KR101647024B1 - 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 방법 - Google Patents

전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 방법 Download PDF

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김희주
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Abstract

전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있고, 이에 따라 보강재의 내하력 저하로 인한 기능 상실을 미연에 방지할 수 있고, 또한, 압축스프링을 이용하여 전위차 측정용 전선을 지반에 형성된 천공홀에 용이하게 삽입할 수 있는, 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법이 제공된다.

Description

전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 방법 {APPARATUS FOR DIAGNOSING CORROSION OF SOIL REINFORCEMENT MEMBER USING BEARING PLATE EMBEDDED COMPRESSION SPRING WITH ELECTRIC WIRE, AND CONSTRUCTION FOR THE SAME}
본 발명은 지반 보강재의 부식 진단에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판(Bearing Plate)을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 강재 보강재(Steel Reinforcement Member)의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있는, 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 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 지보재(보강재)를 삽입하고, 천공홀 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 숏크리트로 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(보강재) 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.
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.
한편, 콘크리트 구조물 내의 강재는, 콘크리트가 알칼리성 환경을 유지하고 있기 때문에 강재 표면에 부동태 피막을 형성하여 부식으로부터 보호되고 있다. 예를 들면, 공기 중의 이산화탄소, 하수도 시설에 있어서의 황산, 혹은 염화물 이온 등의 부식인자가 콘크리트 내로 침입하면, 상기 부동태 피막이 파괴되어, 콘크리트 중에 존재하는 물과 산소에 의해 강재의 부식이 시작된다.
이러한 콘크리트 구조물의 강재가 부식되면, 강재의 체적 팽창을 발생시키며, 그 팽창압으로 인해 콘크리트에 금이 가게 되고, 발생된 금을 통해 추가적인 부식인자의 침입과 외부로부터의 물과 산소의 공급에 의해 강재의 부식은 가속적으로 진행되게 되어, 결국 콘크리트 구조물로서의 기능을 유지할 수 없게 된다.
따라서 강재의 부식이 시작되기 전에 부식인자의 침입이나 강재의 부식 시작을 검지하여, 예를 들면, 표면피복 등의 대책으로 부식인자나 물과 산소의 추가적인 침입을 저지하여 강재를 부식으로부터 지켜냄으로써, 콘크리트 구조물의 예방적인 보전을 도모하는 것이 중요하다. 이러한 문제에 대해, 종래부터 다양한 부식 진단 방법이 제안된 바 있다. 예를 들면, 코어링(coring)을 통해 부식인자를 분석하는 방법이나, 비파괴적으로 강재의 자연전위나 분극저항을 측정하는 방법, 화학 센서나 가스 센서에 의해 부식인자를 검출하는 방법, 철제 세선을 모의 부식부재로서 콘크리트에 매설하고, 세선이 단선되었을 때 부식을 검출하는 방법 등이 알려져 있다.
한편, 도 2는 종래의 기술에 따른 요크형 전자석을 이용하여 콘크리트 부재에 매립된 프리스트레스 강재의 긴장력을 측정하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 요크형 전자석을 이용하여 PC 부재(50)에 매립된 PS 강재의 긴장력을 측정하는 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있는데, 상기 요크형 전자석(40)의 2개 자극을 PS 강재가 연장되어 있는 길이 방향(종방향)으로 간격을 두고 위치하도록 전자석(40)을 PC 부재(50)의 외면에 배치하여 종방향으로 유도자기장을 발생시킨 후, 자기장의 세기를 측정하는 홀 센서(Hall sensor: 41)를 이용하여 PS 강재(51)의 단면적 변화(예를 들면, 부식이나 단선 등에 의한 단면적의 변화)에 따른 유도자기장 세기의 변화를 측정하여 PS 강재(51)의 투자율 변화를 산출함으로써 PS 강재의 단면적 변화를 측정한다.
종래의 기술에 따른 요크형 전자석을 이용한 긴장력 측정 방법은 역자기변형 현상을 이용한 것으로서, PS 강재의 단면이 변화할 경우에도 강재의 투자율이 변화되므로, 이와 같은 종래 기술을 이용하게 되면 부식으로 인한 PS 강재 단면의 변화를 파악할 수 있게 되어 PS 강재의 부식정도 역시 측정할 수 있다.
