KR101875141B1 - 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소일네일링용 선단 정착구에 관한 것으로서, 상세하게는 실린더 내부에 그라우트재를 주입해서 피스톤을 전방으로 이동시켜 피스톤에 의해 확장 날개를 회전시켜 앵커공의 벽면에 확장 날개가 고정되도록 하는 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구에 관한 것이다.

Description

실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구{FRONT MOUNTING FOR CYLINDER EXTENDED SOIL NAILING}

본 발명은 소일네일링용 선단 정착구에 관한 것으로서, 상세하게는 실린더 내부에 그라우트재를 주입해서 피스톤을 전방으로 이동시켜 피스톤에 의해 확장 날개를 회전시켜 앵커공의 벽면에 확장 날개가 고정되도록 하는 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구에 관한 것이다.

일반적으로 터파기, 흙막이, 철도 및 도로에 인접한 자연 및 인공사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목 관련 시설물 축조에 필요한 굴착 지보체계, 기존 옹벽의 보수 및 옹벽을 설치하는 공사에 사용되는 소일네일링(soil-nailing method)은 지반의 붕괴와 균열이 쉽게 일어날 수 있는 토사나 토사와 암벽이 혼조된 연약지반인 경우, 굴착면이나 주변의 인접한 지반이 균열되고 무너지는 현상이 발생되는 위험을 사전에 예방하기 위한 안전조치로서 굴토 또는 절토 과정을 통하여 일련의 보강작업이 이루어지는 것으로, 비탈면이나 터파기 굴착면을 자립할 수 있는 안정높이로 굴착함과 동시에 숏크리트(shotcrete; 뿜어 붙이기 콘크리트)로 표면 보호면을 시공하고, 굴착배면을 천공하여 철근이나 와이어등의 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항 할 수 있는 네일(nail)을 삽입한 후, 그라우팅하여 보강토체를 조성함에 따라 연약지반의 전단저항력을 향상시켜 굴착한 연약지반에서 발생할 수 있는 균열이나 붕괴 등의 문제점을 해결하여 터파기공사 작업의 안정성을 도모하는 것이다.

상술한 바와 같은 종래의 소일네일링의 시공방법을 살펴보면, 사면에 경사지게 형성된 앵커공에 네일을 삽입한 후, 그라우트재를 주입하여 경화하게 되는데, 이때, 앵커공은 사면으로부터 하향 경사지게 천공되어 있어 앵커공에 삽입되는 네일의 선단부가 네일의 하중과 중력에 의해 앵커공 축선상의 중앙에 위치하지 않고 축선상의 하부면에 닿게 된다.

이와 같이 네일이 앵커공 축선상의 하부면에 하중과 중력에 의해 네일 선단부가 접하게 되면, 그라우트재를 앵커공 내부에 주입할 때 네일과 그라우트재가 경화되는 과정에서 네일이 앵커공의 중심부에서 정착되지 않고, 앵커공 축선상의 하부면으로 기울어져 접하여 있기 때문에 앵커공 내부에 주입되어 경화되는 그라우트재와의 정착강도가 약화되는 문제점이 있었다.

그리고, 정착강도의 약화로 인한 사면의 전단 강도가 저하되어 지반의 균열이나 붕괴가 손쉽게 일어나며 철근이 부식되어 유지보수비용의 증가 및 안전상의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 등록특허공보 제10-0797858호인 소일네일링의 네일선단정착구가 게시되어 있다.

상기 소일네일링의 네일선단정착구는 다수의 정착날개가 힌지결합되어 설치된 네일선단정착구가 네일의 일측 끝단에 설치되고, 네일선단정착구가 설치된 네일을 사면의 앵커공에 삽입한 후, 네일선단정착구에 힌지결합되어 있는 다수의 정착날개가 외부로부터 유입되는 높은 압력의 압축공기에 의해 앵커공 벽면측으로 힌지축을 기준으로 회동되어 펼쳐져 고정됨으로써, 그라우트재를 주입하기전에 인장이 가능하여 네일이 앵커공의 축선상의 중심부에 정확히 위치되도록 시공이 가능하고, 이후, 앵커공의 네일선단정착구가 삽입된 앵커공 내부로 그라우트재를 주입 경화시켜 더욱 견고한 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있다.

그러나, 상기 소일네일링의 네일선단정착구는 정착날개를 에어로 동작시키는 데, 정착날개를 확장후 에어가 제거되면 정착날개가 외부 압력에 의해 원위치로 회동할 수 있고, 이로 인해 네일선단정착구의 고정이 해제되는 문제점이 있다.

