KR101052728B1 - 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조 및 이에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법 - Google Patents

쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조 및 이에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립에 의하여 인장재와 그라우팅체와의 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조가 되게 하면서 동시에 고정력이 최대로 발휘된 조립구조상태에서 분해가 극히 용이하게 이루어지는 분해구조가 되게 함에 목적이 있을 뿐 아니라 조립구조 및 분해구조가 1~3피치의 회전에 의하여 조립ㆍ분해가 가능하도록 함으로써 인장재의 분해ㆍ제거가 용이하게 그리고 효율적으로 이루어지도록 함에 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 위하여 고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 구성하되 고정 소켓(10)은 그 내부공간에 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성되어있으면서 쐐기형상 삽입공간부(12)에는 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조가 된 쐐기 고정구(20)가 삽입되며, 또 쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면 단부에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성되어있고, 나선부-A(14)에 대응되는 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)의 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있는 구성이다.
고정 소켓(10) 및 이형철근(40)의 1~3회 회전에 의하여 이형철근(40)의 조립 및 분해가 이루어지는 구성이므로 조립ㆍ분해 작업이 용이할 뿐 아니라 작업이 효율적이며, 또한 고정력이 최대로 발휘되는 구성이므로 인장재인 이형철근과 고정소켓이 일체로 거동되는 효과가 있는 유용한 발명이다.
고정 소켓, 쐐기형상 삽입공간부, 쐐기 고정구의 해체공간부, 보호 파이프 삽입공간부, 나선부-A, 회전방지돌기, 쐐기 고정구, 분할편, 나선부-B, 나선유도면, 조임 경사면

Description

쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조 및 이에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법{Assembling structure removing a soil nail from grouting body by the wedge and method assembling and removing the soil nail from a socket}
본 발명은 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조 및 이에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법에 관한 것이다.
특히 건물이나 구조물이 밀집된 도심지는 지가가 상대적으로 아주 높기 때문에 건축물이 밀집되어있다. 토지의 효율적 이용을 위해 지중굴착은 필수적이라 해도 과언이 아니다.
지중굴착의 가장 큰 기술적 과제는 수평토압을 얼마나 안정적으로 지지하느냐에 달려있다.
지중굴착은 수평토압의 지지를 위해 소일네일링 공법과 어스앙카 공법을 많이 사용하고 있다. 그런데 밀집된 도심지에서의 지중굴착은 어스앙카 공법에 비해 소일네일링 공법이 기술적으로나 경제적으로 유리하다. 소일네일링 공법의 네일은 어스앙카 공법의 자유장에 비하여 그 길이가 상대적으로 짧다. 인장재 네일의 길이가 짧아짐으로 인하여 타인소유의 토지경계선을 침범하는 범위도 그만큼 작아지게 될 뿐만 아니라 인장재의 제거도 그만큼 작아지게 되기 때문이다.
본 발명은 쐐기웨지를 이용하여 소일네일의 조립 및 분해ㆍ제거가 용이하면서 조립에 의한 고정력이 최대로 발휘되게 한 조립구조기술이면서 동시에 인장재 네일의 분해ㆍ제거작업을 용이하게 한 기술이다.
네일(nail)을 이용하여 토체를 안정화시키는 기술을 소일네일링(soil nailling)이라한다.
소일네일링에 의해 형성된 토체를 소일네일 벽체라 부른다. 소일네일 벽체는 중력에 의하여 지지된다. 소일네일링의 기본적 개념은 중력에 의해 지지되는 저항력을 토압에 의해 발생되는 활동력보다 크게 함으로써 외적 안정을 이룰 수 있게 하는 보강개념이다.
네일은 휨과 전단에 대한 저항효과를 발휘하는 부재이므로 이형철근이 주로 사용된다.
네일은 강(steel)으로 이루어지는 것이 일반적이나 흙과 네일 간의 주면마찰력(skin friction)을 크게 하기위하여 그라우트 방식도 많이 사용된다.
흙과 네일간의 주면마찰력(skin friction)은 네일에 인장이 발생하기 시작한 후부터 발휘된다.
소일네일링의 시공방법은 top-down 방식이다. 즉 원 지반의 상부에서 하부을 향하여 굴착과 함께 순차적으로 네일을 시공하는 방식이다.
그라우트 소일네일링 방식의 시공순서는 통상 다음과 같다.
⒜ 1단계 절토된 사면에 약간 경사지게(수평면에서 아래로 대략 15°) 천공홀을 형성하는 단계;
⒝ 천공홀에 이형철근을 삽입하는 단계;
⒞ 천공홀에 그라우트를 충전하는 단계;
⒟ 사면에 전면판을 설치하는 단계;
⒠ 상기의 2단계 절토사면, 3단계 절토사면,ㆍㆍㆍ에 상기의 단계를 반복하여 시공하는 단계로 이루어진다.
