KR102352719B1 - 2 방향 인양 하중에 저항하고 옹벽 세그멘트 연결장치를 겸용하는 하이브리드 인양 앵커와 이를 포함하는 프리캐스트 옹벽 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높이 1.5m에서 8m까지의 공장 제작(Precast) 기초, 벽체 일체식 철근콘크리트 옹벽과 옹벽에 설치되는 인양 앵커와 이 인양 앵커가 설치된 옹벽 및 이를 이용한 옹벽 세그먼트끼리의 연결을 특징으로 하는 상기 옹벽의 시공법에 관한 것이다. 또한 상기 인양 앵커와 인양 공구가 결합된 인양 장치에 관한 것이다. 그리고, 옹벽에 적어도 2가지 힘의 방향에 저항하는 앵커볼트를 제작 설치하고, 이처럼 견고하게 설치된 앵커 볼트에 특수한 고리 너트와 연결장치를 설치하여, 옹벽 세그먼트를 연결 결합함으로써 연결장치로도 겸용하게 하는 한편, 옹벽 기초 지지 점에 단차 방지용 플레이트를 설치하고, 옹벽 기초 중앙부에 타이볼트 홀을 주어 옹벽 생산 시 거푸집 변형도 방지하고, 그라우팅-홀로도 이용하여 그라우팅 밀크의 침투도 원활하게 하는 방법으로, 안정성과 경제성이 함께 획기적으로 개선된 특수 구조의 앵커 볼트와 이 앵커 볼트가 설치된 캔티레버식 철근콘크리트 옹벽과 그 시공방법에 관한 것이다.

Description

2 방향 인양 하중에 저항하고 옹벽 세그멘트 연결장치를 겸용하는 하이브리드 인양 앵커와 이를 포함하는 프리캐스트 옹벽 및 그 시공방법{The precast concrete retaining wall with anchor bolts that resists lifting loads in two directions and serves as a segment connecting device and its construction method}

본 발명은 도로, 철도, 택지 등에서 부지를 넓게 쓰기 위해, 절토 또는 복토지의 토사 붕괴를 방지하기 위한 목적으로 설치되는 철근콘크리트 옹벽 중에서, 공장에서 제작한 후 운반하여 현장에서 설치하는 기초 벽체 일체식 프리캐스트 철근콘크리트 옹벽의 옹벽 세그멘트 연결장치를 겸용하는 하이브리드 인양 앵커와 이를 포함하는 인양장치와 프리캐스트 옹벽 및 그 시공방법에 관한 것이다.

과거에는 상기의 목적으로 석축을 설치하였으나, 현대식 공법으로 더 안전한 구조로 만든 철근콘크리트 옹벽을 설치하고 있다.

철근콘크리트 옹벽은 현장에서 비계설치, 철근조립, 거푸집조립, 콘크리트 타설, 거푸집 해체 등 일련의 과정을 반복적으로 작업해서 완성하게 되는데, 공정이 현장에서 이루어지다 보니 현장 여건이나 기상 조건이 작업에 지대한 영향을 주고 안전 상에도 많은 문제점들이 발생하고 있다.

이러한 철근 콘크리트 옹벽은 높이가 8m까지는 주로 L형이나 역T형(이를 캔티레버식 옹벽이라 함)으로 하고 8m 이상은 부벽식 옹벽으로 설치하나, 부벽식 옹벽은 옹벽 배면에 설치되는 부벽이 옹벽 뒤 채움 시 층 다짐할 때 장애가 되어 사용을 꺼리는 경우가 많다.

한편 PC(Precast) 콘크리트 제품의 역사를 돌아보면, PC박스(Precast 암거)는 PC옹벽(Precast 옹벽)보다 약 15년 정도 빠른 1990년도부터 상용화 보급되기 시작했는데, PC박스의 경우 폐합 단면이면서 대칭 구조체로서 취급이 쉽고 구조적으로도 안정된 반면, 2000년도 중반부터 보급되기 시작한 PC옹벽은 개방 단면이면서 비대칭 구조체여서 취급이 어렵고, 구조적으로도 해결해야 할 사항이 많아 상용화 보급이 늦어졌고 발전 속도도 더디게 진행되었다.

또한 대부분의 PC옹벽은 취급, 운반의 문제로 판상형(판의 형태)으로 제작되어, 강관이나 콘크리트 부벽으로 각각 독립된 판상형 기초와 벽체를 연결하는 방법을 많이 사용한다.

예를 들면 대한민국 등록실용신안 제20-0404657호는 옹벽 기초와 벽체를 모두 판상형으로 제작하여, 강관과 PS강봉으로 버팀대 형태로 연결하는 방식이다.

이러한 대각선 버팀대는 옹벽 설치 후 옹벽 배면에 뒤채움 다짐할 때 토사를 30cm 두께로 층 다짐하여 토압을 최소로 하여야 하나, 대형 진동 롤러에 의한 층 다짐을 하는데 장애가 되어 층 다짐을 제대로 할 수 없게 된다.

또 이러한 판상형 조립식 PC옹벽은 응력이 가장 크게 발생하고 집중되는 벽체 하단부에 조인트 연결부가 형성됨으로써 구조적 취약부가 되고 있다.

또한 강관을 인양하여 설치할 때 수직 벽체를 크레인이 잡고 있어야 해서 2대의 크레인이 필요한데, 크레인은 아우트리거를 펼칠 경우 설치 면적이 넓어서 현장 설치 효율성을 크게 저하시킨다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-0640716호에는 역T형 옹벽을 형성하는 옹벽에 대해서 기술하고 있는데, 이는 판상형의 벽체를 먼저 땅속에 매립하여 고정시킨 후(판상형은 스스로 자립할 수 없으므로 땅속에 매립하여 세움) 앞굽과 뒷굽을 별도로 제작하여 벽체에 연결하고 이후, 상부 벽체를 PS강선(PS강봉이 아닌)으로 연결하는 것으로써, 모든 부재가 판상형으로 조립되어 운반이나 취급은 편할 수 있으나, 응력이 가장 큰 기초와 벽체에 연결 조인트가 생겨 구조적으로 취약할 수 있다.

