KR101068584B1 - 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치에 관한 것으로, 상세하게는 천공홀에 삽입되어 천공홀 측벽에 고정되는 정착체와, 천공홀에 삽입되고 상기 정착체에 결합되는 이형철근 또는 강봉 형상의 인장체로 이루어진 사면보강장치에 있어서, 상기 인장체 상단에는 천공홀 입구를 덮으면서 상기 천공홀 입구 주변의 사면에 밀착, 고정되고, 내부에 그라우트가 충진될 수 있도록 하부가 개구된 용기 형상을 가지며, 상기 인장체가 관통, 결합될 수 있는 체결공이 형성되고, 타격에 의해 천공홀 입구 주변의 사면에 삽입, 고정될 수 있도록 하부 테두리에 톱니부가 형성된 거푸집이 체결되어, 상기 거푸집 내에 충진, 고결된 그라우트가 천공홀 입구를 압착함으로써 토사의 함몰과 유실을 방지하고 상기 인장체의 인장력을 유지하는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 거푸집에 그라우트가 충진됨으로써 천공홀 내에 그라우트가 완전히 충진될 수 있어 설계에서 요구되는 사면보강 기능을 발휘할 수 있을 뿐 아니라 거푸집 내에 고결된 그라우트가 천공홀의 입구 주변을 압착하므로 토사의 함몰, 유실을 방지할 수 있다.

사면보강, 네일, 인장체, 플레이트, 거푸집, 그라우트, 보강부재, 체결공

Description

그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치{Slope reinforcement apparatus with grout mold}

본 발명은 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경사면 내부에 깊이 삽입, 설치하여 지반을 강화할 수 있는 사면보강장치에 거푸집을 구비하여 천공홀의 함몰과 유실을 방지할 수 있는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치에 관한 것이다.

일반적으로 주거단지나 산업단지 또는 철도, 고속도로, 터널과 같은 산업기반시설의 토목공사를 할 때 자연적인 경사지형이나 굴착공사 등으로 인한 인공적인 급경사지형이 구축된다.

자연적, 인공적으로 형성된 비탈면은 토압, 풍압, 수압, 지진 등 여러 가지 요인에 의해 절취, 붕괴 등의 위험에 노출되어 있다. 그래서 비탈면의 절취, 붕괴 등을 방지하기 위해 소일네일링(soil nailing), 락볼팅(rock bolting), 앵커(permanent anchor method) 등 각종 사면보강공법이 사용되고 있다.

상기 사면보강법 중 소일네일링 공법은 먼저 비탈면 고르기를 한 후 비탈면의 상부에서 하부로 다수개의 천공홀을 일정 간격으로 천공하고 천공홀 내부의 흙 부스러기 등 이물질을 압축공기 또는 고압수를 분사하여 제거한 후, 네일(nail, 이형철근)을 삽입하고 그라우트(grout, 시멘트+물+모래)를 천공홀에 충진한 후, 천공홀 입구부에 플레이트를 설치한다. 이와 같은 방법으로 비탈면 하단부의 천공홀에 순차적으로 네일을 삽입하여 그라우팅(grouting)을 완료하고 비탈면의 표면녹화 또는 숏크리트(shotcrete)를 타설하여 사면보강작업을 완료하는 것이다.

도 1은 종래 사면보강장치를 나타내는 단면도이고 여기서, (a)는 그라우트를충진할 때 빈공간이 형성된 상태를 나타내며, (b)는 (a)의 빈공간에 몰탈을 보충했을 때 몰탈이 천공홀 입구 주변으로 누설된 상태를 나타낸다.

도시된 바를 참조하면 사면에 일정간격으로 형성된 다수개의 천공홀(100) 속에 정착체(110)와 인장체(120)가 결합된 것을 삽입하고 정착체(110)가 천공홀(100)의 내측벽에 박혀 고정되게 하며 천공홀(100) 입구에서 고정플레이트(130)를 덮고 너트(140)로 체결한 후 별도의 그라우트 주입관을 사용해 천공홀(100) 내부에 그라우트를 충진한다.

이와 같이 이러한 방법으로 천공홀에 그라우트를 주입하면 (a)와 같이 천공홀 입구 부근에서 천공홀의 단면에 대하여 평행하게 충진되는 것이 아니라 경사지게 충진되는 현상이 발생한다. 이것은 액체가 중력으로 인해 지면에 대해 수평을 유지하려고 하기 때문에 당연한 현상이다.

