KR102253066B1

KR102253066B1 - 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법

Info

Publication number: KR102253066B1
Application number: KR1020210010827A
Authority: KR
Inventors: 신현택
Original assignee: 신현택
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-05-14

Abstract

본 발명은 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법에 관한 것으로, 주입통로(111)를 형성한 중공봉강으로 만들어진 전산 볼트(110)의 선단에 분사소켓(112)을 결합하고 전산 볼트(110)의 외주연에 지지 돌출편(125)을 형성한 지지구(123)를 한 개 이상 나사 결합하는 록볼트 조립단계와; 상기 록볼트 조립단계가 완료되면, 록볼트(100)를 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀(1)에 삽입하여 전산 볼트(110)에 결합시킨 지지구(123)의 지지 돌출편(125)이 천공 홀(1)의 내주연에 걸려 결합 상태를 유지하도록 하고 전산 볼트(110)의 후측에 흘림 방지구(131)를 결합하여 천공 홀(1)의 입구를 차단하는 록볼트 고정단계와; 상기 록볼트 고정단계가 완료되면, 전산 볼트(110)의 주입통로(111)를 통해 록볼트(100)의 전단으로 그라우트재를 토출시켜 천공홀(1)을 안쪽에서부터 그라우트재를 채우는 천공홀 그라우팅 단계와; 상기 천공홀 그라우팅 단계가 완료되면, 천공 홀(1)에 충진시킨 그라우트재를 경화시킴과 동시에 메인 고정너트(133)에 확인봉(135)을 결합하여 록볼트(100)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 한 다음 터널 굴착 면에 숏크리트 층을 형성하는 록볼트 설치 완료단계를 포함하여 구성하므로 수직상태로 설치한 록볼트의 정착단 부분에 그라우트재를 용이하고 충분하게 주입할 수 있도록 하여 터널 시공 등에 있어 록볼트를 견고하게 설치할 수 있도록 할 뿐만 아니라 지반 특성을 감안하여 초기 고정구 위치를 가변할 수 있도록 하여 최상의 지지력을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법{fixing method of hollow rockrock for tunnel construction}

본 발명은 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법에 관한 것으로, 상세하게는 터널 등에 수직으로 설치하더라도 견고하게 지지할 수 있도록 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법에 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 록볼트는 벽면에 구멍을 뚫고 그 속에 볼트를 끼운 다음 너트를 단단히 죔으로써, 굴착시 발파 등으로 인하여 연약해진 암반을 견고하고 안정된 암반에 고정시켜 암반의 보강 및 낙석을 방지하는 데 사용되고 있다.

특히 터널을 시공하는 방법은 화약을 이용한 발파 굴착과 록볼트, 숏크리트, 지보공을 지보재로 하는 NATM 공법이 사용되고 있다.

상기 NATM 공법은 록볼트가 보강된지반 자체의 강성을 주 지보재로 이용하며, 록볼트, 숏크리트, 지보공을 보조 지보재로 하여 터널을 보강하면서 터널을 굴착하는 시공방법이다.

여기서 보조 지보재의 기능은 터널 굴착 후 주변 지반이 지보기능을 발휘할 수 있도록 지반 거동을 억제하여 안정상태에 이르게 하기 위해 설치되는 것으로, 그 중 록볼트는 굴착에 의해 이완되어 있는 절리, 균열 등과 같은 역학적인 불연속면 또는 굴착 중 발생하는 파괴면에서부터 암괴가 분리되어 파괴되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

이러한 록볼트는 굴착 암반면의 안정을 위하여 삽입되는 것으로서 암반을 일체화시켜 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있으며, 연약암반의 전단저항력을 향상시켜 굴착한 연약암반에서 발생할 수 있는 균열이나 붕괴 등의 문제점을 해결하고, 천공홀 내에서 그라우트(몰탈) 등의 충진재에 의해서 굴착 암반면에 견고히 정착되어야 제기능을 발휘할 수 있는 것이다.

그러나 터널 시공의 특성상 터널 천단부 록볼트를 상향 또는 수직 방향으로 설치할 때 천공후 선 그라우팅, 후 록볼트 삽입 방식으로 인해 록볼트 삽입시 그라우트재의 하중으로 상부에 미치지 못하거나 그라우트 유실로 인해 천공 홀 내부가 채워지지 않게 되는 경우가 종종 발생하여 지지력을 저하시킬 뿐만 아니라 설치시 고정장치 위치가 일정하여 천공홀의 특성에 따른 대응이 어려운 문제점이 있었다.

종래의 기술로는 한국등록특허 제10-1039201호 등이 있다.

