KR101682463B1 - 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조 및 이를 이용한 직천공 CFT 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 사용함으로써 인장재로서의 기능과, 그라우트 주입통로로서의 기능을 동시에 겸하도록 하여 종래기술에 비해 부재의 개수를 생략할 수 있어 구조가 간편하여 취급 및 시공이 효율적ㆍ경제적이고, 이와 동시에 천공홀에 그라우트가 완료되면 튜브의 중공부에도 그라우트 몰탈이 충진된 상태가 되고, 충진된 그라우트가 경화된 후에는 합성구조체인 CFT(Concrete-Filled Tube)가 됨으로써 CFT로 인한 튜브의 연성이 크게 증대되어 인장력에 대한 쏘일네일의 지지력이 더한층 배가될 뿐만 아니라 튜브의 후단부에 드릴비트를 갖는 타격식 드릴관을 장착함으로써 천공홀을 직천공할 수 있는 유용한 발명이다.

Description

중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조 및 이를 이용한 직천공 CFT 시공방법{Soil-nailing structure with a pipe-type tube and method constructing direct boring/CFT thereof}

본 발명은 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조 및 이를 이용한 직천공 CFT(Concrete-Filled Tube) 시공방법에 관한 것으로 이를 좀 더 구체적으로 말하면, 종래기술의 이형철근 대신 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일 재료로 사용함으로써 인장재로서의 기능과, 그라우트 주입통로로서의 기능을 동시에 겸하도록 하여 종래기술에 비해 부재의 개수를 생략할 수 있어 구조가 간편하여 취급 및 시공이 효율적ㆍ경제적이고, 이와 동시에 천공홀에 그라우트가 완료되면 튜브의 중공부에도 그라우트 몰탈이 충진된 상태가 되고, 충진된 그라우트가 경화된 후에는 합성구조체인 CFT가 됨으로써 CFT로 인한 튜브의 연성이 크게 증대되어 인장력에 대한 쏘일네일의 지지력이 더한층 배가될 뿐만 아니라, 튜브의 지중 후면부에 드릴비트를 갖는 타격식 드릴관을 장착하며 이를 쏘일네일링 부재로 활용함으로써 기존의 천공 후 드릴비트의 제거 및 쏘일네일링 삽입에 따른 천공홀의 자립성 부족 등으로 인한 시공의 어려움을 극복하는 장점이 있다.

그뿐만 아니라 지반상태가 천공홀의 자립성 확보가 양호할 경우 네일링 선단부에 천공비트 대신 원추상의 콘(cone)을 부착시킨 네일을 천공홀에 삽입시킴으로서 네일의 수동저항력을 증대시키는 장점이 있다.

또한 튜브를 전단 돌출부와 후단 삽입부를 갖는 암수형상의 분할튜브 형태로 제작하여 전단 돌출부와 후단 삽입부에 의해 암수방식으로 나선 조립한다. 암수방식으로 조립되는 과정에서 십자형상의 센터부재도 분할튜브와 분할튜브사이 연결부에 동시에 조립함으로서 십자형상의 센터부재의 설치가 용이하고 간단하다.

또한 튜브를 일정 길이로 분할하고, 전단 돌출부와 후단 삽입부의 암수형상을 갖는 일정 길이의 분할튜브로 제작하여 전단 돌출부와 후단 삽입부에 의해 서로 암수형태로 나선 조립할 경우 십자형상의 센터부재가 선단 삽입부에 삽입된 상태에서 후단 돌출부에 나선ㆍ결합함으로써 십자형상의 센터부재가 그 연결부에 설치되는 구조이므로 십자형상의 센터부재의 설치가 용이하고 간단하다. 십자형태의 센터부재는 네일의 천공홀 중간에 위치하도록 함으로서 지반 하중에 대한 응력 분포를 고르게 하여 지지력을 증대시키는 역할을 하게 되며, 십자형태의 모양 특성상 네일의 인발저항력을 증대시키는 부재로 활용된다.

한편, 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 이용함으로써 천공홀의 전단부 끝단의 테일(tail)영역 확보가 용이하다. 확보된 테일(tail)영역에는 천공시 발생하는 암토사 부산물이 모이게 된다. 모여진 부산물은 잔편이므로 그 공극이 크다. 큰 공극으로 그라우트의 주입이 신속하고 원활하다. 이와 같이 그라우트의 빠른 주입속도는 천공홀 내의 충진 역시 빠르게 한다. 또한 테일(tail)영역으로 주입된 그라우트는 천공홀을 채우면서 최후에는 지상부의 강관 중공부로 흘러나오게 된다. 이때 지상부의 강관 중공부는 그라우트 충진 확인공으로서의 역할도 겸하게 된다. 이를 통해 천공홀 내에 그라우트 밀실여부를 확인할 수 있는 이점을 지닌 유용한 발명이다.

