KR101393727B1 - 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 관한 것으로, 탄성부재의 탄성력에 의해 정착날개를 1차로 확장시켜 정착하고 인장재의 인장에 의해 정착날개를 2차로 확장시켜 정착하며 이러한 정착부만 그라우팅하는 한편 나머지 공간을 친환경재료로 채워 지반을 견실하게 보강함과 아울러 환경오염을 줄이는데 목적이 있다.
본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커는, 지중의 앵커공(1)에 삽입되며 기계적 반발력과 그라우팅을 통해 정착되는 정착부 및 상기 정착부에 연결되는 자유부를 포함하고, 상기 정착부는, 둘레부에 테이퍼형태의 제1경사부(13)가 형성되면서 상기 제1경사부에 가이드돌기(14)가 형성되며 내부가 중공인 헤드몸체(11), 상기 헤드몸체의 전방에 형성되는 고정금구(12)로 이루어진 정착헤드(10)와; 내주면에 상기 정착헤드의 제1경사부와 대응되는 제2경사부(21)가 구비되면서 상기 제2경사부에 상기 가이드돌기가 슬라이딩 가능하게 수용되는 가이드홈(22)이 형성되고 상기 정착헤드의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 상기 제1,2경사부(13,21)를 통해 슬라이딩 가능하게 지지되는 2개 이상의 정착날개(20)와; 상기 정착날개를 상기 정착헤드의 둘레부측으로 지지하며 외력에 의해 파단되어 상기 정착날개의 구속을 해제하는 하나 이상의 고정밴드(23)와; 상기 정착헤드의 후방에 일정 공간을 두고 연결되는 탄성부재 지지판(40)과; 상기 정착날개의 후방에 상기 탄성부재 지지판을 통해 압축 상태로 설치되며 상기 정착날개를 확장 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재(30)를 포함하며, 상기 자유부는 일측이 상기 정착헤드의 헤드몸체의 내부를 관통하여 상기 고정금구에 고정되며 타측은 인장헤드를 통해 지지되며 상기 정착헤드를 인장시켜 상기 정착날개를 확장시키는 하나 이상의 인장재(30)를 포함하며, 이에 의하여, 상기 정착날개는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 정착헤드의 제1경사부를 따라 1차로 확장되어 지반에 1차 정착된 후 상기 인장재의 인장으로 인한 상기 정착헤드의 인발에 의해 2차로 확장되며 상기 정착부는 그라우팅으로 마감되고 상기 자유부는 속채움재로 채워 마감된다.
본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공법은, 지중에 앵커공(1)을 천공하는 제1단계와; 청구항 1에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커(100)를 상기 제1단계에 의해 형성된 앵커공에 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커의 고정밴드(23)를 해체하여 상기 탄성부재(30)의 팽창에 의해 상기 정착날개(20)가 확장하면서 지반에 1차로 정착되도록 하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 정착날개가 지반에 1차로 정착된 상태에서 상기 인장재(50)를 인장하여 상기 정착헤드가 지상측으로 이동되도록 함으로써 상기 정착날개가 벌어지면서 지반에 2차로 정착되도록 하는 제4단계와; 상기 4단계 이후 상기 정착부 주변에 그라우트재를 채워 상기 정착부를 그라우팅 정착함과 상기 자유부를 비그라우트재로 채우는 제5단계를 포함한다.

Description

기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법{FORE-FIXEDNESS TYPE PERMANENT ANCHOR USING MECHANICAL REPULSIVE POWER AND CONSTRUCTING METHOD THEREOF}

본 발명은 지반 보강을 위한 앵커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성부재의 탄성력에 의해 정착날개를 1차로 확장시켜 정착하고 인장재의 인장에 의해 정착날개를 2차로 확장시켜 정착하며 이러한 정착부만 그라우팅하는 한편 나머지 공간을 친환경재료로 채워 지반을 견실하게 보강함과 아울러 환경오염도 줄일 수 있는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 관한 것이다.

일반적으로, 앵커는 절개지 등에서의 절개면의 붕괴방지 및 사면안정, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지 등에 사용되며, 또한 지진 발생지 등의 건축물이나 대형 철탑 시공시 구축물의 이동이나 왜곡을 방지하기 위해 설치되는 것이다.

