KR20050050732A - 성토지반용 앵커 및 이를 이용한 성토지반 옹벽구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앵커를 설치하기 위하여 경사지반을 천공하는 작업이 필요 없이, 성토지반의 형성과정에서 간단하게 성토지반에 설치하여 작업효율을 향상시키며, 공사비 및 공기를 절감할 수 있는 새로운 형태의 성토지반용 앵커 및 이를 이용한 성토지반용 옹벽구조에 관한 것이다. 본 발명에서는 성토지반에 설치되는 앵커(10)로서, 양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재(11)와; 상기 인장부재(11)의 구부러진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재(11)를 보호하는 보호 파이프(12)와; 성토지반(50) 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되는데, 인장부재(11)의 단부 긴장에 의하여 성토지반(50)에 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프(12)의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체(13)가 구비되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커 및 이를 이용한 성토지반용 옹벽구조가 제공된다.

Description

성토지반용 앵커 및 이를 이용한 성토지반 옹벽구조{Anchor for Ground and Retaining Wall Structure using Anchor}

본 발명은 성토지반용 앵커 및 이를 이용한 성토지반 옹벽구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 경사지 등의 측면을 성토하여 성토지반을 형성함에 있어서, 성토지반 내에 설치되어, 활동(滑動) 등에 대하여 성토지반을 구조적으로 보호하는 성토지반용 앵커와, 상기한 앵커를 이용하여 성토지반의 측면에 설치되는 옹벽구조에 대한 것이다.

경사지의 측면을 성토하여 성토지반을 형성하고 그 성토지반의 측면에 옹벽을 시공함에 있어서는, 경사지반에 앵커단부를 고정시키는 구조가 일반적이다. 도 6에는 성토지반에 설치되는 종래의 옹벽의 구조를 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 옹벽을 이루게 되는 프리캐스트 콘크리트 패널(30)을 설치한 후, 경사지반(40)의 사면을 수평하게 천공하여 앵커 삽입공(41)을 형성한 후에, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(30)의 정면으로부터 통상의 앵커(60)를 삽입하여 상기 앵커(60)의 단부가 상기 앵커 삽입공(41)에 위치하도록 한 후, 상기 삽입공(41)을 그라우팅하여 앵커(60)의 단부를 경사지반(40)에 고정시킨다.

상기 프리캐스트 콘크리트 패널(30)과 경사지반(40) 사이의 공간을 성토하여 소정 두께의 성토층을 형성한 후, 위와 같은 성토작업을 단계적으로 반복하여 성토지반(50)을 형성하게 된다.

그런데, 위와 같은 성토지반 옹벽구조에서는, 앵커(60)의 단부를 경사지반(40) 내에 고정시키기 위하여, 경사지반(40)을 천공하여야 하므로, 천공작업에 따른 시공상의 여러 불리한 점(시공비 상승, 시공기간 증가 등)이 존재하게 된다.

특히, 경사지반(40)의 삽입공(41)에 앵커(60)의 단부를 위치시킨 후에는 시멘트 페이스트 등을 주입하여 그라우팅하고 그 그라우팅이 양생될 때까지 기다려야 하므로, 그만큼 긴 시공기간이 소요된다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 앵커를 설치하기 위하여 경사지반을 천공하는 작업이 필요 없이, 성토지반의 형성과정에서 간단하게 성토지반에 설치하여 작업효율을 향상시키며, 공사비 및 공기를 절감할 수 있는 새로운 형태의 성토지반용 앵커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기한 앵커를 이용하기에 적합한 새로운 성토지반용 옹벽구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 성토지반에 설치되는 앵커로서, 양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재와, 상기 인장부재의 구부러진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재를 보호하는 보호 파이프와, 성토지반 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되는데, 인장부재의 단부 긴장에 의하여 성토지반에 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체가 구비되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커가 제공된다.

본 발명의 구체적인 실시예로서는, 상기한 구성에 더하여 보호 파이프의 수평한 단부에도 추가적인 지압력을 발생시키기 위한 단부 지압저항체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커가 제공된다.

