KR200400698Y1 - 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서에 관한 것이다.

본 고안의 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서는, 내측에 철근이 밀착되어 끼워지도록 호 형 기둥 형태로 형성되어 있고, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 서로 맞대어져 철근을 감싸도록 된 두 개의 보조고정부재와; 내주면에 나사산이 있는 원통 형상으로 형성되어 있어 상기 보조고정부재가 철근을 감싼 채 내측에 볼트결합 되고, 상부보다 외경이 작은 회동날개설치부가 하부에 형성되어 있는 철근고정부재와; 일측이 철근고정부재의 회동날개설치부에 회동 가능하도록 설치되어 있고, 타측에 마찰돌기를 갖는 돌출부가 형성되어 있어, 철근고정부재에 고정된 철근이 타설공에 삽입된 상태에서 마찰돌기와 타설공 벽면이 밀착되도록 되어 있는 다수 개의 회동날개와; 일측이 회동날개에 고정되어 있고, 타측은 철근고정부재에 고정되어 회동날개로 하여금 탄성력을 갖도록 하는 스프링;으로 구성된다.

본 고안에 의해, 소일 네일링 공사시 긴 철근을 타설공의 중앙에 일정하게 위치시킬 수 있고 공사 전후 또는 긴장작업시 철근의 움직임을 방지할 수 있다.

Description

소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서{THE EXPANSION FRICTION TYPE SPACER FOR SOIL NAILING}

본 고안은 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서에 관한 것이다.

소일 네일링(Soil nailing) 공사는 절취사면을 보강하기 위해 실시되는 공사이다.

절취사면의 보강을 위해서는 절취사면의 타설공에 길이가 긴 철근을 삽입하고, 타설공에 그라우팅 작업을 하게 되는데, 철근의 길이가 길어 철근이 타설공의 중심에 위치하지 못하고, 원지반과 그라우팅 간의 마찰력이나 그라우팅과 철근과의 부착력으로만 인발저항력을 갖게 되어 지지력이 약해지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로, 다수 개의 날개부가 방사상으로 형성되어 있어 날개부가 타설공 벽면과의 거리를 유지해 철근이 타설공 중앙에 위치하도록 한 '철근 스페이서'(한국 등록실용신안공보 실0129852호)가 안출되었다.

그런데, 위와 같은 장치는 철근 및 그라우팅 작업 후 볼트를 조이면서 철근을 긴장시킬 때 스페이서는 잡아 당겨지는 철근을 지탱할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 일부 해소한 것으로, '지반 붕괴방지용 로크볼트의 고정장치'(한국 등록실용신안공보 제20-0149280호)가 안출되기도 하였다.

위 장치는 코일스프링을 이용해 록볼트가 타설공의 중앙에 위치하도록 하고, 걸림턱을 이용해 록볼트 고정장치가 타설공 밖으로 이동하는 것을 막을 수 있도록 되어 있다.

그런데, 위와 같은 장치는 타설공의 너비가 직경이 큰 경우 분할고정편(90)의 크기가 켜지거나 코일스프링이 커져야 해 규격이 커지고 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

또, 록볼트를 고정시키는 이동축부가 더 구비되어 있어 구성이 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 분할고정편을 연결하는 코일스프링(91)은 타설공 내부에 잔류물이 많은 토사에는 적합하지 못한 문제점도 있었다.

특히, 타설공의 선단 한 곳에만 설치할 수 있도록 되어 있어 타설공의 길이가 긴 경우 중간 지점의 처짐 현상으로 철근이 타설공 중앙에 위치하지 못하고 타설공의 지름보다 작은 장치를 삽입한 후 인위적인 힘 즉, 인발력을 가하는 추가공정을 통해 확장되는 문제점이 있었다.

본 고안의 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서는 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 소일 네일링 공사시 타설공에 삽입되는 길이가 긴 철근을 타설공의 중앙에 일정하게 위치시키며, 철근, 그라우팅, 타설공의 원지반을 상호 일체화 시키려는 목적이 있다.

