KR102345138B1 - 영구식 지반 보강 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공사 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구식 지반 보강 앵커 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 인장재(10); 상단부에 인장재(10)가 삽입되는 제1개구부(21)가 형성되고, 외주면에는 천공홀의 내벽과 밀착되어 내벽에 압박력을 가할 수 있는 걸림턱(22)가 원주 방향으로 복수 단으로 형성되는 중공 형태의 압박관(20); 압박관(20)과 제1앵커몸체(40) 사이에 장착되는 스프링(30); 스프링(30)에 의하여 압박관(20)과 일정 간격을 유지한 채 상단부에는 제2개구부(41)가 형성되고 내주면에는 하단부를 향할수록 내경이 증가하는 제1경사부(42)가 형성되며 상단부와 하단부 외주면에는 탄성밴드(44)가 삽입되는 밴드홈(43)이 형성되는 원통 형상의 제1앵커몸체(40); 제1앵커몸체(40)에 삽입되고 외주면에는 상단부에서 하단부를 향해 제1앵커몸체(40)의 제1경사부(42)에 대응하여 외경이 증가하는 제2경사부(52)가 형성되며 하단부에는 제2앵커몸체(60)가 삽입되는 안착홈(53)이 형성되는 제1웨지(50); 상단부는 제1웨지(50)의 안착홈(53)에 삽입되고 내주면에는 제2웨지(70)가 삽입되도록 상단부에서 하단부를 향하여 내경이 증가하는 제3경사부(62)가 형성되며 하단부 외주면에는 커버(90)와 나사 결합되는 제1나사부(63)가 형성되는 제2앵커몸체(60); 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 삽입되도록 외주면에는 상단부에서 하단부를 향하여 외경이 증가하는 제4경사부(72)가 형성되고 그 내주면에는 인장재(10)를 물수 있는 맞물림부(73)가 형성되며 하단부 외주면에는 오링(80)이 삽입되는 오링홈(74)이 형성되는 제2웨지(70); 상단부 내주면에 형성된 제2나사부(91)를 통해 제2앵커몸체(60)의 제1나사부(63)와 나사 결합되는 커버(90);를 포함하여 이루어지는 앵커 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

Description

영구식 지반 보강 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공사 시공방법{Fixed ground anchor and construction method for use of that}

본 발명은 지반 안정 및/또는 보강을 위해 절토면 등에 삽입되는 보강 앵커 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 앵커와 함께 지중의 천공홀에 삽입되어 그라우트 등으로 양생된 후 인장되는 인장재를 제거하지 않고 지중에 잔류시키는 영구식 지반 보강 앵커 및 이를 이용한 지반 보강 공사 시공방법에 관한 것이다.

지반의 안정 및/또는 보강을 위하여 지중에 앵커를 설치하는 공법은 토목이나 건축 구조물을 지반에 정착시키기 위하여 많이 이용되는데, 이는 고강도의 강재에 높은 인장력을 도입하여 구속력 또는 선행하중을 가하기 위한 효과적인 공법으로서, 가설 토류벽의 지보공, 영구앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하 구조물의 부력 앵커, 사면 보강 등에 주로 이용되고 있으며, 경제성과 더불어 큰 인발저항력 및 탁월한 시공성으로 인하여 국내외적으로 공사현장에서 활발히 적용되고 있다.

앵커공법은 연약한 지반이나 터파기 등으로 인한 절토면에서 지반보강을 하고자 하는 경우 지반에 천공기 등을 이용하여 일정 깊이로 천공하고, 천공한 구멍으로 그라우트 호스와 인장재를 포함하는 앵커를 삽입하고, 상기 그라우트 호스를 통해 그라우트를 주입한 후, 주입된 그라우트가 앵커와 함께 양생되면 인장기 등을 이용하여 인장재를 인장함으로써 연약한 지반을 보강하는 공법을 말한다.

이러한 공법에 사용되는 앵커의 종류에는 인장재 제거식 앵커와 영구식 앵커가 있다.

그런데 그라운드 앵커에 사용되는 인장재로는 여러 가닥의 철선을 꼬아 만든 강연선을 통상 사용하는데, 이 강연선은 일반 철근보다 그 강도가 원등하게 높고 그대로 방치할 경우 지중의 장애물이 되어 인접지의 추후 개발에 방해가 될 경우가 있다. 따라서 이 경우 지반 보강 공사가 완료된 후 지중에 매설된 인장재를 제거할 필요가 있다.

즉, 인장재 제거식 앵커는 도심지 내에서의 공사 또는 인접한 구조물에 영향을 줄 염려가 있는 경우에 주로 사용되는 것으로 공사 후 앵커 내에 설치된 인장재를 제거할 수 있도록 제작하여 공사가 끝난 후에 인장재를 인발, 제거하고 고형화된 그라우트재만 잔류시키는 것이다.

