KR102431672B1 - 지반 정착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 지반 정착장치는 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 상기 천공홀에 삽입된 다음 천공홀에 밀착되어 구속압력을 가하도록 외경이 확대되되, 중앙에 테이퍼 형태의 중앙홀이 형성된 파이프 형태로 이루어지고 외경이 확대될 수 있도록 길이 방향을 따라 나선형으로 절개된 외측몸체; 및 상기 외측몸체의 중앙홀에 삽입된 다음 상기 중앙홀의 직경이 축소되는 방향으로 전진 또는 후진함으로써 상기 외측몸체의 외경을 확대시키는 테이퍼형 봉을 포함한다. 이와 더불어 천공홀보다 직경이 큰 실린더형 원통관의 일면에 축방향으로 절개면을 형성하되 그 절개면은 실린더의 두께를 따라서 경사진 방향으로 위로 볼록하도록 곡선형으로 절개토록 구성하여 절개면이 형성된 원통관을 천공홀에 압입하면 절개면에서 미끄러짐이 일어나면서 원통관의 직경이 줄어들어 천공홀로 삽입되고 천공홀에 삽입된 원통관은 위로 볼록하도록 곡선형으로 구성된 절개면으로 인해 원래 원통관 상태로 복귀하려는 특성 때문에 천공홀 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시킴으로서 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성 및 설치의 간편성을 증가시킬 수 있는 지반 정착장치를 제공하는 것이다. 이때 절개면이 형성된 원통관 대신에 일단에는 개방부가 타단에는 개방부에 삽입되는 폐쇄부가 형성된 이중 원통관을 적용할 수도 있다.

Description

지반 정착장치 {Ground bolting apparatus}

본 발명은 지반 정착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반 및 터널, 사면굴착 시 지반 천공홀 내에 설치하여 구속하중을 천공홀 측벽을 통해 지반으로 전달하여 굴착공사로 인한 주변지반의 이완 및 붕괴를 최소화할 수 있는 지반 정착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 굴착공사가 빈번히 발생하면서 공사 시 안전이 최우선시 되고 있으나 여러 가지 이유로 인해 굴착지반이 이완되거나 붕괴되는 경우가 종종 발생하고 있다.

터널 및 사면공사의 경우 절리로 인한 암석블록이 이완하거나 낙반하여 관련문제가 자주 발생하며, 지반굴착공사의 경우 굴착벽체에 작용하는 토압을 충분히 지지하지 못한 이유로 인해 붕괴사고가 자주 발생한다.

이와 같은 문제를 방지하기 위하여 다양한 형태의 정착 및 지지방법이 이용되고 있으며, 일례로서 터널공사의 경우 천공홀을 천공 후 천공홀에 레진을 삽입하고 연속적으로 이형강봉을 삽입하여 레진과 지반과의 부착강도를 이용하여 암석블록의 이완과 낙반을 방지하는 정착방법이 많이 이용되고 있다. 하지만 이와 같은 방법은 정착체가 경화되기 까지 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라 천공 시 천공홀에 남아있는 암석가루나 조각들로 인하여 부착강도가 저하될 수 있으며, 또한 강봉을 둘러싸고 있는 레진의 두께 및 부착강도가 일정치 않아 응력집중 및 불균형 현상을 발생시켜 작용축력에 대한 정착장치의 굴착면과의 전단저항 강도를 감소시킬 수 있는 문제점이 있어 왔다.

등록특허 10-1241351

본 발명의 목적은, 이와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천공홀에 확장 또는 축소될 수 있는 장치를 이용하는 것이다. 그 중 천공홀에 확장되는 장치로서는 외측몸체에 내측홀을 직경이 변화하는 테이퍼진 형태로 구성하고 그 천공홀에 역시 테이퍼진 형태의 봉을 결합하여 전방으로 회전 또는 인발 또는 후방으로 회전 또는 가압에 의해 외측몸체를 천공홀 외부방향으로 확장시켜 천공홀 측벽지반에 구속하중을 통해 밀착시킴으로써 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성을 증가시킬 수 있는 지반 정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 천공홀에 축소될 수 있는 장치로서는 천공홀보다 직경이 큰 실린더형 원통관의 일면에 축방향으로 절개면을 형성하되 그 절개면은 실린더의 두께를 따라서 경사진 방향으로 위로 볼록하도록 곡선형으로 절개토록 구성하여 절개면이 형성된 원통관을 천공홀에 압입하면 절개면에서 미끄러짐이 일어나면서 원통관의 직경이 줄어들어 천공홀로 삽입되고 천공홀에 삽입된 강관은 위로 볼록하도록 곡선형으로 구성된 절개면으로 인해 원래 강관상태로 복귀하려는 특성 때문에 천공홀 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시킴으로서 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성 및 설치의 간편성을 증가시킬 수 있는 지반 정착장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 상기 천공홀에 삽입된 다음 천공홀에 밀착되어 구속압력을 가하도록 외경이 확대되되, 중앙에 테이퍼 형태의 중앙홀이 형성된 파이프 형태로 이루어지고 외경이 확대될 수 있도록 길이 방향을 따라 나선형으로 절개된 외측몸체; 상기 외측몸체의 중앙홀에 삽입된 다음 상기 중앙홀의 직경이 축소되는 방향으로 전진 또는 후진함으로써 상기 외측몸체의 외경을 확대시키는 테이퍼형 봉;을 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 상기 천공홀에 삽입된 다음 천공홀에 밀착되어 압력을 가하도록 외경이 확대되되, 중앙에 테이퍼 형태의 중앙홀이 형성된 파이프 형태로 이루어지고 외경이 확대될 수 있도록 길이 방향을 따라 나선형으로 절개되고 또한 길이방향의 직각방향으로도 절개된 복수개의 부재로 이루어진 외측몸체; 상기 외측몸체의 중앙홀에 삽입된 다음 상기 중앙홀의 직경이 축소되는 방향으로 전진 또는 후진함으로써 상기 외측몸체의 외경을 확대시키는 테이퍼형 봉;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 외측몸체 외면에는 천공홀 측벽에서 보다 큰 마찰력을 유발시킬 수 있도록 다양한 형태의 마찰력 증가수단이 구비될 수 있다.

이때, 상기 외측몸체의 중앙홀에는 걸림홈이 형성되고, 상기 테이퍼형 봉의 외면에는 상기 걸림홈에 걸리는 걸림돌기가 형성되어, 상기 테이퍼형 봉이 이동한 다음 복귀되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 걸림홈과 상기 걸림돌기는 경사면을 구비할 수 있다.

