KR102028393B1 - 파형관 보강 앵커의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파형관 보강 앵커의 시공방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 파형관 보강 앵커의 조립을 간편화시켜 작업 능률을 증대시킴과 동시에 케이싱이 설치된 상태 및 인발한 상태에서도 천공경이 유지될 수 있도록 스위벨을 통한 케이싱 주입과 보강주입용 호스를 통한 주입을 병행 실시하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 시멘트로 밀실하게 충진시켜 그라우트의 품질을 향상시키는 것이다.
이는 케이싱 단관 천공 또는 케이싱과 롯드를 이용한 이중관 천공시 케이싱 비트(Bit) 외경에 일정 두께의 고강도 철판팁 3개를 균등하게 배열하여 용접한 상태에서 천공을 실시함으로써 철판팁 두께만큼 천공경이 확공되도록 하는 천공 단계(S1)와; 천공 완료 후 스위벨과 케이싱이 결합된 상태에서 스위벨을 통해 천공홀에 시멘트를 주입하는 1차 시멘트 주입단계(S2)와; 나사산(111)이 형성된 헤드(112)를 갖는 정착구(110)와 정착구(110)의 헤드(112)에 체결되는 앤드캡(120)과, 헤드(112)에 나사 결합되어 앤드캡(120)을 고정시키는 연결 소켓(130)과, 앤드캡(120)을 파형관(1)의 내부에 삽입 설치되도록 파형관 보강앵커를 구성하여 천공홀의 내부로 삽입 설치하며, 주입 호스를 통해 파형관의 내부에 시멘트를 주입하며 파형관 보강앵커의 자중을 높히면서 천공홀 내부로 삽입하는 파형관 보강앵커 삽입 단계(S3)와; 상기 파형관 보강 앵커를 삽입한 후 스위벨과 케이싱을 다시 결합한 상태에서 스위벨을 통해 시멘트를 주입하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 밀실하게 충진시키는 2차 시멘트 주입 단계(S4)와; 상기 2차 시멘트 주입 후에 천공홀에서 케이싱 전체를 인발하는 케이싱 인발 단계(S5)와; 상기 케이싱 인발 후에 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하거나, 천공홀 입구에 홀막음용 차수패커를 설치한 후 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하는 3차 시멘트 주입 단계(S6)와; 상기 3차 시멘트 주입 후에 천공홀 입구에 가시설 또는 구조물을 설치하고 강연선을 인장한 후 정착하는 인장 및 정착 단계(S7)로 이루어진다.

Description

파형관 보강 앵커의 시공방법{Construction method of reinforcing anchor for corrugated pipe type}

본 발명은 파형관 보강 앵커의 시공방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 파형관 보강 앵커의 조립을 간편화시켜 작업 능률을 증대시킴과 동시에 케이싱이 설치된 상태 및 인발한 상태에서도 천공경이 유지될 수 있도록 스위벨을 통한 케이싱 주입과 보강주입용 호스를 통한 주입을 병행 실시하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 시멘트로 밀실하게 충진시켜 그라우트 품질을 향상시키는 것이다.

그라운드앵커 공법을 적용할 때 해안가, 매립지 등 연약 지반이나 지하수 흐름이 있는 지층, 중간에 동공이 있거나 자갈층으로 이루어져 시멘트 유실이 많은 지반에서 시멘트와 지반과의 마찰력 및 시멘트와 인장재의 부착력이 낮아 앵커력 확보에 많은 어려움이 있다.

이를 극복하기 위해 천공방법 중 정착지반을 확공하는 방법이 있으나, 천공작업의 복잡함, 천공비용의 증대, 천공시간 지연 등의 단점이 있다.

이외에도 천공작업 중 자갈층이나 단단한 지층을 만날 경우 확공 비트가 손상되어 천공작업이 불가능해지는 경우가 종종 발생한다.

