KR20000046734A

KR20000046734A - 록볼트매설용 정착장치 및 그를 이용한 록볼트의 정착공법

Info

Publication number: KR20000046734A
Application number: KR1019980063453A
Authority: KR
Inventors: 홍학표
Original assignee: 조항구; 삼부토건 주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2000-07-25
Also published as: KR100297930B1

Abstract

본발명은 인위적으로 굴착된 지하공동의 굴착벽면을 안정화하여 주도록 매설되는 록볼트를 효율적으로 정착시켜서, 그 굴착벽면 주변의 암반 지지력을 대폭적으로 향상시켜 주는 록볼트매설용 정착장치 및 그를 이용한 록볼트의 정착공법에 관한 것으로, 본발명의 기술적구성상의 특징은 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공(2) 내에 끼워지도록 만들어진 금속원판(A)의 외측단 둘레에 등간격으로서 길게 연장 형성되는 연결편(10)들과, 상기 연결편(10)들과 일연체로서 그 연결편들 사이의 외측으로 짧게 연장되어서 방사형으로 탄력적으로 펼쳐지는 가정착편(20)들과, 상기 연결편(10)들의 끝단에 각각 착설되어서 임의의 직경으로 축경되거나 확경되는 가변형의 원통체를 이루도록 분할된 정착편(30)들과, 상기 정착편(30)들의 내부에 유동되도록 배치되어서 그 정착편들을 축소, 확개 동작시켜 주며 중앙부에 록볼트(3)의 선단이 결착되는 조립구멍(41)을 형성하여서 된 확경수단(40)으로 구성되는 록볼트매설용 정착장치 및;

지하공동의 굴착벽면에 보링공정을 통하여 소정의 길이만큼 굴착공(2)을 천공하고, 록볼트(3)의 선단부에 장착시켜서 준비된 정착장치(1)를 굴착공(2)의 말단부까지 도달되도록 삽입하며, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 일차로 잡아 당겨서 정착장치(1)를 굴착공(2)에 가정착되도록 한 후에, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 이차로 잡아 당겨서 정착장치(1)가 굴착공(2) 내에 완전하게 정착되도록 하고, 굴착공(2) 내에 정착된 정착장치(1)에 의하여 구속된 록볼트(3)에 프리스트레스를 주어서 인장시키고, 굴착공(2) 내에 그라우트를 주입 경화시켜서 지하공동의 굴착벽면 주변의 암반을 압축시켜 주도록 록볼트(3)를 매설하여서 된 록볼트의 정착공법이다.

Description

록볼트매설용 정착장치 및 그를 이용한 록볼트의 정착공법

본발명은 인위적으로 굴착된 지하공동의 굴착벽면을 안정화하여 주도록 매설되는 록볼트를 효율적으로 정착시켜서, 그 굴착벽면 주변의 암반 지지력을 대폭적으로 향상시켜 주는 록볼트매설용 정착장치 및 그를 이용한 록볼트의 정착공법에 관한 것이다.

지하 암반층을 인위적으로 굴착하여서 된 지하공동이나 터널의 굴착벽면 주변의 암반은 자체적인 지지력이 취약하여서 붕괴 및 낙석의 위험이 상존하는 바, 이러한 지하공동의 굴착벽면을 안정화를 위하여 콘크리트라이닝(Concrete Lin ing)공법, NATM(New Austrian Tunnel Method)공법 등이 적극적으로 활용되어 왔다.

콘크리트라이닝공법은 지하공동의 굴착벽면에 대하여 콘크리트를 타설하여서 소요 두께 만큼의 복공벽을 시공할 때에 지보공 및 거푸집을 반복적으로 설치하거나 해체하여야 하는 부담으로 인하여 공사기간이 연장되고 공사비용이 증가되되 데 비하여, NATM공법은 록볼트와 함께 숏크리트를 주체로 하여 굴착벽면 자체를 보강하면서 안정화시키므로 상대적인 시공성이 우수하여서 공사기간을 단축시켜 주면서도 공사비용을 절감시켜 주는 이점을 가지는 것으로 인식되어 있다.

