KR20090081843A

KR20090081843A - 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법

Info

Publication number: KR20090081843A
Application number: KR1020080007951A
Authority: KR
Inventors: 김용기
Original assignee: (주) 효창이엔지; 김용기
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-07-29

Abstract

본 발명은 락볼팅 공법으로 암사면지반을 보강하면서, 락볼트를 와이어로프와 연계시키고, 암사면지반의 안정화를 위해 설치하는 상기 락볼트의 후두부에는 가압판과 압축고정되는 스프링을 설치하여, 와이어로프가 암사면지반의 표면을 엮어 매는 방식으로 낙석을 방지하도록 구성된 암사면지반 안정공법과 낙석방지공법의 복합공법에 관한 것이다.

암사면, 락볼트, 스프링, 와이어로프, 가압판, 낙석방지

Description

외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법{Rock slope reinforcement method using rock-bolt which is eqipped with exterior spring}

토지조성, 도로, 철도공사 등에 수반하여 발생하는 경사지반은 그 연장, 면적이 크기 때문에 자연재해를 받기 쉽고, 귀중한 인명의 손실 및 가옥의 손실 등을 초래하여 산업, 국민생활에 불안을 가져오는 경우가 많으므로 경사지의 붕괴에 대한 재해방지대책으로 사면안정의 중요성이 높아지고 있다. 본 발명은 경사지반 중 암사면의 보강 보호 공법에 관한 것이다.

락볼트 공법은 종래 굴(터널) 내면의 암반의 보강 및 붕괴방지, 암사면의 보강 및 붕괴방지, 암반에 물체를 취부하는 등의 수단으로 사용되어 왔으며, 본 발명은 암사면의 보강기술에 관한 것이다.

암사면지반 보강을 위한 락볼트 공법은 락볼트를 견고한 심층지반에 매립, 설치함으로서 원지반의 자체의 전단강도를 이용하여 사면을 안정시키는 공법이다. 이러한 락볼트 공법을 시공하면 암사면의 전체적인 안정성은 높아지나, 암사면지반 표면의 낙석에 대한 대책은 미흡하다. 따라서, 종래에는 암사면지반의 낙석방지를 위해 철망, 와이어 로프 등을 암사면 표면에 설치하였다.

다만, 이러한 종래의 공법은 돌이 암사면에서 굴러 떨어지는 것을 막아주기만 할 뿐, 철망이나 와이어 로프 등의 부재가 암사면 자체의 안정성을 강화하는 부재로 활용되지는 못했다.

본 발명은 상기한 락볼트 공법과 낙석방지 수단 간의 연계성을 향상시켜 락볼트 시공과정에서 암사면지반 자체와 암사면지반의 표면을 동시에 보강할 수 있도록 함으로서 별도의 낙석방지 공정을 생략하여, 시공공정의 단순화, 공기단축 및 시공단계에서의 경비절감을 실현해 낼 수 있음은 물론 암사면지반의 안정성을 강화시키는 암사면지반 보강공법을 제공함을 그 목적으로 한다.

이하는 본 발명의 과제실현을 위해서 도출한 과제 해결 수단이다.

1. 암사면지반의 표면을 턴버클에 의해 1차적으로 긴장된 와이어로프와 연결된 가압판이 락볼트에 구비된 외장 스프링의 복원력을 받아 암사면지반 표면을 압착하도록 하여, 기존의 낙석 방지망과 같은 수동형태(Passive type)의 표면보강에서 탈피하여 표면 변위를 적극적으로 억제하는 주동형태(Active type)의 표면보강을 가능하게 한다.

2. 락볼트의 후두부에 끼워지는 스프링을 압축시키며 가압판을 눌러 고정시킴으로서, 상기 가압판과 체결되는 와이어로프를 강하게 인장하며 2차적으로 긴장된 상태로 고정시키는 구조를 취함으로서, 결과적으로 상기 와이어로프가 암사면지 반을 엮어 매는 형태로 설치되도록 하여 암사면지반의 보강효과를 극대화 시킨다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 가압판이 턴버클에 의해 1차적으로 긴장된 와이어로프와 체결된 후 스프링의 복원력에 의해 암사면지반에 형성된 천공홀 입구 쪽으로 밀려 들어감으로서 2차적인 긴장력이 도입되어 상기 와이어로프가 암사면지반을 강하게 엮어 매는 효가가 발생하여, 암사면지반의 보강효과가 극대화 된다.

