KR200457716Y1 - 지반앵커의 지반 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 흙막이용 지반앵커의 지반 지지장치에 관한 것으로, 닥트관의 내부에 삽입 설치된 다수개의 인장용 케이블의 선단부에 마련된 정착장이 고정지지물과 시멘트 그라우팅에 의해 고정 지지되며, 인장용 케이블의 후단부를 이루는 자유장에 배치된 다수개의 인장용 케이블을 잡아당겨 흙막이 벽을 지지하는 지지판을 고정하게 이루어진 지반앵커에서, 상기 닥트관의 정착장에 금속으로 이루어진 지지파이프가 설치되고, 상기 지지파이프의 내부에 다수개의 확장형 쐐기 기구가 이동할 수 있게 장착되며, 상기 쐐기 기구에 확장용 강선이 연장 설치되어 닥트관의 선단으로 연장 노출되어 있는 한편, 상기 확장형 쐐기 기구에 장착된 쐐기의 선단이 지지파이프의 원주면을 따라 형성된 다수개의 쐐기 지지구멍을 통하여 바깥으로 노출 설치된 구조로 되어 있다. 이러란 본 고안의 장치는 확장형 강선을 잡아당김에 따라 상기 확장형 쐐기가 탁트관 주변의 지반에 깊숙하게 박히게 되기 때문에, 지반에 천공된 구멍에 대하여 앵커가 시멘트 그라우팅에 의해 고정되게 함과 더불어, 상기 확장형 쐐기에 의해 고정되게 함으로써 연약 지반에서도 앵커를 확고하지 지지해 줄 수 있는 것이다.

지반앵커, 확장형 쐐기, 확장 강선

Description

지반앵커의 지반 지지장치{An apparatus for reinforcing the supporting force in the earth anchor}

본 고안은 경사지 또는 절개지의 흙이 무너져 내리지 않게 지지하는 지반앵커(earth anchor)에 관한 것으로, 특히 가변 확장 쐐기를 이용하여 연약 지반이나 암반 지반에서도 지반에 대해 견고하게 지지되어 확실한 지지력을 얻을 수 있게 한 지반앵커의 지반 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 토막공사 또는 건축 공사를 할 때 사용하는 지반앵커는 지반을 절개하여 형성된 경사지 또는 절개지에서 흙이 무너져 내리는 것을 방지하는데 사용하는 것이다.

이러한 지반앵커(101)는 도면 10에 도시하여 나타낸 바와 같이, 절개지(102)에 나무판이나 시멘트구조물로 이루어진 흙막이 벽(103)을 세우고, 이 흙막이 벽(103)이 절개된 흙벽을 단단하게 지지하게 하기 위해, 천공기를 사용하여 절개지(102)에 흙막이 벽(103)을 관통하여 구멍(104)을 뚫고, 이 구멍(104) 속에 삽입 고정한 다음, 내부에 설치된 인장 케이블(105)을 잡아당겨 흙막이 벽(103)을 지지하게 되어 있다.

그리고 일반적인 종래의 지반앵커(101)는 도면 11에 도시하여 나타낸 바와 같이, 통상적으로 닥트관(106)의 내부에 다수개의 인장 케이블(107)이 삽입 설치되고, 이 인장 케이블(107)의 선단이 석재용 에폭시를 경화하여 만들어지는 고정 지지물(108)에 의해 고정 지지되고, 상기 고정 지지물(108)의 뒤쪽에 위치한 인장용 케이블(105)의 선단부에 다수개의 스페이서(109)와 클램프(110)를 소정의 간격을 두고 배치하여 인장 케이블(107)의 선단이 구근부와 같은 형상을 이루게 하여 정착장(111)을 구성하게 하며, 상기 정착장(111)의 뒤쪽에는 인장 케이블(107)의 자유로운 상태로 늘어진 자유장(112)을 이루게 되어 있는 한편, 상기 정착장(111)과 자유장(112) 사이에는 실리콘 등과 같은 재질로 이루어진 차단막(113)이 설치되어 있다.

