KR200157975Y1 - 프리로딩잭 - Google Patents

Abstract

본 고안은 토류벽의 붕괴방지를 위하여 사용하는 프리로딩잭에 관한 것으로, 스크류잭의 몸체부(10a)와 유압잭(18)이 체결된 버팀잭의 몸체부(15), 밀림방지너트(17)와 나사돌림막대(12)로 구성된 프리로딩잭을 이용하여 토류벽을 시공함에 있어서, 스트러트(8)에 프리로딩잭의 일단을 부착하고 프리로딩잭의 또 다른 부분이 토류벽에 부착된 띠장(6)에 밀착될 때까지 나사돌림막대(12)를 회전시켜서 프리로딩잭의 길이를 증가시키는 공정과, 프리로딩잭의 일부인 버팀잭의 몸체(15)에 유압잭(18)을 체결하고 유압잭(18)으로 하중을 가하여 토류벽과 띠장(6)과 스트러트(8)간의 틈새를 제거함과 동시에 스트러트(8)에 선행가중을 가하여 토류벽의 변위 발생을 억제하는 공정과, 스트러트(8)에 가해진 선행하중을 고정시키기 위하여 밀림방지너트(17)를 버팀잭의 몸체부(15)까지 회전시켜서 밀착시키는 공정과, 스트러트(8) 철거시 스트러트를 안전하게 철거할 수 있도록 유압잭(18)으로 소정의 하중을 가한후 밀림방지너트(17)를 버팀잭의 몸체부(15)에서 이탈시키고 유압잭의 하중을 점차 감소하여 스트러트(8)에 작용하던 하중을 완전히 제거시키고 스트러트(8)를 절단하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에, 프리로딩잭의 길이를 증가시켜서 스트러트에 소정의 하중을 가함으로써 토류벽과 띠장과 스트러트를 완전히 밀착시키고 동시에 굴착부 반대 방향으로 토류벽에 소정의 선행하중을 가하여 토류벽의 변위 발생을 최대한 억제시킬 수 있으며, 유압잭을 이용하여 스트러트 해체시 스트러트를 절단하지 않고서도 손쉽고 안전하게 스트러트를 해체할 수 있으며, 스트류잭과 버팀잭의 장점을 혼용하므로써 프리로딩잭의 길이를 상당량 변화시켜야만 하는 경우에도 손쉽게 대처할 수 있는 장점이 있다.

Description

프리로딩잭

제1도는 지반 굴착시 주변지반의 붕괴 방지를 위하여 토류벽의 지지에 사용되는 스트러트와 스크류잭의 일반적인 이용방법을 나타내는 사시도.

제2(a)도와 제2(b)도는 종래 스크류잭의 분해사시도와 조립상태사시도.

제3(a)도와 제3(b)도는 종래 스크류잭의 작동순서를 나타내는 단면도.

제4(a)도와 제4(b)도는 종래 버팀잭의 분해사시도와 조립상태사시도.

제5(a)도 내지 제5(f)도는 종래 버팀잭의 작동순서를 나타내는 사시도.

제6(a)도와 제6(b)도는 본 고안의 프리로딩잭의 분해사시도와 조립상태사시도.

제6(c)도와 제6(d)도는 본 고안의 프리로딩잭의 기본형을 나타낸 분해사시도와 조립상태사시도.

제7(a)도에서 제7(f)도는 본 고안의 프리로딩잭의 작동순서를 나타내는 단면도.

제8(a)도에서 제8(f)도는 본 고안의 스트러트 철거시 프리로딩잭의 작동순서를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지반 2 : 널말뚝(sheet pile)