지구온난화의 영향으로 지구환경이 급변하면서 집중호우로 인한 산사태나 비탈면 붕괴가 반복적으로 발생되어 국민의 인명 피해 및 재산 피해를 유발시키고 있다. 급경사지와 비탈면을 안정화시키는 방법으로 절취, 계단식옹벽, 앵커, 쏘일네일링 등 다양한 보강공법이 현장에 적용되고 있으며, 쏘일네일링의 경우 토사나 풍화암으로 구성된 비탈면의 안정성을 증대시키기 위한 공법으로 활용되어 지고 있다.

기존의 쏘일네일링은 위험지반에 보강재(일반적으로 “이형철근”사용)를 삽입하여 흙과 보강재 사이의 마찰력, 보강재의 인장응력과 전단응력 등에 대한 저항력으로 흙과 네일과의 일체화를 도모하여 지반 안정을 꾀하는 공법이다.

기존의 쏘일네일링의 예를 들면, 특허등록제 10-1056416호가 대표적이다(도1참조).

기존 쏘일네일링 공정은 일반적으로 이형철근을 사용하기 때문에 네일의 강도가 시간 경과에 따라 작아지는 단점이 있고, 또 그라우팅재 충전시 네일링 형태나 방식에 따라 그라우팅 공정을 반복적으로 해야 하는 번거로움과 비효율성으로 인하여 품질관리에 한계가 있는 단점이 있다. 그뿐만 아니라 천공홀에 이형철근이 삽입된 상태에서 그라우트를 시행하게 되는데 이때 그라우트 고무주입관과 호스는 함께 설치되어야 하므로 그 결과 이형철근과 고무호스의 천공홀 삽입 과정에서 호스의 손상 등으로 원활한 그라우트가 이루어지지 않는 단점이 있다.

또한 이형철근 자체의 중량으로 인해 인력에 의한 현장조립작업이 어려울 뿐 아니라 천공 내부에 그라우트가 밀실되게 충진되지 못함으로 인하여 결손현상(공동)이 발생되어 충전 불량의 문제점이 있다.

한편, 쏘일네일링은 비탈면 안정공법의 하나로서 적용성이 높은 공정 중 하나로서 다양한 방식의 특허가 등록되어 있다. 기존의 특허청구항 내용 및 기술은 쏘일네일링 이형철근 부재의 복합 사용, 쏘일네일링 고정 팩커체의 기능 개선, 쏘일네일링 연결부 및 선단부의 기능 강화 목적의 장치 개발, 그라우트재 주입방식의 다양한 시공방법, 전면판(지지판)의 기능 개선 등으로 다양하다.

종래의 많은 개선 방법에도 불구하고 쏘일네일링은 기존 이형철근 부재의 무거운 중량에 의한 현장 제작 시공성 저하, 상대적으로 고가인 부재, 연결의 어려움, 그라우트재 투입관 별도 필요 등의 문제점을 가지고 있다. 또한 시간 경과에 따른 네일 기능의 상실, 전면판 중심으로 발생하는 지반 세굴 및 침식, 설계?시공 단계에서 계획한 네일링 보강 효과를 만족하지 못하는 문제점이 반복적으로 대두되어 쏘일네일링의 적용성에 의구심이 지적되는 상황이었다. 또한 새롭게 개발된 기술 적용을 위해 별도의 공장 제작이 필요하고, 시공의 복잡성 문제, 단가 상승 등으로 인하여 새로운 기술의 적용이 현장에서 현실적으로 이루어지지 못하는 실정이다.

⒜ 본 발명은 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 사용함으로써 인장재로서의 기능과, 그라우트 주입통로로서의 기능을 동시에 겸하도록 하여 종래기술에 비해 부재의 개수를 생략할 수 있어 구조가 간편하여 취급 및 시공이 효율적ㆍ경제적이 되도록 하고, 이와 동시에 천공홀에 그라우트가 완료되면 튜브의 중공부에도 그라우트 몰탈이 충진된 상태가 되고, 충진된 그라우트가 경화된 후에는 합성구조체인CFT(Concrete-Filled Tube)가 되게 함으로써 CFT로 인한 튜브의 연성이 크게 증대되어 인장력에 대한 쏘일네일의 지지력이 더한층 배가되도록 함에 그 목적이 있고,

