KR101552466B1 - 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치 - Google Patents

자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치에 관한 것으로, 목적은 간단한 구성을 구비하여 제조가 용이하고, 천공홀 내벽과의 마찰력을 발생시켜 지지체의 인발저항력을 증진시키며, 이를 통해 지반을 효율적으로 보강할 수 있는 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 나팔관 형상의 지지홀이 선단면에서 후단면을 관통하도록 형성된 본체와, 상기 본체의 지지홀 하측에 위치하도록 본체로부터 후단방향(B)으로 돌출형성된 무게지지체와, 상기 본체의 상단에 위치하도록 형성된 상측돌기부와, 상기 본체 및 무게지지체의 하측에 위치하도록 형성된 하측돌기부를 포함하는 인발저항콘을 지지체에 설치하여 지반을 보강하도록 되어 있다.

Description

자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치{APPARATUS FOR GROUND REINFORCEMENT AND GROUND REINFORCEMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치에 관한 것으로, 천공홀내로의 삽입이 용이하게 이루어지고, 삽입 후 인발시 자중에 의해 천공홀내 지반에 자연 밀착되도록 하여 인발저항성이 향상된 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치에 관한 것이다.
일반적으로 토목, 건축 현장에서는 경사면, 옹벽, 굴착면의 붕괴를 방지하기 위하여 그라운드 앵커(groundanchor) 공법, 소일네일(soil nail) 공법 등을 적용하여 지반을 보강한다.
상기 그라운드 앵커공법은 일반적으로 절토사면에 강성이 높은 지압판(또는 벽체)을 고강도의 강선으로 깊은 지반 내측에 정착시키고 그 강선에 높은 긴장력을 도입하여 지반의 활동에 저항하는 효과적인 공법으로 근래에 국내외에서 활발히 사용되고 있으며, 이러한 어스앵커 공법은 흙막이 벽에 구멍을 뚫어 PC강선(강재)을 집어넣은 다음, 모르타르를 그라우팅(Grouting)하여 채우고 뒷면에 앵커를 만들어 긴장력을 도입하여 흙막이 벽과 지반을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하도록 되어 있다.
상기 소일 네일(Soil Nail) 공법은 철근을 이용한 보강토공법의 일종으로 절토 사면에서 인장력과 전단력에 견디도록 보강재를 이용하여 현지의 흙을 보강하는 공법으로, 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있는 보강재를 지반 내에 비교적 촘촘한 간격으로 삽입함으로써 원지반의 전체적인 전단 저항력과 활동 저항력을 증가시켜 사면의 안정을 확보함과 동시에 지반의 변위를 억제한다.
상기와 같은 지반보강공법은 모두 공통적으로 지반을 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀내로 앵커 또는 네일(이하 '인장재'라 칭함)을 삽입하며, 상기 인장재가 삽입된 천공홀 내부로 그라우트를 주입한 후, 인장재를 인장하여 천공홀의 외부에 고정하도록 되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 지반보강공법은 그라우트재와 인장재의 마찰접촉에 의해 마찰력 및 인장력이 발생되어 지반이 보강되도록 한 것이나, 그라우트재의 충전 후 보강시공시, 그라우트재와 인장재 사이에 이격현상이 발생되어, 인장재가 천공홀 외부로 이탈되는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 이와 같은 인장재의 이탈을 방지하기 위해 마찰력을 높이고 인장력을 증대시켜 그라우트재와 이격되지 않도록 하기 위한 인장재에 테이퍼진 형상의 지지콘을 장착하여 그라우트재와의 마찰접촉력을 높임으로써, 인장재의 이탈을 방지하도록 하는 공법이 사용되고 있으나, 상기 지지콘은 인장재의 선단에 고정설치되어 있어, 천공홀내로 그라우트재를 주입하게 될 경우, 지지콘은 그라우트재내에만 위치하게 되므로, 천공홀내벽과 충진된 그라우트재 사이에 이격현상이 발생될 경우, 지중에서의 마찰력 및 인장력 향상을 기대할 수 없게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.
등록특허공보 등록번호 10-1202845(2012.11.13) 등록특허공보 등록번호 10-1309145(2013.09.10) 등록특허공보 등록번호 10-0955469(2010.04.22) 등록특허공보 등록번호 10-1149519(2012.05.17)
본 발명의 목적은 간단한 구성을 구비하여 제조가 용이하고, 천공홀 내벽과의 마찰력을 발생시켜 지지체의 인발저항력을 증진시키며, 이를 통해 지반을 효율적으로 보강할 수 있는 자중식 지반밀착형 인발저항콘과 이를 이용한 지반보강공법 및 지반보강장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 나팔관 형상의 지지홀이 선단면에서 후단면을 관통하도록 형성된 본체와, 상기 본체의 지지홀 하측에 위치하도록 본체로부터 후단방향(B)으로 돌출형성된 무게지지체와, 상기 본체의 상단에 위치하도록 형성된 상측돌기부와, 상기 본체 및 무게지지체의 하측에 위치하도록 형성된 하측돌기부를 포함하는 인발저항콘을 지지체에 설치하여 지반을 보강하도록 되어 있다.
