KR20030067053A

KR20030067053A - 조립식 영구 쏘일네일링 공법

Info

Publication number: KR20030067053A
Application number: KR1020020006853A
Authority: KR
Inventors: 강인규
Original assignee: (주) 페니엘이엔씨
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14

Abstract

본 발명은 쏘일네일링 공법을 기초로 한 사면안정공법으로 프리캐스트 콘크리트 패널(precast concrete panel)과 보강재(nail)를 이용하여 절토사면의 안정화 및 자연사면의 붕괴를 방지할 수 있도록 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법에 관한 것으로서, 본 발명은 (a) 굴착장비를 이용하여 콘크리트 패널(concrete panel) 1장분에 해당하는 굴착깊이를 굴착하고 투수(透水)층을 설치하는 과정; (b) 전용 장비를 이용해서 콘크리트 패널(concrete panel)을 소정의 위치에 설치하는 과정; (c) 천공기를 이용하여 천공한 후 보강재(nail)를 삽입하고 천공 내부를 시멘트 그라우트로 주입하여 시멘트 그라우트층을 형성하는 과정; (d) 굴착면과 콘크리트 패널(concrete panel) 사이의 틈새를 속채우기 주입재로 충진하여 속채우기 주입재층을 형성하는 과정; 및 (e) 상기 보강재(nail)의 두(頭)부에 플레이트와 너트를 이용하여 보강재를 고정시키고 덮개를 설치하는 과정으로 이루어진다.

Description

조립식 영구 쏘일네일링 공법{ASSEMBLING METHOD FOR PERMANENT SOIL NAILING}

본 발명은 조립식 영구 쏘일네일링 공법에 관한 것이다.

본 발명은 쏘일네일링 공법을 기초로 한 사면안정공법으로 프리캐스트 콘크리트 패널(precast concrete panel)과 보강재(nail)를 이용하여 절토사면의 안정화 및 자연사면의 붕괴를 방지할 수 있도록 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법에 관한 것이다.

일반적으로 절토사면의 안정화 및 자연사면의 붕괴를 방지하기 위한 사면안정공법에는 여러 가지가 있으나, 최근에 많이 적용되고 있는 공법으로는 버팀벽식 옹벽 공법, 록볼트(rock bolt) 공법, 지반앵커(ground anchor) 공법 및 쏘일네일링(soil nailing) 공법 등이 있다.

버팀벽식 옹벽 공법은 중력식 옹벽을 배면지반 쪽으로 경사지게 함으로써 옹벽 차체로는 자립할 수 없는 구조로 시공하여 옹벽의 자중에 의한 압력이 사면에 작용하게 되어 사면의 활동에 저항하는 공법이다. 그러나 버팀벽식 옹벽 공법은 굴착높이가 높거나 기초지반이 연약한 경우에는 적용하기 곤란하며, 굴착단면이 과다하여 자연환경의 훼손이 심한 편이다.

록볼트 공법은 암반사면에서 직경 42mm 정도로 천공한 후 철근(직경 25mm 이상)을 삽입하고 레진과 촉매의 혼합고결제로써 철근을 정착시켜 암반 내부에 발달되어 있는 절리면을 봉합시켜 암반사면을 보강하는 공법이다. 그러나 록볼트 공법은 영구적인 사면보강 공법이 아니며, 영구 사면보강에 적용할 경우에는 지속적인 유지관리가 필요한 단점이 있다.

지반앵커 공법은 고강도 강재를 앵커재로 하여 직경 100∼150mm 정도의 천공 내에 앵커재를 삽입하고, 천공 내부를 시멘트 그라우트로 주입하여 앵커재를 지반에 정착시킨 후, 앵커재에 인장력(prestress)을 가함으로써 앵커재 두부에 압축력이 작용하여 사면의 활동을 억지하는 공법이다. 또한 지반앵커 공법은 대부분의 토질에 적용이 가능하고, 비교적 큰 활동파괴에 대해서도 억지효과가 큰 특징이 있으나, 시공 중 국부적인 붕괴 가능성과 공사비가 고가인 문제가 있어 공법의 선택에 많은 제약이 있다.

