KR20030079858A - 제거형네일의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 굴착시 굴착면 보강공법의 하나인 제거형네일에 관한 것으로 공사 종료 후 타인의 대지에 박아둔 철근을 제거할 수 있는 구조를 제공한다.

일반 이형철근(11)을 이용하여 제거를 위한 제거용부재와 덮개를 수축튜브로 밀착시켜 일체화 한 제거형네일을 제공함으로써, 굴착시 지반을 보강하는 역할을 하고 굴착공사 종료 후 네일체의 이형철근을 제거할 수 있다.

Description

제거형네일의 구조{Structures of Removable Soil-Nail}

본 발명은 이형철근의 제거가 간편한 제거형네일의 구조를 제공한다.

지하 굴착시 굴착면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 보강공법의 하나인 쏘일 네일(Soil Nail)공법은 경제적이고 시공이 간편하여 널리 이용되고있다. 최근 도심지의 굴착에서는 공사 종료 후 대지경계선 밖에 묻혀있는 네일체의 철근을 제거해야 하며, 그렇지 못할 경우 인접 부지에서의 지하 공사에 심각한 지장을 초래하게 된다.

쏘일네일의 경우 최근에 제거형 공법이 개발되어 도심지 공사에서 점차 이용이 늘어나고 있는 추세다.

그러나, 현재 이용되고있는 제거형네일은 수나사형 강선을 이용하여 공사 종료후 네일체의 강선을 돌려서 뽑아내므로 강선 제거에 많은 시간과 노력이 필요하다. 또한 네일체를 조립할 때에도 상당한 시간과 노력이 필요하여 그 특유의 장점을 살리지 못하고 있다.

본 출원인이 출원한 '제거형 네일(등록번호 : 20-0296411)'에서는 이러한 기존의 수나사형 강선을 이용한 제거형네일의 단점을 보완하고자 일반 이형철근을 이용하는 제거형네일을 제안 한 바 있다. 그러나 이 경우 제거용강선을 인발하는데 과도한 힘이 필요하여 제거가 용이하지 못한 단점이 있어왔다.

또한 나사형철근을 이용하는 몇 가지 방법이 제안되어 있으나, 아주 복잡한 제조과정이 요구되거나(등록번호 : 10-0313168), 상식적인 수준에서 나사형철근의 표면에 막을 형성하는 개념만을 제시하고 구체적인 제조 방법이 명기되지 못하여실시가 불가능한 경우(등록번호 : 20-0263626, 출원번호 : 10-2001-0032742)이다. 최근 나사형철근의 표면에 공업용 우지를 이용하여 막을 형성하는 방법(등록번호 : 20-0319594)이 제안되기도 하였으나 이 경우 막의 완벽성을 보장하기 어려우며 막이 너무 두꺼운 경우 보강재로서의 기능에 문제가 생길 수 있는 단점이 있다.

기존의 제거형 네일은 일반적으로 이용하는 이형철근 대신 특수한 나사형 강선을 이용하고, 조립 및 해체시에 강선을 돌려서 작업을 하므로 10m정도에 이르는 강선을 제거하는데 많은 시간이 소요되고 돌리는 힘이 커야하는 단점이 있었다. 따라서 작업 시간이 늘어나 공기가 길어지고 인건비가 상승하여 경제성이 나빠지는 문제점이 있었다.

본 출원인이 출원한 '제거형 네일(등록번호 : 20-0296411)'에서는 이러한 문제점을 해결하고자 일반 이형철근을 이용하는 제거형네일을 제안 하였다. 그러나 제거용강선이 전체 길이에서 힘을 받고 있고, 제거용강선을 인발 할 경우 전체 길이에서 받고 있는 힘을 극복하기 위하여 인발에 과도한 힘이 필요하고 간혹 제거용 강선이 절단되는 단점이 있어왔다.

본 발명에서는 일반 이형철근을 이용하면서 이형철근의 제거가 용이한 제거형네일을 개발 하였다.

또한 나사형철근과 수축튜브를 이용하여 그라우트와 철근을 완벽하게 분리할 수 있는 제거형네일을 개발하였다.