본 발명에 따른 자중식 지반밀착형 인발저항콘은 그라운드 앵커 공법, 소일 네일 공법 등의 지반보강공사에 범용으로 사용할 수 있으며, 천공홀의 내벽 및 그라우트재에 밀착접촉되어 우수한 마찰력 및 인발저항력을 증대시켜 지반보강을 필요로 하는 다양한 토목 및 건축공사에 적용되어 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 자중식 지반밀착형 인발저항콘은 인장재에 설치된 선단그립 및 후단그립 사이에서 인장재를 중심으로 자유롭게 까딱까딱되도록 설치되어 있어, 인장재의 인발시 저항콘이 자체중량에 의해 하부가 중력방향으로 이동되어 천공홀의 내벽에 저항콘의 상하부가 자연 밀착되므로, 인장재에 대한 인발저항력이 증대된다.
본 발명은 인장재에 설치되는 자중식 지반밀착형 인발저항콘에 의해 인장재의 마찰력과 인장, 인발력이 증대되므로, 기존 방식보다 인장재의 설치갯수를 더 적게 설계하여도 충분히 큰 힘이 발휘되게 되며, 이로 인해 우수한 시공성 및 경제성을 구비한다.
본 발명에 따른 자중식 지반밀착형 인발저항콘은 네일, 앵커, 락볼트 등등 지반보강공법에 모두 적용할 수 있어 매우 우수한 산업파급효과를 구비한다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 인발저항콘과 지지체의 관계를 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 릴리프밸브의 구성을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 네일링 공법을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 앵커공법을 보인 예시도
도 6 는 도 5 의 A 부 상세도
도 7 은 본 발명에 따른 락볼트 공법을 보인 예시도
도 8 은 본 발명에 따른 락볼트 공법의 탄성정착구와 와이어로프의 관계를 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 인발저항콘과 지지체의 관계를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 인발저항콘(100,일명;지오콘)은 나팔관 형상의 지지홀(113)이 선단면(111)에서 후단면(112)을 관통하도록 형성된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 지지홀(113) 하측에 위치하도록 본체(110)로부터 후단방향(B)으로 돌출형성된 무게지지체(120)와, 상기 본체(110)의 상단에 위치하도록 형성된 상측돌기부(130)와, 상기 본체(110) 및 무게지지체(120)의 하측에 위치하도록 형성된 하측돌기부(140)를 포함한다.
이하, 본 발명에서 천공홀내로 삽입될 시, 하부방향을 선단방향(F)로 표현하고, 상부방향을 후단방향(B)로 표현하였다.
상기 본체(110)는 선단면(111)에서 후단면(112)을 관통하도록 지지체(200)가 삽입관통되는 지지홀(113)이 형성되어 있으며, 상기 지지홀(113)은 후단면(112)에 형성된 원형홀(114)에서 선단면(111)에 형성된 장홀(115)에 연결되도록 확장 즉, 나팔관 형상으로 테이퍼져 형성되어 있다. 또한, 상기 후단면(112)의 원형홀(114)과 선단면의 장홀(115)은 그 중심이 서로 편심되도록 형성되어 있으며, 상기 장홀(115)은 선단면(111)에서 상하방향으로 수직되도록 형성되어 있다.
즉, 상기 선단면(111)과 맞닿는 지지홀(113)의 일측끝단이 장홀(115)에 해당되고, 후단면(112)과 맞닿는 지지홀(113)의 타측끝단이 원형홀(114)에 해당되며, 상기 장홀(115)과 원형홀(114)이 서로 연통되도록 원형홀(114)에서 장홀(115) 방향으로 지지홀의 내벽이 확장되도록 형성되어 있다.
이와 같은 지지홀(113)의 형상은 지지홀(113)내로 삽입되는 지지체(200)를 중심으로 본체(110)의 선단부분이 상하방향으로 움직일 수 있도록 하기 위한 것으로, 인발저항콘(100)이 지지체(200)에 장착되어 천공홀(310)내로 삽입될시, 지지홀(113)의 상단내벽(116)에 지지체(200)가 접촉되어 인발저항콘(100)이 소정각도 기울어진 상태로 천공홀내로 삽입되게 되므로, 상측돌기부(130) 및 하측돌기부(140)에 의한 간섭없이 천공홀(310)내로 인발저항콘(100)이 삽입되게 된다. 또한, 지지체(200)에 인발력이 발생될 경우, 지지홀(113)의 하단내벽(117)에 지지체(200)가 접촉되어 인발저항콘(100)이 반대방향으로 소정각도 기울어지게 되므로, 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)가 천공홀 내벽(311)에 밀착접촉되어 마찰력이 발생되어 인발저항력이 증가되게 된다.
즉, 상기 지지홀(113)은 천공홀(310)내로 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)가 삽입될 시, 도 2 의 (a) 에서와 같이 지지홀의 상단내벽(116)에 지지체(200)가 접촉된 상태를 유지하며 삽입되어 천공홀 내벽(311)과 상측돌기부(130) 및 하측돌기부(140)와의 마찰력 발생이 저감되게 되고, 지지체(200)에 인발력이 발생될 경우, 도 2 의 (b)에서와 같이, 무게지지체(120)를 중심으로 인발저항콘(100)이 소정각도로 기울어지게 하여 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)가 천공홀 내벽(311)에 접촉됨으로써 인발저항력을 증가시키게 된다. 이때, 상기 지지체는 지지홀의 하단내벽에 접촉된 상태를 유지하게 된다.
