: 인장재 고정장치
600: 그라우팅관
700: 그라우트재
800: 연결커플러

Claims

삭제
지반을 보강하기 위한 쏘일네일 구조에서,
천공홀(H)에 설치되는 선단정착구(FD);
상기 선단정착구(FD)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 중간에 위치하여 정착 및 전단보강구간을 형성하는 이형철근(300);
상기 이형철근(300)의 중단에 설치되어 상기 이형철근(300)을 감싸며 천공홀(H)과의 간격을 유지하는 간격재(200);
상기 이형철근(300)의 말단에 일단이 설치되고 말단이 천공홀(H)의 외부로 노출된 벌브형 또는 버튼형 강연선인 인장재(P);
주름이 형성된 것으로 상기 이형철근(300)의 말단에 설치되어 상기 인장재(P)를 감싸 지하수로부터 인장재를 보호함과 동시에 인장재에 작용하는 인장력을 외부지반에 수월하게 전달할 수 있는 인장보강구간을 형성하는 주름관(400);
천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장된 상태로 고정하는 인장재 고정장치(500);
상기 이형철근(300) 및 인장재(P)와 평행하게 상기 이형철근(300) 및 주름관(400)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 선단정착구(FD)의 말단까지 일단이 설치되고 말단은 천공홀(H)의 외부로 노출되는 그라우팅관(600); 및,
상기 인장재(P)의 인장력이 유지된 상태에서 상기 천공홀(H)에 그라우팅되어 상기 인장재(P)의 프리텐션에 의해 발생된 인장력이 압축력으로 작용하는 그라우트재(700);를 포함하여 구성되고 상기 인장재(P) 및 주름관(400)과 이형철근(300)의 상호간의 연결은 연결커플러(800)를 사용하여 연결되는 것을 특징으로 하되,
상기 선단정착구(FD)는,
내부의 중공에 인장재(P)의 선단이 물리는 웨지조립체(10); 원기둥의 형상으로 내부에 중공이 형성되고 일단의 내주면에 암나사부(22)가 형성되어 상기 이형철근(300)이 상기 중공에 결합수단을 사용하여 고정설치되는 본체(20); 상기 본체(20)의 암나사부(22)가 결합될 수 있도록 수나사부(32)가 말단의 외주면에 형성된 본체결합부(31)와 선단의 선단앵커결합부(34)로 나뉘며, 상기 선단앵커결합부(34)에는 선단앵커결합구멍(35)이 형성된 본체캡(30); T형 형상으로, 본체캡결합부(42)가 하단을 형성하고 머리부(45) 및 꼬리부(48)가 양단을 형성하면서 무게중심이 머리부(45)에 치우치되, 본체캡결합부(42)에는 본체캡결합구멍(43)이 형성되어 상기 선단앵커결합구멍(35)과 겹치게 설치되고, 상기 머리부(45)는 상기 본체(20)를 향하도록 설치되는 선단앵커(40); 및, 상기 선단앵커결합부(34)와 본체캡결합부(42)를 관통하여 설치되어 힌지결합시키는 연결구(50);를 포함하여 구성되되,
천공된 지반의 천공홀(H)에 설치되어 반회전시키면 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되어, 인장재(P) 인장시 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조.
제2항에서,
상기 선단정착구(FD)는 생략되어 구비되지 않는 것을 특징으로 하는 구조용 강관을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조.
제2항의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,
(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계;
(2) 상기 선단정착구(FD), 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계;
(3) 상기 선단앵커(40)의 상기 머리부(45)는 무게중심에 의해 천공홀(H)의 하부면에 접촉되고 상기 꼬리부(48)는 천공홀(H)의 상부면에 접촉되도록 상기 인장재(P)를 반회전하고 상기 인장재(P)를 가인장하여 상기 머리부(45) 및 꼬리부(48) 각각의 말단이 천공홀(H)에 파고들어 고정되도록하는 인장재회전 및 가인장단계;
(4) 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 프리텐션을 위해 인장하는 인장단계;
(5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및,
(6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법.
제3항의 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조를 시공하기 위한 방법으로,
(1) 보강하고자하는 지반에 천공기기를 사용하여 소정의 깊이와 직경으로 천공홀(H)을 형성하는 천공단계;
(2) 상기 이형철근(300), 간격재(200), 인장재(P), 주름관(400), 그라우팅관(600) 및 연결커플러(800)의 조립체를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 쏘일네일조립체 삽입단계;
(3) 상기 그라우팅관(600)에 그라우트재(700)를 주입하여 상기 이형철근(300)이 묻히도록 정착구간까지 그라우팅하는 1차 그라우팅 단계;
(4) 정착부에 대한 1차 그라우팅을 선단부 반력지점으로 하고 천공홀(H)의 외부에서 상기 인장재(P)를 인장장비를 사용하여 소정의 인장강도까지 프리텐션을 위해 인장하는 인장단계;
(5) 상기 인장재(P)의 프리텐션으로 그라우트재(700)가 양생후 압축력으로 작용할 수 있도록 상기 주름관(400)의 내부 및 외부에 그라우트재(700)를 주입하여 인장보강구간을 그라우팅하는 본 그라우팅 단계; 및,
(6) 상기 본 그라우팅 단계에서 주입된 그라우트재(700)의 양생 전 또는 양생 후에 천공홀(H)의 외부로 노출된 인장재(P)를 인장재 고정장치(500)로 고정하고 정리하는 두부정착 및 마무리단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이형철근을 이용한 프리텐션 쏘일네일 구조의 시공방법.