KR20000002706A - 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로와 인접한 경사지대에 위치되는 암벽· 암반이 각종 충격 및 풍우 작용 등에 의해 단단한 지반으로부터 이탈하는 것을 방지하도록 지반 상에 고정시키도록 하는 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 암반 붕괴 방지용 락앵커장치의 특징은, 암반을 관통하는 자유장 부위와 소정 깊이의 지반에 이르는 정착장 부위로 구분되는 삽입공이 형성되고, 복수개의 PC강선이 주입관을 중심으로 밴드에 의해 고정되며, 자유장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 합성수지 재질의 관에 의해 커버되고, 자유장과 정착장의 경계 부위에서 실링 고정되며, 정착장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 상기 밴드 사이에 위치되어 상기 주입관이 관통하는 상기 받침대의 측부홈에 지지되는 굴곡된 형상을 이루며, 상기 각 PC강선의 단부는 상기 주입관 단부에 대향하는 용기 형상으로 형성된 정착콘의 개방된 주연 부위에 체결구로 고정되어 형성된 와이어 조립체가 상시 삽입공에 삽입되어 몰탈에 의해 고정되는 구성으로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면, 자유장에 위치되는 PC강선이 합성수지 재질의 관에 커버됨에 따라 인장 응력에 따른 고정력이 유지되며, 충분한 양의 몰탈이 주입되어 강성을 갖게 되고, 또 정착장의 와이어 조립체 형상이 삽입공에 직접적으로 대응하게 됨으로써 안정적인 고정력이 유지되는 효과가 있다.

Description

암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법

본 발명은 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 도로와 인접한 경사지대 또는 터널 시공시 그 측부에 위치되는 암벽· 암반이 각종 충격 및 풍우 작용 등에 의해 단단한 지반으로부터 이탈하는 것을 방지하도록 지반 상에 고정시키도록 하는 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 산악지형 등에 개설된 도로변에는 암벽· 암반 등을 포함한 경사지대가 많고, 이들 도로는 경사지대로부터 발생되는 사면 붕괴에 대하여 노출된다.

이러한 사면 붕괴는 지진 또는 차량의 통행에 의한 각종 충격 및 해빙기를 비롯한 풍우 작용과 중력 작용으로부터 암벽· 암반 등이 지지되는 지반으로부터 분리됨으로써 발생되고, 이렇게 발생된 사면 붕괴 현상은 인접하는 도로와 이 도로를 통행하는 사람 또는 차량에 대하여 각종 안전사고의 위험을 초래하는 문제가 있었다.

따라서, 상술한 사면 붕괴 현상을 방지하기 위한 방법으로 암벽· 암반을 대응하는 지반에 밀착 고정시키는 락앵커장치(10)를 설치하는 방법이 주로 사용되고 있으며, 이렇게 설치되는 락앵커장치(10)의 구성 및 그 설치 관계에 대한 종래의 기술을 도1 내지 도5를 참조하여 설명하기로 한다.

종래의 락앵커장치(10)의 구성은, 도1에 도시된 바와 같이, 통상 붕괴 위험이 있는 암벽· 암반의 소정 부위를 관통하여 지반 상에 소정 깊이를 갖는 삽입공(12)이 각 부위에 대응하여 복수개 형성되고, 이들 삽입공(12)은 다시 암벽· 암반을 관통하여 지반의 소정 위치에 이르는 자유장(N) 부위와 자유장(N)에 연이어 삽입공(12)의 내측 단부까지 이어지는 정착장(J)으로 구분된다.

또한, 삽입공(12)의 내측에는 팽창 또는 수축 변형이 가능한 폴리에틸렌 등의 합성수지 재질로 측부 형상이 내· 외측으로 요철 또는 나선 형상으로 형성된 주름관(14)이 삽입되며, 이 주름관(14)의 내부에는 소정 굵기와 길이를 갖는 복수개의 강선(16)이 주입관(18a)을 중심으로 복수개의 밴드(22)에 의해 고정된 구성의 와이어 조립체(20)가 삽입된다.

그리고, 이렇게 삽입되는 와이어 조립체(20)는, 도1에 도시된 바와 같이, 상술한 자유장(N)과 정착장(J)의 경계 부위에서, 주름관(14) 외측에서 클램프(26)가 설치됨으로써 주름관(14) 내벽은 와이어 조립체(20)에 압착 고정되고, 이 클램프(26)의 설치에 의해 주름관(14)의 내부는 상술한 자유장(N) 부위와 정착장(J) 부위에 대응하도록 분리 구획된다.

