KR20080107130A

KR20080107130A - 지반보강재

Info

Publication number: KR20080107130A
Application number: KR1020070055061A
Authority: KR
Inventors: 장인희
Original assignee: 장인희
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-10

Abstract

본 발명은, 굴착공에 삽입되도록 구비되는 철근과; 상기 철근의 일단과 연결되어 함께 상기 굴착공에 삽입되도록 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 철근의 외주면과 접촉되는 내주면 틈새를 통해 충진제가 상기 굴착공에 채워지도록 형성되는 중공봉을; 포함하는 지반보강재를 제공한다.

또한, 본 발명은, 굴착공에 삽입되도록 구비되는 철근과; 상기 철근의 일단과 연결되어 함께 상기 굴착공에 삽입되도록 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 철근과 굴착공 사이에 충진제가 채워지도록 외주면에 상기 중공과 이어지는 연통구가 형성되는 중공봉을; 포함하는 지반보강재를 제공한다.

이에 의하면, 본 발명은 일반철근과 중공봉을 결합하여 상대적으로 저렴한 일반철근 고유의 하중을 유지하면서 중공봉의 구조적 장점을 극대화하여 간편하고 경제적이며 충실한 시공을 수행할 수 있는 지반보강재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 지반보강재 자체에 굴착비트를 결합함으로써 자천공이 가능하여 지반이 연약한 현장에서 굴착완료 후, 상기 지반보강재를 굴착공으로부터 빼내지 않고 곧바로 굴착공 내부에 충진제를 주입하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 슬리브에 의해 상기 지반보강재를 서로 연결하여 신장가능하게 됨으로써 굴착공의 깊이에 따라 유동적으로 대처할 수 있다.

지반보강재, 굴착공, 철근, 충진제, 중공봉, 패커, 굴착비트, 슬리브, 중공이음쇠

Description

지반보강재 {Reinforced material injected into soil}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 지반보강재를 나타낸 단면도이고,

도 2는 도 1의 중공봉과 철근의 연결상태를 나타낸 평면도이며,

도 3은 도 1의 중공봉의 하측에 비닐팩이 결합된 상태를 나타낸 단면도이며,

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 지반보강재를 나타낸 단면도이며,

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 지반보강재를 나타낸 단면도이며,

도 7은 본 발명의 제 4실시예에 따른 지반보강재를 나타낸 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100, 200, 300, 400: 지반보강재 110, 210, 310, 410: 철근

120, 220, 320: 중공봉 130, 230, 330: 외부패커

240: 내부패커 260: 에어배출관

270: 주입어뎁터유닛 350, 450: 제1중공이음쇠

355: 굴착비트 360, 370: 충진제주입관

480: 슬리브 490: 제2중공이음쇠

P: 비닐팩

본 발명은 지반보강재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 소재로 이루어지는 지반보강재의 설치 및 공정상의 문제점을 극복하여 보다 경제적이며 시공환경에 따라 다양한 지반보강이 이루어질 수 있도록 한 지반보강재에 관한 것이다.

종래에는 자본과 기술의 부족으로 도로나 철도공사시 주로 양호한 지반을 따라 시공하였으나, 도로나 철도의 직선화 사업, 확장사업 등의 시공환경 변화로 굴착시공에 따른 지반을 보강해야 할 필요성이 증대되고 있다.

이러한 지반보강재로서 주로 철근과 중공봉의 단일소재가 사용되고 있으며, 충진제로는 레진과 시멘트가 사용되고 있다.

철근의 경우에는 일반철근과 록볼트용 철근으로 나뉘는데 공히 두 종류의 철근은 시멘트 그라우팅이 제한된다는 문제가 있다.

또한, 상기 록볼트용 철근의 경우, 상기 일반철근에 비해 상대적으로 고가이고, 그라우팅시 복잡한 구조물을 필요로 하며, 경우에 따라서는 구조적으로 설계규격대로 시공이 이루어지지 않을 가능성도 있다.

또한, 상기 일반철근의 경우는 너트를 체결하기 위한 제작공정이 상대적으로 복잡하며, 여타 체결부재를 필요로 하는 문제가 있다.

이를 극복하고자 중공봉이 사용되는바, 상기 두 종류의 철근이 갖는 문제점을 보완할 수 있으나, 내부가 중공으로 이루어짐으로써 하중이 철근에 비해 상대적으로 저하된다.