도 1 : 공간유지스프링과 제거용강판을 이용한 제거형네일의 단면도

도 2 : 공간유지스프링을 제거용강판을 이용한 제거형네일의 측면도

도 3 : 공간유지스프링을 이용한 제거형네일의 단면도

도 4 : 공간유지스프링을 이용한 제거형네일의 측면도

도 5 : 공간유지스프링의 제거 개념도

도 6 - 도 10 : 지그재그형강선을 이용하는 제거형네일의 설명(도 1 - 도 5와 동일)

도 11 - 도 15 : 사인곡선형강선을 이용하는 제거형네일의 설명(도 1 - 도 5와 동일)

도 16 : 수축튜브를 씌워 수축시킨 후의 모습

도 17 - 도 20 : 제거형네일의 제거과정 단면도

도 21 : 나사형철근

도 22 : 나사형철근과 수축튜브를 이용한 제거형네일

도 23 : 나사형철근을 이용한 제거형네일의 현장 설치 모습

본 발명은 이형철근(11)과 제거용부재, 덮개(12, 31, 61, 81, 111,131) 및 이들을 감싸서 그라우트액의 침투를 막아주는 수축튜브(161)로 구성된다. 이형철근(11)은 리브(22)와 마디(21)가 있고 이것은 콘크리트나 그라우트 속에서 철근이 힘을 받을때 미끄러짐을 방지하여 철근과 콘크리트 또는 그라우트 사이에 힘이 전달 되도록 한다.

본 발명에서는 이형철근(11)과 제거용부재, 덮개 및 수축재로 구성되는 조금씩 다른 6가지 형태의 제거형네일 구조를 제공하고자하며, 이들 각각은 제거용부재의 구성이 조금씩 다른 특성이 있고 그 외의 부재와 기능은 동일하다.

본 발명의 제거용부재는 제거형네일이 보강재로서의 역할을 할 때는 공간을 유지하여 이형철근이 이탈되지 않게 하고, 이형철근을 제거하고자 할 때는 제거용 부재를 쉽게 제거할 수 있게하는 특성이 있다. 보다 더 자세히 설명하면 한 가지 형태는 나선형 스프링과 같은 형태로 제작하여 스프링의 한쪽 끝을 잡아당기면 스프링이 단계적으로 길게 늘어지면서 풀어지도록 하여 작은 힘으로도 제거용부재의 제거가 가능하게 하였다. 또 한 가지는 지그재그형강선으로 강선을 규칙적인 지그재그 형태로 꺽어서 제거용부재로 이용하는데 이 역시 한쪽 끝을 당기면 차례로 펴지면서 풀어져서 작은 힘으로도 제거가 가능한 특징이 있다. 나머지 한 가지는 지그재그형강선 대신 사인곡선(sine curve)형 강선을 제거용부재로 이용한다. 이러한 세 가지 제거용부재의 구조는 제거시 부재의 전체 길이가 한꺼번에 뽑혀나오지 않고 조금씩 단계적으로 풀어짐으로써 작은 힘으로 제거용부재의 제거가 가능하여, 전체 길이에서 받고 있는 힘을 극복하면서 한꺼번에 제거용강선을 뽑아야 하는 기존의 '제거형 네일(등록번호 : 20-0296411)'에 비하여 제거용부재의 제거가 매우 용이한 특성이 있다. 이러한 제거용부재의 구조적 특성이 본 발명의 제거형네일의 큰 장점이다.

제거용부재는 제거형네일이 보강재로서의 역할을 하는 동안 이형철근(11)의 움직임을 억제하며, 이형철근(11)을 제거 하고자 할 때 먼저 제거함으로써 이형철근(11)이 빠져나올 수 있는 공간을 확보하는 역할을 한다. 본 발명의 6가지 형태의 제거형네일은 전체적인 개념과 구조는 비슷하고 각각의 제거용부재의 구성과 제거과정이 조금씩 차이가 난다. 크게는 스프링, 지그재그형강선, 사인곡선형강선을 이용하는 세 가지로 나눌 수 있으며, 이러한 스프링, 지그재그형강선, 사인곡선형강선이 이형철근에 직접 접촉하는지 아니면 사이에 제거용강판이 있는지에 따라 6가지 형태로 세분해서 설명할 수 있다.

덮개는 이형철근(11)의 두 개의 리브(22)에 의해 양쪽으로 구분되는 한쪽을 덮어서 공간을 확보하는 역할을 한다. 덮개를 덮어줌으로써 이형철근(11)의 한쪽면에 확보된 공간은 이형철근(11)의 제거에 필요한 공간의 역할을 하게되며, 보강재로의 역할을 할 때는 제거용부재가 있어 이 공간으로 이형철근이 움직이는 것을 막아주게 된다. 각각의 형태에 따라 덮개의 단면 모양이 조금 달라지지만 기능이 동일하므로 동일하게 '덮개'로 명칭을 통일 하였고, 형태별 구분을 위하여 도면에서 번호는 각각 다르게 표기 하였다.

