KR101814150B1 - 전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법에 관한 것으로, 인장력이 집중되는 내하체를 팩 외부에서 정착하여 인장 시 내하체 및 팩이 전도되지 않고 앵커홀의 중앙 위치를 유지하도록 하고, 지중에 설치된 팩 내부의 시멘트 밀크 주입 상황을 육안으로 확인할 수 없는 상황이지만 자동제어 그라우팅 시스템을 도입하여 지반의 조건에 맞는 최적의 주입을 통해 팩을 계획치로 팽창시켜 큰 주면 마찰력을 통해 지반을 효과적으로 보강함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커는, 내부에 공간이 구비되는 팩과; 상기 팩의 내부에 삽입되는 내하체와; 상기 내하체에 고정되며 지상의 인장 작업에 의한 인장력으로 상기 내하체를 인장하는 인장선과; 지상에서부터 상기 팩의 내부에 걸쳐 배관되며 상기 팩 내부에 시멘트밀크를 주입하여 상기 팩을 팽창시키는 시멘트밀크 주입호스와; 상기 팩 내부에 삽입되어 일측이 상기 내하체에 고정되는 한편 타측에 상기 팩의 외부로 돌출되는 정착부를 포함하여 상기 내하체를 상기 팩의 선단부로부터 일정 거리 이격시킨 상태에서 상기 정착부를 앵커홀 내부의 그라우팅 또는 지반에 정착시켜 상기 내하체의 전도를 방지하는 전도방지 테일을 포함한다.
본 발명에 의한 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법은, 지반을 시험하여 팩의 충진을 위한 충진 조건을 선정하는 제1단계와; 지중에 앵커홀을 천공하고 붕괴방지 케이싱을 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 천공한 앵커홀 안에 청구항 1에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커를 삽입 설치하고 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커와 앵커홀 사이를 그라우팅하는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 상기 붕괴방지 케이싱을 지상으로 인발하는 제4단계와; 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 팩 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 팩을 팽창시키되, 상기 제1단계에서 선정한 충진 조건에 맞춰 시멘크 밀크를 상기 팩의 내부에 충진하는 한편 현재 주입압이 한계 주입압과 일치하면 주입을 중단하는 제5단계와; 상기 제5단계 이후 상기 인장선을 인장하는 제6단계를 포함하며, 상기 제3단계에서 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 전도방지 네일을 상기 그라우팅을 통해 상기 팩의 외부에 정착하여 내하체를 지지하고, 상기 제5단계는 상기 팩의 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 내하체를 시멘트 밀크와 전도방지 네일을 통해 정착한다.

Description

전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법{PACK ANCHOR AND METHOD FOR CONSTRUCTING PACK ANCHOR USING AUTO CONTROLLED GROUTING SYSTEM}

본 발명은 팩식 앵커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인장력이 집중되는 내하체를 정착하여 인장 시 내하체 및 팩이 전도되지 않도록 하고, 지중에 설치된 팩 내부의 시멘트 밀크 주입 상황을 육안으로 확인할 수 없는 상황에서도 자동제어그라우팅 시스템을 도입하여 지반의 조건에 맞는 최적의 주입을 할 수 있는 전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고층건물이나 지하철 또는 기타 대형구조물 등의 지하구조물을 건설할 때에는 흙막이 시설이 적용된다.

흙막이 시설은 H 빔들 사이에 흙막이판을 설치하는 구성으로 이루어지며, 구조가 단순하고 보강이 적절히 이루어지지 못하여 토압을 이기지 못하고 붕괴하는 사고가 자주 발생하게 된다.

이를 방지하기 위하여 그라운드 앵커 공법을 적용한다.

종래의 그라운드 앵커는 대상층이 토사 및 암반층 용도로서 암반층에서 시멘트 밀크의 부착력에 의해 양호한 인장하중을 나타내지만, 인장력이 응력 한계에 넘어서면 내하체의 주변에서 콘크리트가 파열되는 문제점이 있었고, 또한 종래의 앵커공법은 점성토층에서는 앵커체 길이가 길어질 수밖에 없게 되어 인장력 확보가 불안하다.

이러한 단점을 해결하기 위한 것으로 팩 앵커가 있다.