하지만, 유도자기장의 자속폐회로에서 하나의 자극에서 다른 자극으로 흐르는 자력선의 분포가 곡선 형태를 이루게 되고, 이러한 곡선 형태의 자력선 분포는 PS 강재가 배치된 종방향으로 균일하지 않게 되므로, 다층 형태로 배치된 PS 강재에 대한 유도자기장 세기의 변화를 정확하게 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 역자기변형 현상과 유도자기장을 이용한 프리스트레스트 강재의 긴장응력 및 부식정도의 측정을 위한 전자석 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 역자기변형 현상과 유도자기장을 이용한 PS 강재의 긴장응력 및 부식정도의 측정을 위한 전자석 장치(60)는, PC 부재(70)에 배치된 PS 강재(71)의 긴장응력과 부식 정도를 측정하기 위한 장치로서, PC 부재의 횡방향 양측에서 각각 서로 다른 자극(65)이 횡방향으로 마주보는 상태로 구비되어 있는 요크형 코어(61); 상기 요크형 코어(61)를 감고 있으며 전원 공급에 의해 상기 요크형 코어(61)를 자화시키는 자화코일(62); 상기 자화코일(62)에 전원을 공급하는 전원장치(63); 및 PC 부재(70)의 횡방향 측면을 마주보도록 상기 자극(65)에 각각 구비되어 각각의 자극으로 들어오는 자력선의 밀도(자속밀도/자기장의 세기)를 측정하는 홀 센서(64)를 포함한다.
종래의 기술에 따른 역자기변형 현상과 유도자기장을 이용한 PS 강재의 긴장응력 및 부식정도의 측정을 위한 전자석 장치(60)는, 자성체의 응력 상태에 따라 투자율이 변하는 역자기변형 현상(Inverse Magnetostriction Effect)과 외부에서 PS 강재를 통과하는 자기장을 이용하여 PS 강재에 가해지고 있는 긴장응력 및 부식 정도를 측정할 수 있다.
하지만, 전술한 종래 기술의 경우, 지반에 매설된 보강재 등의 부식을 측정하기 위해서 부식 진단장치를 설치하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 옹벽의 보강재로 사용되는 강연선 또는 철근 등에 대한 부식 점검은 별도로 수행되지 않는 실정이다. 이에 따라 부식이 심하게 발생한 강재 보강재는 더 이상 옹벽의 내적 및 외적인 안정에 대한 본래의 기능을 발휘할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제2015-73349호(공개일: 2015년 7월 1일), 발명의 명칭: "역자기변형 현상과 유도자기장을 이용한 프리스트레스트 강재의 긴장응력 및 부식정도의 측정 방법 및 이를 위한 전자석 장치" 대한민국 공개특허번호 제2004-110740호(공개일: 2004년 12월 31일), 발명의 명칭: "전자기유도를 이용한 강재 케이블의 장력 및 부식에 대한 모니터링 시스템" 대한민국 공개특허번호 제2012-84305호(공개일: 2012년 7월 27일), 발명의 명칭: "부식 센서" 대한민국 등록특허번호 제10-1391238호(출원일: 2013년 4월 1일), 발명의 명칭: "유지보수용 탈부착 보호캡을 구비한 옹벽 패널"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있는, 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 압축스프링을 이용하여 전위차 측정용 전선을 지반에 형성된 천공홀에 용이하게 삽입할 수 있는, 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치는, 지반에 형성된 천공홀에 삽입되는 강재 재질의 긴장재로서, 상기 지반을 보강하기 위한 긴장력이 도입되는 보강재; 상기 천공홀 내부에서 상기 보강재의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지는 압축스프링; 반력판 역할을 하며, 상기 압축스프링을 내장하고, 상기 보강재가 상기 지반의 보강면 외부로 노출되도록 보강재 관통홀이 형성된 압축스프링 내장형 지압판; 상기 압축스프링에 장착되어 펼쳐지고, 전위차 측정을 위해 상기 보강재의 외주면에 전기적으로 연결되는 적어도 두 개 이상의 전위차 측정용 전선; 상기 압축스프링 내장형 지압판에 형성된 그라우팅재 주입용 관통홀을 통해 상기 천공홀 내부로 주입되는 그라우팅 주입재; 및 상기 보강재에 긴장력을 도입하도록 상기 압축스프링 내장형 지압판을 관통한 보강재에 체결되는 정착구를 포함하되, 상기 전위차 측정용 전선은 전위차 측정을 통해 상기 지반의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반을 보강하는 강재 보강재의 부식을 진단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 압축스프링 내장형 지압판의 표면에 상기 보강재가 관통되는 보강재 관통홀이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀이 형성되며, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재에 의해 상기 압축스프링의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치는, 상기 압축스프링 내장형 지압판에 체결되어, 