KR200232102Y1 - 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치 - Google Patents

Abstract

빠른 작업으로 비탈면이나 지반을 보다 견고하고 안정되게 시공할 수 있도록 이루어진 콘크리트 압입(壓入)타설에 의한 비탈면 안정장치에 관한 것이다.

이러한 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치는, 굴삭기와,

상기 굴삭기에 장착되어 비탈면이나 지반에 구멍을 형성하거나 형성된 구멍에 콘크리트를 타설하는 브레이커와,

상기 브레이커에 일측이 연결되며 타측은 콘크리트 혼합기에 연결되어 콘크리트를 브레이커로 공급하기 위한 이송관로와,

상기 이송관로상에 설치되어 콘크리트 혼합기의 콘크리트를 소정의 압력으로 브레이커로 공급하도록 하는 이송용 압축펌프를 포함하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치를 제공한다.

상기 브레이커는 그 내부가 공간부로 이루어진 상태에서 길이조절 가능하게 결합되며, 그 선단부에는 개폐 가능하게 형성된 덮개가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이커의 덮개는 구멍을 형성할 때는 닫히고, 공간부를 통하여 콘크리트를 압입타설할 때는 콘크리트의 타설 압력으로 열릴 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치{SLOPE STABILIZE DEVICE OF USING INJECTION CONCRETE}

본 고안은 콘크리트 압입(壓入)타설에 의한 비탈면 안정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쉽고 빠른 작업으로 비탈면이나 지반을 보다 견고하고 안정되게시공할 수 있도록 이루어진 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치에 관한 것이다.

일반적으로 도로건설, 철도건설, 공단이나 택지조성 등과 같은 토목공사를 할 때는 옹벽을 구축하거나 땅을 깎아내는 방법으로 그 주변의 지형 및 여건에 맞추어 설계 및 공사를 시행하게 되며, 그러한 것으로 인하여 상기와 같은 토목공사에서는 비탈면이 수반될 가능성이 매우 높다.

특히 경제발전과 소득수준의 향상으로 폭증된 교통수요를 해결하기 위하여 고속도로 및 일반도로의 신설과 확장사업이 활발하게 진행되고 있고, 또한 공단이나 택지조성사업 및 농지 경지정리사업의 경우, 평지부의 사업이 거의 완료되어 차츰 도심 외곽의 임야나 야산으로 확대되고 있는데, 전국토의 67%가 산악지형으로 이루어진 상황에서 시행되는 토목공사는 그만큼 많은 비탈면이 형성될 수밖에 없다.

이러한 성토 또는 절토로 형성된 비탈면은 안정적인 구조를 갖도록 하는 것이 무엇보다 중요하며, 비탈면이 안정적이지 못하면 강우나 해빙 등에 의해 토사가 유실되거나 붕괴되어 사고의 위험성이 증대된다.

따라서 비탈면에서 토사가 유실되거나 붕괴되는 것을 방지하면서 지반을 보다 안정적으로 유지시키기 위한 여러 가지 공법이 제안되어 있는데, 대표적인 지반보강공법의 예로써 점차적으로 많이 사용되고 있는 소일 네일링(soil nailing)공법이 알려져 있다.

이 소일 네일링 공법은 종래에 통상적으로 이용되는 보강토 공법이나 그라운드 앵커(ground anchor)공법과 유사한 지반공법으로서, 절토면이나 절토사면에 원지반의 이완을 막기 위해 모르타르(mortar)를 씌우는 1차 숏크리트(shotcrete)를 타설한 후, 일정한 경사각과 깊이를 유지하며 다수의 구멍을 천공하고, 천공된 구멍에 플라스틱이나 유리섬유 또는 철재로 이루어진 봉 형상의 네일의 삽입 및 시멘트 풀을 주입하는 그라우팅(grouting) 작업을 한다.

