KR101469875B1

KR101469875B1 - 격자지보 지압에 의한 보강장치 및 이를 적용한 터널구조

Info

Publication number: KR101469875B1
Application number: KR20130064328A
Authority: KR
Inventors: 박민혜; 전형우; 최항석
Original assignee: 박민혜; 전형우; 최항석
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-12-08

Abstract

본 발명은 보강면에 종방향 또는 횡방향으로 배치되며 복수의 종프레임과 상기 종프레임 간을 연결하는 복수의 지지대로 형성되는 격자지보; 상기 종프레임을 가압하면서 고정구에 의해 보강면에 고정되는 지압판; 상기 격자지보가 연결되는 부분에서 상기 지압판의 외주연에 형성되어 상기 종프레임이 체결되거나 관통하는 외각하우징;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치에 관한 것이다.

Description

격자지보 지압에 의한 보강장치 및 이를 적용한 터널구조{Reinforcement device using pressure of lattice girder and tunnel structure using the same}

본 발명은 사면, 터널 등 지반안정화가 도모되어야 하는 보강면에서 격자형태로 균일하게 압축력이 인가되도록 하여 토압에 대한 저항성을 향상시키고 변형을 방지하여 구조적 안정성을 도모하며, 격자지보가 트러스 구조를 이루어 하중분산 및 이완이 용이하고 식생환경이 조성되며, 보강면으로 터널굴착면에 적용되는 경우 지반안정은 물론 숏크리트층과 일체화에 의해 구조적으로 장점이 있는 보강장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물 또는 지반의 과도한 변위 및 붕괴를 방지하기 위한 공법으로 그라운드 앵커 공법이 사용된다.

그라운드 앵커 공법이란 앵커로서 PS강선, PS강재, NAIL, 강관 등 다양한 재질의 인장재를 지반 등에 천공을 하여 삽입한 후 그라우팅을 하여 정착시킨 다음 프리스트레싱을 함으로서 긴장력을 지반, 사면 등에 전달시키는 공법을 말한다. 이러한 그라운드 앵커 공법은 각종 구조물의 보강, 흙막이, 비탈면의 붕괴방지 및 안정화, 수압을 받는 지하구조물의 부상방지, 송전탑의 전도방지 등 여러 가지 목적으로 사용되는 영구 및 가설 앵커에 적용한다.

상기에서 언급한 바와 같이 그라운드 앵커 공법에는 앵커에 프리스트레스(prestress)를 도입하는 공정이 필요한 바, 이렇게 앵커에 프리스트레싱을 함으로서 앵커에 발생되는 긴장력이 지반에 압축력을 발생시켜 사면 등에서 중력 방향으로 이동하려는 토압에 저항하고, 수평변위를 감소시켜 지반의 안정성을 유지시켜 주게 되는 것이다.

그런데 이와 같이 앵커 공법을 개량한 기술로서 대한민국 특허등록 제1031034호에서는 다철근 웨지형 락볼트(Wedge-type Rock bolt)와 래티스 거더(Lattice girder) 정착장치를 이용한 사면보강장치 및 이를 이용한 사면보강방법에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사면의 안정을 위해 사면에 락볼트를 설치하여 보강함에 있어서, 쐐기작용에 의하여 락볼트가 설치공에 견고하게 고정되도록 하여 천공길이를 줄이고 사용되는 재료를 절감할 수 있으며, 락볼트를 긴장하여 정착할 때 트러스 프레임 형태의 래티스 거더로 이루어진 정착장치를 이용함으로써, 견고한 정착력에 의한 안정적인 사면 보강은 물론이고 식물의 활착 및 식생이 용이하게 이루어지도록 하여 사면의 녹화에 유리한 새로운 구조의 사면보강장치 및 이를 이용한 사면보강방법을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술에 의하더라도 락볼트 위치에서는 지반으로 압축력이 인가가 될 수 있으나, 래티스 거더부를 직접적으로 가압하는 구조가 아니므로 래티스 거더부로 충분한 압축력이 전달되지 않아 그 외 지반에서의 압축력 인가의 효과를 기대하기가 용이하지 않다.