그리고 본 출원인의 등록특허 제10-1125725호에는 프리케스트 옹벽의 시공 시 앵커 볼트를 이용하여 옹벽을 연결하는 시공방법이 기재되어 있다.

상기 특허에는 앵커 볼트가 옹벽에 수직으로 매몰되어 있어 그 인장력이 취약하여, 옹벽 세그먼트의 연결수단으로 사용이 가능하나, 옹벽의 운반, 시공을 위한 인양에는 안정성을 확보하기가 어려웠다.

본 발명은 상기 예를 들었던 판상형 조립식 옹벽의 단점을 해결하기 위한 기초 벽체 일체식 옹벽에 관한 것으로서, 특히 등록특허제10-1125725호의 문제점을 해결한 발명으로, 상당한 중량물인 공장 제작 옹벽의 안전상 핵심 부속이라 할 수 있는, 인양 앵커 및 옹벽 세그먼트 연결 장치를 크게 개선하고 안정적인 시공 후의 품질 유지를 하기 위한 발명이다.

등록실용신안 제20-0404657호 등록특허 제10-0640716호 등록특허 제10-1125725호

판상형 조립식 옹벽의 경우, 기초와 분리된 벽체가 스스로 자립할 수 없어 강관이나 부벽을 설치하기 위해 벽체를 또 다른 크레인이 잡고 있어야 하므로 2대의 크레인이 필요하다.

그러나 기초, 벽체 일체식 옹벽은 역T형이나 L형으로 제작하여 PC옹벽 설치 시 스스로 자립 거치되게 함으로써, 크레인 한 대만으로 PC옹벽을 안정되게 설치할 수 있는 장점이 있다.

실제로 현장에서는 터파기 공정 등 타 건설 공정과의 간섭 등으로 크레인 거치 장소가 여유롭지 않으며, 이를 고려하여 작업계획을 면밀히 세워야만 옹벽 설치 전 구간에 크레인을 이동 거치하며 PC옹벽을 설치할 수 있다.

따라서 크레인 1대만으로 옹벽 설치가 가능한 기초, 벽체 일체식 옹벽의 경우, 이러한 현장에서 단순공정이 되어 옹벽 설치 속도를 크게 향상할 수 있고, 또 우기 시나 법면을 빠르게 안정시켜야 하는 현장에서 가 시설 없이 신속하게 옹벽을 설치할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 시공상의 큰 장점에도 불구하고 기초, 벽체 일체식 옹벽은 옹벽을 일체화 함에 따른 중량의 증가로 인해, 안전과 관련하여 인양 앵커 볼트의 역할이 매우 중요하며 개선책이 필요하다.

기초, 벽체 일체식 옹벽은 높이가 3m 이상일 경우 도로 통행 시 화물 적재 높이 제한 때문에 트럭 운반이 불가하여 눕혀서 제작, 운반 후 현장에서 회전시켜 돌려세워 설치하는데, 무거운 중량의 콘크리트제품을 회전시키거나 90˚ 돌려세울 때, 인장력을 받던 인양 앵커 볼트가 전단력과 휨 응력을 받게 되면서 휘거나 부러질 가능성이 커 안전사고의 위협이 상존한다.

인양 앵커 볼트가 인장만 받기 위해서는 별도의 인양 앵커볼트를 옹벽 벽체 상단에 1세트 추가로 설치하면 되나, 이 경우 비경제적인 것은 물론이고 설치 후 노출된 인양 앵커볼트를 제거하는 불편과 제거 후 마감처리를 해도 깨끗하지 못하게 된다.

따라서 본 발명은 2 방향 앵커볼트를 창안하여 이를 고리 너트와 연결하여 옹벽에 설치하여 인양 앵커로 사용함으로써, 인양 앵커 볼트에 전단력과 휨 응력이 발생하지 않도록 하거나, 발생하더라도 문제가 안 될 정도로 미세한 휨 응력이 발생하도록 한다면 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

더하여 특정 구조의 인양 공구를 사용하여 앵커 볼트의 전단력과 응력을 상쇄함으로써, 최대한 옹벽의 파손을 방지하여 용이한 운반 및 설치가 가능하다.

또, 이렇게 튼튼하게 설치된 인양 앵커를 옹벽 세그먼트끼리 연결할 때 이용하면 옹벽 세그먼트 간의 결합을 확실히 할 수 있고, 추가로 단차 방지 플레이트를 설치하여 편 토압으로 인한 단차 발생이나 옹벽의 부등 침하를 방지할 수 있다.

즉, 옹벽 설치 후에는 기초 바닥과 옹벽 기초 사이를 시멘트 밀크로 채우고 인양 앵커를 이용하여 옹벽을 연결하면 개개의 PC옹벽을 일체화 하여 현장 타설 옹벽과 같이 일체화된 옹벽 구조물을 형성시킬 수 있다.

여기서 시멘트 밀크로 그라우팅시 시멘트 밀크의 고르고 원활한 침투를 위한 수단도 고려해야 한다.

초창기 프리캐스트(공장제작) 옹벽은 주로 판상형으로 제작된 철근콘크리트 부재를 강관이나 콘크리트 부벽을 사용하여 조립함으로써, L형 또는 역T형의 캔티레버식 프리캐스트 옹벽 구조체를 완성하는 것이었다.

