KR20040037496A - 나선형철근을 이용한 제거형네일 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쏘일네일(soil-nail) 공법 중 공사 후 철근을 제거하는 제거형네일에 관한 것이다.

리브(12)를 제거한 나선형철근(31)을 열수축튜브(51) 속에 넣고 열수축튜브를 수축시켜 나선형철근의 표면에 열수축튜브를 밀착시켜서 그라우트체와 직접 닿지 않게 하면서 힘을 전달할 수 있고, 나선형철근을 회전시켜 회수가 가능하게 하였다.

Description

나선형철근을 이용한 제거형네일 및 그 제조방법 {Removable Soil-Nail Using Screw Type Rebar and Manufacturing Method}

지하공간을 이용하기 위한 지하 굴착시 굴착면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 보강공법의 하나인 쏘일네일(Soil Nail)공법은 경제적이고 시공이 간편하여 널리 이용되고있다. 최근 도심지의 굴착에서는 공사 완료 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 점차 이용이 늘어나고 있는 추세다. 제거형네일은 나선형철근(screw type rebar)을 이용하는 방법과 일반 이형철근(rebar)을 이용하는 방법으로 나눌 수 있으며, 각각의 경우에 대하여 독립적인 기술의 발전이 이루어지고 있다.

그러나, 현재까지 개발된 나선형철근을 이용하는 제거형네일은 그 제작과 제거에 많은 노력과 비용이 소요되어 그 특유의 장점을 살리지 못하고 있다.

본 발명은 나선형철근을 이용한 새로운 제거형네일의 구조 및 제작 방법을 제시 함으로써 시공성과 경제성이 우수한 제거형네일을 제공하고자 한다.

도 1 : 철근의 형상

도 2 : 리브가 없는 나선형철근 형상

도 3 : 본 발명의 나선형철근 형상

도 4 : 제거형네일 제작을 위한 조립

도 5 : 조립 후 열수축튜브(51)를 씌운 모습

도 6 : 열수축튜브를 수축시킨 후의 모습

도 7 : 공간유지강선(41)을 제거한 후의 모습

도 8, 도 9, 도 10 : 시공과정의 모습

도 11 : 시공후의 단면

도 12 : 나선형철근에 유연체를 설치 한 모습

도 13 : 유연체를 설치하고 열수축튜브를 수축시킨 후의 모습

본 발명의 제거형네일은 리브(rib)가 없는 나선형철근을 이용하고, 나선형철근의 바깥 표면을 열수축튜브로 밀착시켜서 나선형철근과 그라우트체 사이의 힘의 전달이 가능하면서도 나선형철근과 그라우트체가 직접 접촉하지 않음으로써 나선형철근을 회전시켜서 회수하는 것이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

현재 이용되고 있는 나선형철근은 도 1과 같이 마디(11)와 리브(12)가 있으며, 특히 마디(11)는 수나사형으로 만들어진다. 그러나, 리브(12)가 있으면 암나사와 결합하거나 해체할 수 있는 수나사로써의 기능을 할 수 없게 된다. 선반에 의한 수나사 가공을 제외한 현재의 기술로는 도 2와 같이 리브가 없는 완전한 수나사 모양의 나선형철근을 만드는 것은 사실상 불가능한 실정이다. 제철공장에서의 대량생산에 의하여 도 2와 같은 리브(12)가 전혀 없고 암나사와 체결 및 해체가 가능한 완전한 수나사의 형태로 제작하는 것이 보통의 기술로는 극히 어렵다는 의미이다.

일반적으로 제철공장에서는 도 3과 같이 수나사형 마디(11)가 있고 리브(12)부분이 제거된 나선형철근이 생산된다. 따라서 본 발명에서는 리브가 제거되어 마디만이 존재하는 나선형철근을 이용하여 암나사와의 체결 및 해체가 가능 하도록 하였다. 도 1의 (나)는 (가)의 AA단면을 도 2의 (나)는 (가)의 BB단면을 나타낸 것이다.

본 발명에서 말하는 나선형철근(31)은 도 3과 같이 리브(12)를 제거하여 회전에 의하여 암나사와 결합 및 해체가 가능한 수나사 본래의 기능이 가능한 것을 말한다. 도 3과 같이 리브(12)를 제거한 나선형철근(31)은 리브가 걸리지 않음으로써 회전에 의하여 암나사와 결합 및 해체가 가능하게 된다. 도 3의 (나)는 (가)의 CC단면을 나타낸 것이다.