팩 앵커는, 팩 안에 시멘트 밀크를 주입하여 팩을 팽창시킴으로써 고결체를 만들고 이 고결체를 지상에서 인장시켜 주면 마찰력에 의해 지반을 안정화하는 것으로, 연약층 등에 흙막이 가시설 지보재, 사면 보강공, 기초 구조물 등으로서 많이 이용되고 있다.

특허문헌(등록실용신안공보 제20-0426625호)은 천공 길이 방향으로 설치되는 피복된 인장재; 상기 피복된 인장재와 같은 방향으로 설치되고, 정착장부 길이 방향 일정 간격의 방사상으로 형성된 다수개의 주입구를 구비하고 있는 내부주입파이프; 천공홀 입구에서 정착장부 상단 패키징간격재 바로 아래까지 설치된 공기파이프; 상기 인장재 및 내부주입파이프에 일정 간격씩 설치되어 피복된 인장재들 간의 간격을 유지하고, 공기 배출 구멍을 구비한 패키징간격재; 상기 피복된 인장재의 단부에 설치되는 내하체 및 앵커제거장치; 상기 패키징간격재 외주면에 스틸 밴드로 고정되며, 천공홀 지름보다 더 큰 지름의 통상의 구조로되어 정착장부를 감쌀 수있는 팩; 상기 팩의 단부에 설치하여 앵커제거장치를 감싸 팩의 찢김을 방지하고 천공홀내 앵커체를 밀어 넣기 쉽도록 한 이중의 선단 캡(내측캡, 외측캡); 상기 앵커체 외부에 설치되어 천공홀을 주입재로 채우기 위한 외부주입파이프로 구성되는 팩앵커 장치이며, 내하체가 팩 내부에 있을 뿐이고 팩 또한 지반에 정착되지 않은 상태이기 때문에 인장시 내하체가 편심을 받아 내하체 및 팩이 일측으로 전도되는 현상이 발생하고 따라서 앵커홀 안에 공동(빈공간)이 생기면서 주면 마찰력이 극소로 약해져 지반을 보강하지 못하게 된다.

그리고, 종래 팩 앵커 시공에서 시멘트 밀크의 주입은 작업자의 노하우에 의존한 방식으로, 지반 및 지하수의 조건을 감각적으로 판단하여 주입압과 주입량을 정한 것이고, 또한 지상에서 팩의 팽창을 확인할 수 없는 상황[블라인드(blind) 상황]이기 때문에 과다주입으로 인한 팩의 터짐이 발생할 수 있고 또는 반대로 팩이 계획 팽창량보다 부족하게 팽창할 수 있으며, 결과적으로 적정 수준의 주면 마찰력을 확보하지 못하여 지반을 견고하게 보강하지 못하는 문제점이 있다.

등록실용신안공보 제20-0426625호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인장력이 집중되는 내하체를 팩 외부의 정착력으로 정착하여 인장 시 내하체 및 팩이 전도되지 않고 앵커홀의 중앙 위치를 유지하도록 함으로써 팩과 지반 간에 큰 주면 마찰력을 확보하고, 지중에 설치된 팩 내부의 시멘트 밀크 주입 상황을 육안으로 확인할 수 없는 상황이지만 지반의 조건에 맞는 최적의 주입을 통해 팩을 계획치로 팽창시켜 지반과 적정 마찰력으로 마찰되도록 한 전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커는, 내부에 공간이 구비되는 팩과; 상기 팩의 내부에 삽입되는 내하체와; 상기 내하체에 고정되며 지상의 인장 작업에 의한 인장력으로 상기 내하체를 인장하는 인장선과; 지상에서부터 상기 팩의 내부에 걸쳐 배관되며 상기 팩 내부에 시멘트밀크를 주입하여 상기 팩을 팽창시키는 시멘트밀크 주입호스와; 상기 팩 내부에 삽입되어 일측이 상기 내하체에 고정되는 한편 타측에 상기 팩의 외부로 돌출되는 정착부를 포함하여 상기 내하체를 상기 팩의 선단부로부터 일정 거리 이격시킨 상태에서 상기 정착부를 앵커홀 내부의 그라우팅 또는 지반에 정착시켜 상기 내하체의 전도를 방지하는 전도방지 테일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법은, 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 시공 공법은 지중에 앵커홀을 천공하고 붕괴방지 케이싱을 설치하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 천공한 앵커홀 안에 전도방지가 가능한 팩식 앵커를 삽입 설치하고 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커와 앵커홀 사이를 그라우팅하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 붕괴방지 케이싱을 지상으로 인발하는 제3단계와; 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 팩 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 팩을 팽창시키는 제4단계와; 상기 제4단계 이후 상기 인장선을 인장하는 제5단계를 포함하며, 상기 제2단계에서 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 전도방지 네일을 상기 그라우팅을 통해 상기 팩의 외부에 정착하여 내하체를 지지하고, 상기 제4단계는 상기 팩의 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 내하체를 시멘트 밀크와 전도방지 테일을 통해 정착하는 것을 특징으로 하고, 또한, 본 발명은 상기 제1단계 이전에 지반을 시험하여 상기 제4단계의 팩의 충진 조건을 선정하고, 상기 제4단계는 상기 충진 조건에 맞춰 시멘트 밀크를 상기 팩의 내부에 충진하는 한편 현재 주입압이 한계 주입압과 일치하면 주입을 중단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커 및 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법에 의하면, 팩의 외부에 정착된 전도방지 테일을 통해 내하체의 위치를 유지하여 인장 시 내하체가 일측으로 편심되지 않아 결과적으로 앵커홀에 빈공간을 만들지 않고 팩이 모든 부분에서 균일한 마찰력을 확보하므로 견고한 지반 보강이 가능한 효과가 있다.