국내 등록특허공보 제10-0797858호 국내 등록특허공보 제10-1442760호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실린더 내부에 그라우트재를 주입해서 피스톤을 전방으로 이동시켜 피스톤에 의해 확장 날개를 회전시켜 앵커공의 벽면에 확장 날개가 고정되도록 하는 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실린더 내부에 그라우트재를 주입후 주입이 완료되면 압력에 의해 주입관이 이탈되어 앵커공 내부에 그라우트재가 주입되도록 하는 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

앵커공에 삽입 고정되는 소일네일링용 선단 정착구에 있어서, 이형 철근과; 상기 이형 철근의 선단 외측에 삽입되도록 이중관 형태로 형성되고, 전방 내측면에 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 제 1경사면이 형성되며, 외측면에 날개 수납홀이 형성되되, 상기 날개 수납홀의 내부 일측에 "V"자 형태의 회동홈이 형성되고, 후방에 그라우트재 주입구가 구비되는 실린더 본체와; 중실(中實) 형태의 원통 형상으로 형성되고, 전면에 후방으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상의 제 2경사면이 형성되어 상기 실린더 본체의 내부에 삽입되고, 상기 실린더 본체의 그라우트재 주입구를 통해 주입되는 그라우트재의 압력에 의해 전방으로 이동되는 피스톤; 및 상기 실린더 본체의 외측면에 면접되도록 라운드 형태로 분할 형성되어 상기 실린더 본체의 날개 수납홀을 통해 내부에 고정되되, 일측에 상기 회동홈에 안착되도록 이와 대응되는 형태의 회동 돌기가 형성되고, 타측 저면에 상기 피스톤의 제 2경사면과 대칭되는 제 3경사면이 형성되어 상기 피스톤의 이동에 따라 상기 회동 돌기를 축으로 외측으로 회전하여 상기 앵커공에 고정되는 확장 날개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구는 상기 이형 철근과 상기 실린더 본체의 제 1경사면 사이에 상기 실린더 본체를 상기 이형 철근에 고정시키도록 압입되도록 내부에 제 1철근 관통홀이 형성된 역삼각 형태로 형성되고, 상기 제 1철근 관통홀에 길이 방향으로 복수의 고정 돌기가 구비되는 쐐기를 더 포함한다.

여기에서 또한, 상기 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구는 상기 실린더 본체가 상기 이형 철근에서 밀리는 것을 방지하도록 중앙부에 제 2철근 관통홀이 외측으로 절곡이 형성된 원판 형태로 형성되어 상기 실린더 본체의 후방에 면접 설치되고, 상기 이형 철근에서 전방으로만 이동되도록 상기 제 2철근 관통홀에 복수의 절개부가 형성되는 스토퍼를 더 포함한다.

여기에서 또, 상기 실린더 본체는 상기 회동홈이 상기 확장 날개가 내부에서 회동될 수 있도록 그 각도가 상기 확장 날개의 회동 돌기의 각도보다 더 크게 형성되고, 내부 지름이 상기 이형 철근의 지름보다 더 크게 형성된다.

여기에서 또, 상기 피스톤은 상기 그라우트재의 압력에 의해 원활하게 전방으로 이동되도록 내부를 밀폐시키는 탄성 재질의 오링이 후방에 결합된다.

여기에서 또, 각각의 상기 확장 날개는 외측에 밴드 고정홈이 형성되고, 밴드 고정홈에 탄성 밴드가 결합되어 상기 실린더 본체 내부에서 미확장된 상태를 유지한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구에 따르면, 실린더 내부에 그라우트재를 주입해서 피스톤을 하방향으로 이동시켜 피스톤에 의해 확장 날개를 회전시켜 앵커공의 벽면에 확장 날개가 고정되도록 함으로써 확장 날개가 외부 압력에 의해 원위치로 복귀하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 실린더 내부에 그라우트재를 주입후 주입이 완료되면 압력에 의해 주입관이 이탈되어 앵커공 내부에 그라우트재가 주입되도록 함으로써 앵커공 내부에 별도로 그라우트재를 주입하는 과정을 생략할 수 있고, 실린더와 실린더의 외측 회동홈에 오링에 의해 안착 고정된 확장 날개를 이용함으로써 구조적으로 간단하여 공사비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 확장 날개가 확장된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 설치 과정을 설명하기 위한 공정 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

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 1은 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 확장 날개가 확장된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구(1)는, 이형 철근(10), 실린더 본체(20), 피스톤(30), 확장 날개(40), 쐐기(50) 및 스토퍼(60)로 구성된다.

