KR20070091520A - 록볼트용 발포레진 낙하방지캡 및 이를 이용한 록볼트시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 내부의 암벽에 록볼트(rock bolt)를 설치할 때 볼트공이 터널 천정에 형성된 경우에도 록볼트의 시공과정에서 발포 레진이 볼트공 밖으로 흘러내릴 가능성이 없고, 특히 록볼트에 대한 오거(auger)작업이 가능하여 록볼트를 견고히 정착시킬 수 있는 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법에 관한 것이다.

록볼트, 안전캡, 시공

Description

록볼트용 발포레진 낙하방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법{A cap for filling resin foam for rock bolt and construction method using it}

도 1은 종래의 방법으로 시공된 록볼트의 단면도,

도 2는 종래의 록볼트 고정구의 구조를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 록볼트용 발포레진 낙하방지캡의 사시도,

도 4는 도 3의 낙하방지캡에 대한 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 상기 낙하 방지캡에 보강 파이프와 마감캡이 결합되는 상태를 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

12; 암반 14; 록볼트(rock bolt)

17; 볼트공 20; 보강층

50; 낙하방지캡 52; 관통공

54; 경사공 56; 슬릿(slit)

58; 걸림턱 60; 보강 파이프

70; 마감캡

본 발명은 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 내부의 암벽에 록볼트(rock bolt)를 설치할 때 볼트공이 터널 천정에 형성된 경우에도 록볼트의 시공과정에서 발포 레진이 볼트공 밖으로 흘러내릴 가능성이 없고, 특히 록볼트에 대한 오거(auger)작업이 가능하여 록볼트를 견고히 정착시킬 수 있는 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법에 관한 것이다.

통상적으로 도로 공사나 지하철 공사 또는 채광 작업 등을 위해 땅속으로 터널을 굴착할 때는 터널 내부의 구조를 보강하기 위하여 터널 내벽에 콘크리트 보강층을 형성한다. 이때, 상기 보강층을 지지하기 위하여 첨부한 도 1에 나타낸 바와 같이, 터널 내부의 암반(12) 깊숙히 일정한 간격으로 다수개의 볼트공(17)을 굴착하고, 그 볼트공(17)에 록볼트(14)와 발포 레진을 삽입한 다음, 상기 발포 레진을 경화시켜 록볼트(14)가 단단히 정착되도록 하고, 록볼트(14)의 노출 단부에 보강판(18)과 너트(19)를 체결한 후, 그 위에다 콘크리트를 타설하여 보강층(20)을 형성한다.

또한, 상기 볼트공에 록볼트를 고정하기 위해서 사용하는 발포 레진은 통상 유리관 속에 폴리우레탄 발포수지와 발포 촉진제가 분리 충진된 레진 캡슐(resin capsule)을 사용한다. 즉, 볼트공 속에 상기 레진 캡슐을 투입하고, 그 위에 록볼트를 삽입하여 상기 레진 캡슐을 파쇄하면, 상기 발포수지와 촉진제가 반응하여 팽창 및 경화하면서 볼트공 내에 록볼트를 단단히 정착시킨다. 이때, 상기 레진 캡슐을 완전히 파쇄하고, 동시에 발포 레진이 볼트공 속에 구석구석 채워지도록 하기 위하여 상기 록볼트를 상하 및 좌우로 흔들어 주는 소위 오거(auger)작업을 실시한다.

그런데 종래에 특히 터널 천정 부분에다 록볼트를 설치할 경우에는 볼트공이 거꾸로 천공되어 있기 때문에 볼트공 속에서 레진 캡슐을 파쇄하고 오거(auger)작업을 실시하면, 발포 레진이 밑으로 흘러 내려서 작업 과정이 매우 번거럽고 불편하며, 때로는 캡슐이 파쇄되어 발생하는 유리 파편이 밑으로 떨어져서 작업자가 다치는 경우도 종종 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록실용신안 제368519호(공고일자; 2004.11.26)에서는 도 2와 같이 다수개의 외측돌기(23)와 내측돌기(24)가 형성되어 있는 원통형 본체(21)와, 상기 본체(21) 하단의 플렌지부(25)에 결합되는 플랩(31)과, 상기 본체(21) 하부와 플랩(31) 사이에 삽입되는 원통형 가이드(41)로 이루어지는 록볼트 고정구가 제안된 바 있다. 이러한 구조를 갖는 록볼트 고정구는 원통형 본체(21)의 외측돌기(23)가 볼트공의 내벽에 지지되고, 내측돌기(24)는 록볼트(14)를 지지한다. 그런데 상기 외측돌기(23)와 내측돌기(24)는 얇은 철편에 불과하기 때문에 고정구를 견고하게 지지할 수가 없고, 록볼트(14)를 삽입하는 과정 에서 고정구의 중심이 좌우로 흔들거릴 가능성이 매우 높다. 또한, 상기 고정구의 경우에는 고정구 속으로 록볼트(14)가 일단 삽입되고 나면, 록볼트(14)가 내측돌기(24)에 걸려서 잘 움직이지 않기 때문에 록볼트(14)에 대한 오거(auger)작업을 효과적으로 실시할 수가 없는 문제가 있다.