또한, 앵커체에는 토목섬유, 천으로 만들어진 패커(팩)를 씌우는 방법이 있으며, 통상 앵커 정착부에 설치되는 패커(팩)는 주입시 충분한 시멘트량이 충진되면서 주입 압력에 의해 부풀면서 지반과 밀착되어 구근이 형성되어야 하는데, 주입 압력을 견딜수 있도록 하기위한 패커(팩)의 선단과 후단의 밀봉작업이 어렵고, 제작 및 현장에서의 취급시 패커(팩) 손상 등의 이유로 자재 및 시공 품질에 대한 어려움이 많아 앵커력 확보가 불규칙한 단점이 있다.

패커(팩)을 사용하는 앵커 공사의 경우에는,

1. 케이싱+물주입(스위벨을 통한) 천공

2. 패커(팩)앵커 삽입

3. 주입호스를 통한 케이싱내 주입(1차)

4. 정착장부 케이싱 인발

5. 주입호스를 통한 패커(팩) 주입(2차)

- 확인호스를 통한 시멘트 유출 확인 후 확인호스 꺽고

- 적정 시멘트량 주입 및 게이지를 통한 적정 압력까지 주입 후 중단

6. 자유장부 케이싱 인발

7. 주입호스를 통한 천공홀 주입(3차) - 완료

- 천공홀 입구로 토사, 물이 유출될 경우,

천공홀 입구 막음용 차수패커 설치 및 차수패커내 주입 후 7번 실시

8. 가시설 설치

9. 인장 및 정착으로 시공이 이루어진다.

상기 패커(팩) 앵커 공사 중

4. 정착장부 케이싱 인발시, 천공홀이 무너지거나 수축되면서 홀이 작아져

5. 패커(팩) 주입시 적정 시멘트량이 주입되지 못하고 중단하는 경우가 많다. 이때, 패커(팩)가 부풀지 못하고 있는 상태라 지반과의 마찰력을 기대하기 어려우므로 앵커력 확보가 어렵게 된다.

이와 같은 패커(팩)앵커의 단점을 보완하기 위해 정착부를 파형관으로 보강한 앵커가 있다.

파형관을 사용하는 앵커공법은 사면보강용, 옹벽보강용, 부력방지용 등의 영구앵커로 오래전부터 보편적이고 일반적으로 사용되었다.

일반적으로 파형관을 천공 깊이에 맞게 앵커 전체에 씌워서 사용하며, 파형관 선단부(앤드캡, 노즈콘)는 에폭시 마감을 하고, 천공면 외부까지 드러난 후단부는 개방(OPEN)된 상태로 있다.

파형관으로 보강한 앵커는 취급시 손상(파손, 찢어짐)의 위험이 거의 없고, 계산된(파형관 내경*파형관 길이) 시멘트량이 정확히 유지되어 구근형성 되므로 앵커력 확보에 유리하다.

그러나 통상적으로 지름 12.7mm PC강연선 4가닥을 사용하는 앵커는, 외경 지름 105mm, 내경 지름 80mm 파형관을 사용할 때, 이 내경에는 더블내하체(강연선2가닥용, 주물 또는 다이캐스팅) 2개가 들어가지 않으므로 싱글내하체(강연선1가닥용, 주물 또는 다이캐스팅) 4개를 사용하는데 이로 인해 내하체 추가비용이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 통상 천공작업에 사용하는 케이싱(외경 지름 133mm, 최소내경 지름 106mm)에는 외경 지름 105mm, 내경 지름 80mm 파형관을 케이싱에 넣을 수가 없어, 한단계 큰 사이즈의 케이싱(외경 지름 146mm, 최소내경 지름123mm)을 사용해야 하므로 천공비용 증가 및 케이싱 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 첨부된 도면 도 1에서 보는 바와 같이 파형관(1)의 선단부에 설치된 앤드캡(end cap)(노즈콘)(2)에 에폭시(3)로 채워서 내하체(4)와 연결된 정착구(5)와 앤드캡(2)이 고정되도록 하여 파형관(1)에서 앵커체가 빠져나오지 않게 하고 파형관(1)의 후단부는 에폭시, 우레탄, 스폰지류 등으로 밀봉(6)하여 마감한다.