⒝ 튜브의 지중 후면부에 드릴비트를 갖는 타격식 드릴관을 장착함으로써 자주적으로 직천공이 가능하여 종래의 “천공 후 천공홀로부터 천공장비 배출 후 네일링을 삽입하는 방식”의 시공과정의 일부가 생략됨으로서 공사기간 단축뿐 아니라 이로 인해 천공장비 배출과 네일링 삽입에 소요되는 시간에 지반의 자립성 부족으로 천공된 홀이 무너질 경우 네일링 삽입의 어려움을 겪는 등의 시공상 문제점을 해결할 수 있어, 시공이 효율적이고 경제적으로 이루어지도록 하고, 만약 천공홀 자립이 양호한 지반에 대해서는 드릴비트 대신에 원추형 콘을 부착하여 네일의 수동저항력을 확보할 수 있는 등 시공의 효율성을 극대화하는 데에 부가적인 목적이 있으며,

⒞ 또한 이형철근에 비하여 가벼운 부재인 튜브를 일정 길이로 암수형태가 되게 분할 제작하여 이를 서로 암수방식으로 조립하되 분할튜브와 분할튜브는 전단 돌출부와 후단 삽입부에 나선ㆍ조립되도록 함으로써 인력에 의한 조립이 단순하고, 운반 및 취급이 간편하고 용이할 뿐 아니라 십자형상의 센터부재가 전단 돌출부사이에 삽입된 상태에서 후단 삽입부에 나선ㆍ조립되는 과정에서 분할튜브와 분할튜브사이의 연결부에 십자형상의 센터부재가 동시에 설치되도록 함에 또 다른 목적이 있고,

⒟ 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 이용함으로써 천공홀의 전단부 끝단의 테일(tail)영역 확보가 용이하고, 확보된 테일(tail)영역으로 인해 천공시 발생하는 암토사 부산물을 모을 수 있고 이를 기반으로 강관 중공부를 통하여 그라우트가 천공홀 내를 충진하게 됨으로서 천공홀 내에 그라우트가 밀실되게 충진되도록 함에 다른 목적이 있다.

본 발명 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(10)와, 그리고 튜브(10)상의 외주면에 일정간격으로 십자형상의 센터부재(14)를 설치하되 튜브(10)의 지상 전면부(12)에는 지압판(50)이, 그리고 튜브(10)의 지중 후면부(16)에는 후단 삽입부(24)인 그라우트 배출구(24b)가 형성되어 있는 한편, 이때 상기 튜브(10)는 인장재이면서 그라우트의 주입통로로서 기능함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조이다.

여기에다,

드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)을 튜브(10) 후면부(16)의 후단 삽입부(24)에 조립ㆍ결합하되 튜브(10) 후단 삽입부(24)의 나선부(24a)와 드릴비트(32) 돌출부(36)의 나선부(36a)에 의해 서로 나선 결합하는 한편, 타격식 드릴관(30) 주면에는 공기공급구(34)가 형성되고, 타격식 드릴관(30)의 직경은 튜브(10)직경보다 크게 이루어진 것임을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조이다.

또, 튜브(10)를 일정 길이로 암수형태가 되게 분할 제작하여 이를 서로 암수방식으로 조립하되 각 분할튜브(20a, 20b, 20c)에는 전단 돌출부(22)와 후단 삽입부(24)가 형성되고, 전단 돌출부(22)와 후단 삽입부(24)에는 전단 돌출부의 나선부(22a)와 후단 삽입부의 나선부(24a)가 형성되어있는 한편, 십자형상의 센터부재(14)가 전단 돌출부(22)와 후단 삽입부(24) 사이에 삽입된 상태에서 전단 돌출부의 나선부(22a)와 후단 삽입부의 나선부(24a)의 나선조립에 의하여 십자형상의 센터부재(14)가 분할튜브와 분할튜브의 연결부에 설치됨을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조이다.

또한 테일(tail)부(T)에 설치되는 원추형상의 수동저항체 콘(40)은 튜브(10)의 중공부와 일직선으로 그라우트 배출공(44)이 형성되어있으면서 수동저항체 콘(40)의 돌출부(42)의 나선부(42a)와 튜브(10)의 후단 삽입부(24)의 나선부(24a)가 서로 나선 결합하되 수동저항체 콘(40)의 돌출부(42) 쪽의 원추형상의 직경이 튜브(10)직경보다 크고, 점차로 테일(tail)부(T)를 향해 갈수록 그 원추형상의 직경이 작아지도록 설치됨을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조이다.

본 발명은 인장재로서만 사용된 종래의 이형철근 대신에 다기능을 할 수 있는 중공형 튜브(10)를 사용한 것이다.

