KR101314117B1 - 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공홀 내측으로 우수한 그라우트가 가능한 지반보강공법을 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 사면 등 지반에 수평방향을 기준으로 경사진 천공홀을 천공하는 단계와, 상기 경사진 천공된 천공홀에 쏘일네일링을 삽입하는 단계와, 상기 쏘일네일링이 삽입된 천공홀에 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와, 소정 시간이 경과된 후 상기 기초 그라우팅재가 충진된 천공홀 입구부에 보강 그라우팅재를 충진하는 단계를 포함하되, 상기 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와 상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계 사이에는 상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계를 더 포함하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계는 상기 천공홀을 천공 시 생성되는 배출토와 밀봉용 그라우팅재를 혼합하여 밀봉되도록 하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉 시에는 천공홀의 내측과 외측이 관통된 상태를 이루도록 하는 상기 천공홀 입구부의 공기배출확인용호스를 설치하는 단계와 동시에 이루어지도록 하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉 시 상기 천공홀 입구부로 보강 그라우팅재를 주입하기 위한 보강그라우팅재 주입호스를 설치하는 단계를 더 포함하며, 상기 보강 그라우팅재는 가압 주입되되, 상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계는 복수회에 걸쳐 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법을 제공한다.

Description

경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법{Ground reinforcement method having additional grout injection stage in inlet part of Drilled-hole}

본 발명은 지반보강방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 경사 형성된 천공홀에 있어서 입구부에 그라우팅재가 존재하지 않음으로써 발생되는 공백구간을 방지하기 위한 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법을 제공하고자 한 것이다.

일반적으로 사면안정공법으로 가장 널이 이용되고 있는 쏘일네일링(Soil-Nailing)은 지반보강을 위한 공법의 한 종류로써, 사면보강이나 굴착면에 대한 유연한 지보 등의 목적으로 널리 활용되고 있다. 이러한 쏘일네일링공법은 원지반을 비교적 촘촘한 간격으로 천공한 상태에서 천공홀에 네일을 삽입한 다음, 그라우팅재를 주입하여 원지반 자체의 전단강도를 증대시킴으로써 공사도중이나 공사완료 후에 예상되는 지반의 변위를 가능한 억제하는 공법이다.

한편, 상기 쏘일네일링을 천공홀에 삽입 후 그라우팅재를 주입하는 경우에는 그라우팅재가 시간이 지남에 따라서 수축하므로 2회 이상의 그라우팅재를 주입하는 경우가 일반적이다.

이하 종래 그라우팅재를 주입하여 지반을 보강하는 일 형태를 설명하면 다음과 같다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 지반에 경사진 형태로 천공홀(H)을 형성하고, 보강철근(12) 및 간격재(14) 등으로 이루어진 쏘일네일링(10)을 삽입 한 후에, 도 1(b)~도 1(c)에서와 같이 다수의 그라우팅재(G)를 주입하는 과정을 거쳐 지반보강공법이 이루어지게 된다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 그라우팅재의 안정적 주입을 위하여 소정 각도 하향되게 상기 천공홀(H)을 형성한 후, 그라우팅재를 주입하게 됨이 일반적이다.

한편, 자세히 도시되지는 않았으나, 천공홀(H) 입구부를 밀봉시킨 후에 그라우팅재를 가압하여 천공홀을 충진하는 방법도 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 일반적인 지반보강공법하에서는 시간이 지남에 따라서는, 도 1(d)에서와 같이 천공홀의 입구부 주위에서 충진시킨 그라우팅재가 중력방향으로 소실되어 공백구간(E)이 발생된다.

이는, 천공홀 안쪽에 채워지는 그라우팅재가 수분을 다량 함유하고 있으므로 주위 지반으로 스며들거나 그라우팅재 자체가 서로 뭉치어 즉 고결됨에 따른 수축현상이 발생하게 되기 때문이다.

이와 같이 천공홀(H)의 입구부에 그라우팅재(G)가 충진되지 못하는 경우에는 도 2에서와 같이 천공홀에 형성된 공백구간(E)의 상측 지반(A)이 역학적으로 불안정한 상태를 이루게 된다.