쏘일네일링 공법은 사면을 단계별로 굴착하면서 사면내에 직경 105mm 정도의 천공을 한 후, 철근(직경 25mm 이상)을 삽입하고 천공 내부에 시멘트 그라우팅을 실시하여 원지반의 전단저항력을 증가시켜 사면의 활동을 방지하는 공법으로 지하 터파기 공사 등에서 가설 흙막이 벽체로 사용되는 가설 쏘일네일링 공법과 영구사면보강에 사용되는 영구 쏘일네일링 공법으로 구분하여 사용되고 있다.

가설 쏘일네일링 공법의 시공순서는 1∼1.5m 정도 굴착한 다음, 2과정으로 직경 105mm 정도로 천공한 후, 철근(직경 25mm 이상)을 삽입하고 천공 내부를 시멘트 그라우팅으로 채운다. 그리고, 국부적인 지반의 안정과 굴착면의 이완 및 쇄굴을 방지하기 위하여 굴착면에 두께 10∼15cm 정도로 뿜어붙이기 콘크리트를 시공하여 표면을 보호하고, 이상의 과정을 소요 굴착면까지 반복적으로 시공하여 굴착지반의 사면을 보강한다.

또한 영구 쏘일네일링 공법은 가설 쏘일네일링 공법에 있어서 벽체의 미관 및 네일이 영구적으로 제기능을 발휘할 수 있도록 보완한 공법으로 사용되는 철근은 철근의 부식두께를 감안하여 29mm이상을 사용하고 있으며, 벽체의 전면은 뿜어붙이기 콘크리트 상태로 방치할 경우, 미관상 불리하기 때문에 문양 거푸집을 이용하여 두께 30cm 정도의 콘크리트 전면벽체로 최종 마감하고 있다. 그러나 이와 같은 영구 쏘일네일링 공법은 가설 쏘일네일링 공법과 같이 단계별로 시공하면서 계획 굴착깊이(대략 5m 정도)까지 굴착을 완료한 후에 콘크리트 벽체를 타설해야 하기 때문에 시공성이 떨어지고, 또한 벽체높이가 5m이상일 경우에는 콘크리트 타설압력 때문에 한번에 콘크리트 벽체를 타설하기 어려운 점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 프리캐스트 콘크리트 패널을 사용함으로써 균일한 강도의 품질을 유지할 수 있고 공기를 단축시킬 수 있으며, 벽체 높이에 대한 제약 없이 시공이 가능하도록 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 굴착면적을 최소화할 수 있어서 자연환경 훼손을 줄일 수 있는 자연 친화적인 사면보강공법을 제공하고 사면의 높이가 높은 경우에도 단계별로 굴착하면서 조립식으로 시공할 수 있도록 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조립식 영구 쏘일네일링 공법의 일 실시예를 도시한 흐름도이고,

도 2a는 본 발명의 일 실시예 중 1과정인 굴착과정 일 실시예이고,

도 2b는 본 발명의 일 실시예 중 2과정인 프리캐스트 콘크리트 패널을 고정시키는 일 실시예이고,

도 3은 본 발명에 따른 조립식 영구 쏘일네일링 벽체의 상세도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

10 : 수평 배수층 20 : 콘크리트 패널

30 : 보강재 40 : 시멘트 그라우트층

50 : 시멘트 모르타르층 60 : 속채우기 주입재층

70 : 플레이트 80 : 너트

90 : 덮개 100 : 덮개

110 : 굴착면

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에서는, (a) 굴착장비를 이용하여 콘크리트 패널(concrete panel) 1장분에 해당하는 굴착깊이를 굴착하고 투수(透水)층을 설치하는 과정; (b) 전용 장비를 이용해서 콘크리트 패널(concretepanel)을 소정의 위치에 설치하는 과정; (c) 천공기를 이용하여 천공한 후 보강재(nail)를 삽입하고 천공 내부를 시멘트 그라우트로 주입하여 시멘트 그라우트층을 형성하는 과정; (d) 굴착면과 콘크리트 패널(concrete panel) 사이의 틈새를 속채우기 주입재로 충진하여 속채우기 주입재층을 형성하는 과정; 및 (e) 상기 보강재(nail)의 두(頭)부에 플레이트와 너트를 이용하여 보강재를 고정시키고 덮개를 설치하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법을 제공한다.

상기 속채우기 주입재층을 형성한 후, 시공자는 시멘트 그라우트의 주입이 용이하지 않는 보강재의 두(頭)부측의 공간을 시멘트 모르타르로 채워 시멘트 모르타르층(50)을 형성하는 과정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법을 제공한다.