또한, 본 발명에서는, 더욱 구체적인 실시예로서, 상기 중앙 지압저항체가 소정 폭을 가지는 판재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커가 제공된다. 상기 중앙 지압저항체는 다수개의 수직한 고정말뚝과, 상기 고정말뚝을 보호 파이프에 고정하기 위한 연결부재로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 상기한 본 발명에 따른 여러 앵커를 이용한 옹벽구조가 제공되는데, 구체적으로 성토지반의 보호를 위하여 성토지반의 측면에 설치되는 옹벽구조로서, 양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재와, 상기 인장부재의 구부러진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재를 보호하는 보호 파이프와, 성토지반 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되는데, 인장부재의 단부 긴장에 의하여 성토지반에 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체가 구비되어 구성되는 성토지반용 앵커가, 소정 두께로 단계별로 성토된 성토지반 내에 매립되어 있으며; 상기 성토층의 측면에는 프리캐스트 콘크리트 패널이 수직하게 설치되고 인장부재의 단부가 상기 패널에서 긴장 정착되어 성토지반 내부에 지압력을 발생시키고; 상기한 앵커의 매립과 패널은 다단계로 성토되는 성토지반에 단계별로 설치되어 전체 옹벽 구조물을 이루는 것을 특징으로 하는 성토지반용 옹벽구조가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 앵커를 긴장함에 있어서, 성토지반의 성토단계에 맞추어 상기 앵커가 다차에 거쳐 긴장되어 최종 설계 긴장력이 도입되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 옹벽구조가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성토지반용 앵커(10)의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 성토지반용 앵커(10)를 이용하여 시공되는 성토지반 옹벽 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.

우선 도 1을 참조하여 본 발명의 성토지반용 앵커(10)의 구성을 살펴보면, 상기 앵커(10)는, 양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재(11)와, 상기 인장부재(11)의 구부려진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재(11)를 보호하는 보호 파이프(12)로 구성된다. 상기 인장부재(11)는 도면에 도시된 바와 같이 그 중앙부분이 U자 형상으로 구부려져 양단부가 서로 수평을 이루게 된다. 상기 보호 파이프(12)는 U자형으로 구부러진 상기 인장부재(11)의 중앙 곡선부분 형상에 맞추어 상기 인장부재(11)의 외부를 감싸도록 위치하게 되는 부재이다. 즉, U자형으로 구부러진 보호 파이프(12) 내에 인장부재(11)가 삽입되는 것이다.

상기 앵커(10)는 후술하는 바와 같이 성토지반(50) 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되므로써 성토지반(50)에 지압력을 발생시키게 되는데, 이 때 성토지반(50)에 더 큰 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프(12)의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체(13)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 중앙 지압저항체(13)는, 앵커(10)의 인장부재(11)를 긴장하기 위하여 당길 때, 중앙 지압저항체(13)의 전방에 있는 성토지반(50)을 지압하여 더 큰 지압력을 발생시키므로써 인장부재(11)를 당기는 힘에 저항하는 기능을 한다.

한편, 상기 보호 파이프(12) 중앙의 구부러진 부분에 설치되는 중앙 지압저항체(13)와는 별도로, 상기 보호 파이프(12)의 수평한 단부에도 추가적인 단부 지압저항체(14)가 더 구비될 수 있다. 상기 단부 지압저항체(14) 역시 앵커(10)가 당겨져 긴장력이 도입될 때 성토지반(50)(도 4 참조) 내에서 더 큰 지압력이 발생하도록 하는 기능을 한다. 즉, 상기 단부 지압저항체(14)는 상기 중앙 지압저항체(13)처럼, 앵커(10)의 인장부재(11)를 긴장하기 위하여 당길 때, 그 전방에 있는 성토지반(50)을 지압하여 더 큰 지압력을 발생시키므로써 인장부재(11)를 당기는 힘에 저항하는 기능을 한다.

