KR101129357B1 - 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체는 고정 헤드; 상기 고정 헤드에 결합되며, 일정한 간격으로 분사홀이 형성되고, 상기 분사홀에 금속링이 결합되어 상기 고정 헤드와 함께 정착장에 배치되는 패커; 및 일측이 상기 패커를 관통해 상기 고정 헤드에 결합된 네일;을 포함한다.
이에 의하면, 분사홀이 형성된 패커를 통해 그라우팅을 함으로써 고압의 그라우트 분사를 통해 정착장의 구근 확장과 원 지반과 분사 텐션 소일 네일 구조체 사이의 결합력을 증가시켜 사면에 삽입되는 네일 구조체 사이의 간격을 줄일 수 있어 경제적인 장점 및 시공 기간을 단축시킬 수 있는 장점을 가진다. 또한, 삽입공 입구 측에 자유장을 형성하고, 지압판 및 수압판을 사용하여 네일에 인장을 줌으로써 표면 유실 방지 및 구근을 형성하고 있는 네일 구조체에 프리텐션을 가할 수 있어 안전율을 향상시킬 수 있다.

Description

분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법{FOUNTAIN TENSILE SOIL NAIL STRUCTURE AND METHOD FOR CONSTRUCTING THEREBY}
본 발명은 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 특히 두부에 그라우트가 분출될 수 있는 복수의 분사구를 형성하여 분사 압력에 의해 구근 확대에 기여하고, 선단부에 자유장을 형성하여 소정의 인장을 줌으로써 표면 유실 방지 및 구근을 형성하는 구조체에 프리텐션을 가함으로 안전율을 높인 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 소일 네일링(soil nailing) 공법은 붕괴의 위험성이 큰 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 향상시키기 위하여 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있는 네일(nail)을 프리 스트레싱 없이 촘촘한 간격으로 삽입함으로써 원 지반의 전체적인 전단 강도의 증대 및 이에 따른 발생 변위를 억제하여 굴착공사 도중 및 완료 후 사면 파괴에 대한 안정성을 향상시키는 현장지반 보강공법의 하나이다.
이러한 소일 네일링 공법은 자연 또는 인공사면의 상부로부터 천공기로 대략 75～150mm 크기의 삽입공을 사면의 높이에 따라 8～15m정도의 깊이로 천공하고, 이렇게 천공된 삽입공에 철근 등으로 이루어진 네일을 삽입한 후, 묽은 모르타르나 시멘트밀크(cement milk)로 이루어진 그라우트를 삽입공 내에 충진하여 일정 시간동안 양생시켜 소정 두께의 그라우팅층을 형성한 다음, 상기 삽입공의 전면 개구부에 대해 볼트와 전면판을 이용하여 와이어 메시를 포설한 상태에서 숏크리트로 타설하여 보강벽을 형성하는 것이다.
따라서 상기 삽입공에 충진된 그라우트의 일부는 원 지반 내로 침투되어 부분적으로 그라우팅 고형물층을 형성하여 원 지반과 네일 및 그라우팅층으로 구성된 네일 구조체와의 결합력을 강화시키게 된다.
그러나 종래의 소일 네일링 공법은 네일을 촘촘한 간격으로 삽입해야 하므로 비용이 많이 들어 비경제적인 문제점이 있다.
또한, 종래의 소일 네일링 공법은 별도의 인장 과정이 없이 지층과의 마찰력만으로 토압에 저항해야 하므로 그 안전성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래보다 네일 구조체의 삽입 간격을 넓게 하여 단위 면적당 삽입되는 네일 구조체의 수를 줄여 비용을 절약하면서도 그 안전성은 유지될 수 있는 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체는 고정 헤드; 상기 고정 헤드에 결합되며, 일정한 간격으로 분사홀이 형성되고, 상기 분사홀에 금속링이 결합되어 상기 고정 헤드와 함께 정착장에 배치되는 패커; 및 일측이 상기 패커를 관통해 상기 고정 헤드에 결합된 네일;을 포함한다.
상기 네일 중 상기 정착장 이외의 자유장에 배치된 부분은 강선이 폴리에틸렌에 의해 피복되고, 내부에 그리스가 충진되며, 상기 정착장 내에 배치된 부분은 강선만으로 이루어져 그라우팅 시 그라우트와 일체가 되어 상기 정착장에 대한 인장이 가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체 시공방법은 지면에 삽입공을 천공하는 단계; 청구항 제1항 및 제2항의 분사 텐션 소일 구조체를 상기 삽입공에 삽입하는 단계; 상기 분사 텐션 소일 구조체의 패커 내로 그라우트를 고압으로 주입하여 정착장을 형성하는 단계; 패커의 후단으로부터 상기 삽입공의 입구까지에 상기 그라우트를 주입하여 자유장을 형성하는 단계; 상기 그라우트를 양생하는 단계; 지압판을 설치하는 단계; 및 상기 분사 텐션 소일 구조체의 네일을 인장하는 단계;를 포함하며, 상기 패커 내로의 그라우트 주입 시 상기 패커에 결합된 금속링들을 통해 상기 그라우트가 상기 패커에 대응되는 삽입공의 내주면으로 분사되어 상기 삽입공을 충진함과 더불어 원 지반으로 침투하여 박힌다.