이러한 하중의 상대적 저하 문제는 외경을 키우거나 두께를 두껍게 형성함으로써 극복할 수 있으나 경제성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 일반철근의 하중을 유지하면서도 중공봉의 구조적 장점을 극대화하여 레진과 시멘트를 이용한 그라우팅에 공히 적용될 수 있어서 시공이 간편하고 경제적이며 충실한 시공을 수행할 수 있는 지반보강재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 굴착공에 삽입되도록 구비되는 철근과; 상기 철근의 일단과 연결되어 함께 상기 굴착공에 삽입되도록 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 철근의 외주면과 접촉되는 내주면 틈새를 통해 충진제가 상기 굴착공에 채워지도록 형성되는 중공봉을; 포함하는 지반보강재를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지반보강재에 대해 상세하게 살펴본다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 지반보강재를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 지반보강재(100)는, 도면을 기준으로 상단부터 굴착공( 미도시)에 삽입되도록 구비되는 철근(110)과, 상기 철근(110)의 하단과 연결되어 상기 굴착공에 함께 삽입되도록 길이방향으로 제1중공(120a)이 형성되고 외주면에 상기 제1중공(120a)과 이어지는 한 쌍의 제1, 2연통구(120b)(120c)가 형성되며 외주면 하측에 제1나사산(121)이 형성되는 중공봉(120)과, 상기 중공봉(120)의 제1나사산(121) 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 주입되는 충진제의 누출을 방지하는 외부패커(130)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 의해 상기 충진제는 도시된 화살표 방향 즉, 상기 중공봉(120)의 제1중공(120a) 하측으로부터 유입되어 제1, 2연통구(120b)(120c)를 통해 굴착공의 깊이방향으로 토출됨으로써 상기 굴착공에 내부에 채워지게 된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1실시예에 따른 지반보강재(100)는 상기 중공봉(120)과 상기 철근(110)의 하단이 연결됨에 있어서, 상기 중공봉(120)의 연결부(122)가 상기 철근(100)의 외주면의 양측방향으로 압착결합되어 이루어진다.

이때 상기 연결부(122)의 내주면 상에 틈새(120d)가 발생하게 되는바, 상기 틈새(120d)를 이용하면 전술한 제1, 2연통구(120b)(120c)를 형성시키지 않고도 충진제의 주입이 가능하다. 즉, 상기 중공봉(120)의 제1중공(120a)을 통해 주입되는 상기 충진제는 주입측의 반대측에 형성된 틈새(120d)를 통과함으로써 상기 굴착공에 채워지게 되는 것이다.

그리고, 중공봉(120)은 도면에 미 도시하였으나 후술할 슬리브나 너트 등의 타부품과의 호환 및 원가절감 그리고 제작 편의를 위해서 축소, 확대 또는 타 중공봉과 결합되어 형성될 수도 있다.

상기 중공봉(120)의 내경에 또 다른 중공봉이 내삽되어 통용되는 일반 너트가 상기 또 다른 중공봉의 외경에 호환 결합되게 형성할 수도 있다.

첨부된 도 1과 도 2에 도시된 지반보강재(100)의 충진제로는 시멘트를 이용하는 것이 바람직하나, 상기 충진제는 시멘트에 한정되지 않고 레진이 사용될 수 있음은 물론이다. 즉, 형성된 상기 지반보강재(100)의 굴착공 삽입에 앞서 레진이 우선 삽입되고 상기 지반보강재(100)가 후에 삽입되어 레진을 혼합하면서 설치될 수도 있다. 이와 같이 충진제로 레진이 사용되면 상기 외부패커(130)는 불필요하게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 지반보강재(100)는 상기 중공봉(120)의 하측에 결합되는 것으로서 내부에 충진제가 저장되고 상기 중공봉(120)과 착탈식으로 연결되어 상기 충진제가 무동력으로 주입되도록 구비되는 비닐팩(P)을 더 포함할 수도 있다. 상기 비닐팩(P) 내의 충진제는 끼움 결합되는 밸브(V)가 개방된 상태에서 상기 비닐팩(P)의 외측이 가압됨으로써 상측의 상기 중공봉(120)으로 주입된다.

