KR102119061B1 - 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 사면의 삽입구멍 내에 삽입되는 철근의 후단에 회동 가능한 네일부재 다수 개가 구비되며 철근이 전방을 향해 견인될 때 네일부재가 회동되면서 삽입구멍 내벽에 견고하게 지지 및 고정됨에 따라 철근부재의 전단 측이 고정된 옹벽의 변형 및 붕괴가 방지될 수 있도록 한 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치에 관한 것이다.
개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치는 전단 측은 축조된 옹벽블록에 고정되고 후단 측은 사면에 굴착 시공된 삽입구멍 내부에 삽입되되 후단 측 외주연에 나사산이 형성된 철근부재와, 상기 철근부재의 후단 측에 끼워지는 지지링과, 상기 철근부재의 후단 측이 그 내부에 관통될 수 있도록 내부가 관통 형성되고 전단 측은 상기 지지링에 지지되며 외측에는 길이방향으로 체결홈이 형성된 고정부재와, 상기 체결홈 내에 그 후방 측이 회동 가능하게 체결되되 상부면에 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지는 경사면이 형성되어 상기 철근부재의 후단 측에 위치된 상기 고정부재가 상기 삽입구멍 내부에 삽입될 시에는 회동되지 않다가 견인을 위해 상기 삽입구멍 내부로부터 이탈될 시에는 회동됨에 따라 그 전방 측이 삽입구멍 내벽에 걸려 고정됨으로써 상기 철근부재가 이탈되지 않고 지지되게 하는 네일부재와, 상기 철근부재의 후단 측에 삽입되어 상기 나사산과 나사결합 되며 상기 고정부재의 후단 측이 지지되게 하는 캡 부재가 포함된다.

Description

히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치{SLOPE REINFORCEMENT APPARATUS USING STEEL REINFORCED BAR WITH HITCH NAIL}

개시된 내용은 사면의 붕괴 및 낙석방지를 위한 보강공사에 사용되는 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치에 관련된다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 건축, 토목 등의 건설현장에서 지반을 굴착하거나 절토, 성토하면서 발생하는 수직 또는 경사진 지반 사면은 매우 불안정한 구조를 갖기 때문에 항상 붕괴 또는 낙석의 위험성을 갖고 있다. 따라서 안정된 지반이라고 하더라도 예상치 못한 사고를 미연에 예방하기 위해서 사면 보강공사가 시행되는 것이 보통이다.

이러한 사면의 붕괴나 낙석 위험을 방지하기 위한 보강공사로는 어스앵커(earth anchor)공법에 의한 보강공사 그리고 소일네일링(soil-nailing)공법에 의한 보강공사로 크게 구분된다.

어스앵커 공법은 타이백(tie-back)공법이라고도 하는데, 흙막이 벽에 구멍을 뚫어 철근이나 PC강선을 집어넣은 다음, 모르타르를 그라우팅(grouting) 처리하고 후면에 앵커를 만들어 흙막이 벽을 잡아매는 공법이다.

또한, 소일네일링 공법은 흙속에 보강재를 삽입하여 안정을 도모하는 지반보강공법의 하나로 보강재를 프리스트레스 처리 없이 좁은 간격으로 지반에 삽입하여 지반 자체의 전체 강도를 증대시키는 공법이다.

이러한 종래의 공법은 공사도중 혹은 공사가 마무리되고 난 이후에 발생 될 수 있는 지반의 변위가 억제되도록 하여 사면의 붕괴나 낙석발생을 예방하는 효과가 있다.

그런데 이러한 종래의 사면보강공법에서 사면에 삽입되는 보강재가 철근, 강선, 강봉과 같은 막대 형상으로 이루어져 있어 사면에 형성된 구멍 내에 모르타르가 그라우팅 처리가 된다 하더라도 사면 내부에 견고하게 고정 및 지지되지 못해 그라우팅의 상태나 시간경과에 따라 사면의 변위에 대한 억제력이 유지되지 못하는 단점이 있었다.