이에 반해 영구식 앵커는 토목공사에 주로 사용되는 앵커로써 공사 후에도 설치된 인장재를 제거하지 않고 지중에 잔류시키는 것으로, 이러한 영구식 앵커에 대한 선행기술 중에서 하나가 도 1에 나타나 있다.

도 1에 따른 종래기술의 영구식 앵커는 원추형으로 형성되되, 몸체의 상단부 내주면을 따라 나사산(10)이 형성되어 강연선(12)을 수용하는 고정헤드캡(14)과; 원통 형상으로 형성되되, 상기 고정헤드캡(14)의 나사산(10)에 나사 결합될 수 있도록 몸체의 하단부 외주면을 따라 나사산(16)이 형성되고, 몸체의 내주면이 하부에서 상부로 갈수록 작아지는 테이퍼부(18)가 형성되되, 몸체의 중부 내부에 단턱(20)을 구비하고 있는 앵커체(22)와; 상기 고정헤드캡(14)의 내부에 삽입되게 원통 형상으로 형성되되, 몸체의 상단부 외주면이 상측으로 갈수록 작아지는 테이퍼부(24)를 구비하여 강연선(12)을 고정시켜주는 압착그립(26)과; 중앙에 관통된 관통홀(28)이 형성되어 상기 강연선(12)이 통과하도록 하는 원통형상으로 형성되고, 몸체의 내주면이 하부에서 상부로 갈수록 커지는 테이퍼부(30)가 구비되되, 몸체의 외주면은 계단식돌기(32)를 구비하고 있는 앵커날개(34)와; 상기 앵커날개(34)의 상단부 상면에 일정간격 두고 3개 몸체의 하단부 저면이 용접되어 설치되는 연결판(36)과; 상기 앵커날개(34)로 삽입되어 상기 앵커체(22)의 상단면에 위치하는 스프링(38)과; 중앙에 관통된 관통구(40)가 형성되어 상기 강연선(12)이 통과하도록 하는 원통형상으로 형성하여 상기 연결판(36)의 3개 몸체의 상단부 저면과 용접되되, 상기 스프링(38)을 고정시켜주는 고정부(42);로 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 위와 같은 종래기술의 영구식 앵커는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 앵커날개(34)와 연결판(36)이 용접으로 결합되고, 고정부(42)도 연결판(36)과 용접으로 결합됨으로써 현장에서의 시공성이 좋지 않은 문제가 있다.

둘째, 앵커를 지중의 천공홀에 삽입하고 그라우트로 양생하더라도 강연선(12)에 과도한 인장력을 가하는 경우 앵커와 천공홀 내벽 사이의 밀착력이 약하여 앵커가 강연선(12)과 함께 밀려 나와 제 역할을 하지 못하는 경우가 발생하기도 하는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1050952호(등록일: 2011. 07. 14.)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 앵커를 이루는 부품들의 결합을 위하여 용접 시공을 하지 않음으로써 현장에서의 시공성이 향상된 앵커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 인장재를 물고 있는 웨지를 2단으로 형성함으로써 인장력을 배가시키고 과도한 인장력이 걸리더라도 앵커와 천공홀 내벽 사이의 밀착력을 증가시켜 앵커가 천공홀로부터 빠져나오지 않는 앵커를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 앵커에 반경 방향으로 외측으로 돌출되는 걸림턱을 형성함으로써 인장력을 가하였을 때 앵커와 천공홀 내벽 사이의 밀착력을 증가시킬 수 있는 앵커를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기와 같은 앵커를 이용한 지반 안정 및 보강을 위한 시공방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 앵커는,

압박관, 제1앵커몸체, 제1웨지, 제2앵커몸체 및 제2웨지를 관통하여 삽입되어 제2웨지의 맞물림부에 맞물리는 인장재와;

그 상단부에 인장재가 삽입되는 개구부가 형성되고, 외주면에는 천공홀의 내벽과 밀착되어 내벽에 압박력을 가할 수 있는 걸림턱이 원주 방향으로 복수 단으로 형성되는 중공 형태의 압박관;과

압박관과 제1웨지 사이에 장착되는 스프링;과

상단부에는 개구부가 형성되고 내주면에는 하단부를 향할수록 내경이 증가하는 경사부가 형성되며 상단부와 하단부 외주면에는 탄성밴드가 삽입되는 밴드홈이 형성되는 원통 형상의 제1앵커몸체와;

제1앵커몸체에 삽입되고 외주면에는 상단부에서 하단부를 향해 제1앵커몸체의 경사부에 대응하여 외경이 증가하는 경사부가 형성되며 하단부에는 제2앵커몸체가 삽입되는 안착홈이 형성되는 제1웨지;와

상단부는 제1웨지의 안착홈에 삽입되고 내주면에는 제2웨지가 삽입되도록 상단부에서 하단부를 향하여 내경이 증가하는 경사부가 형성되며 하단부 외주면에는 커버와 나사 결합되는 나사부가 형성되는 제2앵커몸체와;

