KR101956124B1

KR101956124B1 - 지반보강공법의 연암용 선단정착구

Info

Publication number: KR101956124B1
Application number: KR1020180054179A
Authority: KR
Inventors: 유세진
Original assignee: 유세진; 세운이앤씨(주); 주식회사 호반산업
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-03-11
Anticipated expiration: 2038-05-11

Abstract

본 발명은 지반보강공법의 연암용 선단정착구에 관한 것으로, 앵커공(A) 내부에 삽입되는 인장부재(W)와, 상기 인장부재(W)의 일단측에 결합되어 앵커공(A) 내부에 인장부재(W)와 함께 삽입되는 선단정착구(S)를 포함하는 연암용 선단정착구에 있어서, 상기 연암용 선단정착구(S)는 앵커공(A)의 내측 바닥측으로 형성되고, 앵커공 내주연 지반측 일방향으로 탄성수단에 의해 인가되는 탄성력과 인장부재(W)의 인장에 따라 상기 앵커공(A) 내측 바닥측으로 예각을 이루도록 상기 앵커공(A)의 축선상에서 앵커공 내주연 지반측으로 회동되어 확장되는 정착날개가 형성되어 연암의 지반에 대응되도록 구성된 선단정착구(100)와; 상기 선단정착구(100)의 정착날개가 인장부재(W) 인장 전에 확장되지 않도록 고정제어하고, 외부로부터의 전원 공급에 의한 저항 발열로 인해 단선되어 선단정착구의 정착날개가 앵커공(A)의 내측 연암의 지반측 일방향으로 확장되도록 형성된 정착날개 확장제어부재(300);로 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강공법의 연암용 선단정착구에 관한 것이다.

Description

지반보강공법의 연암용 선단정착구{A softrock for fixing device of the ground reinforcement method}

본 발명은 지반보강공법의 연암용 선단정착구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선단정착구의 정착날개가 전류가 통하는 저항값이 큰 와이어 형태의 저항선에 의해 고정되고, 전류를 인가함에 따라 와이어 형태의 저항선이 발열되어 단선(breaking of wire, cut of wire, 斷線)되면서 정착날개가 앵커공 내주연으로 확장하면서 정착되도록 구성된 선단정착구를 형성함으로써, 염암의 지반에 천공된 앵커공에 삽입되는 앵커의 선단 정착부에서 집중적으로 하중이 인가되어 구조적으로 불안정한 문제를 해결하고, 연암과 같은 지반상태에 따른 앵커를 빠르게 선정시공이 가능하며, 단선에 의한 전류의 흐름이 제한됨에 따른 정착날개의 확장유무를 확인이 실시간 가능하여 강선 등의 인장부재 인장의 빠른 실시가 가능함에 따라 시공시간의 단축 및 시공비 절감을 가져올 수 있는 지반보강공법의 연암용 선단정착구에 관한 것이다.

일반적으로, 영구앵커, 락볼트, 소일네일 등의 공법(이하, 지반보강공법)은 암석, 지반의 절개지 등에서 절개면의 붕괴방지를 위한 흙막이공사 및 사면안정, 산사태억지, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 지하구조물의 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지 등에 사용된다. 또한, 지진 발생지 등의 건축물이나 대형 철탑, 옹벽 등의 시공시 구축물의 이동이나 왜곡 등의 전도방지 및 캔틸레버(cantilever)의 반력을 위한 시공, 수중공사를 위한 케이슨(Caisson) 침설시의 압입보조 등을 하기 위해 설치되는 것이다.

이러한 지반보강공법은 일반적으로 붕괴염려가 있는 암석, 지반 등에 천공기를 이용하여 앵커공(A)을 천공하고, 상기 앵커공(A)을 통해 그라우트 호스와 복수개의 인장재(20) 및 정착헤드부(10)를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한다. 다음으로, 앵커공(A)에 삽입된 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 정착헤드부(10)와 함께 일정시간 후, 양생되면 인장재(20)의 다른 한쪽 끝단에 지압수단을 설치하여 정착구를 체결한 후, 강연선 내의 인장재(20)를 별도의 유압장비 등을 사용하여 인장함으로써, 대상 구조물을 안정시키는 것이 일반적 시공방법이다.

이러한 종래의 지반보강공법은 그라우팅의 지반압력 또는 지반과의 마찰력에 의하여 표면으로부터의 인장력을 지지하게 된다. 영구앵커, 락볼트, 소일네일 등의 공법에서 앵커의 구성요소는 소요 응력을 발휘하여 인장력을 지반에 전달시키는 기능을 가진 앵커체 정착부, 상기 앵커체가 앵커 두부에서 발휘되는 응력에 의한 인장력을 전달하는 자유인장부 및 소요 응력을 구조물에 작용토록 하는 역할을 가진 앵커 두부로 구성된다. 여기서, 앵커체 정착부는 지반과 그라우트, 그라우트와 인장재의 부착저항에 의해 결정된다.

이러한, 종래 지반보강공법은 그라우트의 지반압력에 의해 인발에 대한 버팀 강성을 부여하는 것이며, 연약지반, 사면, 암석 등의 지반의 상태에 따라 앵커가 삽입된 앵커공의 주변에는 다수의 절리가 존재한다. 이러한 천공된 앵커공 내의 절리는 외부에서 확인하기란 상당히 힘들다. 즉, 앵커공에 인장재를 삽입하여 그라우트를 주입시, 그라우트는 주입압력에 의해 앵커공 내부에 충진되는 것이다. 따라서, 그라우트가 앵커공에 주입될 때 그 내부에 형성된 다수의 절리측으로 앵커공에서 그라우트가 누출되어 앵커공 내부의 그라우트 충진율이 낮아지게 된다.

