KR20020038451A - 지반앵커의 시공방법 및 지반앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반앵커의 시공방법 및 그 지반앵커에 관한 것으로, 연약지반에 경사지게 천공하는 공정과, 팽창가능한 앵커체를 구비한 인장부를 삽입하는 공정과, 상기 천공의 입구에 앵커두부를 고정한 상태에서 인장부를 통하여 앵커체에 고압으로 그라우팅하여 천공속에서 앵커체가 팽창되게 하는 공정과, 그라우트의 양생 후 인장봉을 인장하여 H파일의 브라켓트에 고정하는 인장공정에 의하여 연약지반에 대한 안전성이 향상되는 방법을 제공하고, 이는 소정의 길이로 갖고 고정용 나사부와 핀 결합용 연결부를 각각 구비한 제 1봉과, 소정의 길이 양단에 핀 결합용 연결부를 구비하여 힌지핀을 삽입하는 제 2봉을 소정의 길이로 연장하여 되거나, 또는 소정의 길이가 일체로 되는 인장봉과, 상기 인장봉에 속이 빈 팽창체를 설치하여 외부에서 주입되는 그라우트에 의해 천공속에서 팽창체가 팽창되도록 하여 지반에 대하여 압력과 마찰저항을 증가시켜 지반공사의 공기의 단축과 동시에 지반의 안정및 지반앵커의 구조를 간단하게 한다.

Description

지반앵커의 시공방법 및 지반앵커{construction method for ground anchor and ground anchor}

본 발명은 토목공사시 연약지반의 강도를 향상시키기 위한 구조를 갖는 앵커를 지중에 매설하는 방법 및 그 지반앵커에 관한 것이다.

지반앵커는 구조물이 지반에 접하는 부분과 지중의 어떤깊이의 안정한 정착기반과의 사이를 고강도의 강재로 연결하여 그 강재에 높은 긴장력을 도입하여 지하수의 부력이나, 지진시의 요동이나, 수평토압에 의한 구조물의 부상이나 경사를 방지하거나, 토류벽 사면의 붕괴를 방지하여 지반의 안정을 꾀하기 위하여 사용 된다.

따라서 지반앵커는 지중의 어떤 깊이에 매설되기 위한 소정의 길이를 갖는데 그 길이중 일부는 지반과의 마찰저항 또는 지압저항을 받기 위하여 인장봉의 단면적 보다는 큰 소정의 단면적과 지압의 마찰저항을 충분히 접촉하기 위한 길이로 형성하는 앵커체로 구성되고, 나머지 일부는 상기 앵커체를 형성하며, 앵커체에 인장력을 전달하기 위하여 강봉, 강선등을 주요재료로 하는 인장봉으로 되어 있고, 인장봉을 지반에 접하는 구조물에 고정하기 위하여 인장봉의 끝부분에 체결요소를 설치하기에 적당한 구조를 갖추었다.

이러한 지반 앵커의 종래구조는 도 1에 표현된 상태로 충분히 확인할 수 있으며,이를 연약지반에 시설하는 일예의 방법을 설명한다.

먼저 시공위치를 선정하여 케이싱(casing)을 이용하여 소정의 깊이로 수평, 수직, 또는 경사지게 천공하여 천공홀을 형성하는 공정을 행한다.

풍화토등에 타설된 토사앵커(soil anchor)의 극한 인발력을 늘이기 위해 시행하는 JSP(Jumbo Special Pile)를 위한 정착부 천공공정을 행한다.

천공된 정착부 표면에 소정의 시간이 지나면 응고되는 주입재(그라우트 또는 몰탈)를 충진하여 JSP를 형성하는 공정을 행한다.

상기 JSP정착부에 새로운 천공작업을 행한다. 그리고, 앵커체를 삽입, 설치하고, 캐이싱을 통하여 1차 그라우팅 작업을 행한다. 주입된 그라우팅이 응고되면 앵커체는 JSP천공홀내에 설치된 상태로 고정된다.

