KR200352267Y1 - 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조 - Google Patents

배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조 Download PDF

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KR200352267Y1
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Abstract

본 고안은 각종 토목건설시 발생하는 토사사면이나 암반사면의 견고한 보강 및 지하수의 배출을 원활하게 하기 위한 것으로, 사면에 형성된 다수의 천공부에, 상향 관통된 다수의 배수공을 갖는 배수관과, 방사상의 확산공을 갖는 보강관을 커플러에 의해 연결하여 삽입하되, 상기 배수관의 외주면에는 부직포층을 형성하고, 상기 보강관의 내주면과 외주면에는 그라우팅층을 형성함으로서,
상기한 배수관에 의해서는 사면 내부의 지하수가 유입 배출되게 하고, 상기한 보강관에 의해서는 사면의 견고한 보강이 이루어지게 하여, 일시에 사면의 배수 및 보강을 동시에 수행함은 물론 사면전체의 고른 배수 및 보강이 이루어져, 공사기간의 단축 및 공사비를 절감하면서도 배수효과 및 보강효과가 증대되는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조에 관한 것이다.

Description

배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조 {Slope-reinforcing structure for soil nailing having function of drainage}
본 고안은 각종 토목건설시 발생하는 토사사면이나 암반사면의 견고한 보강 및 지하수의 배출을 원활하게 하기 위한 것으로, 특히 배수공을 갖는 배수관과 확산공을 갖는 보강관을 순차 결합하여, 상기 배수관에 의해서는 사면의 지하수가 유입 배출되게 하면서도 내,외주면에 그라우트재가 충전 양생된 보강관에 의해서는 각종 사면을 보강하는 역할을 동시에 수행하므로 배수 및 사면보강이 동시에 이루어지는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조에 관한 것이다.
일반적으로 도로나 주택을 건설하기 위한 공사 및 이를 포함한 각종 토목 공사시 평지보다는 산이 많은 지형적 특성상 많은 경사면이 형성되게 된다.
이러한 토목 공사시에 발생하는 토사사면이나 암반사면은 그 경계면이 매우 취약할 뿐만 아니라 사면지반의 공극과 절리면을 따라 흐르는 지하수는 사면을 쉽게 붕괴시키거나 침하되게 하는 원인이 되는 것이다.
따라서, 토목공사시 발생하는 절취사면 또는 성토사면의 영구적인 안정성 확보를 위하여 배수공사와 사면보강공사가 일반적으로 이루어지는 것이 통상적이며, 상기한 보강공사 및 배수공사의 방법으로는 다발관을 이용한 배수공법과 소일 네일링(Soil Nailing)공법이 주로 사용되는 것으로서,
소일 네일링공법은, 토사에 steel bar를 넣고 전면을 shotcrete 처리를 하여 보강한 토체를 일체화하여 사면을 보강하는 일종의 top_down 방식으로 전면판과 보강재를 조립한 후 뒷채움을 하여 흙을 다지는 bottom_up 방식의 보강토 공법과 구별되며, 철도 및 고속도로 인접사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목관련 및 시설물 축조에 필요한 굴착지보체계로 폭넓게 이용되는 공법이다.
따라서, 상기한 소일 네일링 공법에 의한 사면보강공정 및 배수공정을 도 1의 도시에 의해 간략하게 살펴보면, 사면(100)에 배토식 천공을 실시하여 철근 혹은 강봉으로 된 네일(101)을 삽입한 후 그라우트재를 주입하는 것으로 네일(101)의 정착부에 발생하는 네일의 인발저항력과 전단강도로 사면파괴를 방지하는 보강공법이 이루어지고 있으며,
배수공법으로는, 해당 사면의 전면에 다수의 삽입공을 천공하고 상기한 삽입공에 다발관(102)을 삽입한 상태에서 천공된 삽입공과 다발관의 사이에는 모래를 채워, 상기한 모래층으로 유입된 지하수가 다발관을 통해 외부 배수로로 배출되게하고 있는 것이다.
그러나, 상기한 바와 같은 보강공법 및 배수공법은 단순히 사면의 보강 또는 사면의 배수를 그 목적으로 하므로 사면 전체에 보강 천공 및 배수 천공작업을 각각 수행하여야 함은 물론 각각의 천공부에 네일을 삽입하여 정착시키거나 다발관을 삽입하여 정착시키는 공정을 각각 시행하여야 하므로,
이에 따른 공사비의 막대한 지출이 발생하는 요인이 됨은 물론, 제한적인 배수공사의 어려움에 의해 원활한 배수가 이루어지지 않는 문제점이 있으며,