따라서 본 발명의 주 목적은 상방향 또는 수직상태로 설치한 록볼트의 정착에 있어서 그라우트 재를 천공홀 정착부에 용이하고 충분하게 주입할 수 있도록 하여 터널 시공 등에 있어 록볼트를 견고하게 설치할 수 있도록 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 천공 홀의 특성을 감안하여 고정장치 위치를 가변함과 동시에 복수개를 형성할 수 있도록 하여 록볼트 설치 초기 록볼트의 추락 방지 및 최상의 지지력을 확보할 수 있도록 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법은 록볼트를 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀에 삽입하여 전산 볼트에 결합시킨 지지구의 지지 돌출편이 천공 홀의 내주연에 걸려 결합 상태를 유지하도록 하고 전산 볼트의 후측에 흘림 방지구를 결합하여 천공 홀의 입구를 차단하는 록볼트 고정단계와; 상기 록볼트 고정단계가 완료되면, 전산 볼트의 주입통로를 통해 록볼트의 선단으로 그라우트 재를 토출시켜 천공 홀을 안쪽에서부터 그라우트 재를 채우고 전산 볼트에 지압 판을 메인 고정너트로 체결하여 고정시키는 천공홀 그라우팅단계와; 상기 천공홀 그라우팅 단계가 완료되면, 천공 홀에 충진시킨 그라우트 재를 경화시킴과 동시에 메인 고정너트에 확인 봉을 결합하여 록볼트의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 한 다음 터널 굴착 면에 숏크리트 층을 형성하는 록볼트 설치 완료단계를 포함하여 구성함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법은 록볼트는 길이방향으로 주입통로를 형성한 전산 볼트에 분사소켓, 차단마개, 볼트 입구의 주입통로를 통해 록볼트의 선단부에서 그라우트재를 토출시켜 원활하게 그라우트재를 충진할 수 있도록 하는 것으로, 수직상태로 설치한 록볼트의 선단부에 그라우트재를 용이하고 충분하게 주입할 수 있도록 하여 터널 시공 등에 있어 록볼트를 견고하게 설치할 수 있도록 할 뿐만 아니라 지반 특성을 감안하여 초기 고정장치 위치를 가변할 수 있도록 함과 동시에 용이하게 복수개 설치하여 록볼트 설치단계에서의 안선성과 최상의 지지력을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 천공홀 삽입 전 조립 상태를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 천공홀 삽입 후 상태를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 그라우트재 주입 중 상태를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 그라우트재 주입 후 상태를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 지압판 체결 상태를 나타낸 단면도.
도 7 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 터널 시공 상태를 나타낸 터널 단면도.
도 8 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트를 나타낸 사시도.
도 9 는 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트 주입구의 차단마개를 나타낸 사시도.
도 10 은 본 발명에 따른 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법을 설명하기 위해 나타낸 록볼트의 고정구 부분을 나타낸 투시사시도.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 10 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법은 주입통로(111)를 형성한 중공봉강으로 만들어진 전산 볼트(110)의 선단에 분사소켓(112)을 결합하고 전산 볼트(110)의 외주연에 지지 돌출편(125)을 형성한 고정구(120)를 한 개 이상 나사 결합하는 록볼트 조립단계와; 상기 록볼트 조립단계가 완료되면, 전산 볼트(110)에 결합시킨 고정구(120)를 회전시켜 원하는 위치에 세팅한 후 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀(1)에 삽입하여 고정구(120)의 결합 돌출편(124)이 천공 홀(1)의 내주연에 걸려 결합 상태를 유지하도록 하고 전산 볼트(110)의 후측에 흘림 방지구(131)를 결합하여 천공 홀(1)의 입구를 차단하는 록볼트 고정단계와; 상기 록볼트 고정단계가 완료되면, 전산 볼트(111)의 주입통로를 통해 록볼트(100)의 선단으로 그라우트 재를 토출시켜 천공 홀(1)을 안쪽에서부터 그라우트재를 채우는 천공홀 그라우팅 단계와; 상기 천공홀 그라우팅 단계가 완료되면, 천공 홀(1)에 충진시킨 그라우트 재를 경화시킴과 동시에 메인 고정너트(133)에 확인 봉(135)을 결합하여 록볼트(100)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 한 다음 터널 굴착 면에 숏크리트층을 형성하는 록볼트 설치 완료단계로 구성한다.

상기 록볼트 조립단계는 길이방향으로 주입통로(111)를 형성한 중공봉강으로 전산 볼트(110)를 형성하되 전산 볼트(110)의 외주연에 위치결정 너트(121)를 나사 결합하고 위치결정 너트(121)의 외주연에 지지구(123)를 결합하여 일체화함이 바람직하다.

여기서 지지구(123)는 원통형으로 형성하고 내향으로 다수개의 결합 돌출편(124)을 경사지게 형성하되 단부가 전방으로 향하는 미늘 형상으로 형성하여 결합 돌출편(124)의 단부를 위치결정 너트(121)의 외주연에 형성시킨 환형 홈(122)에 끼워 일체화하므로 전산 볼트(110)를 당기더라도 견고한 걸림 상태를 유지할 수 있도록 한다.