2. 비탈면 붕괴사고 사례의 대부분을 차지하는 낙석 발생이나 표면 세굴의 얕은 파괴를 적극적으로 억제하며, 이로 인해 사고처리나 유지관리 횟수를 감소시켜 사회적 비용을 절감시킬 수 있다.

3. 별도의 낙석방지 공정은 생략할 수 있으므로, 시공공정의 단순화, 공기단축 및 시공단계에서의 경비절감을 실현해 낼 수 있다.

본 발명은 몸체부(110)와 후두부(120)로 구성된 락볼트(100); 단위길이마다 턴버클(210)로 연결된 와이어로프(200); 및 중앙부에 통공이 형성된 4각판재로서, 4변에 각각 2개씩의 볼트구멍이 형성된 가압판(300); 을 이용하여 암사면지반(1)을 보강하는 공법으로서, (a) 암사면지반(1)을 천공하여 입구가 상기 가압판(300)보다 넓게 벌어진 천공홀(2)을 형성시키는 단계; (b) 상기 락볼트(100)를 상기 천공홀(2)에 삽입하여 후두부(120)를 암사면지반(1) 외부로 돌출시킨 상태에서, 상기 천공홀(2) 내에 정착재(3)를 주입하여 고착시키는 단계; (c) 암사면지반(1) 표면에 상기 와이어로프(200)를 가로줄(200a)과 세로줄(200b)로 배치하여 격자형으로 설치하되, 상기 천공홀(2)이 형성된 지점마다 교차점이 형성되도록 설치하는 단계; (d) 상기 가압판(300)을 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 끼우고, 상기 와이어로프(200)와 가압판(300)을 U형볼트(310)로 체결하는 단계; 및 (e) 상기 턴버클(210)을 조여 상기 와이어로프(200)를 팽팽하게 긴장시키고, 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 스프링(400)을 끼운 후 상기 후두부(120)에 고정너트(130)를 결합시키고 너트조임하여 상기 스프링(400)을 압축시키면서, 상기 와이어로프(200)가 상기 천공홀(2) 입구 쪽으로 밀려들어가도록 상기 가압판(300)을 눌러 고정시키는 단계; 로 이루어지는 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 (c)단계에서 상기 와이어로프(200)를 설치하기 전에 암사면지반(1)에 능형망 깔기 작업을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법을 함께 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

Ⅰ. 본 발명에 사용되는 부재

도 1은 본 발명에 사용되는 락볼트(100), 와이어로프(200), 가압판(300), 스프링(400) 및 고정너트(130)가 결합된 상태를 도시한 것이다.

1. 락볼트(100)

상기 락볼트(100)로서는 재질에 따라 이형철근, 나사철근, 나사강봉 등이 사용된다. 상기 락볼트(100)는 천공홀(2)에 삽입되어 암사면지반(1)의 전단력을 보강하는 몸체부(110)와 암사면지반(1) 밖으로 돌출되는 후두부(120)로 구성된다. 상기 후두부(120)에는 전산가공으로 나사산을 형성시켜 둘 수 있다.

2. 와이어로프(200)

상기 와이어로프(200)는 단위길이로 제작되어 턴버클(210)로 연결된 것이다. 상기 와이어로프(200)는 여러 가닥의 강선을 꼬아서 제작한 것으로서, 케이블카나 로프웨이의 현수선을 비롯하여 엘리베이터, 기중기 등 무거운 것을 매달거나 끌어올리는 데 많이 사용되는 것이다.

3. 가압판(300)

상기 가압판(300)은 중앙부에 통공이 형성된 4각판재로서, 4변에 각각 2개씩 의 볼트구멍이 형성된 것이다. 상기 통공으로는 상기 락볼트(100)의 후두부(120)가 통과하며, 상기 볼트구멍에는 U형볼트(310)가 결합되어, 상기 와이어로프(200)와 가압판(300)의 연결에 활용된다.