3 : H 형말뚝 4 : 스트러트 지지말뚝

5 : 토류판 6 : 띠장

7 : 스크류잭 또는 버팀잭 또는 프리로딩잭

8 : 스트러트 9 : 볼트

110a,110b : 스크류잭의 몸체 111 : 방향이 다른 나사

112 : 나사돌림막대 115 : 버팀잭 몸체

116 : 지지판이 고착된 나사 117 : 밀림방지너트

118 : 유압잭

본 고안은 지반 굴착시 주변 지반의 붕괴를 방지할 목적으로 설치하는 토류벽을 지지하기 위해서 사용하는 프리로딩잭에 관한 것으로, 토류벽이 벽면에 작용하는 토압(earth pressure)에 의하여 굴착부 방향으로 과도한 변위가 발생하는 것을 방지하기 위하여 한 면의 토류벽과 또 다른 토류벽면 사이에 프리로딩잭(preloading jack)이 체결된 스트러트(strut)를 설치함에 있어서 프리로딩잭의 나사돌림막대를 돌림에 의해 프리로딩잭 자체의 길이를 증대시켜서 스트러트를 토류벽면에 접하도록 한 후 유압잭으로 프리로딩잭의 나사를 밀어내고 밀림방지 너트를 이용하여 나사의 되밀림을 방지하는 방법으로 프리로딩잭 자체의 길이를 다시 한 번 증가시키므로써 토류벽면에 스트러트를 완전히 밀착시킴과 동시에 토류벽에 굴착부 반대 방향으로 소정의 하중을 가하여 토류벽의 안정성을 증대시킬 수 있는 프리로딩잭에 관한 것이다.

토류벽은 굴착이 예정된 지반의 경계선을 따라 널말뚝(sheet pile)이나 H 형 말뚝을 타입한 후 지반을 굴착할 때 굴착에 따른 널말뚝이나 H 형말뚝의 변위 발생을 억제하기 위하여 소정의 깊이마다 스트러트와 스크류잭을 이용하여 벽체를 지지하는 것으로, 제1도를 참조하여 시공법을 설명하면 다음과 같다.

토류벽은 제1도와 같이 지반(1)과의 굴착 경계면을 따라 널말뚝(2)이나 H형말뚝(3)을 그리고 굴착부지의 소정의 위치에 스트러트 지지말뚝(4)을 설치한 다음 지반을 굴착한다. 소정의 깊이까지 지반 굴착이 끝나면 토류판(5)이 조립된 H형말뚝(3)이나 널말뚝(2)에 띠장(6)을 부착하고, 띠장(6)에 스크류잭(7)이 결합된 스트러트(8)를 설치한다. 스트러트(8)의 설치가 완료되면 햄머로 스크류잭의 나사돌림막대를 회전시키므로써 스크류잭 자체의 길이를 증가시켜서 스트러트(8)의 단부가 띠장(6)에 완전 접하도록 한 후 다음 단계의 굴착을 행한다. 이러한 과정으로 스트러트(8)와 스크류잭(7)을 설치하므로써 띠장(6)을 통하여 H형말뚝(3)이나 널말뚝(2)과 띠장(6)간에 혹은 띠장(6)과 스트러트(8), 또는 띠장(6)과 스크류잭(7)간에 존재하는 틈새를 최소화함과 동시에 토류벽의 변위 발생 방향과 반대방향으로 하중을 가하므로써 토류벽의 변위발생을 억제하는 효과를 얻게 된다.

여기서, 스크류잭은 제2도와 같이 잭 몸체(10a, 10b)와 방향이 다른 나사(11), 나사돌림막대(12)로 구성되며, 나사돌림막대를 회전시키면 나사가 회전하므로써 스크류잭의 길이가 증가되도록 되어있다. 즉 제3도와 같이 토류벽의 시공시에 스크류잭은 볼트(9)를 이용하여 스트러트(8)의 단부에 체결되고 스크류잭(7)의 나사돌림막대(12)를 회전시켜 잭 자체의 길이를 증가시키게 된다. 이처럼 스크류잭의 길이를 계속 증가시키게 되면 스트러트(8)가 띠장(6)에 밀착되는 순간부터는 스트러트에 압축력이 유발되며, 이 압축력에 의한 저항으로 인하여 나사돌림막대(12)의 회전이 점차 어렵게 된다. 따라서 그 이후부터는 사람이 햄머로 나사돌림막대(12)에 충격력을 가하는 방법으로 스크류잭의 길이를 증가시켜서 토류벽에 소정의 선행하중이 가해지도록 하므로써 토류벽의 안정성을 증대시키게 된다.