상기 앤드캡(2)의 선단부에 소켓(7)을 용접하고, 소켓(7)에 서포트 바(8)를 체결하여 천공홀 내 슬라임에 파형관(1)의 선단부가 묻히지 않도록 하고 있다.

상기와 같은 파형관 구조는 제작공정상, 에폭시 사용으로 인해 일정시간의 양생과정을 거친 후 롤(Roll) 팩킹(Packing)을 해야 하므로 생산성이 낮아져 제품단가는 상승되는 단점이 있으며, 서포트바를 체결하기 위한 소켓 용접으로 생산 공정이 추가되는 단점도 있다.

또한, 상기 파형관(1)의 선단부와 후단부를 에폭시 등으로 밀봉된 상태이므로, 파형관(1)의 내부 선단부쪽으로 주입호스(9a) 1개가 들어가고, 파형관(1)의 내부 후단부쪽으로 확인호스(9b) 1개가 들어간다. 이는 파형관(1)의 내부에 시멘트가 차는 것을 천공홀 외부에서 보기 위해 확인호스(9b)가 설치된다.

상기 파형관(1)의 선단부와 후단부 양쪽을 밀봉하므로 파형관(1) 내부 골(홈)에 에어(Air)가 빠지지 않고 남아 공극이 생길 수 있고, 물과 혼합된 시멘트가 양생 수축되면서 공극이 생길 수 있으며, 외부에서 확인호스(9b)로 오버플로우하는 시멘트를 보고 시각적으로 판단하여 주입을 중단하므로 시멘트가 완전하게 차지 않을 수도 있어 그라우트 품질에 문제를 일으키는 단점이 있다.

한국 특허등록 제10-1762179호(2017.07.21.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 그 목적은 파형관 보강 앵커의 조립을 간편화시켜 작업 능률을 증대시킴과 동시에 케이싱이 설치된 상태 및 인발한 상태에서도 천공경이 유지될 수 있도록 스위벨을 통한 케이싱 주입과 보강주입용 호스를 통한 주입을 병행 실시하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 시멘트로 밀실하게 충진시켜 그라우트 품질을 향상시키는 파형관 보강 앵커의 시공방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이싱 단관 천공 또는 케이싱과 롯드를 이용한 이중관 천공시 케이싱 비트(Bit) 외경에 일정 두께의 고강도 철판팁 3개를 균등하게 배열하여 용접한 상태에서 천공을 실시함으로써 철판팁 두께만큼 천공경이 확공되도록 하는 천공 단계(S1)와; 천공 완료 후 스위벨과 케이싱이 결합된 상태에서 스위벨을 통해 천공홀에 시멘트를 주입하는 1차 시멘트 주입단계(S2)와; 나사산(111)이 형성된 헤드(112)를 갖는 정착구(110)와 정착구(110)의 헤드(112)에 체결되는 앤드캡(120)과, 헤드(112)에 나사 결합되어 앤드캡(120)을 고정시키는 연결 소켓(130)과, 앤드캡(120)을 파형관(1)의 내부에 삽입 설치되도록 파형관 보강앵커를 구성하여 천공홀의 내부로 삽입 설치하며, 주입 호스를 통해 파형관의 내부에 시멘트를 주입하며 파형관 보강앵커의 자중을 높히면서 천공홀 내부로 삽입하는 파형관 보강앵커 삽입 단계(S3)와; 상기 파형관 보강 앵커를 삽입한 후 스위벨과 케이싱을 다시 결합한 상태에서 스위벨을 통해 시멘트를 주입하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 밀실하게 충진시키는 2차 시멘트 주입 단계(S4)와; 상기 2차 시멘트 주입 후에 천공홀에서 케이싱 전체를 인발하는 케이싱 인발 단계(S5)와; 상기 케이싱 인발 후에 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하거나, 천공홀 입구에 홀막음용 차수패커를 설치한 후 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하는 3차 시멘트 주입 단계(S6)와; 상기 3차 시멘트 주입 후에 천공홀 입구에 가시설 또는 구조물을 설치하고 강연선을 인장한 후 정착하는 인장 및 정착 단계(S7)로 이루어진다.