이러한 구조로 이루어진 지반 앵커(101)를 그라우팅 주입관(114)과 함께 절개지(102)의 구멍(104) 속에 삽입한 다음, 상기 그라우팅 주입관(114)을 통하여 시멘트 그라우팅을 주입하면, 닥트관(106)과 절개지(102) 사이의 구멍(104) 속에 시멘트 그라우팅이 채워지게 된다.

그리고 이와 동시에 상기 닥트관(106)에 형성된 주입구멍(106a)을 통하여 닥트관(106)속으로도 들어가서 차단막(113)에 의해 차단되어 있는 정착장(111)의 내부에 시멘트 그라우팅이 채워지게 된다.

이와 같이 정착장(111)과 닥트관(106)의 바깥에 시멘트 그라우팅이 채워진 다음 일정 시간이 경과하면 응고되어 지반 앵커(101) 전체를 절개지(102)의 구멍(104) 속에 단단히 고정시킨 상태를 이루게 된다.

이렇게 지반 앵커(101)가 절개지(102)의 구멍(104) 속에서 단단히 고정되고 나면, 인장 케이블(105)을 잡아당겨서 구멍(104)의 바깥으로 노출된 선단을 붙들어 매어 줌으로써 도면 10에서 설명한 바와 같이, 흙막이 벽(103)을 지탱해 주게 한다.

상기한 바와 같이, 일반적인 지반 앵커(101)는 정착부(111)에 채워지는 시멘트 그라우팅이 고착되어 절개지(102)의 구멍(104) 속에 고정됨으로써, 지반 앵커(101)가 구멍(104)에서 빠져나오지 못하게 지탱하게 주는 힘을 바탕으로 인장 케이블(105)을 당겨서 흙막이 벽(103)을 지지해 주게 된다.

따라서, 인장 케이블(105)이 제대로 당겨져서 지지력을 발휘할 수 있게 하기 위해서는 정착부(111)가 절개지(102)의 구멍(104) 속에서 단단히 밀착 지지되어야 하는데, 절개지(102)가 매립층이거나 토사층, 사질층 또는 뻘층과 같은 곳인 경우에는 정착부(111)가 단단하게 밀착될 수가 없으므로 그 지지력이 약하게 되고, 그 결과 인장 케이블(105)의 인장력이 약해져 단단하게 당겨 고정시키지 못한다는 문제가 있다.

이러한 기존의 일반적인 지반 앵커의 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 실용신안등록 제293020호 "연약지반확장 천공용 윙비트"라는 고안이 제안되어 있는바, 이 고안은 절개지에 지반 앵커를 삽입하기 위한 구멍을 뚫고, 지반 앵커를 끼워 넣기 전에 상기 고안에 따른 비트를 먼저 넣어 구멍의 선단부 직경을 확장시킨 다음, 지반 앵커를 삽입하고 시멘트 그라우팅을 주입함으로써 지반 앵커의 선단부에 직경이 큰 시멘트 지지부가 형성되게 하여 큰 인장력을 발휘할 수 있게 한다.

그러나 이러한 고안에 따른 방법은 지반 앵커를 삽입하기 위한 구멍을 이중으로 뚫어야 한다는 단점이 있다.

또한, 기존의 일반적인 지반 앵커에 따른 문제점을 해결하기 위한 다른 방안으로서, 특허등록 제0155662호의 "흙막이용 지반 앵커"에서는 플랜지 형강에다 길이 방향으로 다수개의 정착판을 쐐기형으로 설치한 후, 인장 케이블을 플랜지 형강에 붙들어 매어서 절개지의 구멍 속으로 삽입설치함으로써, 인장 케이블을 당길 때 상기 플랜지 형강에 장착된 정착판이 절개지의 구멍 속 내벽에 걸려지거나 큰 마찰력을 부여하게 함으로써, 인장 케이블에 충분한 인장력을 발휘하게 되어 있다.

그러나 상기 고안에서와 같이 플랜지 형강에다 정착판을 설치한 구조의 지반앵커는 정착판이 절개지의 구멍 속으로 삽입하기 용이하게 하기 위해 일정한 길이로 세팅되어 있기 때문에, 암반 지역인 경우에는 그 효과를 발휘할 수가 있지만. 상기한 바와 같은 연약 지반인 경우에는 구멍의 내부에서 정착판이 걸려지거나 지지될 수 있는 부분이 거의 없기 때문에, 그 효과를 제대로 발휘할 수가 없다는 문제점이 있다.