상기 인장부재(11)로는 PC강연선 등이 사용될 수 있는데, 부식방지와 자유장을 확보한다는 측면에서는 비부착식(unbonded) PC강연선을 사용하는 것이 바람직하다. 참고로 도 1에서 인장부재(11)는, 피복 내부의 PC강연선이 보이도록 편의상 일부 피복이 벗겨진 형태로 도시하였다.

한편, 도 1에 도시된 실시예에서는 지압면적을 증대시켜 지압력을 증가시킬 수 있도록 상기 중앙 지압저항체(13)가 소정 폭을 가지는 판재로 구성되어 있고, 상기 단부 지압저항체(14)는 사각형의 판재로 구성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3에는 본 발명에 따른 앵커(10)의 또다른 실시예가 도시되어 있는데, 도 3에 도시된 실시예에서, 보호 파이프(12)의 중앙 곡선 부분에 설치된 중앙 지압저항체(13)는 판재로 구성되는 대신에, 다수개의 수직한 고정말뚝(15)과, 상기 고정말뚝(15)을 보호 파이프(12)에 고정하기 위한 연결부재(16)로 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 연결부재(16)는 용접이나 부착 등의 방법에 의하여 보호 파이프(12)에 일체로 부착되어 있고, 보호 파이프(12)의 중앙 곡선 부분의 내측으로는 다수개의 수직한 고정말뚝(15)이 철사 등에 의하여 상기 연결부재(16)와 결속되어 상기 보호 파이프(12)의 중앙 곡선 부분에 설치되므로써 중앙 지압저항체(13)를 형성하는 것이다. 도 3에 도시된 실시예에서는 단부 지압저항체(14)가 구비되어 있지 않다. 단부 지압저항체(14)는 그 자체로도 상당한 지압력을 발생시키기 때문에 도 3에 도시된 실시예에도 구비될 수 있으나, 경우에 따라서는 도면에 도시된 것처럼 생략해도 무방하다.

다음에서는 도 2, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명에 따른 앵커(10)를 이용하여 성토지반용 옹벽을 시공하는 구조 및 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 성토지반(50)을 소정 높이로 단계적으로 시공한 상태의 측단면도를 개략적으로 도시한 것으로서, 실선으로 도시된 부분은 1단계 성토공에 의하여 최하층의 성토층을 시공한 상태를 표시한 것이고, 점선으로 도시된 부분은 후속 단계에 의하여 시공되는 부분을 표시한 것이다.

우선, 성토지반을 형성할 위치에서, 앵커를 설치하게 될 높이까지 성토하고 다짐을 한다. 소정 두께로 성토 및 다짐이 완료되면 성토층의 전면에 프리캐스트 콘크리트 패널(30)을 설치함과 동시에 성토층의 상면에 앵커(10)를 위치시키고 상기 패널(30)과 상기 앵커(10)를 가조립한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 고정말뚝(15)을 이용하여 상기 앵커(30)의 중앙 지압저항체(12)를 구성하는 경우에는, 상기 앵커(10)를 성토층의 상면에 위치하기 전에 성토층에 고정말뚝(15)을 설치한다.

앵커(10)를 성토층 상면에 위치한 후, 앵커(10) 중앙의 곡선부에는 지압력 증대를 위하여 쇄석이나 폐콘크리트와 같은 조립(組立) 골재(51)를 부설할 수 있다. 이 경우 상기 조립 골재(51)의 공극을 메꾸기 위하여 콘크리트를 타설한다. 후속하여 앵커(10) 전체가 덮이도록 소정 두께로 성토하여 다짐을 완료한다. 이 때, 성토는 예를 들어 약 30cm의 두께(이에 한정되는 것은 아님)로 성토하고 다짐하는 과정을 반복하여 프리캐스트 콘크리트 패널(30)의 높이에 맞춘 1단계 성토공을 완료하여 1단의 성토층을 형성한다. 참고로 도 3에서 상기 조립 골재(51)는 다소 흐리게 표현되어 있다.