본 발명은 종래의 파형관 구조를 개선하여 에폭시 주입을 통한 고정과 소켓 용접을 생략하여 작업의 편의성, 생산선 증대, 비용 절감을 할 수 있고, 파형관의 후단이 개방(Open)된 상태이므로 에어(Air)가 차거나, 양생 후 공극이 생길 수 없어 그라우트 품질 관리에 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 정착구와 연결된 기존 내하체를 없애고 정착구만 설치하거나 압축스프링이 보강된 정착구를 설치하여 내하체가 빠진 만큼의 공간에 시멘트량을 확보할 수 있고, 파형관 크기도 줄일 수 있으므로 통상 천공작업에 사용하는 케이싱을 사용할 수 있어, 천공 비용, 케이싱 비용, 내하체 비용, 파형관 비용 절감의 효과가 있다.

도 1은 종래의 파형관 구조를 나타낸 단면도
도 2은 본 발명의 시공방법을 나타낸 순서도
도 3은 본 발명의 파형관 보강 앵커의 구성을 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 정착구에 압축스프링이 설치되는 상태를 나타낸 사시도
도 5~6은 본 발명의 설치 상태 및 사용 상태를 나타낸 단면도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면의 도 2는 본 발명의 시공 순서를 나타낸 순서도이며, 도 3은 본 발명의 파형관 보강 앵커의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 정착구에 압축스프링이 설치되는 상태를 나타낸 사시도이며, 도 5~6은 본 발명의 설치 상태 및 사용 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 파형관 보강 앵커의 시공방법은, 천공경을 확공하는 천공 단계(S1), 스위벨을 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하는 1차 시멘트 주입단계(S2), 천공홀 내부에 파형관 보강 앵커를 삽입하며 시멘트를 주입하는 파형관 보강앵커 삽입 단계(S3), 스위벨과 케이싱을 다시 결합한 상태에서 스위벨을 통해 시멘트를 주입하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 밀실하게 충진시키는 2차 시멘트 주입 단계(S4), 천공홀에서 케이싱을 인발하는 케이싱 인발 단계(S5), 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하거나, 홀막음용 차수패커를 설치한 후 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하는 3차 시멘트 주입 단계(S6), 천공홀 입구에 가시설 또는 구조물을 설치하고 강연선을 인장한 후 정착하는 인장 및 정착 단계(S7)로 이루어져 있다.

상기 천공 단계(S1)는,

케이싱 비트(Bit)의 외경에 일정 두께의 고강도 철판팁 3개를 균등하게 배열하여 용접하고, 이를 케이싱 선단에 체결한다.

지반에 케이싱 단관 천공 또는 케이싱과 롯드를 이용한 이중관 천공을 시작한다. 이때, 스위벨을 통해 물을 함께 주입하면서 천공을 한다. 상기 케이싱 비트에 의해 철판팁 두께만큼 천공경이 확공된다.

상기 1차 시멘트 주입단계(S2)는,

천공 완료 후 스위벨과 케이싱이 결합된 상태에서 스위벨을 통해 천공홀(20) 내부로 시멘트를 주입한다. 이는 천공시 흐트러진 주변지반을 안정화시키는 역할을 한다.

상기 파형관 보강앵커 삽입 단계(S3)는,

먼저, 첨부된 도면 도 3과 도 4에서 보는 바와 같이 파형관 보강앵커(100) 구조는, 나사산(111)이 형성된 헤드(112)를 갖는 정착구(110)와 정착구(110)의 헤드(112)에 체결되는 앤드캡(120)과, 헤드(112)에 나사 결합되어 앤드캡(120)을 고정시키는 연결 소켓(130)과, 앤드캡(120)을 파형관(1)의 내부에 삽입 설치되도록 구성한다.

상기 정착구의 선단 외주면에 나사산(111)을 갖는 헤드(112)를 형성한다.

