KR200431272Y1 - 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지층의 변화가 극심하고, 지하수위가 높으며 전석층, 연약한 실트 점토층, 투수성이 큰 모래 자갈층 등이 불규칙적으로 혼재되어 있거나, 쓰레기 매립층과 같은 연약지반내에 한 개이상의 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체를 앵커시공하여 지반의 지지력을 증강시키면서 지반이 교란되거나 이완되는 것을 방지하기 위한 연약지반보강을 위한 연약지반앵커에 관한 시공방법이다.

상기 지반정착앵커구조체를 연약지반내에 앵커링하는 시공방법은, 지반의 지지력을 보강하기 위한 대상 연약지반의 사면에 일정한 간격을 두고 케이싱과 굴착장치를 이용하여 천공구멍을 형성하고, 상기 천공구멍내에 삽입된 캐이싱내로 1차로 저압의 그라우팅액을 주입하고, 상기 지반정착앵커구조체를 상기 천공구멍내에 삽입한 후에, 상기 천공구멍내에 삽입된 케이싱의 선단부를 상기 천공구멍내에 삽입된 지반정착앵커구조체의 정착지지체의 길이만큼 인발 한 다음 인발된 케이싱의 입구에 가압캡을 설치한 다음, 그라우팅액을 고압주입하여 천공구멍의 지반과 상기 지반정착앵커구조체사이에 그라우팅액이 충전되도록 하고 케이싱을 제거한 다음, 상기 삽입된 지반정착앵커구조체의 정착지지체내에 설치된 분출공이 다수개 형성된 주입관을 통하여 그라우팅액을 고압주입하여 상기 포대형상의 섬유정착보강재내부로 주입된 그라우팅액에 의하여 팽창된 섬유정착보강재가 천공된 구멍의 지반과 밀착될때까지 주입하되, 상기 정착지지체의 상단부의 일정한 위치에 배치된 배출관을 통하여 상기 섬유정착보강재내에 주입된 그라우팅액이 배출관을 통하여 천 공구멍입구에 연장된 배출관을 통하여 배출되면 상기 배출관의 입구를 꺾어 배출이되지 않도록 하고, 상기 섬유정착보강재내에 총주입된 그라우팅액의 1/4에 해당하는 그라우팅액을 각각 저압으로 재주입하여 섬유정착보강재가 팽팽하게 팽창된 상태로 천공구멍의 지반과 긴밀하게 밀착되도록 하여 그라우팅액을 경화시킨 다음, 상기 지반정착앵커구조체의 제1내하체를 감싼 제1긴장강선이 천공구멍까지 연장된 제1긴장강선의 단부에 인장력을 주어 일정량 인장시키고, 그 다음에 배치된 제2내하체를 감싼 제2긴장강선의 단부와 상기 제1내하체와 결속되어 선행긴장된 제1긴장강선의 단부와 함께 재차 동시에 인장하는 작업을 n내하체까지 반복 인장한 다음, 연약지반의 사면에 배치된 지압판에 설치된 정착구에 상기 각각의 인장된 제1, 2....n긴장강선을 정착고정시키도록 하는 과정을 다수회 반복하여 연약지반에 다수개의 연약지반 앵커를 시공하는 것이다.

상기 지반정착앵커구조체는 한 개이상의 각각의 내하체의 선단을 각각의 긴장강선으로 감으면서, 상기 내하체와 긴장강선을 결속구로 상호고정하면서 상기 긴장강선의 연장부가 일정한 길이가 되도록 하고, 각각의 내하체에 주입관과 배출관을 소정의 위치에 배치하고, 이들과 내하체를 결속구로 고정시킨 다음, 상기 일정한 간격을 두고 배치된 각각의 내하체와 내하체에 고정된 긴장강선과 내하체에 설치된 주입관 및 배출관을 섬유로 이루어진 포대형상의 섬유정착보강재의 포대내부에 포함되도록 하면서 상기 포대형상의 섬유정착보강재의 상부를 긴장강선, 주입관 및 배출관과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체를 조립설치한 것이다.

Description

정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체{The foundation fixing anchor and this which consisted of fixing supporter}

도 1은 본 고안의 지반정착앵커구조체를 연약지반내에 앵커시공한 것을 전체적으로 보여주는 도면.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 고안의 지반정착앵커구조체의 조립과정을 단계적으로 보여주는 도면.

도 3은 본 고안의 정착지지체에 주입관과 배출관을 배치한 것을 상세히 보여주는 도면.

도 4(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 고안의 지반정착앵커구조체를 이용하여 연약지반내에 앵커시공하는 과정을 단계적으로 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 지반정착앵커구조체 11 ; 긴장강선

11-1 ; 제1긴장강선 11-2 ; 제2긴장강선

12 ; 지반 13 ; 지압판

14 ; 정착구 15 ; 사면

16 ; 그라우팅액 17 ; 케이싱

18 ; 가압캡 19 ; 천공구멍

20 ; 정착지지체 21 ; 내하체

21-1 ; 제1내하체 21-2 ; 제2내하체

22 ; 섬유정착보강재 23 ; 결속구

24 ; 주입관 25 ; 배출관

26 ; 분출공 27 ; 인장순서

본 고안은 지층의 변화가 극심하고, 지하수위가 높으며 전석층, 연약한 실트 점토층, 투수성이 큰 모래 자갈층 등이 불규칙적으로 혼재되어 있거나, 쓰레기 매립층과 같은 연약지반내에 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체를 앵커시공하여 지반의 지지력을 증강시키면서 지반이 교란되거나 이완되는 것을 방지하기 위한 연약지반보강을 위한 연약지반앵커에 관한 시공방법으로서,