이때, 집중 강우 등이 발생하는 경우에는, 도 3 및 도 4에서와 같이, 불안정한 위치에 놓인 지반부분이 붕괴가 될 수 있으며, 이 경우 다수의 천공홀로 보강된 지반 전체가 함몰되는 등 큰 문제점을 초래할 수 있었다. 즉, 도 4의 사진에서와 같이 앵커유닛(12)의 전방부위 및 지압판(17)과 고정볼트(18)가 노출된 형태로 지반이 모두 붕괴가 일어날 수 있게 되어 상당한 안전상의 문제점을 초래할 수 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지반 보강을 위하여 경사져 형성된 천공홀에 쏘일네일링을 삽입 한 후 그라우팅재 주입 작업을 수행하고 소정 시간이 경과된 후에, 천공홀의 입구부 주위로 공백구간이 발생함에 따른 지반 보강 효과가 약화되는 것을 방지할 수 있는 그라우트 주입공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사면 등 지반에 수평방향을 기준으로 경사진 천공홀을 천공하는 단계와, 상기 경사진 천공된 천공홀에 쏘일네일링을 삽입하는 단계와, 상기 쏘일네일링이 삽입된 천공홀에 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와, 소정 시간이 경과된 후 상기 기초 그라우팅재가 충진된 천공홀 입구부에 보강 그라우팅재를 충진하는 단계를 포함하되, 상기 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와 상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계 사이에는 상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계를 더 포함하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계는 상기 천공홀을 천공 시 생성되는 배출토와 밀봉용 그라우팅재를 혼합하여 밀봉되도록 하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉 시에는 천공홀의 내측과 외측이 관통된 상태를 이루도록 하는 상기 천공홀 입구부의 공기배출확인용호스를 설치하는 단계와 동시에 이루어지도록 하며, 상기 천공홀의 입구를 밀봉 시 상기 천공홀 입구부로 보강 그라우팅재를 주입하기 위한 보강그라우팅재 주입호스를 설치하는 단계를 더 포함하며, 상기 보강 그라우팅재는 가압 주입되되, 상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계는 복수회에 걸쳐 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법을 제공한다.

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상술한 바와 같이 구성된 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법에 의하면 천공홀 입구부에서 별도로 그라우팅재의 반복주입 및 충진상태의 확인에 따라서 그라우트의 밀실효과를 극대화할 수 있게 된다.

특히, 경사져 형성되는 천공홀에 있어서 천공홀의 입구부에 형성되는 공간부의 형성을 원천적으로 제거할 수 있게 되어 지반 흙과 그라우트 경계면에서의 마찰력 증가를 통하여 지반 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

둘째, 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법에 의하면 하나의 쏘일네일링을 지반에 견고히 밀착시킬 수 있게 됨으로써 쏘일네일링의 배치간격을 넓게 할 수 있어 경제성을 가져올 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법에 의하면 배출토를 이용하는 이유는 천공홀(H)의 형성 시 생성된 흙의 유출을 최소화하며 작업의 편의성을 도모하기 위함이다. 특히, 배출토의 양을 줄일 수 있게 되어 작업 환경이 효율적이게 된다.

도 1은 종래 중력식 그라우트 공법을 이용한 지반보강공법을 순차적으로 나타낸 도면;
도 2는 종래 기술에 따른 그라우트 공법에 있어서 공백구간이 형성된 천공홀을 나타낸 도면;
도 3 및 도 4는 종래 기술에 따른 그라우트 공법에 있어서 공백구간이 형성된 천공홀로 인하여 지반이 붕괴되는 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법을 위한 쏘일네일링을 나타낸 도면;
도 6는 천공홀 내 쏘일네일링을 설치하는 모습을 나타낸 도면;
도 7 및 도 8은 천공홀 내 그라우팅재를 충진하는 모습을 순서대로 나타낸 도면;
도 9은 공백구간이 형성된 천공홀 입구를 밀봉하는 모습을 나타낸 도면;
도 10는 천공홀 내측 공백구간에 그라우팅재를 가압주입하는 모습을 나타낸 도면;
도 11은 천공홀 내측 공백구간에 그라우팅재를 충진한 후 지압판 및 고정볼트를 체결한 모습을 나타낸 도면; 및
도 12은 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법 순서도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 5를 참조하여 본 발명 다단 그라우트 주입공업을 통한 지반보강공법을 위한 쏘일네일링에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명 지반보강공법을 위한 쏘일네일링(100)의 주요 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 것처럼, 본 발명을 위한 쏘일네일링(100)은 소정 길이를 가지는 앵커철근(110), 그라우팅재 주입호스(120,130), 공기배출확인호스(140) 및 보강그라우팅재 주입호스(180)를 포함한다.