제2앵커몸체의 경사부에 삽입되도록 외주면에는 상단부에서 하단부를 향하여 외경이 증가하는 경사부가 형성되고 그 내주면에는 인장재를 물수 있는 맞물림부가 형성되며 하단부 외주면에는 오링이 삽입되는 오링홈이 형성되는 제2웨지와;

상단부 내주면에 형성된 나사부를 통해 제2앵커몸체의 나사부와 나사 결합되는 커버;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 국면에 따르면, 상기 앵커를 이용한 지반 보강공사 시공방법이 제공되는데,

상기 방법은 인장재와 앵커의 조립을 완성하는 단계;와 인장재가 결합된 앵커를 지중에 형성된 천공홀에 삽입하는 단계;와 앵커가 삽입된 천공홀에 그라우트 등을 주입하여 양생시키는 단계;와 일정 시간이 지난 후 그라우트가 양생되면 인장기 등을 이용하여 인장재를 인장시키는 단계;와 인장재에 최대 하중을 가하여 제1앵커몸체를 묶고 있던 탄성밴드가 끊어지면서 제1앵커몸체가 천공홀의 내벽 안쪽으로 침투하도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 영구식 지반 보강 앵커 및 이를 이용한 지반 보강공사 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 앵커를 이루는 부품들의 결합을 위하여 용접 시공을 하지 않음으로써 현장에서의 시공성이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 인장재를 물고 있는 웨지를 2단으로 형성함으로써 인장력을 배가시킬 수 있고, 과도한 인장력이 걸리더라도 앵커가 천공홀로부터 빠져나오지 않아 원하는 인장력을 유지할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 앵커에 반경 방향으로 외측으로 돌출되는 걸림턱을 형성함으로써 인장력을 가하였을 때 앵커와 천공홀 내벽 사이의 밀착력을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 전술한 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간단히 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 첨부된 도면들에 도시된 실시예들에 의해 논의될 것이다.
그러나 첨부된 도면들은 이 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하고 있어서 본 발명은 마찬가지로 유효한 다른 실시예들로도 구현될 수 있으므로 본 발명을 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것에 유의해야 한다.
본 발명의 이상의 것들 및 다른 특징, 편익, 이점들은 이하의 설명 도면을 참조하면 명확해질 것인데, 전체 도면들에서 유사한 구조들은 유사한 참조번호들로 지시되었다.
도 1은 종래기술에 따른 영구식 앵커의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 앵커의 분해도이다.
도 3의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 보강 앵커를 이용한 지반 보강공사 시공방법을 단계별로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 앵커 및 이를 이용한 시공방법을 나타낸 것이다.

[용어들의 정의]

이하의 정의들은 일반적 정의로 제공되고 이하의 설명을 더 잘 이해하도록 하기 위한 것으로 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 그 용어만으로 한정하는 용도로 사용되어서는 안 될 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 이 명세서에 사용된 기술 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 이 명세서에 사용된 용어들은 이 명세서의 문맥과 해당 업계에서의 그 의미와 일관되는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 이 명세서에 명시적으로 그렇게 정의되지 않은 한 이상화되거나 과도히 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 이해해야 할 것이다.

본 발명의 목적을 위한 추가적 용어들이 이하에 정의되는데, 특정한 용어의 의미에 의심이 없는 한, 사전적 정의들, 참고로 포함된 문헌들 내의 정의들, 및/또는 정의된 용어들의 보통의 의미에 대해 이 명세서에 정의되고 사용되는 모든 용어들이 통제권을 가지며, 의심이 있는 경우는 일반적인 사전적 정의 및/또는 그 용어의 일반적 용례가 우선한다.

이 명세서의 맥락에서 “인장력”이란 인장재를 앵커에 삽입한 후 인장재를 잡아당기는 힘, 즉 도 2에서 X 방향으로 작용하는 힘을 의미한다.

이 명세서의 맥락에서 “상단”또는 “상단부”는 도 2를 기준으로 하였을 때 각 부품의 위 부분을 의미하고 “하단”또는 “하단부”는 그 반대쪽인 아래 부분을 의미한다.

[상세한 설명]

본 발명이 실시예들과 도시된 도면들을 예로 하여 설명되지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 설명된 도면 또는 도면들로 한정되지 않으며 여러 구성요소들의 축척을 표현하여 의도한 것이 아님을 인식해야 할 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 일부를 구성하는 일부 구성요소들이 도시의 편의상 어떤 도면들에는 도시되지 않을 수 있는데, 이러한 생략은 개괄된 실시예들을 어떤 식으로든 한정하지는 않는다. 도면들과 이에 대한 상세한 설명은 본 발명을 개시된 특정한 형태로 한정하고자 의도한 것이 아니며, 오히려 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 정의되는 바와 같이 본 발명의 범위 내에 들어오는 모든 변형, 등가물 및 대체물들을 포괄하는 것으로 이해해야 할 것이다.

이 상세한 설명 전체에 걸쳐 사용되는, "할 것이다(may)"라는 단어는 강제적 의미(mandatory sense)(즉 해야 한다는 의미)보다는 허용의 의미(permissive sense)(즉 잠재력이 있다는 의미)로 사용되었다.