굴착공법은 붕괴염려가 있는 지반에 천공기를 이용하여 굴착공을 천공하고, 이 구멍에 그라우트 호스(grout hose)와 복수개의 인장재 및 내하체를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한 다음, 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 내하체와 함께 양생되면 인장재의 다른 한쪽끝단에 고정구를 체결한 후 강연선 내의 인장재를 유압장비 등을 사용하여 인장하여 대상 구조물을 안정시키는 것이다.

이와 같은 앵커는 그라우팅의 지압력 또는 지반과의 마찰력에 의하여 표면으로부터의 인장력을 지지하게 된다.

이러한 굴착공법에서 앵커의 구성요소는 소요응력을 발휘하는 정착부, 이 정착장에서 발휘되는 응력을 전달하는 자유부, 소요응력을 구조체에 작용토록 하는 고정구로 구분된다. 이들 구성요소 중 정착부는 지반과 시멘트 그라우트, 시멘트 그라우트와 인장재의 부착저항에 의해 결정된다. 상기 굴착공법에 사용되는 자유부는 예컨대 주로 다수의 강선이 꼬여있는 와이어로프가 피복된 인장재로 이루어질 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 앵커는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술에 의한 앵커는 그라우트의 지압력에 의해 인발에 대한 버팀강성을 부여하는 것인데, 지반의 상태에 따라 앵커가 삽입된 굴착공의 주변에는 다수의 절리가 존재한다. 따라서, 그라우트는 주입압력에 의해 충진되는 것이기 때문에 상기 굴착공에 주입될 때 절리를 통해 상기 굴착공에서 누출되어 상기 굴착공 내부의 충진율이 낮아짐으로써 지반을 실질적으로 보강하지 못하고 있다. 이때, 상기 절리가 일부분에만 형성된다 하여도 상기 굴착공 내부의 전영역이 하나의 공간이기 때문에 굴착공의 전영역에 충진된 그라우트 내부에 공극이 발생되어 보강이 이루어지지 않게 된다. 여기서, 굴착공 내부의 강도를 측정할 방법이 없기 때문에 공극이 존재하는 상태를 인지하지 못하고 공사를 진행하게 되고, 결국 지반 붕괴로 인한 대형 사고가 발생될 수 있다.

그리고, 앵커의 외주면이 대개 평평한 면이기 때문에 그라우트와 앵커 사이에 이탈현상이 발생되므로 인장재의 인장시 앵커가 굴착공에서 인발되고, 결과적으로 지반이 붕괴되는 단점도 있다.

또한, 선단 정착부에서 집중적인 하중을 받게 되어 구조적으로 안정하지 못한 문제점이 있어 정착부의 길이를 길게 하였다. 하지만 정착부가 길어지면 단가 및 시공상의 어려움 등의 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 앵커가 인발될수록 지중에 대한 버팀력이 커지도록 하며, 쐐기와 지반과의 마찰력 증대를 통해 지반을 더욱 견고하게 보강할 수 있도록 한 지압식 영구 앵커가 제안된 바 있다.

종래 기술에 의한 앵커는, 예컨대, 지반 내의 굴착공 안쪽에 삽입되는 정착 헤드와; 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되며 후단부가 굴착공 외부의 지압수단에 연결되는 하나 이상의 인장재와; 상기 인장재의 도중에 설치되어 굴착공을 밀폐하는 패커와; 상기 인장재의 인장시 벌어지면서 굴착공에 박히는 쐐기로 구성된다.

종래 기술에 의한 쐐기식 앵커는 굴착공에 삽입될 때에는 패커와 쐐기가 굴착공에 간섭되지 않도록 패커는 수축된 상태이고 쐐기는 인장재측으로 밴딩된 상태이다. 이 상태에서 패커를 먼저 팽창시켜 패커와 굴착면의 마찰력에 의해 앵커를 굴착공에 지지한 후 인장재를 인장하여 쐐기가 벌어지도록 함으로써 시공되는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 특허받은 특허문헌 1(등록특허 제10-1017412호)이 있다.