열수축튜브는 여러 산업분야에서 이용되고 있는 것으로 열을 가하면 직경이 줄어드는 튜브를 말한다. 열수축튜브는 그 이용 목적에따라 재질, 두께, 직경, 수축률 등을 다양하게 제작할 수 있다. 전기분야에서는 고무 재질을 많이 이용하고 그 규격은 아주 다양하며, 제품의 포장 등에는 PVC, PET 등의 재질이 주로 이용되고, 그 이외에도 목적에 따라 다양한 재질의 아주 다양한 규격의 제품이 생산되고있다. 열수축튜브를 수축시킬 때 열풍 또는 뜨거운 물을 이용하는데 중요한 것은 열량이다. 두꺼운 규격의 열수축튜브를 수축시키는데는 많은 열량이 요구되므로 열풍 보다는 뜨거운 물을 이용하면 수축시간을 단축시킬 수 있다.

도 3과 같이 본 발명에서 이용하는 나선형철근(31)은 리브(12)를 제거한 공간이 있으며, 열수축튜브(51)를 수축시킬 때 이 공간을 유지시킬 수 있는 공간유지강선(41)이 필요하다. 또한 나선형철근(31)의 한쪽 끝부분을 막아주는 엔드캡(42)이 필요하다.

본 발명의 나선형철근(31)을 이용한 제거형네일의 제작 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 4에서와 같이 나선형철근(31)의 양쪽 리브가 제거된 공간에 공간유지강선(41)을 끼우고, 나선형철근(31)의 한쪽 끝에 엔드캡(42)을 씌운 후 도 5와 같이 열수축튜브(51)를 씌운다. 이때 열수축튜브(51)는 도 5와 같이 엔드캡(42)의 일부분을 덮고 있어야 한다. 열수축튜브는 일반적으로 불투명한 재질의 것이 많으나 설명을 위하여 투명하게 표현하였다. 도 4의 (나)는 (가)의 DD단면을 나타낸 것이고, 도 5의 (나)는 (가)의 EE단면을 나타낸 것이다.

도 5와 같은 상황에서 열수축튜브(51)에 열풍 또는 뜨거운 물을 뿌려서 열을 가하면 열수축튜브(51)는 직경이 줄어들어 나선형철근(31)에 밀착되게 된다. 도 6은 열수축튜브(51)를 수축시킨 후의 모습이며, 이때 공간유지강선(41)이 있는 부분은 나선형철근(31)과 열수축튜브(51)가 밀착되지 않는다. 도 6의 (나)는 (가)의 FF단면을 나타낸 것이다. 열수축튜브(51)는 일반적으로 불투명한 재질로 만들어지지만 설명을 위하여 투명하게 나타내었다.

열수축튜브(51)를 수축시킨 후 공간유지강선(41)을 제거하면 본 발명의 제거형네일이 완성된다.

완성된 제거형네일의 단면은 도 7과 같으며 나선형철근(31)의 외주면에는 열수축튜브(51)가 완전히 밀착되어 있으며, 리브를 제거하고 공간유지강선(41)으로 인하여 열수축튜브(51)가 밀착되지 못한 부분은 계속 일정한 공간이 유지되는데 이를 편의상 리브공간(71)으로 정의한다. 이 리브공간(71)은 나선형철근(31)을 돌려서 제거할 때 마디(11)가 지나가는 공간의 역할을 하게된다.

아주 얇은 열수축튜브(51)를 이용하는 경우 운반 등의 과정에서 리브공간(71)의 일부분이 망실될 가능성이 있으므로 그라우트액이 굳은 후에 공간유지강선(41)을 제거하는 것이 좋다.

이와같이 제작된 제거형네일(91)의 시공과 제거의 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 8과 같이 굴착면에 천공을 하고, 도 9와 같이 제거형네일(91)을 삽입 한후 도 10과 같이 천공홀(81) 내부를 그라우트액으로 채워서 그라우트액이 굳으면 시공이 완료된다. 시공 완료된 후의 단면(도 10의 HH단면)은 도 11과 같다. 이때 나선형철근(31)을 감싸고 있는 열수축튜브(51)는 굳은 그라우트체(101)에 속에 몰딩 되어 완벽하게 접촉하고 있으므로 마디(11)의 요철에 의해 나선형철근(31)과 그라우트체(101) 사이에 힘이 전달 될 수 있다.

