KR101797443B1 - 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법천공홀(10)에 앵커체(100)를 삽입하되 이형철근(110)에 다수개 결합시킨 패커(120a,120b,120c)에 그라우트주입호스(121)를 통하여 순차적으로 그라우트재를 충분하게 주입하여 패커(120a,120b,120c)를 팽창시켜 부풀도록 하므로 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연에 밀착하도록 하는 1차 그라우트 주입단계와; 상기 1차 그라우트 주입단계가 완료되면 선단압력주입호스(130a)를 통하여 선단부터 순차적으로 패커(120a,120b,120c)들 사이에 형성한 공간에 그라우트재를 충분하게 주입하는 2차 그라우트 주입단계와; 상기 2차 그라우트 주입단계가 완료되면 에어호스를 차단하여 2차 그라우트재를 주입한 공간을 밀폐시키는 구근형성준비단계와; 상기 구근형성준비단계가 완료되면 선,후단압력주입호스(130a,130b)를 통하여 선,후단부에서 동시 그라우트재를 압입하여 밀폐상태의 2차 그라우트재를 주입한 공간에 압력을 가하여 강력한 구근을 형성시키는 3차 그라우트 압입단계를 포함하여 구성하므로; 전단과 후측에서 동시에 그라우트를 주입하여 그라우트가 천공홀의 공극으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 것입니다.

Description

지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법{Pressure-type grouting apparatus for reinforcing the ground and construction method using the same}

본 발명은 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법에 관한 것으로 상세하게는 패커와 패커 사이 전후 공간을 동시에 가압하여 패커의 밀착력을 향상시킴과 동시에 가압하는 그라우트가 천공홀의 공극으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법에 관한 것이다.

일반적으로 앵커 공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위한 것으로, 강연선과 같은 고강도의 인장재로 연결한 후에 인장재에 높은 긴장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중(pre stress) 등을 가함으로써 지반에서 발생하는 과도한 응력, 변형, 변위 등으로부터 구조물을 보호 내지 안정화시키는 공법이다.

이러한 앵커 공법에 이용되는 앵커는 그 말뜻과 같이 지반에 박는 못이란 의미로서, 지반과 구조물을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하며 일반적으로 강선과 시멘트 그라우트로 구성되어 있다. 앵커는 가설 토류벽의 지보공, 영구 앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하구조물의 부력앵커, 사면보강 등에 다양하게 사용된다.

앵커는 정착되는 지반의 종류에 따라 암반앵커(Rock anchor) 및 그라운드 앵커(Ground anchor)로 분류되고, 그 설치되는 방향에 따라 타이백(tieback) 및 타이다운(tiedown) 등으로 분류되며, 주입되는 그라우트의 압력에 따라 저압형 앵커 및 고압형 앵커로 분류되고, 앵커체에 긴장력이 가해지는 방식에 따라 인장형 및 압축형으로 분류되며, 앵커에 가해지는 응력분포 방식에 따라 응력집중형 및 응력분산형으로 구분되고, 응력집중형은 앵커의 선단 측에 응력이 집중되도록 하는 방식이며, 응력분산형은 앵커의 정착구간 전체에 걸쳐 분산되도록 한다.

이러한 종래의 기술은 연약지반, 매립층, 모래 자갈층, 전석층, 지하수의 흐름이 있는 지층 및 파쇄대층 등 일반적으로 주입재의 유실이 예상되거나 지반의 마찰 저항력이 작아 일반적인 앵커의 시공으로는 소요 인장력 확보가 어려운 지층에서의 시공이 어려울 뿐만 아니라 지반의 전단강도가 작아 선단부에 발생되는 응력집중으로 인하여 지반이 먼저 파괴되고 이로 인하여 앵커체가 뽑히게 되어 인장력을 전혀 발휘할 수 없게 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 출원인이 선출원한 대한민국 등록특허 제10-1038747호에 나타내 바와 같이, 연약지반 등의 마찰저항력이 작아 원하는 인장력 확보가 어려운 지층 등에서 주변 지반을 가압 압착하여 마찰력을 증대시킴과 동시에 정착장을 최대로 하여 압력을 분산시킬 수 있도록 하는 다중압축 분산 가압형 영구앵커체가 제공된 바 있다.