특허문헌 1은 정착날개가 탄성부재의 탄성력에 의해 1차 확장되고 인장재의 인장력에 의해 2차 확장되어 지반에 정착되는 것으로서 큰 정착력을 통해 지반을 보강할 수 있는 이점이 있지만, 앵커공의 모든 영역을 그라우팅함에 따라 그라우트재의 사용량이 많아지므로 비용이 상승하고 지반을 파괴함과 아울러 많은 양의 이산화탄소(CO2)가 발생되어 환경을 오염시키는 단점이 있고, 인장재가 정착헤드의 후방에 별도로 형성되는 인장재 연결블록에 설치되어 인장력이 정착헤드의 후방에서부터 발생하므로 정착날개의 2차 정착이 부실하게 이루어지는 단점이 있다.

등록특허 제10-1017412호 등록특허 제10-0847358호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄성부재의 탄성력에 의해 정착날개를 1차로 확장시켜 정착하고 인장재의 인장에 의해 정착날개를 2차로 확장시켜 정착하며 이러한 정착부만 그라우팅하는 한편 나머지 공간을 친환경재료로 채워 지반을 견실하게 보강함과 아울러 환경오염도 줄일 수 있는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커는, 지중의 앵커공에 삽입되며 기계적 반발력과 그라우팅을 통해 정착되는 정착부 및 상기 정착부에 연결되는 자유부를 포함하고, 상기 정착부는, 둘레부에 테이퍼형태의 제1경사부가 형성되면서 상기 제1경사부에 가이드돌기가 형성되며 내부가 중공인 헤드몸체, 상기 헤드몸체의 전방에 형성되는 고정금구로 이루어진 정착헤드와; 내주면에 상기 정착헤드의 제1경사부와 대응되는 제2경사부가 구비되면서 상기 제2경사부에 상기 가이드돌기가 슬라이딩 가능하게 수용되는 가이드홈이 형성되고 상기 정착헤드의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 상기 제1,2경사부를 통해 슬라이딩 가능하게 지지되는 2개 이상의 정착날개와; 상기 정착날개를 상기 정착헤드의 둘레부측으로 지지하며 외력에 의해 파단되어 상기 정착날개의 구속을 해제하는 하나 이상의 고정밴드와; 상기 정착헤드의 후방에 일정 공간을 두고 연결되는 탄성부재 지지판과; 상기 정착날개의 후방에 상기 탄성부재 지지판을 통해 압축 상태로 설치되며 상기 정착날개를 확장 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재를 포함하며, 상기 자유부는 일측이 상기 정착헤드의 헤드몸체의 내부를 관통하여 상기 고정금구에 고정되며 타측은 인장헤드를 통해 지지되며 상기 정착헤드를 인장시켜 상기 정착날개를 확장시키는 하나 이상의 인장재를 포함하며, 이에 의하여, 상기 정착날개는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 정착헤드의 제1경사부를 따라 1차로 확장되어 지반에 1차 정착된 후 상기 인장재의 인장으로 인한 상기 정착헤드의 인발에 의해 2차로 확장되며 상기 정착부는 그라우팅으로 마감되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공법은, 지중에 앵커공을 천공하는 제1단계와; 청구항 1에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 상기 제1단계에 의해 형성된 앵커공에 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커의 고정밴드를 해체하여 상기 탄성부재의 팽창에 의해 상기 정착날개가 확장하면서 지반에 1차로 정착되도록 하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 정착날개가 지반에 1차로 정착된 상태에서 상기 인장재를 인장하여 상기 정착헤드가 지상측으로 이동되도록 함으로써 상기 정착날개가 벌어지면서 지반에 2차로 정착되도록 하는 제4단계와; 상기 4단계 이후 상기 정착부 주변에 그라우트재를 채워 상기 정착부를 그라우팅 정착함과 상기 자유부를 속채움재(비그라우트재로서, 친환경재 재료, 친환경재료와 시멘트의 혼합물 등)로 채우는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 의하면, 정착날개가 탄성부재의 탄성력에 의해 1차 확장 및 인장재의 인장력에 의해 2차 확장되면서 기계적 반발력을 통해 지반에 정착되고 또한, 정착부를 그라우팅하여 기계적 반발력과 함께 큰 정착력을 발휘함으로써 지반을 견실하게 보강할 수 있고 선단 정착으로 앵커공의 천공경을 줄일 수 있으므로 비용도 대폭으로 절감할 수 있다.

