KR101079075B1 - 그라우팅용 보강유닛 및 이를 이용한 그라우팅 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장비 등의 파손을 방지하면서 보다 안정적인 지반 구조가 가능한 그라우팅용 보강유닛 및 그라우팅 시공방법을 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 지반에 형성시킨 천공홀을 이용 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서, 상기 천공홀에 삽입되는 적어도 두 개 이상의 스틸보강부재 및 상기 각각의 스틸보강부재 사이에 위치되어 그라우팅 작업이 완료된 후에 상기 스틸보강부재 사이에 압축력이 작용하도록 연결되는 압축연결모듈을 포함하여 구성되는 그라우팅용 보강유닛을 제공한다.

그라우팅, GRP, 앵커

Description

그라우팅용 보강유닛 및 이를 이용한 그라우팅 보강방법{Reinforce Unit For Grouting And Grouting Reinforce Method Using The Same}

본 발명은 그라우팅 공법과 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 지반에 대해 상시 압축력을 제공할 수 있도록 한 그라우팅 보강유닛 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 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 터널의 굴착이나 급경사지의 개발이 불가피한 실정인데, 이를 위해서는 시공의 안정성 및 경제성, 환경보전성 등을 충족시키기 위한 안정화 대책이 요구되고 있다.

특히, 철도나 자동차 도로 등의 건설을 위한 터널의 굴착 시에는 지반의 상황이나 용수에 의해 시공이 곤란해지거나 지보효과가 저하되는 경우 안전하고 효율적인 터널시공을 위한 보강 공법이 요구된다.

이를 위해, 터널의 굴착면에 강관을 이용하여 보강을 행하는 그라우팅 공법 이 널리 이용되고 있는데, 상기 그라우팅 공법은 터널 등의 굴착면에 일정 각도의 경사각을 갖도록 천공홀을 천공한 후, 그 내부에 다수 개의 강관을 삽입하고, 상기 천공홀에 그라우팅재를 주입하여 상기 천공홀 및 강관 사이의 공간부에 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 강관이 개발되어 보강작업 시에 사용되고 있다.

도 1 및 도 2는 종래 일반적인 그라우팅 공법을 나타낸 도면이며, 터널의 상측 지반에 그라우팅 공법이 적용되는 것을 일예로 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 터널의 시공 시 터널 상측 지반의 보강을 위하여 지반 상측으로부터 시공될 터널 내측으로 다수개의 천공홀(1)을 천공한 후, 상기 천공홀(1) 각각에 강관(2)을 삽입한다.

그리고, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 천공홀(1)과 강관(2) 사이의 공간부에 파이프(8) 등을 통하여 그라우팅재를 충진시키고 경화시킴으로써 지반을 보강하게 된다.

이때, 소정 압력으로 그라우팅재를 주입하는 가압 그라우팅을 하는 경우에는 상기 천공홀(1) 주위의 미세한 틈(5)까지 그라우팅재가 삽입된 후 경화되어 보다 안정적인 지반보강이 가능하여 지게 된다.

또한, 경우에 따라서는, 상기 강관에 인장력을 가한 후에 그라우팅함으로써 그라우팅이 경화작업까지 완료된 경우 지반에 상하로 압축력이 작용하도록 하여 보다 강화된 보강작업도 한다.

그런데, 상기 종래 그라우팅 공법의 경우에는, 강관 중의 일부가 끊어지는 경우 강관 전체에 걸쳐 있던 프리스트레스가 모두 풀리게 되므로 해당 강관 전체가 압축력을 통하여 지반을 보강하는 구조를 이루는 데에는 취약해지는 문제점이 있었다.

또한, 그라우팅 작업이 완료된 후에 터널을 시공 시에는 터널 내면의 형성 작업 시 터널 내측까지 위치된 강관까지 동시에 커팅하는 작업을 거쳐야 한다.