대한민국 특허등록 제1031034호

이에 본 발명은 상기 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 가압포인트는 물론 가압포인트와 연결된 격자형태의 격자지보에도 충분히 압축력이 전달되어 보강면 전체에 걸쳐 압축력 인가에 의한 균일한 지반안정화가 도모되도록 할 수 있는 보강장치를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치는 보강면에 종방향 또는 횡방향으로 배치되며 복수의 종프레임과 상기 종프레임 간을 연결하는 복수의 지지대로 형성되는 격자지보; 상기 종프레임을 가압하면서 고정구에 의해 보강면에 고정되는 지압판; 상기 격자지보가 연결되는 부분에서 상기 지압판의 외주연에 형성되어 상기 종프레임이 체결되거나 관통하는 외각하우징;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 지지대는 상기 종프레임에 경사구배가 형성되어 트러스구조가 형성되도록 구성됨으로써 하중분산 등 구조적 안정성을 도모하도록 하는 것이 타당하다.

하나의 예로서 상기 격자지보에 있어, 상기 종프레임은 3개로 구성되어 단면이 삼각구조가 되도록 하며, 상기 지지대는, 삼각구조의 바형상으로 삼각구조의 2개의 꼭지점에서는 절곡되면서 상기 종프레임이 장착될 수 있도록 절곡홈부가 각각 형성되고, 삼각구조의 1개의 꼭지점에서는 각각의 단부가 모이도록 하되 단부에는 각각 후크가 형성되는 삼각대와, 종프레임을 감싸는 형상으로 각각 단부에 대향하는 볼트결합공이 형성되어 상기 후크가 내재되면서 볼트결합에 의해 종프레임에서 후크가 체결되도록 하는 절곡체결구로 구성되도록 할 수 있다.

바람직하게 상기 지압판은, 보강면에 접하면서 제 1관통공이 형성되는 가압판과, 상기 가압판의 제 1관통공에 연통하도록 중공이 형성되는 가압관과, 상기 가압관의 측면과 상기 지압판을 연결하면서 상기 종프레임이 관통하는 제 2관통공이 형성되는 지지단으로 구성됨을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게 상기 가압판은 4각 판형상으로 형성되며, 상기 지지단은 상기 가압판의 모서리방향으로 형성되어 복수의 제 2관통공으로 상기 종프레임이 관통되도록 하는 것이 타당하다.

바람직하게 상기 외각하우징에는 각각의 면에 상기 종프레임이 관통하거나 체결되는 제 3관통공이 형성되도록 함이 타당하다.

바람직하게 상기 고정구는 상기 제 1관통공 및 상기 중공을 관통하여 상기 보강면에 삽입되는 구성으로 인장재와 정착판이 형성되어 프리스트레스를 인가한 인장재가 상기 정착판에 의해 상기 가압관의 상단에 장착됨으로써 상기 지압판에 압축력이 인가되도록 함이 타당하다.

바람직하게 상기 보강면은 사면, 옹벽전면, 흙막이 굴착면, 벽체가시설 보강면, 지하공간구조물의 보강면, 터널굴착면 중 어느 하나인 것이 타당하다.

한편 본 발명에서는 터널의 굴착면에 구성되는 상기 격자지보 지압에 의한 보강장치; 상기 격자지보 지압에 의한 보강장치가 내재되도록 하는 숏크리트층; 상기 숏크리트층의 내주연에 형성되는 라이닝층을 포함하는 격자지보 지압에 의한 보강장치가 적용된 터널구조가 제시된다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 사면, 터널 등의 보강면에서 격자형태로 압축력이 균일하게 인가되도록 함에 의해 토압에 대한 저항성을 향상시키고 변형을 방지하여 지반안정화를 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 격자형태로 보강면에 배치되는 격자지보가 트러스 구조를 이루어 하중분산 및 이완에 의해 비균일한 토압에 의한 붕괴 등을 방지할 수 있으며, 보강면으로 사면을 보강하는 경우 식생환경이 조성되어 사면녹화에 유리한 장점이 있다.

또한, 보강면으로 터널굴착면에 적용되는 경우 격자형태로 가압력이 발생되도록 하여 지반안정을 도모하는 것은 물론 구조에 의해 숏크리트층과 일체화 및 터널굴착면의 간극메움을 통해 연직하중이 용이하게 숏크리트층 및 라이닝층으로 분산, 이완되는 장점이 있다.