뿐만 아니라, 이 명세서에 사용된 용어와 어법은 전적으로 설명의 목적으로 사용된 것이므로 그 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 "포함하는(including)," "구비하는(comprising)," "가지는(having)," "함유하는(containing)," 또는 "수반하는(involving)," 등의 문언과 그 변형들은 그 뒤에 열거된 주제, 등가물들, 기재되지 않은 추가적 주제들을 개방적으로 광범위하게 포괄할 것을 의도한 것이며, 다른 첨가물, 구성요소, 수치 또는 단계들을 배제할 것을 의도한 것이 아니다.

마찬가지로, "구비하는(comprising)"이라는 용어는 적용 가능한 법적 목적들에 대해 "포함하는(including)" 또는 "함유하는(containing)"과 동의어로 간주된다. 문헌, 행위, 물질, 장치, 물품들에 대한 논의는 단지 본 발명의 맥락을 제공하기 위한 목적으로만 이 명세서에 포함되었다. 이 사항들의 어느 것도 종래기술 기반의 일부를 구성하거나 본 발명이 관련된 분야에서의 공통적인 일반적 지식이었음을 암시하거나 표시한 것이 아니다.

본 명세서에서, 한 조성 또는 요소 또는 요소들의 그룹 앞에 도입구(transitional phrase) "구비하는(comprising)"이 선행하면 언제나, "구성되는(consisting of)", "구성하는(consisting)", "~로 구성된 그룹으로부터 선택된(selected from the group of consisting of), "포함하는(including)", 또는 "이다(is)"라는 도입구가 그 조성 또는 요소 또는 요소들의 그룹의 기재 앞에 선행하는 동일한 조성 또는 요소 또는 요소들의 그룹 역시 고려한 것이며 그 역도 마찬가지라는 것을 이해해야 할 것이다.

첨부된 명세서 및 도면에 사용된 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 명세서 전체에 걸쳐 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있어서 이 명세서에 제시된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

이하의 상세한 설명에서, 수치 값과 범위들은 설명된 구현예의 여러 국면들을 위해 제공될 수 있는데, 이 값과 범위들은 단지 예로만 취급되어야 하며 특허청구범위를 한정하고자 의도한 것이 아니다. 또한 많은 재질들이 구현예의 다양한 면들에 적절한 것으로 제시될 수 있는데, 이 재질 역시 명시적으로 달리 기재되지 않는 한, 단지 예로만 취급되어야 하며 특허청구범위를 한정하고자 의도한 것이 아님을 밝혀둔다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 '포함한다', '갖는다', '이루어진다', ‘구비한다’등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 한, 다른 구성이 추가될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이고, 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 위치 관계에 대한 설명의 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

그리고 시간 관계에 대한 설명의 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

또한, ‘제1’‘제2’등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되는데, 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

그리고, 'X축 방향', 'Y축 방향' 및 'Z축 방향'은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서 보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.

또한, '적어도 하나'의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, '제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나'의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있음을 밝혀둔다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 앵커(100)를 도시한 것으로, 상기 앵커(100)는,

그 상단부에 인장재(10)가 삽입되는 제1개구부(21)가 형성되고, 외주면에는 천공홀의 내벽과 밀착되어 내벽에 압박력을 가할 수 있는 걸림턱(22)이 원주 방향으로 복수 단으로 형성되는 중공 형태의 압박관(20);과

압박관(20)과 제1웨지(50) 사이에 장착되는 스프링(30);과

스프링(30)에 의하여 압박관(20)과 일정 간격을 유지한 채 상단부에는 제2개구부(41)가 형성되고 내주면에는 하단부를 향할수록 내경이 증가하는 제1경사부(42)가 형성되며 상단부와 하단부 외주면에는 탄성밴드(44)가 삽입되는 밴드홈(43)이 형성되는 원통 형상의 제1앵커몸체(40)와;

제1앵커몸체(40)에 삽입되고 외주면에는 상단부에서 하단부를 향해 제1앵커몸체(40)의 제1경사부(42)에 대응하여 외경이 증가하는 제2경사부(52)가 형성되며 하단부에는 제2앵커몸체(60)가 삽입되는 안착홈(53)이 형성되는 제1웨지(50);와

상단부는 제1웨지(50)의 안착홈(53)에 삽입되고 내주면에는 제2웨지(70)가 삽입되도록 상단부에서 하단부를 향하여 내경이 증가하는 제3경사부(62)가 형성되며 하단부 외주면에는 커버(90)와 나사 결합되는 제1나사부(63)가 형성되는 제2앵커몸체(60)와;

제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 삽입되도록 외주면에는 상단부에서 하단부를 향하여 외경이 증가하는 제4경사부(72)가 형성되고 그 내주면에는 인장재(10)를 물수 있는 맞물림부(73)가 형성되며 하단부 외주면에는 오링(80)이 삽입되는 오링홈(74)이 형성되는 제2웨지(70)와;

상단부 내주면에 형성된 제2나사부(91)를 통해 제2앵커몸체(60)의 제1나사부(63)와 나사 결합되는 커버(90);를 포함하여 이루어진다.