그런데, 강철 재질의 종전 그라우팅용 강관의 경우는 그 강도가 강하여 터널 내면의 시공작업을 하는 경우에 장비의 손상을 가져오는 등의 문제점이 있었다.

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

첫째, 하나의 그라우팅 보강유닛에 있어서도 압축력이 보강유닛의 일정 영역별로 분산되어 걸리도록 하는데 그 목적이 있다.

둘째, 천공홀 내 상기와 같이 분산되어 압축력이 걸리는 보강유닛의 설치가 용이하게 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

셋째, 그라우팅 작업이 완료된 후에 천공홀을 관통삽입하여 터널 내측면 부위까지 위치된 보강유닛의 커팅 및 절삭 등의 작업 시에 작업공구의 파손을 방지하면서, 원활한 작업이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지반에 형성시킨 천공홀을 이용 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서, 상기 천공홀에 삽입되는 적어도 두 개 이상의 스틸보강부재 및 상기 각각의 스틸보강부재 사이에 위치되어 그라우팅 작업이 완료된 후에 상기 스틸보강부재 사이에 압축력이 작용하도록 연결되는 압축연결모듈을 포함하여 구성되는 그라우팅용 보강유닛을 제공한다.
여기서, 상기 천공홀에 최선으로 삽입되도록 연결되는 GRP(Glass Reinforced Plastic)보강부재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 압축연결모듈은 상기 스틸보강부재의 길이방향을 기준으로 양측으로 각각 상기 스틸보강부재의 일단이 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 외부케이스와, 상기 스틸보강부재의 일단부가 연결됨과 동시에 상기 외부케이스 내측에 상기 스틸보강부재와 함께 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 커플러 및 상기 외부케이스 내측에 구비되어 상기 스틸보강부재를 길이방향 외측으로 잡아당긴 경우 상기 스틸보강부재가 다시 원래의 위치로 돌아가는 복원력을 가하는 탄성부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 형성되며, 상기 한 쌍의 커플러 사이에 구비됨과 동시에 코일 스프링의 일측과 타측이 각각 상기 커플러에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 탄성부재는 코일스프링으로 형성되며, 상기 커플러와 상기 외부케이스 사이에 구비될 수 있다.
또한, 상기 외부케이스는 상기 천공홀의 내측에 고정되도록 상기 외부케이스 외측으로 고정편을 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 고정편은 상기 외부케이스에 회전 가능하게 힌지결합되고, 상기 고정편과 외부케이스 사이에는 상기 고정편에 외력을 작용하지 않는 경우 천공홀 내측에 맞닿도록 상기 고정편이 회전 이동하도록 하는 탄성부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 천공홀에 최선으로 삽입되는 GRP(Glass Reinforced Plastic)보강부재와 상기 스틸보강부재는 상기 압축연결모듈에 의하여 연결될 수 있다.
한편, 본 발명은 그라우팅 보강유닛을 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서, 지반에 천공홀을 천공하는 단계와, 상기 천공홀에 급결 그라우팅재를 충진하는 단계와, 상기 급결 그라우팅재가 충진된 천공홀에 상기 그라우팅 보강유닛을 삽입하는 단계와, 상기 그라우팅 보강유닛이 삽입된 천공홀에 그라우팅재를 삽입하는 단계 및 상기 천공홀에 삽입된 그라우팅 보강유닛에 있어서 지면 외측에 위치된 보강유닛을 잡아당겨 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진 그라우팅 보강방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 그라우팅 보강유닛을 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서, 터널을 가시공하는 단계와, 상기 가시공된 터널의 내측으로부터 지면 측으로 천공홀을 천공하는 단계와, 상기 천공홀에 일단부에는 GRP보강부재가 구비되며 그 외 부분에는 다수개의 스틸보강부재가 연결된 상태의 그라우팅 보강유닛을 상기 GRP보강부재가 터널 내측을 향한 상태를 이루도록 삽입하는 단계와, 상기 그라우팅 보강유닛이 삽입된 천공홀에 그라우팅재를 삽입하는 단계 및 상기 천공홀에 삽입된 그라우팅 보강유닛에 있어서 터널 내측에 위치된 GRP보강부재를 잡아당겨 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진 그라우팅 보강방법을 제공한다.