또한, 보강면으로 터널굴착면에 적용되되, 병행터널의 굴착면에 적용되는 경우 취약부인 필라부에 프리스트레스에 의한 횡방향 응력에 대한 저항성을 향상시키도록 하여 안정된 필라부를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 각 부품을 공장제작하여 현장에서 용접없는 조립에 의해 완전히 시공이 가능하므로 시공이 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치를 나타내는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성인 지압판의 측단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 구성인 지압판에 외각하우징이 장착된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 격자지보의 일 실시 예를 나타내는 사시도이고,
도 5는 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치가 설치됨에 있어 지압부분을 나타내는 평면도이고,
도 6은 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치가 설치됨에 있어 연결부분을 나타내는 평면도이고,
도 7은 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치가 사면에 설치된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 8은 본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치가 적용된 터널구조를 나타내는 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 격자지보 지압에 의한 보강장치(이하 "보강장치"라함)는 도 1에서 보는 바와 같이 보강면에 종방향 또는 횡방향으로 배치되며 복수의 종프레임(11)과 상기 종프레임(11) 간을 연결하는 복수의 지지대(12)로 형성되는 격자지보(10); 상기 종프레임(11)을 가압하면서 고정구(30)에 의해 보강면에 고정되는 지압판(20); 상기 격자지보(10)가 연결되는 부분에서 상기 지압판(20)의 외주연에 형성되어 상기 종프레임(11)이 체결되거나 관통하는 외각하우징(24);을 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

즉 본 발명의 보강장치는 보강면에 종방향 또는 횡방향으로 격자지보(10)가 설치되도록 하되, 지압부분에는 고정구(30)와 지압판(20)에 의해 보강면을 가압함과 동시에 상기 격자지보(10)에 있어 종프레임(11)을 지압판(20)이 가압하도록 하여 지압부분을 포함하는 보강면 전체에 가압력이 전달되도록 하고, 연결부분에는 상기 지압판(20)의 외각에 외각하우징(24)을 더 구성하도록 하여 상기에서 언급한 지압판(20)의 기능에 더하여 상기 외각하우징(24)을 통해 상기 격자지보(10)의 종방향프레임(11)이 체결되거나 관통하도록 하여 보강면 전체에 걸쳐 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 격자지보(10)에 의해 가압력이 작용토록 하여 보강면의 안정화를 유도하도록 하는 것이다.

여기서 보강면으로 사면, 옹벽전면, 흙막이 굴착면, 벽체가시설 보강면, 지하공간구조물의 보강면, 터널굴착면을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 안정화가 유도되어야 할 모든 지반 등에 적용이 가능한 것이다.

상기 격자지보(10)는 복수의 종프레임(11)과 상기 종프레임(11) 간을 연결하는 복수의 지지대(12)로 구성되는 바, 도 1 등에서는 3개의 종프레임(11)이 형성되며, 각각의 종프레임(11)간을 연결하는 지지대(12)가 구성되도록 한 예를 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 시공여건에 따라 종프레임(11)의 수를 선택적으로 구성할 수 있음은 당연하다.

상기 종프레임(11) 간을 연결하는 지지대(12)는 도 1 등에서 보는 바와 같이 경사구배가 형성되도록 구성되는 것이 바람직한 바, 이는 상기 격자지보(10)가 구조적으로 안정성이 있는 트러스 구조가 되도록 하여 보강면으로 하중분산 및 전달이 용이하도록 하기 위함이다.

이와 같이 격자지보(10)가 구성됨에 의해 보강면에 상기 격자지보(10)가 종방향 또는 횡방향으로 즉 격자형으로 가압력을 전달하게 됨으로써 보강면 전체에 압축력이 인가되도록 하는 것이다. 또한 이러한 트러스구조의 격자지보(10)가 일 예로 사면보강에 적용되는 경우 격자지보(10) 사이에 식물의 활착 및 식생이 용이하게 이루어지므로 사면녹화에도 유리한 장점이 있는 것이며, 이하에서 설명하는 바와 같이 터널굴착면에 적용되는 경우 숏크리트가 상기 격자지보(10) 사이로 충진되어 숏크리트층(40)과 일체화가 되고 숏크리트층(40)과 터널굴착면 간의 간극형성이 방지되어 구조거동이 유리한 장점이 있는 것이다.