이러한 NATM공법으로서 지하공동의 굴착벽면을 효율적으로 안정화시키기 위해서는 굴착벽면에 천공된 굴착공내에 관입되는 록볼트를 견고하게 정착시켜야 할 필요성이 있다. 왜냐하면, 록볼트는 굴착벽면의 굴착공내에 관입시킨 후에 프리스트레스를 주어서 굴착벽면 주변의 암석을 압축하는 작용력을 발휘하도록 매설되어야 하므로, 굴착벽면의 굴착공내에 관입된 록볼트가 주어지는 프스트레스를 감당할 수 있도록 정착되어야 하기 때문이다.

이와 같이 록볼트를 정착시켜 주기 위한 것으로 다양한 구조와 형태의 록볼트매설용 정착장치들이 개발되어 있으며, 그 중의 하나는 경도가 낮은 유리로서 성형되어지며 그 내부에 빈 공간을 가지는 원통체로서 형성되는 캡슐과, 캡슐 내부의 빈 공간에 수용된 겔상태의 발포성 정착수지로서 구성되어서, 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공내에 관입되는 록볼트를 정착시켜 주도록 한 록볼트매설용 정착장치가 알려져 있다.

이러한 록볼트매설용 정착장치는 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공의 말단부에 위치되도록 록볼트로서 밀어넣어서 삽입시킨 후에, 록볼트로서 캡슐에 충격을 가하여 강제로 파손시키면 그 캡슐 내부로부터 흘러나온 겔상태의 발포성 정착수지가 굴착공 내에 충진되면서 경화되어, 굴착공 내에 관입된 록볼트의 선단부를 구속하여서 정착시켜 주도록 하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 록볼트매설용 정착장치는, 굴착공 내부에 록볼트를 견고하게 정착시킬 수 없는 몇가지의 문제점을 가지고 있다.

즉, 종래의 록볼트매설용 정착장치는 첫째 록볼트매설용 정착장치를 굴착공 내에 밀어넣어서 삽입시키는 과정에서, 그 록볼트매설용 정착장치가 굴착공의 말단부에 도달하지 못하고 중간에서 유리재질의 캡슐이 쉽게 파손되기 때문에, 파손된 캡슐로부터 흘러나온 발포성 정착수지가 손실되어서 록볼트를 정착시키는 작업을 수행할 수 없었으며,

둘째 굴착벽면의 굴착공 내에는 침출수에 의하여 항시 습윤상태를 유지하게 되는 감안하여 볼 때, 굴착공 내부에 충진되는 발포성 정착수지 자체의 접착력이 저하되면서 원래의 기능을 충실히 발휘하지 못하여서, 실제적으로 굴착공 내에 관입된 록볼트를 견고하게 정착시킬 수 없었으며,

셋째 지하공동의 굴착벽면를 이루는 천정부위에 수직방향으로 천공된 굴착공의 경우에는, 그 굴착공의 말단부에 캡슐을 위치시켜서 강제로 파손시키면 파손된 캡슐로 흘러나온 발포성 정착수지가 굴착공을 따라 흘러내려서 록볼트를 정착시킬 수 없는 등의 문제점을 가지는 것으로 지적되고 있다.

따라서, 종래의 록볼트매설용 정착장치는 위에서 지적된 문제점들로 인하여, 굴착공 내에 정착된 록볼트에 프리스트레스를 주는 작업을 효과적으로 수행하지 못하여서, 지하공동의 굴착벽면 주변의 암석을 압축하여서 안정화시키는 기능이 크게 저하되는 결과를 초래하게 되었다.

본발명은 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공의 형태나 제반 여건에 구애됨이 없이 록볼트를 보다 견고하게 정착시켜 주도록 구성하여, 굴착공내에 정착된 록볼트가 주어지는 프리스트레스를 효율적으로 감당할 수 있게 하여서, 록볼트를 통하여 굴착벽면 주변의 암반에 대한 지지력을 획기적으로 증대시켜 주는 록볼트매설용 정착장치 및 그를 이용한 록볼트의 정착공법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도1은 본발명의 록볼트매설용 정착장치를 적용한 실예를 나타낸 것임

