KR101138023B1 - 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사면 등과 같은 지반을 보강하여 안정화시키는 것에 관한 것으로, 더 상세하게는 보강을 위해 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 보강부재가 천공홀의 굴착면 전구간으로 압착 고정됨과 동시에 배수 또한 일부분에서가 아닌 천공홀의 굴착면 전구간에서 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여,

안정화를 위해 지반에 천공홀을 형성한 후 보강부재를 삽입하여 보강과 지하수 및 지표침투수를 배수시키는 장치에 있어서, 상기 보강부재는 관형태로 내부에 압력을 가할 수 있도록 중공부가 형성되어 압력을 가함에 따라 상기 보강부재가 확관되면서 외측면이 천공홀의 전구간 굴착면으로 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.

지반, 천공, 보강, 배수, 전면, 굴착, 중공,

Description

전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치{System for ground stabilization of reinforcement and drainage of fully compressed}

본 발명은 사면 등과 같은 지반을 보강하여 안정화시키는 것에 관한 것으로, 더 상세하게는 보강을 위해 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 보강부재가 천공홀의 굴착면 전구간으로 압착 고정됨과 동시에 배수 또한 일부분에서가 아닌 천공홀의 굴착면 전구간에서 신속하게 이루어질 수 있도록 한 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도로나 주택지 조성 또는 토지조성 등을 위해 자연지형을 절취하여 형성되는 사면이나 자연적으로 형성되는 사면 및 흙막이, 옹벽 등의 지반구조물에는 장마나 태풍 또는 이상 호우 및 해빙기에 지반 붕괴로 인한 인명 및 막대한 재산피해가 발생되는 관계로, 이를 보강하여 안정화시키기 위한 다양한 공법이 안출되어 사용되고 있다.

이렇게, 지반을 보강하기 위해 사용되는 종래의 통상적인 보강방법은 중력식 또는 압력식 쏘일네일링(Soil Nailing)공법이나 FRP 보강 그라우팅 공법을 사용하 는 것으로, 이는 주로 지반의 전단강도를 증대시기 위한 목적으로 보강 기능만을 수행하는 공법이다.

다시 말해서, 지반에 천공홀을 형성한 후 상기 천공홀에 철근이나 FRP 관 등과 같은 보강재를 삽입하고 상기 보강재의 주면에 시멘트 밀크로 그라우팅하여 주면 지반과 그라우트체의 마찰저항으로 보강력을 증대시키는 방법이 주로 사용되어 왔다.

그러나, 이같은 종래의 보강방법은 상기한 바와 같이 지반의 전단강도를 증대시키기는 하나 지반의 파괴 메카니즘, 즉 풍화에 의한 재료자체의 강도 저하와 지하수 및 지표침투수(물)에 의해 유효응력의 감소에 따른 전단강도가 저하되거나, 절토나 성토 등에 의한 인위적인 지형의 변화와 구조물의 축조나 물에 의한 지반 단위중량의 증가로 인한 하중의 증가로 인하여 지반이 붕괴되는 문제점이 발생하였으며, 이와 같이 종래 지반의 보강방법 중에서도 가장 큰 관건은 지반에 작용하는 물을 처리하는 것이 핵심 기술인 것이다.

따라서, 종래의 지반을 안정화시키기 위해 사용되었던 보강하는 방법은 물에 대한 처리가 불가능하여 별도의 배수시설을 보강과 함께, 즉 이원화 방법으로 수행해야 함으로써, 공사비의 증가 및 효과적인 안정성 확보에 상당히 어려운 문제점을 가지고 있었다.

아울러, 종래에도 상기와 같은 문제점을 해결하고자 다양한 방법이 제시되었으나, 즉 국내 등록특허 제10-0823980호 "배수겸용 패커식 가압 그라우팅장치 및 이를 이용한 상향식 지반보강공법"과, 국내 등록특허 제10-0638548호 "배수겸용 가 압 그라우팅 장치와 이를 이용한 상향식 사면 및 지반보강공법", 국내 등록특허 "수평배수공 역할을 겸한 상향식 지반보강공법 및 구조 및 국내 등록특허 제10-0655605호 "사면 설치용 배수관 및 이를 이용한 사면 안정화공법" 등 다양한 공법이 제안되어 사용되고 있다.