이와 같이 앵커공 내의 다수의 절리에 의해 그라우트의 충진율이 현저히 낮아지게 되고, 이로 인해 지반을 실질적으로 보강하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 앵커공 내에 발생된 절리가 일부분에만 형성된다 하여도 앵커공 내부의 전체 영역이 하나의 공간이기 때문에 앵커공의 전체 영역에 충진된 그라우트 내부에 공극이 발생되어 실질적인 보강이 이루어지지 않게 된다.

따라서, 앵커공 내부의 충진된 그라우트의 강도를 측정하기란 상당히 어렵고, 작업시간도 상당히 소요됨으로써 공기의 확대로 인한 시공비 등의 부대비용이 증대되는 문제점이 발생된다. 또한, 앵커공에 충진되는 그라우트가 절리에 의한 그라우트 내부의 공극 존재상태를 확인하지 못하고 연약지반, 사면보강 등의 앵커공사를 수행하게 됨으로써, 부실시공에 따른 유지보수 비용의 증대와 지반 붕괴로 인한 대형 사고가 발생될 수 있는 문제점이 발생된다.

또한, 종래의 지반보강공법은 각각의 지반상태에 따른 앵커를 선정해야 하는 불편함과 앵커공에 삽입되는 앵커의 선단 정착부에서 집중적으로 하중이 인가되어 구조적으로 불안정한 문제점이 발생되어 앵커공을 깊게 천공하여 앵커공에 삽입되는 정착부의 길이가 길게 형성됨으로써, 깊이를 길게 형성하기 위한 앵커공의 작업시간의 증대와 정착부의 길이가 길어지게 되어 설치비용이 증가되는 문제점이 발생되고 있다.

그리고, 앞선 상술한 바와 같이, 인장재 인장을 위한 선행작업으로 앵커공 내에 앵커의 내하체 즉 정착장이 지반에 정착되도록 하기 위해 시멘트밀크 그라우팅, 레진, 선단정착앵커를 사용한다. 그러나, 기존의 그라우팅, 레진은 양생시간이 일정시간 필요로 하기 때문에 앵커공 내부의 지반변형이 진행중이거나 용수가 있는 경우 인장을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 기존 선단정착앵커의 경우 그라우팅 없이 곧바로 인장을 수행하게 되면 지압정착되는 선단정착부의 버팀응력이 작아 인장시 앵커공으로부터 일탈되는 문제점이 있어 소요 인장응력을 얻기라 상당히 어려운 문제점이 있다.

또한, 연암과 같은 지반의 성격이 단단한 지반에 적합한 선단정착구의 빠른 선정이 중요한 데, 이와 같은 지반의 성격에 따른 선단정착구의 선정은 앵커공 천공시 지반의 상태를 고려하고, 이후 설계에 반영하여 연암의 지반에 적합한 선단정착구를 선정해야 하는 문제로 인해 시공시간이나 작업시간의 증대가 불가피하다.

더욱이, 연암의 지반에 정착된 선단정착구의 정착날개가 펼쳐져 지반에 고정되었는지 유무는 실질적으로 강선의 인장을 통해서만이 알 수 있는 것으로, 선단정착구의 정착날개가 펼쳐지지 않는 불량이 발생되면 사실상 외부에서 인장부재의 인장과정에서만 확인이 가능하여 시공불량을 초래하는 문제가 빈번하고, 이로 인해 재시공해야 하는 문제로 인해 이 역시 시공시간의 증대와 시공비 상승을 초래하게 되는 문제가 있었다.