특히, 소일네일링공법은 모래자갈로 된 절취사면 또는 절리가 많은 암반사면에서는 공벽의 자립이 되지 않고 파카를 설치할 수 없어 그라우팅 작업시 주입압을 충분히 가할 수 없기 때문에 그라우트재 및 보강재의 주입에 어려움이 있어 인발저항력이 크게 떨어지는 경우가 허다하였다.
또한, 배수공정과 보강공정을 각각 수행하여야 하므로 공사시간이 늘어남은 물론 공사기간과 비례하여 공사비가 크게 증대하는 비경제적인 문제점이 있는 것이다.
본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 사면에 형성된 다수의 천공부에, 상향 관통된 다수의 배수공을 갖는 배수관과, 방사상의 확산공을 갖는 보강관을 연결하여 삽입하되, 상기 배수관의 외주면에는 부직포층을형성하고, 상기 보강관의 내주면과 외주면에는 그라우팅층을 형성함으로서,
상기한 배수관에 의해서는 사면 내부의 지하수가 유입 배출되게 하고, 상기한 보강관에 의해서는 사면의 견고한 보강이 이루어지게 하여, 일시에 사면의 배수 및 보강을 동시에 수행함은 물론 사면전체의 고른 배수 및 보강이 이루어져, 공사기간의 단축 및 공사비를 절감하면서도 배수효과 및 보강효과가 증대되는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조를 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.
도 1은 종래 사면보강방법에 의한 사면 시공측단면도
도 2는 본 고안에 의한 사면보강구조의 분리사시도
도 3은 본 고안에 의한 사면보강구조의 결합상태 측단면도
도 4a 내지 도 4c는 본 고안에 의한 사면보강구조의 시공공정도로서,
도 4a는 천공된 사면에 보강관을 삽입한 상태도
도 4b는 천공된 사면에 그라우트재를 주입하는 상태도
도 4c는 강관내부의 그라우트재가 양생되어 사면보강이 완성된 상태도
도 5는 본 고안에 따른 보강관의 연장상태를 보인 실시예도
도 6은 본 고안에 의한 사면보강 시공상태 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 사면 2 : 천공부
10,10' : 보강관 11,11' : 확산공
12 : 그라우팅층 15 : 나사부
16 : 커플러 17 : 암나사부
20 : 배수관 21,21' : 배수공
22 : 부직포층 23 : 삽입공
24 : 파카 25 : 나사부
26 : 커플러 27 : 암나사부
30 : 마감패널 31 : 고정너트
32 : 그라우트주입관
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 고안에 의한 사면보강구조의 분리사시도이고, 도 3은 본 고안에 의한 사면보강구조의 결합상태 측단면도이다.
먼저, 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조를 살펴보면,
사면(1)에 형성된 다수의 천공부(2)에, 보강관(10)과 배수관(20)의 대응 단부를 커플러(16)(26)에 의해 상호 결합하여 이를 삽입하고,
사면(1)의 외주연으로 노출된 상기한 배수관(20)의 일측단에는 마감패널(30)을 삽입한 상태에서 별도의 고정너트(31)를 결합하되,
상기한 보강관(10)은, 일측 단부에 방사상의 확산공(11)(11')을 형성하고, 보강관(10)의 내,외주면에는 그라우팅층(12)이 형성되게 하며,
상기한 배수관(20)은, 상측에 일정간격의 배수공(21)(21')을 형성하고, 그외주면에는 부직포층(22)을 형성하며, 내부 일측에는 삽입공(23)을 갖는 링상의 파카(24)를 결합하여,
보강관(10)에 의한 사면(1)의 보강 및 배수관(20)에 의한 사면(1)의 배수가 동시에 이루어지게 한 것이다.
또한, 상기한 보강관(10) 및 배수관(20)은 양측단에 나사부(15)(25)를 형성하고, 별도의 커플러(16)(26)를 형성하되, 커플러(16)(26)의 내주면에는 상기한 나사부(15)(25)와 대응되는 암나사부(17)(27)를 형성하여, 이격된 커플러(16)(26) 사이에 양생된 그라우팅층(12)에 의해 그 인발저항력을 증대시켜 보강관(10) 및 배수관(20)의 사면내 고정력이 증대되게 할 수도 있는 것이다.
또한, 상기한 보강관(10)의 단부에 또다른 보강관(10')을 연속 결합하여, 적어도 2개 이상의 보강관(10)(10')에 의해 사면 보강력이 보다 증대되게 할 수도 있는 것이다.
도면중 미설명 부호 32는 그라우트주입관이다.
이상과 같은 본 고안 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조이를 이용한 사면보강공법의 작용을 시공공법을 도시한 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 각종 토목공사시에 발생하는 절취사면 혹은 성토사면 전체에 일정간격의 천공부(2)를 형성하는 천공공정을 실시하게 되는데, 상기한 천공부(2)는 크롤라드릴과 같은 천공기계에 의해 배토식 천공작업이 이루어지는 것이며, 천공부(2)의깊이는 사면의 높이 또는 지질상태에 따라 가감되는 것이다.