여기서, 상기 그라우팅재 주입호스(120,130)는 두 개 이상이 적용될 수 있는데, 이하에서는 두 개의 주입호스 즉, 제1그라우팅재 주입호스(120)와 제2그라우팅재 주입호스(130)로 나뉘어 구성된 형태를 일 예로 들어 설명한다.

상기 제1그라우팅재 주입호스(120)는 천공홀(H)의 깊숙한 내측에 그랑우팅재(G)를 주입하기 위한 호스 역할을 수행하며, 상기 제2그라우팅재 주입호스(130)는 천공홀의 입구에 가까운 영역 측으로 그라우팅재를 주입하는 역할을 하게 된다.

미설명부호인, 150과 160은 각각 간격재와 그라우팅 주입호스와 앵커철근을 고정시키는 연결부재이다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 쏘일네일링을 이용하여 천공홀 내측에 그라우팅하는 방법과 이를 통하여 지반을 보강하는 방법에 대하여 첨부된 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 지반보강공법을 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 12은 본 발명에 따른 지반보강공법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

먼저, 도 6에서와 같이, 사면 및 구조물 기초 지반에 일정 깊이로 수평방향을 기준으로 경사지게 형성되도록 천공홀(H)을 천공하는 단계를 수행한다(S10).

그리고 난 후, 상기 경사지게 천공된 천공홀(H)에 쏘일네일링(100)을 삽입하는 단계를 수행한다.

다음으로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 그라우팅 주입호스(120,130)를 이용하여 상기 쏘일네일링이 삽입된 천공홀(H)에 기초 그라우팅재를 충진하는 단계를 수행한다(S20).

이때, 상기 천공홀을 충진하기 위한 기초그라우팅재 주입호스는 상술한 바와 같이, 제1그라우팅재 주입호스(120)와 제2그라우팅재 주입호스(130)로 나뉘어 구성되며, 상기 제1그라우팅재 주입호스(120)를 통하여는 천공홀(H)의 깊숙한 내측 영역에 그라우팅재(G)를 주입하게 되며 복수 회에 걸쳐 이루어질 수도 있다.

한편, 소정 시간이 경과된 후에는 상기 제2그라우팅재 주입호스(130)를 이용하여 천공홀(H)의 입구부 측에 가까운 영역을 충진하는 단계를 수행한다.

이와 같이 하는 이유는, 그라우팅재가 시간이 지남에 따라서 수축이 되므로, 수축된 공간부를 최소화하기 위함이며, 이를 도시한 도면은 도 8에서와 같다.

그리고 난 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 천공홀(H)의 형성 시 생성된 배출토와 별도의 시멘트를 이용하여 상기 천공홀의 입구에 밀봉부(102)를 생성하는 단계를 수행한다(S40).

이때, 배출토를 이용하는 이유는 천공홀(H)의 형성 시 배출되어 생성된 흙을 최소화하며 작업 공간상의 편의성을 도모하기 위함이다. 즉, 배출토의 양을 줄일 수 있게 되어 작업 환경이 효율적이게 된다.

한편, 상기 천공홀(H)의 입구를 밀봉 시에는 상기 공기배출확인용호스(140)와 보강 그라우팅재를 주입하기 위한 보강그라우팅재 주입호스(180)를 함께 설치한다(S50).