본 발명에서는 현장의 여유롭지 않은 조건을 고려하여 1대의 크레인만으로 설치가 가능하고, 응력에 대한 구조적 취약부인 기초와 벽체를 일체식으로 제작한 옹벽에 관한 것으로서, 일체식 옹벽의 구조상 발생하는 무거운 중량 때문에 이를 탈형, 운반 및 설치할 때 튼튼한 인양 앵커가 설치되어 있어야 한다.

일반적인 인양 앵커로는 상당히 무거운 중량물인 상기 옹벽을 90˚회전시켜 들어 올릴 때, 전단력과 휨 응력이 발생하여 휘거나 탈리 등의 발생으로 파손되기 쉽다.

또 파손 시에는 인명 사고와 직결될 수 있어 일체식 옹벽의 보급과 실행이 쉽지 않았다.

본 발명에서는 인양 앵커는 앵커 볼트와 고리 너트로 구성되는데, 인양 앵커 볼트는 수평 다리와 이 수평 다리에 일정 각도로 설치되는 또 하나의 다리를 두어, 2개의 다리를 가지도록 제작한 후 옹벽에 설치하면, 작은 트러스 구조를 형성하게 되어 하중에 대한 저항을 극대화 시킬 수 있는데, 옹벽 운반 시에는 인양 앵커 볼트의 수평 다리가 인장력을 저항하고, 90˚ 회전시켜 설치할 때는 앵커에 일정 각도로 설치된 또 다른 다리가 인장력을 저항하게 하면, 중량물 인양에 취약한 전단력이나 휨 응력의 발생을 거의 없앨 수 있다.

이때 옹벽 표면에서 돌출된 인양 앵커 볼트의 노출부에는, 이동과 설치에 적절히 대응하는 구멍과 몸통에 고리 홈을 형성시킨 고리 너트를 체결한다.

참고로 도 4에 대표적인 트러스 구조에 대한 원리를 설명하는 그림을 도시하였다.

본 발명은 상기한 안전하고 효율적인 앵커 볼트와 고리 너트를 사용하여 옹벽을 설치하고, 설치 후에는 이렇게 견고하게 설치된 인양 앵커를 이용하여 옹벽 세그먼트를 연결할 때 사용하면, 일종의 하이브리드(Hybrid)형 인양 앵커를 갖춘 옹벽이 된다.

즉, 각각의 옹벽에 튼튼하게 설치된 앵커 볼트에 체결된 고리 너트의 홈에 후크(또는 링) 형상을 갖는 볼트를 걸고, 이웃하는 다른 옹벽에 걸어 놓은 후크 볼트를 장 너트로 연결하여 체결한 후 회전시켜 긴장하면, 강한 토크로 옹벽을 밀착시켜 결합할 수 있다.

여기서 각각의 후크(또는 링) 볼트는 한쪽은 오른쪽(right) 나사산을 갖고 다른 한쪽은 왼쪽(left) 나사산을 가지며 각각 이에 대응하는 오른쪽, 왼쪽 나사를 형성한 장 너트를 안쪽으로 돌릴 때는 조여지고, 바깥쪽으로 돌릴 때는 풀어지도록 하는 것이다.

이는 턴버클의 원리와 같으며 중앙 너트만 형식과 조임 도구가 다르다.

본 발명은 파손 시 인명 사고와 직결되는 인양 앵커를 일정 각도의 다리가 2개가 되도록 제작한 후, 옹벽에 장착하여 옹벽 설치 시 인양 앵커에 추가로 설치된 상기 앵커의 또 다른 다리가 인장을 받도록 하게 하여, 무거운 하중에 취약한 전단력과 휨 응력의 발생을 최소로 하여 안전사고의 위험성을 제거한다.

또 PC 옹벽 설치 시 적당한 두께와 크기의 강판을 옹벽과 이웃하는 옹벽의 기초가 만나는 부분에 중첩되게 깔아, 토압으로 인한 단차 발생이나 옹벽의 부등 침하를 방지하는 단차 방지 플레이트를 설치한다.

한편 공장에서 옹벽을 생산할 때 사용되는 강재 거푸집의 기초부에는, 액상의 레미콘 압력에 의한 거푸집 변형을 방지하기 위해 타이 볼트를 설치하는데, 이 타이 볼트를 환봉으로 특수하게 제작하여 설치하면 옹벽의 기초부에 적당한 직경의 구멍이 형성되어, 이 구멍을 그라우팅 시 이용하면 그라우팅 밀크의 고르고 원활한 침투를 달성할 수 있다.

결론적으로 기초, 벽체 일체식 공장 제작 옹벽은 중량물인 관계로 운반하거나 설치할 때 튼튼한 인양 앵커 볼트가 설치되어 있어야 하는데, 앞에 설명한 안전하고 효율적인 인양 앵커볼트를 창안하여 설치하고, 이렇게 견고하게 설치된 인양 앵커를 옹벽 세그먼트끼리 연결할 때, 연결장치로도 겸용 사용하게 하는 하이브리드형 인양 앵커를 설치하도록 하고, 상기 단차 방지 플레이트와 그라우팅 홀을 설치한다면 안전성과 경제성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있는 PC 옹벽과 그 설치 방법이 되는 것이다.

본 발명은 판상형 PC 옹벽의 단점을 없애기 위하여, 기초와 벽체를 일체식으로 공장에서 제작한 옹벽을 제공함에 있어, 물리적으로 발생할 수밖에 없는 상당한 중량의 PC옹벽을 효과적으로 제어하여, 안전사고의 위험을 감소시키고 옹벽 세그먼트를 강력하게 결합할 수 있는 장치를 갖춘 PC 옹벽 제품을 제공하고, 편 토압과 부등 침하에 의한 단차 발생을 억제해 시공 품질을 우수하게 유지하는 수단을 갖춘 시공방법을 제공하는 것으로서 다음과 같은 발명 효과가 있다.