또한, 정착이 필요한 부분만 기계적 반발력과 그라우팅으로 정착하고 나머지 구간은 친환경재료로 속채움하여 지반의 오염을 방지하고 CO2 발생량도 감소하여 지반의 보존과 함께 생태계도 보존할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커에 적용된 인장헤드의 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공정도.
도 5는 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커에 적용된 탄성부재 지지판의 다른 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커에 그라우팅 마감판이 적용된 사시도.
도 7은 도 6의 시공 상태도.

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커(100)는, 기계적 반발력과 그라우팅을 통해 지중에 정착되는 정착부 및 인장력을 통해 상기 정착부를 정착시키며 지중에 정착되지 않는 자유부로 구성된다.

상기 정착부는, 정착헤드(10), 정착날개(20), 탄성부재(30), 탄성부재 지지판(40)으로 구성된다.

정착헤드(10)는 헤드몸체(11)를 포함한다. 헤드몸체(11)는 내부가 중공인 형태이며 앞쪽(설치 상태 기준)에 고정금구(12)가 결합된다.

헤드몸체(11)는 둘레부에 정착날개(20)의 확장을 유도하기 위한 제1경사부(13)가 형성된다. 제1경사부(13)는 앞쪽으로 가면서 점진적으로 상향 경사지는 형태이며(외경이 커지는 형태) 따라서 헤드몸체(11)는 뒤쪽은 타원형이고 앞쪽으로 가면서 원형으로 형성된다.

제1경사부(13)에는 정착날개(20)가 비틀림없이 확장되고 정착헤드(10)의 이탈을 방지하기 위하여 가이드돌기(14)가 형성된다. 가이드돌기(14)는 정착날개(20)의 가이드홈에 슬라이딩 가능하게 수용된다.

헤드몸체(11)의 둘레부에는 정착날개(20)를 지지하는 예를 들어 삼각형상의 지지벽(15)이 돌출 형성될 수 있다. 이 지지벽(15)은 정착날개(20)의 지지와 함께 탄성부재 지지판(40)을 고정하는 고정봉이 고정되기도 한다.

고정금구(12)는 헤드몸체(11)에 고정되며 후술하는 자유부의 인장재(50)의 선단부를 고정하기 위하여 사용되며, 헤드몸체(11)에 고정되며 인장재(50)의 선단부가 고정되는 원형의 블록 및 상기 블록에 결합되는 캡으로 구성될 수 있다.

정착날개(20)는 정착헤드(10)의 둘레부에 슬라이딩 가능하게 장착되며 탄성부재(30)의 탄성력과 정착헤드(10)의 인발에 의해 확장되어 지반에 정착되는 것이며, 내주면에 정착헤드(10)의 제1경사부(13)와 대응되는 제2경사부(21)가 구비되고 또한, 제2경사부(21)에 가이드돌기(14)가 슬라이딩 가능하게 수용되는 가이드홈(22)이 형성된다. 가이드홈(22)은 정착날개(20)에 길이방향을 따라 형성되며 앞쪽과 뒤쪽이 막힌 구조이다.

정착날개(20)는 정착 이전에는 정착헤드(10)에 슬라이딩 하지 않도록 고정되어야 하며, 이를 위하여 고정밴드(23)가 적용된다.

고정밴드(23)는 예를 들어 스트립밴드의 형태로서 길이방향의 양측에 각각 핀공이 형성되며 정착날개(20)의 둘레부에 상기 핀공이 일치되도록 감긴 상태에서 상기 핀공에 안전핀(23b)이 끼워짐으로써 정착날개(20)들을 정착헤드(10)쪽으로 지지하며, 당김줄(23a)의 조작에 의해 안전핀(23b)이 고정밴드(23)에서 이탈됨으로써 해체되어 정착날개(20)를 자유상태로 만들어준다. 도면에서는 2개의 고정밴드(23)가 사용됨에 따라 하나의 안전핀(23b)은 2개의 고정밴드(23)에 끼움 고정될 수 있다.

정착날개(20)는 정착력을 증대하기 위하여 지면에 박히는 요철 구조의 스파이크가 표면에 구성될 수도 있다.

탄성부재(30)는 정착날개(20)의 후방에 탄성부재 지지판(40)을 통해 압축 상태로 설치되며, 고정밴드(23)의 파단시 탄성력에 의해 정착날개(20)를 전방으로 밀어 정착날개(20)가 확장되도록 한다. 탄성부재(30)는 도면에 도시된 코일스프링으로 한정되지 아니하고 이러한 기능이 가능한 모든 탄성체가 사용 가능하다.