그러나, 상기한 등록특허의 공법들은 기존의 쏘일네일링의 선단에 배수가 가능한 유공관을 추가로 설치하여 선단부에서의 국부적인 배수만을 허용하거나 또는 기존에 사용되는 수평배수공을 보강과 함께 이원화시켜 설치하는 공법임을 알 수 있는 것이다.

그에 따라 상기한 여러 등록특허의 경우에도 배수가 국부적인 부분만 이루어짐은 물론 이원화시킨 공법을 사용함으로써, 전술한 문제점인 전단강도의 감소와 하중 증가로 인한 지반의 파괴 메카니즘을 극복하지 못하고 지반이 붕괴되는 문제점을 해소하지 못하였으며 그로 인한 인명 피해와 재산 피해를 안겨주는 문제점을 극복하지 못하였을 뿐만 아니라 많은 공사비와 효율적인 안정성을 확보하지 못하는 문제점을 그대로 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 창안한 것으로, 그 주된 목적은, 보강을 위해 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 보강부재가 천공홀의 굴착면 전구간으로 압착 고정됨과 동시에 배수 또한 일부분에서가 아닌 천공홀의 굴착면 전구간에서 신속하게 이루어질 수 있음은 물론 보강부재의 확관이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치를 제공하는 데 있다.

삭제

본 발명의 또 다른 목적은, 보강부재가 천공홀의 굴착면에서 보다 큰 저항력을 가질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 천공홀의 굴착면 전구간에서의 배수가 더욱더 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지반의 전단강도를 극대화시킴은 물론 천공홀의 굴착면 전구간에서의 배수도 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 안정화를 위해 지반에 천공홀을 형성한 후 보강부재를 삽입하여 보강과 지하수 및 지표침투수를 배수시키는 장치에 있어서, 상기 보강부재는 관형태로 내부에 압력을 가할 수 있도록 중공부가 형성되어 압력을 가함에 따라 상기 보강부재가 확관되면서 외측면이 천공홀의 전구간 굴착면으로 밀착 고정되도록 일측에 힌지부가, 타측에는 절개부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 보강부재의 외측면에는 하나 이상의 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부재에는 길이방향으로 외부와 중공부가 통하도록 하나 이상의 유입홀이 형성되어 지하수 및 지표침투수가 배수되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부재의 고정돌기 사이에는 삽입홈이 형성되어 배수관이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부재의 외측면에는 연성관이 삽입되어 이중관 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

안정화를 위해 지반에 천공홀을 형성한 후 보강부재를 삽입하여 보강과 지하수 및 지표침투수를 배수시키는 방법에 있어서,상기 천공홀에 삽입되는 보강부재는 내부로부터 가해지는 압력에 의해 확관되면서 천공홀의 전구간 굴착면으로 고정되고, 상기 보강부재의 내부 또는 외부에서 천공홀의 전구간 내로 유입되는 지하수 및 지표침투수가 배수되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부재의 외측면에 돌출되게 형성된 부분이 천공홀의 굴착면으로 압입 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 보강을 위해 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 보강부재가 천공홀의 굴착면 전구간으로 압착 고정됨과 동시에 배수 또한 일부분에서가 아닌 천공홀의 굴착면 전구간에서 신속하게 이루어질 수 있도록 함은 물론 보강부재의 확관이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 지반의 보강과 동시에 배수 시설이 한번의 시공 과정에서 이루어져 시공성이 우수할 뿐만 아니라 시공비 또한 저렴함은 물론 지반의 안정성을 최대한 확보할 수 있는 효과와 함께 보강부재를 천공홀의 굴착면으로 긴밀하게 밀착 고정할 수 있는 효과 또한 가지는 것이다.

삭제

또한, 보강부재의 외측면에 형성되는 고정돌기에 의해 천공홀의 굴착면에서 보다 큰 저항력을 가질 수 있도록 함으로써, 보강부재를 천공홀과의 저항력을 더욱더 높일 수 있는 효과를 가지는 것이다.

