KR102140171B1 - 앵커 및 타입식 앵커링 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 막 구조물, 보행용 데크, 스톤네트 등이 지반에 정착된 상태에서 전도, 이탈 등을 방지하기 위해 지반에 내입되는 앵커 및 이러한 앵커의 타입식 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명은 「타입말뚝의 선단에 끼워져 지반에 타입되며, 강연선을 매개로 지상 구조물과 연결되어, 상기 지상 구조물이 받는 전도력 또는 인양력에 대해 저항하는 부재로서, 하방으로 수렴하는 형상의 원추형 몸체부; 상기 몸체부에 형성되어 있으며 상방으로 오픈되어 있고, 상기 타입말뚝의 선단이 삽입되는 삽입구; 및 상기 몸체부에 결합되어 있고 상기 강연선 설치를 위한 통공이 형성된 연결부; 를 포함하는 앵커」을 제공한다.

Description

앵커 및 타입식 앵커링 공법{Anchor and Driven anchoring method}

본 발명은 막 구조물, 보행용 데크, 스톤네트 등이 지반에 정착된 상태에서 전도, 이탈 등을 방지하기 위해 지반에 내입되는 앵커 및 이러한 앵커의 타입식 시공 방법에 관한 것이다.

막구조물, 보행용 데크, 스톤네트 등의 구조물을 지반에 정착시키기 위해서는 앵커(Anchor) 또는 파일(Pile)이 설치된다.

상기 앵커는 주로 인발력에 대해 저항하도록 설치되며, 구조물의 전도되거나 지면으로부터 이탈하지 않도록 잡아주는 역할을 한다. 앵커의 설치 구조와 작용에 따라 압축형 앵커와 인장형 앵커로 구분할 수 있다.

상기 파일은 구조물의 기초에 해당하는 부재이며, 기초는 구조물의 자중 또는 구조물에 가해지는 하중을 지반에 전달하면서 상기 구조물을 지지하는 역할을 하는 것이다. 다만 파일기초는 압축저항체 이외에 횡방향 또는 상방향으로 작용하는 풍압이나 구조물의 전도력 등에 대한 인발저항체로서의 기능도 수행한다. 구조물을 지반에 정착시키는 메커니즘에 따라 앵커와 파일을 엄밀하게 구분할 수 있지만, 상기 파일기초 역시 인발저항의 관점에서는 인장형 앵커라 칭할 수 있다.

다만, 상기 압축형 앵커의 경우 경사면 보강, 굴착면 보강 등을 위한 어스앵커 공법류의 여러 가지 유형이 있으나, 평지반의 아래 방향으로 압축형 앵커를 시공하는 경제성, 시공성, 효용성 면에서 효율적인 공법이 존재하지 않았으므로, 종래에는 대부분 인장형 앵커를 적용해 왔다.

인장형 앵커는 지반과의 마찰력이 클수록 인장하중에 대한 저항력이 커진다. 지반과의 마찰력을 크게 하기 위한 방법으로는 파일의 외주면에 요철이나 돌기를 형성시키는 방법이 있으나, 파일과 지반의 접촉면이 넓지 않으므로 이러한 방법을 통한 인발저항력 향상에는 한계가 있다. 지반에 미리 천공홀을 형성시키고 상기 천공홀에 파일을 삽입한 후 파일 정착부(즉, 천공홀의 하부) 측에 그라우팅을 실시하여 지반 내에 구근을 형성시키는 방법도 있으나, 파일 설치 규모(사이즈)가 작은 경우, 여러 단계를 거쳐야 하는 그라우팅 작업을 실시하는 것은 부적절하다.

1. 등록특허 10-1712648 " 파일선단부재를 이용한 연약지반용 파일 설치 구조" 2. 등록특허 10-1437060 "데크 로드 시스템" 3. 등록특허 10-1193948 "스톤네트 고정장치 및 이를 이용한 스톤네트 시공방법" 4. 공개특허 10-2009-0110399 "선단마찰력이 강화된 마이크로파일" 5. 등록특허 10-1359488 "지지력 극대화를 위한 선단 확장형 마이크로파일 및 이를 이용한 마이크로파일 시공방법"

본 발명은 간단한 타입(打入) 방식으로 막 구조물, 보행용 데크, 스톤네트 등에 대한 압축형 앵커 구조를 형성시킬 수 있는 앵커 및 이를 이용한 타입식 앵커링 공법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 「타입말뚝의 선단에 끼워져 지반에 타입되며, 강연선을 매개로 지상 구조물과 연결되어, 상기 지상 구조물이 받는 전도력 또는 인양력에 대해 저항하는 부재로서, 하방으로 수렴하는 형상의 원추형 몸체부; 상기 몸체부에 형성되어 있으며 상방으로 오픈되어 있고, 상기 타입말뚝의 선단이 삽입되는 삽입구; 및 상기 몸체부에 결합되어 있고 상기 강연선 설치를 위한 통공이 형성된 연결부; 를 포함하는 앵커」을 제공한다.