상기 무게지지체(120)는 천공홀(310)내로 지지체(200)의 삽입완료시, 자중에 의해 천공홀 내벽(311)에 접촉되어 상/하측돌기부(130,140)와 천공홀 내벽(311)과의 마찰접촉력을 발생 및 증대시켜, 지지체의 인발저항력을 증진시킨다.
상기 무게지지체(120)는 본체(110)의 하부 즉, 본체 후단면(112)에 형성된 원형홀(114) 하측에 위치하도록 후단면(112)에서 후단방향(B)으로 소정길이를 구비하도록 돌출형성되되, 본체(110)와 일체로 형성되어 있다. 즉, 상기 무기지지체(120)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 원형홀(114) 하측에 위치하도록 본체(110)의 한쪽에만 돌출형성되어 있다.
또한, 상기 무게지지체(120)의 상단면(121)은 후단방향(B)으로 갈 수록 하향경사지도록 형성되어 있어, 지지체(200)를 중심으로 지지홀(113)을 위치가 변경될 시, 무게지지체(120)가 지지체(200)에 간섭되지 않도록 되어 있다.
또한, 상기 무게지지체(120)에는 측면관통홀(122)이 형성되어 있으며, 상기 측면관통홀(122)은 천공홀(310)내에서 인발저항콘(100)의 인출이 용이하도록 하기 위한 것이다. 즉, 상기 측면관통홀(122)에 와이어 등을 연결하여 당기게 되면, 인발저항콘(100)은 도 2 의 (a)에서와 같이, 지지체(200)를 중심으로 이동되므로, 천공홀내로부터 인발저항콘의 인출이 용이하게 된다.
또한, 상기 본체(110)와 무게지지체(120)를 관통하도록 제2그라우트호스가 관통되는 호스홀(150)이 형성되어 있다.
상기 상측돌기부(130)는 본체의 상측선단에 위치하도록 돌출형성된 상측선단돌기(131)와, 본체 상측후단에 위치하도록 돌출형성된 상측후단돌기(132)를 포함한다.
상기 상측선단돌기(131), 상측후단돌기(132)는 각각, 소정의 곡률 경사면으로 형성된 상측선단변부(131a,132a)와, 상기 상측선단변부(131a,132a)와 상단팁(131b,132b)에서 합류하고 소정의 경사면으로 형성된 상측후단변부(131c,132c)를 포함한다. 즉, 상기 상단팁(131b,132b)은 부리형상을 구비하고, 상측선단돌기(131) 및 상측후단돌기(132)는 전체적으로 톱니형상의 단면을 구비한다.
또한, 본체 중심선(180)에서 상측선단돌기의 상단팁(131b)까지 높이(h1)는 본체 중심선(180)에서 상측후단돌기의 상단팁(132b)까지의 높이보다 더 크도록 형성되어 있다.
또한, 상기 상측돌기부(130)는 상측선단돌기, 상측후단돌기 이외에 더 많은 돌기가 더 형성될 수 있다.
상기 하측돌기부(140)는 본체 하측선단에 위치하도록 돌출형성된 하측선단돌기(141)와, 무게지지체 하측후단에 위치하도록 돌출형성된 하측후단돌기(142)와, 상기 하측선단돌기(141)에서 하측후단돌기(142) 사이에 위치하도록 본체(110) 및 무게지지체(120) 하측에 돌출형성된 복수의 하측중단돌기(143)를 포함한다.
상기 하측선단돌기(141), 하측중단돌기(143), 하측후단돌기(142)는, 각각 소정의 곡률 경사면으로 형성된 하측선단변부(141a,142a,143a)와, 상기 하측선단변부(141a,142a,143a)와 하단팁(141b,142b,143b)에서 합류하고 소정의 경사면으로 형성된 하측후단변부(141c,142c,143c)를 각각 포함한다. 즉, 하단팁(141b,142b,143b)은 부리형상의 단면을 구비하고, 상기 하측선단돌기(141), 하측중단돌기(143), 하측후단돌기(142)는 전체적으로 톱니형상의 단면을 구비한다.
또한, 상기 하측돌기부(140)는 하측선단돌기(141)에서 하측후단돌기(142)로 갈 수록 높이가 점차적으로 커지도록 즉, 본체 중심선(180)에서 하측선단돌기의 하단팁(141b), 하측중단돌기의 하단팁(142b), 하측후단돌기의 하단팁(143b)까지의 높이(h3,h4,h5)가 점차적으로 더 크도록 형성되어 있다.
또한, 도 2 에서와 같이, 상측돌기부(13)의 상단팁(131b,132b)은 천공홀의 내벽에 대한 접촉력이 증가되도록 상부방향으로 소정의 곡률을 구비하도록 형성되고, 하측돌기부(14)의 하단팁(141b,142b,143b)은 하부방향으로 소정의 곡률을 구비하도록 형성되어 있다.
이와 같은 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)의 형상은 지지체(200)에 인발저항콘(100)이 삽입설치된 상태에서, 천공홀(310)내로 삽입될 시, 천공홀 내벽(311)과의 마찰을 저감시켜 천공홀(310)내로 인발저항콘(100)의 삽입이 용이하도록 할 뿐 아니라, 천공홀내 삽입후 그라우트의 타설전 지지체에 인발력을 발생시키면, 지지체의 인발력에 의해 지지체(200)를 중심으로 지지홀(113)의 위치가 변화하게되므로, 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)가 천공홀내벽(311)에 접촉되어 지지체의 인발저항력을 증가시키게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 인발저항콘(100)은 그라우트와의 부착력을 증가시키고, 응력을 압축시켜 지반으로 분산시키며, 지지체의 인발로 인한 확개(상측돌기부와 하측돌기부가 천공홀내벽에 접촉되는 상태)시 지압력(또는 인발저항력)을 발생시키게 된다.