이때, 상기 테이퍼형 봉이 상기 외측몸체의 중앙홀에서 나사결합을 매개로 이동할 수 있도록 상기 외측몸체의 중앙홀과 상기 테이퍼용 봉의 외면에는 서로 맞물리는 나사가 형성될 수 있다.

이때, 상기 외측몸체 외면에는 상기 테이퍼형 봉에 형성된 나사의 이동방향과 반대방향으로 나사가 형성될 수 있다.

이때, 상기 테이퍼형 봉은 내부가 비어있는 강관형태로 구성될 수 있다.

이때, 상기 외측몸체는 2개 이상의 나선형 몸체가 서로 밀착하도록 결합되어 이루어질 수 있다.

이때, 상기 외측몸체가 하나 이상의 복수개의 부재로 구성될 경우 상기 복수개의 부재는 늘어날 수 있는 와이어에 의해서 서로 결합토록 구성될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은 천공홀에 축소될 수 있는 장치로서 천공홀보다 직경이 큰 실린더형 탄성 원통관의 일면에 축방향으로 절개면을 형성하되 그 절개면은 실린더의 두께를 따라서 경사진 방향으로 위로 볼록하도록 곡선형으로 절개토록 구성하여 절개면이 형성된 탄성 원통관을 천공홀에 압입하면 절개면에서 미끄러짐이 일어나면서 탄성 원통관의 직경이 줄어들어 천공홀로 삽입되고 천공홀에 삽입된 탄성 원통관은 위로 볼록하도록 곡선형으로 구성된 절개면으로 인해 원래 탄성 원통관 상태로 복귀하려는 특성 때문에 천공홀 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시킴으로서 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 구성할 수 있다. 즉 탄성 원통관에 대해 천공홀에 삽입 후 외부방향으로 복귀하려는 특성을 높여 천공홀 외부방향으로 외압을 보다 효율적으로 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시키도록 구성하는 것이다. 이렇게 구성함으로서 천공홀에 탄성 원통관 삽입 후 오랜 시간이 경과하여 탄성 원통관에 크립변형이 생겨 외압이 줄어드는 것을 막을 수 있는 특징이 있다. 또한, 천공홀에 탄성 원통관의 삽입을 용이하게 하기 위하여 탄성 원통관의 일단부는 천공홀의 직경보다 약간 작게 구성할 수도 있고 또한 콘 모양의 구성체를 탄성 원통관의 일단부에 결합할 수도 있다. 이와 같이 구성된 탄성 원통관의 일단부를 천공홀에 삽입하고 타단부를 압입 또는 회전하여 천공홀내로 삽입하면 절개면에서 미끄러짐이 발생하여 탄성 원통관의 직경이 축소되면서 천공홀로 점점 삽입하게 되며, 삽입 후 원래상태로 복귀하려는 탄성 원통관의 탄성적 성질과 경사진 방향으로 위로 볼록하도록 곡선형으로 형성된 절개면의 특징으로 인해 외측방향으로 밀리려는 현상이 발생하고 이로 인해 천공홀 측벽쪽을 향한 외부방향으로 외압을 발생시켜 탄성 원통관을 천공홀 측벽에 밀착시킴으로서 발생된 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성 및 간편성을 증가시킬 수 있는 지반 정착장치를 구성할 수 있다.

이때, 절개면을 가지는 원통관 대신에, 이중 원통관을 적용할 수도 있다. 여기서 이중 원통관은 실린더 형태로 이루어지고, 내측면과 외측면을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부가 형성되고, 타단에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부가 상기 개방부로 삽입될 수 있다.

이때, 절개면이 형성된 탄성 원통관은 내부에 홀이 형성되고 두께방향으로 외측면과 내측면 사이에 빈 공간을 형성하지 않을 수도 있고 빈 공간을 형성하여 구성할 수도 있다. 또한 탄성 원통관이 천공홀에 삽입된 후 탄성 원통관의 두께방향을 따른 외측면과 내측면 사이 빈 공간 및 내부 홀 모두 또는 어느 한 쪽에만 시멘트 몰탈 등의 다양한 재료를 충진하도록 구성할 수도 있다. 이 때 충진재는 팽창성 특징을 나타낼 수 있는 재료를 사용할 수도 있다. 충진재를 충진할 경우 탄성 원통관의 일단부는 충진재 주입 시 충진재가 흘러내지지 않도록 충진재 주입홀을 형성시키고 충진재 주입완료를 확인할 수 있는 홀 또한 형성시킬 수 있다. 탄성 원통관의 재료는 강재 또는 고강도 플라스틱 등의 탄성성질을 나타낼 수 있는 재료면 어느 것이든 가능하다. 탄성 원통관의 외측면에는 천공홀 측벽과의 마찰력 증대를 위해 다양한 형태의 마찰력 증대 수단을 구성할 수도 있다. 이 때 돌기와 같은 마찰형 증대수단은 용이하게 삽입하고 삽입 후 잘 빠지지 않도록 형상을 구성한다. 또한 절개면이 형성된 탄성 원통관이 삽입 시 비틀림이 발생하지 않도록 탄성 원통관의 끝단에 비틀림 방지장치를 구성할 수도 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 실린더 형상의 천공홀 직경보다 외경이 큰 탄성 원통관으로 이루어지고, 탄성 원통관의 외측방향에서 내측방향으로 힘을 가하면 외경이 축소될 수 있도록 탄성 원통관의 길이방향을 따라 내측으로부터 외측방향으로 곡면의 절개면이 형성되고, 천공홀에 삽입 전 탄성 원통관의 외경이 천공홀의 직경보다 작도록 압축되어 축소된 상태를 유지할 수 있도록 압박유지수단을 포함하며, 천공홀 삽입 후 상기 압박유지수단을 해제하여 탄성 원통관이 원래 직경으로 복귀하려는 특성에 의해 상기 천공홀의 측벽에 압박 밀착되도록 이루어질 수 있다.

이때, 절개면을 가지는 원통관 대신에, 이중 원통관을 적용할 수도 있다. 여기서 이중 원통관은 실린더 형태로 이루어지고, 내측면과 외측면을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부가 형성되고, 타단에는 폐쇄부가 형성된다.