튜브(10)는 중공부를 갖는 파이프 형상이다. 재질은 강철파이프나 탄소강파이프 등이 바람직하다. 튜브(10)는 인장재이면서 동시에 그라우트의 주입통로의 기능을 할 뿐 아니라 튜브(10) 중공부는 천공홀(60)의 그라우트 충진 확인공으로서 이용됨으로써 천공홀(60)의 밀실 충진이 보장되는 이점이 있다.

또한 천공홀(60)과 튜브(10) 중공부에 충진된 그라우트가 양생되고, 이때 튜브(10)는 콘크리트로 충전된 합성구조체 강관이 된다. 콘크리트로 충전된 합성구조체 강관을 CFT(Concrete-Filled Tube; 원형 콘크리트 충전 강관)라 부르기로 한다.

CFT는 강관의 내부에 콘크리트를 채운 합성구조체이므로 강관 내부의 콘크리트가 3축 응력 상태가 되어 강도 증진뿐만 아니라 연성이 증가되는 장점이 있다. 충진된 콘크리트의 강성으로 인해 강관의 국부좌굴이 방지되며, 좌굴이 발생한다 해도 좌굴이 지연되는 장점이 있다.

기존의 이형 철근 대신 튜브(10)를 사용함으로써 기존의 이형철근과는 달리 인장재로서의 기능은 물론 여기에다 그라우트의 주입통로로서의 기능이 추가될 뿐 아니라 그라우트의 주입이 완료된 후에는 강성과 연성이 좋은 CFT로 변환되므로 기존의 이형철근에 비해 경제적이고 시공성, 안정성이 증대되는 이점이 있다.

강관튜브(10)를 일정 길이로 분할 제작하는 것이 바람직하다. 운반이나 취급을 용이하게 하기위해서다.

예컨대, 3m 단위로 분할할 경우 12m의 네일에 대하여 4개를 나선ㆍ조립하면 된다. 또한 10m 길이의 네일(강관튜브)이라면, 3m 규격의 강관 3개와 1m 규격의 강관 1개를 나선ㆍ조립하면 된다. 이들 강관튜브의 길이는 수십 cm 간격으로 제작할 수 있어 현장의 천공홀 길에 맞도록 충분히 조절할 수 있다.

분할강관튜브(20a, 20b, 20c)는 각각 전단 돌출부(22)와, 후단 삽입부(24)가 암수형상이다. 암수체결방식은 조립이 견고하고 현장에서 바로 조립이 가능하며 용이하므로 시공성이 크게 증대된다.

암수형상의 분할강관튜브(20a, 20b, 20c)는 전단에는 돌출부(22)가, 후단에는 삽입부(24)로 된 형상이다. 전단 돌출부(22)와, 후단 삽입부(24)에는 각각 나선부(22a)(24a)가 형성되어있다. 후단 삽입부(24)에 전단 돌출부(22)가 삽입되어 나선ㆍ결합된다. 다만 지압판(50)4과 결합되는 분할튜브에는 쏘일네일링의 구조상 전단 돌출부(22)가 없고, 후단 삽입부(24)만 있다.

강관튜브(10)는 천공홀(60)의 중앙센터에 설치되어야한다. 십자형상의 센터부재(14)가 강관튜브(10)를 중앙센터에 위치되도록 한다. 또한 십자형상의 센터부재(14)는 그라우트가 양생된 그라우팅체에서는 인장력에 대한 가계적인 마찰저항, 즉 수동저항체로서 기능을 한다.

여기서 설명의 편의상 십자형상의 센터부재(14)라고 명명하였으나 이는 십자형상뿐 아니라 튜브의 센터링유지에 방해가 되지 않는다면 다양한 형상도 포함된다.

십자형상의 센터부재(14)는 분할튜브(20a, 20b, 20c)의 전단 돌출부(22)에 슬라이드식으로 삽입된다. 센터부재(14)에는 나선부가 없다. 센터부재(14)는 전단 돌출부(22)의 나선부(22a)에 슬라이드 삽입이 있을 뿐, 나선 고정되는 것이 아니기 때문이다.

한편, 드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)의 돌출부의 나선부(36a)가, 지중 후면부(16)에 위치된 튜브(10)의 후단 삽입부(24)의 나선부(24a)에 나선 결합된다.