이때, 상기 공기배출용확인호스(140)와 보강그라우팅재 주입호스(180)는 밀봉부(102)에 최대한 근접하게 설치됨이 바람직할 것이다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 천공홀 내측을 모두 그라우팅재를 주입하여 충진시킨 경우에도 상당한 시간이 경과된 후에는, 경사진 천공홀(H)의 입구부 측에 공백구간(E)이 발생하게 된다. 즉, 기충진된 그라우팅재들이 서로 밀착고결됨돠 동시에 중력에 의하여 천공홀의 입구부 특히 입구부 상측부가 그라우팅재가 없는 상태를 이루게 된다.

이를 위해, 본 발명에 있어서는 보강용 그라우팅재(G)를 상기 보강그라우팅재 주입호스(180)를 통하여 천공홀(H) 내측으로 주입하는 과정을 거치도록 한다(S60). 그리고, 상기 주입되는 보강그라우팅재(G)는 소정 가압하에 주입되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 공기배출확용인호스(140)를 통하여는 보강용 그라우팅재의 충진에 의하여 공백구간(E)내 공기가 배출되는지를 확인함으로써 공백구간이 모두 충진되는지를 확인하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 공백구간(E)에 있어서도 여전히 수축이 발생할 수 있으므로 상기 보강그라우팅재 또한 소정 시간차를 두고 다수 회 주입되도록 함이 바람직할 것이다.

최종적으로, 외부에 노출된 앵커철근(110)에 지압판(201)과 고정부재(202)를 체결함으로써 하나의 천공홀에 대한 지반보강방법이 완료되며, 이와 같은 과정을 지반상에 소정 이격된 위치마다 수행함으로써 특정 지역의 지반보강이 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 보강 그라우팅재의 반복주입에 의하여 천공홀 내 밀실효과를 극대화할 수 있게 된다.

특히, 경사져 형성되는 천공홀에 있어서 천공홀의 입구부에 형성되는 공간부의 형성을 미리 원천적으로 제거할 수 있게 되어 지반 흙과 그라우트 경계면에서의 마찰력 증가를 통하여 지반 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법에 의하면 하나의 쏘일네일링을 지반에 견고히 밀착시킬 수 있게 됨으로써 쏘일네일링의 배치간격을 넓게 할 수 있어 경제성을 가져올 수 있는 효과가 있다.

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.

H: 천공홀 G: 그라우팅재
100: 쏘일네일링 102: 밀봉부
110: 앵커유닛 120: 그라우팅 주입호스
130: 그라우팅 주입호스 140: 공기배출용확인호스
180: 보강그라우팅재 주입호스

Claims (5)

1. 사면 등 지반에 수평방향을 기준으로 경사진 천공홀을 천공하는 단계와, 상기 경사진 천공된 천공홀에 쏘일네일링을 삽입하는 단계와, 상기 쏘일네일링이 삽입된 천공홀에 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와, 소정 시간이 경과된 후 상기 기초 그라우팅재가 충진된 천공홀 입구부에 보강 그라우팅재를 충진하는 단계를 포함하되,
   상기 기초 그라우팅재를 충진하는 단계와 상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계 사이에는 상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계를 더 포함하며,
   상기 천공홀의 입구를 밀봉하는 단계는 상기 천공홀을 천공 시 생성되는 배출토와 밀봉용 그라우팅재를 혼합하여 밀봉되도록 하며,
   상기 천공홀의 입구를 밀봉 시에는 천공홀의 내측과 외측이 관통된 상태를 이루도록 하는 상기 천공홀 입구부의 공기배출확인용호스를 설치하는 단계와 동시에 이루어지도록 하며,
   상기 천공홀의 입구를 밀봉 시 상기 천공홀 입구부로 보강 그라우팅재를 주입하기 위한 보강그라우팅재 주입호스를 설치하는 단계를 더 포함하며,
   상기 보강 그라우팅재는 가압 주입되되,
   상기 보강 그라우팅재를 충진하는 단계는 복수회에 걸쳐 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 경사 형성된 천공홀 입구부에 있어서 다단 보강 그라우트 주입 공법을 통한 지반보강방법.
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