상기 보강재의 삽입간격은 상기 콘크리트 패널의 착공간격으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재는 사면의 높이와 경사에 의해 산출된 사면 길이 및 단면에 대한 종방향 높이를 이용하여 배치상태를 설계하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재의 허용인장력은 비활동 지반으로부터 받는 허용인발저항력 및 보강재의 허용인장력 중 최소의 값으로 산정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 조립식 영구 쏘일네일링 공법은 굴착단면을 최소화시켜기 때문에, 삼림ㆍ녹지 등 시공장소의 환경에 미치는 영향이 적고, 표면보호 프리캐스트 패널을 사용함으로써 공기 단축과 인력 감소를 도모할 수 있고, 역타공법이기 때문에 고소작업이 감소하므로 안전성을 도모할 수 있는 공법이다.

본 발명은 굴착장비를 이용하여 콘크리트 패널 1장분에 해당하는 굴착깊이를 굴착하고 투수(透水)층을 설치하는 과정(S100)과, 전용 장비를 이용해서 콘크리트 패널을 소정의 위치에 설치하는 과정(S200)과, 천공기를 이용하여 천공한 후 보강재를 삽입하고 천공 내부를 시멘트 그라우트로 주입하여 시멘트 그라우트 층을 형성하는 과정(S300)과, 굴착면과 콘크리트 패널 사이의 틈새를 주입재로 충진하여 주입재층을 형성하는 과정(S400)과, 상기 속채우기 주입재층을 형성한 후, 시공자는 시멘트 그라우트의 주입이 용이하지 않는 보강제의 두(頭)부측의 공간을 시멘트 모르타르로 채워 시멘트 모르타르층(50)을 형성하는 과정(S500)과, 상기 보강재의 두(頭)부에 덮개를 설치하는 과정(S600)으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 조립식 영구 쏘일네일링 공법의 일 실시예를 도시한흐름도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예 중 1과정인 굴착과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예 중 2과정인 콘크리트 패널을 고정시키는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 조립식 영구 쏘일네일링 벽체의 상세도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 시공자는 굴착장비를 이용하여 콘크리트 패널 1장분에 해당하는 굴착깊이를 굴착하고 콘크리트 패널의 상부 끝단 쪽에 부직포 등과 같은 수평 배수재를 설치하여 수평 배수층인 투수층을 설치(S100)함으로써 강우시 지하수의 배수가 원활히 되도록 한다.

상기 S100과정의 굴착 및 투수층 설치과정에서 굴착과정은 첨부한 도면 도 2a와 같이 최종 굴착면까지 한번에 굴착하는 것이 아니라, 먼저 보강할 부분만 굴착하고, 후술하는 S200∼S600 과정을 모두 수행하여 해당 보강과정을 수행한 후 다음 보강할 부분을 굴착한다.

그리고 상기와 같이 굴착한 후, 시공자는 콘크리트 패널(20)을 소정 위치에 설치(S200)하고, 콘크리트 패널(20) 가운데에 착공되 있는 구멍에서 굴착면(100)에 직각 또는 수평선에서 10∼20°아래로 기울어진 지점을 천공기로 천공을 한 후 보강재(30)를 삽입하고 천공면과 보강재(30) 사이의 비어있는 공간에는 시멘트 그라우트로 주입하여 채워 시멘트 그라우트층(40)을 형성(S300)함으로써 주변지반이 이완되지 않도록 한다.

이때, 상기 S300 과정을 통해 삽입되는 보강재(30)들이 굴착면(100)에 설치되는 최소 간격은 원칙적으로 콘크리트 패널(20)의 착공간격(종방향 1200mm, 횡방향 900mm 또는 1800mm)으로 한다. 그리고, 보강재(30)의 설치경사는 시공성을 위해 굴착면(100)에 수직으로 하되, 경우에 따라서는 조절가능 하며, 보통 10∼20°이내의 범위에서 시공한다.

또한 시공자는 보강재(30)의 최소길이는 3m 이상으로 하며, 상기 S200 과정 중 직선구간의 경우에는 콘크리트 패널(20)이 서로 벽돌을 쌓듯이 지그재그로 배치하여 패널과 패널이 서로 연결되도록 하며, 곡선구간의 경우에는 시공성을 위해 일자(一字)식으로 정열 배치한다.