그러나 이러한 종래의 기술은 그라우트재의 강력한 구근의 이루어지 않아 강한 지지력의 확보에 한계가 있는 결점이 있었다.

따라서 본 발명의 주 목적은 앵커체의 전단과 후측에서 동시에 그라우트를 주입하여 가압하므로 그라우트재가 천공홀의 공극으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 패커와 패커 사이 전후 공간을 동시에 그라우트를 주입하여 가압하므로 패커의 전후단이 내측으로 가압시켜 패커의 외주연을 천공홀의 내주연에 강하게 밀착하도록 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법에 관한 것이다

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법은 천공홀에 앵커체를 삽입하되 이형철근에 다수개 결합시킨 패커에 순차적으로 그라우트재를 충분하게 주입하여 패커를 팽창시켜 부풀도록 하므로 패커의 표면이 천공홀의 내주연에 밀착하도록 한 다음 선단부터 순차적으로 패커들 사이에 형성한 공간에 그라우트재를 충분하게 주입하고, 에어호스를 차단하여 공간을 밀폐시킨 후 선,후단압력주입호스를 통하여 선,후단부에서 동시 그라우트재를 압입하여 밀폐상태의 그라우트재에 압력을 가하여 강력한 구근을 형성시킬 수 있도록 구성함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체 및 이를 이용한 공법은 선,후단압력주입호스를 통하여 선,후단부에서 동시 그라우트재를 압입하여 밀폐상태의 그라우트재에 압력을 가하여 강력한 구근을 형성시킬 수 있도록 하는 것으로, 전단과 후측에서 동시에 그라우트를 주입하여 가압하여 압력을 효율적으로 가하여 그라우트재가 천공홀의 공극 속으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 함과 동시에 패커의 전후단을 내측으로 가압시켜 패커의 외주연이 천공홀의 내주연에 강력하게 밀착할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 압력식 그라우팅 주입구조 갖는 앵커체의 패커 주입 중 상태를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 압력식 그라우팅 주입구조 갖는 앵커체의 패커 주입 후 상태를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 압력식 그라우팅 주입구조 갖는 앵커체의 천공홀 전후 동시 주입 중 상태를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 압력식 그라우팅 주입구조 갖는 앵커체의 천공홀 전후 동시 주입 후 상태를 나타낸 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체를 이용한 공법은 천공홀(10)에 앵커체(100)를 삽입하되 이형철근(110)에 다수개 결합시킨 패커(120)에 그라우트주입호스(121)를 통하여 순차적으로 그라우트재를 충분하게 주입하여 패커(120a,120b,120c)를 팽창시켜 부풀도록 하므로 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연에 밀착하도록 하는 1차 그라우트 주입단계와; 상기 1차 그라우트 주입단계가 완료되면 선단압력주입호스(130a)를 통하여 선단부터 순차적으로 패커(120a,120b,120c)들 사이에 형성한 공간에 그라우트재를 충분하게 주입하는 2차 그라우트 주입단계와; 상기 2차 그라우트 주입단계가 완료되면 에어호스를 차단하여 2차 그라우트재를 주입한 공간을 밀폐시키는 구근형성준비단계와; 상기 구근형성준비단계가 완료되면 선,후단압력주입호스(130a,130b)를 통하여 선,후측에서 동시 그라우트재를 압입하여 밀폐상태의 2차 그라우트재에 압력을 가하여 강력한 구근을 형성시키는 3차 그라우트 압입단계를 포함하여 구성한다.

상기 1차 그라우트 주입단계는 천공홀(10)에 앵커체(100)를 삽입한 상태에서 그라우트주입호스(121)를 통하여 패커(120a,120b,120c)에 그라우트를 충분하게 주입한다.

따라서 그라우트재의 주입으로 패커(120a,120b,120c)가 팽창하여 부풀게 되므로 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연를 가압하면서 밀착하는 것이다.

이때 이형철근(110)에 부착시킨 다수개의 패커(120a,120b,120c)는 패커연결호스(122)로 내부를 순차적으로 연통시켜 어느 하나의 패커(120a,120b,120c)에 그라우트재를 주입하면 순차적으로 패커(120a,120b,120c)에 그라우트재가 충진되어 상기와 같이 천공홀(10)의 내주연를 가압하면서 밀착할 수 있도록 한다.

