KR101455753B1

KR101455753B1 - 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법

Info

Publication number: KR101455753B1
Application number: KR1020140069355A
Authority: KR
Inventors: 이대영
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2014-11-04

Abstract

연성의 토목섬유 보강재를 감아서 고정시킬 수 있도록 인발 체결장치의 원형 클램프 및 지그를 형성함으로써 토목섬유 보강재를 용이하게 체결하여 인발할 수 있고, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험을 용이하게 수행할 수 있으며, 또한, 토목섬유 보강재에 대해 현장 인발저항력과 정착성 유무를 용이하게 평가할 수 있으며, 토목섬유를 사용하는 소일네일링 공법을 현장에 적용시킬 수 있는, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법이 제공된다.

Description

토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법 {FIELD PULLOUT TEST EQUIPMENT FOR GEOTEXTILE REINFORCING MEMBER, AND TEST METHOD USING THE SAME}

본 발명은 현장 인발시험에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 지반 보강을 위해 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커와 같은 토목섬유(Geotextile) 보강재에 대해 현장 인발시험(Field Pullout Test)을 수행할 수 있는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지반 절개를 필요로 하는 공사의 경우, 지반절개 후 남아있는 지반의 이완으로 인한 붕괴를 막기 위하여 흙막이 시공을 하고, 그 흙막이 구조물의 전도를 막기 위하여 어스앵커, 스트럿 등으로 보완하고 있다.

그러나 굴착배면 부지가 좁은 경우, 어스앵커 시공이 불가능하고, 굴착면의 넓은 경우 스트럿 시공이 불가능하므로 이러한 경우에는 소일네일(Soil Nail)을 이용하는 소일네일링 공법이 적용되며, 이러한 소일네일링 공법은 대상 지반을 천공한 후에 지보재를 삽입하고, 천공 내에 그라우트를 주입함으로써 주변지반을 보강하고, 또한, 지보재의 인장력에 의해 지반 전체의 이완을 방지하는 보강토의 역할을 동시에 수행한다.

구체적으로, 소일네일링 공법이란 절취사면이 토사나 리핑암일 때, 사면의 붕괴를 방지하기 위해 보강하는 공법으로서, 비탈면이나 터파기 굴착면을 자립할 수 있는 안정 높이로 굴착함과 동시에 숏크리트(Shotcrete)로 표면 보호면을 형성하고 굴착면을 천공하여 소일네일을 삽입한 후, 그라우팅을 실시하여 보강토체를 조성하는 방법이다. 이러한 소일네일링 공법은 터파기, 흙막이, 철도 및 도로에 인접한 자연사면 및 인공사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목 관련 시설물 축조, 기존 옹벽의 보수 및 옹벽 설치공사에 주로 이용되고 있다.

도 1은 일반적인 소일네일링 공법을 개략적으로 예시하는 도면이다.

일반적인 소일네일링 공법은, 먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 대상 지반(10)의 경사면, 굴착면과 같은 보강면에 케이싱(21) 천공을 하고, 이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(21) 내부에 소일네일(22), 예를 들면, 지보재 역할을 담당하는 강봉 또는 이형철근을 삽입한다. 다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(21)을 인발하고, 다시 주입관을 삽입하여 상기 소일네일(22)을 중심으로 콘크리트(23)를 주입하여 그라우팅을 실시한 후, 다음으로, 도 1d에 도시된 바와 같이, 주입된 콘크리트(23)가 양생되면 보강면에 돌출된 소일네일(22)의 끝단에 지압판(24)을 설치하고 너트(25)를 체결하여 토압으로부터 보강면을 지지하게 함으로써 보강면의 붕괴를 방지한다.

이러한 소일네일은 영구 소일네일과 가설 소일네일로 구분되는데, 이때, 상기 가설 소일네일의 경우, 구축하고자 하는 구조물이 구축된 후에는 불필요한 것으로서 제거되어야 하는 것이 원칙이다. 이를 그대로 방치하는 경우, 철근의 녹물이 흘러내려 지하수를 오염시킬 뿐만 아니라, 주위 생태환경에도 큰 피해를 주기 때문에 이러한 철근은 회수가 필요하다.

그러나 지중에 매립 설치한 소일네일을 회수하는 공정이 손쉽게 이루어지는 것은 아니며, 다수개의 소일네일을 일일이 회수하는 것이 번거로울 뿐만 아니라 소일네일의 회수를 위한 별도의 부재가 필요하다.