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상기와 같이 구성된 본 발명 그라우팅 보강유닛 및 이를 이용한 그라우팅 보강방법의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 그라우팅용 보강유닛을 위한 보강부재를 다단으로 형성하고, 각각의 보강부재 사이에 압축력을 가하도록 하는 압축연결모듈을 설치함으로써, 일부 보강부재에 있어서의 프리스트레스 즉 압축력이 손실되더라도 다른 보강부재 및 압축연결모듈이 설치된 부위는 계속적인 프리스트레스를 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

둘째, 터널 내측으로 삽입되는 보강부재는 유리섬유재질의 GRP보강부재로 구성되도록 하여, 터널 내측면을 시공 시에 장비의 파손 등을 방지하면서 유연하게 터널 내측의 시공을 할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 보강부재가 연결되는 부위마다 앵커모듈을 구비하도록 하여 천공홀의 임의의 위치마다 압축연결모듈을 고정시켜 각 구간마다의 보강부재에 압축력이 유지되도록 하는데 안정적인 구조를 취할 수 있게 되는 효과가 있다.

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 일 실시예에 따른 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛을 나타낸 단면도이다.

도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛(100)은 지반에 천공된 다수개의 천공홀 각각에 삽입되며 길이방향을 따라서 다수개가 나뉘어진 형태로 연결되는 보강부재(10,20)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 보강부재(10,20)는 각각 소정의 길이를 가지는 봉형상으로 이루어지며, 스틸재질로 이루어진 스틸보강부재(10)와 GRP(Glass Reinforced Plastic) 재질로 이루어진 GRP보강부재(20)가 사용된다.

일반적으로 사면보강을 위해서는 상기 스틸재질의 스틸보강부재가 다수개 연결된 형태의 그라우팅용 보강유닛이 사용되며, 터널의 시공 시에는 터널 내측 주위로는 상기 GRP보강부재(20)가 적용된 그라우팅용 보강유닛이 사용되며 이하에서 보다 상세히 설명한다.

첨부된 도 3에서는 터널 시공을 위하여 GRP보강부재가 적용되는 그라우팅용 보강유닛을 나타낸 도면으로서, 이하에서는 터널 시공을 위한 그라우팅용 보강유닛을 위주로 설명한다.

도시된 바와 같이, 터널의 시공 시에는 시공되는 터널의 상측 지반으로부터 하부의 시공되는 터널이 위치된 쪽으로 GRP보강부재(20)가 위치되며, 그 이외의 부분은 스틸보강부재(10)가 다수개 연결되어 구성되는 보강유닛(100)이 사용된다,

이를 위해, 미리 시공되는 터널의 위치 및 모양에 따라서 상기 천공홀 각각의 천공작업이 이루어지게 되야 함은 물론이다.

그리고, 상기 스틸보강부재(10)는 다수개가 연결된 형태를 이루며 각각의 스틸보강부재(10) 또는 상기 GRP보강부재(20)와 스틸보강부재(10)는 모두 압축연결모듈(110)에 의하여 연결되는 형태를 이룬다.

상기 압축연결모듈(110)은 각각 상기 스틸보강부재(10) 또는 GRP보강부재(20)의 일단부가 연결되는 커플러(121,122) 및 상기 보강부재(10,20)의 설치가 완료된 후에 상기 두 개의 커플러(121,122) 사이를 연결하도록 설치되는 탄성부재(130)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 탄성부재(130)는 코일스프링이 사용된다.

그리고, 상기 커플러(121,122)와 상기 각각의 보강부재(10,20)가 결합되는 방법은 억지끼움 또는 기타 결합부재를 이용하는 방식 등 여러 형태가 적용가능하다.