그 다음 전면보강을 위해 와이어 메쉬(wire mesh)를 설치하고 ,그라우트가 양생되어 네일이 구멍에 지지되면 네일의 후단부에 지압판을 설치하여 너트로 조인 다음 2차 숏크리트를 타설하면 지반보강작업이 완료된다.

이와 같은 소일 네일링 공법으로 형성된 절토면 또는 절토사면은 흙과 네일사이의 마찰력, 네일의 인장응력, 전단응력 및 휨 모멘트에 대한 저항력으로 흙과 네일링의 일체화에 의하여 지반이 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한 시공 중 토질의 조건에 변화가 있어도 대처가 용이하고, 시공방법이 간편하여 소음 및 진동이 적으며, 도심지의 근접시공 및 지진하중에 유리하며 다른 공법(보강토 공법이나 그라운드 앵커공법)에 비하여 대체로 공사비가 저렴하게 소요된다.

그러나, 이와 같은 종래의 소일 네일링 공법은 마찰력이 적은 점질토에서는 그 효과를 기대할 수 없으며, 흙과 보강재의 상대변위가 일어날 가능성이 매우 높은 문제점이 있다.

그리고 굴착면에 지하수가 있을 때에는 숏크리트 타설작업을 할 수 없게되는문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 쉽고 빠른 작업으로 비탈면이나 지반을 보다 견고하고 안정되게 시공할 수 있도록 이루어진 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 실현하기 위하여, 굴삭기와,

상기 굴삭기에 장착되어 비탈면이나 지반에 구멍을 형성하거나 형성된 구멍에 콘크리트를 타설하는 브레이커와,

상기 브레이커에 일측이 연결되며 타측은 콘크리트 혼합기에 연결되어 콘크리트를 브레이커로 공급하기 위한 이송관로와,

상기 이송관로상에 설치되어 콘크리트 혼합기의 콘크리트를 소정의 압력으로 브레이커로 공급하도록 하는 이송용 압축펌프를 포함하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치를 제공한다.

상기 브레이커는 그 내부가 공간부로 이루어진 상태에서 길이조절 가능하게 결합되며, 그 선단부에는 개폐 가능하게 형성된 덮개가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이커의 덮개는 구멍을 형성할 때는 닫히고, 공간부를 통하여 콘크리트를 압입타설할 때는 콘크리트의 타설 압력으로 열릴 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치의 개략적인 측면도.

도 2a는 도 1의 장치에 적용된 본 고안에 의한 브레이커의 확대단면도.

도 2b는 도 2a를 분해한 상태의 단면도.

도 2c는 도 1의 장치에 적용된 본 고안에 의한 브레이커의 선단부 확대 저면도.

도 3은 도 1의 장치를 이용하여 비탈면에 구멍을 형성한 것을 보여주는 측단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치에 의하여 비탈면의 시공이 완료된 것을 나타내는 측단면도 및 평면도.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정공법을 시공하기 위한 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 장치에 적용된 본 고안의 브레이커를 확대하여 도시한 단면도 및 저면도로써, 본 고안에 의한 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치는, 굴삭기(2)와, 이 굴삭기(2)에 장착되어 비탈면에 구멍을 형성하거나 형성된 구멍에 콘크리트를 타설하는 브레이커(4)와, 상기 브레이커(4)에 일측이 연결되며 타측은 콘크리트 혼합기(6)에 연결되어 콘크리트를 브레이커(2)로 공급하기 위한 이송관로(8)와, 상기 이송관로(8)상에 설치되어 콘크리트 혼합기(6)의 콘크리트를 소정의 압력으로 브레이커(4)로 공급하도록 하는 이송용 압축펌프(10)를 포함한다.

상기 굴삭기(2)는 유압의 힘으로 작동되는 버킷이나 브레이커를 장착하여 기초 터파기나 성형된 콘크리트 및 암반 등을 깨뜨리거나 이를 차량에 옮겨 실을 수 있도록 이루어지며, 이러한 굴삭기(2)는 토목공사나 건축공사에서 통상적으로 사용되는 것이 사용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 굴삭기(2)에 장착된 본 고안의 브레이커(4)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성되며 길이방향으로 서로 분리 가능하게 연결되는 고정부(4a)와, 연결부(4b)와, 몸체(4c) 및 선단부(4d)로 이루어진다.