그리고, 블라인드 상태(지상에서 지중의 팩을 볼 수 없는 상태)이지만 사전 조사와 자동제어 그라우팅 시스템에 의한 주입 제어를 통해 과다주입으로 이한 팩의 터짐과 팩의 팽창 부족을 방지하고 결과적으로 팩과 지반간에 큰 마찰력을 유지함으로써 효과적인 지반 보강은 물론 우수한 품질관리가 가능한 효과가 있다.

또한, 자동 그라우팅 시스템의 주입 제어를 통해 팩의 터짐을 방지하면서도 압력소산의 구성을 통해 팩의 터짐을 방지하여 자동 그라우팅 시스템에 문제가 있더라도 팩의 터짐을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 분해도.
도 2는 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 조립 상태 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커에 적용된 압력소산밸브의 사시도.
도 4와 도 5는 각각 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커에 적용된 전도방지 테일의 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 시공 공정도.
도 7은 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커와 AGS의 조합을 보인 도면.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100)는, 내부에 외부와 밀폐되는 공간이 구비된 팩(10), 팩(10)의 내부에 설치되는 내하체(20), 내하체(20)를 인장하는 인장선(30), 시멘트밀크를 팩(10) 내부에 주입하는 시멘트밀크 주입호스(40), 내하체(20)와 팩(10)의 전도방지를 위한 전도방지 테일(50)로 구성된다.

팩(10)은 내부에 충진되는 시멘트 밀크에 의해 팽창하여 앵커홀(1)(도 3에 도시됨) 안에서 정착력을 발생하며 인장선(30)과 시멘트밀크 주입호스(40)의 배선을 위하여 상부가 개방되고 또한 전도방지 테일(50)의 인출을 위하여 하부가 개방된 구조로서, 상부와 하부의 개방부는 시멘트 밀크의 누출 방지를 위하여 밴드 등을 통해 밀봉되고, 특히, 시멘트 밀크의 주입시 터짐을 일으키지 않도록 무재봉으로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 팩(10)이 충진 압력을 견디지 못하고 터지는 것을 방지하기 위하여 압력소산수단으로서 압력소산밸브(60)가 부가 구성될 수 있다.

압력소산밸브(60)는 팩(10)에 압력소산을 위하여 형성되는 배출홀(11)을 개폐하는 것으로, 배출홀(11)을 개폐하는 밸브판(61), 밸브판(61)을 배출홀(11)의 폐쇄 방향으로 탄력 지지하는 하나 이상(도면에는 2개를 예로 들어 도시함)의 탄성부재(62)(예를 들어 코일스프링)로 구성된다.

밸브판(61)은 배출홀(11)보다 큰 면적의 판형이며, 저면에는 배출홀(11) 안에 삽입되어 배출홀(11)을 막는 스템부(61a)가 형성된다.

스템부(61a)는 저부를 향해 돌출되는 대략 반구형이 바람직하다.

도면에서 밸브판(61)의 상부에 스템부(61a)와 상하 대칭의 반구형으로 형성된 볼록부가 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 단 이러한 경우 상하부 모두 스템부가 구성되기 때문에 밸브판(61)의 상하 양쪽 모두를 배출홀(11)의 막음부로 사용 가능한 이점이 있다.
탄성부재(62)는 자신의 탄성계수 이상의 충진압력이 가해질 때 탄성 변형에 의해 배출홀(11)을 개방되어 압력을 소산한다.