또한, 본 발명에서는 도 4에서 보는 바와 같이 상기 지지대(12)의 실시 예를 구체적으로 제시하고 있는 바, 본 발명에서 제시하는 실시예로서 상기 지지대(12)의 적용은 상기 종프레임(11)이 3개로 구성되어 단면이 삼각구조가 되도록 하는 경우에 그 적용이 있는 것이다.

상기 지지대(12)는 도 4에서 보는 바와 같이 삼각구조의 바형상의 삼각대(121)와 절곡체결구(124)로 구성되는 바, 상기 삼각대(121)는 삼각구조로 삼각구조의 2개의 꼭지점에서는 절곡되면서 상기 종프레임(11)이 장착될 수 있도록 절곡홈부(122)가 각각 형성되고, 삼각구조의 1개의 꼭지점에서는 각각의 단부가 모이도록 하되 단부에는 각각 후크(123)가 형성되도록 함에 특징이 있다. 이와 같이 구성하여 2개의 절곡홈부(122)에 2개의 종프레임(11)이 장착되도록 하는 것이며, 1개의 종프레임 하부에서 상기 삼각대(121)의 각각의 단부가 모아지도록 하는 것이다. 여기서 상기 절곡홈부(122)는 원형으로 형성되어 상기 종프레임(11)이 끼움결합이 되도록 하여 견고한 장착이 가능하도록 함이 타당하다. 도면에 도시된 바는 없으나 상기 삼각대(121)는 분절처리하여 조립에 의해 구성될 수도 있고 도 4에서 보는 바와 같이 일체형의 바를 절곡하여 구성되도록 할 수 있다.

또한, 상기 절곡체결구(124)는 나머지 1개의 종프레임(11)을 감싸는 형상으로 인접하는 2개의 삼각대(121)에 있어 상기 종프레임(11)의 하부에 모아지는 4개의 후크(123)를 볼트결합(b)에 의해 체결하도록 하는 것이다.

이와 같이 지지대(12)를 구성함에 따라 격자지보(10)를 완전히 용접없는 조립방식으로 구성할 수 있다. 즉 본 실시 예에 의하면 다양한 크기의 격자지보(10)가 용접없이 조립 형성되도록 할 수 있는 바, 이러한 구성에 의하면 연결부분에서 상기 지압판(20)과 외각하우징(24)에 의해 종프레임(11)을 관통하게 하거나 체결하는 경우 연결부분을 시공한 후에 종프레임(11)에 있어 보강이 필요한 부분에 상기 지지대(12)를 장착하여 전체 장치의 시공이 용이하도록 할 수 있는 것이다.

또한, 필요에 따라 상기 절곡홈부(122)를 감싸면서 가압하는 클립(126)이 더 구성되도록 할 수 있는 바, 플립(126)에 의해 상기 절곡홈부(122)에 상기 종프레임(11)이 장착된 상태에서 상기 절곡홈부(122)를 가압하도록 하여 삼각대(121)에 상기 종프레임(11)이 견고하게 체결되도록 할 수 있는 것이다.

상기 지압판(20)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 보강면에 접하면서 제 1관통공(211)이 형성되는 가압판(21)과, 상기 가압판(21)의 제 1관통공(211)에 연통하도록 중공(221)이 형성되는 가압관(22)과, 상기 가압관(22)의 측면과 상기 가압판(21)을 연결하면서 상기 종프레임(11)이 관통하는 제 2관통공(231)이 형성되는 지지단(23)으로 구성됨에 특징이 있다.

상기 가압판(21)은 그 형상을 한정하지는 않으나 도 1등에서는 4각판 형상을 제시한다. 상기 가압판(21)에는 제 1관통공(211)이 구성되는 바, 상기 제 1관통공(211)으로 상기 고정구(30)가 관통되어 보강면에 삽입되도록 하는 것이다.

상기 가압판(21)의 중앙부에서 상기 가압관(22)이 돌출되는 바, 상기 가압관(22)에는 상기 제 1관통공(211)과 연통하는 중공(221)이 형성되어 상기 고정구(30)가 상기 중공(221) 및 상기 제 1관통공(211)을 관통하도록 하는 것이다.