본 발명에서는 수축튜브(161)를 이용함으로써 그라우트와 이형철근(11)이 직접 접촉하지 않으면서 힘을 전달하고, 이형철근과 그라우트가 직접 접촉하지 않음으로 이형철근(11)을 그라우트에서 분리해 낼 수 있게 하였다. 본 발명의 수축튜브(161)는 얇은 막의 역할을 함으로써 그라우트와 이형철근(11)이 직접 접촉하지 않고 힘을 전달할 수 있게 하는 것으로, 열을 가하면 직경이 줄어드는 튜브로 전선의 절연 및 방수, 상품의 포장 등에 널리 이용되고 있으며 재질과 기능도 아주 다양하게 개발되어 있다. 수축튜브는 열에 의하여 직경이 줄어드는 특징이 있어 열수축튜브라고 부르기도한다.

6가지 형태의 제거형네일 모두 이형철근(11)과 제거용부재, 덮개를 조립하여 수축튜브(161) 속에 넣고 뜨거운 물을 뿌리거나 열풍을 가하여 수축튜브를 수축시켜 밀착되게 함으로써 제작이 완료되며, 수축튜브를 씌우는 과정은 각각의 형태에 관계없이 동일하다. 이형철근(11)과 제거용부재, 덮개를 조립하여 수축튜브를 씌운 후의 모습은 도 16과 같다. 도 16은 6가지 형태의 제거형네일 모두에 해당되는 수축튜브(161) 수축 후의 모습이며, 제거용부재에 해당하는 부분은 각각의 형태에 따라 약간의 차이가 있지만 (82)로 대표하여 나타내었다.

본 발명에 해당하는 제거형네일의 6가지 형태를 설명하면 다음과 같다.

첫 번째는 공간유지스프링(13)과 제거용강판(14)을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 1과 도 2는 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 공간유지스프링(13)은 일반적인 나선형 스프링으로 공간을 유지하는 역할을 하며, 제거용강판(14)은 이형철근(11)의 마디(21) 위에 올려져 공간유지스프링(13)과 이형철근(11) 사이에 힘을 전달하는 역할을 한다. 제거시 먼저 공간유지스프링(13)의 한 쪽 끝을 잡아 당기면 도 5와 같이 잡아 당기는 쪽에서부터 스프링이 단계적으로풀어지면서 끌려 나오게 되고 공간유지스프링(13)의 끝까지 당겨서 풀어낸 후 제거용강판(14)을 제거하면 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

두 번째는 공간유지스프링(32) 만을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 3과 도 4는 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 첫 번째 방법과의 차이는 공간유지스프링(32)의 피치를 조절하여 이형철근(11)의 마디(21) 사이에 공간유지스프링(32)이 닿게 해야 한다는 것이며, 제거시에는 도 5와 같이 공간유지스프링(32)의 한 쪽 끝을 잡아 당기면 당기는 쪽에서부터 스프링이 단계적으로 풀어지면서 끌려나오게 되고 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

세 번째는 지그재그형강선(62)과 제거용강판(63)을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 6과 도 7은 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 지그재그형강선(62)은 사각형 단면의 강선을 도 7과 같이 지그재그 형태로 꺽어서 만든 것이다. 제거용강판(63)은 이형철근(11)의 마디(21) 위에 올려져 지그재그형강선(62)과 이형철근(11) 사이에 힘을 전달하는 역할을 한다. 제거시 먼저 지그재그형강선(62)의 한 쪽 끝을 잡아 당기면 도 10과 같이 지그재그형강선(62)이 단계적으로 펴지면서 끌려 나오게 되고 지그재그형강선(62)을 모두 펴서 끌어낸 후 제거용강판(63)을 제거하면 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

네 번째는 지그재그형강선(82) 만을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 8과 도 9는 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 세 번째 방법과의 차이는 지그재그형강선(82)의 피치를 조절하여 이형철근(11)의 마디(21) 사이에 지그재그형강선(82)이 닿게 해야 한다는 것이며, 제거시에는 도 10과 같이 지그재그형강선(82)의 끝부분을 당기면 지그재그형강선(82)이 단계적으로 펴지면서 끌려나와 제거가 가능하고 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

다섯 번째는 사인곡선형강선(112)과 제거용강판(113)을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 11과 도 12는 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 사인곡선형강선(112)은 사각형 단면의 강선을 도 12와 같이 사인곡선 형태로 구부려서 만든 것이다. 제거용강판(113)은 이형철근(11)의 마디(21) 위에 올려져 사인곡선형강선(112)과 이형철근(11) 사이에 힘을 전달하는 역할을 한다. 제거시 먼저 사인곡선형강선(112)의 한 쪽 끝을 잡아 당기면 도 15와 같이 사인곡선형강선(112)이 단계적으로 펴지면서 끌려 나오게 되고 사인곡선형강선(112)을 모두 펴서 끌어낸 후 제거용강판(113)을 제거하면 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