먼저, 이형 철근(10)은 앵커공에 삽입되어 상부가 지면으로 돌출되는 길이를 가지며, 표면에 돌기(11)가 형성된 통상의 구조이다.

그리고, 실린더 본체(20)는 금속 재질로서 이형 철근(10)의 선단 외측에 삽입되도록 이중관 형태로 형성되고, 전방 내측면에 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 제 1경사면(21)이 형성되며, 외측면에 날개 수납홀(23)이 형성되되, 날개 수납홀(23)의 내부 일측에 "V"자 형태의 회동홈(25)이 형성되고, 후방에 그라우트재 주입구(27)가 구비된다. 이때, 그라우트재 주입구(27)에는 그라우트재 주입관이 연결된다.

또한, 실린더 본체(20)는 회동홈(25)에서 각각의 확장 날개(40)가 회동될 수 있도록 그 각도(θ1)가 확장 날개(40)의 회동 돌기(41)의 각도(θ2)보다 더 크게 형성되고, 이형 철근(10)이 내부에 용이하게 수납되고, 쐐기(50)가 압입 고정되도록 내부 지름(Φ1)이 이형 철근(10)의 지름(Φ2)보다 더 크게 형성된다.

이어서, 피스톤(30)은 금속 재질이나 합성수지 재질로 중실(中實) 형태의 원통 형상으로 형성되고, 전면에 후방으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상의 제 2경사면(31)이 형성되어 실린더 본체(20)의 내부에 삽입되고, 실린더 본체(20)의 그라우트재 주입구(27)를 통해 주입되는 그라우트재의 압력에 의해 전방으로 이동된다.

그리고, 피스톤(30)은 그라우트재의 압력에 의해 원활하게 전방으로 이동되도록 내부를 밀폐시키는 탄성 재질의 오링(33)이 후방에 결합된다.

계속해서, 확장 날개(40)는 복수개가 실린더 본체(20)의 외측면에 면접되도록 라운드 형태로 복수개로 분할 형성되어 실린더 본체(20)의 날개 수납홀(23)을 통해 내부에 고정되고, 각각의 일측에 회동홈(25)에 안착되도록 이와 대응되는 형태의 회동 돌기(41)가 형성되며, 각각의 타측 저면에 피스톤(30)의 제 2경사면(31)과 대칭되는 제 3경사면(43)이 형성되어 피스톤(30)의 이동에 따라 회동 돌기(41)를 축으로 외측으로 회전하여 앵커공 내부에 고정된다.

그리고, 각각의 확장 날개(40)는 외측에 밴드 고정홈(45)이 형성되고, 밴드 고정홈(45)에 탄성 밴드(47)가 결합되어 실린더 본체(20) 내부에서 미확장된 상태를 유지한다.

또한, 쐐기(50)는 금속 재질로 이형 철근(10)과 실린더 본체(20)의 제 1경사면(21) 사이에 실린더 본체(20)를 이형 철근(10)에 고정시키도록 압입되도록 내부에 제 1철근 관통홀(51)이 형성된 역삼각 형태로 형성되고, 제 1철근 관통홀(51)에 길이 방향으로 복수의 고정 돌기(53)가 구비된다.

한편, 스토퍼(60)는 실린더 본체(20)가 이형 철근(10)에서 밀리는 것을 방지하도록 금속 재질로 중앙부에 제 2철근 관통홀(61)이 외측으로 절곡이 형성된 원판 형태로 형성되어 실린더 본체(20)의 후방에 면접 설치되고, 이형 철근(10)에서 전방으로만 이동되도록 제 2철근 관통홀(61)에 복수의 절개부(63)가 형성된다.

이하, 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 설치 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구의 설치 과정을 설명하기 위한 공정 설명도이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 앵커공(AH)에 본 발명에 따른 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구(1)를 삽입한다. 이때, 실린더 본체(20)의 그라우트재 주입구(27)에는 그라우트재 주입관(L)이 연결된다.

이러한 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 그라우팅 장비(미도시)를 통해 그라우트재 주입관(L)에 그라우트재를 주입하여 실린더 본체(20)의 그라우트재 주입구(27)를 통해 실린더 본체(20) 내부로 그라우트재를 주입시킨다.