이러한 상기 비닐팩(P)은 물과 시멘트의 혼합이 수작업으로 이루어질 수 있도록 하여, 종래와 같이 그라우팅 펌프 및 믹서가 불필요하여 무동력, 무보수의 경제적인 그라우팅을 할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 지반보강재(200)를 나타낸 단면도로서, 상기 제 1실시예와 구별되는 것은 후술할 내부패커(240)와 에어배출관(260) 및 주입어뎁터유닛(270)을 더 구비함에 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 지반보강재(200)는, 도면을 기준으로 상단부터 굴착공(미도시)에 삽입되도록 구비되는 철근(210)과, 상기 철근(210)의 하단과 연결되어 상기 굴착공에 함께 삽입되도록 길이방향으로 제1중공(220a)이 형성되고 외주면에 상기 제1중공(220a)와 이어지는 한 쌍의 제1, 2연통구(220b)(220c)가 대향되게 형성되며 외주면 하측에 제1나사산(221)이 형성되는 중공봉(220)과, 상기 중공봉(220)의 제1나사산(221) 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 주입되는 충진제의 누출을 방지하는 외부패커(230)와, 상기 중공봉(220)의 외주면에 착탈식으로 연결되도록 내부에 관통구(270a)가 형성되어 상기 중공봉(220)의 중공과 연통되고, 상기 관통구(270a)과 연통되어 충진제의 입구를 제공하는 주입구(271)가 형성되는 주입어뎁터유닛(270)과, 상기 주입어뎁터유닛(270)의 관통구(270a) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 내부패커(240)와, 일단이 상기 내부패커(240)를 관통하여 외부로 노출되고 타단이 상기 중공봉(220)의 제1중공(220a)을 관통하여 상기 굴착공 상에 배치되어 상기 굴착공 내부의 에어를 배출시키는 에어배출관(260)을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 의해 상기 충진제는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내부패커(240)가 주입구(271)의 하측에 위치한 상태에서 화살표 방향 즉, 주입구(271)를 통해 상기 중공봉(220)의 제1중공(220a)으로 주입되고 이어서 제2연통구(220c)를 통해 굴착공의 깊이방향으로 채워지게 된다.

상기 충진제가 굴착공에 충진 완료되면 상기 내부패커(240)는 도 5에 도시된 바와 같이 주입구(220d)의 상측으로 슬라이딩 이동되어 상기 중공봉(220)의 제1중 공(220a) 하단에 고정됨으로써 굴착공에 내부에 충진 완료된 충진제가 상기 제2연통구(220c)를 통해 누출되는 것을 차단함으로써 충진제의 역류를 방지하게 된다.

위와 같이 충진제가 주입되는 동안에 상기 에어배출관(260)은 상기 굴착공 내부의 에어를 굴착공 외부로 빼내는 작용을 한다.

한편, 상기 주입구(271)에는 전술한 제 1실시예의 비닐팩(P)이 밸브에 의해 결합되어 이루어질 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 지반보강재(300)를 나타낸 단면도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지반보강재(300)는, 굴착공(미도시)에 삽입되도록 구비되는 철근(310)과, 상기 철근(310)의 하단과 연결되어 상기 굴착공에 함께 삽입되도록 길이방향으로 제1중공(320a)이 형성되고 외주면에 상기 제1중공(320a)과 이어지는 제1, 2연통구(320b)(320c)가 대향되게 형성되며 외주면 하측에 제1나사산(321)이 형성되는 중공봉(320)과, 상기 중공봉(320)의 제1나사산(321) 외주면을 감싸며 상기 굴착공에 주입되는 충진제의 누출을 방지하는 외부패커(330)와, 상기 철근(310)의 상단과 연결되도록 길이방향으로 제2중공(350a)이 형성되고 외주면에 상기 제2중공(350a)과 이어지는 제3, 4연통구(350b)(350c)가 대향되게 형성되며 외주면에 제2나사산(351)이 형성되는 제1중공이음쇠(350)와, 상기 제1중공이음쇠(350)의 제2나사산(351)과 내주면이 결합되어 굴착공을 드릴링하도록 구비되며 측면에 제1, 2토출구(355a)(355b)가 구비되는 굴착비트(355)와, 상기 제1연통구(320b)와 제3연통구(350b)를 연결하고 상기 제2연통구(320c)와 제4연통구(350c)를 연결하여 굴착공 내부로 충진제를 주입시키는 충진제주입관(360)(370)을 포함하여 이루어진 다.

상기 충진제주입관(360)(370)은 굴착비트(355)의 드릴링 작업시에는 에어나 물을 분사하는 용도로 전용되어 드릴링시 발생되는 굴착공 내부의 슬라임(Slime)이 외부로 토출되도록 한다.

한편, 제 3실시예에 따르면 상기 지반보강재(300)는 전술한 도 4의 제 2실시예에서 구성된 에어배출관을 더 구비할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구성에 의하면 우선 상기 외부패커(330)가 미장착된 상태에서 철근에 장착된 굴착비트(355)가 회전되어 굴착공이 드릴링 됨과 동시에 상기 충진제주입관(360)(370)을 통해 에어나 물이 분사되면서 드릴링에 따른 슬라임을 토출공 외부로 배출시켜 소정의 굴착공이 형성된다.

그럼 다음 곧바로 상기 지반보강재(300)를 굴착공으로부터 빼내지 않은 상태로 외부패커(300)를 상기 중공봉(320)의 제1나사산(321)에 장착하고 충진제를 주입하게 되는데 상기 충진제는 충진제주입관(360)(370)를 통해 상기 굴착비트(355)의 제1, 2토출구(355a)(355b)로 토출되어 굴착공에 채워지게 되는 것이다.