상기 지반정착앵커구조체를 연약지반내에 앵커링하는 시공방법은, 지반의 지지력을 보강하기 위한 대상 연약지반의 사면에 일정한 간격을 두고 케이싱과 굴착장치를 이용하여 천공구멍을 형성하고, 상기 천공구멍내에 삽입된 캐이싱내로 1차로 저압의 그라우팅액을 주입하고,

한 개이상의 각각의 내하체의 선단을 각각의 긴장강선으로 감으면서, 상기 내하체와 긴장강선을 결속구로 상호고정하면서 상기 긴장강선의 연장부가 일정한 길이가 되도록 하고, 각각의 내하체에 주입관과 배출관을 소정의 위치에 배치하고, 이들과 내하체를 결속구로 고정시킨 다음, 상기 일정한 간격을 두고 배치된 각각의 내하체와 내하체에 고정된 긴장강선과 내하체에 설치된 주입관 및 배출관을 섬유로 이루어진 포대형상의 섬유정착보강재의 포대내부에 포함되도록 하면서 상기 포대형상의 섬유정착보강재의 상부를 긴장강선, 주입관 및 배출관과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체를 조립설치한 지반정착앵커구조체를 사전에 조립제작하고,

상기 사전에 조립제작된 지반정착앵커구조체를 상기 천공구멍내에 삽입한 후에, 상기 천공구멍내에 삽입된 케이싱의 선단부를 상기 천공구멍내에 삽입된 지반정착앵커구조체의 정착지지체의 길이만큼 인발 한 다음 인발된 케이싱의 입구에 가압캡을 설치한 다음, 그라우팅액을 고압주입하여 천공구멍의 지반과 상기 지반정착앵커구조체사이에 그라우팅액이 충전되도록 하면서 단계적으로 케이싱을 제거한 다음, 상기 삽입된 지반정착앵커구조체의 선단에 배치된 내하체에 설치된 주입관을 통하여 그라우팅액을 고압주입하여 상기 포대형상의 섬유정착보강재내부로 주입된 그라우팅액에 의하여 팽창된 섬유정착보강재가 천공된 구멍의 지반과 밀착될때까지 주입하되, 상기 정착지지체의 상단부의 일정한 위치에 배치된 배출관을 통하여 상기 섬유정착보강재내에 주입된 그라우팅액이 배출관을 통하여 천공구멍입구에 연장된 배출관을 통하여 배출되면 상기 배출관의 입구를 꺾어 배출이되지 않도록 하고, 상기 각각의 섬유정착보강재내에 총주입된 그라우팅액의 1/4에 해당하는 그라우팅액을 각각 저압으로 재주입하여 섬유정착보강재가 팽팽하게 팽창된 상태로 천공구멍의 지반과 긴밀하게 밀착되도록 하여 그라우팅액을 경화시킨 다음, 상기 지반정착앵커구조체의 제1내하체를 감싼 제1긴장강선이 천공구멍까지 연장된 제1긴장강선 의 단부에 인장력을 주어 일정량 인장시키고, 그 다음에 배치된 제2내하체를 감싼 제2긴장강선의 단부와 상기 제1내하체와 결속되어 선행긴장된 제1긴장강선의 단부와 함께 재차 동시에 인장하는 작업을 n내하체까지 반복 인장한 다음, 연약지반의 사면에 배치된 지압판에 설치된 정착구에 상기 각각의 인장된 제1, 2....n긴장강선을 정착고정시키도록 하는 과정을 다수회 반복하여 연약지반에 다수개의 연약지반앵커를 시공하는 것이다.

본 고안은 지층의 변화가 극심하고, 지하수위가 높으며 전석층, 연약한 실트 점토층, 투수성이 큰 모래 자갈층 등이 불규칙적으로 혼재되어 있거나, 쓰레기 매립층과 같은 연약지반내에 적용하기 위한 연약지반보강을 위한 연약지반앵커에 관한 시공방법이다.

특히, 정착지반 내 공극이 많은 경우 피압 대수층이 있는 경우 투수계수가 크고 지하수위가 높아 주입을 하더라도 천공 홀 내부에 시멘트 밀크가 남아있지 않는 경우, 해안 매립지 혹은 준설매립지와 같이 N치가 낮은 (N≤10) 실트 섞인 모래, 실트질 점토, 점토 지반 등에서 천공 작업 시 정착지지체인 정착부 주변지반의 교란 및 이완이 심한 경우에 그라우팅액인 시멘트 밀크의 지반 내 유실이 많은 경우는 유실방지를, 지반 교란 및 이완이 심한 경우는 지반 압밀 및 이완 억제의 효과를 꾀하기 위한 다양한 용도의 정착지지체로 보강한 지반정착앵커구조체를 이용한 연약지반내 앵커시공방법에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 연약지반내에 지반정착앵커구조체를 앵커링하기 위하여 정착지지체에 설치된 포대형상의 섬유정착보강재 내부에 그라우팅액인 시멘트 밀크를 가압 주입하여 팽창된 상기 섬유정착보강재가 천공구멍의 지반과 긴밀하게 밀착됨으로써 천공시 교란 및 이완된 천공된 구멍의 연약지반에 압밀을 가하여 원지반과 유사한 지반 조건으로 개선하여 정착지지체와 정착지반 사이의 마찰저항을 증대시킴과 동시에 연약지반의 설계 조건상 낮은 마찰력(τ)으로 인해 정착지지체의 길이가 길어져 각각의 내하체에 연결된 긴장강선을 긴장 정착시 정착지지체에 작용하는 휨응력에 의해 세장비 (λ = ∫k/ i)가 한계치를 초과해 주변 구속력이 약한 정착 지반에서 정착지지체가 파괴되는 것을 방지하면서 지지력이 극대화될 수 있도록 연약지반내에 지반정착앵커구조체를 앵커링하는 시공방법을 제공하는데 있다.