여기서, 상술한 와이어 조립체(20)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 도1에 도시된 바와 같이, 삽입공(12)의 입구 부위에서 자유장(N)에 위치되는 부위는, 주입관(18a)과 복수개의 강선(16)이 일정 간격으로 배치된 밴드(22)에 의해 고정되어 도5에 도시된 단면 형상을 이루고, 이들 각 강선(16)은 그리스에 도포되어 주름관(14)의 내벽으로부터 이격되어 중심 부위에 위치되는 구성을 이룬다.

또한, 와이어 조립체(20)의 정착장(J) 부위의 구성은, 도3 또는 도4에 도시된 바와 같이, 주입관(18a)을 중심으로 복수개의 강선(16)을 일정 간격으로 고정하는 밴드(22) 사이에 위치되어 소정 두께를 갖는 받침대(24)가 구비된다.

이러한 받침대(24)의 중심 부위에는 홀이 형성되어 있어 이 홀을 통해 주입관(18a)이 관통하게 되며, 상술한 각 강선(16)은 받침대(24) 측부에 형성된 각 홈에 위치되어 받침대(24)의 전· 후 방향의 밴드(22)에 의해 고정 지지됨으로써 주입관(18a) 외측으로 상호 벌어지는 굴곡된 형상을 이룬다.

따라서, 상술한 정착장(J) 부위에 위치되는 와이어 조립체(20)의 형상은, 도1에 도시된 바와 같이, 받침대(24)와 밴드(22)에 의해 직경이 넓어지는 형상과 좁아지는 굴곡된 형상을 이룬다.

그리고, 상술한 정착장(J)의 단부 즉, 주름관(14) 단부에 위치되는 와이어 조립체(20)의 구성은, 도2에 도시된 바와 같이, 주입관(18a)을 중심으로 하여 각각의 강선(16)이 밴드(22)에 의해 고정되어 모아지는 형상을 이루고, 주름관(14) 단부에 위치되는 점착제 또는 주입관(18a)을 통해 주입된 몰탈의 응고에 의해 고정되는 구성을 이룬다.

이러한 구성의 와이어 조립체(20)가 주름관(14)에 삽입되어 다시 삽입공(12) 삽입된 상태에서 작업자는 상술한 주름관(14) 내측에 위치되는 주입관(18a)을 통해 몰탈을 주입하게 되고, 이렇게 주입되는 시멘트 또는 에폭시 수지 등의 몰탈은 주름관(14) 내측의 각 강선(16) 사이의 틈새에 스며들어 상술한 클램프(26)에 의해 분리 구획된 부위까지 충진된다.

이후 작업자는, 주름관(14) 외측과 삽입공(12) 내벽 사이에 다른 주입관(18b)을 위치시켜 주름관(14) 외측의 삽입공(12) 내부에 몰탈을 충진하게 되고, 이렇게 충진된 몰탈이 굳게 되면 작업자는 상술한 와이어 조립체(20)의 각 강선(16)을 삽입공(12) 입구부에 위치되는 지지판(28)에 통상의 방법으로 고정시키는 마무리 작업으로 락앵커장치(10)의 설치가 완료된다.

여기서, 상술한 정착장(J)의 구성은, 단단한 지반에 충분한 고정력을 갖도록 설치되고, 자유장(N)의 구성은, 지반에 대한 정착장(J)의 고정력으로 붕괴 위험이 있는 암벽· 암반을 지반에 탄력적으로 밀착 지지하는 구성으로 그 기능을 수행하게 된다.

이때 상술한 각 강선(16)의 탄력적인 지지력은, 강선(16) 자체의 인장 응력에 의한 것으로 주름관(14) 내부에서 자유롭게 위치됨으로써 이루어진다.

따라서, 이러한 락앵커장치(10)에 의해 고정된 암벽· 암반은 먼저 삽입공(12)과 주름관(14) 사이에 충진되어 굳은 몰탈과 와이어 조립체(20)의 인장 응력에 의해 고정되고, 상술한 삽입공(12)과 주름관(14) 사이의 몰탈 부위가 균열 또는 파손되었을 경우에도 정착장(J)에 고정되어 탄력적인 인장 응력을 제공하는 복수개의 강선(16)에 의해 붕괴가 방지되는 구성을 이룬다.