첫째, 상기한 것처럼 기초, 벽체 일체식 옹벽은 상당히 무거운 중량이라서 안전사고와 인명사고에 직결될 수 있는 인양 앵커를 탈형, 운반, 설치 등에 따라 하중 방향이 바뀌더라도, 앵커볼트에는 주로 하중 저항에 가장 강한 인장력만 발생하도록 창안 설치하고, 특정 구조의 인양 공구를 사용함으로써, 안전율 5 이상으로 현장 재해의 가능성을 배제하여, 옹벽의 탈형, 운반, 설치의 크레인 인양 작업의 안정성, 작업의 용이성을 향상시키는 것이다.

둘째, 이렇게 견고하고 튼튼하게 설치된 인양 앵커를 이용하여 옹벽 세그먼트끼리 연결, 결합함으로써 옹벽 구조체를 일체화 시켜 분절 공법인 프리캐스트 옹벽의 완성도를 높인다.

셋째, 옹벽 설치 시 바닥 면과 옹벽 세그먼트끼리 만나는 지점에 단차 방지 플레이트를 설치하고, 그라우팅 홀을 두어 시멘트 밀크 투입을 원활하고 고르게 하여, 단차 발생을 최소화하여 우수한 시공 품질을 유지하게 한다.

기초, 벽체 일체식 PC 옹벽의 구조적 안전성과 응력에 강한 일체성에 더해 창안된 본 발명은, 비교적 간단한 구조로서 손쉽게 설치되고 사용이 되도록 하여, PC 옹벽 설치 속도를 신속하게 하여 효율성을 높이고 이에 따른 경제성도 개선되도록 하는 것이다.

현장에서의 옹벽 인양, 설치, 결합 과정의 단순한 공정은 PC옹벽의 설치 속도를 크게 향상시킬 수 있어, 우기 시나 법면을 빠르게 안정시켜야 하는 현장에서 가 시설 없이 신속하게 설치할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 옹벽 설치 시 전면 사시도이다.
도 2는 캔티레버식 옹벽 개념도이다(L-형, 역T-형).
도 3은 각 상황별 앵커 볼트에 가해지는 힘의 방향과 상존한 문제점을 표시한 도면이다.
도 4는 대표적인 트러스 구조 원리 설명도이다.
도 5은 (a)는 인양 앵커의 앵커 볼트와 고리 너트 사시도, (b)는 설치상태 단면도이다
도 6는 설치 후 옹벽 단면도 및 PC 옹벽 사시도이다.
도 7은 인양장치 실시 사진 및 인양 공구의 사시도와 사용 확대도면이다.
도 8의 (a)는 이동 시, (b)는 설치 시 인양 앵커의 저항 인장력 방향 상세도 및 특수 인양 장치의 실제 사용 단면도이다.
도 9는 연결장치를 사용한 옹벽 세그먼트 연결의 사용 사시도이다.
도 10은 앵커 볼트, 고리 너트, 연결장치 설치 완성 후 옹벽의 평면 단면도이다.
도 11은 장 너트를 사용한 옹벽 세그먼트 연결의 사용 상태 및 확대 배면 사시도이다.
도 12는 인양 앵커의 제2 실시예 사시도이다.
도 13은 제2 실시예 인양 앵커와 전 나사산 연결 금구류에 의한 옹벽 및 인양 앵커 확대 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 인양 앵커와 이를 포함하는 인양장치와 옹벽 및 옹벽의 시공방법에 대하여, 도면 및 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 인양 앵커는 도 5 (a)에서 도시된 바와 같이 앵커 볼트(2)와, 고리너트(Link-Nut) (3)로 이루어지며, 도 5 (b)는 인양 앵커 볼트가 옹벽 벽체(1)에 매립 설치 완성한 상태의 단면도이다.

앵커 볼트(2)는 직선의 강봉에 한쪽은 수나사산을 형성하고, 다른 끝단에는 육각 형상 돌기를 가지는 일반적인 제1 앵커볼트 다리(2-1)의 적당한 위치에 일정 각도로 돌출되며, 끝단에 육각 형태의 돌기를 가지는 제2 앵커볼트 다리(2-2)를 추가로 형성시켜, 일정한 각도로 이격된 2개의 앵커볼트 다리(2-1, 2-2)를 가지는 것을 특징으로 하는 특정 구조의 앵커 볼트이다.

앵커 볼트(2)는 그 직경이 20 내지 40㎜의 직경 및 100 내지 300㎜의 길이의 볼트가 바람직하며, 옹벽의 크기나 무게에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

여기서 두 다리 사이의 각도는 구조역학상 가장 안정적인 트러스 구조를 형성하기 위하여 35° 내지 55°, 바람직하게는 40° 내지 50°로 함이 적당하며, 상기 범위 내에서 저항 인장력이 최대로 발휘된다.

고리 너트(3)는 장 방향 강봉의 한쪽 단면 중심에 상기 앵커 볼트의 수나사 산에 대응하는 고리너트 암나사(3-3)를 형성하고, 이 암나사 구멍과 직각되게 적당한 크기의 고리너트 수평홀(3-2)을 형성하여, 인양 시 인양 공구(11)와 결합 및 옹벽의 결합수단(제2 실시예)으로 사용된다.

고리 너트(3)의 단면은 돔(Dome)이나 테이퍼 형상을 취하게 하고, 원기둥면을 평행하게 2곳 디-컷팅(D-Cutting)하여(수평 홀의 직각면에 고리 너트 하단의 직경과 동일한 직경) 인양 공구(11)의 연결용 링크(11-6)와의 충돌을 방지한다.

또 원기둥면의 적당한 곳에 고리너트 홈(3-1)을 파서 훅(Hook)볼트(13, 14) 걸이(제1 실시예) 및 인양 공구(11)의 작동 핀(11-2)의 결합구를 형성한다.