1. 대한민국 특허공개 제10-2006-0100790호(2006.09.21) 2. 대한민국 특허공개 제10-2014-0124198호(2014.10.24) 3. 대한민국 특허공개 제10-2001-0086663호(2001.09.15)

사면 내에 삽입되는 철근의 후단에 회동 가능한 다수 개의 네일이 구비되고 철근의 견인시 이 네일이 확장되면서 내벽에 지지 및 고정되는 네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치를 제공하고자 한다.

하나의 실시 예로서 개시된 내용은 전단 측은 축조된 옹벽블록에 고정되고 후단 측은 사면에 굴착 시공된 삽입구멍 내부에 삽입되되 후단 측 외주연에 나사산이 형성된 철근부재와, 상기 철근부재의 후단 측에 끼워지는 지지링과, 상기 철근부재의 후단 측이 그 내부에 관통될 수 있도록 내부가 관통 형성되고 전단 측은 상기 지지링에 지지되며 외측에는 길이방향으로 체결홈이 형성된 고정부재와, 상기 체결홈 내에 그 후방 측이 회동 가능하게 체결되되 상부면에 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지는 경사면이 형성되어 상기 철근부재의 후단 측에 위치된 상기 고정부재가 상기 삽입구멍 내부에 삽입될 시에는 회동되지 않다가 견인을 위해 상기 삽입구멍 내부로부터 이탈될 시에는 회동됨에 따라 그 전방 측이 삽입구멍 내벽에 걸려 고정됨으로써 상기 철근부재가 이탈되지 않고 지지되게 하는 네일부재와, 상기 철근부재의 후단 측에 삽입되어 상기 나사산과 나사결합 되며 상기 고정부재의 후단 측이 지지되게 하는 캡 부재가 포함되는 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치에 대해 기술하고 있다.

이상에서와 같은 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치에 의하면 사면의 삽입구멍 내에 삽입되는 철근의 후단에 회동 가능한 네일부재 다수 개가 구비되며 철근이 전방을 향해 견인될 때 네일부재가 회동되면서 삽입구멍 내벽에 견고하게 지지 및 고정됨에 따라 철근부재의 전단 측이 고정된 옹벽의 변형 및 붕괴가 방지될 수 있는 탁월한 장점이 있다.

도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치의 분해사시도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치의 사시도.
도 4는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치의 작동도.
도 5는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치의 사용상태도.

개시된 내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 개시된 내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 개시된 내용의 개시가 완전하도록 하고, 개시된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시된 내용의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 개시된 내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

개시된 내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 개시된 내용의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 개시된 내용의 실시 예에서의 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 1에서 도 5는 개시된 내용에 따른 하나의 실시 예를 도시하고 있다. 도 1 및 도 3은 사시도이고 도 2는 분해사시도이며, 도 4는 작동도이고 도 5는 사용상태도이다.

이하에는 도 1 내지 도 4를 참조하여 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치(1)의 구성부재와 그 연결관계에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 철근부재(10)가 구비된다. 이 철근부재(10)는 그 전단 측은 축조된 옹벽블록(80)에 고정되고 후단 측은 사면에 형성된 삽입구멍(60) 내에 삽입 고정되어 옹벽의 변형 및 붕괴가 방지되게 하는 역할을 한다. 이러한 철근부재(10)는 추후에 설명될 구성부재들이 그 후단 측에 설치될 수 있도록 후단 측 외주연에 나사산(11)이 형성된다.