도2는 본발명의 록볼트매설용 정착장치를 나타낸 분리사시도

도3a, 도3b는 본발명의 록볼트매설용 정착장치의 작용상태를 나타낸 단면도

도4는 본발명의 록볼트매설용 정착장치의 변형예를 나타낸 일부사시도

도5는 도4의 일측단면도

도6a, 도6b, 도6c, 도6d, 도6e, 도6f는 본발명 록볼트의 정착공법을 단계별로

나타낸 것임

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

A: 금속원판 B: 보강금속판 10: 연결편

20: 가정착편 21: 리벳 30: 정착편

31: 걸림턱 32: 결착홈 33: 리벳

40: 확경수단 41: 조립구멍

본발명의 록볼트매설용 정착장치(1)는, 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공(2) 내에 끼워지도록 만들어진 금속원판(A)의 외측단 둘레에 등간격으로서 길게 연장 형성되는 연결편(10)들과, 상기 연결편(10)들과 일연체로서 그 연결편들 사이의 외측으로 짧게 연장되어서 방사형으로 탄력적으로 펼쳐지는 가정착편(20)들과, 상기 연결편(10)들의 끝단에 각각 착설되어서 임의의 직경으로 축경되거나 확경되는 가변형의 원통체를 이루도록 분할된 정착편(30)들과, 상기 정착편(30)들의 내부에 유동되도록 배치되어서 그 정착편들을 축소, 확개 동작시켜 주며 중앙부에 록볼트(3)의 선단이 결착되는 조립구멍(41)을 형성하여서 된 확경수단(40)으로 구성되는 기술구성을 가진다.

이와 같이 구성되는 본발명은 도3에서와 같이, 굴착공(2) 내의 말단부에 연결편(10)들 사이에 방사형으로 펼쳐지는 가정착편(20)들로서 가정착시키고, 상기 연결편(10)들의 끝단부에 각각 착설되어 내측에서 유동되는 확경수단(40)에 의하여 벌어지면서 전체적으로 확경되는 정착편(30)들이 굴착공(2) 내벽에 밀착되면서 걸어물려지도록 하여서, 상기 확경수단(40)에 결착된 록볼트(3)의 선단을 구속하여 견고하게 정착시켜 주게 된다.

따라서, 지하공동의 굴착벽면에 수평방향으로 천공된 굴착공(2)은 물론이고, 천정부에 수직방향으로 천공된 굴착공(2) 내의 말단부에 견고하게 정착된 록볼트(3)가 주어지는 프리스트레스를 효율적으로 감당하게 되므로, 굴착벽면 주변의 암반에 대한 지지력을 획기적으로 증대시켜 줄 수 있게 되는 것이다.

도면중 미설명 부호4는 지압판이다.

이하, 본발명의 구체적인 실시예를 통하여 각 구성부를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 내지 도2에 도시되는 본발명의 실시예들도 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공(2) 내에 끼워지도록 만들어진 금속원판(A)의 외측단 둘레에 등간격으로서 길게 연장 형성되는 연결편(10)들과, 상기 연결편(10)들과 일연체로서 그 연결편들 사이의 외측으로 짧게 연장되어서 방사형으로 탄력적으로 펼쳐지는 가정착편(20)들과, 상기 연결편(10)들의 끝단에 각각 착설되어서 임의의 직경으로 축경되거나 확경되는 가변형의 원통체를 이루도록 분할된 정착편(30)들과, 상기 정착편(30)들의 내부에 유동되도록 배치되어서 그 정착편들을 축소, 확개 동작시켜 주며 중앙부에 록볼트(3)의 선단이 결착되는 조립구멍(41)을 형성하여서 된 확경수단(40)을 가지는 기술구성을 포함하는 점에서 본발명의 기본적인 기술사상을 구현하는 것이다.

상기 연결편(10)들은 금속원판(A) 외측단 둘레의 등간격마다 일정한 길이로서 연장되도록 형성하여서, 그 각각의 연결편(10)들 끝단에 정착편(30)들이 고정되어서 연결되도록 한다.

이러한 연결편(10)들은 록볼트(3)의 선단부에 결착된 확경수단(40)에 의하여 떠밀려지는 금속원판(A)이 굴착공(2) 내에 끼워넣어질 때에, 그 연결편(10)들의 끝단부에 연결된 정착편(30)들을 견인하여 주게 된다.

여기에서, 상기 연결편(10)들이 형성되어지는 금속원판(A)은 고강도 금속판으로 만들어져서, 굴착공(2)내에 끼워넣는 작업을 수행할 때에 변형됨을 방지하여 주도록 함이 바람직하다.

상기 가정착편(20)들은 금속원판(A)의 외측단으로부터 상기 연결편(10)들 사이에 위치되도록 짧게 연장 형성되어서, 그 가정착편(20)들이 전체적으로는 방사형으로서 굴착공(2) 내벽면에 탄력적으로 걸어물려져서 가정착되도록 한다.