이와 같이 소일네일링 공법은 연속적으로 단계적 굴착에 의해 원 지반을 탑-다운(top-down)방식으로 보강해나가는 공법이다.
그라우트 소일네일 방식에서의 네일은 이형철근과, 그리고 이를 감싸고 있는 그라우팅체로 형성되어있다.
네일의 이형철근은 인장력을 담당하는 인장재이다. 네일의 그라우팅체는 그 표면 단면적을 크게 하여 흙과의 주면마찰력을 증대시킨 것이다.
이형철근에 걸린 인장력은 흙과 그라우팅체간의 주면마찰력에 의하여 지지된다.
즉 이형철근에 걸린 수평방향의 인장력은 이형철근과 일체로 형성된 그라우팅체로 전달되고 이는 흙과 그라우팅체사이의 주면마찰력에 의하여 지지되는 구조이다.
소일네일 벽체로 사면을 안정된 구조로 보강시킨 다음 구조물을 축조하게 된다.
통상 구조물이 축조되더라도 소일네일 벽체의 네일은 사면지중에 그대로 삽입되어있다.
그런데 밀집된 도심지의 터파기 공사에 소일네일 벽체가 요즘 많이 사용되고 있는 추세이다.
소일네일은 어스앙카의 길이보다 그 길이가 짧다. 소일네일의 길이는 통상 6~15m이고, 어스엉카의 길이는 20~30m이상이다. 이와 같이 소일네일의 길이가 짧아도 소일네일 벽체의 구조가 안정적일 뿐 아니라 경제적이기 때문이다.
소일네일의 이러한 장점에도 불구하고 어스앙카보다는 심하지는 않다할지라도 다른 사람의 토지경계선을 침범하는 것을 피할 수 없다. 이러한 현상은 밀집된 도심지에서 더욱 심하게 나타난다. 소일네일이 토지경계선을 침범하여 법적분쟁으로 비화되고 있는 것도 사실이다.
법적분쟁을 막을 수 있는 방법의 하나로서 토지경계선을 침범한 네일을 제거하는 것이다.
종래의 소일네일링 공법은 이형철근(40)과, 그라우팅체(50)와, 그리고 지압판(2) 및 고정너트(3)로 구성되어있다. 그라우팅체(50)가 원지반(1)에 삽입되어있고, 이형철근(40)을 감싸고 있는 형태이다. 이형철근(40)은 지압판(2)을 관통하고 있다. 지압판(2)은 고정너트(3)에 의하여 고정되어있다.(도1 참조)
이형철근(40)이 그라우팅체(50)에 매설되어있기 때문에 이형철근(40)을 그라우팅체(50) 내에서 인발하는 것은 불가능하다. 그렇다고 그라우팅체(50)를 인발해내는 것 또한 불가능하다. 그라우팅체(50)의 외주면과 흙이 서로 부착되어 마찰력에 의하여 지지되고 있기 때문이다. 즉 조립 또는 분해구조가 아니기 때문에 이형철근(40)의 인발이 불가능한 것이다.
이형철근(40)을 제거하기위해서는 소일네일구조를 조립ㆍ분해구조로 만들어야한다.
소일네일의 조립ㆍ분해구조는 적어도 다음의 요건을 충족하는 것이어야 한다.
조립에 의하여 이형철근과 그라우팅체와의 고정력이 최대로 발휘되는 요건과, 그리고 분해 작업이 용이한 요건을 동시에 충족해야한다.
만약 조립은 가능한데 이형철근과 그라우팅체와의 고정력이 약하다든지 조립된 고정력은 최대로 발휘되는데 분해 작업이 용이하지 않다면 소일네일의 조립ㆍ분해구조는 용어만 조립ㆍ분해구조이지 조립에 의해 고정력이 최대로 발휘되고 동시에 분해작업이 용이한 그러한 조립ㆍ분해구조라고 할 수 없다. 이형철근과 그라우팅체와의 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조이어야 소일네일 벽체가 구조적으로 안정되기 때문이다.
상기의 2가지요건을 동시에 충족하지 못하게 되면 소일네일 벽체의 구조적인 안정은 물론 조립ㆍ분해 작업이 비효율적이고 비경제적이 되는 문제점이 있을 뿐 아니라 밀집된 도심지에서의 토지경계선의 침범의 문제는 여전히 남게 된다.
본 발명은 조립에 의하여 인장재와 그라우팅체와의 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조가 되게 하면서 동시에 고정력이 최대로 발휘된 조립구조상태에서 분해가 극히 용이하게 이루어지는 분해구조가 되게 함으로써 소일네일 벽체가 구조적으로 안정된 구조를 이루고 있으면서 동시에 인장재의 분해ㆍ제거가 용이하도록 함에 그 목적이 있고,
상기의 조립구조 및 분해구조가 1~3피치의 회전에 의하여 조립ㆍ분해가 가능하도록 함으로써 조립ㆍ분해가 극히 짧은 시간에 이루어질 뿐 아니라 특히 인장재에 약간의 휨이 발생된 경우라 하더라도 피치의 회전수가 아주 작으므로 인장재의 휨으로 인해 피치의 회전수에 거의 방해를 받지 않도록 하면서 인장재의 분해ㆍ제거가 용이하게 그리고 효율적으로 이루어지도록 함에 다른 목적이 있다.