본 실시예에서는 상기 고정부(4a), 연결부(4b), 몸체(4c) 및 선단부(4d)의 상하부에는 서로 대응되는 형상의 암나사와 숫나사가 각각 형성되어 브레이커(4)가나사 결합으로 연결되는 것으로 나타내고 있는데, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 핀(pin)으로 연결할 수도 있다.

그리고 결합된 브레이커(4)는 진동이나 강한 외력이 가해져도 연결된 부분이 풀리지 않도록 이루어져야 한다.

상기 고정부(4a)는 굴삭기(2)에 고정되는 부분으로서 그 끝부분 일측에는 키홈(12)이 형성되어 브레이커(4)를 굴삭기(2)에 결합하거나 분리할 수 있도록 되어있다.

상기 연결부(4b), 몸체(4c) 및 선단부(4d)는 이들을 서로 연결하면 그 내부가 서로 통하도록 각각 공간부(14)로 이루어지며, 연결부(4b)의 상단부는 격벽(15)으로 이루어진 상태에서 그 하부 일측에는 공간부(14)와 통하도록 형성된 분기관(16)이 일체로 형성되고, 이 분기관(16)의 끝단 외주면에는 이송관로(8)를 연결하여 클립과 같은 것으로 단단하게 조일 수 있도록 홈(18)이 형성된다.

상기 몸체(4c)는 브레이커(4)의 전체길이를 결정하는 부재로써, 그러한 것을 위하여 상기 몸체(4c)는 다양한 길이로 제작되며, 비탈면의 구조 및 비탈면에 형성될 구멍의 깊이에 따라서 그에 맞는 길이의 몸체(4c)를 조립하여 사용할 수 있도록 구성된다.

이러한 몸체(4c)의 하단부와 연결되는 선단부(4d)의 끝부분은 비탈면을 압입하여 구멍을 형성할 때, 토사와의 마찰응력을 줄이기 위하여 직경이 점차적으로 작아지는 원뿔형으로 형성되고, 그 끝단부에는 개폐 가능하게 형성된 덮개(20)가 설치되어 있다.

이 덮개(20)는 도 2c에서와 같이 원형의 상태에서 대략 1/5지점이 선단부에 지지되어 개폐될 수 있도록 직선부로 이루어지는데, 이 직선부에는 선단부(4d)에 형성된 홈에 끼워지는 한 쌍의 돌기(22)가 형성되고, 이들 돌기(22)의 구멍을 관통하여 선단부(4d)에 힌지 결합되는 핀(24)이 끼워져 덮개(20)가 개폐될 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 핀(24)에는 비틀림 스프링으로 이루어진 탄성부재(미도시)가 설치되며, 이 탄성부재의 탄력으로 평상시에는 덮개(20)가 선단부(4d)를 폐쇄하도록 이루어지고, 콘크리트를 타설할 때는 콘크리트의 타설압력에 의하여 덮개(20)가 열릴 수 있도록 형성된다.

또한 상기와 같은 덮개(20)에 브레이커(4)의 항타 압력을 감지할 수 있는 압력센서를 설치하면, 비탈면에 구멍을 형성할 때 비탈면의 토질이나 원지반의 강도에 따라서 구멍의 깊이를 자동적으로 감지하면서 뚫을 수 있다.

상기와 같이 브레이커(4)를 구성하는 몸체(4c)와 선단부(4d)의 외주면에는 스패너와 같은 공구를 이용하여 브레이커(4)를 튼튼하게 조립하거나 분리하기 용이하도록 6각 또는 8각형의 형상으로 이루어진 공구 삽입부(26)가 각각 형성된다.