이렇게 빈공간이 남은 상태로 마무리를 하게 되면 그라우트가 고결하더라도 실제 그라우트 정착장의 길이가 감소되는 결과를 초래하여 본래 요구되는 설계 인장력을 발휘하지 못해 부실시공의 원인이 된다.

그리고 (b)에 도시된 바와 같이 빈 공간에 그라우트나 몰탈을 강제로 채우면 미리 설치해서 고정해 놓은 고정플레이트 및 천공홀 입구 주변에 압력을 가하게 되고 이로 인해 천공홀 입구 주변의 지반이 함몰되거나 유실되어 고정플레이트와 천공홀 입구측 지반 사이에 틈이 발생하고 그것을 통해 그라우트가 누설될 가능성이 있다. 뿐만 아니라 지반이 연약한 경우 이러한 현상을 더 심해져 누설현상은 더 심해진다.

또한, 그라우트가 고결된 상태에서도 지속적으로 여러 가지 환경적인 요인(비, 바람 등)에 의해 지반의 토사는 계속 함몰, 유실되므로 고정플레이트는 경사지면에 밀착, 고정되지 못하여 헛돌게 되며, 외관상 보기에도 좋지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 천공홀의 입구에 거푸집을 설치하여 천공홀 및 거푸집에 그라우트를 완전히 충진함으로써 천공홀 입구 주변의 토사 함몰과 유실을 방지하고 요구되는 설계 인장력을 확보할 수 있는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 천공홀에 삽입되어 천공홀 측벽에 고정되는 정착체와, 천공홀에 삽입되고 상기 정착체에 결합되는 이형철근 또는 강봉 형상의 인장체로 이루어진 사면보강장치에 있어서, 상기 인장체 상단에는 천공홀 입구를 덮으면서 상기 천공홀 입구 주변의 사면에 밀착, 고정되고, 내부에 그라우트가 충진될 수 있도록 하부가 개구된 용기 형상을 가지며, 상기 인장체가 관통, 결합될 수 있는 체결공이 형성되고, 타격에 의해 천공홀 입구 주변의 사면에 삽입, 고정될 수 있도록 하부 테두리에 톱니부가 형성된 거푸집이 체결되어, 상기 거푸집 내에 충진, 고결된 그라우트가 천공홀 입구를 압착함으로써 토사의 함몰과 유실을 방지하고 상기 인장체의 인장력을 유지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 거푸집은 직육면체 형상을 이루며, 일측에 그라우트를 보충할 수 있는 개구부가 형성되고, 충진되는 그라우트의 액면과 수평을 이루도록 경사지게 형성된 경사부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 거푸집 내부에는 상기 인장체에 걸리는 인장하중으로 인해 상기 거푸집이 좌굴되는 것을 방지하도록 보강부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보강부재는 평판부재가 'X'자형으로 배치되며, 상기 평판부재 표면에는 그라우트가 통과할 수 있는 통공이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인장체와 체결공 사이에는 그라우트의 누설을 방지하도록 패킹이 삽입되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 거푸집에 그라우트가 충진됨으로써 천공홀 내에 그라우트가 완전히 충진될 수 있어 설계에서 요구되는 사면보강 기능을 발휘할 수 있을 뿐 아니라 거푸집 내에 고결된 그라우트가 천공홀의 입구 주변을 압착하므로 토사의 함몰, 유실을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치를 나타내는 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 본발명의 거푸집을 나타내는 사시도이다.

본 발명은 정착체(110)와 인장체(120)와 이루어진 사면보강장치에서 상기 인 장체(120) 상단에 거푸집(10)을 체결하여 구성되는데, 먼저 도 2를 참조하여 상기 정착체(110)와 인장체(120)에 대해 설명한다.

상기 정착체(110)는 천공홀(100) 바닥에 깊이 삽입되는 것으로 천공홀(100)의 직경보다 작은 크기를 가지며 일반적으로 원기둥 형상을 가진다. 상기 정착체(110)는 천공홀(100)의 바닥에 고정되는데, 일반적으로 측면에 날카로운 돌출부와 같은 것이 구비되어 천공홀(100)의 측벽을 뚫고 깊이 삽입되어 고정된다.

그리고 상기 인장체(120)는 이형철근(네일) 또는 강봉 형상을 가지며 천공홀(100)에 삽입되어 상기 정착체(110)에 결합된다. 또한 상기 인장체(120)의 상단은 천공홀(100)의 입구에 돌출되어 너트(140)와 같은 체결수단에 의해 고정된다.