본 발명은 조립에 의하여 인장재와 그라우팅체와의 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조가 되게 하면서 동시에 고정력이 최대로 발휘된 조립상태에서 분해가 극히 용이하게 이루어지는 분해구조가 되게 한 구성이다.
조립구조와 분해구조는 작용방향이 정반대인 구조이다.
조립구조에 의하여 고정력이 최대로 발휘되게 하고 동시에 최대로 발휘된 고 정력을 용이하게 해체되게 하는 것을 동시에 만족하여야한다.
『최대의 고정력』과, 그리고 이를 『용이하게 해체』할 수 있는 상기 2가지 요건을 동시에 만족할 수 있는 것으로는 쐐기(wedge)부재가 가장 적합하다.
쐐기는 단면이 삼각형(또는 V 자형 단면)이고 끝이 뾰족하다.
쐐기는 역학적으로 빗면의 원리를 이용한 것으로 단단히 결합ㆍ고정시키고자할 때 사용된다.
예컨대 물체의 틈새에 박으면 그 빗면에 직각인 방향으로 큰 힘이 작용하기 때문에 물체의 사이를 벌리거나 단단히 결합시킬 수 있다.
쐐기에 의해 견고한 고정력을 얻을 수 있다면 그 반대인 해체도 용이하다는 의미도 성립된다.
그림-1에서와 같이 쐐기방향으로 P라는 힘을 가하면 쐐기의 빗면에 수직인 방향의 분력 R, 쐐기 끝의 꼭지각을 φ라 할 때 다음 관계식이 성립한다.
R = P Sin (φ/2)
쐐기의 빗면에 수직인 방향의 분력 R의 크기가 크면 물체의 사이를 더 크게 벌리게 된다. 분력 R이 물체의 사이를 벌리는 힘으로 작용되기 때문이다.
이와는 달리 분력 R이 단단한 물체사이에 박혀있다면 분력 R로 인하여 그 물체사이에 단단히 고정되게 하는 고정력으로 작용하게 된다.
Figure 112009019957891-pat00001
그림-1
본 발명의 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일링 조립구조는 고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 이루어진 구성이다.
고정 소켓(10)은 그 내부공간에 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성되어있다. 고정 소켓(10)의 외주면에는 세로방향으로 회전방지돌기(18)가 형성 되어있다.
쐐기형상 삽입공간부(12)는 쐐기 고정구(20)가 삽입ㆍ고정되는 공간이다.
쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면 단부에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성되어있다.
쐐기 고정구(20)는 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조를 이룬 쐐기형상이다.
상기 분할편(21a)(21b)은 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있으며, 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있다. 나선부-B(22)는 나선부-A(14)와 서로 대응된다.
상기 분할편(21a)(21b)의 내주면에는 이형철근(40)의 가로방향의 리브 삽입홈(24)이 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합되는 접합부에는 이형철근(40)의 세로방향의 리브 삽입홈(26)이 1/2씩 형성되어있고, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합된 한쪽 접합부(28b)는 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면(28a)이 형성되어있어 접합부가 V자형 경사홈을 이루고 있다.
또한 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)의 단부 나선부-B(22)에는 나선유도면(22a)이 형성되어있다. 2개의 분할편(21a)(21b)의 접면부에서 보면 2개의 나선부-B(22)의 나선유도면(22a)이 이루는 형상은 수평면이다.
나선유도면(22a)에 의하여 나선부-A(14)와 나선부-B(22)가 서로 일치되도록 유도되어 조립을 용이하도록 하기위해서다.
보호파이프 삽입공간부(16a)(16b)는 보호 파이프(30)가 삽입되는 공간이다. 보호파이프 삽입공간부(16a)의 길이가 보호파이프 삽입공간부(16b)보다 길게 형성하였다. 보호파이프 삽입공간부(16b)에 의하여 보호 파이프(30)의 길이를 조정할 수 있다. 보호 파이프(30)가 보호파이프 삽입공간부(16a)(16b)에 삽입된 상태에서 보호 파이프(30)와 보호파이프 삽입공간부(16a)(16b)의 틈새는 접착제등으로 밀폐시킨다.
보호 파이프(30)는 걸림턱(17)에 의하여 쐐기 고정구의 해체공간부(15)로의 진입을 막고 있다.
쐐기 고정구의 해체공간부(15)는 조립구조가 분해될 때 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)이 이형철근(40)과 함께 빠져나와 2개의 분할편(21a)(21b)으로 해체되는 공간이다. 2개의 분할편(21a)(21b)이 해체되어야 이형철근(40)의 제거가 원활하게 이루어진다.