또, 철근이 삽입된 상태부터 본 고안의 스페이서가 철근과 원지반을 상호 구속하여 초기 변형을 방지하고 인발저항력을 향상시키려는 목적도 있다.

특히, 이러한 철근의 움직임을 방지하려는 마찰력이 설치된 개소마다 생겨 힘의 분산 효과를 갖게 하려는 목적도 있다.

또한, 스프링을 설치하여 타설공 내부에 잔류물이 있더라도 회동날개로 하여금 탄성력을 최대한 보존시킬 수 있게 하려는 목적도 있다.

본 고안은 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서에 관한 것이다.

본 고안의 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서는 소일 네일링 공사시 타설공에 삽입되는 길이가 긴 철근을 타설공의 중앙에 일정하게 위치시키게 된다.

또, 철근이 삽입된 상태부터 철근의 움직임을 방지하여 인발저항력을 향상시키도록 되어 있다.

특히, 설치된 개소마다 철근의 움직임을 방지하려는 마찰력이 생겨 마찰력의 분산 효과를 갖게 되어 있다.

또한, 스프링을 설치하여 타설공 내부에 잔류물이 있더라도 회동날개로 하여금 탄성력을 최대한 보존시킬 수 있게 되어 있다.

이를 위해 본 고안의 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서는, 내측에 철근이 밀착되어 끼워지도록 호 형 기둥 형태로 형성되어 있고, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 서로 맞대어져 철근을 감싸도록 된 두 개의 보조고정부재와; 내주면에 나사산이 있는 원통 형상으로 형성되어 있어 상기 보조고정부재가 철근을 감싼 채 내측에 볼트결합 되고, 상부보다 외경이 작은 회동날개설치부가 하부에 형성되어 있는 철근고정부재와; 일측이 철근고정부재의 회동날개설치부에 회동 가능하도록 설치되어 있고, 타측에 마찰돌기를 갖는 돌출부가 형성되어 있어, 철근고정부재에 고정된 철근이 타설공에 삽입된 상태에서 마찰돌기와 타설공 벽면이 밀착되도록 되어 있는 다수 개의 회동날개와; 일측이 회동날개에 고정되어 있고, 타측은 철근고정부재에 고정되어 회동날개로 하여금 탄성력을 갖도록 하는 스프링;으로 구성된다.

본 고안의 기술적 사상을 첨부된 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

그러나 첨부된 도면은 본 고안의 기술적 사상을 보다 구체적으로 설명하기 위한 하나의 예를 도시한 것에 불과하므로 본 고안의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

본 고안의 구성 요소인 보조고정부재(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 내측에 철근(50)이 밀착되어 끼워지도록 호 형 기둥 형태로 형성되어 있고, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 서로 맞대어져 철근(50)을 감싸도록 된 두 개의 조각으로 구성되어 있다.

보조고정부재(10)의 재질은 금속 또는 합성수지재가 바람직하다.

또, 보조고정부재(10) 내측에는 나선형 철근(50)이나 이형 철근(50)의 외측에 형성되어 있는 돌기에 대응되도록 홈이 형성되어 있어 이형 철근(50) 외주면이 보조고정부재(10) 내측에 밀착되도록 형성된 것이 바람직하다.

본 고안의 구성요소인 철근고정부재(20)는 내주면에 나사산이 있는 원통 형상으로 형성되어 있어 보조고정부재(10)가 내측으로 볼트 결합 되도록 되어 있다.

즉, 보조고정부재(10)로 철근(50)을 감싼 후, 보조고정부재(10)를 철근고정부재(20)에 볼트 결합함으로써 철근고정부재(20)에 철근(50)을 고정시키도록 된 것이다.

이러한 철근고정부재(20)의 하부에는 도 2에서 보는 바와 같이 상부 외주면보다 외경이 작은 회동날개설치부(21)가 하부에 형성되어 있다.