특히, 지지구(123)에는 외향으로 다수개의 지지 돌출편(125)을 경사지게 형성하되 단부가 후방으로 향하는 미늘 형상으로 형성하여 천공 홀(1)의 내주연에 견고하게 걸릴 수 있도록 함이 이상적이다.

이러한 지지구(123)는 위치결정 너트(121)의 위치조절로 원하는 위치에 용이하고 정확하게 체결할 수 있을 뿐만 아니라 지반의 특성을 감안하여 복수개 체결할 수도 있다.

다음으로, 전산 볼트(110)의 정착부 선단에 분사소켓(112)을 나사 결합하여 체결하되, 분사소켓(112)을 전방으로 뾰족하도록 경사면을 형성하고 경사면에 천공 홀(1)의 측방으로 그라우트재를 분출하는 분사공(113)을 방사선상으로 다수개 형성함이 바람직하다.

더욱이, 주입통로(111)의 그라우트재 유입 측 내부로 차단마개(114)를 압입하여 고정하되 차단마개(114)에 탄성 밀착공(115)을 형성하여 자유상태에서 항상 닫힌 상태를 유지하여 그라우트재가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 함이 이상적이다.

또한, 차단마개(114)는 호루라기의 주입구처럼 형성하여 배출 측에서 압력이 발생하면 그 압력이 탄성 밀착공(115)을 더욱 닫히도록 하고 유입 측에서 압력이 발생하면 탄성밀착공(115)을 손쉽게 열릴 수 있도록 함이 이상적이다.

상기 록볼트 고정단계는 전산 볼트(110)에 위치결정 너트(121)를 회전시켜 지지구(123)를 원하는 위치에 세팅한 후 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀(1)에 전산 볼트(110)릍 압입하므로 지지구(123)의 지지 돌출편(125)이 천공 홀(1)의 정확한 위치에 고정할 수 있도록 한다.

나아가, 지지구(123)에는 외향으로 다수개의 지지 돌출편(125)을 경사지게 형성하므로 천공 홀(1)의 압입 작업이 용이함과 동시에 단부가 후방으로 향하여 천공 홀(1)의 내주연에 견고하게 걸릴 수 있도록 한다.

이러한 상태에서 천공홀(1) 입구 측 전산 볼트(110)에 그라우트재의 흘림을 방지하는 흘림 방지 캡와 마감스펀지로 형성된 흘림 방지구(131)를 압입하고, 이때 흘림 방지구(131)와 천공홀(1) 내주연 사이에 배출호스(136)를 함께 결합하여 천공 홀(1)의 내부 공기를 외부로 원활하게 배출하여 후술하는 그라우팅 재를 조밀하게 충진할 수 있도록 유도함이 바람직하다.

아울러, 전산 볼트(110)의 주입 통로(111)에 그라우트재를 압입하는 공급호스(117)를 어댑터(116)로 연통시켜 그라우트재를 원활하게 공급할 수 있도록 한다.

상기 천공홀 그라우팅 단계는 그라우트재를 공급호스(117)와 어댑터(116)를 통해 공급하되 전산 볼트(110)의 주입통로(111)에 결합시킨 차단마개(114)를 거쳐 전산 볼트(110)의 선단에 결합시킨 분사 소켓(112)의 분사공(113)으로 그라우트재를 토출시키므로 천공 홀(1)의 내부 끝단부터 그라우트재를 순차척으로 지속하여 채우도록 한다.

이때 차단마개(114)는 자유상태에서 탄성 밀착공(115)의 탄성에 의해 닫혀 있으나 외부의 압력으로 인하여 탄성 밀착공(115)을 손쉽게 열리도록 하므로 그라우트재를 주입하면 탄성 밀착공(115)이 원활하게 열리고, 그라우트재 주입을 중단하면 주입통로(111)에 충진시킨 그라우트재의 압력이 탄성 밀착공(115)을 더욱 닫히도록 하므로 그라우트재의 외부 배출을 방지함과 동시에 주입상태를 유지하도록 하는 것이다.

더불어, 그라우트재의 천공홀(1) 충진이 완료되면 외부로 노출된 전산 볼트(110)에 지압판(130)을 메인 고정너트(133)로 고정한 다음 공급호스(117)와 어댑터(116) 등을 분리한다.