이때, 상기 압박유지수단은 링 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 압박유지수단은, 직경이 축소된 상기 탄성 원통관의 내측에 서로 마주보는 위치에 형성된 한 쌍의 돌출부로 이루어진 한 쌍의 걸림부; 및 상기 한 쌍의 돌출부 사이에 양단이 삽입되어 직경이 축소된 상기 탄성 원통관의 압박된 상태를 유지시키는 삽입 부재를 포함할 수 있다. 여기서, 절개면을 가지는 원통관 대신에, 전술한 이중 원통관을 적용할 수도 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 실린더 형상의 원통관으로서 길이방향을 따라 원통관의 내측에서 외측으로 곡선 절개면이 형성되어 천공홀 삽입 전 상태에서는 곡선 절개면이 내측으로 밀려 들어와 있어 원통관의 외부직경이 천공홀의 직경보다 작아 천공홀 삽입을 용이토록 하며 천공홀 삽입 후에는 원통관의 내측에서 외측으로 가해지는 내부압력에 의해서 원통관의 곡선 절개면에서 외측방향으로 미끄러짐이 일어나 천공홀보다 더 큰 외경으로 복귀하면서 천공홀 측벽에 압박 밀착되도록 하는 구성들로 이루어져 있다.

이때, 상기 내부압력을 발생시키는 내압수단은 상기 원통관이 상기 천공홀에 삽입 전 또는 삽입된 상태에서 상기 원통관 내부에 삽입되는 팽창할 수 있는 재질의 멤브레인 및 상기 멤브레인 내부에 공급되어 상기 멤브레인을 팽창시킬 수 있는 수압과 같은 팽창수단을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 멤브레인은 팽창수단에 의해 팽창될 시 천공홀 입구 방향으로 팽창되지 않도록 천공홀 입구쪽 원통관을 막는 마개용 플러그를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 내압수단은 원통관 내부에 삽입되어 유압수단에 의해 원통관을 확장시킬 수 있는 유압봉일 수 있다.

이때, 절개면을 가지는 원통관 대신에, 이중 원통관을 적용할 수도 있다. 여기서 이중 원통관은 실린더 형태로 이루어지고, 내측면과 외측면을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부가 형성되고, 타단에는 폐쇄부가 형성된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 형상기업합금 재질로 이루어지고, 상기 천공홀보다 작은 형태로 형성되어 상기 천공홀에 삽입되고 삽입 후 외부자극을 가하게 되면 축소된 상태에서 상기 천공홀보다 큰 형태의 원래 상태로 복귀하도록 변형되어 외면이 상기 천공홀의 측벽에 압박 밀착되는 본체를 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 실린더 형상의 천공홀보다 직경이 큰 탄성코일 형태로 이루어지고, 길이방향으로 인장력을 제공하면 외경이 축소되고, 인장력 유지수단에 의해 외경이 축소되고 유지된 상태에서 상기 천공홀에 삽입되고, 삽입 후 인장력 유지수단이 제거되면 재질의 탄성력에 의해 원래 직경으로 복귀하면서 외면이 상기 천공홀의 측벽에 압박 밀착되는 본체를 포함할 수 있다.

이때, 상기 탄성 원통관, 상기 원통관, 또는 상기 본체가 천공홀 내부에 설치된 다음 내부에 충진재가 충진될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서, 실린더 형태로 이루어지고, 내측면과 외측면을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부가 형성되고, 타단에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부가 상기 개방부로 삽입되는 이중 원통관을 포함하고, 상기 이중 원통관은 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부가 상기 개방부로 삽입되면서 천공홀 측벽에 밀착되거나, 상기 이중 원통관이 천공홀 삽입 전에 상기 천공홀 직경보다 작게 유지된 상태에서 천공홀에 삽입되고, 삽입 후 이완을 통해 이중 원통관 외면이 천공홀 측벽에 밀착될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 상기 이중 원통관이 천공홀 내부에 설치된 다음 이중 원통관의 내측면의 내부 공간, 이중 원통관의 내측면과 외측면 사이 공간, 또는 모든 공간에 충진재가 충진될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 지반 정착장치를 천공홀에 삽입한 다음 테이퍼형 봉을 인발, 가압, 또는 회전에 의해 이동시킴으로써 나선형으로 절개된 외측몸체의 외경이 확대되어 구속압에 의해서 천공홀에 밀착하게 되기 때문에 용이한 방식으로 암석블록의 이완과 낙반을 방지하는 효과를 제공한다.

(2) 본 발명은 외측몸체가 복수개의 부재들로 구성되어 천공홀에 굴곡이 발생하더라도 그 굴곡을 따라 나선형으로 절개된 외측몸체가 위치하여 작동되기 때문에 천공홀의 굴곡에도 대응할 수 있는 효과를 제공한다.

(3) 본 발명은 천공홀보다 직경이 큰 실린더형 원통관의 일면에 축방향으로 절개면을 형성하되 그 절개면은 실린더의 두께를 따라서 경사진 방향으로 위로 볼록하도록 곡선형으로 절개토록 구성하여 절개면이 형성된 원통관을 천공홀에 압입하면 절개면에서 미끄러짐이 일어나면서 원통관의 직경이 줄어들어 천공홀로 삽입되고 천공홀에 삽입된 원통관은 위로 볼록하도록 곡선형으로 구성된 절개면으로 인해 원래 원통관상태로 복귀하려는 특성 때문에 천공홀 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시킴으로서 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성 및 설치의 간편성을 증가시킬 수 있는 지반 정착장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 지반 정착장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 지반 정착장치의 동작 전후의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 지반 정착장치의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 지반 정착장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 지반 정착장치의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 지반 정착장치의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공을 보여주는 종단면도들이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 지반 정착장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 사시도들이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 8 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도들이다.
도 15는 본 발명의 제 9 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 사시도들이다.
도 16은 본 발명의 제 9 실시예에 의한 지반 정착장치의 시공 단면도들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 정착장치를 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 지반 정착장치(1)는 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반(3) 내에 형성된 천공홀(2)에 삽입되는 지반 정착장치(1)로서, 외측몸체(20), 테이퍼형 봉(30)을 포함한다.

상기 외측몸체(20)는, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 천공홀(24)에 삽입된 다음 천공홀(2)에 밀착되어 구속압력을 가하도록 외경이 확대되되, 중앙에 테이퍼 형태의 중앙홀(21)이 형성된 파이프 형태로 이루어지고 외경이 확대될 수 있도록 길이 방향을 따라 나선형으로 절개(22)된다.

여기서는 직경을 과장하여 도시하고 있고, 실제로는 긴 형태로 이루어질 것이다.