이와 같이 1단계 성토공이 완료되면 1단의 성토층에 매립되어 있는 상기 앵커(10)를 1차 긴장하여 정착한다. 도 5a에는 1단계 성토공이 완료된 상태의 성토지반을 보여주는 평면도가 도시되어 있으며, 도 5b에는 앵커(10)의 정착구조 일예를 보여주는 도 5a의 원A 상세도가 도시되어 있다.

프리캐스트 콘크리트 패널(30)에 형성된 관통공(31)에 그 단부가 관통되어 가조립되어 있는 앵커(10)의 인장부재(11) 단부를 긴장하여 패널(30)에 정착하게 되는데, 구체적으로 도 5b에 도시된 실시예처럼, 패널(30)의 관통공(31) 정면에 지지판(32)을 설치하고, 긴장되어 프리스트레스가 도입된 앵커(10)의 인장부재(11) 단부를 웨지홀이 형성되어 있는 웨지정착판(33)과 웨지(34)를 이용하여, 정착하는 것이다. 부재번호 35는 보호용 캡(35)이다.

앵커(10)의 인장부재(11)를 긴장할 때는 비틀림이 발생하지 않도록 인장부재(11)를 한 쌍씩 동시에 긴장하는 것이 바람직하다. 또한, 앵커(10)의 긴장력이 단계적으로 도입될 수 있도록 하기 위하여, 1차로 앵커(10)에 긴장력을 도입할 때는 설계된 모든 긴장력이 한번에 도입도록 하는 것 보다는 소정의 1차 긴장력만이 도입되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 1단계의 프리캐스트 콘크리트 패널(30) 및 앵커(10)의 설치, 그리고 앵커(10)의 1차 긴장이 완료되면, 2단의 프리캐스트 콘크리트 패널(30)을 수직하게 적층하여 설치하고 앞서 설명한 동일한 단계를 반복하여 2단의 성토층을 형성한다. 이때, 2단의 앵커(10)를 긴장할 때에, 이미 설치된 1단의 앵커(10)에 대하여 2차 긴장도 함께 실시하는 것이 바람직하다.

위와 같은 과정을 반복하여 옹벽을 축조하며, 각 단의 앵커(10)는 다차에 걸친 긴장을 통하여 최종 설계긴장력이 도입되도록 한다.

한편, 앵커(10)를 단계별로 설치하고 긴장함에 있어서, 각단의 앵커(10)가 모두 그 곡선부가 동일한 수직위치에 있도록 위치하여 성토지반에 인장균열의 발생할 우려가 있는 경우에는 상기 앵커(10)를 지그재그로 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 하단에 배치된 앵커(10)의 수직 위치와 그 상단에 배치된 앵커(10)의 수직위치가 서로 어긋나도록 배치하는 것이다.

위의 실시예에서, 앵커(10)가 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 축조에 사용되는 예를 예시하였으나, 상기 앵커(10)는 반드시 프리캐스트 콘크리트 패널에만 사용되는 것이 아니라, 다양한 형태의 옹벽에도 사용될 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 성토지반용 앵커는, 성토지반을 축조할 때, 성토지반내에 매립되어 설치되고 단부에서 당겨져 긴장되어 프리스트레스가 가해지게 되므로써, 성토지반이 변위되는 것을 방지하여 성토지반의 사면을 안정하게 보강하는 효과를 발휘한다.

특히, 본 발명에 따른 앵커는 그 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 시공도 용이하여 경제성과 시공성이 우수하다. 그 뿐만 아니라 앵커를 설치하기 위한 지반의 천공작업이 불필요하므로, 그만큼 시공비를 절약할 수 있으며, 천공작업 후 그라우팅 작업도 필요하지 아니하므로, 천공작업 및 그라우팅 작업의 생략에 의한 공기 단축 효과도 발휘할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 앵커에는 지압저항체가 구비되어 있어서, 성토지반에 더 큰 지압력을 발생시키게 되므로, 성토지반의 안정성이 더욱 향상된다.