그리고 고리 너트(3)는 헤드부가 하단부의 직경보다 크게 형성함으로써, 훅 볼트(13, 14)의 결합 시 훅 볼트 고리의 이탈을 방지하고, 고리너트 수평홀(3-2)은 인양 공구(11)의 작동 핀(11-2)의 직경보다 크게 형성하여(고리 너트의 헤드부의 직경과 하단부의 직경의 간극 차이), 인양 앵커와 인양 공구(11)의 결합 시 유동성에 대응하도록 한다.

또한 앵커 볼트(2)와 고리 너트(3) 사이의 앵커볼트 와셔(2-3)를 구성하며, 상기 앵커볼트 와셔(2-3)는 고리 너트(3)보다 단면적을 넓게 형성하고, 그 형상은 원형 또는 다각형의 형상으로 한다.

상기 앵커볼트 와셔(2-3)의 구성은 두께가 2 내지 5㎜, 그 지름이나 폭, 길이가 50 내지 100㎜의 강판으로 형성하여, 인양 시 인장력의 분산에 의하여 옹벽의 표면의 파손되는 것을 방지한다. 상기의 범위보다 작아지면 인장력의 분산이 어렵고, 커지면 인장력의 효과의 상승이 어려워 비경제적이다.

도 6은 기초 벽체 일체식 옹벽의 사시도 및 설치 후 단면도이다.

공장 제작 옹벽 벽체(1)는 전기한 앵커볼트(2)를 레미콘 타설 시 견고하게 매립 설치하고, 고리 너트(3)를 조립하며, 앵커볼트(2)는 옹벽 벽체(1)의 크기나 무게에 따라, 옹벽 벽체(1)의 배면(뒷채움 토사면)의 상단으로부터 옹벽 높이의 1/2 내지 1/4, 좌우 측면으로부터 10 내지 30㎝ 위치에 설치한다. 상기의 범위를 벗어나면 인양이나 설치 시의 균형을 잡기가 어렵고, 조립의 곤란한 문제점이 발생할 수 있다.

또한 필요에 따라 조립의 견고성을 향상시키기 위하여 옹벽의 하단부나 옹벽 기초(1-1)에 추가로 설치할 수도 있다.

그리고 옹벽 벽체(1)의 양 단면에 한쪽 면에는 볼록 돌기(10)를, 다른 한쪽 면에는 오목 홈(9)을 벽체 단면 전체에 형성시켜 옹벽 세그먼트끼리의 연결을 견고히 한다.

이때 오목 홈(9)과 볼록 돌기(10) 중간에는 높이 방향으로 장방형의 배수공(7, 8)을 형성시키는데, 그 간격은 0.5m 내지 2m, 바람직하게는 1.0m 내지 1.5m 간격으로 형성시켜, 모든 옹벽에 가장 나쁜 영향을 주는 물(水)의 배출을 원활하게 한다.

또 옹벽 기초(1-1)에는 타이볼트를 설치하여 그라우팅 홀(Grouting-Hole)(5)을 형성시킨다.

이렇게 제작된 옹벽을 현장에 옮겨 옹벽 연결 위치에 단차방지 플레이트(4)를 두고 그 위에 옹벽을 설치한다.

단차 방지 플레이트(4)는 옹벽 설치 시나 설치 후에 발생할 수 있는 단차를 억제한다.

이때 상기 오목 홈(9)이나 볼록 돌기(10) 부분의 다수의 지점에 0.5 내지 2m 간격으로 에폭시 퍼티(6)를 발라 설치하면 더욱 바람직한 구조물을 형성시킬 수 있다.

위와 같이 옹벽 설치를 완료한 다음 옹벽 기초(1-1) 면에 형성된 상기 그라우팅 홀(5)과 옹벽 세그먼트 사이 틈을 이용하여, 시멘트 밀크(물과 시멘트 비율은 중량비 1:1로 함이 가장 효율적임)를 밀어 넣어, 도 6에 표시된 레벨링용 쇄석 골재의 공극을 고르게 채우도록 한 후, 양생 경화시키게 되면 토압이나 풍하중을 받을 때 편 토압에 의한 옹벽 단차나 옹벽 파손 및 변형의 발생이 억제되어, 현장 타설 옹벽 못지않은 견고한 구조물이 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 PC 옹벽의 안정적인 설치 수단 및 방법을 제공하는 것 이외에, 더욱 중요한 상당히 무거운 중량물인 본 PC 옹벽을 인명피해에 직결되는 안전사고의 위험으로부터 벗어나게 하고, 옹벽 세그먼트를 더욱 공고히 결합하는 수단을 제공하는 것이다.

도 7은 휨 응력을 최소화할 수 있게 특수 제작된 인양 공구(11)이며, 실제 사용하는 사진과 인양 공구의 사시도(a) 및 사용 시 하중의 작용점을 확대한 도면(b)이다.

인양 공구(11)의 기본적인 구성을 보면 긴 장방형의 강재를 凹형으로 가공한 후, 옹벽과 접촉하는 바닥면의 일부에 U형으로 고리너트 걸이홈(11-1)을 파서 고리 너트(3)의 밑 부분에 걸리게 하며, 중앙 윗부분에는 작동 핀(11-2)이 자유롭게 통과할 수 있는 구멍을 형성시키고, 본체 윗부분 적당한 곳에 링크(11-6)연결용 구멍을 가지도록 구성된 것이다.