이러한 상태에서 천공홀(100) 속에 그라우트를 충진하여 고결되면 상기 인장체(120)에 소정의 인장력이 걸리게 되는 동시에 고결된 그라우트에는 압축력이 걸려 지반에 인장저항력을 발생시키게 되는 것이다.

상기 정착체(110)와 인장체(120)는 다양한 종류가 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 본 발명의 핵심인 상기 거푸집(10)에 대해 도 2와 3을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 거푸집(10)은 용기형상을 가져 내부에 그라우트가 충진될 수 있으며, 천공홀(100)의 입구 주변의 사면을 덮는다.

상세하게는 도 3에 도시된 바와 같이 직육면체 용기형상을 가지는 것이 바람직하되, 일측에는 열린 개구부(16)가 형성되어 있고 상기 개구부(16)의 양측은 경 사지게 형성된 경사부(18)가 구비된다. 상기 경사부(18)의 기울어진 각도는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 거푸집(10)이 천공홀(100) 입구에 설치되었을 때 상기 경사부(18)가 수평을 이루도록 사면이 기울어진 각도와 동일하게 제작된다.

또한, 상기 거푸집(10) 하부, 다시 말해, 천공홀(100) 주변의 사면과 접촉하는 부분의 테두리에는 도3에 도시된 바와 같이 톱니형상의 톱니부(14)가 형성되어 있으며, 중앙에는 상기 인장체(120)가 관통할 수 있는 체결공(12)이 형성되어 있다. 참고로, 바람직한 것은 상기 체결공(12)에 패킹(30)이 더 삽입되어 상기 인장체(120)와의 마찰로 인한 마모 및 그라우트 누설을 방지하는 것이 좋다. 또한 상기 체결공(12) 일측에는 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관(160)이 관통할 수 있는 주입공(19)이 형성된다.

상기 거푸집(10)의 재질은 스틸과 같은 강도가 있는 것이 바람직하며, 표면에 녹방지를 위해 아연도금하는 것도 바람직하다.

여기서, 상기 거푸집(10) 내부에 상기 거푸집(10)의 좌굴(찌그러짐)을 방지할 수 있는 보강부재(20)가 더 구비되는 것이 바람직한데, 상기 보강부재(20)는 직사각형의 평판부재(22) 2개가 'X'자형으로 배치되어 각각 상기 거푸집(10)의 내면에 고정된다. 그리고 표면에 다수개의 통공(24)이 형성되어 주입된 그라우트가 상기 통공(24)을 통해 상기 평판부재(22)로 인해 구획된 각 공간에 공급되어 채워질 수 있다. 이때 상기 평판부재(22)는 상기 체결공(12)과 만나는데, 바람직한 것은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 체결공(12)을 형성하는 보조관(13)을 배치하여 상기 보조관(13) 주위에 상기 평판부재(22)가 결합되도록 하며, 상기 주입공(19)은 상기 체결공(12) 일측에 배치되는 것이 좋다.

상기 평판부재(22)의 재질은 일정한 강도를 가지는 철 등이 바람직하며 상기 거푸집(10)과 용접 등에 의해 조립된다.

이하에서는 본 발명의 설치과정에 대해 간략하게 설명한다.

사면에 다수개의 천공홀(100)을 일정간격으로 뚫는다. 그리고 각 천공홀(100)에 상기 정착체(110)와 인장체(120)가 결합된 결합체를 삽입하되, 상기 정착체(110)가 천공홀(100)의 바닥에 안착되도록 설치하고 상기 정착체(110)가 천공홀(100) 내측벽에 고정되도록 한다.

그런 후 상기 거푸집(10)을 뒤집어 천공홀(100) 입구에 덮는데, 이때 상기 인장체(120)의 상단부가 상기 체결공(12)을 관통하도록 결합하고 상기 톱니부(14)가 천공홀(100) 주변 사면에 박히도록 상기 거푸집(10)을 망치와 같은 도구를 사용하여 타격한다. 이렇게 하면 상기 톱니부(14)는 사면을 파고들어 박히면서 좌우로 흔들리지 않게 되며 상기 패킹(30)에 상기 인장체(120)가 밀착되어 마모가 방지되고 거푸집을 밀폐시킨다.

상기 체결공(12)을 통해 돌출된 상기 인장체(120)에 체결수단을 사용해서 체결하는데, 보통 와셔(150)와 너트(140)를 사용해서 체결할 수 있다. 바람직하게는 상기 와셔(150)가 상대적으로 넓은 면적을 가지는 것이 상기 거푸집(10)이 상기 인장체(120)의 인장력을 잘 지지할 수 있게 해준다.