상기 지지단(23)은 상기 가압관(22)의 측면과 상기 가압판(21)을 연결하도록 구성되는 것으로 상기 가압판(21)의 형상이 4각판 형상으로 구성됨에 따라 4개의 지지단(23)이 구성되도록 하여 고정구(30)에 의해 상기 가압관(22)으로 전달되는 압축력이 상기 지지단(23)을 통해 전체 가압판(21)으로 전달되도록 하는 것이다. 또한 상기 지지단(23)에는 제 2관통공(231)이 형성되어 상기 종프레임(11)이 관통하도록 한다. 상기 지지단(23)은 도 4에서 보는 바와 같이 상기 가압판(21)의 모서리방향으로 각각 형성되도록 하여 종프레임(11)이 2개의 지지단(23)의 제 2관통공(231)을 관통하도록 하는 바, 이렇게 구성하는 이유는 지지단(23)과 종프레임(11)의 접점을 많게 함으로써 지지단(23)을 통해 압축력이 종프레임(11)으로 원활하게 전달되도록 하기 위한 것이다. 즉 고정구(30)에 의한 긴장력이 상기 가압관(22)으로 전달되고, 상기 가압관(22)에 인가된 긴장력은 복수의 지지단(23)을 통해 가압판(21) 전체로 전달되는 바, 종프레임(11)이 복수의 지지단(23)에 직접 접하면서 관통하도록 함으로써 지지단(23)에 인가된 긴장력이 바로 종프레임(11)으로 전달되도록 하는 것이다. 이러한 구성에 의해 격자지보(10)에 의한 보강면 가압의 효과를 배가시킬 수 있게 되는 것이다.

한편 도 3에서 보는 바와 같이 상기 지압판(20)과 상기 지압판(20)을 감싸는 형상의 외각하우징(24)이 구성되도록 할 수 있는 바, 이렇게 지압판(20)의 외주연에 외각하우징(24)을 구성하는 경우는 도 1 등에서 보는 바와 같이 상기 격자지보(10)가 연결되는 연결부분에 적용되는 경우이다. 이와 같이 연결부분에는 상기 지압판(20)에 상기 외각하우징(24)을 용접 등에 의해 부착시킬 수 있는 것이며, 일체로 공장제작에 의해 제작 공급될 수 있는 것이다.

상기 외각하우징(24)은 상기 가압판(21)의 외주연을 감싸면서 각각의 면에 상기 종프레임(11)이 관통하거나 체결되는 제 3관통공(241)이 형성된다. 상기 외각하우징(24)의 경우 상기 가압판(21)이 4각 판형상으로 구성됨에 따라 4각 관 형상으로 구성되며 각각의 면에 제 3관통공(241)이 형성되는 것이다. 상기 외각하우징(24)에 있어 하부에 구성되는 제 3관통공(241)은 상기 제 2관통공(231)과 대향하도록 구성되어 종프레임(11)이 각각의 제 3관통공(241) 및 각각의 제 2관통공(231)을 관통하도록 한다. 이 경우도 종프레임(11)이 외각하우징(24)의 대향하는 제 3관통공(241)을 관통함으로써 가압판(21)과 일체로 압축력이 인가된 외각하우징(24)에 상기 종프레임(11)이 직접 접하도록 하여 압축력의 전달이 용이하도록 하는 메커니즘을 제공하게 되는 것이다.

상기 고정구(30)는 도 1 등에서 보는 바와 같이 상기 제 1관통공(211) 및 상기 중공(221)을 관통하여 상기 보강면에 삽입되는 구성으로 도 1에서는 일반적인 앵커형태의 고정구(30)가 제시되고 있으나, 프리스트레스를 인가하여 보강면에 압축력을 인가하기 위해 상기 고정구(30)는 지보재(30)와 상기 지보재(30)의 주변에 복수로 형성되는 인장재(31)와 상기 지보재(30)가 고정됨과 동시에 프리스트레스가 도입된 인장재(31)가 장착되는 정착판(32)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성됨에 의해 프리스트레스를 인가한 인장재(31)가 상기 정착판(32)에 의해 상기 가압관(22)의 상단에 장착됨으로써 상기 가압판(21)에 압축력이 인가되도록 하는 것이다. 상기 인장재(31)는 PS강선, PS강재, NAIL, 강관 등 다양한 재질이 사용될 수 있다. 이러한 고정구(30)는 보강면에 천공을 하여 삽입한 후 그라우팅(m)을 하여 상기 지보재(33)를 이용해 정착시킨 다음 상기 인장재(31)에 프리스트레싱을 하여 상기 정착판(32)에 장착함으로서 긴장력을 보강면에 전달시키도록 하는 것이다.