그러나 토류벽 구조물에 스크류잭을 이용하므로써 토류벽에 충분한 크기의 선행하중을 가할 수 없다는 스크류잭 자체의 구조적인 한계로 인하여 토류벽의 변위 발생을 억제하는데 큰 어려움이 있을 뿐 아니라 스크류잭의 길이 증가를 위하여 사람이 스트러트에 서서 햄머로 나사돌림막대를 회전시키는 과정에서 사람의 낙하로 인한 산업재해의 발생 가능성이 상당히 컸다. 그리고 소정의 굴착을 완료하고 지하 구조물을 축조한 후 스트러트를 해체할 때 토류벽의 변위 발생으로 인하여 스트러트에 유발된 과도한 압축력 때문에 나사돌림막대의 회전이 어려워지고, 따라서 스크류잭의 길이 축소를 통한 스트러트의 철거가 불가능해지므로, 스트러트를 절단하는 방법으로 토류벽을 해체하고 있다. 이때 스트러트의 절단으로 인한 재료적인 손신(재사용 불가) 뿐만 아니라 상당한 하중이 걸려있는 스트러트를 절단하므로써 스트러트가 절단되는 순가 토류벽의 평형이 깨지면서 일시적으로 토류벽의 불안정성이 높아져서 붕괴의 위험이 커지게 된다. 또한 최근들어 많이 발생하는 굴착으로 인한 토류벽의 붕괴사고에서 알 수 있듯이 도심지에서 기존 구조물에 근접하여 굴착공사를 행하는 경우에는 기조 구조물에 의한 하중으로 인하여 토류벽에 발생하는 변위가 다른 경우에 비하여 더욱 커지기 때문에 토류벽의 붕괴 가능성이 커지게 되며, 이러한 붕괴사고는 대형 인명사고를 불러 일으키게 된다.

따라서, 최근들어 토류벽의 안정성 증대와 스트러트의 용이한 설치 및 해체를 위하여 많은 연구들이 수행되었으며, 그 결과 스크류잭에 유압을 도입한 버팀잭이 개발되기도 하였다(제4도). 이 버팀잭은 토류벽에 스트러트를 설치하는 과정에서 스트러트가 띠장과 접한 후에도 유압을 이용하여 잭 자체의 길이를 손쉽게 증가시켜서 종전보다 더욱 큰 선행하중을 스트러트를 작용시켜 토류벽의 안정성을 증대시키는 역할을 하게 된다.

버팀잭의 시공방법은 제5도에 보이는 바와 같이 스트러트(8)에 버팀잭을 체결한 후 유압잭(18)을 이용하여 지지판이 고착된 나사(16)를 밀어내는 방법으로 버팀잭 자체의 길이를 증가시키므로써 토류벽에 소정의 선행하중을 가하게 된다. 그리고 지지판이 고착된 나사(16)에 체결되어 있는 밀림방지너트(17)가 버팀백의 몸체(15)에 밀착되도록 회전시켜서 유압잭(18)이 제거되더라도 유압잭에 의하여 증가된 버팀잭의 길이가 다시 줄어들지 않도록 한다.

그러나 이러한 형식의 버팀잭은 토류벽에 충분한 선행하중을 가함으로써 토류벽의 안정성을 높일 수 있는 반면 또 다른 문제를 갖고 있다. 즉, 스트로크가 작은 유압잭을 사용할 경우 유압잭으로 증가시킬 수 있는 버팀잭의 길이가 작아지므로써 스트러트와 띠장간에 틈새가 큰 경우나 토류벽에 상당한 크기의 선행하중을 가하기 위하여 버팀잭의 길이를 상당히 증가시켜야 할 필요성이 있을 경우에는 그 사용이 제한된다. 그리고 스트러트가 큰 유압잭을 사용할 경우에는 스트러트와 띠장간의 틈새가 큰 경우나 토류벽에 상당한 크기의 선행하중을 가하기 위하여 버팀잭의 길이를 상당히 증가시켜야 할 경우에는 사용할 수 있으나, 유압잭의 용량이 커져서 제조원가가 비싸질 뿐만 아니라 유압잭의 중량이 커져서 작업이 어려워 질 수 있다.