상기 2차 그라우트 주입단계는 선단압력주입호스(130a)를 통하여 천공홀(10)의 선단에 그라우트재를 충분하게 주입한다.

이때 패커(120)를 관통하여 패커(120a,120b)의 전후측 공간을 연통시킨 압력연통호스(131)를 통하여 순차적으로 패커(120a,120b,120c)들의 전후 사이에 형성한 공간에 그라우트재가 적정압력으로 충진되는 것이다.

상기 구근형성준비단계는 에어호스를 차단하여 2차 그라우트재를 주입한 공간를 밀폐시켜 압력손실을 최소화하도록 함이 바람직하다.

상기 3차 그라우트 압입단계는 선,후단압력주입호스(130a,130b)를 통하여 선,후단부에서 동시 압입하여 충진시킨 2차 그라우트재를 가압하므로 그라우트재가 천공홀(10)의 외주연에 스며들면서 확실하고 강력한 구근을 형성할 수 있도록 하는 것이다.

나아가, 2차 그라우트재의 압력 상승으로 패커(120a,120b,120c)의 전후면 또는 전면을 가압하게 되고 이로 인하여 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연에 더욱 강력하게 밀착할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체(100)는 이형철근(110)과, 상기 이형철근(110)에 일정 간격을 유지하면서 다수개 부착하되 팽창력으로 천공홀(10)의 내주연에 밀착하여 지지력을 얻을 수 있도록 하는 패커(120a,120b,120c), 및 상기 패커(120a,120b,120c)를 관통하여 앞측에 전단을 설치하는 선,후단주입호스(130a,130b)로 구성한다.

상기 패커(120)는 이형철근(110)에 견고하게 결합하여 일체로 작용할 수 있도록 하되 최후측의 패커(120c)에 각종 그라우트재를 주입하는 그라우트주입호스(121)를 내측에 결합하고, 순차적으로 다수개의 패커(120a,120b,120c)를 패커연결호스(122)로 내부를 상호 연통시켜 결합하도록 하므로, 이로 인하여 주입하는 그라우트재를 순차적으로 충진시켜 패커(120a,120b,120c)를 충분하게 팽창하도록 유도하여 패커(120a,120b,120c)의 외주연이 천공홀(10)에 견고하게 밀착하여 지지할 수 있도록 한다.

상기 선,후단주입호스(130a,130b)는 이형철근(110)에 결합한 상태에서 최선단의 패커(120a)와 최후측의 패커(120c)의 전방에 전단을 위치하도록 패커(120a,120b,120c)를 관통시켜 형성하므로, 선,후단주입호스(130a,130b)에서 그라우재를 동시에 주입하면서 강한 압력을 가할 수 있도록 하여 천공홀(10)의 내주연 공극으로 그라우트재가 충분하고 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성할 수 있도록 함이 바람직하다.

여기서 선단주입호스(130a)는 다수개의 패커(120a,120b,120c)를 관통하여 최선단에 전단을 위치시키고, 후단주입호스(130b)는 최후측의 패커(120c)를 관통시켜 전단을 최후측 패커(120c)와 최후측 패커(120c)의 앞측 패커(120b)의 사이 공간에 전단을 위치시키도록 하되, 최후측의 패커(120c)를 제외한 모든 패커(120a,120b)에 압력연통호스(131)를 각각 관통시켜 최후측의 패커(120c)를 제외한 모든 패커(120a,120b)의 전후공간을 순차적으로 연통시켜 그라우트재를 전후에서 동시에 주입하면서 충분하고 강력한 압력을 가할 수 있도록 형성한다.

더욱이, 선,후단주입호스(130a,130b)의 후단에서 분배기(나타내지 않음)를 구비하여 동시에 그라우트재를 주입하면서 압력을 가하여 천공홀(10)의 내주연 공극으로 그라우트재가 충분하고 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성할 수 있도록 한다.