상기 앤드캡(120)은 전면 중앙에 원형의 구멍(121)을 형성하고, 파형관(1)과 동일한 형태의 주름을 가지며, 외경 지름은 파형관(1)의 지름보다 작게 형성하여, 파형관(1)의 내부에 삽입 설치되도록 한다.

상기 연결 소켓(130)은 금속 또는 플라스틱 재질이며 내면에 나사산(131)이 형성된 환봉 또는 원형관이며, 외부에는 걸림턱을 형성하고 내부 중간이 막힌 상태에서 양쪽에 나사산을 형성할 수도 있으며, 그 길이는 조절 가능하다.

상기와 같이 구성된 파형관 보강 앵커의 조립은 먼저, 정착구(110)의 후단에 압축스프링(160)을 체결하고, 전선관(10)에 삽입된 강연선(11)을 체결한 정착구(110)를 밴딩 처리하여 고정한다. 기본적으로 정착구(100)는 파형관(1)의 크기에 따라 4가닥에서 8가닥까지 설치할 수 있다.

그리고 파형관(1)의 내부로 시멘트를 주입하는 주입 호스(140)와 보강주입용호스(150)도 밴딩 처리하여 고정한다.

상기 주입 호스(140)의 위치는 파형관(1)의 선단부 쪽에 위치하고, 기본적으로 보강주입용 호스(150)는 파형관(1)의 후단부 쪽에 위치하지만 중간 또는 선단부 쪽에 위치할 수도 있다.

상기와 같은 정착구(110)를 파형관(1)의 내부로 삽입 설치한 후에 선단 정착구(110)의 헤드(112)에 밀폐 오링(113)을 체결하고, 헤드(112)를 앤드캡(120)의 구멍(121)으로 관통 설치한 후, 연결 소켓(130)의 한쪽을 헤드(112)에 체결하여 앤드캡(120)을 고정한다.

상기 앤드캡(120)은 파형관(1)의 내부로 삽입 설치하므로 파형관(1)의 외경 치수에 영향을 주지 않게 된다.

또한, 상기 파형관(1)의 후단부를 밀봉 처리하지 않고 개방(Open)된 상태를 유지한다.

상기 파형관(1)은 최대 외경 지름 105mm, 최소 내경 지름 65mm를 사용한다.

상기와 같이 싱글내하체를 없앨 경우 외경 지름 84.5mm, 내경 지름 65mm 파형관(1)에 압축스프링(160)이 보강된 정착구(110)(PC강연선 4가닥)를 넣을 수 있으므로, 통상 천공작업에 사용하는 케이싱(외경 지름 133mm, 최소내경 지름 106mm)을 사용할 수 있어, 천공 비용, 케이싱 비용, 파형관 비용, 내하체 비용 을 절감할 수 있다. 그리고 상기 연결 소켓(130)의 전면에 서포트바(180)를 필요에 따라 고정 설치한다.

상기 정착구(110)는 압축스프링(160)을 설치하지 않고 단독으로 사용할 수도 있다.

상기와 같은 파형관 보강앵커(100)를 천공홀(20) 내부로 삽입한다. 이때, 케이싱 내부에 물이 차있을 경우 부력에 의해 파형관 보강앵커(100)의 삽입이 어려우므로 주입호스(140)를 통해 파형관(1) 내부로 시멘트를 주입하며 파형관 보강 앵커(100)의 자중을 높히면서 천공홀(20) 내부로 삽입하도록 한다.

상기 2차 시멘트 주입 단계(S4)는,

상기 파형관 보강앵커(100)를 삽입한 후 스위벨과 케이싱을 다시 결합한 상태에서 스위벨을 통해 시멘트를 주입하여 천공홀(20)과 파형관 보강 앵커(100)를 밀실하게 충진시킨다.

이때, 파형관(1)의 후단부가 개방되어 있어 에어(Air)가 차거나, 양생 후 공극이 생길 수 없으므로 그라우트의 품질이 우수하다.