단단한 지반인 경우 종래에는 천공장비에 의해 천공홀을 천공하였으나 지중 후면부(16)에 위치된 튜브(10)에 부착된 타격식 드릴관(30)의 드릴비트(32)에 의하여 자주적으로 직천공이 가능하다는 것이 본 발명 주요한 특징 중의 하나이다. 이와 같이 직천공이 가능하면서 튜브(10)와, 십자형상의 센터부재(14)와, 그리고 드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)이 천공된 천공홀(60) 내에 그대로 둔 상태로 천공홀(60)에 그라우트 주입이 가능하므로 천공홀(60)의 자립성이 부족한 연약한 사면의 보강 시공 작업을 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한 천공장비에 의하여 천공홀(60)을 천공하였다하더라도 천공홀(60)의 내부에서 부분적으로 매몰되는 경우가 자주 발생한다. 이러한 매몰 사태에 대하여 종래에는 천공장비에 의해 천공하였으나 다시 매몰되면 다시 천공장비를 불러 이러한 천공작업을 반복함으로써 반복으로 인한 비효율성의 문제점이 있었다.

천공홀(60)의 부분적인 매몰에 대하여 본 발명의 강관튜브(10)는 이형철근에 비하여 강성이 크므로 강관튜브(10)타격에 의하여 부분 매몰에 대한 통과가 신속하게 이루어진다. 이와 같이 부분 매몰된 경우 그라우트체가 충분히 채워지기 때문에 자립성 유지 측면에서의 천공홀(60)의 보존에 문제가 발생되지 않는다.

드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)의 직경은 천공홀(60)의 직경과 같으면서 튜브(10)의 직경보다 크다. 드릴비트(32)는 타격식 드릴관(30)의 전면부에 형성된다. 타격식 드릴관(30)은 튜브(10)의 지중 후면부(16)의 후단 삽입부(24)에 나선 결합되고, 드릴관(30) 주면에는 공기공급구(34)가 형성되어있다.

다른 한편, 천공홀(60)의 지반 상태가 양호하여 천공 후 자립성을 가질 경우에는 타격식 드릴관(30)과 같은 천공장비를 제거한 후, 튜브(10)의 지중 후면부(16)의 후단 삽입부(24)에 수동저항체 콘(40)을 조립하여 천공홀(60)에 대하여 기계적인 마찰저항, 즉 수동저항체로서 기능을 하게 한다.

테일(tail)부(T)에 설치되는 원추형상의 수동저항체 콘(40)은, 튜브(10)의 중공부와 일직선으로 형성된 그라우트 배출공(44)과, 그리고 돌출부(42)와 돌출부(42)의 나선부(42a)로 형성된다. 수동저항체 콘(40)의 돌출부(42)의 나선부(42a)와 튜브(10)의 후단 삽입부(24)의 나선부(24a)가 서로 나선 결합된다. 수동저항체 콘(40)의 돌출부(42) 쪽의 원추형상의 직경이 튜브(10)직경보다 크고, 점차로 테일(tail)부(T)를 향해 갈수록 그 원추형상의 직경이 작아지는 형상이다.

수동저항체 콘(40)을 결합시켜 천공홀(60)에 삽입한 후 튜브(10)의 중공부를 통하여 그라우트를 실시한다. 수동저항체 콘(40)의 그라우트 배출공(44)을 통해 테일(tail)부(T)에 주입되면서 천공홀(60)에 충진된다.

수동저항체 콘(40)을 결합시킨 네일링을 천공홀(60)에 삽입 후 그라우팅을 실시한다. 또한 수동저항체 콘(40)가 부착된 튜브(10)는 천공홀(60)에 삽입된다. 이때 그 삽입은 인력에 의한 삽입이 아니라 기계적 삽입이므로 천공홀(60)에의 삽입이 용이하다.

또한 자립이 가능할 정도로 양호한 지반의 천공홀(60)에 수동저항체 콘(40)이 설치됨으로써 그 결과 테일(tail)부(T)의 그라우트에 대한 쏘일네일링의 수동체로서 작용하게 된다. 이때 기계적 강제삽입으로 인해 천공홀(60)에 손상이 있다하더라도 그 손상이 미미뿐이므로 이는 쏘일네일링에 의한 지반보강에 별영향이 없다. 원추형상의 수동저항체 콘(40)은 천공홀(60)의 지중 후면부(16)의 테일(tail)부(T)에 설치된다.

이와 같이 본 발명은 튜브(10)를 사용함으로써 종래의 이형철근에 비하여 강도확보가 용이하고, 연성을 확보하는데 유리하여 지반보강효과가 강화되는 이점이 있다.