이때, 상기 외측몸체(20)는 확장 및 신장이 가능한 재질을 사용하여 제작하는 것이 바람직하고 상기 테이퍼형 봉(30)은 금속재질을 사용하여 제작하는 것이 바람직하나 조건에 따라서 다른 재질을 사용하여 제작할 수 있다.

이때, 상기 외측몸체(20)는 원기둥 형태로 제작되되, 외경이 확대될 수 있도록 중앙홀(21)을 기점으로 하여 나선형을 따라 절개된다. 따라서 외측몸체(20)는 하나의 몸체가 끝까지 연결되어 일체형을 이루게 된다.

이때, 상기 외측몸체(20)는 외경이 확대될 수 있는 나선형태로 절개되어 있기 때문에 중앙홀로부터 외측방향으로 힘이 가해지면 외경이 확대될 수 있다.

이때, 상기 중앙홀(21)은 테이퍼형 봉(20)이 삽입되어 밀착될 수 있도록 직경이 한 쪽 단에서부터 타단으로 갈수록 선형적으로 확대 또는 축소되는 형태로 형성되어 있다.

이때, 도 1을 참고하면, 상기 중앙홀(21)에는 걸림홈(24)이 형성되고, 상기 테이퍼형 봉(30)의 외면에는 상기 걸림홈(24)에 걸리는 걸림돌기(31)가 형성되어, 상기 테이퍼형 봉(30)이 이동한 다음 복귀되는 것을 방지하게 된다. 여기서 상기 걸림홈(24)과 걸림돌기(31)에는 경사면이 형성되어 상기 테이퍼형 봉(30)이 한 번 이동하면 반대쪽으로 밀리는 것을 방지한다.

이때, 상기 외측몸체(20)의 외면에는 마찰력을 증가시킬 수 있는 다양한 마찰력 증가수단(돌기, 홈, 또는 나사산 등)이 구비되어 있다.

상기 테이퍼형 봉(30)은, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 외측몸체(20)의 중앙홀(21)에 삽입된 다음 상기 중앙홀(21)의 직경이 축소되는 방향으로 전진 또는 후진함으로써 상기 외측몸체(20)의 외경을 확대시킨다.

이때, 상기 테이퍼형 봉(30)은 내부에 홀이 없는 봉의형태 또는 내부에 홀이 있는 관의 형태 중 어느 하나로 형성할 수 있으며 외면은 테이퍼 형태를 가지도록 구성하며, 복수개의 걸림돌기(31)가 형성되어 상기 외측몸체(20)의 걸림홈(24)에 이동에 따라 단계적으로 걸릴 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 의한 지반 정착장치의 작동을, 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.

우선, 지반(3)에 천공홀(2)을 뚫는다. 다양한 장비를 이용하여 천공홀(2)을 뚫을 수 있고, 장비들의 특성상 천공홀은 원통형 형태를 취할 것이다.

상기 외측몸체(20)에 상기 테이퍼형 봉(30)을 삽입하고, 그 상태에서 상기 천공홀(2)에 외측몸체(20)를 삽입한다.

상기와 같이 외측몸체(20)를 삽입하면, 도 3과 같은 상태가 될 것이다. 이때에는 상기 외측몸체(20)가 상기 천공홀(20) 내벽에 완전히 밀착된 상태는 아닐 것이다.

상기와 같은 상태에서, 상기 테이퍼형 봉(30)을 밀어 넣는다. 여기서는 테이퍼형 봉(30)을 가압하는 것으로 했으나, 상기 외측몸체(20)를 반대로 삽입하고 상기 테이퍼형 봉(30)을 인발함으로써 동일한 작동을 구현할 수 있음은 물론이다.

상기 테이퍼형 봉(30)이 상기 중앙홀(21)을 따라 가압되어 밀려들어가면, 도 3을 참고하면 상기 외측몸체(20)의 나사형 절개부(22)가 벌어지면서 상기 외측몸체(20)의 외경은 확대되어 상기 천공홀(21) 내벽에 밀착하게 될 것이다.

동시에, 상기 테이퍼형 봉(30)의 걸림돌기(31)가 상기 중앙홀(21)의 걸림홈(24)에 걸려 상기 외측몸체(20)의 탄성력 등에 의해 원위치로 후진하게 되는 것을 원천적으로 봉쇄한다.

따라서 외측몸체(20)를 천공홀 측벽지반(3)에 구속압력에 의해 밀착시킴으로써 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 하여 안전성과 시공성을 증가시킬 수 있게 된다.

이 때, 상기 외측몸체와 테이퍼형 봉은 걸림돌기 및 걸림홈의 결합 외에 외측몸체의 중앙홀에 나사산을 형성시키고 테이퍼형 봉에도 나사산을 형성시켜 테이퍼형봉의 전진회전 또는 후진회전에 의해서 외부몸체의 외경을 확장시킬 수도 있다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 지반 정착장치(501)가 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 실시예와 다른 점은 상기 외측몸체(520)가 2개의 나선형 몸체(520a)가 서로 절개면(520b)들이 서로 밀착하도록 결합되어 원통형의 외관을 이루는 점에서 차이점이 있다. 물론 나선형 몸체(520a)를 2개 이상의 복수개로 형성할 수도 있음은 물론이다.

이때, 상기 외측몸체(520)의 중앙홀(521)에는 나사(521a)가 형성되어 있고, 이에 맞물리는 나사(530a)가 테이퍼형 봉(530)에 형성되어 있다. 따라서 상기 테이퍼형 봉(530)이 상기 중앙홀(521)에서 회전하게 되면 회전방향에 따라 전진 또는 후진하게 되면서 외부몸체의 외경을 확장한다.

이때, 상기 외측몸체(520)의 나선 방향은 상기 테이퍼형 봉(530)에 형성된 나사 방향과 반대 방향으로 형성되어 있다. 그에 따라 상기 테이퍼형 봉(530)이 일방향으로 회전하게 되면 마찰력에 의해 외측몸체도 일방향으로 회전하게 된다. 그러나 외측몸체(520) 외면의 나선 방향이 그 반대방향으로 형성되어 있기 때문에 천공홀(521)과의 마찰에 의해 반대방향으로 힘을 받게 된다. 이때, 상기 외측몸체의 외면에는 마찰력을 증가시킬 수 있는 다양한 마찰력 증가수단(돌기, 홈, 또는 나사산 등)이 구비되어 있으며 나사산을 형성할 시 나사산의 방향은 테이퍼형 봉의 진행방향과 반대방향으로 형성시킨다.