도 3에서는 그 중 일 형태만을 나타낸 것으로서 상기 커플러(121,122)에는 암나사부가 형성되고, 상기 스틸보강부재(10) 및 GRP보강부재(20)의 일단부에는 숫나사부가 형성되도록 하여 나사회전방식에 의하여 결합되는 형태를 도시한 것이다.

한편, 상기 보강부재의 길이방향을 기준으로 양측으로 각각 상기 보강부재 및 커플러가 결합된 후 보강부재의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동이 가능하도록 하는 외부케이스(111)가 구비된다.

즉, 상기 외부케이스(111) 내측으로 상기 커플러(121,122)가 슬라이딩 이동이 가능하게 설치되며, 상기 외부케이스(111) 내측 상기 커플러(121,122) 사이로 상기 코일 스프링(130)의 일측과 타측이 각각 상기 커플러(121,122)에 결합되도록 구성된다.

한편, 상기 압축연결모듈(110)은 상기 커플러(121,122) 및 탄성부재(130)가 천공홀 내부에 삽입된 후에 천공홀의 내측면에 일정위치에서 고정이 되도록 앵커모듈(101)을 포함하여 구성되는데, 여기서 상기 외부케이스(111) 자체가 앵커모듈(101)의 일부를 구성하게 된다.

그리고, 상기 외부케이스(111) 외측으로는 상기 외부케이스(111)에 천공홀의 내면 측에 맞닿도록 회전 가능하게 지지되는 고정편(112)이 구비된다.

도 3에서, 상기 고정편(112)은 상기 외부케이스(111)에 힌지(118)방식의 결합구조로 회전 가능하게 연결된 모습을 나타낸 것이다.

이때, 상기 고정편(112)과 상기 외부케이스(111) 사이에는 스프링(115)이 구비되며, 상기 스프링(115)을 가압한 형태로 가압밴드(150)가 상기 고정편(115)을 감싸는 형태로 위치된다.

자세히 도시되어 있지는 않지만, 상기 고정편(112)은 상기 외부케이스(111)의 둘레부를 따라서 복수개가 구비됨이 바람직하다.

이렇게 구성되어, 상기 가압밴드(150)를 이탈시키면 상기 고정편(112)이 스프링(115)의 복원력에 의하여 외측으로 벌어지게 된다.

이 경우, 상기 고정편(112) 자체를 탄성을 지니는 물질로 구성하여별도의 스프링이 없이 상기 외부케이스(111)의 외부에 설치될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명 그라우팅 보강유닛을 이용한 그라우팅 보강방법을 첨부된 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중 도 4는 터널의 시공을 위하여 지반 상측에 천공홀이 천공된 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 그라우팅 보강방법을 순서대로 나타낸 도면들이며, 도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 보강공법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이, 시공되는 터널의 상측으로부터 미리 설계된 터널 내측 부분에까지 다다르도록 상기 다수개의 천공홀(H)을 시공하는 단계를 수행한다(S10).

이때, 상기 천공홀(H)은 터널이 길이방향은 물론 양 폭을 따라서 다수개의 열을 이루며 천공작업이 진행되면, 차후 시공되는 터널의 내측으로 본 발명 그라우팅 보강유닛의 일부 특히 GRP보강부재가 돌출이 가능할 정도로 천공작업이 수행된다.

다음으로는, 상기 천공된 천공홀(H)에 있어서 터널이 위치된 쪽으로 즉, 상기 천공홀(H)의 선단부 일부를 레진 또는 급결그라우팅재로 충진한다(S20).

여기서, 상기 레진 또는 급결그라우팅재는 빠른 시간 안에 굳어지는 재질로 이루어지며, 충진되는 깊이는 상기 그라우팅 보강유닛(100)의 GRP보강부재(20)가 일부 삽입될 정도의 깊이로 충진된다(S20).