대한민국 특허등록 제10-0998587호, 등록일자 2010년 11월 30일.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 선단정착구의 정착날개가 전류가 통하는 저항값이 큰 와이어 형태의 저항선에 의해 고정되고, 전류를 인가함에 따라 저항선이 발열에 의해 단선(breaking of wire, cut of wire, 斷線)되면서 정착날개가 앵커공 내주연의 지반측으로 확장하여 정착되도록 연암의 지반의 특성에 맞추어 용이 가능한 연암용 선단정착구를 형성함으로써, 지반에 천공된 앵커공에 삽입되는 앵커의 선단 정착부에서 집중적으로 하중이 인가되어 구조적으로 불안정한 문제를 해결하고, 연암의 지반상태에 따른 앵커를 빠르게 선정 사용이 가능하여 시공시간 단축 및 시공비 절감이 가능한 지반보강공법의 연암용 선단정착구을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전류를 인가하여 저항에 의해 발생되는 발열에 의해 저항선이 단선됨에 따라 저항선을 통한 전류의 흐름이 차단되어 정착날개의 확장유무 확인이 현장에서 실시간 가능하여 후속 시공인 인장부재의 인장공정을 빠르게 실시할 수 있어 시공시간의 단축 및 시공비 절감, 시공불량의 최소화를 가져올 수 있는 지반보강공법의 연암용 선단정착구을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구는 앵커공(A) 내부에 삽입되는 인장부재(W)와, 상기 인장부재(W)의 일단측에 결합되어 앵커공(A) 내부에 인장부재(W)와 함께 삽입되는 선단정착구(S)를 포함하는 연암용 선단정착구에 있어서, 상기 연암용 선단정착구(S)는 앵커공(A)의 내측 바닥측으로 형성되고, 앵커공 내주연 지반측 일방향으로 탄성수단에 의해 인가되는 탄성력과 인장부재(W)의 인장에 따라 상기 앵커공(A) 내측 바닥측으로 예각을 이루도록 상기 앵커공(A)의 축선상에서 앵커공 내주연 지반측으로 회동되어 확장되는 정착날개가 형성되어 연암의 지반에 대응되도록 구성된 선단정착구(100)와; 상기 선단정착구(100)의 정착날개가 인장부재(W) 인장 전에 확장되지 않도록 고정제어하고, 외부로부터의 전원 공급에 의한 저항 발열로 인해 단선되어 선단정착구의 정착날개가 앵커공(A)의 내측 연암의 지반측 일방향으로 확장되도록 형성된 정착날개 확장제어부재(300);로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 선단정착구(100)는 지면으로부터 앵커공(A) 내측 바닥측으로 연장형성된 인장부재(W)의 선단부가 끼움결합되는 인장웨지공(112)이 형성되고, 일측 외주연 둘레로 앵커공 내측 바닥측을 향하여 직경이 확대되도록 테이퍼면(114)이 형성되며, 타측 외주연으로 캡체결부(116)가 형성된 정착헤드(110)와; 상기 정착헤드(110)의 인장웨지공(112)에 끼움결합된 인장부재(W)가 인장웨지공(112)으로부터 이탈되지 않고 고정되도록 인장부재(W) 선단 외주연에 반분된 상태로 대응결합되는 웨지부재(120)와; 상기 정착헤드(110)의 캡체결부(116)에 체결결합되어 정착헤드 선단을 보호하도록 마련된 두부캡(130)과; 적어도 2개 이상이 형성되고, 일단에 링크회동부(142)가 형성되며, 서로 마주보는 내측으로 앵커공 내측으로 직경이 확대되는 확장테이퍼면(144)이 상기 정착헤드(110)의 테이퍼면(114)과 대응되도록 형성되고, 정착날개 확장제어부재(300)의 확장제어해제와 상기 정착헤드(110)가 인장부재(W)의 인장에 따라 지면측으로 인장되어 축선상 이동됨에 따라 앵커공 내주연 지반측으로 확장되는 정착날개(140)와; 인장부재(W)가 관통되도록 형성된 슬라이드통공(154)이 형성되며, 앵커공(A) 내측을 바라보는 일측면 둘레로 적어도 2개 이상의 링크결합부(156)가 형성되고, 중심에 가이드통공(158)이 관통형성된 연결캡(150)과; 일단이 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 타단이 상기 정착날개(140)의 링크회동부(142)에 결합되어 정착날개(140)가 회동되는 기준점이 되도록 결합되는 링크연결핀(160)과; 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 상기 정착날개(140) 외측에서 내측으로 탄성력이 인가되도록 판스프링, 코일스프링, 토션스프링 중 어느 하나로 마련된 탄성수단(170)과; 끝단이 상기 연결캡(150)의 가이드통공(158)을 통해 상기 정착헤드(110)의 중심에 나사 고정되어 상기 정착헤드(110)가 상기 가이드통공(158)의 중심축선을 따라 이동하도록 안내하는 가이드샤프트(182)가 형성되고, 상기 연결캡(150)의 지면측을 바라보는 일면의 가이드통공(158) 외측으로 돌출된 가이드샤프트(182)의 일단에 조절너트(184)가 나사결합되어 가이드샤프트(182)의 축선상에서 조절너트의 전후 위치조정에 따라 상기 정착헤드(110)가 상기 정착날개(140)의 선단 내주연을 벗어나지 않고 위치되도록 간극조절하는 간극조정가이드부재(180);로 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 정착날개 확장제어부재(300)는 앵커공(A) 외부로부터 전원의 인가에 따라 정착날개의 확장제어 및 전기의 통선 유무에 따라 정착날개의 확장여부를 현장에서 제어컨트롤러(C)를 통해 실시간 확인이 가능하도록 형성되되, 상기 선단정착구(100)의 서로 마주보는 각각의 정착날개 내측 일면에 결합되는 탭링볼트(310)와; 상기 선단정착구(100)의 각각의 정착날개에 결합된 상기 탭링볼트(310)에 결합되어 정착날개가 확장되지 않도록 고정하고, 앵커공 외부로부터 전원이 인가되면 전기저항에 의해 발열 단선되어 정착날개의 고정이 해제되어 앵커공 내주연 지반측으로 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 각각의 정착날개가 확장되도록 마련된 전기저항선(320);으로 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탭링볼트(310)는 상기 전기저항선(320)의 발열에 의해 쉽게 녹아내릴 수 있도록 플라스틱으로 형성되어 전기저항선(320)의 발열에 의한 단선이 되지 않을 경우 탭링볼트(310)가 전기저항선의 발열에 의해 녹아 상기 선단정착구(100)의 각각의 정착날개가 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 앵커공 내측 지반으로 확장되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 인장부재(W)는 강선와이어, 락볼트, 소일네일 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 선단정착구의 정착날개가 전류가 통하는 저항값이 큰 와이어 형태의 저항선에 의해 고정되고, 전류를 인가함에 따라 저항선이 발열에 의해 단선(breaking of wire, cut of wire, 斷線)되면서 정착날개가 앵커공 내주연의 지반측으로 확장하여 정착되도록 연암의 지반의 특성에 맞추어 사용이 가능한 연암용 선단정착구를 형성함으로써, 지반에 천공된 앵커공에 삽입되는 앵커의 선단 정착부에서 집중적으로 하중이 인가되어 구조적으로 불안정한 문제를 해결하고, 연암의 지반상태에 따른 앵커를 빠르게 선정 사용이 가능하여 시공시간 단축 및 시공비 절감이 가능하고, 전류를 인가하여 저항에 의해 발생되는 발열에 의해 저항선이 단선됨에 따라 저항선을 통한 전류의 흐름이 차단되어 정착날개의 확장유무 확인이 현장에서 실시간 가능하여 후속 시공인 인장부재의 인장공정을 빠르게 실시할 수 있어 이 역시, 시공시간의 단축 및 시공비 절감, 시공불량의 최소화를 가져올 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 설치상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장전 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장후 측면 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장된 상태의 전체 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 다른 작동상태를 도시한 측면 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다수의 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 실시예에 따른 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 설치상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 전체 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장전 측면 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장후 측면 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 확장된 상태의 전체 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 다른 작동상태를 도시한 측면 단면도이다.