이때 지압판(130)은 천공 홀(1)에서 노출시킨 전산 볼트(110)를 관통시키고 후측에서 메인 고정너트(133)를 전산 볼트(110)에 나사 결합하는 것으로, 메인 고정너트(133)의 밀착 단부에 만곡부(134)를 형성하여 다양한 각도로 설치하는 전산 볼트(110)에 원활하고 정확하게 지압판(130)을 밀착 고정할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 록볼트 설치 완료단계는 천공 홀(1)에 충진시킨 그라우트재를 경화시킴과 동시에 메인 고정너트(133)에 확인봉(135)을 결합하여 록볼트(100)의 시공 위치를 손쉽게 확인할 수 있도록 한 다음 터널 굴착 면에 숏크리트 층 등의 다양한 마감작업을 안전하게 수행할 수 있도록 한다

이러한 본 발명의 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법은 길이방향으로 분사 소켓(112)을 결합하고 전산 볼트(110)의 외주연에 지지 돌출편(125)을 형성한 고정구(120)를 한 개 이상 나사 결합하며, 주입통로(111)의 유입 측에 록볼트(100)의 고정구(120)를 회전시켜 위치를 조절하여 천공 홀(1)에 압입한 다음 주입통로(111)를 통해 록볼트(100)의 전단으로 그라우트재를 연속적으로 토출시켜 천공 홀(1)을 안쪽에서 그라우트재를 순차적으로 채운 다음 후 지압 판(130)을 체결한 메인 고정너트(133)에 확인봉(135)을 결합하여 록볼트(100)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 하는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1 : 천공홀
100 : 록볼트 110 : 전산 볼트
111 : 주입통로 112 : 분사 소켓
113 : 분사공 114 : 차단마개
115 : 탄성 밀착공 116 : 어댑터
117 : 공급호스 120 : 고정구
121 : 위치결정 너트 122 : 환형 홈
123 : 지지구 124 : 결합 돌출편
125 : 지지 돌출편 130 : 지압 판
131 : 흘림 방지구 133 : 메인 고정너트
134 : 만곡부 135 : 확인 봉
136 : 배출 호스

Claims

주입통로(111)를 형성한 전산 볼트(110)의 선단에 분사소켓(112)을 결합하고 전산 볼트(110)의 외주연에 지지 돌출편(125)을 형성한 지지구(123)를 한 개 이상 나사 결합하는 록볼트 조립단계와;
상기 록볼트 조립단계가 완료되면, 록볼트(100)를 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀(1)에 삽입하여 전산 볼트(110)에 결합시킨 지지구(123)의 지지 돌출편(125)이 천공 홀(1)의 내주연에 걸려 결합 상태를 유지하도록 하고 전산 볼트(110)의 후측에 흘림 방지구(131)를 결합하여 천공 홀(1)의 입구를 차단하는 록볼트 고정단계와;
상기 록볼트 고정단계가 완료되면, 전산 볼트(110)의 주입통로(111)를 통해 록볼트(100)의 선단으로 그라우트재를 토출시켜 천공 홀(1)을 안쪽에서부터 그라우트재를 채우고 전산 볼트(110)에 지압판(130)을 메인 고정너트(133)로 체결하여 고정시키는 천공홀 그라우팅단계와;
상기 천공홀 그라우팅 단계가 완료되면, 천공 홀(1)에 충진시킨 그라우트재를 경화시킴과 동시에 메인 고정너트(133)에 확인봉(135)을 결합하여 록볼트(100)의 위치를 쉽게 확인할 수 있도록 한 다음 터널 굴착 면에 숏크리트 층을 형성하는 록볼트 설치 완료단계를 포함하되,
상기 록볼트 조립단계는 전산 볼트(110)의 외주연에 위치결정 너트(121)를 나사 결합하고 위치결정 너트(121)의 외주연에 지지구(123)를 결합하며 지지구(123)를 원통형으로 형성하며 지지구(123)의 내향으로 다수개의 결합 돌출편(124)을 경사지게 돌출시켜 형성하되, 위치결정 너트(121)의 환형 홈(122)에 결합 돌출편(124)의 단부를 끼워 결합함과 동시에 지지구(123)의 외향으로 다수개의 지지 돌출편(125)을 경사지게 돌출시켜 구성한 것을 특징으로 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법.
제 1 항에 있어서,
상기 록볼트 고정단계는 전산 볼트(110)에 위치결정 너트(121)를 회전시켜 지지구(123)를 원하는 위치에 세팅한 후 터널 굴착 면에 형성시킨 천공 홀(1)에 전산 볼트(110)릍 압입하도록 구성한 것을 특징으로 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법.
제 1 항에 있어서,
상기 천공홀 그라우팅 단계는 자유상태에서 차단마개(114)의 탄성 밀착공(115)이 탄성에 의해 닫혀 있도록 하되 그라우트 재를 주입하면 탄성 밀착공(115)이 원활하게 열리고 그라우트재 주입을 중단하면 주입통로(111)에 충진시킨 그라우트재의 압력이 탄성 밀착공(115)을 가압하여 닫히도록 하므로 그라우트재의 외부 배출을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 터널구축용 중공형 록볼트의 시공방법.
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