다음으로는, 상기와 같이 레진 또는 급결그라우팅재가 충진된 천공홀(H) 내측으로 상기 그라우팅 보강유닛(100)을 선단부가 GRP 보강부재(20)가 되도록 한 후 삽입하는 단계를 수행한다(S30).

이때, 상기 그라우팅 보강유닛(100)은 천공홀의 깊이에 따라서 미리 다수개의 GRP보강부재(20)와 스틸보강부재(10)를 압축연결모듈(110)을 이용하여 조립하여 놓게 되며, 특히 터널 내측으로는 상기 GRP보강부재(20)가 일부 돌출되도록 함과 동시에 지반 상측으로도 상기 스틸보강부재(10)가 일부 돌출될 정도의 길이로 조립시킨다.

그리고 나서, 상기 충진시킨 레진 또는 급결 그라우팅재가 굳어짐에 따라서 상기 그라우팅 보강유닛(100)의 선단부 즉 GRP보강부재(20)가 상기 천공홀 내측에 고정된 상태를 이루게 되면, 지면상측으로 일부 돌출되게 설치된 스틸보강부재(10) 를 외부로 잡아당겨 상기 그라우팅 보강유닛(100) 전체에 걸쳐서 인장력이 작용하는 상태를 이루도록 한다(S40).

이렇게 되면, 상기 그라우팅 보강유닛(100)의 각각의 보강부재 사이에 구비되는 압축연결모듈(101)의 코일스프링(130) 각각에 모두 인장력이 작용하여 그라우팅 보강유닛 전체적으로는 그 길이가 일부 늘어난 상태를 이루게 된다.

다음으로는, 상기 가압밴드(150)를 이탈시켜 고정편(112)을 이용하여 상기 외부케이스(111)를 상기 천공홀(H) 내부의 일정 위치마다 고정된 상태를 유지하는 작업을 수행한다(S50).

그리고 나서, 상기 천공홀(H) 내부에는 최종적으로 일반 그라우팅재를 충진하고, 최외곽에 위치하는 스틸보강부재(10)를 고정 캡 또는 고정볼트 등을 이용하여 지면에 고정시키는 작업을 수행한다.

상기와 같은 과정을 통하여 그라우팅 보강유닛의 설치작업 및 그라우팅 보강작업까지 모두 완료되면, 상기 천공홀(H) 내부의 그라우팅 보강유닛(100)은 그 길이방향을 따라서는 각각의 스프링(130)이 위치된 구간별로 압축력이 작용하는 상태를 이루게 된다.

더불어, 상기 그라우팅 보강유닛(100) 주위로 그라우팅재가 경화된 경우 지반 또한 상하로 압축력이 작용하는 상태를 이루게 되므로, 시공되는 터널 상측이 상부와 하부가 서로 압축된 상태를 이루므로 안정된 구조를 유지하게 된다.

특히, 본 발명에 따르면 상기 압축연결모듈(110)이 구비된 위치를 기준으로 하여 일정 구간별로 압축력이 작용하게 된다. 즉, 일부 보강부재 또는 압축연결모 듈이 시간이 지남에 따라서 녹이 슬거나 파손하게 되는 일이 발생하게 되더라도, 해당 보강부재 또는 압축연결모듈이 위치된 부분에 해당하는 지반이 취약해질 뿐, 다른 압축력이 작용하고 있는 보강부재나 압축연결모듈이 구비된 구간은 압축력이 계속 작용하는 상태를 유지하게 되므로 전체적으로 종전보다 안정된 지반구조를 유지할 수 있게 된다.

한편, 시공되고자 할 터널의 내면이 형성되는 부위에는 유리강화 합성섬유 재질인 GRP보강부재(20)가 위치되므로, 터널의 모양을 형성하고 터널 내면을 형성하기 위한 커팅 및 절삭 작업을 하는 경우 그 작업이 종전의 스틸재질의 보강부재의 경우보다 쉽게 이루어진다.