뿐만 아니라, 첨부된 도면 도 5에 보는 바와 같이 정착구(110)의 후단에 압축스프링(160)이 체결된 파형관 보강앵커(100)를 사용하므로 기존 내하체를 사용할 때 생기는 시멘트량 부족을 개선하여, 시멘트량을 확보함은 물론 정착구(110)에서 시멘트로 전해지는 압축력에 보강 대응할 수 있다.

상기 케이싱 인발 단계(S5)는,

상기 2차 시멘트 주입 완료 후에 천공홀(20) 내부에서 케이싱 전체를 인발한다.

상기 3차 시멘트 주입 단계(S6)는,

보강주입용 호스(150)를 통해 시멘트를 주입하여 케이싱 인발 후 생기는 공간포함 천공홀(20) 내부가 밀실하게 충진되도록 한다.

또한, 상기 케이싱 인발 후 천공홀(20) 입구로 토사나 물이 밀려나올 경우에 천공홀(20) 입구에 홀막음용 차수패커(185)를 설치하고, 차수패커(185) 내부로 시멘트를 주입하여 부풀어진 차수패커(185)가 천공홀(20) 입구를 막도록 한 후 보강주입용 호스(150)를 통해 시멘트를 주입하여 천공홀(20) 내부가 밀실하게 충진되도록 한다.

상기 인장 및 정착 단계(S7))는

상기 3차 시멘트 주입 완료 후에 천공홀(20)의 입구에 가시설(190) 또는 구조물을 설치하고 천공홀의 외부로 배출된 강연선에 별도의 인장기를 설치하여 인장을 실시한 후에 정착한다.

100:파형관 보강 앵커
110:정착구 111:나사산
112:헤드 120:앤드캡
121:구멍 130:연결 소켓
131:나사산 140:주입호스
150:보강주입 호스

Claims (1)

1. 케이싱 단관 천공 또는 케이싱과 롯드를 이용한 이중관 천공시 케이싱 비트(Bit) 외경에 일정 두께의 고강도 철판팁 3개를 균등하게 배열하여 용접한 상태에서 천공을 실시함으로써 철판팁 두께만큼 천공경이 확공되도록 하는 천공 단계(S1)와;
   천공 완료 후 스위벨과 케이싱이 결합된 상태에서 스위벨을 통해 천공홀에 시멘트를 주입하는 1차 시멘트 주입단계(S2)와;
   나사산(111)이 형성된 헤드(112)를 갖는 정착구(110)와 정착구(110)의 헤드(112)에 체결되는 앤드캡(120)과, 헤드(112)에 나사 결합되어 앤드캡(120)을 고정시키는 연결 소켓(130)과, 앤드캡(120)을 파형관(1)의 내부에 삽입 설치되도록 파형관 보강앵커를 구성하여 천공홀의 내부로 삽입 설치하며,
   주입 호스를 통해 파형관의 내부에 시멘트를 주입하며 파형관 보강앵커의 자중을 높히면서 천공홀 내부로 삽입하는 파형관 보강앵커 삽입 단계(S3)와;
   상기 파형관 보강 앵커를 삽입한 후 스위벨과 케이싱을 다시 결합한 상태에서 스위벨을 통해 시멘트를 주입하여 천공홀과 파형관 보강 앵커를 밀실하게 충진시키는 2차 시멘트 주입 단계(S4)와;
   상기 2차 시멘트 주입 후에 천공홀에서 케이싱 전체를 인발하는 케이싱 인발 단계(S5)와;
   상기 케이싱 인발 후에 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하거나, 천공홀 입구에 홀막음용 차수패커를 설치한 후 보강주입용 호스를 통해 천공홀 내부로 시멘트를 주입하는 3차 시멘트 주입 단계(S6)와;
   상기 3차 시멘트 주입 후에 천공홀 입구에 가시설 또는 구조물을 설치하고 강연선을 인장한 후 정착하는 인장 및 정착 단계(S7)로 이루어진 파형관 보강 앵커의 시공방법.

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