이에 본 발명은 터널 암반에 형성된 볼트공에 록볼트를 설치함에 있어서, 상기 볼트공이 터널 천정에 형성된 경우에도 록볼트를 정착시켜 주는 발포 레진 및 유리 파편이 볼트공 밖으로 흘러내릴 가능성이 전혀 없고, 특히 록볼트를 볼트공의 중심축 상에 견고히 지지하면서도 록볼트에 대한 오거(auger)작업이 가능하여 록볼트를 단단히 정착시킬 수 있는 록볼트용 발포레진 낙하방지캡 및 이를 이용한 록볼트 시공방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 록볼트용 발포레진 낙하방지캡은 신축성 합성수지로 이루어진 원뿔대(circular truncated cone) 형상으로서, 세로 중심선을 따라 상하로 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공의 상단부에는 위로 갈수록 차츰 내경이 좁아지는 경사공이 형성되어 있으며, 상기 경사공 주변에는 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 낙하방지캡의 외면에 환형 걸림턱이 층층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 낙하 방지캡의 관통공에 삽입되는 보강 파이프와 마감캡를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 록볼트의 시공방법은 터널 내부의 암반에 볼트공을 굴착하는 공정과, 상기 볼트공 내부에 발포성 수지와 촉진제가 내장된 레진 캡슐을 투입하는 공정과, 상기 볼트공 입구에 신축성 합성수지 재질로 이루어지고 세로 중심선을 따라 상하로 관통공이 형성되어 있는 원뿔대 형상의 낙하 방지캡을 삽입하는 공정과, 상기 낙하 방지캡의 관통공 속으로 록볼트를 삽입하여 상기 레진 캡슐을 파쇄하고 발포성 수지를 발포 및 경화시키는 공정과, 상기 록볼트의 노출 단부에 보강판과 너트를 체결하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡의 사시도이고, 도 4는 도 3의 낙하방지캡에 대한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 상기 낙하 방지캡에 보강 파이프와 마감캡이 결합되는 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡(50)은 신축성 합성수지 재질로 이루어지고, 외주면이 완만한 경사를 이루는 원뿔대(circular truncated cone) 형상이다. 여기서 원뿔대는 원뿔을 밑면에 평행인 평면으로 잘라서 원뿔 부분을 제거한 입체 도형을 말한다. 상기 낙하방지캡(50)에는 세로 중심선을 따라서 상하로 관통공(52)이 형성되어 있다. 관통공(52)은 하단부에서 일정 높이까지는 내경이 일 정하게 진행되다가 상반부, 바람직하기로는 낙하방지캡(50) 전체 높이의 1/2 ~ 1/3 높이부터 위로 갈수록 차츰 내경이 좁아지는 경사공(54)이 형성되어 있고, 상기 경사공(54) 주변에는 다수개의 슬릿(56)이 형성되어 있다. 또한, 바람직하기로는 상기 낙하방지캡(50)의 외주면에 원주상을 따라 층층이 환형 걸림턱(58)이 형성되어 있다. 상기 걸림턱(58)은 낙하방지캡(50)이 볼트공에서 쉽게 빠져나오지 않도록 도와주는 기능을 한다.

본 발명은 도 5와 같이 추가적으로 상기 관통공(52)에 삽입되는 보강 파이프(60)를 포함할 수 있다. 상기 보강 파이프(60)는 외경과 내경이 일정한 경성 관체로서, 금속제 또는 강도가 강한 플라스틱 소재를 사용할 수 있다. 상기 파이프(60)의 외경은 상기 낙하방지캡(50)의 관통공(52)의 내경과 동일하거나 약간 작고, 내경은 파이프(60) 속으로 록볼트가 자유롭게 진입할 수 있도록 록볼트의 최대 외경보다 약간 크게 형성한다. 참고로 현재 산업 현장에서 사용하고 있는 록볼트는 대부분 직경이 25 mm 인 것을 사용하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 낙하방지캡(50)과 보강 파이프(60)에 더하여 파이프(60)의 내경을 임시로 막아 주는 마감캡(70)을 포함할 수도 있다. 마감캡(70)는 도 5와 같이 납작한 원주형으로서 볼트공 속으로 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 특히 레진 캡슐의 외경이 보강 파이프(60)의 내경 보다 작은 경우에는 레진 캡슐이 파이프를 통해서 밑으로 떨어지지 않도록 방지해 주는 역할을 한다.