개시된 내용의 일 실시 예에서는 공지된 철근 형상의 철근부재(10)가 사용되는 것으로 하였지만 철근 외에 강선과 같은 와이어가 사용될 수도 있다. 이와 같은 철근부재(10)는 축조된 옹벽의 규모와 사면의 경사 등 조건에 따라 다양한 굵기와 길이를 갖는 것으로 선택 사용될 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 전술한 철근부재(10)의 후단에는 지지링(20)이 끼워진다. 이 지지링(20)은 추후에 설명될 고정부재(30)의 전단 측이 지지되게 하는 역할을 한다. 이러한 지지링(20)은 링 형상으로 형성되되 그 일측이 절단 형성된다. 그리고 지지링(20)은 철근부재(10)의 두께에 비해 그 내경이 작게 제조되는 것이 바람직하다.

이러한 지지링(20)은 절단된 부분을 이용해 벌어지게 한 상태에서 철근부재(10) 후단에 끼운 뒤 고정부재(30)의 선단이 위치될 지점까지 이동시킨다. 그런 다음 벌어진 절단된 부분이 윈 상태로 오므려지게 한다. 이때 지지링(20)은 철근부재(10)의 두께에 비해 그 내경이 작게 제조됨에 따라 철근부재(10) 외주연에 밀착 고정될 수 있다.

개시된 내용의 일 실시 예에서는 지지링(20)이 절단된 일측을 이용해 벌어지고 오므려지는 방법으로 철근부재(10) 상에서 이동 및 고정되는 것으로 설명하였으나, 지지링(20)이 고무재질로 형성되어 억지끼움 방식으로 철근부재(10) 측에 삽입될 수도 있다. 그리고 지지링(20)이 위치될 지점까지 나사산(11)이 길게 형성되고 지지링(20) 내주연에도 나사산(11)이 형성되어 추후에 설명될 캡 부재(50)와 마찬가지로 철근부재(10)와 상호 나사 결합 될 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 철근부재(10)의 후단 측에는 고정부재(30)가 구비된다. 이 고정부재(30)는 추후에 설명될 네일부재(40)가 회동 가능하게 설치되게 하는 역할을 한다. 이러한 고정부재(30)는 철근부재(10)의 후단 측이 그 내부에 관통될 수 있도록 내부가 관통된 원통 형상으로 형성된다. 철근부재(10) 측에 삽입된 후 그 전단 측은 지지링(20)에 밀착 지지되며 외측에는 길이방향으로 다수 개의 체결홈(31)이 형성된다.

전술한 체결홈(31)은 고정부재(30)의 외주연에 180도 간격으로 두 개가 구비될 수도 있으나, 도 3에 도시되는 바와 같이 고정부재(30)의 외주연에 90도 간격으로 네 개가 구비될 수도 있다. 그리고 비록 도시되지 않았으나 120도 간격으로 세 개가 구비될 수도 있는 등 그 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하면, 체결홈(31) 내에는 네일부재(40)가 회동 가능하게 구비된다. 이 네일부재(40)는 삽입구멍(60) 내에서 회동되며, 회동 여부에 따라 철근부재(10)가 지지 및 고정되게 하는 역할을 한다. 이러한 네일부재(40)는 그 후방 측이 체결홈(31) 내에 체결볼트(32) 및 체결너트(33)에 의해서 회동 가능하게 체결된다.

이때 네일부재(40) 상부면에는 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지는 경사면(42)이 형성되어 철근부재(10)의 후단 측에 위치된 고정부재(30)가 삽입구멍(60) 내부에 삽입될 시에는 회동되지 않다가 견인을 위해 삽입구멍(60) 내부로부터 이탈될 시에는 회동 됨으로써 철근부재(10)가 이탈되지 않고 지지되게 한다.

이때 삽입구멍(60) 내부는 철근부재(10)가 삽입된 후에 모르타르에 의해 그라우팅(70) 시공되며, 네일부재(40)는 그라우팅(70)이 경화되기 직전에 철근부재(10)가 견인될 시에 그라우팅(70)의 저항력에 의해 회동 되면서 삽입구멍(60)의 내벽에 지지 고정되는 것이다.