본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 연암용 선단정착구는 앵커공 내측 지반에 정착하여 고정되는 정착날개가 전류가 통하는 저항값이 큰 와이어로 형성된 저항선에 의해 고정되고, 전류를 인가함에 따라 와이어 형태의 저항선이 발열되어 단선(breaking of wire, cut of wire, 斷線)되면서 정착날개가 앵커공 내주연으로 확장하면서 정착되도록 구성함으로써, 앵커공에 선단정착구의 삽입이 용이하고, 정착날개의 확장을 용이하게 실시할 수 있으며, 정착날개의 확장유무를 전기의 통선유무에 따라 현장에서 실시간으로 쉽게 확인가능하여 정착날개의 확장여부에 따른 인장시공의 시점을 빠르게 파악하여 시공가능함에 따라 시공시간 단축이 가능하고, 이에 따른 공기의 단축을 통해 시공비 절감을 가져올 수 있다. 또한, 정착날개의 확장유무를 빠르게 파악할 수 있어 정착날개의 확장 불량에 따른 선단정착구의 재시공 등의 불필요한 과정이 필요 없고, 빠른 시공과 함께 높은 시공품질을 제공할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 연암용 선단정착구는 연암의 지반에 빠르게 선택하여 적용이 가능하여 지반의 성질에 따른 선단정착구를 현장 지반에 빠른 대처가 가능하고, 이에 따른 시공품질 및 시공시간단축을 확보할 수 있도록 형성된 것으로, 통상의 앵커공(A) 내부에 삽입되는 인장부재(W)와, 상기 인장부재(W)의 일단측에 결합되어 앵커공(A) 내부에 인장부재(W)와 함께 삽입되는 선단정착구(S)를 포함하되, 본 발명에 따른 선단정착구는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 선단정착구(100), 정착날개 확장제어부재(300)로 구성된다.

상기 선단정착구(100)는 앵커공(A)의 내측 바닥측으로 형성되고, 앵커공 내주연 연암의 지반측 일방향으로 탄성수단에 의해 인가되는 탄성력과 인장부재(W)의 인장에 따라 상기 앵커공(A) 내측 바닥측으로 예각을 이루도록 상기 앵커공(A)의 축선상에서 앵커공 내주연 지반측으로 회동되어 확장되는 정착날개가 형성되어 연암의 지반에 대응되도록 구성된다. 이와 같은 상기 선단정착구(100)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 정착헤드(110), 웨지부재(120), 두부캡(130), 연암용 정착날개(140), 연결캡(150), 링크연결핀(160), 탄성수단(170), 간극조정가이드부재(180)으로 구성된다.

상기 정착헤드(110)는 정착날개 확장제어부재에 의해 선확장된 정착날개의 선단 내주연에 위치하여 인장부재(W)의 인장에 의해 앵커공의 지반측으로 축선상 이동하면서 정착날개가 앵커공 지반측으로 더 벌어져 확장되어 고정되도록 마련된 것으로, 앵커공 지반측에서 인입되어 후술되는 연결캡의 슬라이드통공을 통해 앵커공(A) 내측 바닥측으로 연장형성된 인장부재(W)의 선단부가 끼움결합되는 인장웨지공(112)이 형성되고, 일측 외주연 둘레로 앵커공 내측 바닥측을 향하여 직경이 확대되도록 테이퍼면(114)이 형성되며, 타측 외주연으로 캡체결부(116)가 형성된다.

여기서, 상기 정착헤드(110)의 인장웨지공(112)은 내주연이 경사지게 형성됨에 따라 후술되는 콘형상의 웨지부재가 인장부재(W)의 선단에 결합된 상태에서 결합되고, 인장부재(W)의 인장시, 웨지부재가 인장부재의 인장되는 방향으로 내주연의 직경이 축소되게 경사형성된 인장웨지공(112)에 의해 웨지부재가 인장부재(W)를 가압하여 고정하게 된다.

상기 테이퍼면(114)은 상기 인장부재에 의해 인장되는 방향측에서 반대측으로 직경이 확대되게 형성됨에 따라 후술되는 연암용 정착날개의 확장테이퍼면과 접하면서 상기 정착헤드(110)가 후술되는 연결캡측으로 이동되면서 정착날개 확장제어부재의 제어해제에 따라 선확장된 정착날개를 앵커공 지반측으로 더 확장한다. 즉, 정착헤드의 테이퍼면(114)이 정착날개의 확장테이퍼면을 따라 연결캡측으로 이동함에 따라 정착날개의 확장각도가 더욱 크게 형성되어 고정된다.