상기 연결부는 상단에서 하단으로 수렴하는 테이퍼턱 형태로 상기 몸체부의 양측에 형성되도록 구성하여, 상기 연결부가 상기 앵커의 타입(打入) 과정에서 방해요소가 되지 않도록 함은 물론 앵커가 좌우로 어긋나거나 비뚤어지지 않도록 하는 키(key) 역할을 수행토록 할 수 있다.

상기 삽입구의 바닥 중앙에는 정착홈을 하방향으로 함입 형성시킴으로써, 마이크로 파일을 추가로 설치토록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 「상기 앵커를 지반에 매립 시공하는 방법으로서, (a) 선단에 상기 앵커를 끼운 타입말뚝을 지반에 세우고, 상기 앵커의 연결부 통공에 강연선의 일단을 통과시키는 단계; (b) 상기 타입말뚝의 후단을 타격하여 상기 앵커를 상기 타입말뚝과 함께 상기 지반에 타입시키는 단계; (c) 상기 지반에서 상기 타입말뚝을 인발 제거하는 단계; (d) 상기 지반에 형성된 타입홀에 흙을 되메우고 다지는 단계; 및 (e) 상기 타입홀 외부로 인출된 강연선을 팽팽히 당겨 지상 구조물과 결속시키는 단계; 를 포함하는 타입식 앵커링 공법」을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 (d)단계를, 상기 지반에 형성된 타입홀에 그라우팅을 하는 (d')단계로 치환한 타입식 앵커링 공법을 함께 제공한다.

또한, 본 발명은 삽입구의 바닥 중앙에서 하방향으로 정착홈이 함입 형성된 앵커를 적용하여 상기 (c)단계 이후, 마이크로 파일 하단의 정착부를 상기 정착홈에 삽입하여 상기 마이크로 파일과 앵커를 결합시키는 (c-1)단계를 더 포함하고, 상기 (e)단계에서는 상기 마이크로 파일의 후단을 지상 구조물과 결속시키는 작업을 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 타입식 앵커링 공법을 함께 제공한다.

본 발명이 제공하는 앵커 및 타입식 앵커링 공법은 다음과 같은 효과가 있다.

1. 타입말뚝의 선단에 끼워 상기 타입말뚝과 함께 타입하는 방식으로 압축형 앵커를 간편하게 시공한다.

2. 앵커 설치를 위한 타입 과정에서 앵커와 타입말뚝 주변의 지반이 다져지는 효과가 있고, 이러한 효과는 연약지반에서 더욱 증폭된다.

3. 앵커 연결부를 상단에서 하단으로 수렴하는 테이퍼턱 형태로 몸체부의 양측에 형성되도록 구성하여 상기 연결부가 상기 앵커의 타입(打入) 과정에서 방해요소가 되지 않도록 함은 물론 앵커가 좌우로 어긋나거나 비뚤어지지 않도록 하는 키(key) 역할을 수행토록 할 수 있다.

4. 앵커의 타입에 이용된 타입말뚝은 인발 제거하여 재사용할 수 있다.

5. 타입말뚝 인발 제거 후, 지반에 형성된 타입홀에 흙을 되메우고 다짐으로써, 앵커에 인발저항력이 부여된다.

6. 타입홀에 흙을 되메우고 다지는 공정 대신 타입홀에 그라우팅을 하는 공정을 적용하는 경우 그라우트체에 의해 지반이 보강되고, 앵커의 인발저항력이 강화되며, 그라우트체 자체가 마찰형 앵커로 작용한다.

7. 상기 삽입구의 바닥 중앙에 정착홈이 하방향으로 함입 형성된 앵커를 적용함으로써, 마이크로 파일을 추가로 설치할 수 있으며, 상기 마이크로 파일은 지상 구조물의 하중을 지지하는 기초파일로 작용한다.