보호 파이프(30)는 그라우팅체(50)와 이형철근(40)이 서로 부착되지 않도록 하는 역할을 한다. 이형철근(40)이 그라우팅체(50)와 부착되게 되면 이형철근(40) 의 제거가 불가능하기 때문이다.
보호 파이프(30)와 보호파이프 삽입공간부(16a)(16b)의 틈새를 밀폐시키는 것도 이러한 이유에서다.
소일네일링의 네일은 휨과 전단에 대한 저항효과를 발휘하는 부재이다.
휨과 전단에 대한 저항효과는 이형철근(40)과 그라우팅체(50)가 일체로 거동될 때 가장 최대가 된다. 이를 위해 본 발명은 고정 소켓(10)과 쐐기 고정구(20)의 쐐기원리를 이용하여 고정력을 최대로 발휘되도록 한 것이다.
이제, 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조와, 그리고 고정력을 용이하게 해제하는 분해구조에 대한 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
가) 고정력이 최대로 발휘되는 조립구조의 작동관계
고정 소켓(10)은 그라우팅체(50)에 매설되어있으면서 이형철근(40)과는 견고하게 고정되어있는 관계이다.
고정 소켓(10)이 이형철근(40)과 일체로 고정되어있지 않다면 이형철근(40)과 그라우팅체(50)가 일체로 거동되지 않아 휨과 전단에 대한 저항효과가 발휘되지 않는다.
이형철근(40)에 고정 소켓(10)을 일체로 고정시키기 위한 조립구조는 도6a에 도시되어있다.
이형철근(40)의 길이는 통상 8~15m이다. 고정 소켓(10)은 20~30cm정도로 이형철근(40)의 길이보다 훨씬 짧다. 여기에다 이형철근(40)은 고정 소켓(10)의 쐐기형상 삽입공간부(12)를 관통하고 있는 구조이다. 이형철근(40)에 고정 소켓(10)을 조립하기위해서는 이형철근(40)을 정지시킨 상태에서 고정 소켓(10)을 회전시켜 조립하는 조립방식이다. 이형철근(40)의 회전에 의하여 고정 소켓(10)을 이형철근(40)에 조립하는 것은 가능하나 고정 소켓(10)의 회전에 의하여 조립하는 것이 작업이 훨씬 용이하고 조립이 효율적이다. 고정 소켓(10)의 길이가 짧아 그 취급이 용이하기 때문이다.
이러한 관점에서 고정 소켓(10)을 이형철근(40)에 조립하는 과정을 설명하면 다음과 같다.(도6a 참조)
⒜ 이형철근(40)에 고정 소켓(10)을 삽입한다. 이형철근(40)의 고정 소켓(10)에 삽입된 상태는 이형철근(40)이 고정 소켓(10)의 쐐기형상 삽입공간부(12)를 관통하고 있는 상태이다.
⒝ 이형철근(40)이 고정 소켓(10)에 삽입된 상태에서 이형철근(40)의 가로방향 리브(42)와 세로방향 리브(44)를 이에 대응되는 2개의 분할편(21a)(21b)의 이형철근의 가로방향의 리브 삽입홈(24)과 이형철근의 세로방향의 리브 삽입홈(26)에 삽입하여 결합한다.
⒞ 이형철근(40)에 결합된 2개의 분할편(21a)(21b)의 단부 외주면 나선부-B(22)가 쐐기형상 삽입공간부(12)의 내주면 나선부-A(14)에 맞닿을 때까지 밀어 넣은 다음, 이형철근(40)을 중심으로 고정 소켓(10)을 1~3회 회전시키게 되면 나선부-B(22)와 나선부-A(14)가 견고하게 고정되게 된다.
쐐기 고정구(20)의 나선부-B(22)와 쐐기형상 삽입공간부(12)의 나선부-A(14)의 나사고정은 고정 소켓(10)을 1~3회 회전시키면 충분하다. 즉 고정 소켓(10)의 1~3회 회전에 의하여도 쐐기 고정구(20)가 쐐기형상 삽입공간부(12)와 고정력이 최대로 발휘되기 때문에 조립작업이 용이하고 이형철근(40)과 고정 소켓(10)의 일체화도 쉽게 이루어진다.
쐐기 고정구(20)와 쐐기형상 삽입공간부(12)와의 고정력이 최대로 발휘되는 시점에서 쐐기 고정구(20)의 작동관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
쐐기 고정구(20)는 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조를 이루고 있고 분할편(21a)(21b)의 단부 외주면에는 나선부-B(22)가 형성되어있으면서 2개의 분할편(21a)(21b)의 접합부의 한쪽에는 조임 경사면(28a)이 형성되어있다.