상기와 같은 구성에 의한 보강장치는 지압부분에서 도 5에서 보는 바와 같이 상기 지압판(20)을 지압부분에 상기 고정구(30)에 의해 고정시키면서 인장재(31)의 긴장력이 지압부분에 전달되도록 하는데, 상기 지압판(20)을 상기 격자지보(10)가 관통하도록 함과 동시에 상기에서 언급한 바와 같이 지지단(23)을 통해 가압력이 이를 관통하는 종방향프레임(11)으로 전달되도록 하여 지압부분 뿐만 아니라 종방향프레임(11)에 접하는 보강면에도 가압력이 전달되도록 하는 것이다. 즉 본 발명은 상기 지압판(20)과 이에 연동하는 격자지보(10)의 구조에 의해 보강면에 있어 지압판(20)이 접하는 지압부분은 물론 상기 지압판(20)을 관통하는 격자지보(10)가 접하는 보강면으로도 압축력이 전달되도록 하는 것이다.

또한, 도 6에서는 상기 격자지보(10)가 연결되는 연결부분에서 본 발명의 보강장치가 시공되는 예를 도시하는 것으로, 이 경우 도면에서 보는 바와 같이 상기 지압판(20)에서 횡방향으로의 격자지보(10)(종방향프레임(11))는 상기 외각하우징(24) 및 상기 지압판(20)을 관통하도록 한다. 이렇게 횡방향으로의 격자지보(10)가 상기 외각하우징(24) 및 상기 지압판(20)을 관통하도록 하는 것은 상기에서 언급한 바와 같이 연결부분에서도 지압판(20) 부분은 물론 관통하는 격자지보(10)와 접하는 보강면에 압축력을 인가하기 위한 것이다. 또한 도 6에서는 횡방향으로의 격자지보(10)에 있어서 양방향의 격자지보(10)가 상기 외각하우징(24) 및 상기 지압판(20)을 관통하도록 하면서 중앙에서 커플러(111)에 의해 각각의 종방향프레임(11)이 연결되도록 하는 예를 도시하고 있다.

또한, 종방향으로의 격자지보(10)(종방향프레임(11))는 상기 외각하우징(24)의 제 3관통공(241)에 각각 볼트결합(도면번호 도시되지 않음)에 의해 연결되도록 함으로써 연결부분에서 본 발명의 보강장치의 시공이 완료되는 것이다.

한편 도면에 도시된 바는 없으나 지압판(20)에 볼트결합으로 연결된 격자지보(10)는 인접하는 지압판(20)에서는 관통하도록 하여 교번으로 관통 및 볼트결합이 이루어지면서 종,횡방향으로 격자지보(10)가 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 이유는 격자지보(10)가 지압판(20)과 직접적으로 접하는 포인트를 늘려 지압판(20)에 인가된 긴장력이 격자지보(10) 전체에 원활하게 전달되도록 하기 위한 것이다.

한편 도 7은 상기에서 언급한 본 발명의 보강장치가 사면(g)에 적용된 경우를 나타내는 것이다.

사면(g)에 있어 상기 격자지보(10)를 설치하면서 가압포인트가 되는 지압부분에 상기 지압판(20)을 상기 고정구(30)에 의해 설치하는 것이다. 즉 지압부분에서 상기 격자지보(10)가 상기 지압판(20)을 관통하도록 하고, 상기 고정구(30)에 있어 상기 인장재(31)에 프리스트레스를 도입한 후에 정착판(32)에 의해 상기 가압관(22)의 상단에 장착을 하면 인장재(31)의 긴장력이 상기 가압관(22) 및 상기 지지단(23)을 통해 상기 가압판(21) 전체로 전달이 되고, 상기 지압판(20)과 직접적으로 연결되어 있는 격자지보(10)에도 긴장력이 전달되어 상기 사면(g)에는 상기 지압판(20)이 위치한 포인트는 물론 상기 격자지보(10)가 형성된 위치에서 격자형으로 압축력이 전달되도록 하는 바, 사면(g) 전체에 걸쳐 압축력이 인가되도록 하는 것이다. 즉 인장재(31)의 긴장력이 사면(g) 전체에 걸쳐 압축력을 발생시켜 사면(g)에서 중력 방향으로 이동하려는 토압에 저항하고, 수평변위를 감소시켜 안정성을 유지시켜 주게 되는 것이다. 도면에 도시된 바는 없으나 사면(g)의 경우도 연결부분에는 상기에서 언급한 바와 같이 상기 지압판(20)에 외각하우징(24)을 더 구성하여 격자지보(10)를 연결하도록 한다. 이에 더하여 상기 보강장치(1)가 사면(g)에 구성되는 경우 격자지보(10)가 트러스구조로 형성됨에 의해 식생(v)공간의 확보가 용이하게 되어 사면녹화에 유리한 장점이 있게 되는 것이다.