이하, 본 발명의 인발저항콘을 이용한 지반보강공법을 설명하면 다음과 같다.
지지체(200)의 선단에 선단스토퍼(210)가 고정설치되고, 상기 선단스토퍼(210)에 이격되어 후단스토퍼(220)가 지지체에 고정설치되며, 상기 선단스토퍼(210)와 후단스토퍼(220) 사이에 위치하도록 지지홀(113)내로 지지체(200)가 삽입관통되도록 인발저항콘(100)이 조립되는 인발저항콘 조립단계;
상기 인발저항콘(100)에 패커부(400)의 선단이 패킹처리되어 연결되고, 후단스토퍼(220)가 내부에 위치하도록 지지체(200)에 패커부(400)의 후단이 연결설치되는 패커조립단계;
인발저항콘(100)과 패커부(400)가 장착된 지지체(200)를 천공홀(310)내로 삽입하는 삽입단계;
천공홀(310)내 삽입장착된 지지체(200)를 후단방향으로 소정거리 인발하여 인발저항콘(100)의 상측돌기부(130) 일측과 하측돌기부(140) 일측이 천공홀 내벽(311)에 접촉되도록 하여 마찰저항력을 발생시키는 확인단계;
확인단계 후, 제1그라우트 호스(500)에 의해 패커부(400)내로 그라우트(600)를 주입하는 1차주입단계;
1차주입단계 후, 천공홀(311)내로 그라우트를 주입하는 2차주입단계;
지지체(200)의 후단을 지면(300)에 고정하는 고정단계;를 포함한다.
상기 인발저항콘 조립단계는 선단스토퍼(210) 및 후단스토퍼(220)에 의해 인발저항콘(100)을 지지체(200)에 설치하는 단계로, 지지체의 선단 끝단에 볼트 또는 쐐기 등에 의해 선단스토퍼(210)을 고정설치하고, 상기 선단스토퍼(210)에 인발저항콘의 선단면(111)이 근접되도록 지지체(200)에 인발저항콘(100)를 설치한 후, 상기 인발저항콘(100)의 후단면(112)에서 소정거리 이격되도록 지지체(200)에 후단스토퍼(220)를 고정설치한다. 이때, 후단스토퍼(220)는 선단스토퍼(210)와 동일한 방식으로 지지체(200)에 고정설치한다.
상기와 같이 지지체(200)에 연결설치된 인발저항콘(100)은 선단스토퍼(210)와 후단스토퍼(220) 사이에서 무게지지체(120)의 중량에 의해 지지체(200)를 중심으로 회전가능하도록 또한 나팔형상의 지지홀(113)이 상하이동가능하도록 설치되게 된다.
상기 패커조립단계는 지지체(200)에 패커부(400)를 설치하는 단계로, 패커(410)의 선단이 인발저항콘(100)에 일체로 연결설치되고, 패커(410)의 후단이 지지체(200)가 관통되도록 설치된 패커플레이트(420)에 일체로 연결설치된다.
즉, 상기 패커부(400)는 직물재질로 이루어진 패커(410)와, 상기 패커(410)의 후단이 연결설치되고 지지체(200) 및 제1그라우트 호스(500)가 관통되는 패커플레이트(420)을 포함한다. 이때, 상기 패커플레이트는 러버 등의 재질로 이루어져 있어, 관통되는 지지체(200) 및 제1글라우트 호스(500)와의 사이에 수밀이 유지되도록 되어 있다.
또한, 상기 패커와 인발저항콘, 패커와 패커플레이트는 밴딩처리 등과 같은 공지의 방법에 의해 서로 수밀이 유지되도록 연결설치되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 삽입단계는, 경사면 또는 절개면 등의 지면(300)에 형성한 천공홀(310)내로 패커부(400) 및 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)를 삽입하는 단계로, 지면의 이물질을 제거하고, 천공홀을 시공한 후, 지지체의 삽입이 용이하도록 천공홀내의 잔류토사를 완전히 외부로 배출시킨 다음, 패커부(400) 및 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)를 삽입설치한다. 이때, 인발저항콘(100)은 지지홀의 상단내벽(116)에 지지체(200)가 접촉된 상태로 삽입되게 된다.
또한, 상기 삽입단계는, 지지체(200)에 복수의 간극재(700)를 더 설치하여 천공홀(310)내로 지지체를 삽입장착한다. 상기 간극재(700)는 공지의 것을 사용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 확인단계는 인발저항콘(100)에 의해 지압력을 발생시켜 지지체의 인발저항력을 증가시키는 단계로, 지지체(200)를 후단방향(B)으로 소정거리만큼 인발시켜 인발저항콘의 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)가 천공홀 내벽에 접촉되도록 한다. 즉, 천공홀(310)내로 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)가 삽입완료되면, 인발저항콘(100)에 형성된 무게지지체(120)의 자중에 의해 하측돌기부(140)의 일측이 천공홀 내벽(311)에 접촉되어 인발저항콘(100)이 기울어진 상태를 구비하게 되며, 이와 같이 인발저항콘(100)이 기울어진 상태에서 지지체(200)를 소정거리만큼 인발시키게 되면, 지지체(200)의 인발력에 의해 지지체(200)를 중심으로 인발저항콘의 본체 선단부분이 들어 올려지게 되어, 인발저항콘 상측돌기부의 상측선/후단돌기(131,132) 또는 상측선/후단돌기 중 하나, 하측돌기부의 하측선/중/후단돌기(141c,142c,143c) 또는 하측선/중/후단돌기 중 적어도 하나가 천공홀의 내벽(311)에 밀착접촉되어 지지되게 된다.