상기 압축스프링이 상기 천공홀 내부에서 상기 보강재의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 시건을 해제하는 압축스프링 시건 해제용 부재를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정착구는 상기 압축스프링 시건 해제용 부재를 사용하여 상기 압축스프링의 시건을 해제하기 전에 상기 압축스프링 내장형 지압판을 관통한 보강재에 체결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치는, 상기 압축스프링의 힌지부에 형성되어, 상기 전위차 측정용 전선이 상기 보강재에 전기적으로 연결되도록 상기 전위차 측정용 전선에 연결되는 힌지부 바퀴를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법은, a) 강재 보강재를 설치할 지반에 천공홀을 형성하는 단계; b) 상기 천공홀에 보강재를 삽입하는 단계; c) 상기 보강재의 일단이 관통된 압축스프링 내장형 지압판을 설치하는 단계; d) 정착구를 체결한 후, 압축스프링의 시건을 해제하여 전위차 측정용 전선을 상기 보강재에 밀착시키는 단계; e) 상기 압축스프링 내장형 지압판에 형성된 그라우팅 주입재 관통홀을 통해 그라우팅 주입재를 주입하는 단계; f) 상기 보강재에 긴장력을 도입하는 단계; 및 g) 외부로 노출된 전위차 측정용 전선을 통해 전위차를 초기 측정하고, 소정 기간 경과 후에 상기 보강재의 부식을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 전위차 측정용 전선은 전위차 측정을 통해 상기 지반의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반을 보강하는 강재 보강재의 부식을 진단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 c) 단계의 압축스프링 내장형 지압판의 표면에 상기 보강재가 관통되는 보강재 관통홀이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀이 형성되며, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재에 의해 상기 압축스프링의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 d) 단계에서 상기 압축스프링 내장형 지압판에 체결된 압축스프링 시건 해제용 부재에 의해 상기 천공홀 내부에서 상기 보강재의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 상기 압축스프링의 시건이 해제되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 d) 단계의 정착구는 상기 압축스프링 시건 해제용 부재를 사용하여 상기 압축스프링의 시건을 해제하기 전에 상기 압축스프링 내장형 지압판을 관통한 보강재에 체결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 d) 단계에서 상기 압축스프링의 힌지부에 형성된 힌지부 바퀴에 의해 상기 전위차 측정용 전선이 상기 보강재에 전기적으로 연결되며, 상기 전위차 측정용 전선이 상기 힌지부 바퀴에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있고, 이에 따라 보강재의 내하력 저하로 인한 기능 상실을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압축스프링을 이용하여 전위차 측정용 전선을 지반에 형성된 천공홀에 용이하게 삽입할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보강재의 부식 경향 정보의 조기 확보를 통해 옹벽과 같은 구조물의 안전성을 확보하고, 신속하게 보수할 수 있다.
도 1은 일반적인 소일네일링 공법을 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 요크형 전자석을 이용하여 콘크리트 부재에 매립된 프리스트레스 강재의 긴장력을 측정하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 역자기변형 현상과 유도자기장을 이용한 프리스트레스트 강재의 긴장응력 및 부식정도의 측정을 위한 전자석 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치가 옹벽에 설치되는 것을 예시하는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 A 영역의 상세 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링 내장형 지압판을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링이 펼쳐져 전위차 측정 전선이 보강재에 밀착하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 부식 진단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
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.