그리고 이러한 몸체(4c)와 선단부(4d)의 상부 외측에는 패킹(28)(30)이 각각 제공되어 브레이커(4)를 조립하여 사용할 때, 이송관로(8)와 연결된 연결부(4b)를 통하여 브레이커(4)의 공간부(14)로 공급되는 콘크리트가 연결부위를 통하여 외부로 유출되지 않도록 되어있다.

한편, 본 고안의 장치에 제공된 이송관로(8)는 내경이 변하지 않으면서 자유롭게 구부러지는 플렉시블 압력도관이 사용될 수 있으며, 이러한 이송관로(8)를 통하여 콘크리트를 소정의 압력으로 이송하는 이송용 압축펌프(10)는 기존의 소형 콘크리트 펌프카를 이용할 수도 있다.

도 3 및 도 4는 상기와 같은 본 고안의 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치를 사용하여 비탈면을 시공하는 것을 나타내는 도면으로서, 먼저 그 주변의 지형 및 여건에 맞도록 성토 또는 절토로 형성된 비탈면(32)에 본 고안의 브레이커(4)가 장착된 굴삭기(2)(도 1참조)를 이용하여 구멍(34)을 형성한다.

이때 브레이커(4)는 비탈면(32)의 높이 및 각도, 토성(土性) 등을 고려하여 구멍(34)이 적절한 깊이로 형성되도록, 몸체(4c)의 길이를 이에 맞도록 선택한 후 조립하여 굴삭기(2)에 장착하여 사용하면 된다.

상기와 같이 구멍(34)을 형성할 때 비탈면(32)을 브레이커(4)가 타입(打入)하는 방식으로 구멍(34)이 형성되므로, 비탈면(32)이 다져짐과 동시에 구멍(34) 주변부분의 토양 밀도가 더욱 조밀해져 비탈면(32)이 견고해진다.

상기와 같이 구멍(34)이 형성되면, 이 구멍(34)에 콘크리트를 타설하여야 하는데, 콘크리트 타설을 위하여 이송용 압축펌프(10)를 작동시키면 콘크리트 혼합기(6)의 콘크리트가 이송관로(8)를 통하여 브레이커(4)로 공급되고, 이 콘크리트는 브레이커(4)의 내부에 형성된 공간부(14)를 통하여 이송됨과 동시에 콘크리트의 압력으로 덮개(20)가 열리면서 구멍(34)에 콘크리트가 압입되면서 채워진다.

콘크리트의 압입압력은 비탈면(32)의 토성 및 각도와 같이 비탈면(32)의 특성 등을 고려하여 적절하게 적용하되, 초기에는 콘크리크 압입압력을 강하게 가하고, 콘크리트가 채워지는 정도가 따라서 서서히 압입압력을 줄이면서 구멍(34)에 콘크리트를 타설한다.

이와 같은 방법으로 비탈면(32)에 소정의 깊이로 구멍(34)을 형성하고, 이 구멍(34)에 콘크리트를 적정한 압력으로 채우는 것을 반복적으로 행하는 방법으로 비탈면을 시공하면 되는데, 이때 구멍(34)의 배치간격은 비탈면(32)의 조건에 따라서 적정한 간격으로 형성하면 되고, 구멍(34)의 각도는 도 3a에서와 같이 비탈면(32)에서 대략 직각방향으로 형성하거나, 도 3b와 같이 지면에 대하여 대략 수평방향 또는 도 3c에서와 같이 지면에 대하여 수직방향으로 형성할 수 있고, 상기한 것들을 혼합하여 형성할 수도 있다.

이러한 작업시 성토사면의 경우, 비탈면(32)의 끝부분 하단에서 상단으로 한쪽 방향에서 시작하여 다른 방향으로 순차적으로 진행하면 된다.

그리고 레미콘 반입이 용이한 지역은 콘크리트 혼합기(6)를 생략하고, 직접 레미콘을 이용하여 콘크리트를 타설할 수도 있으며, 구멍(34)에 철근 등을 보강한 후 콘크리트를 타설할 수도 있다.