그리고 경사면(42)이 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지게 형성되는 것은 철근부재(10)가 삽입구멍(60) 내로 삽입될 때에는 경사면(42)이 내벽에 걸리지 않게 하고, 반대로 철근부재(10)가 삽입구멍(60) 외부로 견인될 때 네일부재(40)의 전면이 경화되어가는 그라우팅(70)의 저항력에 의해 회동 되면서 경사면(42) 전방 측이 삽입구멍(60)의 내벽에 걸려 지지 및 고정되게 하는 것이다.

이를 이해 전술한 체결홈(31) 내에 회동 가능하게 체결되는 네일부재(40)의 후단 측은 그라우팅(70)과 저항력이 발생되지 않게 그 상단이 체결홈(31) 내부로 완전히 인입된 상태여야 한다. 그리고 전술한 네일부재(40)는 체결홈(31) 내의 전, 후방에 각각 한 개씩 위치되지만, 필요에 따라 한 개 또는 세 개 이상이 위치될 수도 있다.

그리고 전술한 네일부재(40)의 전방측 하부면에는 고정홈(41)이 형성되고 네일부재(40)가 설치되는 체결홈(31) 저면에는 고정홈(41) 내에 결합되는 고정돌기(34)가 돌출 구비된다. 이러한 고정홈(41) 및 고정돌기(34)는 철근부재(10)의 후단 측에 위치된 고정부재(30)가 삽입구멍(60) 내부에 삽입될 시에 네일부재(40)가 회동되지 않고 위치 고정되게 하는 역할을 한다. 그러나 철근부재(10)가 견인되어 네일부재(40)가 그라우팅(70)에 의해 저항력이 발생되면 그 힘에 의해서 고정돌기(34)가 고정홈(41) 내에서 빠져나와 회동 된다. 개시된 내용의 일 실시 예에서는 네일부재(40)가 고정홈(41) 및 고정돌기(34)에 의해 그 위치가 고정되는 것으로 하였으나 금속판과 이 금속판이 자력에 의해 착탈 되게 하는 자성체 등으로 대체될 수도 있다.

한편, 전술한 철근부재(10)의 후단 측에는 캡 부재(50)가 삽입된다. 이 캡 부재(50)는 고정부재(30)의 후단 측이 지지되게 하는 역할을 하는 것으로 그 내부에 나사산(11)이 형성되어 있어 전술한 철근부재(10)의 나사산(11)과 나사결합 되는 방식으로 위치 고정된다.

이하에는 도 5를 참조하여 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치(1)의 전체적인 시공방법에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 지반에 다수의 삽입구멍(60)을 굴착 시공하고, 삽입구멍(60) 내에 철근부재(10)의 후단 측이 삽입되게 한다. 철근부재(10)의 후단 측에는 다수 개의 네일부재(40)가 구비된 고정부재(30)가 위치되며 그 전단과 후단은 각각 지지링(20)과 캡 부재(50)에 의해 지지된다. 이때 네일부재(40)는 체결홈(31) 내에 구비된 고정돌기(34)가 네일부재(40) 하부면에 형성된 고정홈(41) 내에 삽입된 상태이기 때문에 임의로 회동되지 않고 체결홈(31) 내에 그 위치가 고정된다.

보강재가 삽입이 완료되면 그 내부가 모르타르에 의해서 그라우팅(70) 시공된다. 그라우팅(70) 시공된 부분의 양생이 시작되고, 경화가 완료되기 전에 철근부재(10)를 전방으로 잡아당겨 견인한다. 네일부재(40)의 상부면에는 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지는 경사면(42)이 형성됨에 따라 그 전방이 높게 형성되어 있다. 따라서 철근부재(10)가 견인될 때 그 전방이 그라우팅(70)에 대한 저항력이 발생되면서 네일부재(40)의 고정돌기(34)가 체결홈(31) 내의 고정홈(41) 내에서 이탈되면서 회동되며, 회동 된 내일부재는 삽입구멍(60)의 내벽에 견고하게 지지 및 고정된다. 철근부재(10)는 네일부재(40)가 더이상 회동되지 않을 때까지 견인된다.