상기 인장재(10)는 지중에 형성된 천공홀에 삽입되어 고정되는 앵커(100)와 천공홀 밖의 토류벽 또는 수압판 등의 고정장치를 소정의 인장력으로 연결하는데 사용되는 연결선을 의미하며, 인장재(10)는 압박관(20), 제1앵커몸체(40), 제1웨지(50), 제2앵커몸체(60), 제2웨지(70)를 관통하여 삽입되어 제2웨지(70)의 맞물림부(73)에 맞물려 앵커(100)에 결합된다.

인장재(10)로는 4 가닥의 강연선(11)이 사용되며 상기 강연선은 합성수지로 이루어진 피복관(도면 부호 없음)에 의해 피복될 수도 있다. 본 실시예에서는 4 가닥의 강연선(11)을 사용하였으나 4 가닥 이외의 강연선(11)을 사용할 수 있음은 당연하다.

4 가닥의 강연선(11)의 운반이나 정렬 등을 위하여 인장재(10)의 4 가닥의 강연선(11)은 지지판(13)에 형성된 구멍에 각각 삽입될 수 있다.

또한 인장재(10)가 삽입된 앵커(100)의 유동을 방지하기 위하여 4 가닥의 강연선(11) 각각에는 링 형태의 스토퍼(12)가 장착되는데, 상기 스토퍼(12)는 강연선(11)에 억지 끼워맞춤으로 삽입된다.

상기 압박관(20)은 중공 형태로 그 외주면에는 반경 방향 외측으로 걸림턱(22)이 길이 방향으로 복수 단으로 돌출 형성되는데, 상기 걸림턱(22)은 인장력을 가하는 경우 천공홀의 내벽과 밀착되어 내벽에 압박력을 가함으로써 앵커(100)가 빠져 나오지 못하도록 하는 역할을 한다.

또한, 스프링(30)을 안정적으로 지지하기 위하여 본 발명의 압박관(20) 하단부 내주면에는 스프링(30)이 안착되는 안착면(23)이 추가로 형성될 수도 있다.

상기 스프링(30)은 압박관(20)의 안착면(23)과 제1웨지(50)의 상단부 사이에 장착되어 압박관(20)과 제1웨지(50) 또는 제1앵커몸체(40) 사이의 간격을 유지하고 인장력을 가하는 경우 압축되면서 압박관(20)과 제1웨지(50) 또는 제1앵커몸체(40)가 서로 충돌하는 것을 방지하는 역할을 한다.

제1앵커몸체(40)는 길이 방향 즉 도 2를 기준으로 상하 방향으로 절개된 세 개의 부분으로 형성되고, 제1앵커몸체(40)의 절개된 세 부분의 상단부와 하단부 외주면 각각에는 탄성밴드(44)가 삽입되는 밴드홈(43)이 형성된다. 따라서 밴드홈(43)에 삽입된 탄성밴드(44)에 의하여 세 개의 절개된 부분이 결합되어 제1앵커몸체(40)가 구성된다.

상기 탄성밴드(44)는 인장재(10)에 인장력을 가하지 않은 경우에는 제1앵커몸체(40)를 결합하는 역할을 하고, 인장재(10)에 일정 하중 이상의 인장력을 가하는 경우에는 제1웨지(50)가 제1경사부(42)를 따라 올라가면서 절개된 세 개의 부분 사이의 간격이 점점 벌어지고, 따라서 탄성밴드(44)는 끊어지면서 제1앵커몸체(40)가 천공홀의 내벽과 더욱 밀착되게 하는 역할을 한다.

제1웨지(50)는 원통 형상으로 그 외주면에는 상단부에서 하단부를 향해 제1앵커몸체(40)의 제1경사부(42)에 대응하여 외경이 증가하는 제2경사부(52)가 형성되고 하단부에는 제2앵커몸체(60)의 상단부가 삽입되는 안착홈(53)이 형성된다.

제2앵커몸체(60)는 그 상단부가 제1웨지(50)의 안착홈(53)에 삽입되고 그 내주면에는 4 개의 제2웨지(70)가 삽입되도록 4 개의 중공부가 형성되는데, 상기 중공부에는 제2웨지(70)의 제4경사부(72)에 대응하여 상단부에서 하단부를 향하여 내경이 증가하는 제3경사부(62)가 형성된다.

또한, 제2앵커몸체(60)의 하단부 외주면에는 커버(90)와 나사 결합하기 위한 제1나사부(63)가 형성된다.

상기 제2앵커몸체(60)에 삽입되는 제2웨지(70)는 4 가닥의 각각의 강연선(11)에 대응하여 4 개로 이루어지되, 각각의 제2웨지(70)는 길이 방향으로 2 개로 절개되어 형성되고, 각각의 제2웨지(70) 내주면에는 강연선(11)을 인장하였을 때 강연선(11)을 꽉 잡을 수 있도록 하는 맞물림부(73)가 각각 형성된다.