앵커체가 그라우팅되고 나면 캐이싱을 인발하는 공정을 행한다. 인발된 천공에 2차 그라우팅 주입공정을 행하고, 지면에 양생공정을 행하고, 양생후 인장봉에 너트를 채워 브라켓트에 나사식으로 조임하여 지중에서 인장되도록 인장공정을 행한다.

상기와 같은 종래의 지반앵커를 설치하는 시공방법에서는 천공장비를 2종류로 선택하여야 하므로 조합하는 과정에서 어느 장비에서라도 고장이 발생하면 선행공사가 실패로 되는 문제점이 있다.(JSP는 24시간내에 시공하지 않으면 시공불량상태로 된다.) 그리고, 지반앵커를 매설한 상태에서는 강선을 제거할 수 없으므로 강선의 부식이 토양의 오염과 다른 작업에 방해물이 되는 문제점이 있다.

그 뿐만 아니라, JSP장비가 적어 장비동원이 용이하지 않으며, 경사지게 하는 JSP 천공공정이 어려워 JSP공정과 앵커가 완벽하지 않으면 폐공이 된다. 따라서 공사비가 자연적 많이 소요되고, 동시에 공정이 번거럽고 까다러워 시공능률이 떨어질뿐만 아니라, 공사기간이 길게 소요되는 문제점등이 있었다.

본 발명은 목적은 상기한 지반앵커의 시공을 경제적이면서 견고하고 용이하게 시공할 수 있도록 함에 있는 것으로 이는 연약지반에 경사지게 천공하는 공정과, 팽창가능한 앵커체를 구비한 인장부를 삽입하는 공정과, 상기 천공의 입구에 앵커두부를 고정한 상태에서 인장부의 주입관을 통하여 앵커체에 고압으로 그라우팅하여 천공속에서 앵커체가 팽창되게 하는 공정과, 그라우트의 양생후 앵커봉을 인장하여 H파일의 삼각브라켓트에 고정하는 인장공정으로 이루어진 지반앵커의 시공방법을 제공함과, 소정의 길이로 되고 고정용 나사부와 핀 결합용 연결부를 양단에 구비한 제1 인장봉과, 소정의 길이로 되고 양단에 핀 결합용 연결부를 구비한 제2 연결봉을 힌지핀으로 연결하여서 된 인장봉과, 상기 인장봉 삽입부의 소켓에 결합되어 그라우트 주입시 팽창되는 앵커체와, 상기 인장봉과 앵커체에는 고압으로 주입되는 그라우트의 안내를 하는 주입관이 연결된 구성을 제공함에 의하여 달성될 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연약지반이 팽창되는 앵커체에 의하여 주변의 마찰저항이 증가되도록 하기 위하여 인장부의 주입관을 통하여 앵커체에 고압으로 그라우팅하여 천공속에서 앵커체가 팽창되게 하는 공정후 그라우트의 양생후 앵커봉과 주입관을 팽창된 앵커체에서 분리제거하는 제거공정에 의하여 충분히 달성될 것이다.

도1은 종래의 연약지반에 대한 앵커설치도.

도2는 본 발명에 대한 지반앵커의 시공 순서도.

도3은 본 발명의 지반앵커에 대한 시공상태도로서, 인장봉을 조립식으로 하는 지반앵커도.

도 4는 도 3의 지반앵커 팽창체에 충진물을 주입한 상태도.

도 5는 도4의 지반앵커에서 인장봉을 제거한 상태도.

도 6는 본 발명의 지반앵커에 대한 시공상태도로서, 강선인장봉의 설치상태도.

도 7는 본 발명의 지반앵커에 대한 시공상태도로서, 팽창체의 일실시예시도.

도 8은 도 7의 팽창체에 충진물을 주입한 상태도.

도 9은 본 발명의 지반앵커중 조립식 인장봉의 분해도.

도 10은 본 발명의 지반앵커에 대한 부분 확대도로서, 앵커체의 고정상태를보인 단면도.