또한, 천공홀의 굴착면 전구간에서의 배수가 더욱더 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 물로 인한 지반의 붕괴를 최소화할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

또한, 이중관 형태의 보강부재에 의해 지반의 전단강도를 극대화시킴은 물론 천공홀의 굴착면 전구간에서의 배수도 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 지반이 최대한 안정성을 확보함은 물론 물로 인한 붕괴 또한 극소화할 수 있는 효과도 갖는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 개략적으로 나타낸 요부 정단면도이고, 도 2는 도 1에 따 른 개략적인 요부 측단면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 도로나 주택지 조성 또는 토지조성 등을 위해 자연지형을 절취하여 형성되는 사면이나 자연적으로 형성되는 사면 등과 같은 지반에 보강을 위해 천공홀을 형성한 후 보강부재를 삽입하여 보강과 지하수 및 지표침투수를 배수시키는 장치에 있어서,

본 발명은, 보강을 위해 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 보강부재가 천공홀의 굴착면 전구간으로 압착 고정됨과 동시에 배수 또한 일부분에서가 아닌 천공홀의 굴착면 전구간에서 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여,

상기 보강부재(10)는 원통형 형태나 다각형 형태인 관형태로 내부에 압력을 가할 수 있도록 중공부(12)가 형성되어 압력을 가함에 따라 상기 보강부재(10)가 확관되면서 외측면이 천공홀(100)의 전구간 굴착면(102)으로 밀착 고정되는 것을 나타낸 것이다.

상기 보강부재(10)는 가압시 확관이 원활하게 이루어질 수 있도록 일측에 통상적인 핀결합에 의해 회동이 이루어지는 힌지부(14)가, 타측에는 상기 힌지부를 기점으로 이격되어 벌어지는 절개부(16)가 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 힌지부와 절개부는 하나가 아닌 연속되게 다단으로 분리되도록 형성하여도 무방하다.

상기에서, 보강부재의 중공부에서 보강부재를 가압하는 방식은 통상적인 상호 연결된 잭(jack)이나 또는 서로 독립된 잭을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 공지 의 유입방식이나 스크류 방식 또는 외부에서 압축력을 가하는 어떠한 방식을 사용하여도 무방할 뿐만 아니라 그라우트를 삽입하여 가압하는 방식도 무방하다.

그에 따라 도 3에서와 같이 상기 보강부재(10)의 내부에서 가해지는 압력에 의해 상기 보강부재(10)가 확관되면서 천공홀(100)의 전구간 굴착면(102)으로 외측면이 긴밀하게 밀착됨으로써, 보강부재(10)와 굴착면(102)과의 저항력을 최대한 증대시켜 보강력을 높이게 됨에 따라 지반의 전단강도를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 보강부재(10)의 외측면에는 하나 이상의 고정돌기(10a)를 형성함으로써, 내부 중공부(12)에서 가해지는 압력으로 인해 보강부재(10)의 외측면이 굴착면으로 밀착 고정되어질 때 상기 고정돌기(10a)가 굴착면(102)으로 파고들어가 고정됨에 따라 저항력을 한층 높일 수 있도록 하는 것이 바람직한 것이다.

아울러, 상기 보강부재(10)에는 길이방향으로 외부와 중공부(12)가 통하도록 하나 이상의 유입홀(18)이 형성되어 침전수가 배수되도록 함으로써, 상기 보강부재(10)와 접촉되어 있는 천공홀(100)의 전구간 굴착면(102)으로 스며드는 침전수가 상기 유입홀(18)을 통하여 중공부(12)로 유입되면서 이 중공부는 배수로와 같은 역할을 하여 신속하게 배수가 이루어질 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

이로써, 본 발명의 보강부재는 천공홀의 전구간 굴착면과 접촉되어 고정되고 배수 또한 전구간에 동시에 이루어질 있는 관계로, 천공홀과의 저항력을 최대한 높여 전단강도를 최대한 높힘과 동시에 국부적인 배수가 아닌 천공홀의 전체적인 구간에서 발생하는 지하수 및 지표침투수의 배수가 신속하고 원활하게 이루어질 수 있게 됨에 따라 물에 의해 지반이 붕괴되는 현상을 최소화하여 인명이나 재산 피해 또한 최대한 줄일 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 배수가 보강부재의 내부 중공부에서 배수되는 일 예로 설명하였으나, 필요에 따라서는 보강부재의 외측면에서 배수가 이루어질 수 있도록 하기 위하여,

상기 보강부재(10)의 고정돌기(10a) 사이에는 삽입홈(10b)이 형성되어 배수관(20)이 삽입되는 것을 나타낸 것이다. 이때, 상기 배수관은 통상적인 방식에 의해 내부와 통하도록 수개의 슬릿홈이나 미세공 등이 형성되어 지하수 및 지표침투수가 원활하게 유입될 수 있는 구조를 갖는 것이다.