한편, 특허공개 제2006-38504호 "지반관입보강재"의 고안에서는 상기한 바와 같은 일반적인 지반 앵커의 연약 지반에서의 고정 장착에 따른 문제점을 해결하기 위해, 앵커에 쐐기형 저항체를 장착하고, 이 쐐기형 저항체가 구멍의 벽면에 박혀 지지력을 높이게 되어 있다.

그런데 상기 "지반관입보강재"의 고안은 쐐기형 저항체가 어떻게 장착 설치되고, 어떻게 작동되는지 그에 대한 구체적인 방안이 제시되어 있지 않을 뿐만 이나라 기존의 인장 케이블과 어떻게 배치되는지 등에 대한 기술이 전혀 되어 있지 않아 단순히 아이디어에 불과한 것이라 하겠습니다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같이 지반 앵커를 연약 지반에 설치할 때의 문제점을 해결하기 위해, 가변형 쐐기를 사용하여 연약 지반은 물론 암반 지형에서도 단단하게 지반 앵커를 지지할 수가 있을 뿐만 아니라, 간단하게 가변형 쐐기를 전개 작동시킬 수 있게 한 지반앵커의 가변 확장 쐐기를 이용한 지반 지지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 장치는 닥트관의 내부에 삽입 설치된 다수개의 인장용 케이블의 선단이 고정 지지물에 의해 고정 설치되고, 상기 인장용 케이블의 선단부에 형성된 정착장과 닥트관 외부의 지반 구멍 사이에 시멘트 그라우팅이 주입되어 인장용 케이블의 선단부를 지반에 대해 고정 지지하며, 상기 정착장의 뒤쪽으로 늘어진 다수개의 인장용 케이블을 잡아당겨 흙막이 벽을 지지하는 지지판을 고정하게 이루어진 지반앵커에 있어서, 상기 닥트관의 정착장에 금속으로 이루어진 지지파이프가 설치되고, 상기 지지파이프의 내부에 다수개의 확장형 쐐기를 갖춘 쐐기 기구가 이동할 수 있게 장착되며, 상기 쐐기 기구에 확장용 강선이 연장 설치되어 닥트관의 선단으로 연장 노출되어 있는 한편, 상기 확장형 쐐기의 선단이 지지파이프의 원주면을 따라 형성된 다수개의 쐐기 지지구멍을 통하여 바깥으로 노출 설치된 구조로 되어 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 고안의 장치는 지반 앵커를 지반에 천공된 구멍 속에 삽입할 때는 확장형 쐐기가 지지파이프 속에서 오므려진 상태를 유지하게 되고, 지반 앵커가 지반 구멍 속에 삽입된 다음 확장형 쐐기와 연결된 확장형 강선을 잡아당기면 확장형 쐐기가 벌어지면서 닥트관 주변의 지반 속에 깊숙이 박히게 함으로써 앵커가 지반에 튼튼하게 박혀 지지되게 한다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 장치는, 확장형 강선을 잡아당김에 따라 상기 확장형 쐐기가 탁트관 주변의 지반에 깊숙하게 박히게 되기 때문에, 지반에 천공된 구멍에 대하여 앵커가 시멘트 그라우팅에 의해 고정되게 함과 더불어, 상기 확장형 쐐기에 의해 고정되게 함으로써 앵커의 지지력을 더욱더 확대시켜 줄 수가 있는 것이다.

이러한 지반 앵커의 가변 확장 쐐기형 지반 지지장치의 장치를 이용함으로써, 매립층이나 토사층, 사질토, 뻘층은 물론 암반층 등에서도 지지효과를 증대시킬 수가 있는 것이다.

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도면 1은 본 고안에 따른 쐐기 기구가 하나만 장착된 지반앵커의 선단부를 나타낸 단면도이고, 도면 2는 본 고안에 따른 쐐기 기구가 2개 장착된 지반앵커의 선단부를 나타낸 단면도이다.