8. 상기 마이크로 파일로 이형철근을 적용하고, 타입홀에 그라우팅을 하는 경우 상기 마이크로 파일은 기초파일 기능과 함께 마찰형 앵커로서의 기능을 함께 수행한다.

[도 1]은 본 발명이 제공하는 앵커의 일 실시예를 도시한 것이다.
[도 2]는 [도 1]에 나타난 앵커 일 실시예의 A-A' 단면도이다.
[도 3]은 본 발명이 제공하는 타입식 앵커링 공법 제1 실시예의 각 공정을 순차적으로 도시한 것이다.
[도 4]는 본 발명이 제공하는 타입식 앵커링 공법 제2 실시예의 각 공정을 순차적으로 도시한 것이다.
[도 5]는 본 발명이 제공하는 타입식 앵커링 공법 제3 실시예의 (c-1)단계 및 (e)단계를 도시한 것이다.
[도 6]은 이형철근이 마이크로 파일로 적용되어 설치된 본 발명 앵커의 설치 구조를 도시한 것이다.

본 발명은 「타입말뚝의 하방으로 수렴하는 형태의 선단에 끼워져 지반에 타입되며, 강연선을 매개로 지상 구조물과 연결되어, 상기 지상 구조물이 받는 전도력 또는 인양력에 대해 저항하는 부재로서, 하방으로 수렴하는 형상의 원추형 몸체부; 상기 몸체부에 형성되어 있으며 상방으로 오픈되어 있고, 상기 타입말뚝의 선단이 삽입되어 내접하는 삽입구; 상기 몸체부에 결합되어 있고 상기 강연선 설치를 위한 통공이 형성된 연결부; 및 상기 삽입구의 바닥 중앙에서 하방향으로 함입 형성된 정착홈; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 앵커」을 제공한다. 이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명이 제공하는 앵커(10)는 [도 1] 및 [도 2]에 도시된 바와 같이 몸체부(11)가 타입에 유리하도록 하방으로 수렴하는 형상으로 구성되어 있다. 상기 앵커(10)는 타입말뚝(20)의 선단에 끼워진 상태로 지반에 타입되는데, 상기 앵커(10)의 몸체부(11)에는 타입말뚝(20)의 삽입을 위해 상방으로 오픈되어 있는 삽입구(12)가 형성되어 있다. 상기 삽입구(12)는 타입말뚝(20)의 선단 형태와 상호 대응하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 앵커(10)는 지반에 타입된 상태에서 지상 구조물에 가해지는 인장하중에 저항하는데, 상기 인장하중은 강연선(30)을 통해 상기 앵커(10)에 전달된다. 따라서, 상기 몸체부에는 상기 강연선(30) 설치를 위한 통공(14)이 형성된 연결부(13)가 결합되어 있다. 다만, 상기 앵커(10)가 지반에 타입되는 과정에서 상기 연결부(13)가 방해 요소가 되지 않도록 하기 위해, 상기 연결부(13)는 [도 1] 및 [도 2]에 도시된 바와 같이 연결부(13)는 상단에서 하단으로 수렴하는 테이퍼턱 형태로 상기 몸체부의 양측에 형성되도록 구성할 수 있다. 즉, 상기 연결부(13) 역시 타입에 유리한 쐐기 형태로 구성하는 것이다.

한편, 타입말뚝(20)의 선단을 상기 앵커(10)의 삽입구(12)에 삽입시킨 상태로 상기 타입말뚝(20)의 후단을 연속적으로 타격하여 상기 앵커(10)을 지반에 관입시키는 과정에서 타격에 의한 충격과 진동에 의해 상기 앵커(10)가 지반 내에서 좌우러 어긋나거나 삐뚤어질 우려가 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 테이퍼턱 형태의 연결부(13)가 지반에 박히며 앵커의 위치를 안정적으로 유지시키는 키(key) 역할을 함께 할 수 있다.