그에 따라 상기 보강부재의 고정돌기에 의해 천공홀의 굴착면으로 원활하게 고정됨과 동시에 상기 고정돌기 사이에 구비되는 다수 개의 배수관을 통하여 천공홀의 전구간의 굴착면으로 스며드는 침전수는 배수관을 통하여 원활하게 배수가 이루어질 수 있는 것이다.

이로써, 보강을 위한 천공홀의 전구간으로 발생하는 침전수를 보강부재의 외측면에서도 신속하게 배출시킬 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 보강부재는 재질이 강성 재질을 가지는 것으로써, 강성 재질 뿐만 아니라 연성 재질을 가져 이중관 구조 형태로 보강 및 배수가 이루어질 수 있도록 하기 위하여,

상기 보강부재(10)의 외측면에는 통상의 자체 투수성을 가지는 직포, 부직포 계열의 토목섬유 등으로 인장강도를 가지는 재질의 연성관(30)이 삽입되어 이중관 형태로 형성되는 것을 나타낸 것이다.

상기에서, 보강부재에는 전술한 바와 같이 중공부와 통하도록 형성되는 유입홀을 형성하지 않아도 무방한 것으로, 즉 보강부재의 돌기와 연성관 사이가 지하수 및 지표침투수가 배수될 수 있는 형태의 배수로 역할을 함에 따라 보강부재에 유입홀을 굳이 형성하지 않아도 무방한 것이다.

그에 따라 보강보재(10)가 내부에서 가해지는 압력에 의해 확관되면서 상기 보강부재(10)의 외측면에 형성되는 고정돌기(10a)에 의해 연성관(30)이 천공홀(100)의 굴착면(102)으로 삽입되어 고정되는 것이고, 그로 인해 연성관을 거쳐 유입된 침전수는 연성관과 보강부재의 고정돌기 사이가 지하수 및 지표침투수가 배수될 수 있는 배수로 역할을 함에 따라 상기 굴착면으로 스며드는 침전수가 상기 보강부재와 연성관 사이로 원활하게 배수되어질 수 있는 것이다. 이때, 상기 연성관은 자체 투성성을 가짐에 따라 굴착면으로 스며드는 침전수의 유입이 원활하게 이루어져 배수될 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 개략적으로 나타낸 요부 정단면도.

도 2는 도 1에 따른 개략적인 요부 측단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 보강부재 10a : 돌기

10b : 삽입홈 12 : 중공부

14 : 힌지부 16 : 절개부

18 : 유입홀 20 : 배수관

30 : 연성관 100 : 천공홀

102 : 굴착면

Claims (8)

1. 삭제
2. 안정화를 위해 지반에 천공홀을 형성한 후 보강부재를 삽입하여 보강과 지하수 및 지표침투수를 배수시키는 장치에 있어서,

   상기 보강부재(10)는, 관형태로 내부에 압력을 가할 수 있도록 중공부(12)가 형성되어 압력을 가함에 따라 상기 보강부재가 확관되면서 외측면이 천공홀(100)의 전구간 굴착면(102)으로 밀착 고정되도록 일측에 힌지부(14)가, 타측에는 절개부(16)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 보강부재(10)의 외측면에는 하나 이상의 고정돌기(10a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 보강부재(10)에는 길이방향으로 외부와 중공부가 통하도록 하나 이상의 유입홀(18)이 형성되어 침전수가 배수되도록 하는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 보강부재(10)의 고정돌기(10a) 사이에는 삽입홈(10b)이 형성되어 배수관(20)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 보강부재(10)의 외측면에는 연성관(30)이 삽입되어 이중관 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전면압착방식의 배수보강 일체형 지반구조물 안정화 장치.
7. 삭제
8. 삭제

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