내하체(20)는 인장선(30)으로부터 가해지는 인장력을 집중적으로 받는 부분이며, 전도방지 테일(50)을 통해 지반이 심하게 교란되거나 매우 연약하더라도 전도되지 않고 설치 상태를 유지한다.

도면에서 내하체(20)는 1개로 도시되었으나, 연결부재(철근, 봉, 체인, 강연선 등)를 통해 2개 이상이 일정 거리를 두고 연결되는 것도 가능하다.

인장선(30)은 지상에서 내하체(20)에 인장력을 부여하여 지반을 견고하게 보강하는 것이며, 예를 들어 U 형태로 구성되어 내하체(20)를 기준으로 하여 방향이 전환되는 형태로 배선될 수 있다.

시멘트밀크 주입호스(40)는 지상에서 팩(10)의 내부에 시멘트 밀크를 주입하기 위한 배관이며 지상에서부터 팩(10)의 내부에 걸쳐 배관되며, 주입단은 팩(10)의 저부에 근접되도록 배치되어 팩(10)의 저부에서부터 시멘트 밀크가 충진되도록 한다.

전도방지 테일(50)은 인장선(30)의 인장 과정에서 인장력이 집중되는 내하체(20)가 전도되지 않도록 즉 팩(10)이 전도되지 않도록 정착력을 발생하며, 바람직하게 긴 봉의 형태로서 일측은 내하체(20)에 체결구(볼트와 너트, 용접 등)를 통해 고정되고 타측은 팩(10)의 외부로 돌출되어 1차 그라우팅부[또는 앵커홀(1) 공저의 지중]에 정착된다.

전도방지 테일(50)은 정착력을 극대화하기 위하여 뾰족한 정착 스파이크(51)가 구비된다.

정착 스파이크(51)는 도면에 도시된 것처럼 전도방지 테일(50)의 단면적보다 큰 원추형 등 다양한 형상이 가능하고, 팩(10)의 하단부로부터 일정 거리 이격되도록 배치된다.

전도방지 테일(50)은 철근, 봉, 중공의 관, 체인, 강연성 등이 가능하고, 이중에서 중공의 관의 경우 도 4에서 보이는 것처럼, 내부에 팩(10) 내부의 시멘트 밀크와 팩(10) 외부의 시멘트 밀크가 충진되도록 내외부가 통하는 홀(52)이 구성될 수 있고, 또는 도 5에서처럼 전도방지 테일(50)의 둘레부에는 팩(10) 내부와 외부의 시멘트 밀크에 각각 묻히는 하나 이상의 날개(53)가 구성될 수 있다. 전도방지 테일(50)이 체인인 경우 체인 안에 자연적으로 시멘트 밀크가 채워짐으로써 정착력을 증대한다.

홀(52)과 날개(53)는 정착력을 높이기 위한 정착력 증대수단이다.

즉, 정착 스파이크(51)는 전도방지 테일(50)의 형태에 따라 일체형도 가능하고 단품으로 제작된 후 결합(나사 결합, 밴딩 등)되는 조립형도 가능하다.

또한, 팩(10)의 내부에서 지상에 걸쳐 팩(10) 내부의 이물질을 지상으로 배출할 수 있는 이물질 배출호스(70)가 적용될 수 있다.

이물질 배출호스(70)는 흡입단이 시멘트 밀크 주입호스(40)의 주입단과 반대인 팩(10) 내부의 상부쪽에 배치되어 시멘트 밀크가 충진될 때 팩(10) 내부의 이물질이 지상으로 배출되도록 한다.

본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100)는 앵커홀(1)의 중앙에 설치될 수 있도록 간격유지재 등이 사용 가능하다.

도 6을 참조하여 본 발명에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 시공 공법을 설명하면 다음과 같다.

1. 앵커홀 천공 및 붕괴방지 케이싱 설치.

지반보강을 위하여 연약지반에 앵커홀(1)을 천공한다. 앵커홀(1)의 천공장비는 공지의 다양한 장비가 사용 가능하고, 연약지반의 특성 상 앵커홀(1)의 붕괴 위험성이 있으므로 붕괴방지 케이싱(2)을 앵커홀(1)의 천공과 동시에 설치하는 것이 바람직하다. 물론, 붕괴방지 케이싱(2)의 설치 방법은 다양하게 실시 가능하다.