도6a에서 보는 바와 같이 고정 소켓(10)을 오른쪽으로 회전시키게 되면 고정 소켓(10)은 화살표방향(상방향)으로 이동되면서 쐐기형상 삽입공간부(12)의 나선부-A(14)가 쐐기 고정구(20)의 나선부-B(22)와 나사ㆍ고정되게 된다. 고정 소켓(10)을 1~3회 회전시키게 되면 나선부-A(14)와 나선부-B(22)의 고정력이 최대가 된다. 이때 쐐기 고정구(20)의 분할편(21a)(21b)에 형성된 조임 경사면(28a)으로 생긴 V형상의 틈새도 고정 소켓(10)이 회전되는 방향으로 V형상의 틈새만큼 회전되려는 힘이 작용되고, 이에 따라 대향된 접합부(28b)에는 조임 경사면(28a)의 회전에 의하여 벌어지려는 힘이 작용되게 된다. 조임 경사면(28a)이 회전되려는 힘과, 이로 인한 접합부(28b)가 벌어지려는 힘에 의하여 쐐기 고정구(20)의 고정력이 최대로 발휘되게 된다.
고정 소켓(10)이 고정된 이형철근(40)은 상부하중으로부터 오는 인장력을 담당하는 부재이다. 상부하중에서 오는 인장력은 이형철근(40)에 휨을 일으키므로 이형철근(40)이 그라우팅체(50)내에서 인발되려고 한다. 이형철근(40)이 그라우팅체(50)내에서 인발되게 되면 이형철근(40)은 아무런 역할을 할 수 없게 된다. 특히 이형철근(40)이 원지반(1)쪽으로 인발되지 않아야하므로 쐐기 고정구(20) 및 고정 소켓(10)의 쐐기형상 삽입공간부(12)가 원지반(1)쪽으로 좁아지도록 배치되어있다. 다시 말하면 원지반(1)을 기준해서 보면 고정 소켓(10)의 돌출부19b가 돌출부19a보다 원지반(1)에 가깝도록 배치된다.(도2 및 도7참조)
한편 쐐기형상 삽입공간부(12)는 나선부-A(14)와 쐐기 고정구(20)의 나선부-B(22)가 서로 일치되어야 나사ㆍ고정이 용이하게 된다.
그런데 나선부-A(14)와 나선부-B(22)의 피치가 좁은데다 나선부-B(22)는 2개의 분할편(21a)(21b)상에 나선이 형성되어있고 또 이형철근(40)을 감싸고 있는 2개의 분할편(21a)(21b)은 서로 유동되기 때문에 2개의 분할편(21a)(21b)상의 나선부-B(22)가 엇갈리게 되어 나선부-B(22)를 나선부-A(14)에 일치되게 하는 것이 용이하지 않다.
이를 위해 나선부-B(22)의 단부에 수평면 형상의 나선유도면(22a)을 형성하였다. 나선유도면(22a)은 나선부-B(22)를 나선부-A(14)와 일치되도록 유도하는 역할을 한다. 나선부-A(14)와 나선부-B(22)가 조금이라도 어긋나게 되면 나사결합이 용이하지 않을 뿐 아니라 그 고정력도 저하되기 때문이다.
다시 말하면 나선부-A(14)와 나선부-B(22)가 서로 일치되어있지 않더라도 나선부-B(22)의 나선유도면(22a)에 의하여 나선부-A(14)와 일치되도록 유도함으로써 나선부-A(14)와 나선부-B(22)의 나사결합을 용이하게 한다.
나) 분해구조의 작동관계
분해구조는 고정력이 발휘되게 한 조립구조를 다시 해제하는 관계이므로 조립구조와 반대되는 관계이다.
그런데 조립은 소일네일을 설치하기 전에 공장이나 현장에서 이루어지는 작업인데 반하여 분해는 소일네일이 설치된 후에 이형철근을 제거하는 작업이다.
이에 따라 조립은 고정 소켓(10)의 회전에 의하여 쐐기 고정구(20)의 나선부-B(22)가 쐐기형상 삽입공간부(12)의 나선부-A(14)에 고정되게 하는 과정인데 반하여 분해는 이형철근(40)의 회전에 의하여 해체되는 과정이다.
분해는 소일네일이 설치된 후의 작업이므로 고정 소켓(10)은 이형철근(40)과 함께 이미 그라우팅체(50)내에 매설되어있는 상태이기 때문에 고정 소켓(10)을 회전시킨다는 것은 불가능하다. 유일하게 원지반(1)밖으로 이형철근(40)만이 돌출되어있으므로 분해는 이형철근(40)의 회전에 의하여 이루어질 수밖에 없다. 따라서 분해는 조립과는 달리 고정 소켓(10)의 회전에 의하여 이루어지는 것이 아니라 이형철근(40)의 회전에 의하여 이루어진다.
이형철근(40)을 1~3회 회전시키게 되면 이형철근(40)의 회전과 함께 쐐기형상 삽입공간부(12)의 나선부-A(14)에서 쐐기 고정구(20)의 나선부-B(22)가 빠져나오게 된다.