이와 같이 인발저항콘의 상측돌기부와 하측돌기부가 천공홀 내벽에 밀착되어 접촉지지(확개)되면, 지압력이 발생되므로, 지지체에 대한 인발저항력이 증가되게 될 뿐 아니라, 패커부내로 충전된 그라우트와의 접촉면적이 증대되어 그라우트의 부착력이 증대되게 된다.
상기 1차주입단계는 패커부(400)내로 그라우트를 주입충전하는 단계로, 제1그라우트호스(500)를 통해 그라우트를 주입한다. 이때, 그라우트는 주입압력이 특별히 한정되는 것은 아니나, 약 2∼5㎏/㎠의 주입압력으로 주입하는 것이 바람직하다.
이와 같이 패커부(400)내로 그라우트가 주입되면, 주입된 그라우트는 패커부(400)내에 위치하는 제2그라우트호스(510)를 통해 인발저항콘 선단에 위치하는 공간 즉, 천공홀 선단공간(320)내로 주입충전되게 된다.
즉, 상기 1차주입단계에 의해 패커부(400)내에 그라우트가 주입충전되고, 제2그라우트호스(510)를 통해 천공홀 선단공간(320)내로 그라우트가 주입충전되게 된다.
상기 제2그라우트호스(510)는 패커부(400)내에 후단이 위치하고 선단이 인발저항콘(100) 및 선단스토퍼(210)를 관통하여 천공홀 선단공간(320)내에 위치하도록 설치되어 있으며, 상기 패커부(400)에 위치하는 후단에는 릴리프밸브(520)가 설치되어 있어, 패커부(400)내로 그라우트가 주입충전되어 소정의 압력을 구비하게 될 경우, 제2그라우트호스(510)를 통해 천공홀 선단공간(320)내로 그라우트가 주입되게 된다. 즉, 상기 제2그라우트호스(510)는 패커부(400)내로 그라우트가 충실하게 주입충전된 후 천공홀 선단공간(320)내로 그라우트가 주입충전되도록 되어 있다.
상기 릴리프밸브(520)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 밸브몸체(521)의 개공구(522)를 통해 피스톤(523)에 소정의 압력이 가해지게 되면, 피스톤(523)은 스프링(524)을 압축하면서 하강되어 개공구(522)가 개방되고, 개방된 개공구(522)를 통해 그라우트가 유입되어 제2그라우트호스(510)로 이송되게 된다.
또한, 상기 제2그라우트호스(510)는 와이어 등에 의해 지지체에 결속되어 있다.
상기 2차주입단계는 1차주입단계 후, 천공홀(310)내로 그라우트를 주입충진하여 양생한다. 이때, 상기 그라우트의 주입압력을 한정하는 것은 아니나, 약 2∼5㎏/㎠의 주입압력으로 주입한 후, 오버플로우가 발생되지 않으면 무압으로 더 주입한다.
상기 고정단계는 지지체(200)를 지면(300)에 고정하는 단계로, 지지체(200)가 이형철근 등의 네일일 경우, 지면에 플레이트를 설치하고 라이너 스크류 등에 의해 네일을 고정하고, 지지체가 PC강선 등의 앵커일 경우, 지면에 플레이트를 설치한 후, 앵커캡을 설치하여 고정하며, 지지체가 락볼트일 경우, 탄성정착구를 락볼트에 연결고정한다.
상기에서와 같이, 본 발명에 따른 지반보강장치는 천공홀내로 삽입설치되는 지지체(200)와, 상기 지지체(200)의 선단끝에 위치하도록 고정되는 선단스토퍼(210)과,
상기 선단스토퍼(210)에서 소정거리 이격되어 위치하도록 지지체(200)에 고정설치되는 후단스토퍼(220)와,
상기 선단스토퍼(210)와 후단스토퍼(220) 사이에 위치하도록 지지체(200)의 지지홀(113)내로 지지체(200)가 관통되어 연결되는 인발저항콘(100)과,
상기 인발저항콘(100)의 일측 및 후단스토퍼(220)가 내부에 위치하도록 선단이 인발저항콘(100)에 연결설치되고 후단이 지지체(200)에 연결설치되는 패커부(400)와,
상기 패커부(400)내에 선단이 위치하도록 설치되는 제1그라우트호스(500)와,
상기 패커부(400)내에 후단이 위치하고 선단이 인발저항콘(100) 및 선단스토퍼(210)를 관통하여 천공홀 선단공간(320)내로 위치하도록 설치되는 제2그라우트 호스(510)를 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명에 따른 네일링 공법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 지면에 이토 및 부석을 제거하고, 패커부(400) 및 선/후단스토퍼(210,220)에 의해 인발저항콘(100)이 장착된 네일(250)을 천공홀(310)내로 삽입장착한 후, 네일(250)을 소정거리 인발시켜 인발저항콘(100)의 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)의 일측이 천공홀 내벽(311)에 밀착접촉되도록 인발저항콘(100)을 확개시킨 다음, 제1그라우트호스(500)에 의해 패커부(400)내로 그라우트(600)를 주입충전하여, 패커부(400)에 의한 압력그라우트장 및 천공홀 선단공간(320)내로 충전된 그라우트에 의해 슬라임처리장을 형성한다.