2. 전도방지가 가능한 팩식 앵커 설치 및 1차 그라우팅.

붕괴방지 케이싱(2)의 내부에 본 발명의 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100)를 삽입 설치하며, 이 때 전도방지 테일(50)의 정착 스파이크(51)는 앵커홀(1)의 공저에 배치되는 것이 바람직하고, 또는 공저 밑의 지반에 삽입 정착될 수도 있다.

앵커홀(1) 안에 시멘트 밀크를 주입하여 1차 그라우팅한다.

전도방지 테일(50)은 정착 스파이크(1)가 1차 그라우팅 안에 정착되어 1차 그라우팅부를 기반으로 하여 내하체(20)를 지지하고, 따라서, 내하체(20)는 인장선(30)의 인장을 통해 인장력이 집중되더라도 전도방지 테일(50)에 의해 설치 상태를 유지한다.

본 공정의 순서는 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100) 설치 후 1차 그라우팅으로 한정되지 아니하고, 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100) 설치와 1차 그라우팅의 동시 공정, 1차 그라우팅 후 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100) 설치의 공정도 가능하다.

3. 붕괴방지 케이싱 인발.

앵커홀(1) 내부를 전도방지가 가능한 팩식 앵커(100) 설치와 1차 그라우팅함으로써 앵커홀(1)의 붕괴를 막게 되므로 붕괴방지 케이싱(1)을 앵커홀(1) 안에서 지상으로 인발한다.

4. 팩 충진.

전도방지가 가능한 팩식 앵커(100)의 팩(10) 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 팩(10)을 팽창시킨다.

구체적으로 설명하면, 지상에서 펌프와 시멘트밀크 주입호스(40)를 연결한 후 시멘트 밀크를 압력 주입하며, 시멘트 밀크의 충진에 의해 팩(10)이 팽창하여 부피가 커지게 된다. 이와 같이 팽창된 팩(10)은 앵커홀(1) 안에서 정착장으로서 정착력을 발생하며, 앵커홀(1) 안의 1차 그라우팅 및 지반과 일체로 합성되어 큰 정착력을 발생한다.

일정량의 시멘트 밀크를 주입한 후 주입을 중단한다.

시멘트 밀크의 충진을 통해 팩(10)이 팽창됨과 아울러 팩(10) 내부에서 내하체(20)가 정착되고, 따라서, 내하체(20)는 시멘트 밀크와 전도방지 네일(50)을 통해 설치 상태를 유지하게 된다.

5. 인장.

지상에서 인장선(30)을 인장한다. 인장선(30)의 인장은 내하체(20)에 전달되는데, 내하체(20)가 팩(10) 안에 정착되어 있으므로 인장선(30)의 인장력은 팩(10)에 의한 정착장에 전달되어 지반을 인장하는 효과가 발생한다.

한편, 본 발명의 시공 공법은 지반보강 대상 지반의 특성에 맞춰 팩(10)을 팽창할 수 있도록 즉, 팩(10)에 대한 충진 조건을 지반의 특성에 맞도록 설정하고 이 설정 조건으로 팩(10) 내부를 충진하도록 다음과 같이 구성된다.

도 6에서 보이는 것처럼, 본 발명은 자동 그라우팅 시스템(AGS, Auto contolled Grouting System)(200)이 적용된다.

AGS(200)은 시멘트 밀크의 주입 조건을 설정하고, 이 설정 조건으로 팩(10) 안에 시멘트 밀크를 충진하여 지상에서 지중에 설치된 팩(10)을 확인할 수 없는 상황에서도 팩(10)이 시멘트 밀크에 의해 터지지 않고 큰 정착력을 발휘하도록 하는 특징이 있으며, 충진 정보를 센싱하는 센서(압력센서, 속도센서 등)(210), 센서(210)의 센싱값을 처리(연산, 모니터에 의한 화면출력 등)하고 펌프(230)를 통해 탱크(220)에 저장된 시멘트 밀크를 팩(10) 안에 주입 제어하는 컨트롤러(240)로 구성된다.