그리고, 상기 가정착편(20)들은 소정의 각도로서 하향 경사지게 절곡 형성함이 중요하다. 그 이유는, 굴착공(2) 내에 끼워넣을 때에는 상기 가정착편(20)들이 진행방향에 대하여 방해되지 않도록 하는 동시에, 굴착공(2) 내에 가정착시킬 때에는 그 굴착공(2) 내벽면에 걸어물려지는 걸고리의 역할을 수행하여서 가정착력을 증대시켜 주도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 가정착편(20)들은 도4 및 도5의 변형예에서와 같이, 금속원판(A)의 내면에 동일한 직경크기로서 맞대어져서 일체로 고정되는 보강금속판(B)의 외측단으로부터 상기 연결편(10)들 사이에 위치되도록 형성할 수도 있음을 밝혀 둔다. 이때, 상기 금속원판(A)에 맞대어지는 보강금속판(B)은 관통되는 리벳(21)으로서 견고하게 부착 고정되도록 한다.

이 보강금속판(B)은 그 보강금속판 외측단에 가정착편(20)들이 형성되도록 하여서 원래의 기능을 수행할 수 있도록 하면서도, 상기 금속원판(A)을 보강하여 주어서 굴착공(2) 내에 끼워넣을 때에 변형됨을 방지하여 주는 부수적인 이점을 기대할 수 있게 되는 것이다.

상기 정착편(30)들은 상기 연결편(10)들의 끝단에 각각 착설되어서 가변형의 원통체를 이루도록 분할되어, 굴착공(2) 내에 끼워넣을 때에는 축경되도록 하고, 굴착공(2)의 말단부에 가정착편(20)에 의하여 가정착된 상태에서는 확경수단(40)에 의하여 확경되면서 굴착공(2) 내벽에 밀착되어 걸어물려지도록 한다.

그리고, 상기 정착편(30)들은 그 각각의 외측면에 하향 단차지게 형성되는 복수의 걸림턱(31)들이 형성되도록 하여서, 굴착공(2) 내벽에 더욱 확실하게 걸어물려질 수 있도록 함이 바람직하다.

여기에서, 상기 정착편(30)들은 각각 상단부 외측면에 결착홈(32)을 형성하여서, 그 결착홈(32)에 상기 연결편(10)의 끝단부를 끼우고 관통되는 리벳(33)으로서 체결하여 고정되도록 한다.

상기 확경수단(40)은 록볼트(3)의 선단부에 결착되어서 상기 정착편(30)들 내에서 유동되도록 위치시켜서, 굴착공(2) 내에 끼워넣을 때에는 상승하여서 금속원판(A)을 떠밀어주도록 하고, 굴착공(2)의 말단부에 도달하여서 가정착편(20)에 의하여 가정착된 상태에서는 하강하여서 정착편(30)들을 확개 동작시켜서 굴착공(2) 내벽에 걸어물려질 수 있게 하여 준다.

그리고, 상기 확경수단(40)은 그 중앙부에 상하로 트여지는 조립구멍(41)을 가져서, 그 조립구멍(41)을 통하여 록볼트(3)의 선단부가 결착되어서 조립되도록 한다.

본발명의 실시예에서 상기 정착편(30)들은 각각 상단부로부터 하단부를 향하여 점차로 두꺼워지는 단면형상을 가져서 그 정착편(30)들이 내경이 전체적으로 상광하협의 형상을 이루도록 형성하고, 상기 정착편(30)들의 내부에서 유동되는 확경수단(40)은 그 외경이 상광하협의 형상을 가지는 원통체로서 형성하여서, 상기 정착편(30)들 내에서 유동되는 확경수단(40)에 의하여 정착편(30)들이 넓게 벌어지면서 확경되도록 하여서 정착능력을 향상시켜 주도록 한 것으로 예시되어 있다.

이와 같이 구성되는 록볼트매설용 정착장치(1)는 도6a 내지 도6b에서와 같이, 다음과 같은 방법으로 정착된다.