그리고 별도의 공장 제작 없이 기존에 통용되는 재료를 사용함으로서 경제성 측면에서도 유리하다. 기존의 이형철근보다 가벼운 부재인 강철파이프, 탄소강파이프 등을 사용함으로써 시공성을 증대시킬 수 있다. 튜브 자체가 인장재로서의 기능과, 그리고 중공부가 그라우트의 주입통로로서의 기능을 동시에 수행함으로써 튜브하나로서 종래의 이형철근의 인장재의 기능과 그라우트주입관의 기능과 공기배출관의 기능이 한 번에 해결되는 특징을 갖는다.

타격식 드릴관(30)의 드릴비트(32)에 의하여 자주적으로 직천공이 가능함으로써 종래의 시공과정의 일부가 생략되어 공기단축의 효과를 지닌 유용한 발명이다.

⒜ 본 발명은 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 사용함으로써 인장재로서의 기능과, 그라우트 주입통로로서의 기능을 동시에 겸하도록 하여 종래기술에 비해 부재의 개수를 생략할 수 있어 구조가 간편하여 취급 및 시공이 효율적ㆍ경제적인 효과가 있고, 이와 동시에 천공홀에 그라우트가 완료되면 튜브의 중공부에 그라우트 몰탈이 충진된 상태가 되고, 충진된 그라우트가 경화된 후에는 합성구조체인CFT(Concrete-Filled Tube)가 됨으로써 CFT로 인한 튜브의 연성이 크게 증대되어 인장력에 대한 쏘일네일의 지지력이 더한층 배가되는 효과가 있고,

⒝ 튜브의 지중 후단부에 드릴비트를 갖는 타격식 드릴관을 장착한 구성이므로 자주적으로 직천공이 가능하여 종래의 “천공 후 천공홀로부터 천공 장비(일명 : 비트) 배출 및 네일링 삽입하는 방식”에 따른 천공홀의 자립성 부족으로 네일링 부재의 삽입 자체에 어려움을 겪는 시공상의 어려움을 극복할 수 있으며, 공사기간 단축뿐만 아니라, 이로 인해 시공이 효율적이고 경제적으로 이루어지는 효과가 있으며,

⒞ 또한 튜브를 일정 길이로 분할 제작하여 이를 서로 조립하되 분할튜브는 암수형상의 전단 돌출부와 후단 삽입부로 나선ㆍ조립되는 구성이므로 운반 및 취급이 간편하고 용이한 효과가 있을 뿐 아니라 십자형상의 센터부재가 전단 돌출부에 삽입된 상태에서 후단 삽입부에 나선ㆍ조립에 의하여 분할튜브가 결합됨과 동시에 십자형상의 센터부재도 함께 설치되는 구성이므로 십자형상의 센터부재의 설치가 용이하게 되는 효과가 있고,

⒟ 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 구성한 것이므로 천공홀의 전단부 끝단의 테일(tail)영역의 확보가 용이할 뿐 아니라 확보된 테일(tail)영역으으로 천공시 발생하는 암토사 부산물을 모을 수 있고 이를 기반으로 그라우트의 천공홀 내의 주입이 원활하게 이루어지면서 그라우트가 천공홀 내에 밀실되게 충진되는 효과가 있으며,

⒠ 자립이 가능할 정도로 양호한 지반의 천공홀에 수동저항체 콘을 기계적 으로 삽입ㆍ설치함으로써 시공이 용이할 뿐 아니라 테일(tail)부(T)의 그라우트에 대한 쏘일네일링의 수동저항이 증대되는 효과를 지닌 유용한 발명이다.

[도 1]은 기존의 쏘일네일링의 구조를 나타낸 단면사시도
[도 2]는 본 발명 중공부를 갖는 강관튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 사면에 적용한 단면사시도
[도 3]은 본 발명 중공부를 갖는 분할강관튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 사면에 적용한 단면사시도
[도 4]는 도3의 분할튜브의 분해도
[도 5]는 그리우트가 튜브와 타격식 드릴관을 통해 천공홀과 튜브에 충진되는 도3의 모식도
[도 6]은 본 발명 분할튜브의 후단 삽입부에 수동저항체 콘이 부착된 분해단면도 [도 7]은 그라우트가 충진된 천공홀과, 강관튜브와, 십자형상의 센터부재와, 그리고 CFT와의 관계를 나타낸 단면도

본 발명 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 시공방법으로는,

⒜ 지반에 천공홀(60)을 천공한 다음, 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(10)와, 튜브(10) 외주면에 일정간격으로 설치된 십자형상의 센터부재(14)와, 그리고 튜브(10)의 지상 전면부(12)에는 나선부가 형성되고, 튜브(10)의 지중 후면부(16)에는 그라우트 배출구(24b)[후단 삽입부(24)]가 형성된 쏘일네일링 구조가 되게 한 다음, 이를 상기 천공홀(60)에 삽입하는 단계;

⒝ 상기 파이프 형상의 튜브(10) 중공부에 그라우트를 가압하면서 주입하여 천공홀(60)과 튜브(10) 중공부에 그라우트를 충진하는 단계;

⒞ 튜브(10) 중공부에 충진된 그라우트의 양생에 의하여 CFT가 되도록 한 후, 튜브(10)의 지상 전면부(12)의 나선부에 지압판(50)을 나선ㆍ체결하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법이다.