빠져나온 쐐기 고정구(20)는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)에서 2개의 분할편(21a)(21b)으로 분해되게 된다. 동시에 이형철근(40)을 고정하고 있던 쐐기 고정구(20)가 2개의 분할편(21a)(21b)으로 분해됨으로써 이형철근(40)의 고정력도 상실되게 된다.
이형철근(40)의 고정력을 해제하게 위해서는 강한 회전력, 기계적인 회전력이 필요하다.
강한 기계적인 회전력은 그라우팅체(50)와 고정 소켓(10)사이의 부착력을 파괴시키게 된다. 부착력이 파괴되면 강한 기계적인 회전력에 의하여 고정 소켓(10)이 슬립되게 된다. 고정 소켓(10)이 헛돌게 되면 이형철근(40)을 감싸고 있는 2개의 분할편(21a)(21b)이 빠져나오지 못하여 분해가 이루어지지 않는다. 이렇게 되면 이형철근(40)을 제거할 수 없게 된다. 강한 회전력에 저항하기위하여 고정 소켓(10)의 외주면에 세로방향으로 회전방지돌기(18)를 형성한 것이다.
또한 이형철근(40)이 그라우팅체(50)와 접촉되지 않도록 하기위하여 보호파이프(30)가 이형철근(40)을 보호하고 있다. 보호파이프(30)의 재질은 합성수지제로 하는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 본 발명의 구성을 요약하면 다음과 같다.
본 발명은 고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 구성하되 고정 소켓(10)은 그 내부공간에 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성되어있으면서 쐐기형상 삽입공간부(12)에는 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조가 된 쐐기 고정구(20)가 삽입되며, 또 쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면 단부에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성되어있고, 나선부-A(14)에 대응되는 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)의 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에 는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)의 내주면에는 이형철근(40)의 가로방향의 리브 삽입홈(24)이 형성되어있고, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합되는 접합부에는 이형철근(40)의 세로방향의 리브 삽입홈(26)이 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합된 접합부(28b)의 한쪽은 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면(28a)이 형성되어있고, 고정 소켓(10) 및 이형철근(40)의 회전에 의하여 이형철근(40)의 조립 및 분해가 용이하게 이루어짐을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조이다.
또한 나선부-B(22)의 단부에는 나선유도면(22a)이 형성되어있다. 나선유도면(22a)은 2개의 분할편(21a)(21b)에 형성된 나선부-B(22)가 나사 결합되는 과정에서 나선부-A(14)의 나사와 일치되도록 유도하여 나사결합을 원활하게 하는 역할을 한다. 나선부-A(14)와 나선부-B(22)의 나사선이 조금이라도 어긋나게 되면 나사결합이 용이하지 않을 뿐 아니라 제대로 나사결합이 이루어지지 않기 때문이다.
여기에다 고정 소켓(10)의 외주면에는 세로방향으로 회전방지돌기(18)가 형성되어있다.
조립된 이형철근(40)을 고정소켓(10)으로부터 분해 시키고자할 때 이형철근(40)에 강력한 회전력을 가하여야한다. 이때 이형철근(40)의 회전에 의하 여 고정소켓(10)이 그라우팅체(50)내에서 헛도는 것을 방지하기 위하여 세로방향으로 회전방지돌기(18)를 형성한 것이다.
⒜ 본 발명은 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부를 고정소켓과 일체로 형성하고 쐐기형상 삽입공간부에 2개의 분할편이 1조를 이루고 있는 쐐기 고정구를 쐐기형상 삽입공간부의 나선부-A와 이에 대응되는 2개의 분할편의 나선부-B의 1~3피치의 회전에 의하여 나사ㆍ고정되는 구성이므로 고정 소켓(10) 및 이형철근(40)의 회전에 의하여 이형철근(40)의 조립 및 분해가 이루어지기 때문에 조립ㆍ분해 작업이 용이할 뿐 아니라 작업이 효율적이다.
⒝ 나선부-B의 양단부에 나선유도면이 형성되어있으므로 나선유도면에 의하여 2개의 분할편의 외주면에 형성된 나선부-B가 나선부-A의 나사와 일치되도록 유도됨으로써 나선부-B와 나선부-A의 나사결합이 용이할 뿐 아니라 조립작업이 효율적이다.
⒞ 2개의 분할편이 접합된 접합부의 한쪽은 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면이 형성되어있으므로 조립과정에서 고정 소켓의 회전에 의하여 분할편의 조임 경사면을 중심으로 회전되려는 힘과, 이 회전되려는 힘으로 인해 밀착된 접합부가 벌어지려는 힘과의 상호작용에 의하여 쐐기 고정구가 쐐기형상 삽입공간부에 최대한 밀착되기 때문에 그 고정력이 최대로 발휘됨은 물론 이형철근과 고정소켓이 일체로 거동하게 되는 효과가 있다.
⒟ 또한 이형철근은 보호파이프에 의하여 그라우팅체와 접촉되지 않은 상태이므로 이형철근을 인발하게 되면 그라우팅체에서 쉽게 제거된다.