인양 공구(11)에 고리 너트(3)의 고리너트 수평홀(3-2)을 관통하는 작동 손잡이(11-5)를 갖춘 작동 핀(11-2)과, 작동 핀(11-2)을 일정한 범위에서 작동할 수 있게 하는 홈(11-4)을 형성한 작동 핀 실린더(11-3)를 설치하고, 고리 너트(3)와 충돌을 방지할 수 있는 구조를 한 링크(11-6)를 링크 고정용 핀(11-7)으로 연결하여 인양 공구(11)를 완성한다.

인양 공구(11)는 샤클(11-8)에 의해 크레인에 걸려 있는 와이어 로프(17)와 연결된다.

인양 공구(11)를 고리 너트(3)에 연결하는 방법은 작동 손잡이(11-5)를 화살표 1과 화살표 2의 방향으로 움직여 작동 핀(11-2)을 후퇴시킨 후, 고리 너트(3)에 걸고 다시 작동 핀 손잡이를 전진시키고, 아래쪽으로 회전시켜 작동 핀(11-2)이 오작동하지 않게 잠근다.

이렇게 크레인에 연결된 인양 공구(11)의 작동 기전을 설명하면 다음과 같다.

탈형 및 이동 시에는 빗금 친 인양 공구의 아래 부분(11-9)이 받침대가 되고, 작동 핀(11-2) 중심이 작용점, 링크 고정핀(11-7) 중심이 힘점이 되는 지렛대(Leverage)구조가 되어, 옹벽의 무게는 작동 핀(11-2)에 걸려 있는 고리 너트(3)에 의해 연결된 제1 앵커 볼트 다리(2-1)에 전달되어 앵커 볼트(2)는 인장력만 받게 된다(도8 (a) 참조).

현장에서 설치를 하기 위해 눕혀진 옹벽을 90도 돌려세울 때도, 옹벽 무게의 분력들은 전기한 지렛대 효과와 도 7 (b)의 화살표 3에 분산되어, 앵커 볼트(2)의 가장 취약점인 휨 응력은 발생하지 않는다.

다음 설치를 하기 위해 직립된 옹벽을 인양할 경우를 보면, 도 7-(b)의 화살표 3에 옹벽의 무게가 집중되게 되는데, 이는 인양 공구(11)의 바닥면에 형성시킨 U형 고리너트 걸이홈(11-1)이 도면에서 보듯이 일정 각도로 테이퍼 형상을 가지도록 가공하였기 때문이다.

이렇게 고리 너트(3)의 하단에 집중된 하중은 고리 너트(3)를 통해 제2 앵커볼트 다리(2-2)에 전달되어, 제2 앵커볼트 다리(2-2)의 인장력이 옹벽의 하중에 저항하게 되는 것이다.

그리고 인양 공구(11)의 장착과 탈착은 모두 한 번의 동작으로 이루어지므로, 여타 다른 방식(예: 커넥팅 링크-커넥팅 링크는 휨 응력을 제거할 수 없음)처럼 고리 너트(3)를 돌려서 풀고 장치 설치 후, 다시 돌려 잠그는 방식의 장치와는 비교할 수 없이 신속히 옹벽을 설치할 수 있는 장점도 있다.

도 8은 인양 방향에 따라 달라지는 옹벽의 하중에 저항하는 앵커 볼트의 역할을 설명하는 그림이다.

도 8 (a)를 보면 PC 옹벽의 탈형이나 운반 시에는 앵커 볼트(2)에 형성된 제1 앵커볼트 다리(2-1)의 인장력이 옹벽 하중에 저항하고, 도 8 (b)에서는 설치 시 제2 앵커볼트 다리(2-2)의 인장력이 옹벽 하중에 저항하는 것을 보여준다.

또한 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 인양 앵커와 인양 공구(11)는, 옹벽의 표면에 넓게 접촉함에 따라 옹벽의 넓은 면적에 인장 응력이 작용하여, 인양 앵커가 설치된 옹벽 주변의 파손을 방지하는 구성을 제공한다.

따라서 본 발명에서 창안된 인양 앵커는 인양 공구(11)와 함께, 안전율 5 이상의 안전사고 예방을 실현하는 PC 옹벽을 고객들에게 제공하게 되는 것이다.

다음은 PC 옹벽 설치 후 세그먼트 연결에 대하여 설명한다.

도 9는 옹벽 연결용 연결 장치의 사시도로, 도면 부호 (12)는 육각 강봉의 한쪽 면에 왼쪽 나사산을 반대 면에는 오른쪽 나사산을 가공 형성한 장-너트이며, 도면 부호 (13)은 한쪽 끝에 고리(또는 링(Ring))를 형성하고, 반대쪽에는 왼쪽 나사산을 형성한 왼쪽 훅-볼트이고, 도면 부호 (14)는 오른쪽 훅-볼트이다.

상기 3가지 부품은 사전에 가 조립되어 있는데, 현장에서 옹벽을 설치한 후 이웃하는 두 옹벽 사이에 상기 조립품을 걸치게 하여, 두 옹벽에 고정되어 있는 고리너트 홈(3-1)에 훅-볼트의 양쪽 고리(또는 링(Ring))를 걸어 조임 공구(15)를 이용해 힘껏 조이면, 에폭시-퍼티(Epoxy-Putty)(6)와 함께 옹벽 세그먼트를 강하게 연결할 수 있다.

이러한 조립품(12, 13, 14의 조립)은 턴버클(Turnbuckle) 형태의 구조를 가지게 되어 한쪽 방향으로만 돌려도 조여지거나 풀어지게 된다.

이때 훅-볼트(13, 14)를 고리 너트(3)에 거는 방법은, 고리 너트(3)의 아래 부분 직경은 훅-볼트(13, 14)의 내경보다 작고, 헤드부는 내경이 크게 형성되므로, 고리 너트(3)를 앵커 볼트(2)에서 푼 다음 훅-볼트(13, 14)의 고리(또는 링(Ring))에 넣은 후, 다시 앵커 볼트(2)에 돌려서 조립하여 훅-볼트(13-14)의 이탈을 방지한다.