구체적으로, 철근이나 강봉과 같은 강재로 된 보강재를 사용할 때, 그라우트와 부착되는 부분의 유해한 흙이나 기름 등은 사전에 제거되어야 하고, 강재의 부식이 향후 구조체의 안정에 영향을 줄 우려가 있을 경우, 코팅이나 방청처리 등을 하거나 부식 두께를 고려해야 한다. 이와 함께 소일네일 보강재로서 이형철근이나 스틸 파이프 등의 강재를 사용할 경우, 강재의 물적 특성으로 인해 절단이나 연결 등이 용이하지 못하므로, 천공홀의 길이에 따라 원하는 길이로 맞추는 것이 어렵고, 또한 작업 현장에서 취급이 용이하지 못하다는 문제점이 있다.

이러한 소일네일로 적용되는 철근의 부식 및 회수의 번거로움과 어려움 등으로 인한 문제점을 해소하고자, 최근에는 철근 대신에 녹이 슬지 않는 소재, 예를 들면, 토목섬유를 사용하여 소일네일을 형성하는 방식이 제안되고 있다.

한편, 도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 장비를 나타내는 도면이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험을 수행할 때 나타나는 하중-변위 관계를 예시하는 도면이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 장비(30)는, 네일 직각유지판(31), 유압 잭(32), 로드셀(33), 가압판(34), 너트(35), 변위 게이지(36) 및 지지대(37) 등을 포함하며, 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 지중에 정착된 이형철근이나 강봉 소일네일(22)의 현장 인발특성 평가를 위해서 인발시험을 수행할 수 있다.

종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 방법은, 유압으로 구동되는 유압 잭(32) 내부에 직경 30㎜의 원형 구멍으로 이형철근이나 강봉 소일네일(22)을 넣고, 너트(35)로 고정시킨 후에, 유압 잭(32)의 압력을 통해 이형철근이나 강봉 소일네일(22)이 인발되면서 하중에 따른 변위를 측정한다. 이때, 소일네일링의 현장 인발시험을 수행할 때 나타나는 하중-변위 관계는 일반적으로 도 3의 a) 내지 c)와 같은 그래프로 나타나고, 이때 그래프 유형에 따라 극한 인발력(TL)을 평가할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 방법은 20~30㎜ 이내의 이형철근이나 강봉 소일네일(22)을 인발하는 시험방법으로서, 이러한 이형철근이나 강봉 소일네일(22) 이외의 재료 인발시험에는 추가 장치가 필요하다.

구체적으로, 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 방법은, 예를 들면, 30㎜ 이하의 소구경 철근이나 강봉 인발에 사용되고 있다. 만일, 직경 30㎜ 이상의 제품 또는 토목섬유 소일네일의 경우, 직경 50~70㎜ 사용함에 따라 유압 잭(32) 내에 삽입이 불가능하다. 또한, 토목섬유 소일네일의 경우, 강봉 소일네일과 달리 연성 재질이기 때문에 기존의 너트(35)로 고정하는 방식으로는 토목섬유 소일네일의 체결이 어렵고, 이에 따라 종래의 기술에 따른 인발시험 방법으로는 토목섬유 소일네일에 대해 현장 인발시험을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-704642호에는 "지반보강재 인장장치 및 이를 이용한 인장시험방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있고, 또한, 대한민국 등록실용신안번호 제20-0348952호에는 "섬유강화플라스틱 파이프 현장 인발시험장치"라는 명칭의 고안이 개시되어 있지만, 이러한 선행기술들도 토목섬유 보강재를 용이하게 체결할 수 없기 때문에 토목섬유 소일네일에 대해 현장 인발시험을 수행하기 어렵다는 문제점이 있다.