상기 맞물림부(73)는 도 2의 확대도와 같이 강연선(11)을 삽입할 때는 쉽게 삽입되고 강연선(11)에 인장력을 부가할 때는 쉽게 빠지지 않도록 한쪽 방향 즉 하단부를 향하여 더욱 경사진 나사 형태를 가지는 것이 유리하다.

또한, 각각의 제2웨지(70)의 하단부 외주면에는 제2웨지(70)의 하단부를 조여 탄성력을 가할 수 있는 오링(80)이 삽입 설치되는 오링홈(74)이 형성된다.

상기 오링(80)은 각각의 제2웨지(70) 하단부의 오링홈(74)에 삽입되어 하단부에 압축력을 가하여 하단부는 오므라들고 상단부는 벌어지게 하는 역할을 하며, 제2웨지(70)에 쉽게 삽입할 수 있도록 그 일부가 절개된 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 일부가 절개된 강철 재질의 링 형태의 오링(80)을 오링홈(74)에 삽입하였으나 이러한 오링(80) 외에 탄성력을 가할 수 있는 고무링 등의 탄성밴드를 사용할 수 있음은 물론이다.

따라서 각각의 제2웨지(70)는 상기 오링(80)으로 인하여 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 삽입되었을 때는 제5개구부(71)가 벌어지면서 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 밀접하게 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기 커버(90)의 상단부 내주면에는 제2나사부(91)가 형성되어 커버(90)는 제2앵커몸체(60)의 제1나사부(63)와 나사 결합된다.

다음으로 상기와 같은 본 실시예에 따른 앵커를 이용한 지반 보강공사 시공방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3a(a)에 도시된 바와 같이, 인장재(10)에 스토퍼(12)와 지지판(13)을 삽입하고 인장재(10)를 스프링(30)이 삽입된 압박관(20), 제1앵커몸체(40), 제1웨지(50), 제2앵커몸체(60), 제2웨지(70)를 차례로 관통하여 제2웨지(70)의 맞물림부(73)에 물린 후 제2앵커몸체(60)와 커버(90)를 나사 체결하여 인장재(10)와 앵커(100)를 체결한다(단계 (a)).

상기 단계 (a)에서는 제2웨지(70)가 인장재(10)를 꽉 문 상태에서 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 밀접하게 접촉하도록 하기 위하여 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다.

즉, 인장재(10)의 하단부 끝단 부분이 제2웨지(70)의 하단부로부터 일정 길이만큼 돌출되도록 인장재(10)를 삽입하고 인장재(10)를 물고 있는 4개의 제2웨지(70)를 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 이를 때까지 깊이 삽입하면 제2웨지(70)의 제4경사부(72)는 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 밀접하게 접촉된다. 이 상태에서 인장재(10)에 약간의 인장력을 가하면 제2웨지(70)는 상단부를 향해 밀려오면서 제2앵커몸체(60)에 더욱 밀접하게 접촉되어 인장재(10)가 빠지지 않게 된다.

상기 방법에 의하면 인장재(10)의 초기 장착시 제2웨지(70)가 맞물림부(73)를 통해 인장재(10)를 확실히 물고 있으므로 추후의 인장재(10)의 인장이 확실하게 보장되는 장점이 있다.

상기 단계 (a)에서는 인장재(10)에 장착된 스토퍼(12)에 의하여 압박관(20)이 위쪽으로 밀려오는 것이 방지된다.

다음으로 도 3a(b)와 같이 인장재(10)가 결합된 앵커(100)를 지중에 형성된 천공홀에 삽입한다(단계 (b)).

상기 단계 (b)에서는 앵커(100)의 제1앵커몸체(40)와 천공홀의 내벽은 서로 접촉하지 않은 채 일정한 간격을 유지한다.

이후 도 3b(c)와 같이 앵커(100)가 삽입된 천공홀에 그라우트 등을 주입하여 양생시킨다(단계 (c)).

다음에 도 3b(d)와 같이 일정 시간이 지난 후 그라우트가 양생되면 인장기 등을 이용하여 인장재(10)를 인장시킨다(단계 (d)).

상기 단계 (d)에서 인장재(10)를 인장시키면 인장재(10)에 맞물린 제2웨지(70)는 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)를 따라 상승하면서 더욱 밀착되고 또한 이에 연결된 제1웨지(50)도 같이 상승하면서 제1웨지(50)와 제1앵커몸체(40)와의 접촉관계도 더욱 밀착되고, 한편으로 제1앵커몸체(40)의 제2개구부(41)가 벌어지면서 제1앵커몸체(40)는 천공홀의 내벽에 밀접하게 접촉되게 된다.