한편, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 지반 정착장치(101)가 도 5에 도시되어 있다.

도 5를 참고하면, 지반 정착장치(101)는 나선형으로 몸체가 절개된 외측몸체(120)와 테이퍼형 봉(130)을 포함한다.

상기 외측몸체(120)는 제 1 실시예와 유사한 구성을 가지고, 차이점은 중앙홀(121)의 내면에 나사(121a)가 형성된 점에서 차이점이 있다. 즉 상기 테이퍼형 봉(130)이 상기 외측몸체(120)의 중앙홀(121)에서 나사결합을 매개로 이동할 수 있도록 상기 외측몸체(120)의 중앙홀(121)과 상기 테이퍼형 봉(130)의 외면에는 서로 맞물리는 나사(121a,131a)가 형성된다.

상기 지반 정착장치(101)의 작업은 전술한 바와 같이 미리 테이퍼형 봉(130)을 외측몸체(120)에 나사 결합하여 천공홀(121)에 외측몸체(120)를 삽입하고, 상기 테이퍼형 봉(130)을 나사 결합을 통해 이동시켜 상기 외측몸체(120)의 외경이 확대되어 상기 천공홀(121)에 구속압력에 의해 강하게 밀착되도록 한다.

한편, 본 발명의 제 4 실시예에 의한 지반 정착장치(201)가 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제 3 실시예와 마찬가지로, 외측몸체(220)와 테이퍼형 봉(230)을 구성되고, 두 개의 부재는 나사(221a,231a)결합에 의해 테이퍼형 봉(230)이 이동함으로써 작동하게 된다. 여기서 제 2 실시예와 차이점은, 상기 외측몸체(220) 외면에는 상기 테이퍼형 봉(230)에 형성된 나사(231a)의 이동방향과 반대방향으로 나사(223a)가 형성된 점이다.

이렇게 외측몸체(220)에 나사(223a)가 형성됨으로써, 테이퍼형 봉(230)이 회전되면서 이동하게 되면 외측몸체(220)가 반대로 나사(223a)에 의해 힘을 받아 밀리지 않게 된다.

한편, 본 발명의 제 4 실시예에 의한 지반 정착장치가 도 7 및 도 8에 도시되어 있다.

상기 지반 정착장치(520)는, 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀(2)에 삽입되는 지반 정착장치로서, 상기 천공홀(2)에 축소될 수 있도록 천공홀(2)보다 직경이 큰 실린더형 탄성 원통관(521)의 일면에 축방향으로 절개면(521a)을 형성하되, 상기 절개면(521a)은 탄성 원통관(521) 두께를 따라서 경사진 방향으로 볼록하도록 곡선형으로 절개되어 구성되고, 상기 절개면(521a)이 형성된 탄성 원통관(521)을 천공홀(2)에 압입하면 절개면(521a)에서 미끄러짐이 일어나면서 탄성 원통관(521)의 직경이 줄어들어 천공홀(2)로 삽입되고, 상기 천공홀(2)에 삽입된 탄성 원통관(521)은 외측방향으로 볼록하도록 곡선형으로 구성된 절개면(521a)으로 인해 원래의 탄성 원통관(521) 상태로 복귀하려는 탄성 특성에 의해 상기 천공홀(2) 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀(2) 측벽지반에 밀착시킴으로써 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 이루어질 수 있다.

이때, 상기 탄성 원통관(521)이 설치된 다음 내부에 그라우팅재와 같은 충진재가 충진될 수 있다.

도 7을 참고하면, 상기 탄성 원통관(521)의 직경은 천공홀(2) 내경보다 크기 때문에 전단부를 삽입하고 압력을 가하여 탄성 원통관(521)을 밀어 넣게 되면 직경이 감소되면서 삽입이 이루어지게 된다. 물론 삽입 후에는 탄성 특성에 의해 천공홀(2) 측벽지반을 압박하면서 밀착하게 된다.

도 8을 참고하면, 상기 탄성 원통관(521) 삽입 후 천공홀(2) 내벽과의 마찰력을 증대시킬 수 있도록 본체(521) 외면에는 돌기(521b)들이 형성되어 있다. 여기서는 일방향으로 들어가면 반대방향으로는 나오지 않도록 단면이 직삼각형 형태로 형성되어 있다. 이외에도 직선형과 같이 다양한 돌기를 형성할 수 있음은 물론이다.

이때, 도 7을 참고하면, 다른 실시예에 의한 지반 정착장치(520‘)가 도시되어 있다. 실린더 형태로 이루어지고, 내측면(522’)과 외측면(523’)을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부(521b’)가 형성되고, 타단에는 폐쇄부(521a’)가 형성되며, 상기 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부(521a’)가 상기 개방부(521b’)로 삽입되는 이중 원통관(521’)을 적용할 수도 있다.

이때, 상기 탄성 이중 원통관(521‘)은 천공홀 삽입 전에는 천공홀보다 큰 외경을 가지게 되고, 천공홀 삽입 후에는 천공홀의 내벽에 밀착되어 외경이 천공홀과 같게 되며, 동시에 재질의 탄성 특성에 의해 천공홀 측벽에 밀착 압박하게 된다.

여기서, 원통관에 형성되는 절개면은 단면상 사선이 아닌 곡선 절개면을 형성하고, 곡선 절개면은 사선에 대하여 외측방향으로 선형적으로 볼록한 형태로 이루어지는데, 이러한 곡선 절개면의 형태에 의해 원통관이 덜 압축되려 하는 동시에 펼쳐지려 하는 성질을 가지도록 함으로써, 자연스럽게 원통관이 움츠려드는 것보다 팽창 또는 확장에 더 유리한 형상을 가지도록 설계한 것이다.

또한, 이중 원통관의 경우에도 개방부와 폐쇄부에서 이러한 곡선 절개면 형상과 유사하게 형성함으로써 동일한 성질을 구현하도록 한 것이다.

한편, 본 발명의 제 5 실시예에 의한 지반 정착장치가 도 9 내지 도 11에 도시되어 있다.

도 9를 참고하면, 상기 지반 정착장치(520)는 탄성 원통관(521)과 압박유지수단을 포함할 수 있다.

상기 압박유지수단은, 도 10 및 도 11을 참고하면, 상기 탄성 원통관(521)의 내측에 서로 마주보는 위치에 형성된 한 쌍의 돌출부로 이루어진 한 쌍의 걸림부(521d)와, 상기 한 쌍의 걸림부 사이에 양단이 삽입되어 상기 탄성 원통관(521)의 압박된 상태를 유지시키는 삽입 부재(523)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 걸림부(521d)는 한 쌍의 돌출부가 길이 방향을 따라 계속 형성될 수도 있지만 간격을 두고 형성될 수 있음은 물론이다.