근래에 지하철 및 사면 보강공사 등에서 지하수위보다 낮은 지점의 영구용 어스 앵커 혹은 록볼트(Rock Bolt) 시공시 파쇄대가 발달한 암반층이 정착 지반일 때 파쇄대의 절리면을 통해 지하수가 유입되어 앵커체의 정착이 어려워 스왈로록볼트(Swallox Rock Bolt)나 화학섬유질 팽창재로서 물이 새지 않는 재질인 지오 멤브레인을 이용하여 정착지지체로 제작한 앵커체로 시공하여 정착 효과의 증대를 꾀한 사례가 있으나 적용지반에 제한이 있으며 앵커의 정착부 형성에 초점이 맞춰진 것으로 주면지반과의 마찰력 증대는 기대하기가 어려운 실정이어서 설계된 지지력을 발휘하기가 어려운 문제점이 제기되어 왔으며,

또한, 쓰레기 매립층, 전석층, 연약한 실트 점토층 및 피압 대수층 등에서는 종래의 가압 팽장에 의한 지오 멤브레인 앵커체 시공방식 만으로는 정착 효과를 기대하기 어려워 각각의 지층에 적합한 시공 방법이 채택되어야 하는 번거로움이 상존하여 왔다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 연약지반내에 지반정착앵커구조체를 앵커링하기 위하여 정착지지체에 설치된 포대형상의 섬유정착보강재 내부에 그라우팅액인 시멘트 밀크를 고압으로 가압주입하여 팽창된 상기 섬유정착보강재가 천공구멍의 지반과 긴밀하게 밀착됨으로써 천공시 교란 및 이완된 천공된 구멍의 연약지반에 압밀을 가하여 원지반과 유사한 지반 조건으로 개선하여 정착지지체와 정착지반 사이의 마찰저항을 증대시켜 연약지반에서 발생되는 파괴를 방지하면서 지지력이 극대화될 수 있도록 연약지반내에 다수개의 지반정착앵커구조체를 앵커링하는 시공방법을 제공하는 것이다.

상기 시공방법에 의하여 다음과 같은 효과를 발생시켜 소기의 목적을 달성할 수 있도록 한다.

첫째, 지반내 공극이 많아 그라우팅액인 시멘트밀크의 유실이 극심한 전석 매립층 및 모래섞인 자갈층인 경우 정착지지체내에 그라우팅액만을 고압충전하더라도 상기 지반정착앵커구조체를 연약지반에 정착할 수 있다.

둘째, 천공 및 주입 완료 후에 정착지지체의 주변지반이 붕락되어 상기 지반정착앵커구조체의 정착지지체의 주변에 구근형성이 어려운 연약실트모래층 및 실트점토층에서도 상기 정착지지체에 섬유정착보강재를 설치해 정착지지체의 주변 원지반의 붕락을 방지하고 저압에 의하여 그라우팅액을 주입함으로서 정착지지체 주변 원지반에 압밀을 가하여 정착 효과를 개선하도록 한다.

셋째, 천공 및 주입 완료 후 그라우팅액인 시멘트밀크가 양생되기 이전에 천 공 단면적이 점차 수축되는 연약한 점성토층 등에서 그 수축을 방지하고, 정착지지체의 섬유정착보강재를 그라우팅액에의하여 가압팽창시켜 정착지지체의 편사구조가 점성토층 정착지반에 압착되어 점착력에 의한 마찰저항을 증대시키며, 또한 연약한 점성토층은 수세식 천공시 케이싱 외부로 천공 슬라임이 원활히 배출되지 않아 주입완료 후에도 정착지지체의 벽면에 그대로 남아 있어 마찰저항을 현저히 저하시키는 요인인 천공슬라임을 제거할 수 있는 천공방식을 개선한다.

넷째, 최근에 주변 인접대지에 대한 침해를 이유로 제거식 앵커가 주로 이용되는데 연약지반의 경우, 지반의 전단 저항값이 적어 정착 길이가 길어질 수밖에 없다. 이러한 경우 정착지지체 주변지반의 구속력이 작아 정착지지체에 긴장력 도입시 세장비 (λ = ∫k/ i)부족으로 휨응력에 의한 정착지지체에 의하여 형성되는 구근의 파괴를 초래하게 되므로 상기 지반정착앵커구조체의 정착지지체에 섬유정착보강재를 설치하여 그라우팅액을 상기 섬유정착보강재내에 압력주입하여 팽창에 의하여 지반이 압밀되도록 하여 지반이 파괴되는 것을 방지한다.

본 고안은 지반의 지지력을 보강하기 위한 대상 연약지반(12)의 사면(15)에 일정한 간격을 두고 케이싱(17)과 굴착장치(미도시)를 이용하여 천공구멍(19)을 형성하고,

상기 천공구멍(19)내에 삽입된 캐이싱(17)내로 1차로 저압의 그라우팅액(16)을 주입하고,

한 개이상의 각각의 내하체(21)의 선단을 각각의 긴장강선(11)으로 감으면 서, 상기 내하체(21)와 긴장강선(11)을 결속구(23)로 상호고정하면서 상기 긴장강선(11)이 일정한 길이로 연장설치되고, 각각의 내하체(21)에 주입관(24)과 배출관(25)을 소정의 위치에 배치하고, 이들과 내하체(21)를 결속구(23)로 고정시킨 다음, 상기 각각의 내하체(21)와 내하체(21)에 고정된 긴장강선(11)과 내하체(21)에 설치된 주입관(24) 및 배출관(25)을 섬유로 이루어진 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 포대내부에 포함되도록 하면서 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 상부를 긴장강선(11), 주입관(24) 및 배출관(25)과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체(20)를 조립설치한 지반정착앵커구조체(10)를 사전에 조립제작하고,