[전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치가 옹벽에 설치되는 것을 예시하는 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A 영역의 상세 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치는, 보강재(110), 압축스프링 내장형 지압판(120), 압축스프링(130), 힌지부 바퀴(140), 압축스프링 시건 해제용 부재(150), 전위차 측정용 전선(160), 그라우팅 주입재(170) 및 정착구(180)를 포함한다.
보강재(110)는 지반(210) 및 옹벽(220)에 형성된 천공홀(230)에 삽입되는 강재 재질의 긴장재로서, 상기 지반(210)을 보강하기 위한 긴장력이 도입된다.
압축스프링 내장형 지압판(120)은 반력판 역할을 하며, 상기 압축스프링(130)을 내장하고, 상기 보강재(110)가 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되도록 보강재 관통홀(121)이 형성되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)은 그라우팅재 주입용 관통홀, 압축스프링 시건용 관통홀 및 전위차 측정용 전선 관통홀이 형성된다.
압축스프링(130)은 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)의 배면에 형성되고, 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐진다. 즉, 상기 압축스프링(130)은 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)의 배면에 형성되어 상기 천공홀(230)에 삽입되기 전에는 압축된 상태를 유지하고, 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 시건이 해제됨으로써 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐진다.
힌지부 바퀴(140)는 상기 압축스프링(130)의 힌지부에 각각 다수 개 형성되어, 전위차 측정용 전선(160)이 상기 보강재(110)에 각각 전기적으로 연결되도록 상기 전위차 측정용 전선(160)에 각각 연결된다.
압축스프링 시건 해제용 부재(150)는 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 체결되어, 상기 압축스프링(130)이 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 시건을 해제할 수 있다. 예를 들면, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)는 상기 압축스프링(130)이 압축 상태를 유지하도록 체결된 상태에서, 상기 천공홀(230) 내부에 삽입된 후에 회전시키면 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하게 되고, 이에 따라 상기 압축스프링(130)은 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐진다.
전위차 측정용 전선(160)은 적어도 두 개 이상 다수 개 구비되며, 상기 압축스프링(130)에 장착되어 펼쳐지고, 전위차 측정을 위해 상기 보강재(110)의 외주면에 전기적으로 연결된다. 여기서, 편의상 상기 전위차 측정용 전선(160)은 하나의 다발만을 도시하였지만, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이, 각각 피복 처리된 다수의 전선을 포함하며, 상기 압축스프링(130)이 펼쳐진 상태에서 각각의 전선이 상기 강재 보강재(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 전위차 측정용 전선(160)은 접지단자 역할을 하는 상기 힌지부 바퀴(140)에 각각 솔더링 또는 용접되어 있고, 상기 압축스프링(130)이 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지면, 상기 힌지부 바퀴(140)가 상기 보강재(110)에 전기적으로 연결되고, 결국, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 보강재(110)에 전기적으로 연결되며, 이에 따라 상기 보강재(110)에 대해 전위차 부식 측정을 가능하게 한다.
그라우팅 주입재(170)는, 예를 들면, 그라우팅 호스(도시되지 않음)를 사용하여 주입되며, 도 6의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 형성된 그라우팅재 주입용 관통홀(122)을 통해 상기 천공홀(230) 내부로 주입된다. 예를 들면, 상기 그라우팅 주입재(170)는 무수축 모르타르 또는 콘크리트 페이스트일 수 있고, 상당 시간이 경과하면 상기 그라우팅 주입재(170)에 의해 상기 강재 보강재(110)가 부식될 수 있다.
정착구(180)는 상기 보강재(110)에 긴장력을 도입하도록 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결된다. 이때, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 사용하여 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 전에, 상기 정착구(180)는 외부에서 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결되는 것이 바람직하다.