이와 같은 상태에서 상기 주입공(19)을 통해 그라우트 주입관(160)을 삽입하 고 상기 그라우트 주입관(160)을 통해 그라우트를 공급하면 천공홀(100)의 바닥에서부터 그라우트가 차올라와 천공홀(100)의 입구에 이른다. 종전과 달리 계속 그라우트를 공급하면 상기 거푸집(10)에 그라우트가 차게 되고 상기 통공(24)을 통해 거푸집(10)의 구석구석까지 그라우트가 채워지며 상기 경사부(18)에 이를 때까지 공급함으로써 그라우트의 주입을 종료한다.

최종적으로 상기 그라우트 주입관(160)을 제거하고 그라우트가 고결되면 모든 작업이 완료되는데, 부가적으로 그라우트가 고결되면서 수축하기 때문에 상기 거푸집(10) 내에서 고결된 그라우트가 줄어들어 상기 경사부(18)보다 낮게 그라우트가 형성된다. 따라서, 상기 거푸집(10)의 상측에 형성된 상기 개구부(16)를 통해 약간의 그라우트를 더 채워넣어 고결되는 그라우트의 상면과 상기 경사부(18)가 일치되도록 마무리 한다.

이렇게 상기 거푸집(10) 내에서 고결된 그라우트는 상기 인장체(120)에 걸리는 인장력에 의해 천공홀(100) 주변의 사면을 압착하게 되고 이로 인해 바람이나 비와 같은 환경에 의해 천공홀(100) 주변의 사면이 함몰되거나 유실되는 것을 방지할 수 있으며, 더불어 천공홀(100) 내에 빈 공간이 없이 그라우트가 완전히 충진될 수 있어 설계에서 요구되는 사면보강 기능을 발휘할 수 있게 된다.

도 1은 종래 사면보강장치를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 거푸집을 나타내는 사시도.

<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>

10 : 거푸집 12 : 체결공

13 : 보조관 14 : 톱니부

16 : 개구부 18 : 경사부

19 : 주입공 20 : 보강부재

22 : 평판부재 24 : 통공

30 : 패킹 100 : 천공홀

110 : 정착체 120 : 인장체

130 : 고정플레이트 140 : 너트

150 : 와셔 160 : 그라우트 주입관

Claims (6)

1. 삭제
2. 천공홀(100)에 삽입되어 천공홀(100) 측벽에 고정되는 정착체(110)와, 천공홀(100)에 삽입되고 상기 정착체(110)에 결합되는 이형철근 또는 강봉 형상의 인장체(120)로 이루어진 사면보강장치에 있어서,

   상기 인장체(120) 상단에는,

   천공홀(100) 입구를 덮으면서 상기 천공홀(100) 입구 주변의 사면에 밀착, 고정되고, 내부에 그라우트가 충진될 수 있도록 하부가 개구된 용기 형상을 가지며, 상기 인장체(120)가 관통, 결합될 수 있는 체결공(12)이 형성되고, 타격에 의해 천공홀(100) 입구 주변의 사면에 삽입, 고정될 수 있도록 하부 테두리에 톱니부(14)가 형성된 거푸집(10)이 체결되어,

   상기 거푸집(10) 내에 충진, 고결된 그라우트가 천공홀(100) 입구를 압착함으로써 토사의 함몰과 유실을 방지하고 상기 인장체(120)의 인장력을 유지하는 것을 특징으로 하는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 거푸집(10)은 직육면체 형상을 이루며, 일측에 그라우트를 보충할 수 있는 개구부(16)가 형성되고 충진되는 그라우트의 액면과 수평을 이루도록 경사지 게 형성된 경사부(18)가 구비된 것을 특징으로 하는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 거푸집(10) 내부에는 상기 인장체(120)에 걸리는 인장하중으로 인해 상기 거푸집(10)이 좌굴되는 것을 방지하도록 보강부재(20)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 보강부재(20)는 평판부재(22)가 'X'자형으로 배치되며, 상기 평판부재(22) 표면에는 그라우트가 통과할 수 있는 통공(24)이 형성된 것을 특징으로 하는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 인장체(120)와 체결공(12) 사이에는 그라우트의 누설을 방지하도록 패킹(30)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 그라우트 충진용 거푸집이 구비된 사면보강장치.

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