이들 도면에 도시하여 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따른 지반앵커는 탁트관(1)의 내부에 다수개의 인장용 케이블(2)과 쐐기 기구(3)가 장착되어 이루어진다.

상기 닥트관(1)은 선단부가 지지 파이프(4)로 이루어지고, 후단부는 플라스틱 주름관(5)으로 이루어진다.

상기 인장용 케이블(2)은 그 선단이 석재용 에폭시로 이루어진 고정지지물(6)에 의해 고정 정착되고, 상기 고정지지물(6)에 의해 정착된 인장용 케이블(2)의 선단부 일부는 다수개의 스페이서(7)에 의해 방사상으로 펼쳐지게 지지되어서 다이아몬드 형상의 정착장(8)을 이루게 되고, 상기 정착장(8)의 뒤쪽에는 인장용 케이블(2)이 자유롭게 늘어진 자유장(9)을 이루게 된다.

그리고 상기 정착장(8)과 자유장(9) 사이에는 차단막(17)이 설치되어 있다.

상기 정착장(8)의 인장용 케이블(2)이 다이아몬드 형상을 이루게 하는 이유는 인장용 케이블(2) 사이에 시멘트 그라우팅이 주입되어 응고될 때, 시멘트와 인장용 케이블(2)의 결합력을 증대시키기 위한 것이고, 상기 차단막(17)은 정착장(8)에 주입된 시멘트 그라우팅이 자유장(9)으로 넘어가지 못하게 하기 위한 것이다.

도면 3과 도면 4는 인장용 케이블(2)은 나타내지 않고 본 고안에 따른 쐐기 기구(3)만을 도시하여 나타낸 것으로서, 상기 쐐기 기구(3)는 지반 속으로 삽입하기 위한 다수개의 쐐기(31)와 상기 쐐기(31)를 방사상으로 배치시킴과 더불어 회전가능하게 지지하는 지지구(32), 상기 지지구(32)와 연결되어 쐐기(31)를 확장시키는 확장용 강선(33), 상기 확장용 강선(33)의 위치를 중심으로 잡아 주면서 이동을 안내하는 안내관(34), 상기 쐐기(31)가 확장할 때 받침점으로 작용하는 받침판(35)으로 이루어진다.

여기서, 쐐기(31)는 2개 이상 다수 개 설치되는데, 그 필요한 개수는 본 고안에 따른 지반 앵커를 설치하고자 하는 장소의 특징에 따라 선택하여 설치한다.

또한, 쐐기(31)의 개수에 따라 지지구(32)의 형상도 달라지는데, 이 지지구(32)는 도면 8에 도시하여 나타낸 바와 같이 쐐기(31)를 회전할 수 있게 설치하기 위한 다수개의 장착홈(36)과 확장용 강선(33)을 고정 연결하기 위한 연결대(37)를 갖춘 구조로 되어 있다.

상기 지지구(32)의 장착홈(36)에 쐐기(31)를 볼트(38) 등을 사용하여 자유롭게 회전할 수 있게 설치하고, 연결대(37)에 확장용 강선(33)을 고정 연결하면 된다.

상기 쐐기(31)의 위치와 지지구(32)의 방향은 인장용 케이블(2)의 배치 상태에 맞추어 조절함으로써, 쐐기(31)와 인장용 케이블(2)이 서로 간섭을 일으키지 않고 서로 자유롭게 작동할 수 있게 한다.

그리고 상기 안내관(34)은 확장용 강선(33)이 정확하게 중앙을 따라 이동하게 하기 위한 수단으로서, 따라서 닥트관(1)의 중앙에 설치되어야 할 필요가 있는바, 이를 위해 도면 1 내지 도면 4에 도시하여 나타낸 바와 같이 상기 안내관(34)을 스페이서(7)의 중심에 관통 설치하여 형성시킬 수도 있다.

이와 같이 안내관(34)과 스페이서(7)를 하나의 부품으로 만듦으로써, 부품의 개수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 스페이서(7)를 닥트관(1)속으로 끼워 넣으면 안내관(34)이 자동적으로 닥트관(1)의 중심에 위치하게 할 수가 있다.