이와 같이 패커부(400)내로 그라우트의 주입이 완료되면, 천공홀(311)내로 그라우트를 주입하여 그라우트장을 양생 형성한 후, 지면에 플레이트(330)를 설치하고 네일(250)의 후단을 라이너스크류(340) 등에 의해 고정한다.
도 5 는 본 발명에 따른 앵커공법을 보인 예시도를 도시한 것으로, 지면에 이토 및 부석을 제거하고, 내부에 PC강연선(261)이 구비된 슬라이드파이프(260)의 끝단에 캡(262), 패커부(400)와 인발저항콘(100)을 장착하며, 상기 슬라이드파이프(260)을 천공홀(310)내로 삽입장착한 후, 슬라이드파이프(260)을 소정거리 인발시켜 인발저항콘의 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)의 일측이 천공홀 내벽(311)에 밀착접촉되도록 인발저항콘(100)을 확개시킨 다음, 제1그라우트호스(500)에 의해 패커부(400)내로 그라우트(600)를 주입충전하여, 패커부(400)에 의한 압력그라우트장 및 천공홀 선단공간(320)내로 충전된 그라우트에 의해 슬라임처리장을 형성한다.
이와 같이 패커부(400)내로 그라우트의 주입이 완료되면, 천공홀(311)내로 그라우트를 주입하여 양생한 후, 지면에 십자블록 등의 수압판 또는 지압판(350)을 설치하고, 쐐기 설치를 위해 앵커헤드(360)를 끼움다음 쐐기(370)를 설치하여 고정한다. 또한 도 6 에 도시된 바와 같이, 앵커헤드(260)에 앵커캡(380)을 설치한 후, 상기 앵커캡(380)내로 그리스(390)를 주입충전하여 내부재의 부식을 방지한다. 또한, 상기 인발저항콘(100)은 패커부(400)내에 위치하도록 더 설치될 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 락볼트 공법을 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명에 따른 락볼트 공법의 탄성정착구와 와이어로프의 관계를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 지면에 낙석방지망(820) 및 와이어로프(830)를 포설하는 포설단계; 지면에 천공홀을 형성하는 천공단계; 천공홀내로 그라우트(600)를 주입하는 그라우트 주입단계; 그라우트가 주입된 천공홀내로 인발저항콘(100)이 장착된 나형철근(810)을 밀어 넣는 나형철근 삽입단계; 낙성방지망(820)과 와이어로프(830) 사이에 위치하도록 지면 위로 노출된 나형철근(810)에 탄성스프링(850)을 끼움설치하는 스프링 설치단계; 지면위로 노출된 나형철근의 끝단에 탄성정착구(800)를 나사결합하는 탄성정착구 설치단계; 탄성정착구(800)를 선단방향(F)으로 힘을 가하여 와이어로프(830)를 억지끼움하면서 탄성정착구(800)가 설치된 나형철근(810)을 천공홀 선단까지 밀어넣어 탄성스프링(850)을 압축시키는 압축단계; 압축단계 후, 탄성정착구에 가했던 힘이 제거되면, 탄성스프링의 탄성력에 의해 탄성정착구 및 나형철근이 후단방향(B)으로 이동되어 인발저항콘(100)의 상측돌기부와 하측돌기부의 일측이 천공홀 내벽에 밀착접촉되어 확개되는 확개단계;를 포함한다.
상기 탄성정착구(800)는 도 8 에 도시된 바와 같이, 와이어로프(830)가 끼움설치되도록 끼움홈(801)이 형성된 하단정착구(802)와, 상기 하단정착구(802)에 일체로 형성되고 나형철근(810)과 스크류결합되는 결합정착구(803)과 상기 결합정착구(803) 상측에 위치하도록 형성되고 결합정착구를 관통한 나형철근(810)의 끝단이 위치하는 공간부(804)를 포함한다.