상기 사전에 조립제작된 지반정착앵커구조체(10)를 상기 천공구멍(19)내에 삽입한 후에, 상기 천공구멍(19)내에 삽입된 케이싱(17)의 선단부를 상기 천공구멍(19)내에 삽입된 지반정착앵커구조체(10)의 정착지지체(20)의 길이만큼 인발 한 다음 인발된 케이싱(17)의 입구에 가압캡(18)을 설치한 다음, 그라우팅액(16)을 고압주입하여 천공구멍(19)의 지반(12)과 상기 지반정착앵커구조체(10)사이에 그라우팅액(16)이 충전되도록 하면서 케이싱(17)을 제거하고,

상기 정착지지체(20)내의 선단에 배치된 내하체에 설치된 주입관(24)을 통하여 그라우팅액(16)을 고압주입하여 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22)내부로 주입된 그라우팅액(16)에 의하여 팽창된 섬유정착보강재(22)가 천공된 구멍(19)의 지반(12)과 밀착될때까지 주입하되, 상기 정착지지체(20)의 상단부의 일정한 위치에 배치된 배출관(25)을 통하여 상기 섬유정착보강재(22)내에 주입된 그라우팅액(16)이 배출관(25)을 통하여 천공구멍(19)입구에 연장된 배출관(25)을 통하여 배출되면 상기 배출관(25)의 입구를 꺾어 배출되지 않도록 하고,

상기 각각의 섬유정착보강재(22)내에 총주입된 그라우팅액(16)의 1/4에 해당하는 그라우팅액(16)을 각각 저압으로 재주입하여 섬유정착보강재(22)가 팽팽하게 팽창된 상태로 천공구멍(19)의 지반(12)과 긴밀하게 밀착되도록 하여 그라우팅액(16)을 경화시키고,

상기 지반정착앵커구조체(10)의 제1내하체(21-1)를 감싼 제1긴장강선(11-1)이 천공구멍(19)까지 연장된 제1긴장강선(11-1)의 단부에 인장력을 주어 일정량 인장시키고, 그 다음에 배치된 제2내하체(21-2)를 감싼 제2긴장강선(11-2)의 단부와 상기 제1내하체(21-1)와 결속되어 선행긴장된 제1긴장강선(11-1)의 단부와 함께 재차 동시에 인장하는 작업을 n내하체까지 반복 인장하고,

상기 연약지반의 사면(15)에 배치된 지압판(13)에 설치된 정착구(14)에 상기 각각의 인장된 제1, 2....n긴장강선을 정착고정시키도록 하는 과정을 다수회 반복하여 연약지반에 다수개의 연약지반앵커를 시공하는 것에 특징이 있다.

이하, 본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의하여 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 지반정착앵커구조체를 연약지반내에 앵커시공한 것을 전체적으로 보여주는 도면으로서, 연약지반의 사면(15)에 일정한 간격을 두고 천공된 천공구멍(19)의 케이싱(17)내에 저압으로 1차로 그라우팅액(16)을 충전하고, 상기 충전된 천공구멍(19)내에 지반정착앵커구조체(10)를 삽입하고, 상기 지반정착앵커 구조체(10)의 정착지지체(20)의 길이만큼 케이싱(17)을 인발하고, 고압으로 그라우팅액(16)을 주입한 다음, 케이싱(17)을 제거하고, 상기 지반정착앵커구조체(10)의 정착지지체(20)내에 설치된 분출공(26)이 다수개 형성된 주입관(24)을 통하여 그라우팅액(16)을 고압주입하여 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22)내부로 주입된 그라우팅액(16)에 의하여 팽창된 섬유정착보강재(22)가 천공된 구멍(19)의 지반(12)과 밀착되도록 주입하되, 일정한 위치에 배치된 배출관(25)을 통하여 상기 섬유정착보강재(22)내에 주입된 그라우팅액(16)이 배출관(25)을 통하여 배출되면 상기 배출관(25)의 입구를 막고, 상기 각각의 섬유정착보강재(22)내에 총주입된 그라우팅액(16)의 1/4에 해당하는 그라우팅액을 각각 저압으로 재주입하여 섬유정착보강재(22)가 팽팽하게 팽창된 상태로 천공구멍(19)의 지반과 긴밀하게 밀착되도록 하여 그라우팅액을 경화시키고, 상기 지반정착앵커구조체(10)의 제1내하체(21-1)를 감싼 제1긴장강선(11-1)이 천공구멍(19)까지 연장된 제1긴장강선(11-1)의 단부에 인장력을 주어 일정량 인장시키고, 그 다음에 배치된 제2내하체(21-1)를 감싼 제2긴장강선(11-2)의 단부와 상기 제1내하체(21-1)와 결속되어 선행긴장된 제1긴장강선(11-1)의 단부와 함께 재차 동시에 인장하는 작업을 n내하체까지 반복 인장하고, 상기 연약지반의 사면(15)에 배치된 지압판(13)에 설치된 정착구(14)에 상기 동시에 반복 인장된 제1, 2....n긴장강선을 정착고정시킨 것이다.

상기와 같은 과정을 거쳐서 지반정착앵커구조체를 연약지반에 다수개 앵커링한 것이다.