탄성부재 지지판(40)은 정착헤드(10)의 후방에 일정 공간[탄성부재(30)가 설치되는 공간]을 두고 설치되어 탄성부재(30)를 지지함으로써 탄성부재(30)의 탄성력이 후방으로 발생하지 않고 전방의 정착날개(20)로만 발생하도록 한다.

탄성부재 지지판(40)은 인장재(50)가 통과될 수 있는 링 형태이며, 고정봉(41)을 통해 정착헤드(10)에 고정된다.

고정봉(41)은 신축성이 없는 재질이며 둘레부에 나사부가 형성되며 일측은 예를 들어 정착헤드(10)의 지지벽(15)에 나사 체결되고 타측은 탄성부재 지지판(40)에 형성된 체결공에 관통된 후 양쪽에서 너트(42)가 체결됨으로써 탄성부재 지지판(40)을 고정한다.

즉, 고정봉(41)의 구조상 탄성부재 지지판(40)의 위치를 자유롭게 변경할 수 있으므로 지반상태나 탄성부재(30)의 종류와 탄성계수 등의 변수에 맞는 위치에 탄성부재 지지판(40)을 설치할 수 있다.

고정봉(41)은 2개 이상이 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되어 탄성부재 지지판(40)을 안정된 자세로 지지한다.

한편, 탄성부재 지지판(40)은 탄성부재(30)를 지지하는 기능에 부가하여 그라우팅의 마감판의 기능도 겸할 수 있다. 즉, 도 5에서 보이는 바와 같이, 탄성부재 지지판(40)은 앵커공과 동일한 형태와 크기이면서 인장재(50)가 관통되는 인장재 수용홀(40a)과 그라우팅 호스(60)가 관통되는 호스 수용홀(40b)이 구비된 판형으로 구성된다. 인장재 수용홀(40a)과 호스 수용홀(40b)의 크기와 수량 및 위치는 도면에 도시된 것에 한정되지 아니하다.

이와 같은 구조의 탄성부재 지지판(40)에 따르면, 탄성부재(30)를 지지함과 아울러 앵커공(1)을 폐쇄함으로써 그라우팅 호스(60)에 의해 주입되는 그라우트재가 탄성부재 지지판(40) 안쪽에만 주입되도록 경계역할을 겸할 수 있다. 이때, 가압 그라우팅도 가능하므로 그라우팅 정착력을 증대할 수도 있다.

상기 자유부는 일측이 정착헤드(10)의 헤드몸체(11)의 내부를 관통하여 고정금구(12)에 고정되며 타측은 인장헤드(70)를 통해 지지되며 정착헤드(10)를 인장시켜 정착날개(20)를 확장시키는 하나 이상의 인장재(50)이다. 인장재(50)는 선단부가 정착헤드(10)의 앞쪽에 연결되어 정착헤드(10)의 앞쪽에서부터 인장력을 발생함에 따라 정착날개(20)를 안정적으로 확장시킬 수 있다.

도 3에서처럼, 인장재(50)를 지지하는 인장헤드(70)는 인장재(50)와 그라우팅 호스(60)가 각각 수용되는 홀이 구비된다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공법은 다음과 같다.

1. 앵커공 천공.

공지의 천공장비를 이용하여 지중에 앵커공(1)을 천공한다.

2. 앵커 삽입.

앵커(100)의 삽입시(정착 전)까지는 정착날개(20)들이 고정밴드(23)에 의해 정착헤드(10)쪽으로 지지됨과 아울러 탄성부재(30)가 압축된 상태이므로 모든 부분에서 원형의 외형을 유지하여 앵커(100)는 앵커공(1)의 간섭을 받지 않고 자연스럽게 앵커공(1) 안에 삽입 설치된다.

3. 1차 확장.

지상에서 당김줄 등의 조작에 의해 고정밴드(23)가 파단되면 정착날개(20)의 구속이 해제됨에 따라 탄성부재(30)가 탄성력에 의해 팽창하여 정착날개(20)를 전방으로 밀게 된다.

정착날개(20)는 제1,2경사부(13,21)에 의해 전방으로 슬라이딩하면서 확장되어 앵커공(1) 둘레부의 지반에 정착된다.