컨트롤러(240)는 기준 주입 조건(주입속도, 주입압, 한계 주입압 등)이 미리 저장되어 있으며, 센서(210)를 통해 센싱되는 현재의 주입 조건과 기 저장된 기준 주입 조건의 비교를 통해 시멘트 밀크의 주입을 제어하고, 현재 주입압이 한계 주입압과 일치하면 주입을 중단 제어한다.

이와 같은 현재 주입 조건과 기준 주입 조건은 모니터를 통해 실시간으로 출력될 수 있다.

상기에서 설명한 기준 주입 조건은 지반의 사전 시험을 통해 선정된다.

지반의 사전 시험은 예를 들어 주수시험이 있다.

주수시험은 한계 주입압, 한계 주입량, 주입압, 주입속도, 주입량 등을 확인할 수 있다. 주수시험은 공지된 것이므로 구체적인 설명을 생략하며, 충진 조건은 전술한 한계 주입압, 한계 주입량, 주입압, 주입속도, 주입량로 한정되지 아니하고 변경될 수 있다.

즉, 본 발명은 주수 시험을 통해 기준 주입 조건(주입압, 주입량, 주입속도, 한계 주입압 등)을 선정하고, 컨트롤러를 통해 시멘트 밀크의 주입을 주입압으로 조절하면서 주입량에 맞춰 주입을 중단하고, 주입 과정에서 한계 주입압에 도달시 주입을 중단하는 것이다.

AGS(200)은 본 출원인에 의해 특허받은 등록특허 제110-0625333호를 통해 실시 가능하며, 그라우트 믹서로부터 각각의 주입관을 통해 공급되는 주입재를 외부의 제어에 따라 단계적으로 토출 압력을 변화시켜 펌핑하는 그라우트 펌프와; 외부의 제어에 따라 온/오프되어 주입재의 유량을 조절하고, 각각의 주입관에 각각 설치되는 자동 밸브와; 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 주입재의 압력값을 체크하여 압력값을 디지털값으로 변환하여 출력하고, 상기 주입관 중 어느 하나의 주입관에 설치되거나 또는 각각의 주입관에 각각 설치되는 전자 압력계와; 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 주입재의 유량값을 체크하여 유량값을 디지털값으로 변환하여 출력하고, 상기 주입관 중 어느 하나의 주입관에 설치되거나 또는 각각의 주입관에 각각 설치되는 전자 유량계와; 상기 전자 유량계와 전자 압력계 및 자동 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값 및 압력값을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값과 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 유무선 통신을 통해 중계하고, 외부로부터 전송되는 상기 자동 밸브의 스위칭 신호에 따라 상기 자동 밸브를 스위칭하는 PLC 컨트롤러; 및 현장 주수 시험을 통해 현장 지질 조건과 주입 목적에 적합한 그라우팅의 한계 압력과, 한계 유량, 한계 속도를 결정하는 한계 주입 테스트부와, 상기 한계 주입 테스트부에서 설정된 그라우팅의 한계 압력과, 한계 유량, 한계 속도에 대응되도록 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 설정하고, 그라우팅의 주입 진행 상황을 실시간으로 그래픽으로 디스플레이함과 동시에 스텝별 주입 압력과, 주입 유량과, 주입 속도를 실시간으로 디스플레이하며, 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값과, 압력값 및 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 자동 밸브가 상기 한계 주입 테스트부로부터 결정된 한계 압력과, 한계 유량 및 한계 속도 내에서 동작하도록 상기 자동 밸브를 스위칭시키는 실시간 주입 관리부와, 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량과, 누적 유량을 분 단위 또는 시간 단위에 따라 누적하여 그래프로 디스플레이하는 그래프 디스플레이부와, 상기 공별, 주입 깊이별로 시공된 주입량과, 주입압을 음영의 차이로 디스플레이하는 지반주입 현황 디스플레이부와, 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량, 누적 유량을 분 단위 또는 시간 단위로 표시하고, 이를 연도/날짜/시간/분별로 분류하여 이를 데이터 파일로 저장하며, 저장된 내용을 시트상으로 출력하는 데이터 저장부로 이루어지는 자동 관리 프로그램이 인스톨되고, 상기 자동 관리 프로그램을 통해 상기 PLC 컨트롤러로부터 유무선 통신을 통해 전송되는 유량값 및 압력값을 통해 실시간으로 그라우팅 진행 상황을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값을 저장하고, 사용자에 의해 상기 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값과, 압력값 및 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값이 기설정되면 이들값을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 자동 밸브를 제어하는 스위칭 신호를 출력하는 노트북 컴퓨터(컨트롤러)로 구성된다.