⒠ 고정력이 최대로 발휘되어있는 조립상태에서 고정력을 해제하기위해서는 이형철근에 강력한 회전력을 부가하여야한다. 이때 고정소켓은 그라우팅체와 일체로 부착되어있는 상태이긴 하나 이형철근에 가해지는 회전력이 강하기 때문에 고정소켓이 그라우팅체와 부착력이 상실되게 되면 이형철근의 회전과 함께 회전될 우려가 있는데 고정 소켓의 외주면에 세로방향으로 회전방지돌기를 형성함으로써 고정소켓의 회전를 방지하게 되는 효과를 지닌 유용한 발명이다.
본 발명의 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조에 의하여 소일네일를 조립ㆍ제거하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 형성된 네일구조를 조립ㆍ제거함에 있어서
⒜ 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성된 내부공간으로 이루어지면서 쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성된 고정 소켓(10)을 마련하는 단계;
⒝ 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조를 이루면서 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상이고, 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)의 내주면에는 이형철근(40)의 가로방향의 리브 삽입홈(24)이 형성되어있고, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합되는 접합부에는 이형철근(40)의 세로방향의 리브 삽입홈(26)이 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합된 접합부(28b)의 한쪽은 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면(28a)이 형성되어있는 쐐기 고정구(20)를 마련하는 단계;
⒞ 2개의 분할편(21a)(21b)의 가로ㆍ세로방향 리브 삽입홈(24)(26)에 이형철근(40)의 가로ㆍ세로방향 리브(42)(44)를 삽입하고 이 상태에서 이형철근(40)과 쐐기 고정구(20)를 고정 소켓(10)의 쐐기형상 삽입공간부(12)에 삽입하고 고정 소켓(10)의 1~3회 회전에 의하여 쐐기 고정구(20)를 고정 소켓(10)에 고정하는 단계;
⒟ ⒞단계의 고정 소켓(10)의 보호 파이프 삽입공간부(16a)에 보호 파이프(30)를 삽입하는 단계;
⒠ ⒜~⒟단계를 반복하면서 고정 소켓(10)을 이형철근(40)에 순차적으로 조립하는 단계;
⒡ ⒠단계에서 고정 소켓(10)이 이형철근(40)에 일체로 조립된 상태에서 상기 이형철근(40)을 원지반의 천공홀에 삽입한 후 그라우트하는 단계;
⒢ 이형철근을 1~3회 회전시켜 쐐기 고정구의 해체공간부(15)에서 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)이 분해되도록 하면서 고정 소켓(10)으로부터 이형철근(40)을 인발하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일구조에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법이다.
또한 ⒝단계의 나선부-B(22) 양단에는 나선유도면(22a)이 형성되어있다.
2개의 분할편(21a)(21b)에 형성된 나선부-B(22)가 나사 결합되는 과정에서 나선부-A(14)의 나사와 일치되도록 유도하여 나사결합을 원활하게 하기위해서다.
여기에다 ⒜단계에서 고정 소켓(10)의 외주면에 세로방향으로 회전방지돌기(18)가 형성되어있다. 조립된 이형철근(40)을 고정소켓(10)으로부터 분해 시키고자할 때 이형철근(40)에 강력한 기계적인 회전력이 필요하다. 이때 이형철근(40)의 강력한 회전력에 의하여 고정소켓(10)이 그라우팅체(50)내에서 헛도는 것을 방지하여 이형철근(40)의 인발제거를 용이하도록 하기위해서다.