여기서 훅-볼트(13, 14)의 고리(또는 링(Ring)) 위치가 중요한데 이것은 상기 고리너트 홈(3-1)의 위치에 따라 결정된다.

이 고리너트 홈(3-1)의 위치는 조임 공구(15) 사용시 옹벽 벽체(1)의 배면에 의해 간섭받지 않는 한도 내에서 최대한 옹벽에 밀착하여 형성되게 하는데, 이는 모멘트-팔(Moment-Arm)을 가능한 짧게 만들어 앵커 볼트(2)에 가해지는 응력을 최소화하기 위함이다.

그리고 이러한 옹벽 세그먼트 연결 장치는 왼쪽, 오른쪽 볼트 대신 적절한 길이의 전 나사산 볼트를 이용할 수 있고, 고리-너트(Link-Nut)는 아이 너트(Eye-Nut)로 대체할 수 있다.

즉 상기 앵커 볼트(2)에 아이 너트를 체결한 후 인접하는 또 다른 옹벽에 체결되어 있는, 아이 너트의 링 사이를 전 나사산 볼트로 서로 관통시킨 후, 전 나사산 볼트 양단에 적절한 크기와 두께를 가진 와셔 플레이트를 설치하고, 전 나사산 볼트에 대응하는 일반 육각 너트를 체결하여 강하게 조여주면(도 11 참조), 상기 왼쪽, 오른쪽 볼트와 고리 너트의 조합과 동등한 결합 효과를 얻을 수 있다.

도 10은 옹벽 세그먼트 연결장치(12, 13, 14)를 설치하여 완성한 상태의 평면도이다. 평면도에서 보듯 연결 장치는 옹벽 벽면에 최대한 밀착되어 있다.

도 11은 현장에서 옹벽을 연속해서 설치하는 도면을 도시한 것이다.

옹벽 설치 전에 기 설치된 옹벽 벽체(1) 단면에 에폭시 퍼티(6)가 여러 위치에 도포되어 있다.

상기 옹벽을 설치한 후 인양 앵커와 연결장치(조임 장치 12, 13, 14)를 조립한 후, 조임 장치를 스패너(15)로 조여주면 에폭시 퍼티(6)가 굳으면서 견고한 이음부가 형성된다.

다음으로 단차방지 플레이트(4)를 설치하고, 그라우팅-호스(16)를 옹벽 기초(1-1)에 형성된 그라우팅 홀(5)를 통하여 시멘트 밀크를 밀어 넣으면, 옹벽 기초(1-1) 바닥면과 레벨링 석분 사이에 형성된 공간이나, 레벨링 석분 자체에 생긴 공극에 시멘트 밀크가 채워지게 되며, 이 시멘트 밀크가 굳어지면 전기한 세그먼트 연결 방법과 단차 방지 플레이트와 어우러져, 현장 타설 옹벽에 버금가는 공장 제작 옹벽을 설치할 수 있게 된다.

단차방지 플레이트(4)는 두께 10 내지 30㎜의 가로 세로가 20 내지 50㎝ 크기의 강철판으로 형성한다.

이상 상기 앵커 볼트와 세그먼트 연결 장치는 하나의 방법에 불과할 뿐이며, 도 12는 다른 방식의 인양 앵커이고 도 13은 전 나사산 볼트의 연결 장치에 의한 옹벽의 인양 앵커의 결합 구조를 도시한 것이다.

다른 방식의 인양 앵커는 일반 육각 볼트에 육각 너트(x)와 평와셔를 조립한 후, 육각 너트(x)에 U-형 볼트나 직경 13-22㎜의 이형 철근(y)을 U-형으로 벤딩하여, 도 12처럼 점용접(Take-Weld)하여 사용해도, 상기 인양 앵커와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

옹벽 연결 장치도 이미 언급된 전 나사산 볼트를 사용할 수 있는데, 도면 13에서 보듯이 서로 인접하는 옹벽에 이미 설치되어 있는 2개의 고리너트 수평홀(3-2)을, 적절한 길이의 전나사산 볼트로 관통한 후 양단에, 와셔 플레이트와 육각 너트를 체결하여 강하게 조이면 상기 연결 장치와 동일한 효과를 볼 수 있다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 인양 앵커와 이를 포함하는 옹벽 및 인양 장치와 옹벽의 시공 방법의 내용을 좀 더 구체적으로 설명하겠으나, 이러한 내용이 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.

직경 20㎜ 길이 250㎜의 제1 육각볼트의 끝단에 수나사산을 50㎜ 형성시키고, 나사산 안쪽으로 동일한 규격의 제2 육각볼트를 45° 각도로 용접 결합하여 앵커 볼트를 제조한다.

두께 3㎜, 그 지름이 60㎜의 강판으로 와셔를 제조하고, 길이가 100㎜ 직경이 40㎜의 육각볼트의 수나사산과 결합할 수 있는 암나사산을 형성하고, 헤드부에 결합 홀 및 결합 홈을 형성한 고리 너트를 제조하여, 제1 육각 볼트에 와셔와 고리 너트를 결합하여 인양 앵커를 제조한다.

높이 8m 폭 2m의 철근 등이 배설된 옹벽의 제조 형틀의 상단으로부터 2m, 양 측면으로부터 20㎝ 지점에 실시예 1의 앵커 볼트를 고정시킨다.

형틀에 콘크리트를 나사산 하부까지 채운 다음 와셔를 콘크리트의 표면과 일치하도록 결합한 후 양생한다.

양생된 옹벽에 고리 너트를 결합하여 인양 앵커가 결합된 옹벽을 제조한다.