마지막으로 도 3c(e)와 같이 인장재(10)에 작용하는 하중이 일정 하중 이상이 되면 제1웨지(50)의 상승으로 인하여 제1앵커몸체(40)의 제2개구부(41)는 더욱 벌어지고 마침내 제1앵커몸체(40)를 결합하고 있던 탄성밴드(44)는 끊어지게 된다. 탄성밴드(44)가 끊어지면 제1웨지(50)는 최대로 상승하고 제1앵커몸체(40)는 천공홀의 내벽 안쪽으로 침투하면서 압박력을 가하여 더욱 고정된 상태를 유지하게 된다(단계 (e)).

상기 단계 (e)에서는 탄성밴드(44)가 끊어지면서 제1웨지(50)가 최대로 상승하더라도 스프링(30)으로 인하여 제1웨지(50)와 압박관(20)은 서로 충돌하지 않고 어느 정도의 간격을 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 앵커(100') 및 이를 이용한 시공방법에 대한 것이다.

도 4의 앵커(100')는 도 2의 앵커(100)와 비교할 때 제1앵커몸체(40)와 제1웨지(50)를 상하로 2단으로 형성한 점, 즉 제1웨지(50) 하단부에 제1앵커몸체(40')를 장착하고 제1앵커몸체(40') 내부에 제1웨지(50')를 추가한 점에서 차이가 있다.

본 실시예에서 추가된 제1앵커몸체(40')는 도 2의 제1앵커몸체(40)와 실질적으로 동일하고 제1웨지(50')는 도 2의 제1웨지(50)와 실질적으로 동일하다.

상기와 같이 제1앵커몸체(40)와 제1웨지(50)를 상하로 2단으로 형성함으로써 앵커와 천공홀 내벽 사이의 밀착력을 증가시켜 인장력을 또한 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

물론 본 실시예에서는 제1앵커몸체(40')와 제1웨지(50')가 추가됨으로써 스프링(30') 역시 추가될 수 있고, 이 경우 추가된 스프링(30')을 지지하기 위하여 제1웨지(50) 하단부 내주면에는 스프링(30')을 지지하기 위한 안착면이 형성될 수도 있다.

추가된 제1웨지(50')와 그 하단부의 제2앵커몸체(60)와의 결합관계는 도 2의 실시예와 동일하고 이를 이용한 시공방법도 도 3의 실시예의 방법과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상 본 발명의 보강 앵커 및 이를 이용한 시공방법에 대한 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐, 본 발명은 반드시 이러한 실시예들에 국한되는 것은 아니며, 따라서 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게는 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 이 실시예들에 대한 여러 가지 변경들이 자명할 것이다. 이 명세서에 설명된 여러 가지 실시예들에 관련된 원리들은 다른 실시예들에도 적용될 수 있다. 그러므로 이 설명은 첨부된 도면과 함께 예시된 실시예들로 한정하기 위한 것이 아니라 이 명세서로 개시되거나 제안되는 원리들 및 신규하고 발명적인 특징들과 일치하는 최광의의 범위를 제공하기 위한 것이다. 이에 따라, 본 발명은 본 발명의 범위와 첨부된 청구항들에 포괄되는 이러한 모든 대체, 변경 및 변형들을 포함(hold)하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

그러므로 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 앵커
10: 인장재
11: 강연선 12: 스토퍼
13: 지지판
20: 압박관
21: 제1개구부 22: 걸림턱
23: 안착면
30: 스프링
40: 제1앵커몸체 41: 제2개구부
42: 제1경사부 43: 밴드홈
44: 탄성밴드
50: 제1웨지 51: 제3개구부
52: 제2경사부 53: 안착홈
60: 제2앵커몸체 61: 제4개구부
62: 제3경사부 63: 제1나사부
70: 제2웨지 71: 제5개구부
72: 제4경사부 73: 맞물림부
74: 오링홈
80: 오링
90: 커버 91: 제2나사부
30': 스프링 40': 제1앵커몸체
50': 제1웨지 100': 앵커

Claims (9)