도 7은 본 발명의 제 4실시예에 따른 지반보강재(400)를 나타낸 단면도로서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 지반보강재(400)는, 슬리브(480)를 더 구비함으로써 굴착공의 깊이에 따라 신장가능하도록 추가 구비되는 철근(410)이 서로 연결되게 이루어진다.

즉, 일측 철근(410)의 상단이 제1중공이음쇠(450)의 제2중공(450a)에 연결되고 제1중공이음쇠(450)의 제2나사산(451)에 슬리브(480)의 내주면이 볼팅 결합되어 타측 철근(410)이 서로 연결 가능해지는바, 상기 타측 철근(410)의 하단에 상기 제1중공이음쇠(450)와 동일한 형태의 제2중공이음쇠(490)를 더 구비함이 바람직하다.

이와 같은 구성에 따르면 상기 타측 철근(410)의 하단은 상기 제2중공이음쇠(490)의 제3중공(490a)에 연결되고 상기 제2중공이음쇠(490)의 제3나사산(491)이 상기 슬리브(480)의 내주면과 볼팅 결합되어 둘 이상의 철근(410)이 서로 연결 가능해짐으로써 굴착공의 깊이에 따라 신장가능하게 이루어지는 것이다.

도 7에서 미설명된 도면부호인 450b는 제3연통구, 450c는 제4연통구, 490b는 제5연통구, 490c는 제6연통구이다.

한편, 본 제 4실시예는 전술한 제 1실시예 내지 제 3실시예에 각기 적용하여 실시될 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 일반철근과 중공봉을 결합하여 상대적으로 저렴한 일반철근 고유의 하중을 유지하면서 중공봉의 구조적 장점을 극대화하여 간편하고 경제적이며 충실한 시공을 수행할 수 있는 지반보강재를 제공할 수 있다.

Claims

굴착공에 삽입되도록 구비되는 철근과;

상기 철근의 일단과 연결되어 함께 상기 굴착공에 삽입되도록 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 철근의 외주면과 접촉되는 내주면 틈새를 통해 충진제가 상기 굴착공에 채워지도록 형성되는 중공봉을;

포함하는 지반보강재.
굴착공에 삽입되도록 구비되는 철근과;

상기 철근의 일단과 연결되어 함께 상기 굴착공에 삽입되도록 길이방향으로 중공이 형성되고 상기 철근과 굴착공 사이에 충진제가 채워지도록 외주면에 상기 중공과 이어지는 연통구가 형성되는 중공봉을;

포함하는 지반보강재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중공봉의 외주면을 감싸도록 설치되어 상기 굴착공에 주입되는 충진제의 누출을 방지하는 외부패커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 충진제가 저장되고 상기 중공봉과 착탈식으로 연결되어 상기 충진제가 무동력으로 주입되도록 구비되는 비닐팩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중공봉과 착탈식으로 연결되도록 내부에 관통구가 형성되어 상기 중공봉의 중공과 연통되고, 상기 관통구와 연통되어 충진제의 입구를 제공하는 주입구가 형성되는 주입어뎁터유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 5항에 있어서, 상기 주입어뎁터유닛은,

상기 주입어뎁터유닛의 관통구 상에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 내부패커를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 6항에 있어서,

상기 굴착공 상에 배치되어 상기 굴착공 내부의 에어를 배출시키는 에어배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 철근의 타단이 연결되도록 길이방향으로 중공이 형성되는 중공이음쇠를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 8항에 있어서, 상기 중공이음쇠는,

상기 철근의 외주면과 접촉되는 내주면 상에 상기 중공이음쇠의 중공과 이어지는 틈새가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 9항에 있어서,

상기 중공이음새의 중공과 연통되도록 결합되는 토출구를 구비한 굴착비트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 10항에 있어서,

상기 중공봉과 상기 중공이음새의 각 틈새를 연결하도록 구비되어 상기 굴착비트를 통한 드릴링 작업시에는 에어나 물의 분사 유로를 제공하고 충진제 주입시에는 충진제의 주입 유로를 제공하는 충진제주입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 8항에 있어서, 상기 중공이음쇠는,

외주면에 상기 중공과 이어지는 연통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 12항에 있어서,

상기 중공이음새의 중공과 연통되도록 결합되는 토출구를 구비한 굴착비트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 13항에 있어서,

상기 중공봉과 상기 중공이음새의 각 연통구를 연결하도록 구비되어 상기 굴착비트를 통한 드릴링 작업시에는 에어나 물의 분사 유로를 제공하고 충진제 주입시에는 충진제의 주입 유로를 제공하는 충진제주입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.
제 8항에 있어서,

상기 철근을 서로 연결할 수 있도록 상기 중공이음쇠와 결합되는 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강재.