그런데, 보조고정부재(10)가 두 조각으로 되어 있어 철근(50)을 감싼 상태에서 철근고정부재(20)에 보조고정부재(10)를 볼트 결합하는 것이 쉽지 않다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 보조고정부재(10)의 양 끝단에 홈(11)과 돌기(12)를 형성해 서로 홈과 돌기에 끼워지도록 하여 보다 쉽게 보조고정부재(10)를 철근고정주배(20)에 고정시킬 수도 있다.

본 고안의 구성요소인 회동날개(30)는 일측이 철근고정부재(20)의 회동날개설치부(21) 외주면에 상 하로 회동 가능하도록 설치되어 있고, 타측에 마찰돌기(31a)를 갖는 돌출부(31)가 형성되어 있다.

따라서, 철근(50)을 삽입하기 위해 타굴한 타설공(60)에 돌출부(31)가 접한 상태에서 타설공(60) 외측 방향으로 철근(50)을 잡아당기는 힘이 작용하게 되면 돌출부(31)의 마찰돌기(31a)와 타설공(60) 벽면이 마찰되도록 되어 있다.

이때, 돌출부(31)는 철근고정부재(20)에 형성되는 회전축을 기준으로 타설공(60) 내측을 향해 화살표 형태로 회전하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

회동날개(30)와 철근고정부재(20)의 회동날개설치부(21)와의 고정 방법의 한 예로, 도 2에서 보는 바와 같이 철근고정부재(20) 외주면에 홈이 형성된 브라켓(22)을 설치하되 브라켓(22)의 홈에 회동날개(30)가 끼이도록 하고, 회동날개(30)와 브라켓(22)에 각각 제1핀삽입홀(22a), 제2핀삽입홀(32)을 형성한 후 제1핀삽입홀(22a)과 제2핀삽입홀(32)에 회전핀(22b)을 삽입하여 회동날개(30)가 회전핀(22b)을 축으로 회전하도록 구성할 수 있다.

이러한 철근고정부재(20)에 회동날개(30)를 설치하는 방법은 비단 도 2에서 제시한 것에 제한 되는 것은 아니며, 각종 회전핀, 경첩 등의 방법을 이용해 연결할 수 있다.

단, 회동날개(30)를 구성함에 있어서 회동날개(30)가 철근고정부재(20)의 몸체 쪽으로 완전히 제쳐져 있는 상태일 때 회동날개(30)의 돌출부(31)가 철근(50)에 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

본 고안의 구성요소인 스프링(40)은 일측이 회동날개(30)에 고정되어 있고, 타측은 철근고정부재(20)에 고정되어 회동날개(30)로 하여금 탄성력을 갖도록 되어 있다.

이때 스프링(40)은 코일형 스프링 보다 핀스프링, 판스프링이 바람직하다.

그 이유는 코일형 스프링의 경우 타설공(60)에 있는 잔류물이 코일 사이에 끼여 스프링의 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다.

이러한 스프링의 성능 저하가 발생할 경우 다수 개 설치되어 있는 회동날개(30)가 회전하는 각도가 달라지게 되는데, 이로 인해 철근(50)이 타설공(60)의 중앙에 위치하지 못하게 된다.

반면, 핀스프링이나 판스프링의 경우 판에 먼지가 끼이더라도 스프링 성능이 크게 저하되지 않아 철근(50) 설치시 철근(50)이 타설공(60)의 중앙에 위치할 수 있게 된다.

위와 같은 구성에서, 철근설치부(20)의 하부에 상부 외주면보다 외경이 작은 회동날개설치부(21)를 설치하여 회동날개설치부(21)에 회동날개(30)를 설치한 것은 타설공(60)의 직경이 작을 경우 회동날개(30)가 충분히 펼쳐져 마찰력을 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.