이러한 천공공정이 완료되면, 천공된 삽입공에 도 4a의 도시와 같이, 배수공을 갖는 배수관과 확산공을 갖는 보강관의 단부를 서로 결합하여 상기한 삽입공에 삽입하는 강관삽입공정을 진행하게 되는데,
상기한 배수관(20)은 그 상측면으로 다수의 배수공(21)(21')이 형성되어 있어, 하부로 흐르는 지하수의 특성에 의해 상측에만 형성된 배수공(21)(21')을 통해 지하수를 유입하여 유입된 지하수가 배수관(20)을 통해 외부로 배출되게 하는 것이다,
또한, 상기한 배수관(20)의 외주면에는 별도의 부직포층(22)을 형성함으로서, 지하수의 유입을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 하면서도 배수관(20)의 주변으로 흐르는 지하수의 이동경로를 배수관(20) 측으로 유도하여 보다 효과적인 배수가 이루어지게 하는 것이다.
또한, 상기한 보강관(10)은 그 일측 전면에 방사상의 확산공(11)(11')을 형성하여, 그 보강관(10)의 내,외측면에 그라우팅층(12)이 형성되게 하는 것으로서, 상기한 강관삽입공정 후에 그라우트재를 주입시키게 되는 것이다.
즉, 도 4b의 도시와 같이 그라우트 주입기(도면에는 미도시함)로부터 인출된 그라우트주입관(32)을 배수관(20)을 관통하여 그 단부가 보강관(10) 내에 위치하게 하되, 상기한 배수관(20)의 일측 내부에는 삽입공(23)이 형성된 파카(24)를 형성하여, 상기한 그라우트주입관(32)이 파카(24)의 삽입공(23)을 통해 보강관(10)의 내측에 정확하게 위치되게 함은 물론, 상기한 파카(24)에 의해 그라우팅 주입압을 증대시킬 수 있으므로 그라우트재 및 보강재의 주입이 용이함은 물론 고압의 주입압을 갖고 양생되는 그라우팅층(12)에 의해 충분한 인발저항력을 갖게 되는 것이다.
이상과 같이 삽입된 그라우트주입관(32)을 통해 보강관(10)의 내부에 고압의 그라우트재를 토출하면 상기한 그라우트재는 그 보강관(10)의 내부에 충전되다가 점차 압력이 증대됨에 따라 다수의 확산공(11)(11')을 통해 보강관(10)(10')의 외주면으로 확산 토출되는 것이며, 그라우트재를 완전히 주입한 상태에서 도 4c의 도시와 같이 그라우트주입관(32)을 제거하면 상기한 보강관(10)의 내주면과 외주면에 견고한 그라우팅층(12)이 형성되어 있게 되는 것이다.
따라서, 상기한 그라우팅층(12)에 의해 사면보강력을 크게 증대시키게 되는 것이며, 상기한 보강관(10)의 양측에 형성된 커플러(16)(26)에 의해 강관의 인발저항력을 크게 증대시키므로 보다 효과적인 고정 및 보강이 이루어지는 것이다.
즉, 상기한 배수관(20)과 보강관(10)은 각각 그 양단에 나사부(15)(25)가 형성되어 있고, 별도의 커플러(16)(26) 내측에는 암나사부(17)(27)가 형성되어 있는 것으로서, 하나의 커플러(16)에는 보강관(10)과 배수관(20)의 각 단부를 나사 결합하고 또다른 커플러(26)는 보강관(10)의 단부에 결합하면 상기한 보강관(10)의 양측단에 보다 대직경의 돌출턱이 형성되는 것이다.
따라서, 상기한 커플러(16)(26)에 의해 보강관(10)의 외측면에는 천공부(2)와의 공간이 형성되는 것이며, 상기한 공간에 그라우팅재가 충전됨에 따라 보강관(10) 외측에 양생된 그라우팅층(12)이 형성되는 것이다.
또한, 도 5의 도시와 같이 사면의 면적이 넓거나 높을 경우에는 상기한 보강관(10)(10')을 연속하여 결합 사용할 수도 있는 것인데, 상기한 보강관(10)(10')은 상술한바와 같이 일단에 나사부(15)가 형성되어 있고 타단에는 암나사부(17)가 형성되어 있는 것으로서, 각각의 보강관(10)(10') 단부를 서로 일치시켜 나사결합하면 되는 것이다.
이러한 본 고안 사면보강구조 및 보강공법에 의한 시공실시예는 도 6의 도시와 같이 사면 전체면에 보강관(10)과 배수관(20)이 결합된 상태로 그라우트재에 의해 삽입 고정되어 있는 것이며, 상기한 각각의 강관은 보강관(10) 측이 일정각도 상향 삽입되어 있게 함으로서, 배수관(20)의 내부로 유입되는 지하수가 용이하게 배출되게 시공하면 되는 것이다.
이상과 같은 본 고안 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조는, 배수관에 의해서는 사면 내부의 지하수가 유입 배출되게 하고, 상기한 보강관에 의해서는 사면의 견고한 보강이 이루어지게 하여, 일시에 사면의 배수 및 보강을 동시에 수행함은 물론 사면전체의 고른 배수 및 보강이 이루어져, 공사기간의 단축 및 공사비를 절감하면서도 배수효과 및 보강효과가 증대되는 것이다.