즉, 상기 GRP보강부재(20)는 강한 압축력 및 인장력을 지니어 상하방향으로의 보강은 충분히 이루어지는데 반해, 전단력이 상당히 취약한 특성을 지니고 있음으로 인하여, 터널의 내측 공사 시에는 전단력이 작용하여 쉽게 깨지게 되지만, 터널이 시공된 후에는 주로 상하방향으로의 힘만을 받게 되어 보강부재로서의 역할은 충분히 수행할 수 있게 된다.

첨부된 도 9는 상기 압축연결모듈에 있어서, 일종의 앵커모듈을 구성하는 외부케이스의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예에 있어서 상기 앵커모듈(201)에 있어서 상기 외부케이스(211)는 천공홀의 길이방향을 따라서 양측 모든 방향에 고정되는 형태로 두 쌍의 고정편(212)이 구비될 수 있다.

즉, 이와 같은 구성된 고정편(212)을 구비한 외부케이스(211)는 상기 고정 편(212)이 천공홀(H) 내부에 길이방향을 따라서 상부의 지반 방향 측으로 외부케이스가 이동되는 것을 방지함은 물론 하부에 위치되는 터널방향 측으로 외부케이스가 이동되는 것 또한 보다 확실히 방지할 수 있게 된다.

한편, 첨부된 도면 10은 본 발명 그라우팅 보강유닛에 있어서 압축연결모듈의 다른 실시예를 도시한 것이다.

즉, 기 서술한 본 발명의 일 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측 보강부재에 연결된 커플러(121)와 타측 보강부재에 연결된 커플러(122) 사이에 탄성부재인 코일 스프링(130)이 구성되도록 도시 및 설명되어 있으나, 도 10에서는 상기 외부케이스(111)의 내측면과 커플러(121) 사이에 코일스프링(130)이 설치되도록 한 것이다.

이 경우에도, 상기 천공홀(H) 내부에 보강유닛을 설치한 후, 지반 상측의 스틸보강부재(10)를 잡아당기고 고정편(112)을 통한 고정작업 및 그라우팅 작업을 실시한 후 그라우팅 보강작업이 완료되면, 보강유닛 전체적으로는 압축력이 작용하는 상태를 이루게 된다.

또한, 각각의 구간별로 압축력이 작용함도 본 발명의 일실시예와 같다. 이때, 상기 첨부된 도 10에서는 상기 압축연결모듈(210)에 있어서 외부케이스(111) 내측으로 상부에 위치된 커플러(121)와 외부케이스(111) 사이에만 코일스프링(130)이 구비된 것만 도시되어 있으나, 하부에 위치된 커플러(122)와 외부케이스(111) 사이에 코일스프링(130)이 설치되어도 같은 효과가 나타나게 되며, 양측 커플러(121,122) 각각과 상기 외부케이스(111) 사이에 코일스프링이 설치되어도 마찬가 지임은 물론이다.

상기 서술한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 그라우팅용 보강유닛은 첨부된 도 11에 도시된 바와 같이 사면에도 적용이 가능하다.

이 경우에든 GRP보강부재가 사용되지 않고, 전체 보강유닛이 모두스틸보강부재로 이루어지도록 함이 바람직할 것이다.

나아가, 본 발명은 첨부된 도 12 내지 도 15에서와 같은 또 다른 실시예에 따른 그라우팅 보강방법도 적용 가능하다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라우팅 보강방법을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다,

첨부된 도 12 내지 도 15는 터널의 내측으로부터 그라우팅 보강유닛을 적용하는 그라우팅 보강방법을 나타낸 도면이다.

먼저, 첨부된 도 12에서와 같이, 가터널을 시공한다.

여기서, 상기 가터널은 예를 들면 전체가 왕복 4차선으로 이루어지는 터널을 시공 시에 미리 왕복 2차선 정도의 터널을 시공하는 것을 말한다.

즉, 상기 가터널이라 함은 전체 완성된 터널의 시공을 하기 전에 미리 일부 내경의 터널만을 시공하는 것으로서, 장비 등의 이송 등을 하기 위한 일종의 파일럿터널을 의미한다.