전술한 바와 같이, 최근 사면, 터널, 옹벽, 흙막이 벽체 등의 지반 보강용으로 토목섬유가 사용되고 있으므로 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커의 현장 인발시험은 필수적이지만, 현재 토목섬유 소일네일링에 대한 적합한 현장 인발 시험 방법이 없는 실정이다. 따라서 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커의 현장 인발시험을 위해서는 토목섬유 소일네일 인발 체결장치와 유압시스템 및 시험방법의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허번호 제10-704642호(출원일: 2005년 2월 25일), 발명의 명칭: "지반보강재 인장장치 및 이를 이용한 인장시험방법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-0348952호(출원일: 2004년 1월 8일), 고안의 명칭: "섬유강화플라스틱 파이프 현장 인발시험장치" 대한민국 등록특허번호 제10-1060286호(출원일: 2008년 11월 17일), 발명의 명칭: "유연성 소일네일 및 유연성 소일네일링 공법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-263956호(출원일: 2001년 11월 16일), 고안의 명칭: "비금속재로 된 네일장치" 대한민국 등록실용신안번호 제20-405546호(출원일: 2005년 10월 26일), 고안의 명칭: "소일네일링 공법용 비제거식 일체형 네일" 일본 공개특허번호 제 2009-229163호(공개일: 2009년 10월 8일), 발명의 명칭: "그라운드 앵커의 내하중 시험 방법 및 장치" 일본 공개특허번호 제2002-61190호(공개일: 2002년 2월 28일), 발명의 명칭: "로드 인발 장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 연성의 토목섬유 보강재를 감아서 고정시킬 수 있도록 인발 체결장치의 원형 클램프 및 지그를 형성함으로써 토목섬유 보강재를 용이하게 체결하여 인발할 수 있고, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험을 용이하게 수행할 수 있는, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 토목섬유 보강재에 대해 현장 인발저항력과 정착성 유무를 용이하게 평가할 수 있으며, 토목섬유를 사용하는 소일네일링 공법을 현장에 적용시킬 수 있는, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비는, 연성의 토목섬유 재질 보강재로서, 대상 지반을 보강하도록 상기 지반의 보강면에 형성된 천공홀에 삽입되는 토목섬유 보강재; 반력판 역할을 하며, 상기 토목섬유 보강재가 상기 지반의 보강면 외부로 노출되도록 원형구멍이 형성된 지압판; 서로 체결되는 원형 클램프 및 지그를 구비하고, 상기 토목섬유 보강재가 소요 인장강도를 발휘할 수 있도록 상기 토목섬유 보강재를 감아서 고정시키는 인발 체결장치; 상기 토목섬유 보강재를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치에 유압을 제공하는 유압장치; 및 상기 토목섬유 보강재의 인장강도 및 정착 여부를 평가하도록 상기 토목섬유 보강재의 인발시 하중에 따른 변위를 측정하는 변위 게이지를 포함하되, 상기 토목섬유 보강재는 슬립과 파단을 방지하도록 상기 인발 체결장치에 감긴 상태에서 인발되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 토목섬유 보강재는 50 내지 70㎜의 직경을 갖는 연성의 토목섬유 재질로서, 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커일 수 있다.

여기서, 상기 인발 체결장치는, 상기 토목섬유 보강재를 소요 길이로 감을 수 있도록 상기 토목섬유 보강재가 삽입될 수 있는 홈이 형성된 원형 클램프; 상기 원형 클램프가 상기 토목섬유 보강재를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 원형 클램프와 체결되는 지그; 및 상기 토목섬유 보강재를 상기 인발 체결장치의 원형 클램프에 고정시키는 체결너트를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 토목섬유 보강재가 상기 원형 클램프의 끝 면에 쓸려 끊어지는 것을 방지하도록 상기 원형 클램프에 상기 토목섬유 보강재를 물리기 전에 상기 토목섬유 보강재의 양면에 별도의 보강천을 양쪽으로 대는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인발 체결장치에 상기 토목섬유 보강재를 고정시키기 전에 상기 원형 중공 유압실린더를 구비한 유압장치 내로 상기 토목섬유 보강재가 통과되도록 설치한 후에 상기 지압판을 고정시킬 수 있다.