한편, 상기 캡체결부(116)는 후술되는 두부캡이 결합되어 앵커공 삽입시 용이하게 삽입이 가능하도록 하고, 두부캡에 의해 정착헤드에 흙과 같은 이물질이 유입되지 않도록 커버하도록 구성된다.

상기 웨지부재(120)는 외주연의 직경이 일단에서 타단으로 확대되는 콘형상과 같이 형성되되, 상기 정착헤드(110)의 인장웨지공(112)에 끼움결합된 인장부재(W)가 인장웨지공(112)으로부터 이탈되지 않고 고정되도록 인장부재(W) 선단 외주연에 반분된 상태로 대응결합된다.

상기 두부캡(130)은 앞서 잠시 언급한 바와 같이, 앵커공 삽입시, 용이하게 삽입이 가능하도록 하고, 흙이나 암석파편 등으로부터 선단정착구의 선단을 보호하고자 형성된 것으로, 상기 정착헤드(110)의 캡체결부(116)에 체결결합되어 정착헤드(110) 선단을 보호하도록 마련된다.

상기 정착날개(140)는 연암의 지반에 주로 적용되도록 형성된 것으로, 이와 같은 상기 정착날개(140)는 적어도 2개 이상이 형성되고, 일단에 후술되는 링크연결핀(160)과 결합되는 링크회동부(142)가 형성된다. 그리고, 서로 마주보는 정착날개의 내측에 앵커공 내측으로 직경이 확대되는 확장테이퍼면(144)이 상기 정착헤드(110)의 테이퍼면(114)과 대응되도록 형성된다. 즉, 전술한 정착헤드(110)가 연결캡측으로 인장부재의 인장에 따라 이동하면서 테이퍼면(114)이 확장테이퍼면(144)을 따라 이동하고, 이에 정착날개가 앵커공의 지반측으로 완정히 확장되어 고정되게 된다.

즉, 상기 정착날개(140)는 앞서 상술한 바와 같이 인장부재의 인장에 따라 확장되기에 앞서 후술되는 정착날개 확장제어부재(300)의 확장제어해제를 통해 탄성수단의 탄성력에 의해 1차 확장되고, 이후, 상기 정착헤드(110)가 인장부재(W)의 인장에 따라 앵커공 외측으로 인장되어 수평이동됨에 따라 앵커공 내주연 지반측으로 확장되는 것이다.

상기 연결캡(150)은 전술한 바와 같이, 후술되는 간극조정가이드부재(280)의 일단이 결합되고, 상기 선단정착구(100)의 정착날개의 회동기준이 되는 후술되는 링크연결핀의 결합이 되도록 형성된 것으로, 인장부재(W)가 정착헤드에 고정되기 위해 관통되도록 상기 인장통공(126)과 동일축선상으로 관통형성된 슬라이드통공(154)이 형성된다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 후술되는 링크연결핀의 일단이 결합되도록 타측 둘레로 적어도 2개 이상의 링크결합부(156)가 형성되고, 중심에 후술되는 간극조정가이드부재가 관통되어 정착헤드 중심에 고정되도록 가이드통공(158)이 관통형성된다.

상기 링크연결핀(160)은 상기 연결캡(150)과 정착날개(140)가 결합되도록 형성된 것으로, 일단이 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 타단이 상기 정착날개(140)의 링크회동부(142)에 결합되어 정착날개(140)가 회동되는 기준점이 되도록 결합된다. 여기서, 상기 링크연결핀(160)은 사각의 바(bar) 형태이거나 도 7에 도시된 바와 같이, 연암 지반의 강도에 의해 연암용 정착날개(140)가 제대로 확장되지 않고 상기 링크연결핀(160)과 정착날개(140)가 회동가능하게 결합된 관절부위를 앵커공(A)의 지반측으로 확장상승되도록 하여 고정되기 위한 관절형태의 다양한 형태로 구성하여도 바람직하다.

상기 탄성수단(170)은 전술한 정착날개(140)가 정착헤드(110)의 이동전에 앵커공의 지반측으로 1차 확장되도록 하여 정착헤드(110)의 이동이 용이하게 이루어지고, 테이퍼면이 확장테이퍼면에 접지된 상태에서 빠르게 확장이 가능하며, 정착헤드(110)가 후술되는 간극조정가이드부재(180)에 의해 정착날개 선단 내주연에 위치되는 것을 벗어나지 않도록 형성된 것으로, 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 상기 연암용 정착날개(140) 외측에서 내측으로 탄성력이 인가되도록 판스프링, 코일스프링, 토션스프링 중 어느 하나로 마련된다.

상기 간극조정가이드부재(180)는 상기 정착헤드(110)가 정착날개(140)의 선단 내주연측에 위치되어 인장부재의 인장에 따라 연결캡(150)측으로 축선상 이동이 원할하게 이루어지도록 형성된 것으로, 상기 정착헤드(110)가 정착날개(140)의 선단 외측으로 위치되어서 인장이 되 버릴 경우에 정착헤드(110)의 연결캡(150)측을 향하는 바닥면이 정착날개(140) 선단에 걸리게 되어 이로 인해 정착날개가 확장되지 못하는 불량을 방지하게 된다.