연구 보고에 의하면 토류벽의 변위발생 원인으로는 지반의 굴착과 동시에 스트러트를 설치하지 못하는 점과 토류벽과 띠장과 스트러트와 스크류잭을 완전히 밀착시키지 못하는 점 등을 들 수 있다. 이중 첫번째 원인으로 인한 변위의 발생은 불가피하지만, 두번째 원인인 토류벽과 띠장, 띠장과 스크류잭의 불완전한 밀착을 통한 토류벽의 변위 발생은 충분히 억제가 가능함에도 불구하고 현재 사용하고 있는 스크류잭은 구조적으로 이들 틈새를 완전히 밀착시킬 수 있을 정도의 하중을 가하기 힘들게 되어 있다. 그리고 스트러트에 임의의 선행하중을 가하면 그렇지 않은 상태에 비해서 토류벽의 변위 발생량은 상당히 감소된다는 연구결과도 발표되었다. 그러나 현재 사용하고 있는 스크류잭으로는 스트러트에 필요한 만큼의 선행하중을 가하기가 힘들기 때문에 이러한 변위 억제 방법을 현장에 도입할 수 없게 된다. 따라서 토류벽의 시공시 발생하는 변위를 현재보다 감소시키기 위해서는 스트러트에 선행하중을 손쉽게 가할 수 있는 새로운 잭의 개발이 시급한 실정이다.

따라서, 본 고안은 상기 종래의 공법들이 갖고 있는 문제점들을 감안하여 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스크류잭과 버팀잭을 하나로 결합시킨 프리로딩잭을 제공하고, 이를 이용하여 토류벽에 일정 크기의 선행하중을 가해서 토류벽의 변형 발생을 억제시키므로써 토류벽의 안정성을 증대시키는 동시에 스트러트의 철거시에도 스트러트를 절단하지 않고 프리로딩잭의 길이를 감소시켜서 손쉽고 안전하게 스트러트를 철거함은 물론 재활용이 가능하도록 하며, 토류벽에 소정의 하중을 가하기 위하여 잭의 길이를 상당량 증가시켜야 하는 경우에도 손쉽게 사용할 수 있도록 하는 것이 그 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 프리로딩잭은, 나사돌림막대가 고착된 나사의 한쪽에는 기존 스크류잭의 몸체가 그리고 또 다른 한쪽에는 유압잭과 결합이 가능한 버팀잭의 몸체가 결합되어 있고, 나사돌림막대와 버팀잭의 몸체 사이에는 유압잭으로 증가시킨 프리로딩잭의 길이가 유압잭의 분리 후에도 유지되도록 하는 밀림방지너트가 결합되는 것을 특징으로 한다.

이하,도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 제6(a)도 내지 제6(d)도는 토류벽의 변위 발생을 억제하기 위하여 스트러트에 연결하여 사용하는 프리로딩잭의 분해사시와 조립사시도이며, 제7(a)도와 제7(f)도는 프리로딩잭의 작동순서를 나타내는 단면도이다. 도면에서 110(a)는 스크류잭의 몸체, 111은 나사로서 서로 나사결합된다. 112는 나사돌림막대, 115는 버팀잭 몸체, 117은 밀림방지너트, 118은 유압잭을 나타낸다.

상기 나사(111)는 제6(c)도, 제6(d)도에 도시된 바와 같이 한방향 나사봉으로 구성하여도 좋다.

제7도에 도시된 바와 같이 프리로딩잭은 크게 나사(111)와 잭 몸체(110a,115), 나사돌림막대(112), 밀림방지너트(117), 유압잭(118)으로 구성되어 있다. 나사(111)의 중앙에는 나사돌림막대(112)가 용접되며, 나사의 양끝에는 스크류잭에 사용되는 몸체(110a)와 버팀잭에 사용되는 몸체(115)가 체결되고 버팀잭의 몸체(115)와 나사돌림막대(112) 사이에는 밀림방지너트(117)가 체결된다. 이때 나사의 한쪽에 체결되는 버팀잭의 몸체(115)는 유압잭을 완전히 내장시켜서 일체와 할 수도 있고, 유압잭을 결합시켜서 사용하고 분리할 수도 있다.

이상에서 언급된 방법으로 제작된 프리로딩잭의 작동순서는 제8도와 같다.