또한, 본 고안의 정착지지체(20)내에는 한 개이상의 내하체(21)가 포함된 지 반정착앵커구조체(10)를 말함이다.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 고안의 지반정착앵커구조체의 조립과정을 단계적으로 보여주는 도면으로서, 도 (a)는 내하체(21)에 긴장강선(11)을 설치하고 내하체(21)와 결속구(23)로 결속시키면서 연장된 긴장강선(11)을 일정길이 외부로 연장시킨 것을 보여주는 것이고,

도 (b)는 상기 도 (a)의 내하체(21)를 한 개이상으로 설치한 다음 내하체(21)의 선단을 각각의 긴장강선(11)으로 감고, 상기 일정한 간격을 두고 설치된 각각의 내하체(21)와 긴장강선(11)을 결속구(23)로 각각 상호고정하면서, 상기 긴장강선(11)이 일정길이 연장되도록 한 것이고,

도 (c)는 상기 각각의 내하체(21)인 제1내하체(21-1)와 제2내하체(21-2).. n내하체(21-n)에 걸쳐 분출공(26)이 다수개 형성된 주입관(24)을 배치하는 것이고,

이때 내하체(21)에 배치된 주입관(24)은 제1내하체(21-1)에서 마지막 n내하체(21-n) 사이에 걸쳐 배치하되, 0.5m~1.0m 간격으로 2방향으로 직경3m/m~5m/m의 구멍을 천공하여 분출공(26)으로 하여 그라우팅액이 분출되도록 한 관으로서, 바람직하게는 PE관을 사용한다.

상기와 같이 주입관(24)에 일정한 간격의 분출공(26)을 천공하는 것은 여러 요인에 의해 주입관(24) 선단을 통해 그라우팅액(16)인 시멘트밀크가 원활히 정착지지체(20)의 섬유정착보강재(22) 내부로 주입되지 못할 경우에 대비하기 위한 것이다.

도 (d)는 배출관(25)을 소정의 위치에 배치하고, 이들과 내하체(21)를 결속구(23)로 고정시킨 다음, 상기 각각의 내하체(21)에 고정된 긴장강선(11)과 선단의 내하체인 제1내하체(21-1)에 입구가 위치하도록 배치된 주입관(24)과 섬유정착보강재의 입구에 설치된 배출관(25)을 섬유로 이루어진 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 포대내부에 포함되도록 하면서 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 상부를 긴장강선(11), 주입관(24) 및 배출관(25)과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체(20)를 조립설치하여 지반정착앵커구조체(10)를 사전에 조립제작한 것이다.

상기 배출관(25)은 정착지지체(20)인 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 상부인 포대의 입구부분에서 포대내측으로 0.5~1.0m 되는 위치에 설치한다.

상기 배출관(25)의 역할은 섬유정착보강재(22) 내부에 그라우팅액(16)을 고압으로 가압주입시 섬유정착보강재(22) 내부가 밀실하게 충전되는지의 여부를 확인하기 위한 관으로서, 주입압력과 동일한 압력으로 배출관(25)의 입구를 통하여 그라우팅액이 분출되는 것을 육안으로 확인될 때 배출관(25)을 꺾어서 결속하여 배출관을 통하여 그라우팅액이 더 이상 분출되지 못하도록한다.

또한, 내하체(21)를 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 내부에 포함시키면서 포대의 입구에 연장설치된 내하체(21)에서 연장된 긴장강선(11)과 주입관(24) 및 배출관(25)을 섬유밴드(미도시)로 각각 둘러싼 다음, 이들을 감싸고 있는 섬유정착보강재 포대의 입구부분을 비닐테이프로 단단히 고정결속하도록 한다.

이렇게 각각의 긴장강선(11)과 주입관(24) 및 배출관(25)을 개별적으로 섬유밴드로 감싸고, 이들을 다시 섬유정착보강재 포대의 입구에서 포대와 다시 비닐테 이프로 단단히 결속하도록 하는 것은 상기 섬유정착보강재(22)의 내부에 그라우팅액(16)을 고압주입할 때 각 긴장강선(11) 및 주입관(24)과 배출관(25) 사이로 압력주입된 그라우팅액(16)이 누출되지 않고 밀실하게 충전되도록 하기 위하여 2중으로 밀실하게 결속하기 위함이다.

도 3은 본 고안의 정착지지체에 주입관과 배출관을 배치한 것을 상세히 보여주는 도면으로서, 제1내하체(21-1)의 상부에 주입관(24)의 입구인 선단부가 배치되도록 하면서 n내하체 사이에 연장설치되도록 하고, 배출관(25)은 내하체(21)를 포함하도록 포대형상으로 설치된 섬유정착보강재(22)의 입구에서 포대내측으로 0.5 ~ 1m정도 내려오도록 배치한 다음, 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22)의 상부를 긴장강선(11), 주입관(24) 및 배출관(25)과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체(20)를 설치한 것을 보여주는 것이다.

상기 주입관(24)은 섬유정착보강재내부의 제1내하체에서 n내하체까지 관의 몸체에 0.5m~1.0m간격으로 2방향으로 직경 3mm ~ 5mm크기의 다수개의 분출공(26)을 천공한 것으로서, 바람직하게는 PE관을 사용하는 것이 좋다.