4. 2차 확장.

지표면에 설치된 인장헤드(70)를 통과한 인장재(50)를 인장하면, 인장재(50)가 연결된 정착헤드(10)가 지상측으로 이동하며, 이때, 정착날개(20)는 이미 1차 확장을 통해 지반에 정착된 상태이므로 정착헤드(10)와 함께 지상측으로 이동하지 않고 지중을 향해 2차 확장되어 정착되며 이로써 1차 확장으로 인한 정착력보다 큰 정착력(기계적 반발력)에 의해 정착된다.

5. 그라우팅 및 채움.

본 발명은 정착부를 기계적 반발력과 함께 그라우팅에 의해 정착하고 자유부를 속채움재(비그라우트재로서 친환경재료인 토사, 벤토나이트, 황토를 포함하는 군 중 하나 이상의 조합, 상기 친환경재료와 시멘트의 혼합 등, 시멘트가 혼합되어도 소량이기 때문에 시멘트만을 사용하는 것보다 친환경적이다.)로 채워 현장을 친환경적으로 조성한다.

먼저, 2차 확장에 의한 기계적 반발력에 의한 정착이 완료된 후 그라우팅 호스(60)를 상기 정착부에 설치하여 그라우트재를 상기 정착부에 주입함으로써 상기 정착부를 그라우팅한다. 그라우팅 구간은 상기 정착부 주변 또는 상기 정착부보다 약간 넓은 면적이다.

탄성부재 지지판(40)이 그라우팅 마감판의 용도를 겸하는 경우 그라우트재는 탄성부재 지지판(40)의 앞쪽에만 주입됨으로써 그라우팅 공간이 정확하게 결정되며, 탄성부재 지지판(40)의 위치 변경이 가능한 경우 그라우팅 공간의 크기도 변경할 수 있다.

그라우팅이 완료되면 그라우팅 공간의 바깥쪽인 자유부에 토사, 벤토나이트, 황토 중 하나 이상의 채움재(토사, 벤토나이트, 황토를 각각 사용할 수도 있고, 2개 이상을 혼합하여 사용할 수도 있으며 이때의 혼합비율은 자유롭게 결정된다)를 채워 마감한다.

도 6과 도 7은 별도의 그라우팅 마감판(80)이 추가로 적용된 것이다.

그라우팅 마감판(80)은 앵커공(1)과 동일한 형태와 크기(설치를 위하여 약간 작을 수 있음)이면서 인장재(50)가 관통되는 인장재 수용홀(81)과 그라우팅 호스(60)가 관통되는 호스 수용홀(82)이 구비된 판형이며, 탄성부재 지지판(40)의 후방에 배치되면서 탄성부재 지지판(40)을 고정하는 고정봉(41)에 연결(양쪽에서 너트를 통해 고정)되는 구성이다.

그라우팅 마감판(80)은 앞쪽에만 그라우트재가 주입되도록 마감하며 고정봉(41)에서 위치의 변경이 가능하므로 탄성부재(40)와 상관없이 그라우팅 영역의 크기를 다양하게 변경할 수 있다.

마감판을 대신하여 패커가 적용될 수도 있다. 상기 패커는 내부에 유체가 주입되면 팽창하여 앵커공(1)을 밀봉하는 것으로, 고정봉(41)이나 탄성부재 지지판(40) 등에 고정되며, 지상에서 주입되는 유체(에어, 밀크 등)를 통해 팽창하여 자신을 기준으로 하여 안쪽과 바깥쪽이 차단되도록 경계함으로써 그라우트재가 안쪽(앞쪽)에만 주입되도록 한다.

10 : 정착헤드, 11 : 헤드몸체
12 : 고정금구, 13,21 : 제1,2경사부
14 : 가이드돌기, 15 : 지지벽
20 : 정착날개, 22 : 가이드홈
30 : 탄성부재, 40 : 탄성부재 지지판
41 : 고정봉, 50 : 인장재
60 : 그라우팅 호스, 70 : 인장헤드

Claims (10)