여기서, 상기 유압장치는 70㎜ 이상의 직경을 갖는 원형 중공 유압실린더로 형성되어, 상기 토목섬유 보강재를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치에 유압을 제공할 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법은, a) 대상 지반의 보강면에 천공홀을 형성하고, 연성의 토목섬유 보강재를 삽입하는 단계; b) 상기 천공홀에 그라우팅 주입재를 주입하고 소정 시간동안 경화시키는 단계; c) 상기 토목섬유 보강재가 일부 관통하여 보강면 외부로 노출되도록 지압판을 상기 대상 지반의 보강면에 설치하는 단계; d) 인발 체결장치의 원형 클램프를 사용하여 상기 보강면 외부로 노출된 토목섬유 보강재를 감아서 고정시키는 단계; e) 상기 토목섬유 보강재가 감겨서 고정된 원형 클램프를 지그에 체결하여 고정시키는 단계; f) 상기 지그에 연결된 유압장치를 사용하여 상기 토목섬유 보강재를 인발하는 시험을 수행하는 단계; 및 g) 변위 게이지를 통해 인발된 상기 토목섬유 보강재의 인장강도 및 정착 여부를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 f) 단계에서 상기 토목섬유 보강재는 슬립과 파단을 방지하도록 상기 인발 체결장치에 감긴 상태에서 인발되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 연성의 토목섬유 보강재를 감아서 고정시킬 수 있도록 인발 체결장치의 원형 클램프 및 지그를 형성함으로써 토목섬유 보강재를 용이하게 체결하여 인발할 수 있고, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험을 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 토목섬유 보강재에 대해 현장 인발저항력과 정착성 유무를 용이하게 평가할 수 있으며, 토목섬유를 사용하는 소일네일링 공법을 현장에 적용시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 소일네일링 공법을 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험 장비를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 강봉 소일네일용 현장 인발시험을 수행할 때 나타나는 하중-변위 관계를 예시하는 도면이다.
도 4의 a)는 이형철근으로 형성되는 이형철근 소일네일을 나타내고, 도 4의 b)는 토목섬유로 형성되는 토목섬유 소일네일을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서 인발 체결장치의 분해조립도이다.
도 7은 도 6에 도시된 인발 체결장치에서 원형 클램프의 분해조립도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비를 설치하는 것을 예시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서 원형 클램프가 지그와 결합한 것을 예시하는 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비가 제작되어 인발시험을 수행하는 것을 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법의 동작흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 도 4의 a)는 이형철근으로 형성되는 이형철근 소일네일을 나타내고, 도 4의 b)는 토목섬유로 형성되는 토목섬유 소일네일을 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 이형철근 소일네일(40)은, 도 4의 a)에 도시된 바와 같이, 이형철근(41), 선단 쐐기콘(42), 스파이럴 철근(43), 지압판(44) 및 너트(45)를 포함하며, 이때, 상기 지압판(44)은 그라우트 주입재(60)가 주입되는 천공홀(50)에 삽입되는 직경 30㎜의 이형철근(41)에 대응하여 예를 들면, 30㎜의 원형구멍이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재(110)는, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 토목섬유 재질로 형성되며, 이때, 지압판(120)은 그라우트 주입재(230)가 주입되는 천공홀(220)에 삽입되는 직경 50~70㎜의 토목섬유 보강재(110)에 대응하여 예를 들면, 50~70㎜의 원형구멍이 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서는 직경 50~70㎜의 토목섬유 보강재(110)를 고정시킬 수 있다. 여기서, 토목섬유(Geotextile)는 인공적으로 만드는 토양구조물의 구성요소로서, 투수성의 재료로 기초, 자연상태의 토양, 바위, 토질 재료와 함께 사용된다. 이러한 토목섬유에는 편물, 직물, 부직포 등의 3종류가 있다. 한편, 사용방법이 비슷하고 토목섬유류로 취급할 수 있는 웹(web), 매트(mat), 네트(net) 또는 그리드(grid) 및 플라스틱시트 등은 토목섬유 대체품으로 사용되거나, 함께 사용되기도 하여 총칭해서 토목섬유 제품이라고도 한다. 구체적으로, 토목섬유로 사용되는 섬유원료는 물리적 성질, 기계적 성질과 내약품성이 뛰어난 열가소성 섬유가 주류를 이루며, 토목섬유의 역할은 토양구조물에 있어서 물의 여과효과, 토양과 물을 분리시키는 효과, 흙 구조물의 보강효과와 물을 외부로 배수시키는 효과 및 목적에 따라 물을 차단시키는 방수 효과 등이 있다.

이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비(100)를 설명하고, 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법을 설명하기로 한다.

[토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비]

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서 인발 체결장치의 분해조립도이며, 도 7은 도 6에 도시된 인발 체결장치에서 원형 클램프의 분해조립도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비(100)는, 토목섬유 보강재(110), 지압판(120), 인발 체결장치(130), 유압장치(140) 및 변위 게이지(150)를 포함한다.