도 11을 참고하면, 한 쌍의 걸림부 대신에 ‘ㄷ’자형의 채널(521d’)을 탄성 원통관(521) 측벽에 용접하여 사용할 수도 있을 것이다.

이때, 상기 삽입 부재(523)는 탄성 원통관(521)이 직경방향으로 압축된 다음 한 쌍의 걸림부(521d, 521d’) 사이에 삽입되고, 삽입 부재(523)와 걸림부 사이의 작용에 의해 탄성 원통관(521)은 압축된 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서 탄성 원통관(521)은 천공홀(2)에 삽입되고, 삽입된 상태에서 삽입 부재(523)를 탄성 원통관 내부에서 외부로 잡아 당겨 분리하게 되면 압축된 상태를 유지하기 위한 수단이 제거되어 탄성 원통관이 반경방향으로 펼쳐지면서 천공홀(2) 내벽에 밀착 압박하게 된다.

도 9 내지 도 11을 참고하면, 지반 정착장치(520)는 실린더 형상의 탄성 원통관으로 이루어지고, 외측방향에서 내측방향으로 힘을 가하면 외경이 축소되어 상기 천공홀(2)에 삽입되고 삽입 후 재질의 탄성력에 의해 원래 직경으로 복귀하면서 외면이 상기 천공홀(2)의 측벽에 압박 밀착되도록 단면상 내측으로부터 외측방향으로 절개면(521a)이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 절개면(521a)은 곡면으로 이루어진 탄성 원통관(521)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 탄성 원통관(521)은 합성수지나 금속 등의 재질을 적용할 수 있는 바, 여기서는 재질이 탄성력을 구비하고 있어, 외력에 의해 변형되었다가도 그 외력이 제거되면 원래의 형태로 돌아올 수 있어야 한다.

이때, 상기 본체(521)는 절개면(521a)이 곡면으로 형성되어 있기 때문에 도 9a에 도시된 바와 같이 반경방향 내측으로 외력이 가해지면 말리는 형태로 변형이 가능하게 되고, 동시에 반경은 감소하게 된다(R1에서 R2). 이렇게 반경이 감소된 상태(R2)에서 천공홀(2)에 삽입하고 외력을 제거하면 재질 탄성력에 의해 반경이 증가하면서 다시 원상태로 되돌아 오려하게 되고 결국에는 천공홀(2) 내벽을 압박하면서 밀착하게 된다(R0). 물론 본체(521)의 원상태 반경은 천공홀의 반경(R0)보다 커야할 것이다(R1>R0.R2).

이때, 곡면으로 형성된 상기 절개면(521a)은 횡단면상 내측에 위치하게 되는 일단부에서 외측에 위치하게 되는 타단부까지 곡면을 이루도록 형성되되, 일단부에서 타단부로 갈수록 중심부에서 곡면까지의 반경이 선형적으로 증가되도록 형성된다. 이러한 이유로 외력이 가해지거나 제거되어도 내외측이 거의 원형 형태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.

이때, 상기 탄성 원통관(521)의 일단에는 천공홀(2)으로 삽입을 용이하게 안내할 수 있도록 일단이 콘(521c) 형태로 형성될 수 있다. 또한 상기 탄성 원통관(521) 삽입 후 천공홀(2) 내벽과의 마찰력을 증대시킬 수 있도록 본체(521) 외면에는 전술한 돌기(521b)들이 형성될 수 있다. 여기서는 일방향으로 들어가면 반대방향으로는 나오지 않도록 단면이 직삼각형 형태로 형성되어 있다. 이외에도 직선형과 같이 다양한 돌기를 형성할 수 있음은 물론이다.

이때, 도 10을 참고하면, 전술한 이중 원통관을 여기서도 적용 가능하다. 이중 원통관(520‘)은 실린더 형태로 이루어지고, 내측면(522’)과 외측면(523’)을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부(521b’)가 형성되고, 타단에는 폐쇄부(521a’)가 형성된다. 여기서 이중 원통관(520‘)은 천공홀(2)보다 외경이 작은 상태에서 삽입 부재(524)에 의해 그 상태가 유지된다. 이중 원통관(520’)은 천공홀에 삽입 후 삽입 부재(524)가 제거되면 이완되어 외면이 천공홀에 밀착될 것이다.

한편, 도 12를 참고하면, 본 발명의 제 6 실시예에 의한 상기 지반 정착장치(520)는 본체(521)와 압박유지수단인 압축 링(522)을 포함할 수 있다.

상기 압축 링(522)은, 도 12를 참고하면, 상기 탄성 원통관(521)이 상기 천공홀(2)에 삽입될 수 있도록 압축된 상태를 유지하도록 하고 삽입 후에는 압축이 해제되도록 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 압축 링(522)은 그 내부 직경은 상기 천공홀(2)보다는 작고, 외부 직경은 천공홀(2)보다 크게 형성되어 락볼트 탄성 원통관(521) 삽입 시 입구에서 걸리도록 구성된다.

도 12를 참고하면, 상기 탄성 원통관(521)에 외력을 가하여 직경이 감소되도록 한 상태, 즉 압축 링(522)에 의해 구속된 상태에서 천공홀(2)에 삽입한 단면 상태가 상부에 도시되어 있다. 그러한 상태에서 외력을 제거하면, 압축 링(522)으로부터 벗어나게 되면 하부의 상태로 변형된다. 즉 탄성 원통관(521)의 재질 탄성력에 의해 반경이 증가하면서 원래 상태로 돌아오게 되고, 천공홀(2)이 탄성 원통관(521)의 외경보다 작기 때문에 탄성 원통관(521)은 천공홀(2) 내벽에 밀착되면서 압박하게 되고, 결국에는 지반 정착장치(520)로서 기능을 하게 된다.

한편, 본 발명의 제 7 실시예에 의한 지반 정착장치(620)가 도 13에 도시되어 있다. 도 13을 참고하면, 지반 정착장치(620)는, 본체(621), 멤브레인(630), 그리고 팽창재를 포함할 수 있다.