Claims (3)

  1. 사면(1)에 형성된 다수의 천공부(2)에, 보강관(10)과 배수관(20)의 대응 단부를 커플러(16)(26)에 의해 상호 결합하여 이를 천공부(2)에 삽입하고,
    사면(1)의 외주연으로 노출된 상기한 배수관(20)의 일측단에는 마감패널(30)을 삽입한 상태에서 별도의 고정너트(31)를 결합하되,
    상기한 보강관(10)은, 일측 단부에 방사상의 확산공(11)(11')을 형성하고, 보강관(10)의 내,외주면에는 그라우팅층(12)이 형성되게 하며,
    상기한 배수관(20)은, 상측에 일정간격의 배수공(21)(21')을 형성하고, 그 외주면에는 부직포층(22)을 형성하며, 내부 일측에는 삽입공(23)을 갖는 링상의 파카(24)를 결합하여,
    보강관(10)에 의한 사면(1)의 보강 및 배수관(20)에 의한 사면(1)의 배수가 동시에 이루어지게 함을 특징으로 하는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조.
  2. 제1항에 있어서,
    보강관(10) 및 배수관(20)은 양측단에 나사부(15)(25)를 형성하고, 커플러(16)(26)의 내주면에는 상기한 나사부(15)(25)와 대응되는 암나사부(17)(27)를 형성하여, 결합된 커플러(16)(26) 사이에 양생된 그라우팅층(12)에 의해 그 인발저항력을 증대시켜 보강관(10) 및 배수관(20)의 사면내 고정력이 증대되게 함을 특징으로 하는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    보강관(10)의 단부에 또다른 보강관(10')을 연속 결합하여, 적어도 2개 이상의 보강관(10)(10')에 의해 사면 보강력이 보다 증대되게 함을 특징으로 하는 배수와 보강기능을 동시에 갖는 소일네일링 사면보강구조.
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