상기 스페이서(7)는 정착장(8)에서 인장용 케이블(2)을 펼쳐진 상태로 지지하기 위해 반드시 설치되어야 하는 부품이기 때문에, 스페이서(7)에 안내관(34)을 일체로 형성시키면 이 스페이서(7)를 안내관(34)을 함께 설치할 수가 있는 것이다.

한편, 상기 받침판(35)은 확장용 강선(33)을 당길 때 쐐기(31)가 펼쳐질 수 있게 지지하는 지지점의 역할을 하는 것으로서, 이러한 받침판(35)이 있어야 확장용 강선(33)을 당길 때 쐐기(31)가 도면 3과 같이 오므려진 상태에서 도면 4와 같이 펼쳐지게 되는데, 본 고안에서는 도면 6에 도시하여 나타낸 바와 같이 상기 받침판(35)을 지지파이프(4)에 관통구멍(41)을 펀칭 형성하고, 그 절개된 부분을 바깥쪽으로 펼쳐서 만든다.

그리고 상기 관통구멍(41)에는 쐐기(31)의 선단이 걸쳐지게 함으로써, 쐐기가 도면 4 및 도면 5와 같이 확장 작동할 때, 지지파이프(4)의 바깥으로 밀려나갈 수 있게 함과 더불어, 상기 받침판(35)에 지지되어 반경의 바깥으로 벌어질 수 있게 한다.

이러한 구조로 이루어진 본 고안의 장치를 갖춘 지반 앵커는 도면 3에 도시하여 나타낸 바와 같이 절개지 등과 같은 지반(10)에 뚫은 구멍(11) 속에 시멘트 그라우팅 주입파이프(12)와 함께 끼워 넣은 다음, 상기 확장용 강선(33)을 잡아당기면 지지구(32)가 당겨지면서 쐐기(31)가 받침판(35)을 지지점으로 하여 벌어지게 되어 도면 5의 점선 상태에서 실선 상태로 이동 확장하게 된다.

이렇게 쐐기(31)가 확장하면 구멍(11)의 직경보다 더 넓게 벌어지기 때문에 쐐기(31)의 선단이 지반(10) 속으로 깊숙이 박히게 되는데, 쐐기(31)가 박히는 깊이(h)는 쐐기(31)의 길이(l)에 따라 갈라지게 되므로, 필요에 따라 쐐기(31)의 길이를 가감하여 조절해서 사용하면 된다.

그리고 도면 3과 도면 5에 도시하여 나타낸 바와 같이, 쐐기(31)를 비스듬하게 설치하고 그 선단이 지지파이프(4)의 관통구멍(41)에만 걸쳐지게 하면 되기 때문에 비록 지반(10)에 천공한 구멍(11)의 직경이 작아도 길이가 충분하게 긴 쐐기(31)를 설치하여 사용할 수가 있고, 쐐기(31)의 길이(l)를 조절함으로써 지반(10) 속으로 박혀 들어가는 깊이(h)를 조절할 수가 있다.

이와 같이 쐐기(31)가 지반(10) 속으로 박혀 들어가면 지반 앵커 전체가 지반(10)에 단단하게 고정되고, 이 상태에서 상기 그라우팅 주입관(12)을 통하여 시멘트 그라우팅을 주입하면, 닥트관(1)과 지반(10) 사이의 빈 공간(13)과 지지파이프(4)의 측벽에 형성된 다수개의 홀(14)을 통하여 지지파이프(4)의 내부공간(15) 속으로 시멘트 그라우팅이 주입된다.

이렇게 주입된 시멘트 그라우팅이 응고되면 본 고안에 따른 지반 앵커가 지반(10)에 대하여 응고된 시멘트와 상기 쐐기(31)에 의해 단단하게 지지되게 되는 것이다.

따라서, 본 고안에 따른 지반 앵커는 매립층이나 토사층 등과 같은 연약지반은 물론 암반지역에서도 지반 앵커를 지반(10)에 대해 단단하게 고정 설치할 수가 있고, 이렇게 단단하게 지반 앵커가 설치된 다음 인장용 케이블(2)을 잡아당겨서 흙막이 벽을 단단하게 붙들어 맬 수가 있는 것이다.