4. 스프링(400)

상기 스프링(400)은 상기 락볼트(100)의 후두부(120)에 끼워져 압축된 상태로 고정되는 것으로서, 그 복원력은 상기 가압판(300)에 외압으로 작용하게 된다. 따라서 되도록 고탄성을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다.

5. 고정너트(130)

상기 고정너트(130)는 상기 락볼트(100)의 후두부(120)에 나사결합하여, 상기 가압판(300)을 고정시키는 구성요소이다. 전술한 바와 같이 상기 고정너트(130)의 너트조임을 통해 상기 스프링(400)이 압축된다.

Ⅱ. 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법을 시공단계별로 도시한 것이다.

1. (a)단계

본 단계는 암사면지반(1)을 천공하여 입구가 상기 가압판(300)보다 넓게 벌어진 천공홀(2)을 형성시키는 단계이다(도 2a 참조).

상기 천공홀(2)은 암사면지반(1) 굴착면에 직각이 되도록 천공하는 것이 바람직하다. 단, 절리의 발달방향이 천공홀(2)의 천공방향과 일치하여 부분적으로 락볼트 설치효과가 감소되는 부위에서는 굴착면에 경사지게 락볼트를 추가로 설치할 수 있다.

천공작업은 천공홀(2)의 간격, 지름, 위치, 방향, 깊이 등에 주의하며 시행하여야 한다. 또한 천공작업이 이루어진 후에는 반드시 천공홀(2) 내부를 깨끗하게 해줘야 한다.

상기 천공홀(2)의 입구를 상기 가압판(300)보다 넓게 형성시키는 이유는 상기 가압판(300)이 스프링(400)의 복원력을 받아 와이어로프(200)와 함께 천공홀(2) 입구 쪽으로 함입됨으로서 결과적으로 상기 와이어로프(200)를 양쪽에서 끌어당기는 효과로 인해 암사면지반의 보강효과를 증진시키기 위함이다.

2. (b)단계

본 단계는 상기 락볼트(100)를 상기 천공홀(2)에 삽입하여 후두부(120)를 암사면지반(1) 외부로 돌출시킨 상태에서, 상기 천공홀(2) 내에 정착재(3)를 주입하여 고착시키는 단계이다(도 2b 참조).

상기 정착재(3)는 암사면지반(1)에 형성된 천공홀(2)에 주입되어 락볼트(100)를 정착시키는 것으로서 암사면지반의 특성 및 요구되는 상황에 따라 수 지(Resin)형 정착재, 시멘트 모르터(Cement mortar)형 정착재, 시멘트 페이스트(Cement paste)형 정착재, 시멘트 카트리지형 정착재 중에 택일하여 적용할 수 있다.

상기 락볼트(100)의 몸체부(110)는 정착재(3)와의 부착을 위해 접촉면의 녹이나 이물질은 미리 제거되어야 한다. 또한 상기 몸체부(110)는 부식에 대비하여 에폭시 코팅 등으로 방청처리할 수 있다. 상기 정착재(3)는 천공홀(2)의 입구 밑으로는 완전히 충진되도록 채워야 한다.

3. (c)단계

본 단계는 암사면지반(1) 표면에 상기 와이어로프(200)를 가로줄(200a)과 세로줄(200b)로 배치하여 격자형으로 설치하되, 상기 천공홀(2)이 형성된 지점마다 교차점이 형성되도록 설치하는 단계이다(도 2c 참조).

한편, 암사면지반(1)에 상기 와이어로프(200)를 설치하기 전에 능형망(500) 깔기 작업을 더 포함하여 이루어지도록 하여 낙석을 예방할 수 있다. 상기 능형망(500)은 PVC소재로 제작할 수 있으며, 경사지반(1) 표면에 펼쳐 깐 후 와이어로프(200)를 가로 세로 방향으로 교차하도록 설치한다.

4. (d)단계

본 단계는 상기 가압판(300)을 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 끼우고, 상기 와이어로프(200)와 가압판(300)을 U형볼트(310)로 체결하는 단계이다(도 2d 참 조).