이에 따라 상기 다수의 전위차 측정용 전선(160)은 전위차 측정을 통해 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반(210)을 보강하는 강재 보강재(110)의 부식을 진단할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 전위차 측정용 전선(160)이 각각 장착된 압축스프링 내장형 지압판(120)을 이용함으로써, 지반(210)의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재(110)의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치는, 지반(210)에 형성된 천공홀(230)로 삽입 이전 단계에서 각각 피복 처리된 전위차 측정용 전선(160)을 일정한 간격으로 부착시킨 강재 보강재(강연선 또는 철근 등)의 구간별 전기적 성질(저항)을 전위차 측정 방식으로 측정하여 부식 경향을 판정 및 진단한다. 이때, 상기 강재 보강재(110)에 부착된 전위차 측정용 전선(160)의 끝 부분은 상기 강재 보강재(110)와 같이 상기 천공홀(230) 외부로 노출되므로 상기 강재 보강재(110)의 시공 완료 후에 옹벽(220) 또는 지반(210)의 전면부에서 전위차를 측정함으로써 부식 경향을 판정할 수 있다.
이때, 상기 압축스프링(130)을 미리 압축시켜 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 배치하고, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 배치한 후에 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하면, 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 압축스프링(230)이 천공홀(230)의 내부 길이 방향으로 펼쳐지면서 상기 강재 보강재(110)에 상기 압축스프링(230)의 엣지 부분이 접촉하게 되고, 이에 따라 상기 압축스프링(230)에는 상기 보강재(110)와 접지가 가능하도록 적어도 2개 이상의 다수의 전위차 측정용 전선(160)이 설치되고, 이러한 다수의 전위차 측정용 전선(160)은 상기 천공홀(230) 외부로 노출되어 점검자들이 현장에서 점검할 때마다 전위차를 측정하여 상기 강재 보강재(110)의 부식 경향을 진단하는 용도로 사용하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링 내장형 지압판을 예시하는 도면으로서, 도 6의 a)는 사시도이고, 도 6의 b)는 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링 내장형 지압판(120)은, 보강재 관통홀(121), 그라우팅재 주입용 관통홀(122), 압축스프링 시건용 관통홀(123) 및 전위차 측정용 전선 관통홀(124)이 형성된다.
즉, 도 6의 a)에 도시된 바와 같이, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)의 표면에 상기 보강재(110)가 관통되는 보강재 관통홀(121)이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재(170)가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀(122)이 형성되며, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀(123)이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀(124)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)의 일측 단부에 걸쇠가 형성되어 상기 압축스프링(130)의 단부에 형성된 걸쇠와 체결되며, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 회전시키면, 상기 압축스프링(130)의 단부에 형성된 걸쇠와 시건이 해제되면서 상기 압축스프링(130)이 펼쳐지게 된다.
이러한 압축스프링 내장형 지압판(120)은 반력판 역할을 하며, 도 6의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 압축스프링(130)을 내장하고, 상기 보강재(110)가 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되도록 보강재 관통홀(121)이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)은 그라우팅 주입재(170)가 주입되는 관통홀(122)에 삽입되는 직경 50~70㎜의 보강재(110)에 대응하여 예를 들면, 50~70㎜의 원형구멍이 형성될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링이 펼쳐져 전위차 측정 전선이 보강재에 밀착하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서 압축스프링(130)이 펼쳐져 전위차 측정 전선(160)이 보강재(110)에 밀착된다.
이때, 상기 보강재(110)를 따라 용이하게 굴러가도록 상기 압축스프링(130)의 에지 부분의 힌지에 강재 바퀴(140)가 달려 있어서 상기 보강재(110)를 따라 용이하게 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 압축스프링(130)에 장착되어 펼쳐지고, 전위차 측정을 위해 상기 보강재(110)의 외주면에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 부식 진단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치에서, 압축스프링(130)에 전위차 측정용 전선(160)이 장착되어 상기 보강재(110)에 대한 전위차 측정이 가능하며, 필요시 외부로 노출된 전위차 측정용 전선(160)을 통해 측정이 가능해진다.