여기에다,

상기 ⒜단계에서 튜브(10)를 전단 돌출부(22)와 후단 삽입부(24)가 형성된 암수형상의 분할튜브(20a, 20b, 20c)로 분할ㆍ제작하되 전단 돌출부(22)에는 전단 돌출부(22)의 나선부(22a)가, 그리고 후단 삽입부(24)에는 후단 삽입부의 나선부(24a)가 형성되고, 마지막 조립되는 분할튜브의 후단 삽입부(24)에는 그라우트 배출구(24b)로서 역할을 하는 한편, 분할튜브와 분할튜브의 연결부사이에 십자형상의 센터부재(14)를 조립하되 분할튜브의 전단 돌출부(22)에 십자형상의 센터부재(14)를 삽입하고, 이 상태에서 전단 돌출부(22)를 후단 삽입부(24)에 삽입ㆍ암수결합방식으로 나선ㆍ결합하여 쏘일네일링 구조가 되게 한 다음, 이를 상기 천공홀(50)에 삽입ㆍ설치하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법이다.

두 번째 시공방법으로는,

⒜ 중공부를 갖는 튜브(10)는 지압판(50)이 결합되는 지상 전면부(12)와, 그리고 지중 후면부(16)로 이루어지되 튜브(10)의 외주면에는 일정간격으로 십자형상의 센터부재(14)가 설치되고, 지중 후면부(16)에는 튜브(10)의 후단 삽입부(24)의 나선부(24a)와, 그리고 드릴비트(32)와 그라우트 및 공기 공급구(34)가 형성된 타격식 드릴관(30) 돌출부(36)의 나선부(36a)가 서로 나선ㆍ결합되어 타격식 드릴관(30)이 설치된 쏘일네일링 구조를 형성하는 단계;

⒝ 상기 쏘일네일링 구조의 타격식 드릴관(30)에 의하여 천공홀(60)을 천공해나가되 타격력은 튜브(10)의 지상 전면부(12)를 타격함으로써 주어지고, 주어진 타격력은 튜브(10)를 통하여 타격식 드릴관(30)의 지중 후면부(16)의 타격식 드릴관(30)의 드릴비트(32)에 전달되어 상기 쏘일네일링 구조에 의해 직접 천공홀(60)을 직천공하는 단계;

⒞ 상기 쏘일네일링 구조의 튜브(10)가 완전히 직천공 천공홀(60)에 삽입된 상태에서 그라우트를 가압시키면서 상기 튜브(10) 중공부에 주입하고, 그라우트 및 공기 공급구(34)를 통해 직천공홀(60)을 충진시키며, 이러한 방식으로 그라우트의 충진이 진행되는 동안 지압판(50) 쪽으로 튜브(10)를 약간씩 잡아당겨 그라우트 테일(tail)부(T)가 형성되도록 하면서 직천공홀(60)에 계속적으로 그라우트가 충진되게 하고, 이어서 튜브(10) 중공부에도 그라우트가 충진되게 하는 단계;

⒟ 튜브(10) 중공부에 충진된 그라우트의 양생에 의해 CFT가 되도록 한 후, 튜브(10)의 지상 전면부(12)에 지압판(50)을 나선ㆍ체결하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법이다.

여기에다,

상기 ⒜단계에서 튜브(10)를 전단 돌출부(22)와 후단 삽입부(24)가 형성된 암수형상의 분할튜브(20a, 20b, 20c)로 분할ㆍ제작하되 전단 돌출부(22)에는 전단 돌출부(22)의 나선부(22a)가, 그리고 후단 삽입부(24)에는 후단 삽입부의 나선부(24a)가 형성되는 한편, 분할튜브(20a, 20b, 20c)를 서로 암수결합방식으로 나선결합하면서 분할튜브와 분할튜브의 연결부사이에 십자형상의 센터부재(14)를 동시에 함께 조립하되 분할튜브의 전단 돌출부(22)에 십자형상의 센터부재(14)를 삽입하고, 이 상태에서 전단 돌출부(22)를 후단 삽입부(24)에 삽입ㆍ암수방식으로 나선ㆍ결합하여 십자형상의 센터부재(14)가 설치된 쏘일네일링 구조가 되게 한 다음, 이를 상기 천공홀(50)에 삽입ㆍ설치하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법이다.