상기 본체(621)는, 도 12를 참고하면, 실린더 형상의 원통관으로 이루어지고, 외경이 천공홀보다 작게 형성되어 상기 천공홀(2)에 삽입되고 삽입 후 내측에서 외측으로 가해지는 압력(P)에 의해 직경으로 확대되면서 외면이 상기 천공홀(2)의 측벽에 압박 밀착되도록 단면상 내측으로부터 외측방향으로 절개면(621a)이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 절개면(621a)은 곡면으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 본체(621)는 전술한 제 6 실시예의 본체(521)와 외형이 유사하게 형성될 수 있다. 여기서 본체(621)는 현재 시중에서 판매되고 있는 스웰렉스 락볼트(swellex lockbolt)를 적용할 수 있을 것이다. 즉 내측으로 접힌 부분이 팽창재의 팽창에 의해 펼쳐져 천공홀 측벽을 밀착 및 압박하게 될 것이다.

상기 멤브레인(630)은, 도 12을 참고하면, 상기 본체(621)가 상기 천공홀(2)에 삽입된 상태에서 상기 본체(621) 내부에 삽입되는 재질 탄성력을 가질 수 있다.

이때, 상기 멤브레인(630)은 늘어나거나 줄어들 수 있는 재질로 이루어지고 내부 압력이 증가하더라도 본체(621) 내측을 압박하면서 찢어지거나 터지지 않을 정도의 강도를 가지고 있어야 할 것이다.

이때, 상기 멤브레인(621) 대신에 앞선 실시예들에서 언급한 물리적으로 크기가 정해진 일반봉이나 테이퍼형 봉, 유압장치에 의해 팽창 가능한 긴 봉, 튜브와 같은 밀폐형 멤브레인 등을 적용할 수 있을 것이다.

상기 팽창재는, 상기 본체(621)가 상기 천공홀(2) 내벽에 압박 밀착되도록 상기 멤브레인(630) 내부에 압입되어 상기 멤브레인(630)을 팽창시킬 수 있다.

이때, 상기 팽창재는 수압을 제공하는 물이나 기타 유체를 적용할 수 있을 것이다.

도 13을 참고하면, 천공홀(2)보다 직경이 작은 상태의 본체(621)를 천공홀(2)에 용이하게 삽입하고, 본체(621) 내부에 멤브레인(630)을 삽입한 다음 멤브레인(630) 내부에 압력을 제공하여 멤브레인(630)을 팽창시킨다. 이때 수압을 이용하거나 다른 팽창재를 압력을 가하여 제공할 수 있을 것이다.

상기 멤브레인(630) 내부에 압력이 제공됨에 따라 팽창하면서 본체(621)의 내벽을 압박하게 되고, 그에 따라 본체(621)는 천공홀(2) 내벽에 밀착되어 압박을 가하게 된다. 결국 지반 정착장치로서의 역할을 수행하게 된다.

이때, 도 13을 참고하면, 상기 멤브레인(630)으로 팽창재 공급 시, 천공홀(2) 입구로 멤브레인(630)이 팽창되는 것을 방지하도록 천공홀 입구에 고정되고 팽창재가 중앙홀을 통하여 멤브레인(630) 내부로 공급되는 마감용 플러그(622)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 마감용 플러그(622)에 의해 팽창재와 멤브레인(630)이 천공홀(2) 입구로 팽창되어 나오는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 멤브레인과 팽창재 대신에, 내압수단으로 유압에 의해 본체 내부로 삽입되는 내압용 봉을 적용을 고려할 수도 있을 것이다.

이때, 도 13을 참고하면, 전술한 이중 원통관을 여기서도 적용할 수 있다. 즉 실린더 형태로 이루어지고, 내측면(522’)과 외측면(523’)을 가지도록 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부(521b’)가 형성되고, 타단에는 폐쇄부(521a’)가 형성된 이중 원통관(521’)을 적용할 수도 있다. 이 경우 천공홀(2)에 삽입된 후에는 이완되어 개방부(521b’)의 삽입된 폐쇄부(521a’)의 길이가 줄어들게 된다. 즉 폐쇄부(521a’)는 개방부(521b’)에 많이 삽입된 상태에서 이완되어 작게 삽입된 상태로 변하게 된다.

이러한 이중 원통관(521‘)은 물리적으로 성질에 반하지 않는 한 다양한 실시예들의 원통관이나 본체를 대체하거나 함께 설치되도록 적용할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 제 8 실시예에 의한 지반 정작장치(820)가 도 14에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 지반 정착장치(820)는 형상기업합금 재질로 이루어지고, 상기 천공홀(2)보다 작은 직경으로 형성되어 상기 천공홀(2)에 삽입되고 삽입 후 외부자극을 가하게 되면 축소된 상태에서 직경이 상기 천공홀(2)보다 큰 형태로 원래 상태로 복귀하도록 변형되어 외면이 상기 천공홀의 측벽에 압박 밀착되는 본체(821)를 포함할 수 있다.

이때, 외부자극은 통상 열을 가하는 것으로 적용될 수 있으나, 그 외에도 다양한 외부 자극이 적용될 수 있을 것이다.

즉 도 14를 참고하면, 직경이 천공홀보다 작은 본체(821)를 천공홀(2)에 무리없이 삽입하고, 삽입된 상태에서 본체(821)에 외부자극, 예를 들면 가열하게 되면 원래의 형태인 외경이 크게 형성된 상태로 변형되어 천공홀(2) 내벽을 압박하면서 고정될 것이다.

한편, 본 발명의 제 9 실시예에 의한 지반 정착장치(720)는, 도 15 및 도 16을 참고하면, 실린더 형상의 탄성 코일 형태로 이루어지고, 길이방향으로 인장력을 제공하면 외경이 축소되어 상기 천공홀(2)에 삽입되고 삽입 후 재질의 탄성력에 의해 원래 직경으로 복귀하면서 외면이 상기 천공홀(2)의 측벽에 압박 밀착되도록 코일 형태로 이루어진 본체(721)를 포함할 수 있다. 즉 상기 본체(721)는 원통관 형태에서 절개면(721a)이 일단부에서 타단부로 나선방향으로 형성되어 있다.

이때, 상기 본체(721)는 재질이 탄성력을 가지는 것이 적용되어야 하고, 합성수지나 금속 재질이 적용이 가능할 것이다.