상기 탄성스프링은 도 7 에 도시된 바와 같이, 일측단(851)이 와이어로프(830) 또는 탄성정착구(800)의 내측에 접촉되고, 타측단(852)이 낙석방지망(820)에 접촉되도록 설치되며, 타측단(852)의 직경이 일측단(851)의 직경보다 더 크도록 원추형 코일스프링으로 이루어져 있다. 이와 같은 탄성스프링(850)은 탄성정착구(800)에 의한 압축시 탄성정착구(800)와 낙석방지망(820) 사이의 간격을 최소화하는 기능 및, 탄성정착구(800)에 가해졌던 힘이 제거될 시, 자체 탄성력에 의해 탄성정착구(800)룰 후단방향(B)으로 밀어 인발저항콘(100)을 자동확개시키는 기능을 동시에 구비하게 된다. 미설명부호 840 은 턴버클이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(100) : 인발저항콘 (110) : 본체
(111) : 선단면 (112) : 후단면
(113) : 지지홀 (114) : 원형홀
(115) : 장홀 (116) : 상단내벽
(117) : 하단내벽 (120) : 무게지지체
(121) : 상단면 (122) : 측면관통홀
(130) : 상측돌기부 (131) : 상측선단돌기
(132) : 상측후단돌기 (131a,132a): 상측선단변부
(131b,132b): 상단팁 (131c,132c): 상측후단변부
(140) : 하측돌기부 (141) : 하측선단돌기
(142) : 하측후단돌기 (143) : 하측중단돌기
(141a,142a,143a): 하측선단변부 (141b,142b,143b): 하단팁
(141c,142c,143c): 하측후단변부 (200) : 지지체
(210) : 선단스토퍼 (220) : 후단스토퍼
(250) : 네일 (260) : 슬라이드파이프
(261) : PC강연선 (262) : 캡
(300) : 지면 (310) : 천공홀
(311) : 천공홀 내벽 (320) : 선단공간
(330) : 플레이트 (340) : 라이너스크류
(350) : 수압판 또는 지압판 (360) : 앵커헤드
(370) : 쐐기 (380) : 앵커캡
(390) : 그리스 (400) : 패커부
(410) : 패커 (420) : 패커플레이트
(500) : 제1그라우트호스 (510) : 제2그라우트호스
(520) : 릴리프밸브 (521) : 밸브몸체
(522) : 개공구 (523) : 피스톤
(524) : 스프링 (600) : 그라우트
(700) : 간극재 (800) : 탄성정착구
(801) : 끼움홈 (802) : 하단정착구
(803) : 결합정착구 (804) : 공간부
(810) : 나형철근 (820) : 낙석방지망
(830) : 와이어 로프 (840) : 턴-버클
(850) : 탄성스프링 (851) : 일측단
(852) : 타측단

Claims (10)

  1. 나팔관 형상으로 테이퍼져 형성된 지지홀(113)이 선단면(111)에서 후단면(112)을 관통하도록 형성된 본체(110)와,
    본체(110)의 지지홀(113) 하측에 위치하도록 본체(110)로부터 후단방향(B)으로 돌출형성된 무게지지체(120)와,
    본체(110)의 상단에 위치하도록 형성된 상측돌기부(130)와,
    본체(110) 및 무게지지체(120)의 하측에 위치하도록 형성된 하측돌기부(140)를 포함하되,
    상기 지지홀(113)은 본체(110)의 선단면(111)에서 후단면(112)을 관통하도록 형성되어 있으며, 상기 지지홀(113)은 후단면(112)에 형성된 원형홀(114)에서 선단면(111)에 형성된 장홀(115)에 연결되도록 확장되는 나팔관 형상으로 테이퍼지도록 형성되어,
    천공홀(310)내로 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)가 삽입될 시, 지지홀의 상단내벽(116)에 지지체(200)가 접촉된 상태를 유지하며 삽입되어 천공홀 내벽(311)과 상측돌기부(130) 및 하측돌기부(140)와의 마찰력 발생이 저감되고,
    천공홀(310)내로 인발저항콘(100)이 설치된 지지체(200)가 삽입완료되면, 나팔관 형상으로 테이퍼져 형성된 지지홀(113) 및, 지지홀(113) 하측에 위치하도록 본체의 한쪽에 돌출형성된 무게지지체(120)의 자중에 의해, 지지홀(113)의 하단내벽(117)에 지지체(200)가 접촉되도록 본체(110), 무게지지체(120), 상측돌기부(130) 및 하측돌기부(140)가 소정각도 기울어져, 상측돌기부(130)와 하측돌기부(140)의 일측이 천공홀 내벽(311)에 밀착접촉되어 지지되도록 한 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘.
  2. 삭제
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 무게지지체(120)에는 측면관통홀(122)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘.
  4. 청구항 1 에 있어서;
    상기 본체(110)와 무게지지체(120)에는 제2그라우트호스가 관통되는 호스홀(150)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘.
  5. 청구항 1 에 있어서;
    상기 상측돌기부(130)는 본체의 상측선단에 위치하도록 돌출형성된 상측선단돌기(131)와, 본체 상측후단에 위치하도록 돌출형성된 상측후단돌기(132)를 포함하되,
    상기 상측선단돌기(131), 상측후단돌기(132)는 각각, 소정의 곡률 경사면으로 형성된 상측선단변부(131a,132a)와, 상기 상측선단변부(131a,132a)와 상단팁(131b,132b)에서 합류하고 소정의 경사면으로 형성된 상측후단변부(131c,132c)를 포함하고,
    상기 하측돌기부(140)는 본체 하측선단에 위치하도록 돌출형성된 하측선단돌기(141)와, 무게지지체 하측후단에 위치하도록 돌출형성된 하측후단돌기(142)와, 상기 하측선단돌기(141)에서 하측후단돌기(142) 사이에 위치하도록 본체(110) 및 무게지지체(120) 하측에 돌출형성된 복수의 하측중단돌기(143)를 포함하되,
    상기 하측선단돌기(141), 하측중단돌기(143), 하측후단돌기(142)는, 각각 소정의 곡률 경사면으로 형성된 하측선단변부(141a,142a,143a)와, 상기 하측선단변부(141a,142a,143a)와 하단팁(141b,142b,143b)에서 합류하고 소정의 경사면으로 형성된 하측후단변부(141c,142c,143c)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    본체 중심선(180)에서 상측선단돌기의 상단팁(131b)까지 높이(h1)는 본체 중심선(180)에서 상측후단돌기의 상단팁(132b)까지의 높이보다 더 크도록 형성되고,
    본체 중심선(180)에서 하측선단돌기의 하단팁(141b), 하측중단돌기의 하단팁(142b), 하측후단돌기의 하단팁(143b)까지의 높이(h3,h4,h5)는 하측선단돌기의 하단팁(141b)에서 하측후단돌기의 하단팁(143b) 으로 갈 수록 점차적으로 더 크도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘.