구체적으로, 철근설치부(20)의 상측면에 회동날개(30) 일측이 고정될 경우 타설공(60)의 직경에 비해 회동날개(30)의 길이가 짧아지게 되는데, 이 경우 충분한 지지력을 가질 수 없게 된다.

또, 회동날개(30)가 긴 경우에도 돌출부(31)의 마찰돌기(31a)가 타설공(60) 벽면에 접촉하는 면적이 줄어들어 충분한 마찰력을 가질 수 없기 때문이다.

위와 같은 구성에서, 브라켓(22)의 일측에 턱을 형성하여 회동날개(30)의 각도를 제한 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 회동날개(30)가 탄성력을 받아 완전히 펼쳐졌을 때 각도가 약 70도 정도가 되도록 할 수 있다.

이는, 회동날개(30) 돌출부(31)의 마찰돌기(31a)와 타설공(60) 벽면이 접촉하는 각도 및 접촉 면적을 결정할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 스페이서를 철근에 설치하는 과정은, 먼저 한 쌍의 보조고정부재(10)의 내측에 철근(50)이 끼이도록 하여 서로 밀착시킨다.

철근(50) 외주면에 돌기가 있는 이형 철근(50)이나 나선형 철근(50)의 경우 철근(50)에 형성되어 있는 돌기와 보조고정부재(10)에 형성되어 있는 홈을 서로 맞춘 다음 두 개의 보조고정부재(10)를 서로 밀착시킨다.

그런 다음 철근고정부재(20)에 철근(50)이 삽입되어 있는 보조고정부재(10)를 볼트 결합하는 방법으로 철근(50)에 일정한 간격으로 다수 개의 스페이서를 설치하면 된다.

이 이후에는 일반적인 소일 네일링의 공정으로 진행하면 된다.

예를 들어, 본 고안의 스페이서가 조립된 철근(50)에 그라우팅 호스를 함께 조립한 후 타설공(60)에 철근(50)을 삽입한다.

그 후 타설공(60)에 몰탈 그라우팅을 한 다음 경사면에 숏크리트를 타설한 후 몰탈 양생시킨다.

도 6은 타설공(60)에 철근(50)과 시멘트 또는 콘크리트(70)가 채워져 있는 것을 도시한 것이다.

몰탈 양생이 끝난 후 숏크리트(콘크리트 표면 붙이기)를 타설한 후 노출된 철근(50)에 지압판을 설치하고, 볼트로 조인 후 마무리를 하면 된다.

이때, 철근(50)이 긴장되면서 회동날개(30)의 돌출부(31)에 형성되어 있는 돌기가 타설공(60)의 벽면과 마찰되어 철근(50)이 유동하지 않게 된다.

위와 같이 본 고안의 스페이서를 이용한 소일 네일링은 종래의 코네일링 공법에 사용되는 스페이서나 락볼트 고정장치와는 차이점을 같는다.

구체적으로, 콘네일공법의 경우 타설공 내에 그라우팅(시멘트 또는 콘크리트)과 철근(50)과의 부착력 증대가 주 목적으로 원지반과 그라우팅과의 마찰 저항력에는 효과가 없다.

반면, 본 고안의 스페이서는 별도의 작업 없이 철근(50)에 조립된 상태로 철근(50)을 타설공(60)에 삽입하면 스프링(40)의 작동과 회동날개(30)의 돌출부(31), 마찰돌기(31a)가 원지반에 밀착되도록 되어 있다.

즉, 철근(30)과 원지반, 그라우팅과 철근(30)과의 일체화를 가져와 마찰 인발력이 증가되된다.

특히, 본 고안의 스페이서는 초기 지반 변형(타설공에 철근 삽입시 철근 삽입 공정과 그라우팅 경화 전 까지의 시간 동안 지반의 변위로 인한 변형)을 억제하는 효과가 있다.