이하, 본 발명에 따른 록볼트의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 통상적인 방법으로 터널 내부의 암반에 다수개의 볼트공을 굴착한다. 이때, 볼트공의 직경과 길이는 터널 공사의 내용이나 암반의 상태에 따라 달라질 수 있는데, 예컨대 직경이 30 ~ 40 mm 이고, 길이는 2 ~ 4 m 의 크기로 되도록 굴착한다.

이어, 상기 볼트공의 내부에 발포성 수지와 촉진제가 내장된 레진 캡슐을 투입한다. 현재 산업현장에서 사용되고 있는 레진의 종류는 발포 및 경화시간에 따라서 급결용, 선단용 및 충진용으로 구분할 수 있다. 이중 급결용은 발포시간이 약 30초이고, 경화시간은 약 1시간 소요된다. 그리고, 선단용은 발포시간이 약 60초이고, 경화시간은 약 1시간이며, 충진용은 발포시간이 약 360초, 경화시간은 약 6시간 정도 소요된다. 상기와 같은 레진 캡슐은 볼트공의 길이에 따라 사용하는 종류가 달라지게 되는데, 예컨대, 볼트공의 길이가 2 m 인 경우에는 급결형 + 선단형의 조합으로 사용하고, 볼트공의 길이가 3 m 인 경우에는 급결형 + 선단형 + 충진형을 조합하여 사용하며, 길이가 4 m 인 경우에는 급결형 + 선단형 + 충진형 + 충진형을 조합하여 사용한다.

다음 공정은 레진 캡슐이 투입된 볼트공 입구에 신축성 합성수지 재질로 이루어진 원뿔대 형상의 낙하방지캡(50)를 삽입한다. 상기 낙하방지캡(50)에는 세로 중심선을 따라 상하로 관통공(52)이 형성되어 있고, 관통공(52)의 상반부에는 위로 갈수록 차츰 내경이 좁아지는 경사공(54)이 형성되어 있으며, 상기 경사공(54) 주변부에는 다수개의 슬릿(56)이 형성되어 있다.

다음 공정은 상기 낙하방지캡(50)의 관통공(52) 속으로 록볼트를 삽입한다. 그러면, 록볼트에 의해 볼트공 속에 미리 투입된 레진 캡슐이 파손되면서 캡슐 속에 저장된 발포성 수지와 발포 개시제가 반응하여 발포 및 경화과정이 진행된다. 이때, 상기 낙하방지캡(50) 속에서 록볼트가 자유롭게 진퇴할 수 있기 때문에 볼트공 속에서 록볼트를 상하좌우로 흔들어 주는 오거(auger) 작업을 용이하게 실시할수 있다. 또한, 발포과정에서 발생하는 볼트공 내부의 압력은 낙하방지캡(50)과 록볼트 사이의 간격을 통해서 외부로 방출된다.

마지막 공정은 상기 록볼트가 완전히 경화된 후 통상적인 방법으로 록볼트의 노출 단부에 보강판과 너트를 체결한다.

한편, 본 발명에서는 볼트공에 낙하방지캡(50)을 삽입하고, 낙하방지캡(50)의 관통공(52)에 보강 파이프(60)를 강제 삽입한 다음, 이 보강파이프(60) 속에 록볼트를 삽입할 수도 있다. 이때 보강 파이프(60)의 외경은 상기 관통공(52)의 내경과 거의 동일하거나 약간 작기 때문에 관통공(52)에는 파이프(60)가 비교적 쉽게 삽입된다. 그러나 내경이 좁아지는 경사공(54) 부위에서는 보강 파이프(60)가 잘 삽입되지 않기 때문에, 예컨대 고무 망치를 이용하여 파이프(60)를 강제 삽입한다. 이렇게 하면, 경사공(54) 주변에 형성된 슬릿(56)에 의해 낙하방지캡(60)의 상단이 밖으로 벌어지면서 낙하방지캡(50)와 파이프(60)가 볼트공 내부에 견고히 밀착된다.