토목섬유 보강재(110)는 토목섬유 재질의 보강재로서, 대상 지반(210) 보강면의 천공홀(220)에 삽입되어 상기 지반(210) 보강면을 보강하며, 예를 들면, 직경 50~70㎜의 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 이때, 상기 토목섬유 보강재(110)는 굴착면 보강, 옹벽 보강 또는 경사면 보강을 위해 사용될 수 있다.

지압판(120)은 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되도록 원형구멍이 형성되며 반력판 역할을 한다.

인발 체결장치(130)는 상기 토목섬유 보강재(110)의 인발시험을 수행할 때 상기 토목섬유 보강재(110)의 인장력을 발휘하기 위한 것으로, 상기 인발 체결장치(130)는 상기 토목섬유 보강재(110)가 소요 인장강도를 발휘할 수 있도록 직경 50~70㎜의 토목섬유 보강재(110)를 고정시킬 수 있는 체결장치로서, 인발시 상기 토목섬유 보강재(110)의 슬립과 파단을 방지하는 구조로 구성된다.

구체적으로, 상기 인발 체결장치(130)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 원형 클램프(131), 지그(132) 및 체결너트(133)를 포함한다.

여기서, 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)는, 도 7 및 후술할 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감을 수 있도록 상기 토목섬유 보강재(110)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있다. 또한, 상기 인발 체결장치(130)의 지그(132)는 상기 원형 클램프(131)가 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 원형 클램프(131)와 체결된다. 또한, 상기 인발 체결장치(130)의 체결너트(133)는 상기 토목섬유 보강재(110)를 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)에 고정시킨다. 다시 말하면, 직경 50~70㎜의 토목섬유 보강재(110)를 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)에 고정시킬 수 있도록 상기 체결너트(133)로 고정시키고, 상기 원형 클램프(131)는 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 지그(132)에 고정된다.

도 5를 다시 참조하면, 유압장치(140)는 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치(130)에 유압을 제공하는 원형 중공 유압실린더로 형성되며, 그 직경이 상기 토목섬유 보강재(110)의 직경을 고려하여 70㎜ 이상의 직경으로 형성된다. 예를 들면, 종래의 기술에 따른 중공 유압실린더로는 직경 50~70㎜의 토목섬유 보강재(110)를 설치할 수 없음에 따라 본 발명의 실시예에서는 직경 70㎜ 이상의 중공 유압실린더를 구비한 유압장치(140)를 제작하여 상기 토목섬유 보강재(110)가 중공을 통해 설치될 수 있도록 하였으며, 이에 대응하도록 제작된 지압판(120)과 용이하게 체결될 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 변위 게이지(150)는 상기 토목섬유 보강재(110)의 인장강도 및 정착 여부를 평가하도록 상기 토목섬유 보강재(110)의 인발시 하중에 따른 변위를 측정하며, 예를 들면, 다이얼 게이지일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비(100)는 상기 인발 체결장치(130)와 상기 유압장치(140)의 결합 구조를 통해 상기 토목섬유 보강재(110)의 인장강도와 정착 여부를 용이하게 평가할 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비를 설치하는 것을 예시하는 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서 원형 클램프가 지그와 결합한 것을 예시하는 사진이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비가 제작되어 인발시험을 수행하는 것을 나타내는 사진이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비에서, 상기 원형 클램프(131)와 지그(132)로 이루어진 인발 체결장치(130)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 고정시키기 전에 상기 유압장치(140), 즉, 원형 중공 유압실린더 내로 상기 토목섬유 보강재(110)가 통과되도록 설치한 후에, 상기 지압판(120)을 고정시킨다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 토목섬유 보강재(110)를 고정시킨 인발 체결장치(130)를 상기 지압판(120)에 고정시킨 후에 변위 게이지(150)를 설치한다.

또한, 상기 원형 클램프(131)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 물려 인발할 때, 상기 원형 클램프(131)의 끝 면에 의해 극한 하중이 작용하면, 상기 토목섬유 보강재(110)가 끊어지는 현상이 발생할 우려가 있다. 이에 따라 상기 원형 클램프(131)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 물리기 전에 상기 토목섬유 보강재(110)의 양면에 별도의 보강천을 양쪽으로 대어 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 원형 클램프(131)의 끝 면에 쓸려 끊어지는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 보강천은 토목섬유로 형성될 수 있다.