시공 완료된 제거형네일(91)은 굴착 공사 기간 중에는 굴착면을 보강하는 기능을 하게 되고 공사 종료 후에는 나선형철근(31)을 지중에서 제거하게 된다.

나선형철근(31)을 제거 할 때에는 외부로 노출된 부분에 회전력을 가할 수 있는 장비를 연결하여 밖으로 나오는 방향으로 돌려주게 되면 그라우트체(101)는 암나사의 역할을 하게 되고 수나사인 나선형철근(31)을 밖으로 뽑아낼 수 있다. 또한 리브공간(71)은 여전히 빈 공간으로 남아 있으므로 나선형철근(31)을 회전시키는데 방해를 하지 않는다. 그라우트체(101)와 나선형철근(31) 사이의 얇은 열수축튜브(51)는 그라우트체와 나선형철근의 직접적인 접촉을 막아주게 되고, 나선형철근(31)의 제거 후에도 그라우트체(101) 속에 남아있게된다.

본 발명의 특수한 실시예로써 나선형철근(31) 일부 구간의 마디(11)에 힘이 전달되지 않게 하는 것이 가능하다. 이것은 일부 구간에서의 힘의 전달이 요구되지 않거나, 나선형철근(31)의 회수를 위하여 회전이 용이하게 할 필요가 있을 때 실시할 수 있다.

도 12와 같이 나선형철근(31)의 리브가 제거된 부분에 공간유지강선(41)을 설치하고 일부 구간에 유연체(121)를 설치하고, 열수축튜브를 씌우고 수축시키면 도 13과 같은 형상이 된다. 유연체(121)를 설치하는 구간은 힘을 전달하지 않게 되고, 따라서 나선형철근(31)을 회전시켜 제거할 때 회전력을 줄일 수 있게된다.

유연체(121)는 스티로폼, 스폰지, 플라스틱 파이프 등을 이용할 수 있으며, 열수축튜브가 수축되어 마디(11)의 요철에 밀착되는 것을 막아주는 역할을 하며 나선형철근(31)의 회전시에 큰 저항을 하지 않아야 한다. 마디(11)의 요철에 열수축 튜브가 밀착되지 않으면 해당 구간의 그라우트체(101)와 나선형철근(31) 사이에 힘의 전달이 없어 본 실시예의 목적한 바를 이룰 수 있다.

이러한 본 발명의 제거형네일은 제작과 시공이 간편하고 제품의 제작 단가가 월등히 경제적인 장점이 있다. 또한 동시에 대량 작업이 가능한 특징이 있다.

Claims (3)

1. 리브(12)를 제거한 나선형철근(31)과

   리브공간(71)을 확보하기 위하여 리브(12)가 제거된 부분에 설치한 공간유지강선(41)과

   한쪽 끝을 막아주는 엔드캡(42)을 조립하여 열수축튜브(51) 속에 넣고, 열을 가하여 열수축튜브(51)의 직경을 줄어들게 하여 나선형철근(31)과 열수축튜브(51)가 밀착되게 한 후,

   공간유지강선(41)을 뽑아냄으로써 완료되는 제거형네일의 제작 방법
2. 리브(12)를 제거한 나선형철근(31)을 이용하고,

   나선형철근(31)의 한쪽끝을 엔드캡(42)으로 막고,

   나선형철근(31)의 회전을 방해하지 않도록 리브공간(71)을 확보하고,

   열수축튜브(51)를 나선형철근(31)의 외주면에 밀착시킴으로써,

   나선형철근(31)을 회전시켜서 그라우트체(101)로부터의 제거가 가능한 것을 특징으로 하는 제거형네일의 구조
3. 리브(12)를 제거한 나선형철근(31)을 이용하고,

   나선형철근(31)의 한쪽끝을 엔드캡(42)으로 막고,

   나선형철근(31)의 회전을 방해하지 않도록 리브공간(71)을 확보하고,

   나선형철근(31)의 일부 구간을 스티로폼, 스폰지, 플라스틱 파이프 등의 유연체(121)로 감싸고,

   열수축튜브(51)를 나선형철근(31)의 외주면에 밀착시킴으로써,

   일부 구간에서는 나선형철근(31)과 그라우트체(101) 사이에 힘이 전달하지 않게하는 것을 특징으로 하는 제거형네일의 구조