상기 패커로의 상기 그라우트 주입은 0.5~1.5MPa의 압력에 의하는 것이 바람직하다.
본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법에 의하면, 분사홀이 형성된 패커를 통해 그라우팅을 함으로써 고압의 그라우트 분사를 통해 정착장의 구근 확장과 원 지반과 분사 텐션 소일 네일 구조체 사이의 결합력을 증가시켜 사면에 삽입되는 네일 구조체 사이의 간격을 줄일 수 있어 경제적인 장점 및 시공 기간을 단축시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 삽입공 입구 측에 자유장을 형성하고, 지압판 및 수압판을 사용하여 네일에 인장을 줌으로써 표면 유실 방지 및 구근을 형성하고 있는 네일 구조체에 프리텐션을 가할 수 있어 안전율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체가 삽입공에 삽입된 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 분사 패커를 통해 그라우트가 분사되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 분사 패커를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 시공 방법을 순차적으로 나타낸 순서도.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 이의 시공방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체가 삽입공에 삽입된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 분사 패커를 통해 그라우트가 분사되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 분사 패커를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 시공 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체는 붕괴의 위험성이 있는 자연사면이나 인공사면에 천공된 삽입공(200)에 삽입되는 것으로, 고정 헤드(110)와, 패커(120)와, 네일(130)과, 수압판(140)과, 지압판(150) 및 정착 헤드(160)를 포함한다.
여기서, 상기 고정 헤드(110)와, 패커(120) 및 네일(130)은 삽입공(200)에 삽입되는 부분이고, 상기 수압판(140)과, 지압판(150) 및 정착 헤드(160)는 삽입공(200)이 형성된 지면 상에 배치되는 부분이다.
상기 패커(120)는 고정 헤드(110)의 일측에 결합되며, 전체 삽입공(200) 중 두부(頭部)에 대응되어 그라우트 충진 시 고정 헤드(110)와 함께 정착장을 형성한다.
상기 패커(120)는 파이프 형태로 내부에 중공이 형성되고, 천 재질로 이루어질 수 있으며, 일정한 간격으로 복수개의 분사홀(121)이 형성되어 패커(120) 내외를 연통시킬 수 있다.
상기 패커(120)의 외면 중 분사홀(121)이 형성된 부분에는 금속링(122)이 결합되어 분사홀(121)의 형태를 유지시킨다.
즉, 금속링(122)은 분사홀(121)의 테두리 부분에 결합되어 천 재질에 의해 형성된 패커(120)의 분사홀(121)이 수축됨에 의해 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.
상기 네일(130)은 일단이 상기 패커(120)의 내부를 관통하여 고정 헤드(110)에 결합되고, 타단은 정착 헤드(160)에 결합된다.
네일(130)은 강선 및 이 강선을 둘러싸는 폴리에틸렌으로 이루어지되, 강선 전체가 폴리에틸렌으로 피복되는 것은 아니며, 일측은 강선만으로 이루어지고, 타측은 폴리에틸렌으로 피복된 상태로 이루어진다.
즉, 정착장에 대응되는 패커(120)에 수용되는 부분부터 고정 헤드(110)에 결합되는 부분까지는 강선만으로 이루어지고, 자유장에 대응되는 패커(120) 외측부터 정착 헤드(160)까지의 부분은 강선이 폴리에틸렌에 의해 피복된 구조로 형성된다.
여기서, 강선과 폴리에틸렌 사이의 공간에는 그리스가 충진된다.
한편, 패커(120)의 후단에는 고무 패킹(123)이 결합되어 패커(120) 내를 밀봉할 수 있다.
상기 수압판(140)은 지면 상에 배치되어 지면의 표면 유실과 풍화를 방지하고, 상기 지압판(150)은 수압판(140) 상에 배치된다.
여기서, 상기 지압판(150)은 중심에 슬리브가 돌출 형성되어 수압판(140)의 중공에 삽입된다.
상기와 같은 구조의 분사 텐션 소일 네일 구조체의 시공 방법은 먼저 지면에 삽입공(200)을 천공(S1)한 후 삽입공에 패커(120) 및 네일(130)이 결합된 고정 헤드(110)를 삽입한다(S2).
다음으로, 모르타르나 시멘트 밀크로 이루어진 그라우트(300)를 0.5~1.5MPa의 고압에 의해 패커(120) 내로 주입한다(S3).
이렇게 주입된 그라우트(300)는 패커(120) 내 및 패커(120)에 형성된 분사홀(121)을 통해 삽입공(200) 내로 분사되어 두부가 확장된다.
이때, 분사되는 그라우트(300)는 좁은 분사홀(121)을 통해 분사되므로, 그 분사 압력이 높아 삽입공(200)을 충진함과 더불어 원 지반으로 침투하여 박히는 형태가 될 수 있다.