그러나, 상술한 구성의 락앵커장치에 의하면, 락앵커장치를 구성하는 와이어 조립체의 형상이 비록 정착장 내부에서 굴곡된 형상으로 형성되지만 와이어 조립체의 단부 형상이 밴드에 의해 모아지는 형상을 이룸에 따라 점착제 또는 주입되는 몰탈에 의해 고정되는 접촉 면적이 협소하여 암벽· 암반의 붕괴시 작용하는 힘의 방향에 대응하여 고정력이 미약하게 이루어져 불안정한 상태를 이루는 문제가 있다.

또한, 와이어 조립체의 정착장 부위는 클램프에 의해 주름관 내벽에 가압 고정됨에 따라 몰탈의 주입시 필요 이상의 주입 압력이 요구되며, 따라서 주입에 따른 작업 시간이 연장됨과 동시에 주입되는 몰탈이 클램프 전방의 자유장으로 유출되어 강선의 인장 응력을 저해하는 문제가 있었다.

그리고, 주름관 외측에 주입되는 몰탈은 주름관의 직경에 의해 고정력에 대응하는 충분한 강성을 갖지 못하여 암벽· 암반의 붕괴 작용시 쉽게 파손되고, 이렇게 파손된 몰탈은 위치되는 강선을 가압하게 되어 강선을 손상시키거나 파손시키게 되며, 이때 각 강선은 암반 붕괴를 방지하는 기능을 수행하지 못함에 따라 안전사고의 위험이 돌출되는 문제가 있었다.

한편, 몰탈의 주입 과정에서 주름관의 정착장 내에 주입된 몰탈이 굳은 이후에 삽입공과 주름관 외벽 사이에 몰탈을 다시 주입하는 이중 작업에 의해 작업 시간의 연장과 번거로움이 있고, 주름관 내측에 주입된 몰탈과 주름관 외측의 삽입공에 주입된 몰탈은 상호 분리된 구성을 이룸에 따라 정착장의 고정력이 감소되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 삽입공의 정착장 내부에서 설치되는 와이어 조립체의 단부 형상을 주입되는 몰탈에 대하여 고정력을 향상시키고, 몰탈의 주입을 일회의 실시로 용이하게 수행토록 하여 작업 시간을 단축하도록 하며, 자유장 부위에 주입된 몰탈이 외부의 충격에 대응하여 중분한 강성을 갖도록 함과 동시에 자유장에 위치되는 각 강선의 손상을 방지하며 충분한 인장 응력에 대응할 수 있도록 함으로써 암벽· 암반을 지반에 탄력적으로 밀착 지지되는 구성으로 안전사고의 위험을 방지하도록 하는 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법을 제공함에 있다.

도1은 종래의 락앵커장치의 구성 및 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도2는 도1에 도시된 A 부위의 구성 및 설치 관계를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도3은 도1에 도시된 Ⅲ―Ⅲ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도이다.

도4는 도1에 도시된 Ⅳ―Ⅳ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도이다.

도5는 도1에 도시된 Ⅴ―Ⅴ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도이다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 락앵커장치의 구성 및 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도7은 도6에 도시된 B 부위의 구성 및 설치 관계를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도8은 도6에 도시된 Ⅷ―Ⅷ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도이다.

도9는 도6에 도시된 Ⅸ―Ⅸ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도이다.

도10은 도6에 도시된 Ⅹ―Ⅹ 선을 기준하여 그 구성 및 설치 관계를 나타낸 부분 단면 사시도이다.

도11은 도10에 도시된 PC강선과 PC강선을 커버하는 PE관의 결합 관계를 확대하여 나타낸 부분 단면 사시도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 30: 락앵커장치 12: 삽입공