견인이 마무리된 후 철근부재(10)의 전단 측은 지반에 적층 시공된 하나의 옹벽블록(80)에 고정되는데, 이러한 철근부재(10)와 옹벽의 고정구조는 개시된 내용의 출원인과 동일한 출원인에 의해 2016.11.02에 출원되어 2017.09.25에 등록(제10-1783439호)된 프리스트레스 보강재를 이용한 지반보강장치에 상세하게 설명되어 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 명세서의 간략화를 위해서 생략하기로 한다.

이상에서와 같은 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치에 의하면 사면의 삽입구멍 내에 삽입되는 철근의 후단에 회동 가능한 네일부재 다수 개가 구비되며 철근이 전방을 향해 견인될 때 네일부재가 회동되면서 삽입구멍 내벽에 견고하게 지지 및 고정됨에 따라 철근부재의 전단 측이 고정된 옹벽의 변형 및 붕괴가 방지될 수 있다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술자라면 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.

1 : 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치
10 : 철근부재
11 : 나사산
20 : 지지링
30 : 고정부재
31 : 체결홈
32 : 체결볼트
33 : 체결너트
34 : 고정돌기
40 : 네일부재
41 : 고정홈
42 : 경사면
50 : 캡 부재
60 : 삽입구멍
70 : 그라우팅
80 : 옹벽블록

Claims (6)

1. 전단 측은 축조된 옹벽블록에 고정되고 후단 측은 사면에 굴착 시공된 삽입구멍 내부에 삽입되되 후단 측 외주연에 나사산이 형성된 철근부재;
   상기 철근부재의 후단 측에 끼워지는 지지링;
   상기 철근부재의 후단 측이 그 내부에 관통될 수 있도록 내부가 관통 형성되고 전단 측은 상기 지지링에 지지되며 외측에는 길이방향으로 체결홈이 형성된 고정부재;
   상기 체결홈 내에 그 후방 측이 회동 가능하게 체결되되 상부면에 전방에서 후방으로 갈수록 낮아지는 경사면이 형성되어 상기 철근부재의 후단 측에 위치된 상기 고정부재가 상기 삽입구멍 내부에 삽입될 시에는 회동되지 않다가 견인을 위해 상기 삽입구멍 내부로부터 이탈될 시에는 회동됨에 따라 그 전방 측이 삽입구멍 내벽에 걸려 고정됨으로써 상기 철근부재가 이탈되지 않고 지지되게 하는 네일부재; 및
   상기 철근부재의 후단 측에 삽입되어 상기 나사산과 나사결합 되며 상기 고정부재의 후단 측이 지지되게 하는 캡 부재;가 포함되며,
   상기 네일부재는 상기 체결홈 내의 전, 후방에 각각 한 개씩 위치되고 상기 체결홈은 상기 고정부재의 외주연에 90도 또는 180도 간격으로 구비되며,
   상기 네일부재의 전방측 하부면에는 고정홈이 형성되고 상기 체결홈의 저면에는 상기 고정홈 내에 결합되는 고정돌기가 돌출 구비되어 상기 철근부재의 후단 측에 위치된 상기 고정부재가 상기 삽입구멍 내부에 삽입될 시에 상기 네일부재가 회동되지 않고 위치 고정되게 하는 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지링은 링 형상으로 형성되되 그 일단이 절단 형성되며 상기 철근부재의 두께에 비해 그 내경이 작게 제조되는 것을 특징으로 하는 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 삽입구멍 내부는 철근부재가 삽입된 후에 모르타르에 의해 그라우팅 시공되며, 상기 네일부재는 그라우팅이 경화되기 직전에 상기 철근부재가 견인될 시에 상기 그라우팅의 저항력에 의해 회동 되면서 상기 삽입구멍의 내벽에 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 히치네일이 구비된 철근을 이용한 사면보강장치.

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