본 발명은 팩(10) 외부에 대한 1차 그라우팅시에도 전술한 것처럼 자동제어 그라우팅 시스템을 도입하여 그라우팅하며, 즉, 자동제어 그라우팅 시스템을 통해 1차 그라우팅의 충진 조건 선정 - 충진 조건에 맞는 충진 - 충진 중단이 이루어진다. 이를 통해 팩(10) 내부와 외부 모두에서 지반의 특성에 맞는 최적의 그라우팅이 이루어지므로 지반을 더욱 견고하게 보강하는 효과가 있다.

1 : 앵커홀, 2 : 앵커홀 붕괴 방지 케이싱
10 : 팩, 20 : 내하체
30 : 인장선, 40 : 시멘트밀크 주입호스
50 : 전도방지 테일, 60 : 압력소산밸브
100 : 전도방지가 가능한 팩식 앵커,
200 : 자동제어 그라우팅 시스템,

Claims (5)

1. 내부에 공간이 구비되는 팩과;
   상기 팩의 내부에 삽입되는 내하체와;
   상기 내하체에 고정되며 지상의 인장 작업에 의한 인장력으로 상기 내하체를 인장하는 인장선과;
   지상에서부터 상기 팩의 내부에 걸쳐 배관되며 상기 팩 내부에 시멘트밀크를 주입하여 상기 팩을 팽창시키는 시멘트밀크 주입호스와;
   상기 팩 내부에 삽입되어 일측이 상기 내하체에 고정되는 한편 타측에 상기 팩의 외부로 돌출되는 정착부를 포함하여 상기 내하체를 상기 팩의 선단부로부터 일정 거리 이격시킨 상태에서 상기 정착부를 앵커홀 내부의 그라우팅 또는 지반에 정착시켜 상기 내하체의 전도를 방지하는 전도방지 테일과;
   상기 팩 내부에 일정 크기 이상의 충진압력이 가해질 때 상기 팩 내부의 압력을 외부로 배출하는 하나 이상의 압력소산수단을 포함하고,
   상기 압력소산수단은 상기 팩에 내부와 외부가 통하도록 형성되는 배출홀을 개폐하는 밸브판, 상기 밸브판을 상기 배출홀의 폐쇄 방향으로 탄력 지지하는 하나 이상의 탄성부재를 포함하며, 상기 탄성부재의 탄성계수 이상의 충진압력이 가해질 때 상기 탄성부재의 탄성 변형에 의해 상기 배출홀이 개방되어 압력을 소산하는 것을 특징으로 하는 전도방지가 가능한 팩식 앵커.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 전도방지 테일을 상기 팩 안의 시멘트 밀크에 정착시키는 정착력 증대수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도방지가 가능한 팩식 앵커.
5. 청구항 1에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 시공 공법으로서,
   지반을 시험하여 팩의 충진을 위한 충진 조건을 선정하는 제1단계와;
   지중에 앵커홀을 천공하고 붕괴방지 케이싱을 설치하는 제2단계와;
   상기 제2단계에서 천공한 앵커홀 안에 청구항 1에 의한 전도방지가 가능한 팩식 앵커를 삽입 설치하고 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커와 앵커홀 사이를 그라우팅하는 제3단계와;
   상기 제3단계 이후 상기 붕괴방지 케이싱을 지상으로 인발하는 제4단계와;
   상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 팩 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 팩을 팽창시키되, 자동제어그라우팅 시스템을 이용하여 상기 제1단계에서 선정한 충진 조건에 맞춰 시멘크 밀크를 상기 팩의 내부에 충진하는 한편 현재 주입압이 한계 주입압과 일치하면 주입을 중단하는 제5단계와;
   상기 제5단계 이후 상기 인장선을 인장하는 제6단계를 포함하며,
   상기 제3단계에서 상기 전도방지가 가능한 팩식 앵커의 전도방지 네일을 상기 그라우팅을 통해 상기 팩의 외부에 정착하여 내하체를 지지하고, 상기 제5단계는 상기 팩의 내부에 시멘트 밀크를 충진하여 상기 내하체를 시멘트 밀크와 전도방지 네일을 통해 정착하는 것을 특징으로 하는 자동제어그라우팅 시스템을 도입한 팩식 앵커 시공 방법.

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