상기와 같은 과정을 통하여 비탈면(32)에 형성된 구멍(34)에 콘크리트를 타설한 후, 타설된 콘크리트가 일정한 강도를 갖도록 소정 기간동안 양생하면, 도 4에서와 같이 비탈면 공사가 완료되는데, 도 4a에서와 같이 양생된 콘크리트(36)가 보강재의 역할을 수행하여 지반의 전단 및 인장강도를 증가시켜 변위를 억제하고 지반의 이완을 막아 비탈면이 견고해져 그 상태가 안정적으로 유지된다.

상기에서는 본 고안의 안정장치를 비탈면에서 사용하는 것으로 설명하였지만이에 한정되는 것은 아니고, 지반의 보강이 필요한 일반적인 토양(흙)지반에도 적용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치는, 기존의 굴삭기를 이용하여 비탈면을 시공하므로 쉽고 빠르게 공사가 진행되어 공사비용이 절감되고, 공사현장의 특성에 따라 콘크리트 압입타설 깊이, 각도, 배치간격 등을 적절하게 조절할 수 있고, 철근을 보강할 수 있으므로 어떠한 조건의 성토사면이나 절토사면을 안정화시킬 수 있다.

또한 비탈면을 브레이커가 타입(打入)하는 것에 의하여 구멍이 형성되므로, 비탈면이 다져짐과 동시에 구멍 주변부분의 토양 밀도가 더욱 조밀해져 원지반이 견고해지고, 구멍에 일정한 압력으로 콘크리트를 압입 시킴으로써, 콘크리트가 구멍 주변의 토양으로 스며들어 그 주변을 안정화시킨다.

그리고 구멍 형성시 주변의 물이 유입되어도 콘크리트를 압입타설 할 때 물이 구멍 외부로 신속하게 배출되어 비탈면이 안정화된다.

Claims (8)

1. 굴삭기와, 이 굴삭기에 장착되어 비탈면이나 지반에 구멍을 형성하거나 형성된 구멍에 콘크리트를 타설하는 브레이커와, 상기 브레이커에 일측이 연결되며 타측은 콘크리트 혼합기에 연결되어 콘크리트를 브레이커로 공급하기 위한 이송관로와, 상기 이송관로상에 설치되어 콘크리트 혼합기의 콘크리트를 소정의 압력으로 브레이커로 공급하도록 하는 이송용 압축펌프를 포함하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 브레이커는 콘크리트를 압입타설 할 수 있도록 중공으로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 브레이커는 길이방향으로 서로 분리 가능하게 연결되는 고정부와, 연결부와, 몸체 및 선단부로 이루어지고, 상기 연결부와, 몸체 및 선단부의 내부는 서로 통하도록 공간부로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 연결부는 상부가 격벽으로 이루어지고, 그 하부 일측에는 공간부와 통하도록 형성된 분기관이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 몸체는 브레이커의 전체길이를 조절할 수 있도록 다양한 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 선단부의 끝부분은 비탈면을 압입하여 구멍을 형성할 때 토사와의 마찰응력을 줄이기 위하여 직경이 점차적으로 작아지는 원뿔형으로 형성되고, 그 끝단부에는 개폐 가능하게 형성된 덮개가 설치된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 덮개는 핀을 통하여 몸체에 힌지 고정되고, 상기 핀에는 비틀림 스프링으로 이루어진 탄성부재 설치되며, 이 탄성부재의 탄력으로 평상시에는 덮개가 선단부를 폐쇄하도록 이루어지고, 콘크리트를 타설할 때는 콘크리트의 타설압력에 의하여 열릴 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 덮개는 브레이커의 항타 압력을 감지하여 비탈면의 토질이나 원지반의 강도에 따라서 구멍의 깊이를 자동적으로 감지하면서 뚫을 수 있도록 압력센서가 더욱 설치된 것을 특징으로 하는 콘크리트 압입타설에 의한 비탈면 안정장치.