토류벽의 시공에서 스트러트를 조립할 경우에는, 프리로딩잭의 일단(버팀잭 몸체부(115))을 스트러트(8)에 체결시킨 후 나사돌림막대(112)를 회전시켜서 프리로딩잭의 또 다른 부분(스크류잭의 몸체부(110a))이 토류벽에 부착된 띠장에 접하도록 한다(제7(a)도에서 제7(b)도). 프리로딩잭이 띠장(6) 및 스트러트(8)와 접하여 인력으로 나사돌림막대(112)를 돌림에 의해 프리로딩잭의 길이를 증가시키기 어려울 때에는 버팀잭의 몸체(115)에 유압잭(118)을 체결하고, 이 유압잭(118)을 이용하여 추가로 프리로딩잭의 길이를 증대시키므로써 스트러트(8)에 소정의 하중을 가함은 물론 토류벽과 띠장(6)과 스트러트(8)와 유압잭(118)이 완전히 밀착되로록 한다(제7(c)도에서 제7(d)도 ). 유압잭(118)을 이용한 프리로딩잭의 길이 증대가 완료되면 유압잭(118)에 의하여 스트러트(8)에 발휘된 하중이 안정적으로 계속 유지되도록 하기 위하여 밀림방지너트(117)가 버팀잭의 몸체(115)에 밀착될 때까지 밀림방지너트(117)를 회전시키고, 유압잭(118)을 프리로딩잭에서 분리한다(제7(e)도에서 제7(f)도).

토류벽에서 스트러트(8)를 해체할 경우에는, 프리로딩잭의 몸체부(115)에 유압잭(118)을 체결하고, 밀림방지너트(117)가 잭의 몸체부(115)에서 분리될 때 까지 유압을 가한 후 밀림방지너트(117)를 나사돌림막대(112)에 밀착시키고 띠장(6)에 체결된 볼트(9)를 푼다(제8(a)도에서 제8(d)도). 밀림방지너트(117)를 나사돌림막대(112)에 밀착시킨 후 스트러트(8)에 가해진 하중이 완전히 제거될 때까지 유압잭(118)의 하중을 감소시키고, 스트러트(8)에 하중이 전혀 작용하지 않는 상태에서 스트러트를 안전하게 해체한다(제8(e)도에서 제8(f)도)

이상에서 언급한 바와 같이, 본 고안에서는 스크류잭과 버팀잭의 장점을 모두 체택하므로써 충분한 하중을 가할 수 없다는 스크류잭의 단점과 충분한 길이 조절이 어렵다는 유압식 버팀잭의 단점을 모두 해결할 수 있도록 하였다. 스크류잭에 비해 프리로딩잭에서는 하중의 자유로운 가력을 위하여 유압잭을 사용하므로 토류벽과 띠장과 스트러트간에 존재하는 틈새를 제거할 수 있고, 동시에 유압잭으로 스트러트에 충분한 선행하중을 가하므로써 토류벽의 변위 발생을 최대한 억제할 수 있다. 그리고 스트러트의 철거시 스트러트를 절단하지 않고 철거가 가능하므로 스트러트의 재활용이 가능하게 되며, 스트러트에 유발된 하중을 완전히 제거한 후 철거를 하게 되므로 작업이 손쉽고 동시에 작업이 보다 안전하게 될 수 있다.

또한, 유압식을 이용하는 버팀잭에 비해 프리로딩잭에서는 한쪽에 스크류잭을 채용하므로써 프리로딩잭의 길이 조절이 유압잭에 의한 것 뿐만 아니라 나사돌림막대의 회전을 통한 스크류잭에 의해서도 가능하게 된다. 따라서 잭의 설치공간(스트러트와 띠장 사이의 공간)이 커서 잭의 길이를 상당량 증대시켜야 하는 경우에도 프리로딩잭을 이용하면 별도의 작업을 수반하지 않고 매우 경제적이고 매우 손쉽게 잭을 설치할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 중앙에 나사돌림막대(112)가 고정되고 이 나사돌림막대(112)를 기준하여 양측의 나사방향이 서로 반대로 형성된 나사(111)를 구비하되, 상기 나사(111)의 한쪽에는 스크류잭의 몸체부(110a)가 체결되고, 다른쪽에는 밀림방지너트(117)와 버팀잭의 몸체부(115)가 체결되며, 버팀잭의 몸체부(115)에는 유압잭(118)이 구성되어짐을 특징으로 한 프리로딩잭.