14: 주름관 16: 강선

18a, 18b, 34: 주입관 20, 36: 와이어 조립체

22: 밴드 24: 받침대

26: 클램프 28: 지지판

31: PE관 32: PC강선

33: 정착콘 35: 체결구

37: 실링테이프 39: 실리콘

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 암반 붕괴 방지용 락앵커장치의 특징은, 암벽· 암반을 관통하는 자유장 부위와 상기 자유장에 연이어 상기 암벽· 암반이 지지되는 지반의 소정 깊이를 갖는 정착장으로 구분되는 삽입공이 형성되고, 복수개의 PC강선이 주입관을 중심으로 일정 간격으로 배치되는 밴드에 의해 고정되며, 자유장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 합성수지 재질의 관에 의해 커버되고, 자유장과 정착장의 경계 부위에서 실링 고정되며, 정착장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 상기 밴드 사이에 위치되어 상기 주입관이 관통하는 상기 받침대의 측부홈에 지지되는 굴곡된 형상을 이루며, 상기 각 PC강선의 단부는 상기 주입관 단부에 대향하는 용기 형상으로 형성된 정착콘의 개방된 주연 부위에 체결구로 고정되어 형성된 와이어 조립체가 상시 삽입공에 삽입되어 몰탈에 의해 고정되는 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 각 강선을 커버하는 관의 합성수지 재질은, 폴리에틸렌 재질을 사용함이 바람직하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 락앵커장치 설치방법은, 주입관을 중심으로 코팅된 복수개의 강선을 받침대와 클램프를 이용하여 소정 간격과 형상으로 형성하여 와이어 조립체를 구성하고, 상기 와이어 조립체를 암벽· 암반 상에 형성된 삽입공에 대응하여 삽입 위치시키는 단계와; 상기 주입관을 통해 몰탈을 주입하여 상기 와이어 조립체를 삽입공에 고정하는 단계; 및 상기 삽입공 외측으로 돌출된 와이어 조립체의 단부에 지지판을 설치하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 주입되는 몰탈은 상기 삽입공의 입구부까지 충진되도록 함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 붕괴 방지용 락앵커장치 및 그 설치방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 암반 붕괴 방지용 락앵커장치의 구성 및 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도7은 도6에 도시된 B 부위의 구성 및 설치 관계를 확대하여 나타낸 단면도이며, 도8 내지 도10은 도6에 도시된 와이어 조립체 각 부위의 구성 및 설치 관계를 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 암반 붕괴 방지용 락앵커장치(30)는, 도6에 도시된 바와 같이, 통상 붕괴 위험이 있는 암벽· 암반 상의 각 부위에 관통하여 소정 폭과 깊이의 자유장(N)과 정착장(J)으로 구분되는 삽입공(12) 내부에 주입관(34)을 중심으로 소정 길이를 갖는 복수개의 PC강선(32)이 밴드(22)에 의해 고정된 구성의 와이어 조립체(36)가 삽입된다.

여기서, 와이어 조립체(36)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 상술한 PC강선(32)은, 도10에 도시된 바와 같이, 일정 굵기와 길이를 갖는 복수개의 와이어가 상호 꼬인 형상의 것으로 상술한 자유장(N) 부위에는 폴리에틸렌 등의 유연한 합성수지 재질의 관 즉, PE관(31)에 그리스가 충진된 상태로 삽입된 구성을 이룬다.

또한, 상술한 PE관(31)의 단부 즉, 자유장(N)과 정착장(J)의 경계 부위에 위치되는 PE관(31)의 단부는 실링테이프(37)로 밀봉되어 PE관(31) 내부에 충진되는 그리스의 유출을 방지하고, PE관(31)의 내측으로 몰탈의 유입을 방지하는 등 PC강선(32)의 산화를 방지하게 된다.

그리고, 도10에 도시된 자유장(N)과 정착장(J)의 경계 부위 형상은, 밴드(22) 또는 별도의 클램프(도면의 단순화를 위하여 생략함)에 의해 고정되고, 이렇게 고정된 외측 부위는 다시 실리콘(39)으로 커버된 형상을 이룬다.

따라서, 자유장(N) 부위에 위치되는 PC강선(32)은, PE관(31)에 의해 주입되는 몰탈에 직접적으로 접촉되지 않고, 인장· 수축 및 외부의 힘에 대응하여 유연하게 변형 가능한 구조를 이루게 된다.

한편, 정착장(J)에 위치되는 와이어 조립체(36)의 구성은, 도6 내지 도9에 도시된 바와 같이, 각각의 PC강선(32)은 일정 간격으로 배치된 밴드(22)에 의해 모아지는 형상으로 고정되고, 이들 밴드(22) 사이에 위치되는 받침대(24)의 측부홈에 안착 지지되어 주입관(34)으로부터 외측 방향으로 상호 벌어지는 형상을 이루고, 상술한 주입관(34)은 받침대(24)의 중심 부위를 관통하여 삽입공(12)의 단부 소정 부위에 위치되는 구성을 이룬다.

따라서, 정착장(J) 내측 단부에 위치되는 와이어 조립체(36)의 형상은, 도6에 도시된 바와 같이, 각각의 PC강선(32)이 정착콘(33)의 단부 주연에 일정 간격을 이루며 삽입되어 정착콘(33)의 측부로부터 체결구(35)에 의해 가압 고정되는 구성으로 각각의 PC강선(32)은 정착콘(33)과 함께 삽입공(12) 내에 일정 부피의 형상을 이루게 된다.