또한, 상기 삽입구(12)의 바닥 중앙에는 [도 2]에 도시된 바와 같이 정착홈(15)을 하방향으로 함입 형성시킴으로써, 마이크로 파일(40)을 추가로 설치토록 할 수 있다. 상기 정착홈(15)의 내주연에는 [도 2]에 도시된 바와 같이 암나사홈을 형성시킬 수 있는데, 이에 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명은 상기 앵커(10)를 지반에 매립 시공하는 방법으로서, (a) 선단에 상기 앵커(10)를 끼운 타입말뚝(20)을 지반에 세우고, 상기 앵커(10)의 연결부(13) 통공(14)에 강연선(30)의 일단을 통과시키는 단계; (b) 상기 타입말뚝(20)의 후단을 타격하여 상기 앵커(10)를 상기 타입말뚝(20)과 함께 상기 지반에 타입시키는 단계; (c) 상기 지반에서 상기 타입말뚝(20)을 인발 제거하는 단계; (d) 상기 지반에 형성된 타입홀에 흙을 되메우고 다지는 단계; 및 (e) 상기 타입홀 외부로 인출된 강연선을 팽팽히 당겨 지상 구조물과 결속시키는 단계; 를 포함하는 타입식 앵커링 공법을 함께 제공한다. [도 3]에는 상기 타입식 앵커링 공법의 각 공정이 순차적으로 도시되어 있다.

상기 (a)단계는 선단에 상기 앵커(10)를 끼운 타입말뚝(20)을 지반에 세우고, 상기 앵커(10)의 연결부(13) 통공(14)에 강연선(30)의 일단을 통과시키는 단계이다. 상기 강연선(30)은 일단을 상기 통공(14)에 통과시킨 후, 양단을 들어올려 이후의 공정에서 상기 강연선(30)에 의한 지장이 초래되지 않도록 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계는 상기 타입말뚝(20)의 후단을 타격하여 상기 앵커(10)를 상기 타입말뚝(20)과 함께 상기 지반에 타입시키는 단계이다. 본 (b)단계는 통상의 말뚝 타입을 위한 해머장비, 항타장비 등을 적용할 수 있다.

타입말뚝은 지반에 강제로 해머나 잭으로 관입하여 시공하는 말뚝으로서, 지반에 천공을 뚫고 기성파일이나 현장 타설 콘크리트를 부어 시공하는 매입말뚝과 비교된다. 타입말뚝은 시공비가 적고, 타입 과정의 공기(工期)가 짧으며, 지반에 구멍을 뚫지 않고 시공하기 때문에 주위 지반 변형이 작고 인접 구조물에 영향이 적다. 또한, 타입말뚝을 촘촘히 시공하면 주위 지반 다짐효과도 발생하므로 연약지반에 사용하면 좋다. 본 발명에서도 상기 (b)단계에 의한 주위 지반 다짐효과를 얻을 수 있다. 다만, 본 발명에서는 상기 타입말뚝(20)이 지상 구조물의 기초 파일로 기능하는 것이 아니라 상기 앵커(10)의 지반 관입을 위한 매개부재로 기능하는 것이다.

상기 (c)단계는 상기 지반에서 상기 타입말뚝(20)을 인발 제거하는 단계이다. 상기 앵커(10)의 타입을 위한 매개부재로서 효용을 다한 타입말뚝(20)은 인발 제거하여 재사용할 수 있다.

상기 (d)단계는 상기 지반에 형성된 타입홀에 흙을 되메우고 다지는 단계이다. 상기 앵커(10)와 타입말뚝(20)의 지반 관입에 따라 주변 지반이 단단히 다져짐과 함께 상기 타입홀에 흙을 되메워 다짐으로써 연약지반을 전체적으로 단단히 다질 수 있다. 이에 따라 지중에 매립된 앵커(10)는 지상 구조물에 가해지는 인장하중에 대해, 다져진 지반의 압축저항으로 대항할 수 있게 된다.

상기 (e)단계는 상기 타입홀 외부로 인출된 강연선(30)을 팽팽히 당겨 지상 구조물과 결속시키는 단계이다. 이에 따라 지상 구조물에 인장하중이 가해지는 경우 그 인장하중은 상기 강연선(30)을 통해 지중에 매립된 앵커(10)로 전달된다. 상기 강연선(30)을 지상 구조물과 결속시키는 작업은 지상 구조물의 유형에 따라 쐐기결합, 묶음, 콘크리트 내 매립 등의 방식을 선택적으로 또는 병행적으로 적용할 수 있다.