도 11은 도 10의 A-A선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

100...지반앵커 200...인장봉 200A...강선

200B...조립봉 210...제1봉 220...제2봉

230...결합부 231...요홈 232...철부

233...힌지핀 234..소켓 300...앵커체

301...고정헤드 310...소켓 320...주입관

400...H파일 410...너트 500...조임부재

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 대한 지반앵커의 시공순서도를 나타낸 것이고, 도3은 본 발명의 지반앵커에 대한 시공상태도로서, 인장봉을 조립식으로 하는 지반앵커도이고, 도 4는 도 3의 지반앵커 팽창체에 충진물을 주입한 상태도로서, 본 발명의 지반앵커(100)는 지중으로 삽입되는 인장봉(200)과, 지중에서 고압으로 주입되는 주입재의 충진에 의하여 천공홀의 직경보다 수십배로 팽창되는 앵커체(300)와, 상기 인장봉(200)을 안정되게 고정함과 동시에 인장력을 제공하는 고정부재(500)로 이루어 진다.

이러한 지반앵커(100)의 인장봉(200)은 두가지 구성으로 갖추는데, 첫째 천공홀(90)에 삽입하기에 충분한 소정의 길이를 갖는 강선(200A)으로 된 인장봉(200)과, 둘째 천공홀(90)에 삽입하기에 충분한 소정의 길이를 조립식으로 이루어진 조립봉(200B)으로 된 인장봉(200B)이다.

상기의 인장봉(200)중 소정 길이를 일체로 갖는 강선(200A)으로 된 인장봉 (200A)은 설치상태의 안정성을 위하여 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

상기에서 소정의 길이를 조립식으로 형성하는 조립봉(200B)으로 된 인장봉 (200B)은 제 1봉(210)과 제 2봉(220)으로 이루어지는 데, 제 1봉(210)의 선단은 브라케트에 고정하기 위한 나사부(211)를 형성하고, 타단에는 제 2봉(220)을 결합하기 위한 결합부(230)를 형성하는 구성으로 이루어진다.

상기 제 2봉(220)은 양단이 제1봉 또는 다른 제 2봉과 연결을 이루기 위한 결합부를 이루는데, 오목한 요홈(231)또는 볼록한 철부(232)를 각각 구비하도록 형성한다.

상기 제 1봉(210)과 제 2봉(220)의 결합부(212)(230)에는 상호 형합된 상태에서 이탈되지 않으며, 동력 또는 인장력에 충분히 견디는 힌지핀(233)이 삽입되는 핀공이 각각 뚫려 있다.

상기 인장봉(200)에는 소정의 위치에 앵커체(300)와의 연결을 위한 소켓 (234)을 결합시켜 고정되도록 구성한다.

상기와 같이 제 1봉과 제 2봉의 결합으로 소정의 길이를 갖는 인장봉(200)의 외면에는 앵커체의 설치완료 후 앵커체의 제거를 위해 표면에 나사식 돌부를 형성할 수 있다.

상기 인장봉의 나사돌부는 인장봉을 제거할때 나사식으로 돌리면 돌부와 양생된 그라우트 및 소켓이 너트작용을 하여 용이하게 제거된다. 상기와 같은 인장봉의 구성에서 팽창체(300)에 그라우트를 주입하는 주입관(320)은 소켓(234)(310)의 외측에서 팽창체(300)에 삽입된다.

그리고, 소정의 길이를 일체형으로 갖는 강선(200A)은 수개의 강선을소켓(234)(310)의 중심둘레에 삽입하고, 소켓(234)(310)의 중앙에 그라우트 주입용 주입관(320)을 설치하는 구성으로 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.

고압으로 주입되는 그라우트 주입재 충진에 의하여 팽창되는 앵커체(300)는 내부는 비어 있는 공간이며, 입구는 인장봉(200)의 소켓(234)과 연결하기 위한 소켓(310)이 구성된 마치 고무풍선과 같은 구조를 이룬다.

상기에서 앵커체(300)는 충진물에 의해 표면적이 신장 및 팽창되어야 하므로 이에 적당한 특성을 가진 합성수지, 또는 섬유이면 본 발명의 목적을 달성하기에 충분하다. 상기에서 팽창되는 앵커체는 인장봉의 직경에 대하여 5배 내지 30배 정도 지반에 따라 팽창하는 것이고, 앵커체의 길이나 외경은 지반의 형태에 따라 별도의 설계에 의하여 조정된다.