도 4(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 고안의 지반정착앵커구조체를 이용하여 연약지반내에 앵커시공하는 과정을 단계적으로 보여주는 도면으로서, 도 (a)는 지반의 지지력을 보강하기 위한 대상 연약지반의 사면(15)에 일정한 간격을 두고 케이싱(17)과 굴착장치(미도시)를 이용하여 천공구멍(19)을 형성한 것이고,

도 (b)는 상기 천공구멍(19)내에 삽입된 캐이싱(17)내로 저압으로 1차로 그라우팅액(16)을 주입하는 것이고,

도 (c)는 상기 도 2의 단계를 거쳐 조립제작한 지반정착앵커구조체(10)를 상기 천공구멍(19)내에 삽입한 것이고,

도 (d)는 상기 천공구멍(19)내에 삽입된 케이싱(17)의 선단부를 상기 천공구멍(19)내에 삽입된 지반정착앵커구조체(10)의 정착지지체(20)의 길이만큼 인발 한 다음, 인발된 케이싱(17)의 입구에 가압캡(18)을 설치한 다음, 그라우팅액(16)을 고압으로 가압주입하여 천공구멍(19)의 지반과 상기 지반정착앵커구조체(10)사이에 그라우팅액(16)이 충전되도록 하면서 케이싱(17)을 제거한 것이고,

도 (e)는 상기 삽입된 지반정착앵커구조체(10)의 정착지지체(20)내에 기설치된 주입관(24)을 통하여 그라우팅액(16)을 고압주입하여 상기 포대형상의 섬유정착보강재(22) 내부로 주입된 그라우팅액(16)에 의하여 팽창된 섬유정착보강재(22)가 천공된 구멍(19)의 지반과 밀착될때까지 주입하되, 상기 정착지지체(20)의 상단부의 일정한 위치에 배치된 배출관(25)을 통하여 상기 섬유정착보강재(22)내에 주입된 그라우팅액(16)이 배출관(25)을 통하여 천공구멍(19) 입구까지 연장된 배출관(25)을 통하여 배출되는 것을 육안으로 확인되면 상기 배출관(25)의 입구를 꺾어 배출되지 않도록 하고,

상기 섬유정착보강재(22)내에 총주입된 그라우팅액(16)의 1/4에 해당하는 그라우팅액을 저압으로 재주입하여 섬유정착보강재(22)가 팽팽하게 팽창된 상태로 천공구멍(19)의 지반과 긴밀하게 밀착되도록 하여 그라우팅액(16)을 경화시킨 것이 고,

도 (f)는 상기 지반정착앵커구조체(10)의 제1내하체(21-1)를 감싼 제1긴장강선(11-1)이 천공구멍(19)까지 연장된 제1긴장강선(11-1)의 단부에 인장력을 주어 일정량 인장하고(인장순서 1), 그 다음에 배치된 제2내하체(21-2)를 감싼 제2긴장강선(11-2)의 단부와 상기 제1내하체(21-1)와 결속되어 선행긴장된 제1긴장강선(11-1)의 단부와 함께 인장하고(인장순서 2), 그 다음에는 제n내하체(21-n)까지 반복 인장한 다음, 그 다음에는 전체적으로 모든 긴장강선의 단부를 한번에 인장(인장순서 3)한 것이고,

도 (g)는 상기 연약지반의 사면(15)에 배치된 지압판(13)에 설치된 정착구(14)에 상기 인장순서(27)에 의하여 인장된 제1, 2....n긴장강선(11-1, 11-2.... 11-n)을 정착고정시키면서, 긴장강선, 주입관 및 배출관을 정리하는 과정을 다수회 반복하여 연약지반에 다수개의 지반정착앵커구조체(10)를 앵커시공하는 방법인 것이다.

상기 그라우팅액(16)을 주입할때의 압력은 저압인 경우에는 2~3kg/㎠ 압력이며, 고압인 경우에는 3 ~ 5kg/㎠ 압력이다.

상기 정착지지체(20)에 설치되는 주입관(24)과 배출관(25)의 직경은 15~16m/m이고, 상기 주입관과 배출관을 각각 설치할 때 용이한 구분을 위하여 주입관(24)의 입구는 청테이프 등으로 가볍게 막고, 주입관(24)의 섬유정착보강재내부의 제1내하체에서 n내하체까지 0.5~1.0m 간격으로 제1내하체(21-1)에 설치된 관에서부터 마지막 n내하체 위치까지 양방향 구멍을 다수개 천공한 분출공(26)을 형성 한다.

또한, 배출관(25)의 선단은 섬유정착보강재(22)의 포대형상의 입구에서 포대내부쪽으로 0.5m ~ 1m 되는 위치에 배치하도록 하고, 배출관(25)의 출구는 주입관(24)과 구분되도록 배출관(25)의 출구단면을 45°의 경사가 되도록 절단한다.

상기 섬유정착보강재(22)의 재질은 신축성이 있으며, 3 ~ 5kg/㎠정도의 압력에도 견딜 수 있는 섬유를 사용하되, 고압주입시 상기 섬유정착보강재(22)의 내부에 가압충전된 그라우팅액(16) 내에 포함된 수분이 섬유정착보강재(22)의 외부로 일부 탈수되어 물시멘트비(w/c)가 저하되면서 정착지지체(20)의 강도가 증대 및 촉진될 수 있는 재질로서 압력주입시 물이 빠져나갈수 있는 탄력성이 있는 섬유재질의 것이어야 한다.

상기 연약지반내에 천공기(미도시)를 이용하여 구멍을 천공하는 방법은 천공하고자 하는 지질의 조건에 따라 그 방법을 다음과 같이 약간씩 상이한 방법으로 천공하도록 한다.

1. 전석층의 경우는 단관 케이싱에 의한 수세식 전공을 기본으로 하되 전석의 코아가 지나치게 케이싱(17) 내부에 막힐 경우는 이중관 수세식 천공을 실시한다.

2. 쓰레기 매립층의 경우는 단관 수세식 천공을 주로 실시하나 밀실도가 낮은 경우 이중관 천공 실시도 고려한다.

3. 연약한 실트질 모래층의 경우는 단관 수세식 천공을 기본으로 하되 천공 시 슬라임 배출이 원활하지 않을 때는 케이싱(17) 선단 외부에 철물을 설치하여 케 이싱(17) 외부로 슬라임 배출이 원활하도록 하며, 천공시 구멍주변 지반의 교란이 심하여 추후에 배면의 지반이 함몰될 우려가 있는 경우는 이중관 수세식 천공을 실시한다.