이후, 상기 유압장치(140)인 원형 중공 유압실린더에 압력이 가해지면서 상기 인발 체결장치(130)에 맞물린 상기 토목섬유 보강재(110)가 인장력을 발휘하게 되면서 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 인발 체결장치(130)에 정착이 완료된다. 이후, 변위 게이지(150)를 통해 하중에 따른 변위를 계측함으로써, 후술하는 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 상기 토목섬유 보강재(110)의 인발 저항력을 산정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비(100)에 따르면, 연성의 토목섬유 보강재를 감아서 고정시킬 수 있도록 인발 체결장치의 원형 클램프 및 지그를 형성함으로써 토목섬유 보강재를 용이하게 체결하여 인발할 수 있고, 토목섬유 보강재용 현장 인발시험을 용이하게 수행할 수 있다.

[토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법]

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법의 동작흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법은, 먼저, 대상 지반(210)의 보강면에 천공홀(220)을 형성하고, 연성의 토목섬유 보강재(110)를 삽입한다(S110). 이때, 상기 토목섬유 보강재(110)는 50 내지 70㎜의 직경을 갖는 연성의 토목섬유 재질로서, 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커일 수 있다.

다음으로, 상기 천공홀(220)에 그라우팅 주입재(230)를 주입하고 소정 시간동안 경화 또는 양생시킨다(S120).

다음으로, 상기 토목섬유 보강재(110)가 일부 관통하여 보강면 외부로 노출되도록 지압판(120)을 상기 대상 지반(210)의 보강면에 설치한다(S130).

다음으로, 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)를 사용하여 상기 보강면 외부로 노출된 토목섬유 보강재(110)를 감아서 고정시킨다(S140). 전술한 바와 같이, 상기 인발 체결장치(130)는, 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감을 수 있도록 상기 토목섬유 보강재(110)가 삽입될 수 있는 홈이 형성된 원형 클램프(131); 상기 원형 클램프(131)가 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 원형 클램프(131)와 체결되는 지그(132); 및 상기 토목섬유 보강재(110)를 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)에 고정시키는 체결너트(133)를 포함할 수 있다.

다음으로, 상기 토목섬유 보강재(110)가 감겨서 고정된 원형 클램프(131)를 지그(132)에 체결하여 고정시킨다(S150). 여기서, 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 원형 클램프(131)의 끝 면에 쓸려 끊어지는 것을 방지하도록 상기 원형 클램프(131)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 물리기 전에 상기 토목섬유 보강재(110)의 양면에 별도의 보강천(도시되지 않음)을 양쪽으로 대는 것이 바람직하다. 이때, 상기 보강천은 토목섬유일 수 있다.

다음으로, 상기 지그(132)에 연결된 유압장치(140)를 사용하여 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발하는 시험을 수행한다(S160). 예를 들면, 상기 유압장치(140)는 70㎜ 이상의 직경을 갖는 원형 중공 유압실린더로 형성되어, 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치(130)에 유압을 제공한다. 이때, 상기 인발 체결장치(130)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 고정시키기 전에 상기 원형 중공 유압실린더를 구비한 유압장치(140) 내로 상기 토목섬유 보강재(110)가 통과되도록 설치한다.

다음으로, 변위 게이지(150)를 통해 인발된 상기 토목섬유 보강재(110)의 인장강도 및 정착 여부를 평가한다(S170). 다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 현장 인발시험(또는 인장시험)은 토목섬유 보강재(110), 예를 들면, 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커의 지지체로서의 적정성 여부를 확인하기 위해 수행된다.

이러한 현장 인발시험은 실시간 시공된 토목섬유 보강재(110)에 대해 실시하며, 이때, 시험대상 토목섬유 보강재(110)는 예를 들면, 지압판(120)에서 50㎝ 이상 돌출되도록 시공된다. 또한, 현장 인발시험의 횟수는 현장 전구간에 대해 적절한 장소를 선택하여 300㎡마다 1회 실시하며, 이때, 현장 인발시험 장비(100) 및 변위 게이지(150)는 시험 하중이 작용하기 전에 검증된 것을 사용한다.