상기의 앵커체(300)를 설치하는 구성에 따라서는 도 3과 같이 인장봉(200)의 선단에 앵커체(300)를 설치할 수 있으며, 지반의 연약정도에 따라서는 도 5처럼 인장봉(200)의 전체에 대하여 하나 이상의 팽창체(300)을 설치할 수 있다.

도면중 미설명 부호 600는 연약지반이며, 400는 지면에 접촉하는 H 파일이고, 410는 인장봉을 경사진 상태로 고정하기 위한 브라켓트, 500는 인장봉(200)의 두부를 나사식으로 조이는 너트, 310은 인장봉의 선단에 설치하여 앵커체(300)의 삽입을 원할하게 하는 고정헤드이고, 320은 그라우트를 각각의 앵커체(300)에 공급하기 위한 주입관이다.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 대한 시공방법(OK ANCHOR 공법)은 다음과 같다.

1공정 : 천공공정

연약지반에 지반앵커를 매설할 장소를 선정하여 천공기로 경사지게 천공한다.

2공정 : 삽입공정

인장봉(200)에 소켓(234)(310)과 앵커체(300)와 고정헤드(301)를 설치하여서 되는 지반앵커(100)를 경사지게 천공한 홀(90)로 지반앵커(100)와 주입관(320)을 함께 삽입한 다음 인장봉(200)과 주입관(320)이 움직이지 않게 고정한다. 이때 토질에 따라서 앵커체(300)의 길이와 직경을 선택한다.

3공정 : 그라우트 주입공정

경사지게 천공한 홀(90)로 삽입한 지반앵커(100)의 주입관(320)에 도시하지 않은 그라우트 주입장치를 연결하여 고압으로 그라우트를 주입한다. 상기 그라우트는 시멘 페스트(paste) 혹은 몰탈(mortor)로 한다.

상기의 그라우트 주입으로 앵커체(300)내부에 그라우트가 충진되면 조직에 의해 앵커체(300)의 단면적이 점차적으로 증가되어 도 5와 도 7상태로 천공홀(90)에서 팽창된다.

상기 그라우트 주입시 조기 양생을 위한 초 조강재를 배합하는 것이 바람직하다. 그라우트의 고압 주입으로 인해 부풀려지는 앵커체(300)는 지중에서 지압저항을 많이 받는 상태가 되고, 동시에 앵커체(300)의 표면에는 마찰저항이 증가하게 된다.

상기의 그라우트가 설정된 량으로 주입되면 그라우트의 주입을 정지하고, 양생되도록 한다.

앵커체(300)에 주입된 그라우트의 양생 후 천공홀(90)에 그라우트를 주입하여 천공홀을 채운다.

상기 그라우트 주입공정에서 인장봉(200)에 하나 이상의 팽창체(300)가 설치된 경우 그라우트의 주입을 각각의 팽창체(300)에 순차적으로 충진할 수 있고, 복수개의 팽창체(300)에 동시에 충진할 수 있다.

4공정 : 인장공정

그라우트의 고압충진후 1일 내지 2일후에 인장봉(200)을 지면과 접하고 있는 H파일(400)에 설치한 삼각형상의 브라켓트(410)를 통하여 조임부재(500)에 조임작업을 하면 충진홀(90)속에서 부풀어진 앵커체(300)와 지반의 마찰력이 증가하여 지반앵커(100)가 인장된다.

상기의 조임부재(500)의 조임에 의하여 인장봉(200)은 당겨지는 작용을 하고 당겨지면서 팽창된 앵커체(300)는 지중에서 지압저항과 마찰저항이 증가하여 토질을 가압하는 상태를 이룬다. 이때 팽창체(300)가 여러개인 경우 지압저항과 마찰저한은 더욱 증가하는 상태를 이룬다.