예를 들면, 가장 바깥쪽인 a-d 라인의 전위차를 먼저 측정하고, 만일 접지가 이루어져 있지 않은 경우, 그 다음의 a-c 라인의 전위차를 측정할 수 있다. 또한, a-d 라인, a-c 라인 및 a-b 라인에 대해 초기 전위차를 측정하고, 다음으로, 소정 기간이 경과한 후, 다시 a-d 라인, a-c 라인 및 a-b 라인에 대해 전위차를 측정하였을 때, 전위차의 변화가 발생하면, A 내지 D 지점 사이에 부식 등의 문제가 발생할 것으로 추정할 수 있다. 이러한 전위차 측정 방법은 부식 진단을 위해 통상적으로 사용되는 방법이다.
이때, 전제조건으로서, A, B, C 및 D의 지점에 강재 보강재(110)에 접지되어 있어야 하며, 만일 접지된 지점이 2개만 존재하면 그 사이의 부식 여부를 확인할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 간편하게 진단할 수 있다.
[압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법]
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10g는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법은, 먼저, 강재 보강재(110)를 설치할 지반(210)에 천공홀(230)을 형성하고(S110), 다음으로, 상기 천공홀(230)에 보강재(110)를 삽입한다(S120).
다음으로, 상기 보강재(110)의 일단이 관통된 압축스프링 내장형 지압판(120)을 설치한다(S130). 이때, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)의 표면에 상기 보강재(110)가 관통되는 보강재 관통홀(121)이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재(170)가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀(122)이 형성되며, 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀(123)이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀(124)이 형성된다.
다음으로, 정착구(180)를 체결한 후, 압축스프링(130)의 시건을 해제하여 전위차 측정용 전선(160)을 상기 보강재(110)에 밀착시킨다(S140). 여기서, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 체결된 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 상기 압축스프링(130)의 시건이 해제되고, 이때, 상기 정착구(180)는 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 사용하여 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 전에 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결된다. 또한, 상기 압축스프링(130)의 힌지부에 형성된 힌지부 바퀴(140)에 의해 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 보강재(110)에 전기적으로 연결되며, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 힌지부 바퀴(140)에 연결될 수 있다.
다음으로, 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 형성된 그라우팅 주입재 관통홀(122)을 통해 그라우팅 주입재(170)를 주입하고(S150), 다음으로, 상기 보강재(110)에 긴장력을 도입한다(S160).
다음으로, 외부로 노출된 전위차 측정용 전선(160)을 통해 전위차를 초기 측정하고, 소정 기간 경과 후에 상기 보강재(110)의 부식을 측정한다(S170). 이에 따라, 상기 전위차 측정용 전선(160)은 전위차 측정을 통해 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반(210)을 보강하는 강재 보강재(110)의 부식을 진단할 수 있다. 이에 따라, 상기 강재 보강재(110)의 부식 진단 결과에 따라 상기 지반(210)에 대한 추가적인 보수 작업을 수행하게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 전위차 측정용 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용함으로써, 지반의 배면 측으로 매립 시공되어 부식의 확인이 육안으로 불가능한 보강재의 부식 경향을 전위차 측정 방식으로 진단할 수 있고, 이에 따라 보강재의 내하력 저하로 인한 기능 상실을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 압축스프링을 이용하여 전위차 측정용 전선을 지반에 형성된 천공홀에 용이하게 삽입할 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.