상기에서와 같이, 가터널을 시공한 후에, 첨부된 도 13에 도시된 것처럼, 천공홀(H)을 천공하고 그라우팅용 보강유닛(100)을 상기 천공홀(H)에 삽입 설치한다.

이때, 상기 그라우팅용 보강유닛(100)은 터널 내면(7)을 향하여 GRP보강부 재(20)가 위치되도록 삽입 설치된다.

나아가, 도 14에서 점선으로 표시된 부분이 최종 굴착하고자 하는 터널의 내면(8)에 해당한다면, 상기 가터널의 내면(7)과 최종 굴착되는 터널의 내면(8) 사이에 GRP보강부재(8)가 위치되도록 한다.

여기서, 상기 그라우팅용 보강유닛(100)을 설치하는 경우에, 상술한 실시예에서와 같이, 상기 천공홀 내부에 미리 급결 그라우팅재 등을 충진한 후 상기 그라우팅 보강유닛(100)을 삽입하여 고정시킬 수 있다.

그리고, 터널 내측으로 외부 돌출된 GRP보강부재(20)를 당겨 인장력을 가한 후에 그라우팅재를 삽입하고, 상기 천공홀(H) 내부에 일정위치마다 앵커모듈(100)을 이용 그라우팅용 보강유닛(100)이 고정되도록 한다.

상기와 같은 과정을 거쳐 천공홀 내부에 그라우팅용 보강유닛을 고정시키는 작업이 완료되면, 완성시킬 터널에 해당할 정도로 굴착하는 작업이 더 진행된다.

즉, 도 14에 도시된 점선 부근(8)에 이르기까지 굴착작업이 수행된다.

굴착이 완료된 터널을 나타낸 도면은 도 15에 도시된 바와 같다.

즉, 상술한 바와 같이 터널 내측으로부터 그라우팅 보강유닛을 이용 보강작업을 행하게 되는 경우에도 터널의 내면을 조금 더 절삭하거나 또는 마무리 다듬질 등을 하는 경우에는 터널 내측에는 유리섬유재질의 GRP보강유닛(20)이 설치되어 있으므로, 작업이 쉬워지게 되고 장비의 파손을 방지하게 됨은 상술한 실시예와 같다.

그리고, 이와 같은 그라우팅 보강방법도 첨부된 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축연결모듈(210)이 사용된 그라우팅 보강유닛을 적용할 수도 있음은 물론이다.

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.

예를 들면, 상기 앵커모듈은 이해 및 설명의 편의를 위하여 간단한 형태를 예로 들어 도시 및 설명하고 있으나, 본 발명과 마찬가지의 효과를 내는 같은 원리의 다른 앵커모듈이 사용될 수도 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 그라우팅 보강공법이 시행되는 터널을 개략적으로 나타낸 단면도;

도 2는 종래 기술에 따른 그라우팅 보강공법이 시행되는 모습을 설명하기 위한 확대도;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛을 나타낸 도면;

도 4는 터널의 시공을 위하여 지반 상측에 천공홀이 천공된 모습을 개략적으로 나타낸 단면도;

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛을 이용 그라우팅 보강공법이 행하여지는 과정을 순서대로 나타낸 도면들;

도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 보강공법을 나타낸 순서도;

도 9는 본 발명에 있어서 앵커모듈의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면;

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛을 나타낸 단면도;

도 11은 사면구조의 지형에 본 발명 그라우팅 보강유닛을 적용한 모습을 나타낸 도면; 및

도 12 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그라우팅 보강유닛이 적용된 터널구조를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,20: 보강부재 100: 그라우팅 보강유닛

101: 앵커모듈 110: 압축연결모듈

111: 외부케이스 112: 고정편

115: 스프링 121,122: 커플러

130: 코일스프링 150: 가압밴드

Claims (12)