나아가, 후단주입호스(130b)와 동일한 위치에 에어호스(132)를 형성하여 내부공기를 용이하게 배출하도록 하므로 그라우재의 주입을 원활하게 유도할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 본 발명은 다수개의 패커(120a,120b,120c)를 다단을 형성하되 PC강연선이나 네일 등 다양한 소재를 필요에 따라 선택적으로 적용하여 사용할 수 있을 뿐 아니라 패커(120a,120b,120c)의 양단에 스폰지로 이용하여 밴딩시 스폰지의 수측으로 이형철근 또는 각종호스 등의 사이에서 발생하는 틈새를 효율적으로 밀폐시켜 압력의 손실을 방지할 수 있도록 함이 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10 : 천공홀 100 : 앵커체
110 : 이형철근 120a,120b,120c : 패커
121 : 그라우트주입호스 122 : 패커연결호스
130a,130b : 선,후단압력주입호스 131 : 압력연통호스
132 : 에어호스

Claims (5)

1. 천공홀(10)에 앵커체(100)를 삽입하되 이형철근(110)에 다수개 결합시킨 패커(120)에 그라우트주입호스(121)를 통하여 순차적으로 그라우트재를 충분하게 주입하여 패커(120a,120b,120c)를 팽창시켜 부풀도록 하므로 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연에 밀착하도록 하는 1차 그라우트 주입단계와;
   상기 1차 그라우트 주입단계가 완료되면 선단압력주입호스(130a)를 통하여 선단부터 순차적으로 패커(120a,120b,120c)들 사이에 형성한 공간에 그라우트재를 충분하게 주입하는 2차 그라우트 주입단계와;
   상기 2차 그라우트 주입단계가 완료되면 에어호스를 차단하여 2차 그라우트재를 주입한 공간을 밀폐시키는 구근형성준비단계와;
   상기 구근형성준비단계가 완료되면 선,후단압력주입호스(130a,130b)를 통하여 선,후측에서 동시 그라우트재를 압입하여 밀폐상태의 2차 그라우트재의 전후에서 압력을 가하여 충분하고 강력한 구근을 형성시키는 3차 그라우트 압입단계를 포함하여 구성하되,
   상기 3차 그라우트 압입단계는 선,후단압력주입호스(130a,130b)를 통하여 선,후단부에서 동시 그라우트재를 전후나 전면에 압입하여 패커(120a,120b,120c)의 전후면이나 전면을 가압하므로 패커(120a,120b,120c)의 표면이 천공홀(10)의 내주연에 더욱 밀착하여 견고하게 설치할 수 있도록 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체를 이용한 공법.
   
2. 이형철근(110)에 일정 간격을 유지하면서 다수개 부착하되 팽창력으로 천공홀(10)의 내주연에 밀착하여 지지력을 얻을 수 있도록 하는 패커(120a,120b,120c), 및
   상기 패커(120a,120b,120c)를 관통하여 설치하는 선,후단주입호스(130a,130b)로 구성하되,
   상기 패커(120a,120b,120c)는 최후측의 패커(120c)에 각종 그라우트재를 주입하는 그라우트주입호스(121)를 내측에 결합하고, 순차적으로 다수개의 패커(120a,120b,120c)를 패커연결호스(122)로 내부를 상호 연통시켜 구성하고,
   상기 선,후단주입호스(130a,130b)는 이형철근(110)에 결합한 상태에서 최선단과 최후측의 패커(120c)의 전방에 전단을 위치하도록 패커(120c)를 관통시켜 형성하되, 선단주입호스(130a)는 다수개의 패커(120a,120b,120c)를 관통하여 최선단에 전단을 위치시키고, 후단주입호스(130b)는 최후측의 패커(120c)를 관통시켜 전단을 최후측 패커(120c)와 앞측 패커(120b)의 사이 공간에 위치시키도록 하며, 최후측의 패커(120c)를 제외한 모든 패커(120a,120b)에 압력연통호스(131)를 각각 관통시켜 최후측의 패커(120c)를 제외한 모든 패커(120a,120b)의 전후공간을 순차적으로 연통시켜 구성하되, 선,후단주입호스(130a,130b)의 후단에서 분배기를 구비하여 동시에 그라우트재를 주입할 수 있도록 하고 에어호스(132)를 형성하여 내부공기를 용이하게 배출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 앵커체.
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