실린더 본체(20) 내부로 그라우트재가 주입되면, 압력에 의해 피스톤(30)이 전방으로 이동되면서 제 2경사면(31)이 각각의 확장 날개(40)의 제 3경사면(43)을 따라 이동한다. 이때, 확장 날개(40)의 탄성 밴드(47)가 압력에 의해 신장된다.

그러면, 확장 날개(40)가 실린더 본체(20)의 회동홈(25)에서 회동 돌기(41)를 축으로 외측으로 회전하면서 앵커공(AH) 내부에 고정된다.

그리하여, 도 7에 도시된 바와 같이 확장 날개(40)가 확장되어 앵커공(AH) 내부에 고정되어 더 이상 피스톤(30)이 미전진되어 실린더 본체(20)의 압력이 증가되면 그라우트재 주입관(L)이 그라우트재 주입구(27)에서 이탈되고, 이로 인해 앵커공(AH) 내부에 그라우트재가 충전된다.

그리고, 앵커공(AH) 내부에 그라우트재의 충전이 완료되면, 앵커공(AH) 상부에서 이형 철근(10)을 고정시켜 설치를 완료한다. 이때, 그라우트재의 양생을 완료후에 이형 철근(10)을 고정시킬 수도 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 이형 철근 20 : 실린더 본체
30 : 피스톤 40 : 확장 날개
50 : 쐐기 60 : 스토퍼

Claims (6)

1. 앵커공에 삽입 고정되는 소일네일링용 선단 정착구에 있어서,
   상기 앵커공에 삽입되어 상부가 지면으로 돌출되는 길이를 가지는 이형 철근과;
   상기 이형 철근의 선단 외측에 삽입되도록 이중관 형태로 형성되고, 전방 내측면에 후방으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 제 1경사면이 형성되며, 외측면에 날개 수납홀이 형성되되, 상기 날개 수납홀의 내부 일측에 "V"자 형태의 회동홈이 형성되고, 후방에 그라우트재 주입관이 연결되는 그라우트재 주입구가 구비되는 실린더 본체와;
   중실(中實) 형태의 원통 형상으로 형성되고, 전면에 후방으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상의 제 2경사면이 형성되어 상기 실린더 본체의 내부에 삽입되고, 상기 실린더 본체의 그라우트재 주입구를 통해 주입되는 그라우트재의 압력에 의해 전방으로 이동되고, 상기 그라우트재의 압력에 의해 원활하게 전방으로 이동되도록 내부를 밀폐시키는 탄성 재질의 오링이 후방에 결합되는 피스톤과;
   상기 실린더 본체의 외측면에 면접되도록 라운드 형태로 분할 형성되어 상기 실린더 본체의 날개 수납홀을 통해 내부에 고정되되, 일측에 상기 회동홈에 안착되도록 이와 대응되는 형태의 회동 돌기가 형성되고, 타측 저면에 상기 피스톤의 제 2경사면과 대칭되는 제 3경사면이 형성되어 상기 피스톤의 이동에 따라 상기 회동 돌기를 축으로 외측으로 회전하여 상기 앵커공에 고정되며, 외측에 밴드 고정홈이 형성되고, 밴드 고정홈에 탄성 밴드가 결합되어 상기 실린더 본체 내부에서 미확장된 상태를 유지하는 확장 날개와;
   상기 이형 철근과 상기 실린더 본체의 제 1경사면 사이에 상기 실린더 본체를 상기 이형 철근에 고정시키도록 압입되도록 내부에 제 1철근 관통홀이 형성된 역삼각 형태로 형성되고, 상기 제 1철근 관통홀에 길이 방향으로 복수의 고정 돌기가 구비되는 쐐기; 및
   상기 실린더 본체가 상기 이형 철근에서 밀리는 것을 방지하도록 중앙부에 제 2철근 관통홀이 외측으로 절곡이 형성된 원판 형태로 형성되어 상기 실린더 본체의 후방에 면접 설치되고, 상기 이형 철근에서 전방으로만 이동되도록 상기 제 2철근 관통홀에 복수의 절개부가 형성되는 스토퍼를 포함하며,
   상기 실린더 본체는,
   상기 회동홈이 상기 확장 날개가 내부에서 회동될 수 있도록 그 각도가 상기 확장 날개의 회동 돌기의 각도보다 더 크게 형성되고, 내부 지름이 상기 이형 철근의 지름보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 확장형 소일네일링용 선단 정착구.
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