한편 본 발명에서는 도 8에서 보는 바와 같이 격자지보 지압에 의한 보강장치가 적용된 터널구조(이하 "터널구조"라함)를 별도로 제시하고 있는 바, 본 발명의 터널구조는 터널의 굴착면(g)에 구성되는 상기 보강장치(1); 상기 보강장치(1)가 내재되도록 하는 숏크리트층(40); 상기 숏크리트층(40)에 형성되는 라이닝층(50)을 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

도 5에서는 터널구조로서 병행터널구조를 제시하고 있는 바, 병행터널구조에 있어 취약부분인 필라부(P)가 상기 보강장치(1)에 의해 견고하게 보강되는 예를 제시하고 있다.

우선 터널굴착면(g)에 상기 보강장치(1)를 설치하는 바, 상기 격자지보(10)를 상기 터널굴착면(g)의 종방향으로 설치하고, 도면에 도시된 바는 없으나 횡방향으로도 설치하게 되는 것이다. 이때 지압부분에서는 상기에서 언급한 바와 같이 격자지보(10)가 상기 지압판(20)을 관통하도록 하며, 도면에 도시된 바는 없으나 이 경우도 연결부분에서는 상기 지압판(20)에 외각하우징(24)을 더 구성하여 일방향으로는 격자지보(10)를 관통하도록 하고, 직교하는 방향으로는 격자지보(10)가 상기 외각하우징(24)에 체결되도록 한다. 특히 필라부(P)에 있어서는 양 터널굴착면(g)에서 대향하는 지압판(20)에 1개의 고정구(30)에 의해 프리스트레스가 인가되도록 한다. 이러한 구성에 의해 필라부(P)를 횡방향으로 보강하도록 하는 것이다.

이때 고정구(30)는 다양하게 구성될 수 있으나 상기에서 언급한 바와 같이 중앙에 지보재(33)와 그 주변부로 복수의 인장재(31)가 구성되도록 하여 지보재(33)는 필라부(P)에서 횡방향으로 지지되어 지보로서 기능을 하도록 하는 것이며, 인장재(31)는 그라우팅 후 프리스트레스를 인가하여 횡방향응력에 대한 보강을 위한 것으로 기능을 하도록 할 수 있다. 이 경우 도면에 도시된 바는 없으나 상기 고정구(30)에는 간격유지구 및 그라우트노즐 등이 형성되어 간격유지구에 의해 지보재 및 인장재 간을 천공에서 잡아주도록 하며, 그라우트노즐에 의해 그라우트가 주입될 수 있도록 한다.

이와 같은 구성에 의해 연직방향으로 터널의 굴착면(g)에 구성되는 격자지보(10)는 수직지보재의 기능을 하여 연직방향 하중을 분산시키는 기능을 함과 동시에 상기에서 언급한 바와 같이 지압판(20)에 의해 압축력이 전달되어 터널의 굴착면(g)에 있어 연직방향으로 압축력이 발생되도록 하여 지반의 안정화를 유도하게 되는 것이다.