상기 4공정 이후에 충진홀(90)에 공급한 그라우트가 안정되게 양생된 이후 강선(200A)으로 된 인장봉(200)에 인발기를 연결하여 당겨 주면 팽창체(300)에서 강선(200A)의 인장봉(200)이 분리된다.

또한, 조립봉(200B)으로 된 인장봉(200)에 인발기를 통해 인장 및 회전력을 전달하면 팽창된 앵커체(300)는 토질과의 마찰저항에 의하여 움직이지 않으나, 인장봉(200)은 회전할 수 있어 결합된 소켓(234)(310)이 분리되어 인장봉(200)만 천공에서 제거된다.

이처럼 천공에서 인장봉(200)이 분리되면 지중에는 팽창된 앵커체(300)만 남게되며, 천공홀에는 그라우트를 채워 홀을 메운다.

본 발명은 연약지반에 대하여 시공을 간편하고, 안정되게 할 수 있어서 시공기간이 단축되는 효과가 있으며, 앵커체가 소정의 시간이 지나면 자체적으로 분해되므로 토양을 오염시키지 않는 이점과, 앵커체의 재질특성으로 그라우트 주입시 팽창되므로 그라우트 주입시 압력을 조절할 수 있는 이점과, 인장봉을 조립식으로 취급할 수 있어 지반앵커의 운반과 취급을 용이하고 원할하게 할 수 있다.

Claims (7)

1. 연약지반에 경사지게 천공하는 공정과, 팽창가능한 앵커체를 구비한 인장봉을 삽입하는 공정과, 상기 천공홀에 인장봉을 삽입한 상태에서 주입관을 통하여 앵커체에 그라우팅을 고압으로 주입하여 지중에서 앵커체가 팽창되게 하는 공정과, 상기 천공홀에 그라우트를 충진 양생후 인장봉을 H파일의 브라켓트에 조임부재로 조임 고정하는 인장공정과, 상기 인장봉을 천공홀에서 제거하는 제거공정으로 이루어진 지반앵커의 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 천공홀에 삽입된 인장봉의 복수개 앵커체와 복수개의 앵커체에 의하여 분리되는 천공홀을 순차적으로 그라우팅하여 팽창되게 하는 공정후 팽창된 앵커체에서 인장봉과 주입관을 분리제거하는 제거공정을 행하는 지반앵커의 시공방법.
3. 연약지반에 경사지게 천공하는 홀로 앵커체를 구비한 인장봉을 삽입하고, 천공홀속으로 그라우팅 하여 앵커체가 지중에 고정되고, 상기 천공의 입구에 노출된 앵커두부를 H파일의 삼각브라켓트에 고정하는 지반앵커에 있어서,

   소정의 길이로 되고 고정용 나사부와 핀 결합용 연결부를 양단에 구비한 제1 봉과, 소정의 길이로 되고 양단에 핀 결합용 연결부를 구비한 제2봉을 힌지핀으로 연결하여서 된 인장봉과, 상기 인장봉 삽입부의 소켓에 결합되어 그라우트 주입시팽창되는 앵커체와, 상기 앵커체에는 고압으로 주입되는 그라우트의 안내를 하는 주입관이 연결된 것을 특징으로하는 지반 앵커.
4. 제 3항에 있어서, 상기 인장봉은 소정의 길이로 이루어지고, 앵커봉과 앵커봉을 상호 형합되게한 요홈과 철부에 분리가능한 힌지핀을 삽입하여 연결하는 구성으로 이루어진 것을 지반 앵커.
5. 제 3항에 있어서, 상기 인장봉과 앵커체는 나사조임 또는 일방향 회전으로 결합분리되는 소켓을 구비하여 선택적으로 분리 결합을 이루도록 하는 것을 특징으로하는 지반앵커.
6. 제 3항에 있어서, 상기 인장봉은 강선으로 되고 복수개의 강성으로 인장봉을 형성하는 것을 특징으로 하는 지반앵커.
7. 제 3항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 인장봉에 설치하는 팽창체는 하나 이상으로 설치하여서 돤 것을 특징으로 하는 지반앵커.