한편 상기 (d)단계는, [도 4]에 도시된 바와 같이 상기 지반에 형성된 타입홀에 그라우팅을 하는 (d')단계로 치환하여 실시할 수 있다. 그라우팅 작업에 의해 형성된 그라우트체는 지반을 더욱 견고하게 보강하여 상기 앵커(10)에 인장하중이 전달될 때 받는 압축저항의 한도를 높일 수 있으며, 상기 그라우트체 자체가 지반과 마찰저항을 갖는 인장형 앵커 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 앵커(10)로서 상기 삽입구(12)의 바닥 중앙에서 하방향으로 정착홈(15)이 함입 형성된 것을 적용하는 경우에는 상기 (c)단계 이후, [도 5]에 도시된 바와 같이 (c-1) 마이크로 파일(40)의 하단의 정착부(41)를 상기 정착홈(15)에 삽입하여 상기 마이크로 파일(40)과 앵커(10)를 결합시키는 단계를 더 포함하여 실시하고, 상기 (e)단계에서는 상기 마이크로 파일(40)의 후단을 지상 구조물과 결속시키는 작업을 함께 수행토록 할 수 있다. 상기 마이크로 파일(40)의 정착부(41)를 전산가공하여 수나사산을 형성시키고 상기 정착홈(15)의 내주면에 암나사홈을 형성시키는 경우에는 상기 정착부(41)와 정착홈(15)간의 나사결합이 가능하다.

이렇게 설치된 마이크로 파일(40)은 지상 구조물의 하중을 지지하는 기초파일로 작용하는데, [도 6]에 도시된 바와 같이 상기 마이크로 파일로 이형철근(40a)을 적용하고, 타입홀에 그라우팅을 하는 경우 상기 이형철근(40a)은 기초파일 기능과 함께 마찰형 앵커로서의 기능을 함께 수행하게 된다.

이상에서 본 발명에 대하여 구체적인 실시예와 함께 상세하게 살펴보았다. 그러나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 및 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이와 같은 수정 및 변형을 포함한다.

10 : 앵커 11 : 몸체부 12 : 삽입구
13 : 연결부 14 : 통공 15 : 정착홈
20 : 타입말뚝 30 : 강연선 40 : 마이크로 파일

Claims (6)

1. 타입말뚝(20)의 하방으로 수렴하는 형태의 선단에 끼워져 지반에 타입되며, 강연선(30)을 매개로 지상 구조물과 연결되어, 상기 지상 구조물이 받는 전도력 또는 인양력에 대해 저항하는 부재로서,
   하방으로 수렴하는 형상의 원추형 몸체부(11);
   상기 몸체부(11)에 형성되어 있으며 상방으로 오픈되어 있고, 상기 타입말뚝(20)의 선단이 삽입되어 내접하는 삽입구(12);
   상기 몸체부(11)에 결합되어 있고 상기 강연선(30) 설치를 위한 통공(14)이 형성된 연결부(13); 및
   상기 삽입구(12)의 바닥 중앙에서 하방향으로 함입 형성된 정착홈(15); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 앵커(10).
   
2. 제1항에서,
   상기 연결부(13)는 상단에서 하단으로 수렴하는 테이퍼턱 형태로 상기 몸체부의 양측에 형성된 것을 특징으로 하는 앵커(10).
   
3. 삭제
4. 제1항의 앵커(10)를 지반에 매립 시공하는 방법으로서,
   (a) 선단에 상기 앵커(10)를 끼운 타입말뚝(20)을 지반에 세우고, 상기 앵커(10)의 연결부(13) 통공(14)에 강연선(30)의 일단을 통과시키는 단계;
   (b) 상기 타입말뚝(20)의 후단을 타격하여 상기 앵커(10)를 상기 타입말뚝(20)과 함께 상기 지반에 타입시키는 단계;
   (c) 상기 지반에서 상기 타입말뚝(20)을 인발 제거하는 단계;
   (c-1) 이형철근으로 구성된 마이크로 파일의 하단의 정착부를 상기 정착홈에 삽입하여 상기 마이크로 파일과 앵커를 결합시키는 단계;
   (d) 상기 지반에 형성된 타입홀에 흙을 되메우고 다지는 단계; 및
   (e) 상기 타입홀 외부로 인출된 강연선을 팽팽히 당겨 지상 구조물과 결속시키고, 상기 마이크로 파일의 후단을 지상 구조물과 결속시키는 작업을 함께 수행하는 단계; 를 포함하는 타입식 앵커링 공법.
   
5. 제4항에서, 상기 (d)단계는,
   (d') 상기 지반에 형성된 타입홀에 그라우팅을 하는 단계; 로 치환하는 것을 특징으로 하는 타입식 앵커링 공법.
   
6. 삭제

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