실시예 2에서 제조된 양 측면에 볼록홈과 오목홈, 배수공 및 그라우팅 홀이 형성되고, 에폭시 퍼티(6)가 코팅된 옹벽을 공사 현장으로 운송한다.

평탄화된 기초 바닥면에 두께 20㎜ 가로, 세로가 20*40인 단차 방치판를 옹벽 연결부위에 설치한 후 인양 앵커에 인양 공구를 결합하여 옹벽을 인양하여 고정시킨다.

고정된 옹벽을 인양 앵커에 형성된 고리 너트와 연결장치를 사용하여 견고하게 고정시키고, 그라우팅 홀에 그라우팅 호스를 이용하여 시멘트 밀크를 주입하고 양생시킨다.

양생된 옹벽의 배면에 토사를 채워준다.

위에 예에서 본 바와 같이 전술한 도면이나 구성은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지, 그 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 옹벽 벽체
1-1: 옹벽 기초
1-2: 옹벽 문양
2: 앵커볼트
2-1: 제1 앵커볼트 다리
2-2: 제2 앵커볼트 다리
2-3: 앵커볼트 와셔
3: 고리 너트
3-1: 고리너트 홈
3-2: 고리너트 수평홀
3-3: 고리너트 암나사
4: 단차방지 플레이트
5: 그라우팅 홀
6: 에폭시 퍼티,
7: 오목 전단키부 배수공,
8: 볼록 전단키부 배수공,
9: 오목 홈
10: 볼록 돌기
11: 인양 공구
11-1: 고리너트 걸이홈
11-2: 작동 핀
11-3: 작동 핀 실린더
11-4: 작동 핀 손잡이 가이드 홈
11-5: 작동 핀 손잡이
11-6: 연결용 링크
11-7: 링크 핀
11-8: 샤클
11-9: 받침대
12: 장 너트
13: 왼쪽 훅-볼트
14: 오른쪽 훅-볼트
15: 조임 공구
16: 그라우팅 호스
17: 와이어 로프

Claims (7)

1. 강봉에 한쪽은 수나사산을 형성하고, 다른 끝 단에는 육각 형상 돌기를 가지는 일반적인 육각머리 볼트로 형성된 제1 앵커볼트 다리(2-1)에, 40° 내지 50°의 각도로 제2 앵커볼트 다리(2-2)를 추가로 형성한 앵커 볼트(2)와,
   장 방향 강봉의 한쪽 단면 중심에 상기 앵커 볼트(2)의 수나사 산에 대응하는 암나사 너트(3-3)를 형성하고, 이 암나사 너트(3-3)의 구멍과 직각되게 고리너트 수평홀(3-2)과 고리너트 홈(3-1)을 형성한 고리 너트(3)와,
   상기 앵커 볼트(2)와 고리 너트(3) 사이에 고리 너트(3)보다 단면적을 넓게 형성한 앵커볼트 와셔(2-3)로 구성되어 옹벽의 탈형, 운반, 설치를 위한 인양 및 옹벽의 결합, 연결에 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 인양 앵커.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 앵커볼트 다리(2-2)는, 철근을 U형으로 절곡하여 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 인양 앵커.
3. 청구항 1의 하이브리드형 인양 앵커와 긴 장방형의 강재를 凹형으로 가공한 후, 바닥면에 U형으로 고리너트 걸이홈(11-1)을 형성하고, 중앙 윗부분에는 작동 핀(11-2)이 자유롭게 통과할 수 있는 구멍을 형성시키고, 본체 윗부분 링크(11-6) 연결용 구멍과 작동 손잡이(11-5)를 갖춘 작동 핀(11-2), 작동 핀(11-2)을 일정한 범위에서 작동할 수 있게 하는 홈(11-4)을 형성한 작동 핀 실린더(11-3)를 설치하고, 샤클(11-8)이 결합된 링크(11-6)를 링크 고정용 핀(11-7)으로 연결하여 구성한 인양 공구로 이루어진 프리캐스트 옹벽 인양장치.
4. 공장에서 제작된 벽체(1)와 옹벽 기초(1-1)가 일체로 형성된 L형 또는 역T형 프리캐스트 철근콘크리트 옹벽에 있어서,
   연결 면에는 각각 오목, 볼록 전단키(9, 10)를 마련하고 수직으로 일정 간격으로 장방형 오목, 볼록 전단키부 배수공(7, 8) 및 에폭시 퍼티(6)가 형성되며, 옹벽 기초에는 그라우팅 홀이 형성되고, 옹벽 벽체(1)의 배면의 상단으로부터 옹벽 높이의 1/2 내지 1/4, 좌우 측면으로부터 10 내지 30㎝ 위치에 청구항 1 또는 청구항 2의 하이브리드형 인양 앵커가 설치된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 옹벽.
5. 청구항 4의 프리캐스트 옹벽을 공사현장으로 이송하는 단계,
   평탄화된 기초바닥의 옹벽 연결 지점에 단차 방지판을 설치하는 단계,
   옹벽을 청구항 3의 인양 장치로 단차 방지판 위에 설치하는 단계,
   설치된 옹벽에 형성된 인양 앵커와 인양 앵커를 연결장치로 연결하는 단계,
   설치된 옹벽의 그라우팅 홀에 그라우팅 호스를 이용하여 시멘트 밀크를 주입하는 단계,
   옹벽의 배면에 토사로 뒷채움을 하는 단계를 포함하는 프리캐스트 옹벽의 시공방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 연결장치가 오른쪽 나사산의 오른쪽 훅-볼트(14)와 왼쪽 나사산의 왼쪽 훅-볼트(13), 그리고 오른쪽, 왼쪽 나사홈을 갖는 장 너트(12)를 이용하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 옹벽의 시공방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 연결장치가 전나사산 볼트와 육각너트, 와셔플레이트를 이용하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 옹벽의 시공방법.
   

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