  7. 지지체(200)의 선단에 선단스토퍼(210)가 고정설치되고, 상기 선단스토퍼(210)에 이격되어 후단스토퍼(220)가 지지체에 고정설치되며, 상기 선단스토퍼(210)와 후단스토퍼(220) 사이에 위치하도록 지지홀(113)내로 지지체(200)가 삽입관통되도록 청구항 1,3,4,5,6 중 어느 한 항에 따른 인발저항콘(100)이 조립되는 인발저항콘 조립단계;
    상기 인발저항콘(100)에 패커부(400)의 선단이 패킹처리되어 연결되고, 후단스토퍼(220)가 내부에 위치하도록 지지체(200)에 패커부(400)의 후단이 연결설치되는 패커조립단계;
    인발저항콘(100)과 패커부(400)가 장착된 지지체(200)를 천공홀(310)내로 삽입하는 삽입단계;
    천공홀(310)내 삽입장착된 지지체(200)를 후단방향으로 소정거리 인발하여 인발저항콘(100)의 상측돌기부(130) 일측과 하측돌기부(140) 일측이 천공홀 내벽(311)에 접촉되도록 하여 마찰저항력을 발생시키는 확인단계;
    확인단계 후, 제1그라우트 호스(500)에 의해 패커부(400)내로 그라우트(600)를 주입하는 1차주입단계;
    1차주입단계 후, 천공홀(311)내로 그라우트를 주입하는 2차주입단계;
    지지체(200)의 후단을 지면(300)에 고정하는 고정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘을 이용한 지반보강공법.
  8. 지면에 낙석방지망(820) 및 와이어로프(830)를 포설하는 포설단계;
    지면에 천공홀을 형성하는 천공단계;
    천공홀내로 그라우트(600)를 주입하는 그라우트 주입단계;
    그라우트가 주입된 천공홀내로 청구항 1,3,4,5,6 중 어느 한 항에 따른 인발저항콘(100)이 장착된 나형철근(810)을 밀어 넣는 나형철근 삽입단계;
    낙성방지망(820)과 와이어로프(830) 사이에 위치하도록 지면 위로 노출된 나형철근(810)에 탄성스프링(850)을 끼움설치하는 스프링 설치단계;
    지면위로 노출된 나형철근의 끝단에 탄성정착구(800)를 나사결합하는 탄성정착구 설치단계;
    탄성정착구(800)를 선단방향(F)으로 힘을 가하여 와이어로프(830)를 억지끼움하면서 탄성정착구(800)가 설치된 나형철근(810)을 천공홀 선단까지 밀어넣어 탄성스프링(850)을 압축시키는 압축단계;
    압축단계 후, 탄성정착구에 가했던 힘이 제거되면, 탄성스프링의 탄성력에 의해 탄성정착구 및 나형철근이 후단방향(B)으로 이동되어 인발저항콘(100)의 상측돌기부와 하측돌기부의 일측이 천공홀 내벽에 밀착접촉되어 확개되는 확개단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘을 이용한 지반보강공법.
  9. 청구항 8 에 있어서;
    상기 탄성정착구(800)는 와이어로프(830)가 끼움설치되도록 끼움홈(801)이 형성된 하단정착구(802)와, 상기 하단정착구(802)에 일체로 형성되고 나형철근(810)과 스크류결합되는 결합정착구(803)과 상기 결합정착구(803) 상측에 위치하도록 형성되고 결합정착구를 관통한 나형철근(810)의 끝단이 위치하는 공간부(804)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘을 이용한 지반보강공법.
  10. 천공홀내로 삽입설치되는 지지체(200)와, 상기 지지체(200)의 선단끝에 위치하도록 고정되는 선단스토퍼(210)과,
    상기 선단스토퍼(210)에서 소정거리 이격되어 위치하도록 지지체(200)에 고정설치되는 후단스토퍼(220)와,
    상기 선단스토퍼(210)와 후단스토퍼(220) 사이에 위치하도록 지지체(200)의 지지홀(113)내로 지지체(200)가 관통되어 연결되는 청구항 1,3,4,5,6 중 어느 한 항에 따른 인발저항콘(100)과,
    상기 인발저항콘(100)의 일측 및 후단스토퍼(220)가 내부에 위치하도록 선단이 인발저항콘(100)에 연결설치되고 후단이 지지체(200)에 연결설치되는 패커부(400)와,
    상기 패커부(400)내에 선단이 위치하도록 설치되는 제1그라우트호스(500)와,
    상기 패커부(400)내에 후단이 위치하고 선단이 인발저항콘(100) 및 선단스토퍼(210)를 관통하여 천공홀 선단공간(320)내로 위치하도록 설치되는 제2그라우트 호스(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자중식 지반밀착형 인발저항콘을 이용한 지반보강장치.
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