도 15 및 도 16을 참고하면, (b)에 도시된 바와 같이 본체(721)에 인장력을 가하게 되면 길이가 늘어나는 대신 반경(R2)은 소폭 감소하게 된다. 이때 본체(721)를 천공홀(2)에 삽입한다. 물론 B상태의 반경(R2)은 천공홀(2)의 그것보다 작을 것이다. 본체(721)의 천공홀(2) 삽입 후, 인장력을 제거하면 재질 탄성력에 의해 본체(721)는 (a)의 원상태로 복귀하려고 할 것이다. 이때 본체(721) 반경이 증대되고 그러한 힘에 의해 본체(721) 외면은 천공홀(2) 내벽에 밀착하면서 압박하게 되다. 물론 (a)의 원래 상태에서의 본체(721)의 반경(R1)은 천공홀(2) 내측 반경보다 큰 것을 적용해야할 것이다.

이때, 상기 본체(721)의 천공홀(2)에 처음 삽입되는 전단부(722)는 작업자에 의해 현장에서 다물어지도록 작업한 다음 시공을 진행할 수도 있을 것이다. 또한, 이러한 실시예 외에는 핀이 가로지르도록 설치할 수도 있을 것이다.

이때, 반대쪽의 후단부에는 걸림용 볼트(723)를 적어도 2곳 이상에서 관통할 수 있도록 조립된다. 이러한 상태에서 본체(721)를 당기게 되면 늘어나게 되는데, 늘어난 상태를 유지할 수 있도록 본체(721) 내부에 삽입용 봉(724)을 삽입하여 전단부 핀(722)에 걸리도록 하고, 후단부에는 걸림용 볼트(723)들이 걸리도록 한다. 그 상태를 유지하면서 천공홀(2)에 삽입하고 걸림용 볼트(723)를 해제하고 봉(724)을 제거하면 본체가 천공홀(2)에 압박 밀착될 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1, 101, 201, 301, 401 : 지반 정착장치
2 : 천공홀
3 : 지반
20, 120, 220, 320, 420, 520 : 외측몸체
30, 130, 230, 330, 430, 530 : 테이퍼형 봉
521, 621, 721 : 본체
522 : 압축 링
521a, 621a, 721a : 절개면
521b : 돌기
521c : 콘
630 : 멤브레인

Claims (22)

1. 굴착공사로 인한 지반붕괴를 예방하기 위하여 지반 내에 형성된 천공홀에 삽입되는 지반 정착장치에 있어서,
   상기 천공홀에 직경이 축소 또는 확대될 수 있도록 일면에 축방향을 따라 절개면이 형성된 원통관을 포함하고,
   상기 원통관은 절개면에서 미끄러짐이 발생하여 원통관의 직경이 변화될 수 있으며, 상기 원통관은 천공홀 삽입 후, 자체 탄성복원력 또는 내부압력에 의해 천공홀의 측벽지반에 압박 밀착됨으로써 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 이루어진, 지반 정착장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원통관은 상기 천공홀보다 외경이 큰 탄성 원통관으로 이루어지고, 상기 천공홀에 압입하면 절개면에서 미끄러짐이 일어나면서 탄성 원통관의 직경이 줄어들어 천공홀로 삽입되고, 상기 천공홀에 삽입된 탄성 원통관은 원래의 탄성 원통관 상태로 복귀하려는 탄성복원력에 의해 상기 천공홀의 외부방향으로 외압을 발생시켜 천공홀 측벽지반에 밀착시킴으로써 발생되는 전단저항에 의해 축력에 저항토록 이루어진, 지반 정착장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 원통관은 탄성 원통관이고, 상기 천공홀에 삽입 전 상기 탄성 원통관의 외경이 천공홀의 직경보다 작도록 압축되어 축소된 상태를 유지시키는 압박유지수단을 포함하며, 천공홀 삽입 후 상기 압박유지수단을 해제하여 탄성 원통관이 원래직경으로 복귀하려는 특성에 의해 상기 천공홀의 측벽에 압박 밀착되는, 지반 정착장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 압박유지수단은,
   상기 탄성 원통관의 내측에 서로 마주보는 위치에 형성된 한 쌍의 돌출부로 이루어진 한 쌍의 걸림부; 및
   상기 한 쌍의 돌출부 사이에 양단이 삽입되어 상기 탄성 원통관의 압박된 상태를 유지시키는 삽입 부재를 포함하는, 지반 정착장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 원통관은 절개면의 양단의 내측과 외측이 밀착되는 부분이 곡면으로 형성되고, 천공홀 삽입 전 상태에서는 절개면 일측 내측으로 밀려 들어와 있어 원통관의 외부직경이 천공홀의 직경보다 작게됨으로써 천공홀 삽입을 용이토록 하며, 천공홀 삽입 후에는 원통관의 내측에서 외측으로 가해지는 내부압력에 의해서 원통관의 절개면 내측과 외측이 외측방향으로 미끄러짐이 일어나 천공홀 측벽에 압박 밀착되도록 이루어진, 지반 정착장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 내부압력을 발생시키는 내압수단은 상기 원통관이 상기 천공홀에 삽입 전 또는 삽입된 상태에서 상기 원통관 내부에 삽입되는 팽창할 수 있는 재질의 멤브레인 및 상기 멤브레인 내부에 공급되어 상기 멤브레인을 팽창시킬 수 있는 팽창수단을 포함하고, 상기 멤브레인은 팽창수단에 의해 팽창될 시 천공홀 입구 방향으로 팽창되지 않도록 천공홀 입구를 막는 마개용 플러그를 더 포함하는 지반 정착장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 내부압력을 발생시키는 내압수단은 원통관 내부에 삽입되어 유압수단에 의해 원통관을 확장시킬 수 있는 유압봉인 지반 정착장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 원통관은 내측면과 외측면을 가지도록 탄성을 가지는 이중관으로 이루어지며, 직경이 변화될 수 있도록 양단 중 일단에는 개방부가 형성되고, 타단에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부가 상기 개방부로 삽입되되, 상기 원통관은 천공홀에 삽입됨에 따라 상기 폐쇄부가 상기 개방부로 삽입되면서 천공홀 측벽에 밀착되거나, 상기 원통관이 천공홀 삽입 전에 상기 천공홀의 직경보다 작게 유지된 상태에서 천공홀에 삽입되고, 삽입 후 탄성 이완을 통해 원통관 외면이 천공홀 측벽에 밀착되는, 지반 정착장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 원통관이 천공홀 내부에 설치되어 밀착된 후, 밀착된 상태에서 상기 원통관 내부에 충진재가 충진된, 지반 정착장치.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통관의 외면에는 천공홀 측벽에서 보다 큰 마찰력을 유발시킬 수 있도록 마찰력 증대수단이 구비된, 지반 정착장치.
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