본 발명에서는 일단 볼트공에 낙하방지캡(50)을 삽입하고 나면, 볼트공이 터 널 천정에 거꾸로 설치된 경우에도 볼트공 속에 투입된 레진 캡슐이 밑으로 떨어질 염려가 없기 때문에 작업자가 일일이 볼트공 입구를 막은 상태로 작업을 진행할 필요가 없다. 따라서, 일단 모든 볼트공에 대하여 파이프 삽입공정까지 실시한 후에 필요한 만큼 시차를 두고 다음 공정인 록볼트 삽입공정을 진행할 수 있기 때문에 종래에 비하여 록볼트 설치작업을 매우 효율적으로 진행할 수가 있다.

또한, 파이프 삽입공정이 끝난 후 다음 공정인 록볼트 삽입공정이 진행될 때까지 상당한 시차가 예상되는 경우, 또는 레진 캡슐의 외경이 보강 파이프(60)의 내경 보다 작은 경우 등 필요한 경우에는 낙하방지캡(50) 또는 보강 파이프(60)의 내경에 마감캡(70)를 삽입하여 입구를 막아둘 수가 있다. 상기 마감캡(70)는 록볼트를 삽입할 때 볼트공 속으로 밀어넣으면 된다. 종래에는 특히 볼트공이 터널 천정에 설치된 경우, 볼트공 속에 레진 캡슐을 투입한 다음에는 작업자가 레진 캡슐이 떨어지지 않도록 볼트공 입구를 막고 있는 상태에서 곧 바로 록볼트 삽입공정을 진행해야 하는 불편함이 있었다.

본 발명에서는 상기 발포 레진을 사용하는 대신에 시멘트를 포함하는 무기 고착제나 모르타르를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 록볼트용 발포레진 낙하 방지캡을 사용하면, 특히 터널의 천정 부위에 볼트공을 설치할 때에도 발포 레진이나 유리 파편이 밑으로 흘러내릴 염려가 없어서 작업과정이 매우 편리하고 안전한 효과가 있다.

또한, 볼트공 내부에 레진 캡슐을 투입한 후에 바로 록볼트를 삽입할 필요가 없이 다수개의 볼트공에 연속적으로 레진 캡슐을 투입하고, 볼트공 입구를 본 발명의 낙하방지캡(50) 및 입구마개(70)로 막은 다음, 일단 작업을 중단하고 필요한 시간이 경과한 이후에 다시 록볼트를 삽입하면 되기 때문에 작업성이 매우 양호한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 발포레진 낙하방지캡은 록볼트를 볼트공의 중심축 상에 견고히 지지해 주며, 특히 낙하방지캡이 삽입된 상태에서도 록볼트에 대한 오거(auger) 작업이 가능하기 때문에 록볼트를 보다 단단히 정착시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 신축성 합성수지로 이루어진 원뿔대(circular truncated cone) 형상으로서, 세로 중심선을 따라 상하로 원통형 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공의 상단부에는 위로 갈수록 차츰 내경이 좁아지는 경사공이 형성되어 있으며, 상기 경사공 주변에는 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 록볼트용 발포레진 낙하방지캡.
2. 제1항에 있어서, 상기 낙하방지캡의 외면에는 환형 걸림턱이 층층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 록볼트용 발포레진 낙하방지캡.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 낙하방지캡의 관통공에 삽입되는 보강 파이프와 상기 파이프의 내경을 임시로 막아 주는 마감캡을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 록볼트용 발포레진 낙하방지캡.
4. 터널 내부의 암반에 볼트공을 굴착하는 공정과; 상기 볼트공 내부에 발포성 수지와 촉진제가 내장된 레진 캡슐을 투입하는 공정과; 상기 볼트공 입구에 신축성 합성수지 재질로 이루어지고 세로 중심선을 따라 상하로 관통공이 형성되어 있는 원뿔대 형상의 낙하 방지캡을 삽입하는 공정과; 상기 낙하방지캡의 관통공 속으로 록볼트를 삽입하여 상기 레진 캡슐을 파쇄하고, 발포성 수지를 발포 및 경화시키는 공정과; 상기 록볼트의 노출 단부에 보강판과 너트를 체결하는 공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 록볼트의 시공방법.
5. 제4항에 있어서, 볼트공에 낙하방지캡을 삽입한 다음, 낙하방지캡의 관통공에 보강 파이프를 강제 삽입하고, 이 보강파이프 속에 록볼트를 삽입하는 것을 특징으로 하는 록볼트의 시공방법.

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