[도1] 종래 소일네일링 공법에서 이형철근이 그라우팅체와 일체로 부착되어있는 상태를 보인 단면사시도
[도2] 고정소켓과 이형철근이 일체로 거동되게 고정되어있으면서 이형철근이 제거되도록 된 구조를 갖는 본 발명의 설치 단면사시도
[도3a] 본 발명의 고정소켓의 형상 및 구조를 보인 사시도
[도3b] 도3a의 내부구조를 보인 단면도
[도4] 2개의 분할편을 1조로 한 본 발명의 쐐기 고정구의 사시도
[도5] 본 발명의 쐐기 고정구의 2개의 분할편이 이형철근과 결합된 상태를 보인 결합상태도
[도6a] 본 발명의 고정소켓의 회전에 의하여 쐐기 고정구가 고정소켓에 고정ㆍ조립되는 상태를 보인 조립개념도
[도6b] 본 발명의 이형철근의 회전에 의하여 쐐기 고정구가 고정소켓에서 분해되는 상태를 보인 분해개념도
[도7] 본 발명의 이형철근의 회전에 의하여 고정소켓에서 쐐기 고정구가 분해되는 과정 및 이형철근을 제거하는 과정을 나타낸 과정도
※ 도면부호의 간단한 설명
10; 고정 소켓
12; 쐐기형상 삽입공간부, 14; 나선부-A, 15; 쐐기 고정구의 해체공간부, 16a, 16b; 보호 파이프 삽입공간부, 17; 걸림턱, 18; 회전방지돌기, 19a, 19b; 돌출부
20; 쐐기 고정구
21a, 21b; 분할편, 22; 나선부-B, 22a; 나선유도면, 24; 이형철근의 가로방향의 리브 삽입홈, 26; 이형철근의 세로방향의 리브 삽입홈, 28a; 조임 경사면, 28b; 접합부
30; 보호 파이프
40; 이형철근
42;가로방향 리브, 44; 세로방향 리브
50; 그라우팅체

Claims (6)

  1. 고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 구성하되 고정 소켓(10)은 그 내부공간에 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성되어있으면서 쐐기형상 삽입공간부(12)에는 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조가 된 쐐기 고정구(20)가 삽입되며, 또 쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면 단부에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성되어있고, 나선부-A(14)에 대응되는 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)의 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)의 내주면에는 이형철근(40)의 가로방향의 리브 삽입홈(24)이 형성되어있고, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합되는 접합부에는 이형철근(40)의 세로방향의 리브 삽입홈(26)이 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합된 접합부(28b)의 한쪽은 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면(28a)이 형성되어있고, 고정 소켓(10) 및 이형철근(40)의 회전에 의하여 이형철근(40)의 조립 및 분해가 용이하게 이루어짐을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조
  2. 제1항에 있어서
    상기 나선부-B(22)의 양단에 나선유도면(22a)이 형성되어있음을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서
    고정 소켓(10)의 외주면에 세로방향으로 회전방지돌기(18)가 형성되어있음을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일의 조립구조
  4. 고정 소켓(10)과, 쐐기 고정구(20)와, 보호 파이프(30)와, 그리고 이형철근(40)으로 형성된 네일구조를 조립ㆍ제거함에 있어서
    ⒜ 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상을 이루고 있는 쐐기형상 삽입공간부(12)와, 걸림턱(17)을 갖는 쐐기 고정구의 해체공간부(15)와, 그리고 보호 파이프 삽입공간부(16a, 16b)가 일체로 형성된 내부공간으로 이루어지면서 쐐기형상 삽입공간부(12)의 직경이 큰 쪽의 내주면에는 1~3피치의 나선부-A(14)가 형성된 고정 소켓(10)을 마련하는 단계;
    ⒝ 2개의 분할편(21a)(21b)이 1조를 이루면서 직경이 큰 쪽에서 작은 쪽을 향해 쐐기형상이고, 직경이 큰 쪽의 외주면 단부에는 1~3피치의 나선부-B(22)가 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)의 내주면에는 이형철근(40)의 가로방향의 리브 삽입홈(24)이 형성되어있고, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합되는 접합부에는 이형철근(40)의 세로방향의 리브 삽입홈(26)이 형성되어있으며, 2개의 분할편(21a)(21b)이 접합된 접합부(28b)의 한쪽은 서로 밀착되어있는 한편 다른 한쪽의 접합부는 내측에서 외측을 향하여 바깥방향으로 조임 경사면(28a)이 형성되어있는 쐐기 고정구(20)를 마련하는 단계;
    ⒞ 2개의 분할편(21a)(21b)의 가로ㆍ세로방향 리브 삽입홈(24)(26)에 이형철근(40)의 가로ㆍ세로방향 리브(42)(44)를 삽입하고 이 상태에서 이형철근(40)과 쐐기 고정구(20)를 고정 소켓(10)의 쐐기형상 삽입공간부(12)에 삽입하고 고정 소켓(10)의 1~3회 회전에 의하여 쐐기 고정구(20)를 고정 소켓(10)에 고정하는 단계;
    ⒟ ⒞단계의 고정 소켓(10)의 보호 파이프 삽입공간부(16a)에 보호 파이프(30)를 삽입하는 단계;
    ⒠ ⒜~⒟단계를 반복하면서 고정 소켓(10)을 이형철근(40)에 순차적으로 조립하는 단계;
    ⒡ ⒠단계에서 고정 소켓(10)이 이형철근(40)에 일체로 조립된 상태에서 상기 이형철근(40)을 원지반의 천공홀에 삽입한 후 그라우트하는 단계;
    ⒢ 이형철근을 1~3회 회전시켜 쐐기 고정구의 해체공간부(15)에서 쐐기 고정구(20)의 2개의 분할편(21a)(21b)이 분해되도록 하면서 고정 소켓(10)으로부터 이형철근(40)을 인발하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일구조에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법
  5. 제4항에 있어서
    ⒝단계의 나선부-B(22) 양단에 나선유도면(22a)이 형성되어있음을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일구조에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서
    ⒜단계의 고정 소켓(10)의 외주면에 세로방향으로 회전방지돌기(18)가 형성되어있음을 특징으로 하는 쐐기웨지를 이용한 제거식 소일네일구조에 의해 소일네일을 조립ㆍ제거하는 방법
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