또한, 변위 게이지(150)의 눈금 단위는 최소 7㎏/㎠ 이상의 정밀도를 갖고, 그라우팅 주입재(230)를 주입한 후, 최소 7일 이상 경화 또는 양생한 후에 현장 인발시험을 실시한다. 이때, 현장 인발시험용 토목섬유 보강재(110)의 설치는 상기 토목섬유 보강재(110)와 현장 인발시험 장비(100)가 서로 수직이 되도록 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험의 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 인발시험 조건을 만족하도록 현장 인발시험 장비(100)를 설치하고, 변위의 측정은, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6분 및 10분에 각각 측정한다. 다음으로, 시험하중을 점진적으로 증가시켜 인발시험을 실시하며, 이때, 하중의 증감은 설계하중의 25%를 넘지 않아야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 현장 인발시험에 따른 토목섬유 보강재(110)의 인발 파괴는 1~10분 사이에 변위가 0.1㎝ 이상이 발생하였거나 또는 단계별 시험하중이 60분간 유지되었을 때 로그 사이클당 눈금 변위가 0.2㎝ 이상인 경우 파괴된 것으로 간주한다. 또한, 시험하중이 일정하게 유지되었을 경우, 변위 측정은 15, 25, 30, 45 및 60분에 각각 측정하여 기록한다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 현장 인발시험에 따른 토목섬유 보강재(110)의 변위는 단계별 하중 증가에 따라 고정점에 설치된 변위 게이지(150)에 의해 예를 들면, 0.01㎜ 이상의 정밀도 단위로 측정하고 기록한다. 만일, 토목섬유 보강재(110)의 항복이 발생하면 시험을 종료하되, 항복점이 나타나지 않은 경우, 다음의 수학식 1과 같이 주어지는 설계주면 마찰력의 120%까지만 재하한 후에 현장 인발시험을 종료한다.

구체적으로, 극한 인발력(TL)에 의해 산정된 토목섬유 보강재(110)의 주면마찰 저항력은 다음의 수학식 1과 같이 주어진다.

여기서,

는 주면마찰 저항력(단위는

)이고,

은 극한 인발력(단위는 톤)이며,

는 토목섬유 보강재(110)의 천공직경(단위는 m)이고,

는 그라우팅의 길이(단위는 m)로 주어진다.

따라서 상기 토목섬유 보강재(110)의 현장 인발시험에서 나타나는 하중-변위 관계는 전술한 도 3의 a) 내지 c)와 같은 그래프로 나타나고, 이때 그래프 유형에 따라 극한 인발력(TL)을 평가할 수 있고, 수학식 1을 만족하면 상기 토목섬유 보강재(110)의 주면마찰 저항력에 관한 안정성은 확보되는 것으로 판단할 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비 및 그 방법에 따르면, 토목섬유 보강재(110)에 대해 현장 인발저항력과 정착성 유무를 용이하게 평가할 수 있으며, 토목섬유를 사용하는 소일네일링 공법을 현장에 적용시킬 수 있다. 이에 따라 토목섬유 소일네일 및 토목섬유 앵커와 같은 토목섬유 보강재(110)를 보다 많이 사용할 수 있도록 실용화시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 현장 인발시험 장비
110: 토목섬유 보강재(소일네일 또는 앵커)
120: 지압판
130: 인발 체결장치
131: 원형 클램프
132: 지그
133: 체결너트
140: 유압장치
150: 변위 게이지
210: 대상 지반
220: 천공홀
230: 그라우팅 주입재