또한, 본 발명에서는 앵커를 긴장할 때, 여러 차례에 걸쳐서 앵커를 긴장하여 프리스트레스를 도입할 수 있으므로, 성토지반의 축조 상황에 따른 토압에 맞추어 최적의 프리스트레스를 도입할 수 있다는 있다는 장점이 있으며, 재긴장이 용이하므로, 성토지반의 토압이 설계시 예측하였던 것과 다르게 나타났을 때도 효과적으로 대응할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 성토지반의 측면에 옹벽을 축조함에 있어서, 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용하게 되므로, 시공이 간편하고 시공 속도가 빨라 우수한 시공성과 경제성을 가지게 된다.

또한, 성토지반 내부에 조립 골재로서 폐콘크리트를 재활용하여 사용하게 되므로 환경친화적인 공사를 진행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성토지반용 앵커의 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 성토지반용 앵커를 이용하여 시공되는 성토지반 옹벽 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 앵커의 또다른 실시예의 개략적인 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 옹벽 구조의 개략적인 측단면도이고,

도 5a는 본 발명에 따른 옹벽 구조를 시공함에 있어서 1단계 성토공이 완료된 상태의 성토지반을 보여주는 평면도이고, 도 5b는 앵커의 정착구조 일예를 보여주는 도 5a의 원A 상세도이다.

도 6은 성토지반에 설치되는 종래의 옹벽의 구조를 보여주는 개략적인 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 앵커 11 : 인장부재

12 : 보호 파이프 13 : 중앙 지압저항체

14 : 단부 지압저항체 30 : 프리캐스트 콘크리트 패널

Claims (6)

1. 성토지반에 설치되는 앵커(10)로서, 양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재(11)와;

   상기 인장부재(11)의 구부러진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재(11)를 보호하는 보호 파이프(12)와;

   성토지반(50) 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되는데, 인장부재(11)의 단부 긴장에 의하여 성토지반(50)에 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프(12)의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체(13)가 구비되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보호 파이프(12)의 수평한 단부에도 추가적인 지압력을 발생시키기 위한 단부 지압저항체(14)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 중앙 지압저항체(13)가 소정 폭을 가지는 판재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 중앙 지압저항체(13)는 다수개의 수직한 고정말뚝(15)과, 상기 고정말뚝(15)을 보호 파이프(12)에 고정하기 위한 연결부재(16)로 구성되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 앵커.
5. 성토지반의 보호를 위하여 성토지반의 측면에 설치되는 옹벽구조로서,

   양단부가 서로 수평으로 배치되도록 중앙에서 구부려져 있는 인장부재(11)와, 상기 인장부재(11)의 구부러진 곡선 부분의 외부에 위치하여 인장부재(11)를 보호하는 보호 파이프(12)와, 성토지반(50) 내에 매립된 상태에서 양 단부가 당겨져 긴장되는데, 인장부재(11)의 단부 긴장에 의하여 성토지반(50)에 지압력이 발생할 수 있도록 상기 보호 파이프(12)의 곡선 부분 내측으로는 중앙 지압저항체(13)가 구비되어 구성되는 성토지반용 앵커(10)가, 소정 두께로 단계별로 성토된 성토지반 내에 매립되며;

   상기 성토층의 측면에는 프리캐스트 콘크리트 패널(30)이 수직하게 설치되고 인장부재(11)의 단부가 상기 패널(30)에서 긴장 정착되어 성토지반 내부에 지압력을 발생시키고;

   상기한 앵커(10)의 매립과 패널(30)은, 성토지반이 다단계로 성토됨에 따라 각 단계의 성토지반에 맞추어 단계별로 상부로 차례로 설치되어 전체 옹벽 구조물을 이루는 것을 특징으로 하는 성토지반용 옹벽구조.
6. 제5항에 있어서,

   상기 앵커(10)는 성토지반의 성토단계에 맞추어 다차에 거쳐 긴장되어 최종 설계 긴장력이 도입되는 것을 특징으로 하는 성토지반용 옹벽구조.