4. 실트, 점토층의 경우는 단관 수세식 천공을 기본으로 하되 천공 슬라임이 케이싱 외부의 천공구멍 주변에 첨착되어 정착지반의 마찰력(τ)이 원지반의 마찰력(τ) 보다 현저히 저하될 우려가 있으므로 케이싱(17) 선단 외부에 철물을 설치하여 천공된 슬라임이 케이싱(17) 외부로 완전히 배출될 수 있도록 하며 천공종료 후 1차 주입시 천공구멍 내부 및 케이싱 주변 슬라임을 그라우팅액인 시멘트 밀크와 함께 배출시키도록 하는 방법을 이용하여 연약지반내에 천공구멍을 형성하도록 한다.

또한, 1차 그라우팅 종료 후 주입관(24)과 배출관(25)이 설치된 정착지지체(20)가 설치된 지반정착앵커구조체(10)를 천공구멍(19) 내부에 삽입하는 단계는 케이싱(17)의 내경과 정착지지체(20)가 설치된 지반정착앵커구조체(10) 사이에 여유공간이 부족한 경우 건조한 섬유정착보강재(22) 내부로 1차로 주입된 그라우팅액에 함유된 수분이 탈수되어 케이싱(17) 내부의 그라우팅액(16)인 시멘트 밀크가 급속히 경화(Gel화(탈수에 의한 양생속도가 증가))되면서 지반정착앵커구조체(10)가 케이싱(17) 내부로 용이하게 삽입될 수 없을 정도로 경화될 소지가 있는 경우에는 섬유정착보강재(22)에 수분을 충분히 적신 후에 상기 케이싱(17) 내부에 삽입하여 케이싱(17)의 인발을 용이하게 하면서 신속히 진행될 수 있도록 한다.

상기 정착지지체(20)의 길이만큼 케이싱(17)을 인발한 후 케이싱(17)의 입구 의 선단에 가압캡(18)을 설치해 천공구멍(19)과 지반정착앵커구조체(10)와의 사이를 가압 하여 그라우팅을 할 수 있도록 하는 단계는 지반 내의 공극 사이로 그라우팅액인 시멘트 밀크가 배출관(25)을 통해 주입량과 유사하게 배출되면 배출관(25)을 꺾어 결속하고, 저압(2~3kg/㎠)으로 섬유정착보강재(22)에 주입된 양의 1/4 정도를 추가로 주입하면서 섬유정착보강재(22) 내부에 주입된 그라우팅액인 시멘트밀크에 함유된 수분을 서서히 탈수시킨 후 주입관(24)도 꺾어 결속하여 주입을 종료한다.

상기 그라우팅액의 양생경화시킨 후에 긴장강재(11)를 인장순서에 의해 구분인장하여 정착구(14)에 고정정착하므로서 연약지반내에 삽입된 상기 지반정착앵커구조체(10)를 정착지반에 정착하는 단계는 각 내하체(제1내하체, 제2내하체..... n내하체)에 설치된 긴장강선(제1긴장강선, 제2긴장강선.... n긴장강선)의 길이 차이에 따른 늘음량의 차이만큼 보정하여주기 위하여 제 1내하체(21-1)의 제1긴장강선(11-1)을 선행 인장한 후에 제1, 제2 내하체(21-1, 21-2)의 제1, 제2긴장강선(11-1,11-2)을 동시 인장하고, 다음에 제1, 제2,.....제n 내하체의 제1, 제2..... 제n긴장강선을 동시에 인장하는 방식으로 인장하며 마지막 n내하체의 n긴장강선과의 늘음량 차이가 해소되면 다시 전체 제1, 제2.... 제n긴장강선을 설계축력만큼 동시에 인장하여 정착구(14)에 고정정착하는 단계이다.

처음부터 동시에 제1, 제2...... 제n긴장강선을 인장할 경우 제 n내하체의 정착지지체(20)의 주변지반이 정착지지체(20)의 길이의 차이만큼 하중을 많이 분담하게 되므로 제 n내하체인 정착지지체(20)의 주변지반의 파괴가 먼저 발생하는 결 과를 초래한다.

따라서 이를 방지하기 위하여 상기와 같은 인장순서(27)를 정하여 인장한 다음 정착구(14)에 정착고정하도록 하는 것이다.

본 고안은 연약지반내에 지반정착앵커구조체를 앵커링하기 위하여 정착지지체에 설치된 포대형상의 섬유정착보강재 내부에 그라우팅액인 시멘트 밀크를 가압 주입하여 팽창된 상기 섬유정착보강재가 천공구멍의 지반과 긴밀하게 밀착됨으로써 천공시 교란 및 이완된 천공된 구멍의 연약지반에 압밀을 가하여 원지반과 유사한 지반 조건으로 개선하여 정착지지체와 정착지반 사이의 마찰저항을 증대시켜 연약지반에서 발생되는 파괴를 방지하면서 지지력이 극대화될 수 있도록 연약지반내에 지반정착앵커구조체를 앵커링하는 시공방법을 제공하는 것으로서,

다음과 같은 효과를 갖는 효율성이 극대화된 시공방법인 것이다.

첫째, 지질 여건에 맞는 천공 방식의 선정으로 원지반 교란 및 이완을 최소화하여 지반조사 자료에 의한 설계에 최대한 근접된 시공이 가능하다.

둘째, 섬유정착보강재내에 그라우팅액을 가압주입하여 팽창된 섬유정착보강재와 천공구멍주변의 지반을 압밀지지하게되어 정착지지체의 천공구멍 지반주변의 마찰저항을 향상시키고, 천공시 천공지반의 일부교란 및 이완된 주변지반에 그라우팅액인 시멘트 밀크를 침투시킴으로서 주변 지반침하의 억제에 효과가 있다.