Claims

연성의 토목섬유 재질 보강재로서, 대상 지반(210)을 보강하도록 상기 지반(210)의 보강면에 형성된 천공홀(220)에 삽입되는 토목섬유 보강재(110);
반력판 역할을 하며, 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되도록 원형구멍이 형성된 지압판(120);
서로 체결되는 원형 클램프(131) 및 지그(132)를 구비하고, 상기 토목섬유 보강재(110)가 소요 인장강도를 발휘할 수 있도록 상기 토목섬유 보강재(110)를 감아서 고정시키는 인발 체결장치(130);
상기 토목섬유 보강재(110)를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치(130)에 유압을 제공하는 유압장치(140); 및
상기 토목섬유 보강재(110)의 인장강도 및 정착 여부를 평가하도록 상기 토목섬유 보강재(110)의 인발시 하중에 따른 변위를 측정하는 변위 게이지(150)
를 포함하되,
상기 토목섬유 보강재(110)는 슬립과 파단을 방지하도록 상기 인발 체결장치(130)에 감긴 상태에서 인발되는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
제1항에 있어서,
상기 토목섬유 보강재(110)는 50 내지 70㎜의 직경을 갖는 연성의 토목섬유 재질로서, 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커인 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
제1항에 있어서, 상기 인발 체결장치(130)는,
상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감을 수 있도록 상기 토목섬유 보강재(110)가 삽입될 수 있는 홈이 형성된 원형 클램프(131);
상기 원형 클램프(131)가 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 원형 클램프(131)와 체결되는 지그(132); 및
상기 토목섬유 보강재(110)를 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)에 고정시키는 체결너트(133)
를 포함하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
제3항에 있어서,
상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 원형 클램프(131)의 끝 면에 쓸려 끊어지는 것을 방지하도록 상기 원형 클램프(131)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 물리기 전에 상기 토목섬유 보강재(110)의 양면에 별도의 보강천을 양쪽으로 대는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
제3항에 있어서,
상기 인발 체결장치(130)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 고정시키기 전에 상기 원형 중공 유압실린더를 구비한 유압장치(140) 내로 상기 토목섬유 보강재(110)가 통과되도록 설치한 후에 상기 지압판(120)을 고정시키는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
제1항에 있어서,
상기 유압장치(140)는 70㎜ 이상의 직경을 갖는 원형 중공 유압실린더로 형성되어, 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치(130)에 유압을 제공하는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 장비.
a) 대상 지반(210)의 보강면에 천공홀(220)을 형성하고, 연성의 토목섬유 보강재(110)를 삽입하는 단계;
b) 상기 천공홀(220)에 그라우팅 주입재(230)를 주입하고 소정 시간동안 경화시키는 단계;
c) 상기 토목섬유 보강재(110)가 일부 관통하여 보강면 외부로 노출되도록 지압판(120)을 상기 대상 지반(210)의 보강면에 설치하는 단계;
d) 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)를 사용하여 상기 보강면 외부로 노출된 토목섬유 보강재(110)를 감아서 고정시키는 단계;
e) 상기 토목섬유 보강재(110)가 감겨서 고정된 원형 클램프(131)를 지그(132)에 체결하여 고정시키는 단계;
f) 상기 지그(132)에 연결된 유압장치(140)를 사용하여 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발하는 시험을 수행하는 단계; 및
g) 변위 게이지(150)를 통해 인발된 상기 토목섬유 보강재(110)의 인장강도 및 정착 여부를 평가하는 단계
를 포함하되,
상기 f) 단계에서 상기 토목섬유 보강재(110)는 슬립과 파단을 방지하도록 상기 인발 체결장치(130)에 감긴 상태에서 인발되는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.
제7항에 있어서,
상기 a) 단계의 토목섬유 보강재(110)는 50 내지 70㎜의 직경을 갖는 연성의 토목섬유 재질로서, 토목섬유 소일네일 또는 토목섬유 앵커인 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.
제7항에 있어서, 상기 d) 단계의 인발 체결장치(130)는,
상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감을 수 있도록 상기 토목섬유 보강재(110)가 삽입될 수 있는 홈이 형성된 원형 클램프(131);
상기 원형 클램프(131)가 상기 토목섬유 보강재(110)를 소요 길이로 감은 상태에서 상기 원형 클램프(131)와 체결되는 지그(132); 및
상기 토목섬유 보강재(110)를 상기 인발 체결장치(130)의 원형 클램프(131)에 고정시키는 체결너트(133)
를 포함하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.
제9항에 있어서,
상기 e) 단계에서 상기 토목섬유 보강재(110)가 상기 원형 클램프(131)의 끝 면에 쓸려 끊어지는 것을 방지하도록 상기 원형 클램프(131)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 물리기 전에 상기 토목섬유 보강재(110)의 양면에 별도의 보강천을 양쪽으로 대는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.
제9항에 있어서,
상기 인발 체결장치(130)에 상기 토목섬유 보강재(110)를 고정시키기 전에 상기 원형 중공 유압실린더를 구비한 유압장치(140) 내로 상기 토목섬유 보강재(110)가 통과되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.
제7항에 있어서,
상기 f) 단계의 유압장치(140)는 70㎜ 이상의 직경을 갖는 원형 중공 유압실린더로 형성되어, 상기 토목섬유 보강재(110)를 인발할 수 있도록 상기 인발 체결장치(130)에 유압을 제공하는 것을 특징으로 하는 토목섬유 보강재용 현장 인발시험 방법.