1. 지반에 형성시킨 천공홀을 이용 그라우팅 작업을 하기 위한 보강유닛에 있어서,

   상기 천공홀에 삽입되는 적어도 두 개 이상의 스틸보강부재; 및

   상기 각각의 스틸보강부재 사이에 위치되어 그라우팅 작업이 완료된 후에 상기 스틸보강부재 사이에 압축력이 작용하도록 연결되는 압축연결모듈;

   을 포함하여 구성되는 그라우팅용 보강유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 천공홀에 최선으로 삽입되도록 연결되는 GRP(Glass Reinforced Plastic)보강부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압축연결모듈은,

   상기 스틸보강부재의 길이방향을 기준으로 양측으로 각각 상기 스틸보강부재의 일단이 길이방향을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 외부케이스;

   상기 스틸보강부재의 일단부가 연결됨과 동시에 상기 외부케이스 내측에 상기 스틸보강부재와 함께 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 커플러; 및

   상기 외부케이스 내측에 구비되어 상기 스틸보강부재를 길이방향 외측으로 잡아당긴 경우 상기 스틸보강부재가 다시 원래의 위치로 돌아가는 복원력을 가하는 탄성부재;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
4. 제3항에 있어서,

   상기 탄성부재는 코일 스프링으로 형성되며,

   상기 한 쌍의 커플러 사이에 구비됨과 동시에 코일 스프링의 일측과 타측이 각각 상기 커플러에 고정된 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
5. 제3항에 있어서,

   상기 탄성부재는 코일스프링으로 형성되며,

   상기 커플러와 상기 외부케이스 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
6. 제3항에 있어서,

   상기 외부케이스는,

   상기 천공홀의 내측에 고정되도록 상기 외부케이스 외측으로 고정편을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
7. 제6항에 있어서,

   상기 고정편은,

   상기 외부케이스에 회전 가능하게 힌지결합되고,

   상기 고정편과 외부케이스 사이에는 상기 고정편에 외력을 작용하지 않는 경우 천공홀 내측에 맞닿도록 상기 고정편이 회전 이동하도록 하는 탄성부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
8. 제2항에 있어서,

   상기 천공홀에 최선으로 삽입되는 GRP(Glass Reinforced Plastic)보강부재와 상기 스틸보강부재는 상기 압축연결모듈에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 보강유닛.
9. 청구항 1 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 그라우팅 보강유닛을 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서,

   지반에 천공홀을 천공하는 단계;

   상기 천공홀에 급결 그라우팅재를 충진하는 단계;

   상기 급결 그라우팅재가 충진된 천공홀에 상기 그라우팅 보강유닛을 삽입하는 단계;

   상기 그라우팅 보강유닛이 삽입된 천공홀에 그라우팅재를 삽입하는 단계; 및

   상기 천공홀에 삽입된 그라우팅 보강유닛에 있어서 지면 외측에 위치된 보강유닛을 잡아당겨 고정시키는 단계;

   를 포함하여 이루어진 그라우팅 보강방법.
10. 삭제
11. 청구항 1 내지 청구항 8항 중 어느 한 항에 기재된 그라우팅 보강유닛을 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서,

    터널을 가시공하는 단계;

    상기 가시공된 터널의 내측으로부터 지면 측으로 천공홀을 천공하는 단계;

    상기 천공홀에 일단부에는 GRP보강부재가 구비되며 그 외 부분에는 다수개의 스틸보강부재가 연결된 상태의 그라우팅 보강유닛을 상기 GRP보강부재가 터널 내측을 향한 상태를 이루도록 삽입하는 단계;

    상기 그라우팅 보강유닛이 삽입된 천공홀에 그라우팅재를 삽입하는 단계; 및

    상기 천공홀에 삽입된 그라우팅 보강유닛에 있어서 터널 내측에 위치된 GRP보강부재를 잡아당겨 고정시키는 단계;

    를 포함하여 이루어진 그라우팅 보강방법.
12. 삭제

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