여섯 번째는 사인곡선형강선(112) 만을 제거용부재로 이용하는 방법으로 도 8과 도 9는 각각 조립이 완료된 단면도와 측면도를 나타낸 것이다. 다섯 번째 방법과의 차이는 사인곡선형강선(112)의 피치를 조절하여 이형철근(11)의 마디(21) 사이에 사인곡선형강선(112)이 닿게 해야 한다는 것이며, 제거시에는 도 15와 같이 사인곡선형강선(112)의 끝부분을 당기면 사인곡선형강선(112)이 단계적으로 펴지면서 끌려나와 제거가 가능하고 이형철근(11)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

도 16은 6가지 방법에 모두 적용되는 제작의 마지막 단계로 수축튜브(161)를 씌워 밀착시킨 최종 제품을 나타낸 것이다.

도 17은 현장에 설치된 본 발명의 제거형네일의 제거용부재를 제거하기 전의단면도이며, 도 18은 제거용부재를 제거하여 이형철근이 움직일 수 있는 공간이 확보된 단면을 나타내며, 도 19는 이형철근을 90˚ 회전시킨 단면을 나타낸 것이며, 도 20은 이형철근을 제거한 후의 단면을 나타낸 것이다.

현장에서 철근을 제거하고자 할 때 먼저 제거용부재를 각각의 방법으로 제거한 후 확보된 공간을 이용하여 도 16과 같이 이형철근(11)을 90˚ 회전시키고 바같쪽에서 당기면 그라우트(171)로 부터 분리해 낼 수 있다.

이상의 일반 이형철근을 이용하는 제거형네일과 함께 나사형철근과 수축튜브를 이용하는 제거형네일을 제안하고자 한다.

나사형철근(211)은 도 21과 같이 수나사 형태의 철근으로 수축튜브(221) 속에 나사형철근(211)을 삽입하고 열을 가하여 수축튜브를 수축시키면, 도22와 같이 나사형철근(211)에 수축튜브(221)가 밀착되게 된다. 이러한 수축튜브(221)가 밀착된 나사형철근을 천공홀(231)에 삽입하고 그라우트액(232)을 주입하면 수축튜브가 나사형철근(211)과 그라우트액이 직접 접촉하지 않게하는 역할을 함으로써, 수축튜브와 굳은 그라우트액(232)이 암나사와 같은 작용을 하게된다. 따라서 나사형철근이 길이방향의 인발력을 받을 경우에는 그 인발력에 저항하지만 나사형철근을 회전시킬 경우 나사형철근은 빠져나오게 된다. 또한 나사형철근을 완전히 제거한 후 수축튜브의 끝을 잡아 당기면 수축튜브를 그라우트로 부터 제거할 수 있다.

본 발명의 제거형네일은 일반 이형철근을 이용하면서, 제거용부재의 제거가 용이하여 철근의 제거가 용이하고 공기가 단축되는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 이형철근(11)과 제거용강판(14), 공간유지스프링(13), 덮개(12) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11)위에 제거용강판(14)과 공간유지스프링(13)을 차례로 올리고 덮개(12)로 덮어 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
2. 이형철근(11)과 공간유지스프링(32), 덮개(31) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11)과 덮개(31) 사이에 공간유지스프링(32)을 설치하여 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
3. 이형철근(11)과 제거용강판(63), 지그재그형강선(62), 덮개(61) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11) 위에 제거용강판(63)과 지그재그형강선(62)을 차례로 올리고 덮개(61)로 덮어 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
4. 이형철근(11)과 지그재그형강선(82), 덮개(81) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11)과 덮개(81) 사이에 지그재그형강선(82)을 설치하여 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
5. 이형철근(11)과 제거용강판(113), 사인곡선형강선(112), 덮개(111) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11) 위에 제거용강판(113)과 사인곡선형강선(112)을 차례로 올리고 덮개(111)로 덮어 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
6. 이형철근(11)과 사인곡선형강선(132), 덮개(131) 및 수축튜브로 구성되며,

   이형철근(11)과 덮개(131) 사이에 사인곡선형강선(132)을 설치하여 조립 한 후,

   수축튜브를 씌우고 수축튜브를 수축시켜서 이루어지는 제거형네일의 구조
7. 나사형철근을 수축튜브(221)속에 넣고 수축튜브에 열을 가하여 나사형철근(211)에 밀착시킴으로써,

   그라우트액(232)과 나사형철근이 직접 접촉하는 것을 막고 그라우트액이 굳은 후에는 수축튜브(221)와 그라우트가 암나사의 역할을 하게되므로,

   나사형철근(211)을 돌려서 제거가 가능한 것을 특징으로하는 제거형네일의구조