이와 같은 상기 간극조정가이드부재(180)는 끝단이 상기 연결캡(150)의 가이드통공(158)을 통해 상기 정착헤드(110)의 중심에 나사 고정되어 상기 정착헤드(110)가 상기 연결캡(150)의 중심축선을 따라 이동하도록 안내하는 가이드샤프트(182)가 형성된다.

여기서, 상기 가이드샤프트(182)는 정착헤드(110)가 연결캡(150)과 동일축선상에서 이동되지 않고, 축선을 벗어나는 문제를 해결하도록 구성한 것으로, 가이드샤프트(182)의 일단이 연결캡의 가이드통공(158)에 의해 중심센터에 결합됨에 따라 상기 정착헤드(110)의 중심축선상을 벗어나지 않고 연결캡(150)측으로 이동이 가능한 것이다.

한편, 상기 조절너트(184)가 상기 가이드샤프트(182)의 가이드통공(158) 측 일단 즉, 가이드통공(158) 일측으로 돌출된 가이드샤프트(182)의 축선상에 나사결합되어 가이드샤프트(182)의 축선상에서 위치조정에 따라 상기 정착헤드(110)가 상기 정착날개(140)의 선단 내주연을 벗어나지 않고 위치되도록 간극조절한다. 즉, 상기 조절너트(184)의 위치조정에 따라 정착헤드(110)가 정착날개(140)의 내주연 내측 또는 외측으로 위치가 결정되고, 외측으로 위치될 경우 앞서 상술한 정착헤드(110)가 정착날개의 선단에 걸림되어 정착날개의 확장불량을 초래하게 될 경우를 미연에 방지하기 위해 정착헤드(110)의 간극조정을 상기 조절너트(184)의 위치조정을 통해 조정이 가능한 것이다.

여기서, 상기 조절너트(184)를 정착헤드(110)측의 가이드샤프트(182)측으로 위치시키면 조절너트(184)와 정착헤드(110)의 가이드샤프트(182) 구간의 길이가 줄어들어 정착헤드(110)가 정착날개(140)의 끝단에서 내측으로 위치된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 정착헤드(110)가 정착날개(140)의 테이퍼면이 있는 내측으로 위치되어 정착날개 확장제어부재의 전기저항선이 단선되면 정착날개와 링크연결핀(160)이 핀결합되어 있는 관절부위가 도 5에 도시된 바와 같이 앵커공 내측 지반측으로 구부러져 확장되면서 정착된다.

따라서, 상기 조절너트(184)의 가이드샤프트(182) 축선상의 위치조정에 따라 정착날개의 확장형태가 달리 구성될 수 있고, 상기 조절너트(184)를 가이드샤프트(182)의 축선상에서 정착헤드측으로 과도하게 이동조절하게되면 정착날개의 확장불량이 초래될 수 있기 때문에 정착헤드의 수직이동을 안내하는 가이드샤프트(182)와 조절너트(184)의 위치관계의 결합은 항상 연암용 정착헤드가 연암용 정착날개의 끝단 내측에 대응하도록 하거나 정착날개의 절반의 위치 이내에서 정착헤드가 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 정착날개 확장제어부재(300)는 앞서 언급한 바와 같이, 정착날개의 확장을 제어하여 앵커공(A) 내로 삽입이 용이하도록 하고, 삽입된 상태에서 탄성수단의 탄성력에 의해 정착날개의 앵커공 내측 지반측으로의 최초 확장을 위해 전기저항에 의한 발열에 의한 정착날개 확장제어부재에 의해 확장제어된 상태를 해제하여 정착날개가 앵커공 지반측으로 확장되도록 마련된 것으로, 정착날개 확장제어부재(300)는 상기 선단정착구(100)의 정착날개가 인장부재(W) 인장 전에 확장되지 않도록 고정제어하고, 외부로부터의 전원 공급에 의한 저항 발열로 인해 단선되어 선단정착구의 정착날개가 앵커공(A)의 내측 연암의 지반측 일방향으로 확장되도록 형성된다.

이와 같은 상기 정착날개 확장제어부재(300)는 앵커공(A) 외부로부터 전원의 인가에 따라 정착날개의 확장제어 및 전기의 통선 유무에 따라 정착날개의 확장여부를 현장에서 실시간 확인이 가능하도록 형성되되, 탭링볼트(310), 전기저항선(320)으로 구성된다.

상기 탭링볼트(310)는 볼트 두부가 링형상으로 형성된 볼트로, 선단정착구(100)의 서로 마주보는 각각의 정착날개 내측 일면에 결합된다. 여기서, 상기 탭링볼트(310)는 후술되는 전기저항선(320)의 발열에 의해 쉽게 녹아내릴 수 있도록 플라스틱으로 형성되어 전기저항선(320)의 발열에 의한 단선이 되지 않을 경우 탭링볼트(310)가 전기저항선의 발열에 의해 녹아 선단정착구(100)의 정착날개가 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 앵커공 내측 지반으로 확장되도록 마련된다.

상기 전기저항선(320)은 전기가 인가되면 전기저항이 크게 형성되어 발열을 일으키게 되고, 이로 인해 일정 온도이상이 되면 스스로 단선되는 것으로, 니켈-크롬선이 주로 사용된다. 이와 같은, 상기 전기저항선(320)은 선단정착구(100)의 각각의 정착날개에 결합된 상기 탭링볼트(310)에 결합되어 정착날개가 확장되지 않도록 고정하고, 앵커공 외부로부터 전원이 인가되면 전기저항에 의해 발열 단선되어 정착날개의 고정이 해제되어 앵커공 내주연 지반측으로 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 정착날개가 확장되도록 마련된다.