상기 U형볼트(310)는 말 그대로 U자형으로 굽어진 볼트부재인 것으로서, 양단에는 너트와의 나사결합을 위한 나사산이 형성되어 있는 부재이다. 상기 가압판(300)을 상기 락볼트(100)의 후두부(120)에 끼워 상기 와이어로프(200) 가로줄(200a)과 세로줄(200b)의 교차점을 덮은 상태에서 상기 U형볼트(310)를 가압판(300) 4변에 각각 2개씩 형셩된 볼트구멍에 채워 고정시킴으로서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 와이어로프(200)와 가압판(300)을 체결할 수 있는 것이다.

5. (e)단계

본 단계는 상기 턴버클(210)을 조여 상기 와이어로프(200)를 팽팽하게 긴장시키고, 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 스프링(400)을 끼운 후 상기 후두부(120)에 고정너트(130)를 결합시키고 너트조임하여 상기 스프링(400)을 압축시키면서, 상기 와이어로프(200)가 상기 천공홀(2) 입구 쪽으로 밀려들어가도록 상기 가압판(300)을 눌러 고정시키는 단계이다(도 2e 참조).

본 단계에서는 상기 턴버클(210) 조임에 의해 상기 와이어로프(200)에 1차적인 긴장력을 도입하고 스프링(400)의 압축고정에 의해 발생하는 복원력에 의해 상기 와이어로프(200)에 2차적인 긴장력이 도입된다. 즉, 상기 스프링(400)에 의한 복원력은 상기 가압판(300)을 지속적으로 눌러주는 힘으로 작용하며, 이는 곧 상기 와이어로프(200)를 양쪽에서 잡아당기는 효과로 나타나는 것이다.

도 3은 상기한 본 발명에 따라 암사면지반을 보강한 상태를 도시한 것이다. 특히 도 3의 (b)는 능형망(500) 설치작업을 추가한 공법의 실시상태를 도시한 것이다. 도시된 바에 따라 상기 와이어로프는 암사면지반 전체를 가로 세로로 강하게 엮은 형태로 나타난다.

도 3은 상기한 본 발명에 따라 암사면지반을 보강한 상태를 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 암사면지반 2 : 천공홀

3 : 정착재

100 : 락볼트 110 : 몸체부(락볼트)

120 : 후두부(락볼트) 130 : 고정너트

200 : 와이어로프 200a : 가로줄(와이어로프)

200b : 세로줄(와이어로프) 210 : 턴버클

300 : 가압판 310 : U형볼트

400 : 스프링 500 : 능형망

Claims

몸체부(110)와 후두부(120)로 구성된 락볼트(100); 단위길이마다 턴버클(210)로 연결된 와이어로프(200); 및 중앙부에 통공이 형성된 4각판재로서, 4변에 각각 2개씩의 볼트구멍이 형성된 가압판(300); 을 이용하여 암사면지반(1)을 보강하는 공법으로서,

(a) 암사면지반(1)을 천공하여 입구가 상기 가압판(300)보다 넓게 벌어진 천공홀(2)을 형성시키는 단계;

(b) 상기 락볼트(100)를 상기 천공홀(2)에 삽입하여 후두부(120)를 암사면지반(1) 외부로 돌출시킨 상태에서, 상기 천공홀(2) 내에 정착재(3)를 주입하여 고착시키는 단계;

(c) 암사면지반(1) 표면에 상기 와이어로프(200)를 가로줄(200a)과 세로줄(200b)로 배치하여 격자형으로 설치하되, 상기 천공홀(2)이 형성된 지점마다 교차점이 형성되도록 설치하는 단계;

(d) 상기 가압판(300)을 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 끼우고, 상기 와이어로프(200)와 가압판(300)을 U형볼트(310)로 체결하는 단계; 및

(e) 상기 턴버클(210)을 조여 상기 와이어로프(200)를 팽팽하게 긴장시키고, 상기 락볼트(100) 후두부(120)에 스프링(400)을 끼운 후 상기 후두부(120)에 고정너트(130)를 결합시키고 너트조임하여 상기 스프링(400)을 압축시키면서, 상기 와이어로프(200)가 상기 천공홀(2) 입구 쪽으로 밀려들어가도록 상기 가압판(300)을 눌러 고정시키는 단계; 로 이루어지는 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법.
제1항에서,

상기 (c)단계는, 상기 와이어로프(200)를 설치하기 전에 암사면지반(1)에 능형망(500) 깔기 작업을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외장형 스프링 락볼트를 이용한 암사면지반 보강공법.