그리고, 상기 보강재(30)가 천공 내부의 소정 위치에 정확하게 삽입되면, 시공자는 천공내부에 주입된 시멘트 그라우트가 경화될 때까지 보강재(30)가 이동되지 않도록 유지시켜야 한다.

상기 보강재(30)의 시공이 완료되면 굴착면(100)과 콘크리트 패널(20) 사이의 틈새를 속채우기 주입재로 충진하여 속채우기 주입재층(60)을 형성(S400)시켜 지반의 이완을 최소화 시켜야 한다. 이때 상기 시공자는 속채우기 주입재의 원할한 충진을 위해 굴착면(100)에 요철이 적도록 굴착하고, 상기 속채우기 주입재층(60)의 두께가 보통 5cm 정도가 되도록 한다.

상기와 같이 속채우기 주입재층(60)을 형성한 후, 시공자는 시멘트 그라우트의 주입이 용이하지 않는 보강재의 두(頭)부측의 공간을 시멘트 모르타르로 채워 시멘트 모르타르층(50)을 형성(S500)시킨다. 이때 시멘트 모르타르층(50)도 상기 속채우기 주입재층과 마찬가지로 주입재층이다.

그리고, 상기 시공자는 상기 시멘트 모르타르층(50)을 형성시킨 후, 콘크리트 패널(20)과 보강재(30)를 일체화시키기 위해 플레이트(70)와 너트(80)를 이용하여 보강재(30)를 고정시키고 콘크리트 덮개(90)를 부착하여 두부를 보호(S600)한다.

상기와 같이 S100∼S600 과정을 모두 수행하고 나면, 굴착면에는 첨부한 도 3과 같은 조립식 영구 쏘일네일링 공법으로 완성된 보강면이 형성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 공장에서 제작된 프리캐스트 콘크리트 프리캐스트 패널을 이용하여 영구 쏘일네일링 벽체를 조립식으로 시공하여 벽체의 강도를 균일하게 유지할 수 있으며, 인력 감소 및 공사기간을 단축시킬 수 있도록 하는 효과를 달성한다.

또한, 기존공법에서는 벽체의 높이가 5m이상인 경우에는 콘크리트의 타설압력 때문에 벽체를 연속적으로 시공하기가 곤란하였으나, 본 발명은 벽체를 조립식으로 붙여서 시공되기 때문에 벽체의 높이에 대한 제약이 없이 공사를 할 수 있으며, 과정별로 굴착하면서 전면 콘크리트 벽체를 조립식으로 붙여나가기 때문에 고소작업이 없어 기존 공법에 비해 시공시 안전성이 우수하다는 효과를 달성한다.

Claims

(a) 굴착장비를 이용하여 콘크리트 패널(concrete panel) 1장분에 해당하는 굴착깊이를 굴착하고 투수(透水)층을 설치하는 과정;

(b) 전용 장비를 이용해서 콘크리트 패널(concrete panel)을 소정의 위치에 설치하는 과정;

(c) 천공기를 이용하여 천공한 후 보강재(nail)를 삽입하고 천공 내부를 시멘트 그라우트로 주입하여 시멘트 그라우트층을 형성하는 과정;

(d) 굴착면과 콘크리트 패널(concrete panel) 사이의 틈새를 속채우기 주입재로 충진하여 속채우기 주입재층을 형성하는 과정; 및

(e) 상기 보강재(nail)의 두(頭)부에 플레이트와 너트를 이용하여 보강재를 고정시키고 덮개를 설치하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법.
제 1 항에 있어서,

상기 속채우기 주입재층을 형성한 후, 시공자는 시멘트 그라우트의 주입이 용이하지 않는 보강재의 두(頭)부측의 공간을 시멘트 모르타르로 채워 시멘트 모르타르층(50)을 형성하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법.
제 1 항에 있어서,

상기 보강재(nail)의 삽입간격은 상기 콘크리트 패널(concrete panel)의 착공간격으로 설정됨을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법.
제 1 항에 있어서,

상기 보강재(nail)는 굴착면의 높이와 경사에 의해 산출된 굴착면 길이 및 단면에 대한 종방향 높이를 이용하여 배치상태를 설계하는 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강재(nail)의 허용인장력은 비활동 지반으로부터 받는 허용인발저항력 및 보강재의 허용인장력 중 최소의 값으로 산정되는 것을 특징으로 하는 조립식 영구 쏘일네일링 공법.