1. 지중의 앵커공(1)에 삽입되며 기계적 반발력과 그라우팅을 통해 정착되는 정착부 및 상기 정착부에 연결되는 자유부를 포함하고,
   상기 정착부는,
   둘레부에 테이퍼형태의 제1경사부(13)가 형성되면서 상기 제1경사부에 가이드돌기(14)가 형성되며 내부가 중공인 헤드몸체(11), 상기 헤드몸체의 전방에 형성되는 고정금구(12)로 이루어진 정착헤드(10)와;
   내주면에 상기 정착헤드의 제1경사부와 대응되는 제2경사부(21)가 구비되면서 상기 제2경사부에 상기 가이드돌기가 슬라이딩 가능하게 수용되는 가이드홈(22)이 형성되고 상기 정착헤드의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 상기 제1,2경사부(13,21)를 통해 슬라이딩 가능하게 지지되는 2개 이상의 정착날개(20)와;
   상기 정착날개를 상기 정착헤드의 둘레부측으로 지지하며 외력에 의해 파단되어 상기 정착날개의 구속을 해제하는 하나 이상의 고정밴드(23)와;
   상기 정착헤드의 후방에 일정 공간을 두고 배치되며 상기 정착헤드에 고정되는 2개 이상의 고정봉(41)을 통해 지지되는 탄성부재 지지판(40)과;
   상기 정착날개의 후방에 상기 탄성부재 지지판을 통해 압축 상태로 설치되며 상기 정착날개를 확장 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재(30)와;
   상기 탄성부재 지지판의 후방에 설치되며 그라우트재가 후방으로 누출되지 않고 상기 정착부에만 주입되도록 경계를 형성하는 마감재를 포함하며,
   상기 자유부는 일측이 상기 정착헤드의 헤드몸체의 내부를 관통하여 상기 고정금구에 고정되며 타측은 인장헤드를 통해 지지되며 상기 정착헤드를 인장시켜 상기 정착날개를 확장시키는 하나 이상의 인장재(30)를 포함하며, 이에 의하여, 상기 정착날개는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 정착헤드의 제1경사부를 따라 1차로 확장되어 지반에 1차 정착된 후 상기 인장재의 인장으로 인한 상기 정착헤드의 인발에 의해 2차로 확장되며 상기 정착부는 그라우팅으로 마감되고 상기 자유부는 속채움재로 채워 마감되는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 고정봉은 둘레부에 나사부가 형성되며, 상기 탄성부재 지지판은 상기 고정봉의 나사부에 체결되는 너트를 통해 위치 변경이 가능하도록 상기 고정봉에 고정되는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 마감재는 상기 앵커공과 동일한 형태이면서 상기 인장재가 관통되는 인장재 수용홀과 그라우팅 호스가 관통되는 호스 수용홀이 구비된 판형이며, 상기 탄성부재 지지판의 후방에 배치되면서 상기 탄성부재 지지판을 고정하는 고정봉에 연결되어 그라우팅이 앞쪽에서 마감되도록 하는 그라우팅 마감판(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 그라우팅 마감판은 상기 고정봉에 위치 조정 가능하도록 상기 고정봉에 나사 체결되는 너트로 고정되는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 마감재는 내부에 주입되는 유체를 통해 팽창하여 상기 정착부의 후방을 상기 자유부와 차단하는 패커인 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커.
9. 지중에 앵커공(1)을 천공하는 제1단계와;
   청구항 1에 의한 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커(100)를 상기 제1단계에 의해 형성된 앵커공에 삽입하는 제2단계와;
   상기 제2단계 이후 상기 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커의 고정밴드(23)를 해체하여 상기 탄성부재(30)의 팽창에 의해 상기 정착날개(20)가 확장하면서 지반에 1차로 정착되도록 하는 제3단계와;
   상기 제3단계를 통해 정착날개가 지반에 1차로 정착된 상태에서 상기 인장재(50)를 인장하여 상기 정착헤드가 지상측으로 이동되도록 함으로써 상기 정착날개가 벌어지면서 지반에 2차로 정착되도록 하는 제4단계와;
   상기 4단계 이후 상기 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커(100)의 마감재의 앞인 정착부에 그라우트재를 채워 상기 정착부를 그라우팅 정착함과 상기 자유부를 속채움재로 채우는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 제5단계는 속채움재로서 토사, 벤토나이트, 황토를 포함하는 친환경재료 또는 상기 친환경재료와 시멘트의 혼합물을 채우는 것을 특징으로 하는 기계적 반발력을 이용한 선단 정착형 영구 앵커를 이용한 지반 보강 공법.

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