한편, 상기 전기저항선(320)이 계속된 발열에도 단선이 되지 않을 경우에는 지속적으로 전원을 인가하여 발열하도록 하고, 발열에 의해 앞서 상술한 바와 같이 탭링볼트의 링형상의 볼트 두부가 녹아내려 전기저항선(320)이 탭링볼트로부터 이탈되어 정착날개가 탄성수단에 의해 확장되도록 하여도 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 지반보강공법의 연암용 선단정착구는 연암에 최적화로 사용이 가능한 것으로, 본 발명의 구성에서 인장부재(W)를 강선와이어, 락볼트, 소일네일 중 어느 하나로 선정하여 형성함에 따라 락볼트, 소일네일 시공이 가능하고, 동일 기술범주에 속하여 통상의 지식을 가진 자라면 간편하게 수정하여 실시가 가능함이 명백하다.

따라서, 본 발명은 지반보강공법에 있어 영구앵커 이외에도 락볼트 및 소일네일에 적용이 가능한 구성으로 인장부재(W)가 결합되는 각부의 구성의 위치와 연암용 정착헤드의 간극조정 및 가이드를 위한 간극조정가이드부재(280)의 위치변화만으로 충분히 달성이 가능하다.

이에 본 발명에 따른 구성을 통해 지반보강공법의 연암용 선단정착구의 연암용 선단정착구의 작동관계를 살펴보면 우선, 앵커공이 시공되는 지면의 지반성질 등을 고려할 필요없이 앵커공(A)을 시공하는 앵커공 형성단계를 거친다. 이후, 앵커공이 지반을 보강하고자 하는 사면 등에 시공되면 앵커공으로 본 발명의 선단정착구(S)를 앵커공(A) 내로 삽입하는 공정을 수행한다.

이후, 선단정착구(S)가 앵커공(A)에 시공되는 위치로 삽입된 상태에서 전원을 인가한다. 전원인가에 따라 전류는 정착날개 내측에 탭링볼트의 링형상의 볼트두부에 각각 결합하여 연암용 정착날개가 탄성수단에 의해 확장되지 않도록 전기저항선에 의해 상호 연결되어 확장제어된 상태를 유지하면서 발열이 시작된다.

여기서, 토사용 정착날개측도 동일하게 작용하고, 이후, 전기저항선이 계속해서 발열하면서 단선이 되거나 전기저항선의 발열에 의해 탭링볼트의 링형상의 볼트두부가 녹아 전기저항선이 걸쳐있던 탭링볼트의 볼트두부로부터 결합이 해제되면서 연암용 정착날개가 탄성수단에 의해 앵커공 내측 지반측으로 도 6에 도시된 바와 같이, 확장된다. 여기서, 정착날개는 인장부재(W)의 인장전 정착헤드가 정착날개 선단 내주연측에서 빠르게 테이퍼면이 확장테이퍼면을 따라 이동이 가능하도록 위하여 주는 역할을 하게된다.

다음으로, 인장부재(W)의 인장이 시작되고, 이에 따라 정착헤드는 선단정착구(100)측으로 축선상 이동하면서 테이퍼면이 확장테이퍼면을 따라 이동하게 되고, 이때, 정착헤드가 축선상에서 벗어나지 않고 이동이 가능하도록 가이드샤프트에 의해 안내되면서 이동하며, 정착날개는 테이퍼면과 확장테이퍼면의 대응이동에 의해 앵커공 내측 지반측으로 완전히 확장되면서 고정하게 되는 정착날개 확장공정을 시행하게 된다.

따라서, 이와 같은 연암의 지반에 적합한 정착날개의 고정에 의해 인장부재(W)의 인장이 원할하게 이루어진다. 또한, 인장부재의 인장 전, 각각의 정착날개의 확장유무를 단선을 통한 전기의 통선 유무를 통해 정착날개의 확장유무를 현장에서 실시간으로 빠르게 확인이 가능하기 때문에 인장부재의 인장시공을 보다 빠르게 전개가 가능하여 전체 시공시간 및 시공비의 절감을 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 시공품질에 대한 빠른 파악을 통해 현장 대처시간을 현저히 줄여 작업자가 보다 수월한 시공작업이 가능하게 된다.

다음으로, 선단정착구가 앵커공 내에 정착 및 인장재의 인장이 완료되면 그라우팅 및 통상의 지반보강을 위한 후공정을 통해 지반보강을 완성하게 되어 경사지, 절토면, 사면 등의 지반보강이 보다 원할하고 빠르게 이루어 질 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

100 : 선단정착구 110 : 정착헤드
112 : 인장웨지공 114 : 테이퍼면
116 : 캡체결부 120 : 웨지부재
130 : 두부캡 140 : 연암용 정착날개
142 : 링크회동부 144 : 확장테이퍼면
150 : 연결캡 154 : 슬라이드통공
156 : 링크결합부 158 : 가이드통공
160 : 링크연결핀 170 : 탄성수단
180 : 간극조정가이드부재 182 : 가이드샤프트
184 : 조절너트 300 : 정착날개 확장제어부재
310 : 탭링볼트 320 : 전기저항선
A : 앵커공 W : 인장부재
C : 제어컨트롤러 S : 연암용 선단정착구