구체적으로, 일반적인 공정상 타설공에 철근을 삽입한 후 그라우팅 경화 전까지 도 7에서 보는 바와 같은 가상파괴면이 형성되는데, 종래의 스페이서는 이를 억제할 수 없도록 되어 있는 반면, 본 고안의 스페이서는 철근에 일정 간격으로 타설공 벽면을 향해 탄성력을 갖도록 설치되어 있어 그라우팅 경화 전에 원지반을 미리 구속함으로써 초기 지반 변형을 억제할 수 있도록 되어 있다.

본 고안에 의해, 소일 네일링 공사시 타설공에 삽입되는 길이가 긴 철근을 타설공의 중앙에 일정하게 위치시킬 수 있게 된다.

또, 철근에 본 고안의 스페이서를 조립한 후 타설공에 삽입하면 각 스페이서가 원지반과 밀착되어 마찰력이 발생됨에 따라 철근의 움직임을 방지할 수 있고, 초기 지반 변형을 억제할 수 있다.

철근에 설치된 상태에서 그라우팅 작업이 끝난 후 볼팅을 통한 긴장 작업시 철근의 움직임을 방지할 수 있다.

특히, 이러한 철근의 움직임을 방지하려는 마찰력이 설치된 개소마다 생겨 힘의 분산 효과를 갖게 된다.

또한, 스프링을 설치하여 타설공 내부에 잔류물이 있더라도 회동날개로 하여금 탄성력을 최대한 보존시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 철근 스페이서를 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안의 소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서를 나타낸 분해사시도.

도 3은 본 고안의 스페이서 회동날개가 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도.

도 4는 본 고안의 스페이서 회동날개가 접혀진 상태를 나타낸 사시도.

도 5는 본 고안의 스페이서 설치 준비 단계를 나타낸 단면 개략도.

도 6은 본 고안의 스페이서 설치 상태를 나타낸 단면 개략도.

도 7은 본 고안의 스페이서가 타설공에 설치된 상태에서의 가상파괴면을 나타낸 단면 개략도.

도 8은 본 고안의 보조고정부재에 홈과 돌기가 형성된 상태를 나타낸 분해사시도.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

10 : 보조고정부재 11 : 홈

12 : 돌기 20 : 철근고정부재

21 : 회동날개설치부 22 : 브라켓

22a : 제1핀삽입홀 22b : 회전핀

30 : 회동날개 31 : 돌출부

31a : 마찰돌기 32 : 제2핀삽입홀

40 : 스프링 50 : 철근

60 : 타설공 70 : 콘크리트

80 : 가상파괴면 90 : 분할고정편

91 : 코일스프링

Claims (2)

1. 소일 네일링용 스페이서에 있어서,

   내측에 철근(50)이 밀착되어 끼워지도록 호 형 기둥 형태로 형성되어 있고, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며, 서로 맞대어져 철근(50)을 감싸도록 된 두 개의 보조고정부재(10)와;

   내주면에 나사산이 있는 원통 형상으로 형성되어 있어 상기 보조고정부재(10)가 철근을 감싼 채 내측에 볼트결합 되고, 상부보다 외경이 작은 회동날개설치부가 하부에 형성되어 있는 철근고정부재(20)와;

   일측이 철근고정부재(20)의 회동날개설치부에 회동 가능하도록 설치되어 있고, 타측에 마찰돌기(31a)를 갖는 돌출부(31)가 형성되어 있어, 철근고정부재(20)에 고정된 철근(50)이 타설공(60)에 삽입된 상태에서 마찰돌기(31a)와 타설공(60) 벽면이 밀착되도록 되어 있는 다수 개의 회동날개(30)와;

   일측이 회동날개(30)에 고정되어 있고, 타측은 철근고정부재(10)에 고정되어 회동날개(30)로 하여금 탄성력을 갖도록 하는 스프링(40);을 포함하여 구성된,

   소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 두 개의 보조고정부재(10) 각각의 끝단에 홈(11)과 돌기(12)가 형성되어 있어 서로 맞물리도록 된 것을 특징으로 하는,

   소일 네일링용 확장 마찰형 스페이서.