110: 보강재(강재)
120: 압축스프링 내장형 지압판
130: 압축스프링(강재)
140: 힌지부 바퀴(강재)
150: 압축스프링 시건 해제용 부재
160: 전위차 측정용 전선
170: 그라우팅 주입재
180: 정착구
121: 보강재 관통홀
122: 그라우팅재 주입용 관통홀
123: 압축스프링 시건용 관통홀
124: 전위차 측정용 전선 관통홀
210: 지반
220: 옹벽
230: 천공홀

Claims (10)

  1. 지반(210)에 형성된 천공홀(230)에 삽입되는 강재 재질의 긴장재로서, 상기 지반(210)을 보강하기 위한 긴장력이 도입되는 보강재(110);
    상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지는 압축스프링(130);
    반력판 역할을 하며, 상기 압축스프링(130)을 내장하고, 상기 보강재(110)가 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되도록 보강재 관통홀(121)이 형성된 압축스프링 내장형 지압판(120);
    상기 압축스프링(130)에 장착되어 펼쳐지고, 전위차 측정을 위해 상기 보강재(110)의 외주면에 전기적으로 연결되는 적어도 두 개 이상의 전위차 측정용 전선(160);
    상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 형성된 그라우팅재 주입용 관통홀(122)을 통해 상기 천공홀(230) 내부로 주입되는 그라우팅 주입재(170); 및
    상기 보강재(110)에 긴장력을 도입하도록 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결되는 정착구(180)
    를 포함하되,
    상기 전위차 측정용 전선(160)은 전위차 측정을 통해 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반(210)을 보강하는 강재 보강재(110)의 부식을 진단하는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축스프링 내장형 지압판(120)의 표면에 상기 보강재(110)가 관통되는 보강재 관통홀(121)이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재(170)가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀(122)이 형성되며, 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀(123)이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀(124)이 형성된 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 체결되어, 상기 압축스프링(130)이 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 시건을 해제하는 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 추가로 포함하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정착구(180)는 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 사용하여 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 전에 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결되는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축스프링(130)의 힌지부에 형성되어, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 보강재(110)에 전기적으로 연결되도록 상기 전위차 측정용 전선(160)에 연결되는 힌지부 바퀴(140)를 추가로 포함하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치.
  6. a) 강재 보강재(110)를 설치할 지반(210)에 천공홀(230)을 형성하는 단계;
    b) 상기 천공홀(230)에 보강재(110)를 삽입하는 단계;
    c) 상기 보강재(110)의 일단이 관통된 압축스프링 내장형 지압판(120)을 설치하는 단계;
    d) 정착구(180)를 체결한 후, 압축스프링(130)의 시건을 해제하여 전위차 측정용 전선(160)을 상기 보강재(110)에 밀착시키는 단계;
    e) 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 형성된 그라우팅 주입재 관통홀(122)을 통해 그라우팅 주입재(170)를 주입하는 단계;
    f) 상기 보강재(110)에 긴장력을 도입하는 단계; 및
    g) 외부로 노출된 전위차 측정용 전선(160)을 통해 전위차를 초기 측정하고, 소정 기간 경과 후에 상기 보강재(110)의 부식을 측정하는 단계
    를 포함하되,
    상기 전위차 측정용 전선(160)은 전위차 측정을 통해 상기 지반(210)의 보강면 외부로 노출되어, 상기 지반(210)을 보강하는 강재 보강재(110)의 부식을 진단하는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 c) 단계의 압축스프링 내장형 지압판(120)의 표면에 상기 보강재(110)가 관통되는 보강재 관통홀(121)이 형성되고, 상기 그라우팅 주입재(170)가 주입되는 그라우팅재 주입용 관통홀(122)이 형성되며, 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 위해 관통되는 압축스프링 시건용 관통홀(123)이 형성되고, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 외부로 노출될 수 있도록 관통되는 전위차 측정용 전선 관통홀(124)이 형성된 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)에 체결된 압축스프링 시건 해제용 부재(150)에 의해 상기 천공홀(230) 내부에서 상기 보강재(110)의 외주면을 따라 길이 방향으로 펼쳐지도록 상기 압축스프링(130)의 시건이 해제되는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 d) 단계의 정착구(180)는 상기 압축스프링 시건 해제용 부재(150)를 사용하여 상기 압축스프링(130)의 시건을 해제하기 전에 상기 압축스프링 내장형 지압판(120)을 관통한 보강재(110)에 체결되는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 상기 압축스프링(130)의 힌지부에 형성된 힌지부 바퀴(140)에 의해 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 보강재(110)에 전기적으로 연결되며, 상기 전위차 측정용 전선(160)이 상기 힌지부 바퀴(140)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전선이 장착된 압축스프링 내장형 지압판을 이용한 지반 보강재의 부식 진단장치의 시공 방법.
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