또한, 도면에 도시된 바는 없으나 연직방향으로 설치된 격자지보(10) 사이에 횡방향으로 격자지보(10)가 구성되어 터널의 굴착면(g)에 압축력을 전달함에 따라 터널의 굴착면(g) 전체에 걸쳐 변형의 발생을 방지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 터널의 굴착면(g)에는 상기 보강장치(1)가 설치된 후에 숏크리트층(40)이 형성되도록 하는 바, 숏크리트의 분사에 의해 숏크리트층(40)이 형성되도록 한다. 이러한 숏크리트층(40)은 상기 보강장치(1)가 매설되도록 하는 바, 격자지보(10)의 구조에 의해 숏크리트가 충진되어 숏크리트층(40) 내부에 상기 보강장치(1)가 매설되도록 하는 것이다. 이렇게 보강장치(1)가 숏크리트층(40)에 매설되도록 함에 따라 일체거동이 가능하게 되어 연직하중의 경우 숏크리트층(40) 및 라이닝층(50)으로 용이하게 전달되어 응력이완에 의한 지반안정화가 유도되도록 하는 것이다. 더욱이 격자지보(10)의 구조에 의해 숏크리트층(40)에 상기 보강장치(1)가 매설되도록 함에 따라 터널굴착면(g)의 평활성 차이로 유발되는 보강장치(1)와 터널굴착면(g) 간에 간극이 메워지도록 하여 완전한 일체거동이 가능하게 되는 것이다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 격자지보 20 : 지압판
30 : 고정구 40 : 숏크리트층
50 : 라이닝층

Claims

보강면에 종방향 또는 횡방향으로 배치되며 복수의 종프레임과 상기 종프레임 간을 연결하는 복수의 지지대로 형성되는 격자지보;
상기 종프레임을 가압하면서 고정구에 의해 보강면에 고정되는 지압판;
상기 격자지보가 연결되는 부분에서 상기 지압판의 외주연에 형성되어 상기 종프레임이 체결되거나 관통하는 외각하우징;을 포함하되,
상기 지지대는 상기 종프레임에 경사구배가 형성되어 트러스구조가 형성되도록 구성되는 격자지보 지압에 의한 보강장치에 있어서,
상기 종프레임은 3개로 구성되어 단면이 삼각구조가 되도록 하며,
상기 지지대는, 삼각구조의 바형상으로 삼각구조의 2개의 꼭지점에서는 절곡되면서 상기 종프레임이 장착될 수 있도록 절곡홈부가 각각 형성되고, 삼각구조의 1개의 꼭지점에서는 각각의 단부가 모이도록 하되 단부에는 각각 후크가 형성되는 삼각대와, 종프레임을 감싸는 형상으로 각각 단부에 대향하는 볼트결합공이 형성되어 상기 후크가 내재되면서 볼트결합에 의해 종프레임에서 후크가 체결되도록 하는 절곡체결구로 구성됨을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치.
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제 1항에 있어서,
상기 절곡홈부를 감싸면서 가압하는 클립이 구성됨을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치.
제 1항에 있어서,
상기 지압판은,
보강면에 접하면서 제 1관통공이 형성되는 가압판과, 상기 가압판의 제 1관통공에 연통하도록 중공이 형성되는 가압관과, 상기 가압관의 측면과 상기 지압판을 연결하면서 상기 종프레임이 관통하는 제 2관통공이 형성되는 지지단으로 구성됨을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치.
제 5항에 있어서,
상기 지압판은 4각 판형상으로 형성되며, 상기 지지단은 상기 지압판의 모서리방향으로 형성되어 복수의 제 2관통공으로 상기 종프레임이 관통되도록 하는 것을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치.
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제 5항에 있어서,
상기 고정구는 인장재와 정착판이 포함되어 상기 제 1관통공 및 상기 중공을 관통하여 상기 보강면에 삽입되는 구성으로, 인장재가 장착되는 정착판이 상기 가압관의 상단에 장착됨으로써 상기 가압판에 압축력이 인가되도록 함을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치.
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터널의 굴착면에 구성되는 제 1항, 제 4항 내지 제 6항, 제 8항 중 어느 한항의 격자지보 지압에 의한 보강장치;
상기 격자지보 지압에 의한 보강장치가 내재되도록 하는 숏크리트층;
상기 숏크리트층을 보강하는 라이닝층;
을 포함하는 격자지보 지압에 의한 보강장치가 적용된 터널구조.
제 10항에 있어서,
병행터널의 굴착면의 경우 필라부에는 대향하는 각각의 지압판에 하나의 고정구가 프리스트레스가 인가된 상태에서 장착됨을 특징으로 하는 격자지보 지압에 의한 보강장치가 적용된 터널구조.