이렇게 구성된 와이어 조립체(36)가 삽입공(12)에 삽입되면, 작업자는 삽입공(12)의 입구부로 연장된 주입관(34)을 통해 시멘트 또는 에폭시 수지 등의 몰탈을 주입하게 되고, 주입되는 몰탈은 삽입공(12) 내측 단부에서 각각의 PC강선(32)들 사이를 비롯하여 삽입공(12)의 입구부까지 충진된다.

이때 상술한 자유장(N) 부위의 각 PC강선(32)은, PE관(31)에 의해 액상의 몰탈에 접촉되지 않고 충분한 인장 응력을 제공하게 되고, 정착장(J) 부위의 각 PC강선(32)은, 밴드(22)와 받침대(24)에 의한 굴곡된 형상을 유지하는 형상으로 각 틈새에 충진되어 굳게 되는 몰탈에 의해 고정력을 제공받게 된다.

이후, 삽입공(12)의 입구부 외측으로 돌출된 와이어 조립체(36)의 각 PC강선(32) 단부는, 작업자에 의해 통상의 방법으로 지지판(28)에 고정된 후 마무리됨으로써 상술한 락앵커장치(30)의 설치가 완료된다.

이러한 구성에 따른 락앵커장치(30)에 의하면, 자유장(N) 부위에 주입된 몰탈의 형상은 삽입공(12) 내부에 대응하여 충진된 상태로 굳게 됨에 따라 강성을 갖는 구조물을 이루게 되고, 이 자유장(N) 및 정착장(J)에 위치되는 PC강선(32)은 합성수지 재질의 PE관(31)에 의해 굳은 몰탈에 관계없이 인장 응력 및 외측부에서 작용 가능한 모멘트 힘에 대응하여 탄성적으로 변형 가능하게 고정력을 제공하는 구성을 이룬다.

따라서, 본 발명에 의하면, 삽입공에 대응하여 주름관 없이 와이어 조립체가 삽입 설치되어 몰탈이 주입됨에 따라 몰탈의 직경에 따른 강성의 증대됨과 동시에 파손의 우려가 감소되고, 폴리에틸렌 재질의 관으로 코팅된 PC강선은 몰탈 또는 공기에 노출되지 않아 산화가 방지되어 그 기능에 따른 수명이 연장되며, 별도의 주름관이 사용되지 않아 몰탈 주입이 용이하게 한 번의 시행으로 이루어짐에 따라 노동력과 작업 시간이 절감되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 암벽· 암반을 관통하는 자유장 부위와 상기 자유장에 연이어 상기 암벽· 암반이 지지되는 지반의 소정 깊이를 갖는 정착장으로 구분되는 삽입공이 형성되고, 복수개의 PC강선이 주입관을 중심으로 일정 간격으로 배치되는 밴드에 의해 고정되며, 자유장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 합성수지 재질의 관에 의해 커버되고, 자유장과 정착장의 경계 부위에서 실링 고정되며, 정착장 부위에 위치되는 상기 각 PC강선은 상기 밴드 사이에 위치되어 상기 주입관이 관통하는 상기 받침대의 측부홈에 지지되는 굴곡된 형상을 이루며, 상기 각 PC강선의 단부는 상기 주입관 단부에 대향하는 용기 형상으로 형성된 정착콘의 개방된 주연 부위에 체결구로 고정되어 형성된 와이어 조립체가 상시 삽입공에 삽입되어 몰탈에 의해 고정되어 구성됨을 특징으로 하는 암반 붕괴 방지용 락앵커장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 강선을 커버하는 관의 합성수지 재질은, 폴리에틸렌 재질임을 특징으로 하는 상기 암반 붕괴 방지용 락앵커장치.
3. 주입관을 중심으로 코팅된 복수개의 강선을 받침대와 클램프를 이용하여 소정 간격과 형상으로 형성하여 와이어 조립체를 구성하고, 상기 와이어 조립체를 암벽· 암반 상에 형성된 삽입공에 대응하여 삽입 위치시키는 단계;

   상기 주입관을 통해 몰탈을 주입하여 상기 와이어 조립체를 삽입공에 고정하는 단계; 및 상기 삽입공 외측으로 돌출된 와이어 조립체의 단부에 지지판을 설치하는 단계;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 암반 붕괴 방지용 락앵커장치의 설치방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 주입되는 몰탈은 상기 삽입공의 입구부까지 충진됨을 특징으로 하는 상기 암반 붕괴 방지용 락앵커장치의 설치방법.