1. 그 상단부에 인장재(10)가 삽입되는 제1개구부(21)가 형성되고, 외주면에는 천공홀의 내벽과 밀착되어 내벽에 압박력을 가할 수 있는 걸림턱(22)이 원주 방향으로 복수 단으로 형성되는 중공 형태의 압박관(20);과
   압박관(20)과 제1웨지(50) 사이에 장착되는 스프링(30);과
   스프링(30)에 의하여 압박관(20)과 일정 간격을 유지한 채 상단부에는 제2개구부(41)가 형성되고 내주면에는 하단부를 향할수록 내경이 증가하는 제1경사부(42)가 형성되며 길이 방향으로 세 개로 절개되어 결합시 전체적으로 원통 형상을 이루는 제1앵커몸체(40)와;
   제1앵커몸체(40)에 삽입되고 외주면에는 상단부에서 하단부를 향해 제1앵커몸체(40)의 제1경사부(42)에 대응하여 외경이 증가하는 제2경사부(52)가 형성되며 하단부에는 제2앵커몸체(60)가 삽입되는 안착홈(53)이 형성되는 제1웨지(50);와
   상단부는 제1웨지(50)의 안착홈(53)에 삽입되고 내주면에는 제2웨지(70)가 삽입되도록 상단부에서 하단부를 향하여 내경이 증가하는 제3경사부(62)가 형성되며 하단부 외주면에는 커버(90)와 나사 결합되는 제1나사부(63)가 형성되는 제2앵커몸체(60)와;
   제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 삽입되도록 외주면에는 상단부에서 하단부를 향하여 외경이 증가하는 제4경사부(72)가 형성되고 그 내주면에는 인장재(10)를 물수 있는 맞물림부(73)가 형성되며 하단부 외주면에는 오링(80)이 삽입되는 오링홈(74)이 형성되는 제2웨지(70)와;
   상단부 내주면에 형성된 제2나사부(91)를 통해 제2앵커몸체(60)의 제1나사부(63)와 나사 결합되는 커버(90);를 포함하고,
   제1앵커몸체(40)를 이루는 세 개의 부분 상단부와 하단부 외주면 각각에는 탄성밴드(44)가 삽입되는 밴드홈(43)이 형성되고,
   상기 제2웨지(70)는 4 가닥의 각각의 강연선(11)에 대응하여 4 개로 이루어지되, 각각의 제2웨지(70)는 길이 방향으로 2 개로 절개되어 형성되고, 각각의 제2웨지(70) 내주면에는 강연선(11)을 인장하였을 때 강연선(11)을 꽉 잡을 수 있도록 하는 맞물림부(73)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
2. 청구항 1에 있어서, 인장재(10)로는 4 가닥의 강연선(11)이 사용되고 상기 강연선(11)은 합성수지로 이루어진 피복관에 의해 피복될 수 있고, 스토퍼(12)와 지지판(13)이 인장재(10)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 압박관(20) 하단부 내주면에는 스프링(30)이 안착되는 안착면(23)이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
5. 삭제
6. 청구항 1에서, 상기 제2웨지(70) 각각의 하단부에 형성된 오링홈(74)에 삽입되는 오링(80)은 제2웨지(70)에 쉽게 삽입할 수 있도록 그 일부가 절개된 강철 재질로 구현되거나 탄성밴드인 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
7. 청구항 1에 있어서, 각각의 제2웨지(70) 내주면에 형성되는 맞물림부(73)는 강연선(11)을 삽입할 때는 쉽게 삽입되고 강연선(11)에 인장력을 부가할 때는 쉽게 빠지지 않도록 한쪽 방향 즉 하단부를 향하여 더욱 경사진 나사 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
8. 청구항 1에 있어서, 제1웨지(50) 하단부에 장착되는 제1앵커몸체(40')와 제1앵커몸체(40') 내부에 삽입되는 제1웨지(50')및 스프링(30')를 더 포함하여 제1앵커몸체(40)와 제1웨지(50)가 상하로 2단으로 형성되고, 제1웨지(50) 하단부 내주면에는 추가된 스프링(30')을 지지하기 위한 안착면이 형성되되, 추가된 제1앵커몸체(40')는 제1앵커몸체(40)와 실질적으로 동일하고 제1웨지(50')는 제1웨지(50)와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커
9. 인장재(10)에 스토퍼(12)와 지지판(13)을 삽입하고 인장재(10)를 스프링(30)이 삽입된 압박관(20), 제1앵커몸체(40), 제1웨지(50), 제2앵커몸체(60), 제2웨지(70)를 차례로 관통하여 제2웨지(70)의 맞물림부(73)에 물린 후 제2앵커몸체(60)와 커버(90)를 나사 체결하여 인장재(10)와 앵커(100)를 체결하는 단계 (a);와;
   인장재(10)가 결합된 앵커(100)를 지중에 형성된 천공홀에 삽입하는 단계 (b);와.
   앵커(100)가 삽입된 천공홀에 그라우트를 주입하여 양생시키는 단계 (c);와
   일정 시간이 지난 후 그라우트가 양생되면 인장기 등을 이용하여 인장재(10)를 인장시키는 단계 (d);와
   일정 하중 이상의 하중을 인장재(10)에 가하여 제1앵커몸체(40)를 결합하고 있던 탄성밴드(44)가 끊어지면서 제1웨지(50)는 최대로 상승하여 제1앵커몸체(40)는 천공홀의 내벽 안쪽으로 침투하면서 압박력을 가하여 더욱 고정된 상태를 유지하는 단계 (e);를 포함하되,
   상기 단계 (a)는 인장재(10)의 하단부 끝단 부분이 제2웨지(70)의 하단부로부터 일정 길이만큼 돌출되도록 인장재(10)를 삽입하고 인장재(10)를 물고 있는 4개의 제2웨지(70)를 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 이를 때까지 깊이 삽입하여 2웨지(70)의 제4경사부(72)가 제2앵커몸체(60)의 제3경사부(62)에 밀접하게 접촉되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구식 지반 보강 앵커를 이용한 시공방법
   

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