도면 1은 본 고안에 따라 쐐기 기구를 하나만 장착한 지반 앵커의 부분 단면도,

도면 2는 본 고안에 따른 쐐기 기구를 2개 장착한 지반 앵커의 부분 단면도,

도면 3은 본 고안에 따른 쐐기 기구를 만을 도시하여 나타낸 지반 앵커가 지반에 천공된 구멍 속에 설치되어 쐐기가 확장되기 전의 상태를 나타낸 단면도,

도면 4는 도면 3의 상태에서 쐐기가 확장된 상태의 단면도,

도면 5는 본 고안에 따른 쐐기 기구가 작동하기 전의 상태와 작동한 후의 상태를 나타낸 단면도,

도면 6은 본 고안에 따른 쐐기 기구가 장착되는 지지 파이프의 사시도,

도면 7은 도면 5의 A - A선 단면도,

도면 8은 본 고안에 따른 쐐기 기구를 구성하면서 쐐기를 지지하는 지지구의 사시도,

도면 9는 도면 8에 나타낸 지지구에 쐐기가 장착된 상태의 정면도

도면 10은 종래의 일반적인 지반 앵커가 지반에 설치된 상태를 나타낸 단면도,

도면 11은 종래의 일반적인 지반 앵커의 내부 구조를 나타내 보이기 위한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 명칭*

1 - 닥트관 2 - 인장용 케이블

3 - 쐐기 기구 4 - 지지 파이프

5 - 주름관 6 - 고정 지지물

7 - 스페이서 8 - 정착장

9 - 자유장 10 - 지반

11 - 구멍 12 - 주입 파이프

13 - 공간 14 - 홀
15 - 내부 공간 17 - 차단막

31 - 쐐기 32 - 지지구

33 - 강선 34 - 안내관

35 - 받침판

Claims (2)

1. 닥트관의 내부에 삽입 설치된 다수개의 인장용 케이블의 선단이 고정 지지물에 의해 고정 설치되고, 상기 인장용 케이블의 선단부에 형성된 정착장과 닥트관 외부의 지반 구멍 사이에 시멘트 그라우팅이 주입되어 인장용 케이블의 선단부를 지반에 대해 고정 지지하며, 상기 정착장의 뒤쪽으로 늘어진 다수개의 인장용 케이블을 잡아당겨 흙막이 벽을 지지하는 지지판을 고정하게 이루어진 지반앵커에 있어서,

   상기 닥트관의 정착장에 금속으로 이루어진 지지 파이프가 설치되고, 상기 지지파이프의 내부에 다수개의 확장형 쐐기를 갖춘 쐐기 기구가 이동할 수 있게 장착되며, 상기 쐐기 기구에 확장용 강선이 연장 설치되어 닥트관의 선단으로 연장 노출되어 있는 한편, 상기 확장형 쐐기의 선단이 지지파이프의 원주면을 따라 형성된 다수개의 관통구멍을 통하여 바깥으로 노출 설치되어 이루어지고,

   상기 쐐기 기구가 지반 속으로 삽입하기 위한 다수개의 쐐기와, 상기 쐐기를 방사상으로 배치시킴과 더불어 회전가능하게 지지하는 지지구, 상기 지지구와 연결되어 쐐기를 확장시키는 확장용 강선, 상기 확장용 강선의 위치를 중심으로 잡아 주면서 이동을 안내하는 안내관 및, 상기 쐐기가 확장할 때 받침점으로 작용하는 받침판으로 이루어지며,

   상기 안내관이 정착장에 설치되어 인장용 케이블을 반경 방향으로 확장 지지하는 스페이서와 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반앵커의 지반 지지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 받침판이 닥트관을 구성하는 지지 파이프에 관통구멍을 펀칭 형성하고, 그 절개된 부분을 바깥쪽으로 펼쳐서 만들어진 것을 특징으로 하는 지반 앵커의 지반 지지장치.

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