첫째, 지하공동의 굴착벽면에 보링공정을 통하여 소정의 길이만큼 굴착공(2)을 천공하고,

둘째, 록볼트(3)의 선단부에 장착시켜서 준비된 정착장치(1)를 굴착공(2)의 말단부까지 도달되도록 삽입하며,

셋째, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 일차로 잡아 당겨서 정착장치(1)를 굴착공(2)에 가정착되도록 한 후에,

넷째, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 이차로 잡아 당겨서 정착장치(1)가 굴착공(2) 내에 완전하게 정착되도록 하고,

다섯째, 굴착공(2) 내에 정착된 정착장치(1)에 의하여 구속된 록볼트(3)에 프리스트레스를 주어서 인장시키고,

여섯째, 굴착공(2) 내에 그라우트를 주입 경화시켜서 지하공동의 굴착벽면 주변의 암반을 압축시켜 주도록 록볼트(3)를 설치하여서 시공을 완료하게 된다.

이성에서 살펴 본 바와 같이, 본발명은 지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공 내에 록볼트를 보다 견고하게 정착시켜서, 굴착공내에 정착된 록볼트가 주어지는 프리스트레스를 효율적으로 감당할 수 있기 때문에, 록볼트를 통한 굴착벽면 주변의 암반에 대한 지지력을 획기적으로 증대시켜 주어서 시공품질이 우수한 작용효과를 가지게 되는 것이다.

Claims

지하공동의 굴착벽면에 천공된 굴착공(2) 내에 끼워지도록 만들어진 금속원판(A)의 외측단 둘레에 등간격으로서 길게 연장 형성되는 연결편(10)들과, 상기 연결편(10)들과 일연체로서 그 연결편들 사이의 외측으로 짧게 연장되어서 방사형으로 탄력적으로 펼쳐지는 가정착편(20)들과, 상기 연결편(10)들의 끝단에 각각 착설되어서 임의의 직경으로 축경되거나 확경되는 가변형의 원통체를 이루도록 분할된 정착편(30)들과, 상기 정착편(30)들의 내부에 유동되도록 배치되어서 그 정착편들을 축소, 확개 동작시켜 주며 중앙부에 록볼트(3)의 선단이 결착되는 조립구멍(41)을 형성하여서 된 확경수단(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 록볼트매설용 정착장치.
제1항에 있어서, 상기 가정착편(20)들은 소정의 각도로서 하향 경사지게 절곡 형성함을 특징으로 하는 록볼트매설용 정착장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가정착편(20)들은 금속원판(A)의 내면에 동일한 직경크기로서 맞대어져서 일체로 고정되는 보강금속판(B)의 외측단으로부터 상기 연결편(10)들 사이에 위치되도록 형성함을 특징으로 하는 록볼트매설용 정착장치.
제1항에 있어서, 상기 정착편(30)들은 그 각각의 외측면에 하향 단차지게 형성되는 복수의 걸림턱(31)들이 형성되도록 함을 특징으로 하는 록볼트매설용 정착장치.
제1항에 있어서, 상기 정착편(30)들은 각각 상단부로부터 하단부를 향하여 점차로 두꺼워지는 단면형상을 가져서 그 정착편(30)들이 내경이 전체적으로 상광하협의 형상을 이루도록 형성하고, 상기 정착편(30)들의 내부에서 유동되는 확경수단(40)은 그 외경이 상광하협의 형상을 가지는 원통체로서 형성하여서, 상기 정착편(30)들 내에서 유동되는 확경수단(40)에 의하여 정착편(30)들이 넓게 벌어지면서 확경되도록 하여서 정착능력을 향상시켜 주도록 함을 특징으로 하는 록볼트매설용 정착장치.
지하공동의 굴착벽면에 보링공정을 통하여 소정의 길이만큼 굴착공(2)을 천공하고, 록볼트(3)의 선단부에 장착시켜서 준비된 정착장치(1)를 굴착공(2)의 말단부까지 도달되도록 삽입하며, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 일차로 잡아 당겨서 정착장치(1)를 굴착공(2)에 가정착되도록 한 후에, 굴착공(2) 외부에서 록볼트(3)를 이차로 잡아 당겨서 정착장치(1)가 굴착공(2) 내에 완전하게 정착되도록 하고, 굴착공(2) 내에 정착된 정착장치(1)에 의하여 구속된 록볼트(3)에 프리스트레스를 주어서 인장시키고, 굴착공(2) 내에 그라우트를 주입 경화시켜서 지하공동의 굴착벽면 주변의 암반을 압축시켜 주도록 록볼트(3)를 설치하여서 됨을 특징으로 하는 록볼트의 정착공법.