Claims

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앵커공(A) 내부에 삽입되는 인장부재(W)와, 상기 인장부재(W)의 일단측에 결합되어 앵커공(A) 내부에 인장부재(W)와 함께 삽입되는 선단정착구(S)를 포함하는 연암용 선단정착구에 있어서, 상기 연암용 선단정착구(S)는 앵커공(A)의 내측 바닥측으로 형성되고, 앵커공 내주연 지반측 일방향으로 탄성수단에 의해 인가되는 탄성력과 인장부재(W)의 인장에 따라 상기 앵커공(A) 내측 바닥측으로 예각을 이루도록 상기 앵커공(A)의 축선상에서 앵커공 내주연 지반측으로 회동되어 확장되는 정착날개가 형성되어 연암의 지반에 대응되도록 구성된 선단정착구(100)와; 상기 선단정착구(100)의 정착날개가 인장부재(W) 인장 전에 확장되지 않도록 고정제어하고, 외부로부터의 전원 공급에 의한 저항 발열로 인해 단선되어 선단정착구의 정착날개가 앵커공(A)의 내측 연암의 지반측 일방향으로 확장되도록 형성된 정착날개 확장제어부재(300);로 형성된 것으로,
상기 선단정착구(100)는 지면으로부터 앵커공(A) 내측 바닥측으로 연장형성된 인장부재(W)의 선단부가 끼움결합되는 인장웨지공(112)이 형성되고, 일측 외주연 둘레로 앵커공 내측 바닥측을 향하여 직경이 확대되도록 테이퍼면(114)이 형성되며, 타측 외주연으로 캡체결부(116)가 형성된 정착헤드(110)와; 상기 정착헤드(110)의 인장웨지공(112)에 끼움결합된 인장부재(W)가 인장웨지공(112)으로부터 이탈되지 않고 고정되도록 인장부재(W) 선단 외주연에 반분된 상태로 대응결합되는 웨지부재(120)와; 상기 정착헤드(110)의 캡체결부(116)에 체결결합되어 정착헤드 선단을 보호하도록 마련된 두부캡(130)과; 적어도 2개 이상이 형성되고, 일단에 링크회동부(142)가 형성되며, 서로 마주보는 내측으로 앵커공 내측으로 직경이 확대되는 확장테이퍼면(144)이 상기 정착헤드(110)의 테이퍼면(114)과 대응되도록 형성되고, 정착날개 확장제어부재(300)의 확장제어해제와 상기 정착헤드(110)가 인장부재(W)의 인장에 따라 지면측으로 인장되어 축선상 이동됨에 따라 앵커공 내주연 지반측으로 확장되는 정착날개(140)와; 인장부재(W)가 관통되도록 형성된 슬라이드통공(154)이 형성되며, 앵커공(A) 내측을 바라보는 일측면 둘레로 적어도 2개 이상의 링크결합부(156)가 형성되고, 중심에 가이드통공(158)이 관통형성된 연결캡(150)과; 일단이 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 타단이 상기 정착날개(140)의 링크회동부(142)에 결합되어 정착날개(140)가 회동되는 기준점이 되도록 결합되는 링크연결핀(160)과; 상기 연결캡(150)의 링크결합부(156)에 결합되고, 상기 정착날개(140) 외측에서 내측으로 탄성력이 인가되도록 판스프링, 코일스프링, 토션스프링 중 어느 하나로 마련된 탄성수단(170)과; 끝단이 상기 연결캡(150)의 가이드통공(158)을 통해 상기 정착헤드(110)의 중심에 나사 고정되어 상기 정착헤드(110)가 상기 가이드통공(158)의 중심축선을 따라 이동하도록 안내하는 가이드샤프트(182)가 형성되고, 상기 연결캡(150)의 지면측을 바라보는 일면의 가이드통공(158) 외측으로 돌출된 가이드샤프트(182)의 일단에 조절너트(184)가 나사결합되어 가이드샤프트(182)의 축선상에서 조절너트의 전후 위치조정에 따라 상기 정착헤드(110)가 상기 정착날개(140)의 선단 내주연을 벗어나지 않고 위치되도록 간극조절하는 간극조정가이드부재(180);로 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강공법의 연암용 선단정착구.
제 2항에 있어서,
상기 정착날개 확장제어부재(300)는 앵커공(A) 외부로부터 전원의 인가에 따라 정착날개의 확장제어 및 전기의 통선 유무에 따라 정착날개의 확장여부를 현장에서 제어컨트롤러(C)를 통해 실시간 확인이 가능하도록 형성되되,
상기 선단정착구(100)의 서로 마주보는 각각의 정착날개 내측 일면에 결합되는 탭링볼트(310)와;
상기 선단정착구(100)의 각각의 정착날개에 결합된 상기 탭링볼트(310)에 결합되어 정착날개가 확장되지 않도록 고정하고, 앵커공 외부로부터 전원이 인가되면 전기저항에 의해 발열 단선되어 정착날개의 고정이 해제되어 앵커공 내주연 지반측으로 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 각각의 정착날개가 확장되도록 마련된 전기저항선(320);으로 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강공법의 연암용 선단정착구.
제 3항에 있어서,
상기 탭링볼트(310)는 상기 전기저항선(320)의 발열에 의해 쉽게 녹아내릴 수 있도록 플라스틱으로 형성되어 전기저항선(320)의 발열에 의한 단선이 되지 않을 경우 탭링볼트(310)가 전기저항선의 발열에 의해 녹아 상기 선단정착구(100)의 각각의 정착날개가 탄성수단(170)의 탄성력에 의해 앵커공 내측 지반으로 확장되도록 마련된 것을 특징으로 하는 지반보강공법의 연암용 선단정착구.
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