셋째, 주입관을 통해 섬유정착보강재의 내부로 주입된 그라우팅액인 시멘트 밀크가 주입과 유사한 속도로 배출관을 통해 배출되는 것을 확인함으로서 섬유정착 보강재의 내부에 그라우팅액의 충전 상태를 육안으로 확인할 수 있으며, 충전이 완료되어 배출관을 통하여 그라우팅액이 흘러나오면 배출관의 선단부를 꺾어 결속하여 배출관의 입구를 막은 후에 또 다시 주입관을 통하여 저압으로 일정량을 추가 주입함으로써 섬유정착보강재가 팽창되어 정착지지체의 주변지반에 압밀을 가할 뿐 아니라 팽창시 신축성 있는 섬유정착보강재의 외부로 섬유정착보강재의 내부에 충전된 그라우팅액인 시멘트 밀크의 수분이 탈수되면서 물시멘트비(w/c)가 감소되어 양생촉진 및 강도가 증대되는 효과가 있다.

넷째, 가압 팽창된 섬유정착보강재는 전석층 및 쓰레기 매립층에서는 그라우팅액인 시멘트 밀크의 유실을 방지하여 긴밀하게 정착지지체를 형성할 수 있도록 하며, 또한, 시멘트밀크의 유실을 방지함으로서 오염원인 시멘트가 지하수를 오염시키는 것을 최소화하는 환경친화적이며, 연약한 실트질 모래층에서는 정착지지체의 주변지반의 붕락을 방지하며 점성토 층에서는 단면수축을 방지하고, 강도회복(딕소트로피)의 시간을 단축시킬 뿐 아니라 편사구조의 섬유정착보강재가 정착지지체의 주변지반에 밀착되면서 점착력 및 정착 면적의 증대 효과가 있다.

다섯째, 마찰력(τ)이 낮은 연약지반에서는 소요의 설계 축력을 얻기 위해 정착지지체의 길이를 길게 할 수 밖에 없는데, 이때 내하체간 간격이 길어지고 정착지지체의 세장비(λ =∫k/ i)가 커져 긴장 정착 시 정착지지체의 내하체와 내하체 사이에 발생하는 휨응력으로 인해 정착지지체에 의하여 형성되는 구근이 파괴되기 쉽다.

따라서, 상기 내하체에 포대형상의 섬유정착보강재를 씌워 섬유정착보강재 내부에 시멘트 밀크를 충전하게 되면 섬유정착보강재 자체만으로도 인장 및 압축강도의 증대를 발휘하게 되므로 세장비 증가에 따른 정착지지체에 의하여 형성되는 구근의 파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 한 개이상의 각각의 간격을 유지하면서 배치된 내하체에 각각의 긴장강선으로 감고, 상기 내하체와 긴장강선을 결속구로 상호고정하면서 상기 긴장강선을 일정한 길이로 연장시키고, 상기 내하체 중에서 선단에 설치된 내하체에 입구가 위치하도록 설치된 주입관과 소정의 위치에 설치된 배출관과, 이들과 내하체를 결속구로 고정시킨 다음, 상기 일정한 간격을 두고 설치된 각각의 내하체와 내하체에 고정된 긴장강선과 소정의 위치에 설치된 주입관 및 배출관을 포대형상의 섬유정착보강재의 내부에 포함되도록 하면서 상기 섬유정착보강재의 상부를 긴장강선, 주입관 및 배출관과 밀실하게 결속고정되도록 한 정착지지체를 조립설치한 지반정착앵커구조체인 것에 특징이 있는 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주입관은 전체길이에 걸쳐 0.5m~1.0m 간격으로 2방향으로 직경 3mm ~ 5mm크기의 분출공을 다수개 형성한 것에 특징이 있는 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유정착보강재는 포대형상으로서 내하체를 감쌀 수 있도록 제작한 것 이며, 재질은 신축성이 있으며, 3 ~ 5kg/㎠의 압력에도 견딜 수 있는 섬유재질의 것을 사용하여 섬유정착보강재의 내부에 가압충전된 그라우팅액 내에 포함된 수분이 빠져 나갈 수 있도록 하여 섬유정착보강재내 충전된 그라우팅액의 물시멘트비(w/c)가 저하되면서 그라우팅액이 빠르게 경화되어 강도촉진 및 증대될 수 있도록 하기 위함인 것에 특징이 있는 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 주입관 및 배출관의 설치위치는 주입관은 제1내하체의 상부에 주입관의 입구인 선단부가 배치되도록 하면서 n내하체사이에 연장설치되도록 한 것이고, 배출관은 섬유정착보강재의 포대형상의 입구에서 포대내부쪽으로 0.5 ~ 1m 의 위치에 배치하며, 배출관의 출구는 주입관과 구분되도록 배출관의 출구단부 단면을 45°의 경사가 되도록 절단한 것에 특징이 있는 정착지지체로 이루어진 지반정착앵커구조체.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 섬유정착보강재의 상부를 긴장강선, 주입관 및 배출관과 밀실하게 결속고정하는 방법은 긴장강선, 주입관 및 배출관을 각각 섬유밴드로 일정한 두께가 되도록 감도록 하고, 상기 섬유밴드가 감긴 부분을 포대형상의 섬유정착보강재의 입구부분에서 다시한번 비닐테이프로 견고하게 수차례 감아 고정하여 그라우팅액이 압력에 의하여 충전할 때 누출이되지 않도록 한 것에 특징이 있는 정착지지체로 이 루어진 지반정착앵커구조체.

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