즉, 패커(120)를 통해 분사되어 정착장을 형성하는 그라우트 고형물은 패커(120)와 삽입공(200) 사이를 충진함과 더불어 돌출물 형태로 원 지반에 침투하여 원 지반과 그라우트 고형물 사이의 결합력을 증가시키고, 또한 패커(120) 내부와 패커(120) 외부의 그라우트 고형물 사이에는 분사홀(121)을 통해 연결됨으로써 패커(120) 내부와 외부의 그라우트 고형물 사이의 결합력을 증가시켜, 결과적으로 원 지반과 분사 텐션 소일 네일 구조체 사이의 결합력을 증가시키게 된다.
따라서, 패커(120)에 의해 본 발명의 분사 텐션 소일 네일 구조체는 인발 저항력 및 부착력이 증가되고, 종래 네일에 인발력이 작용할 때 네일 두부 근처에 집중되던 주변 마찰력을 전 구간에 걸쳐 고르게 분산할 수 있는 장점을 가진다.
다음으로, 패커(120)의 후단과 삽입공 입구 사이에 그라우트(300)를 주입하여 자유장을 형성한다(S4).
물론, 그라우트(300)의 주입 후 양생 과정을 거친다(S5).
마지막으로, 수압판(140)과 지압판(150)을 설치한 후, 상기 네일(130)을 인장한다(S6).
여기서, 상기 네일(130) 중 패커(120) 내에 배치된 부분은 피복되어 있지 않은 강선 자체가 그라우트 고형물과 일체화되지만, 패커(120) 외부에 있는 네일(130)은 피복되어 있으므로, 강선 자체는 그라우트 고형물과 일체화되지 않아 네일(130)의 인장이 가능하며, 이와 같은 네일(130)의 인장 과정을 통해 삽입공(200) 내를 더욱 밀실하게 형성할 수 있어 원 지반의 전단 강도를 증가시킬 수 있다.
상기와 같은 구조의 분사 텐션 소일 네일 구조체 및 그 시공방법에 의하면, 분사홀이 형성된 패커를 통해 그라우팅을 함으로써 고압의 그라우트 분사를 통해 정착장의 구근 확장과 원 지반과 분사 텐션 소일 네일 구조체 사이의 결합력을 증가시켜 사면에 삽입되는 네일 구조체 사이의 간격을 줄일 수 있어 경제적인 장점 및 시공 기간을 단축시킬 수 있는 장점을 가진다.
또한, 삽입공 입구 측에 자유장을 형성하고, 지압판 및 수압판을 사용하여 네일에 인장을 줌으로써 표면 유실 방지 및 구근을 형성하고 있는 네일 구조체에 프리텐션을 가할 수 있어 안전율을 향상시킬 수 있다.
110... 고정 헤드
120... 패커
121... 분사홀
122... 금속링
123... 고무 패킹
130... 네일
140... 수압판
150... 지압판
160... 정착 헤드

Claims (4)

  1. 고정 헤드;
    상기 고정 헤드에 결합되며, 일정한 간격으로 분사홀이 형성되고, 상기 분사홀에 금속링이 결합되어 상기 고정 헤드와 함께 정착장에 배치되는 패커; 및
    일측이 상기 패커를 관통해 상기 고정 헤드에 결합된 네일;을 포함하는 분사 텐션 소일 네일 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 네일 중 상기 정착장 이외의 자유장에 배치된 부분은 강선이 폴리에틸렌에 의해 피복되고, 내부에 그리스가 충진되며, 상기 정착장 내에 배치된 부분은 강선만으로 이루어져 그라우팅 시 그라우트와 일체가 되어 상기 정착장에 대한 인장이 가능한 것을 특징으로 하는 분사 텐션 소일 네일 구조체.
  3. 지면에 삽입공을 천공하는 단계;
    청구항 1 또는 청구항 2의 분사 텐션 소일 구조체를 상기 삽입공에 삽입하는 단계;
    상기 분사 텐션 소일 구조체의 패커 내로 그라우트를 고압으로 주입하여 정착장을 형성하는 단계;
    패커의 후단으로부터 상기 삽입공의 입구까지에 상기 그라우트를 주입하여 자유장을 형성하는 단계;
    상기 그라우트를 양생하는 단계;
    지압판을 설치하는 단계; 및
    상기 분사 텐션 소일 구조체의 네일을 인장하는 단계;를 포함하며,
    상기 패커 내로의 그라우트 주입 시 상기 패커에 결합된 금속링들을 통해 상기 그라우트가 상기 패커에 대응되는 삽입공의 내주면으로 분사되어 상기 삽입공을 충진함과 더불어 원 지반으로 침투하여 박히는 것을 특징으로 하는 분사 텐션 소일 네일 구조체의 시공 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 패커로의 상기 그라우트 주입은 0.5~1.5MPa의 압력에 의하는 것을 특징으로 하는 분사 텐션 소일 네일 구조체의 시공 방법.
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