이와 같이 본 발명은 이형철근대신 중공부를 갖는 파이프 형상의 튜브(tube)를 쏘일네일로 사용함으로써 인장재와 그라우트 주입통로로서의 기능이 동시에 수행됨과 동시에 중공부는 튜브(10)와 천공홀(60) 사이로 그라우트재가 제대로 충진 되는가에 대한 그라우트 확인공으로서의 역할을 수행함으로써 이를 통해 천공홀(60)의 그라우트 밀실ㆍ충진의 완성도를 체크할 수 있으며, 그라우트의 완료와 더불어 튜브(10)에 충진된 그라우트의 경화와 함께 CFT의 합성구조체가 형성됨으로써 튜브(10)의 연성이 크게 증대되어 인장력에 대한 쏘일네일의 지지력이 더한층 배가될 뿐만 아니라 드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)에 의하여 직천공이 가능한 장점을 지니게 된다.

또한 기 형성된 천공홀(60)의 일부분이 매몰된 상태라 하더라도 드릴비트(32)를 갖는 타격식 드릴관(30)에 의해 신속하게 직천공이 가능한 유용한 발명이다.

10; 튜브, 12; 지상 전면부, 14; 센터부재, 16; 지중 후면부,
20a;, 20b, 20c; 분할튜브,
22; 전단 돌출부, 22a; 전단 돌출부의 나선부, 24; 후단 삽입부, 24a; 후단 삽입부의 나선부,
30; 타격식 드릴관, 32; 드릴비트, 34; 공기공급구, 36; 돌출부, 36a; 돌출부의 나선부,
40; 수동저항체 콘, 42; 돌출부, 42a; 돌출부의 나선부, 44; 그라우트 배출공,
50; 지압판,
60; 천공홀
T; 테일(tail)부

Claims (9)

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8. ⒜ 타격식 드릴관(30)에 의하여 지반에 천공홀(60)을 천공한 다음, 분할 제작된 분할튜브를 서로 조립하여 하나로 연결된 튜브구조(P)를 천공홀(60)에 삽입ㆍ설치하는 단계;
   ⒝ 하나로 연결된 튜브구조(P)의 중공부에 가압하면서 그라우트를 주입하여 천공홀(60)과 상기 튜브구조(P)의 중공부에 그라우트를 충진하는 단계;
   ⒞ 상기 천공홀(60)과 튜브구조(P)에 충진된 그라우트가 양생된 후, 지상 전면부(12)의 나선부에 지압판(50)을 나선ㆍ체결하는 단계;로 이루어지는 소일네일 시공방법에 있어서
   상기 ⒜단계에서 제작된 분할튜브(20a, 20b, 20c)의 형상은 암수형상이고, 그 구조는 전단 돌출부(22)에는 전단 돌출부(22)의 나선부(22a)가, 그리고 후단 삽입부(24)에는 후단 삽입부의 나선부(24a)가 형성되고, 분할튜브(20a, 20b, 20c)는 서로 암수결합방식으로 나선 결합되면서 암수결합의 연결부사이에 십자형상의 센터부재(14)가 나선 결합과정에서 함께 조립되게 하되 분할튜브의 전단 돌출부(22)에 십자형상의 센터부재(14)가 먼저 삽입된 상태에서 전단 돌출부(22)를 후단 삽입부(24)에 삽입ㆍ암수방식으로 나선ㆍ결합하면서 십자형상의 센터부재도 함께 조립ㆍ고정되게 하고, 천공홀(60)이 천공된 후, 타격식 드릴관(30)을 제거하고 원추형상의 수동저항체 콘(40)이 조립된 튜브구조(10)를 천공홀(60)에 삽입하는 한편, 하나로 연결된 상기 튜브구조(10)의 중공부를 통해 상기 ⒝단계의 그라우트주입이 진행되는 동안 지압판(50) 쪽으로 상기 튜브구조(10)를 일정길이(5~10cm) 잡아당겨 그라우트 테일(tail)부(T)가 형성되도록 하면서 계속적으로 튜브구조(10)의 중공부를 통해 천공홀(60)에 그라우트가 주입되도록 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 중공부를 갖는 튜브(tube)로 형성된 쏘일네일링 구조를 이용한 직천공 CFT 시공방법
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