KR20090101045A - 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절토사면 등의 천공홀에 시공되는 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다. 본 발명은 천공홀에 삽입되되 한쪽끝단이 노출되게 시공되는 기다란 네일; 상기 천공홀의 외부로 노출된 네일을 절토사면에 고정시키기 위하여 네일의 단부에 지압판재와 외부정착재를 포함하여 구성된 쏘일네일에 있어서, 상기 네일에는 이 네일과 고정(중첩)됨 없이 자유로워 네일의 한쪽으로부터 끼워 임의위치에 위치시킬 수 있는 정착구가 마련되고 이 정착구에는 지압판재 측에서 당겨 인장력을 부여할 수 있는 인장재가 마련된 것을 특징으로 한다.

따라서 쏘일네일로서의 제기능을 상쇄시키지 않으면서 상기 정착구와 고정된 인장재에 선행인장을 부여할 수 있어 진정한 의미의 프리텐션 쏘일네일을 확보할 수 있으며, 인장재를 선행인장한 후에 그라우트재(grout stuff)를 가압주입할 수 있어 그라우트재의 주입후 양생시간 없이 곧바로 이후의 작업을 수행할 수 있으므로 시공기간을 단축함은 물론 상기 그라우트재가 양생된 후 인장재에 부여하였던 인장력을 제거하면 프리텐션그라우팅을 실시할 수 있어 보다 향상된 지반보강을 꾀할 수 있는 효과를 얻는다.

프리텐션, 네일, 인장재, 정착구, 외부정착재

Description

프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법{PRE-TENSION SOIL NAIL AND METHOD OF SOIL NAIL CONSTRUCTION USING THE SAME}

본 발명은 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 천공홀 내에 삽입 설치된 네일(nail)과 고정됨 없이 정착구가 자유로운 상태로 마련되어 임의위치에 정착구를 용이하고도 확실하게 설치할 수 있으며, 천공홀의 입구부분에 파이프를 마련함으로써 천공홀 입구부분의 절토사면손실을 방지함은 물론 가압그라우팅이 가능하게 되는 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 쏘일네일은 건축물의 지하구조물 축조공사나 도로, 터널 등의 각종 토목공사 등의 터파기 작업을 시행할 때, 지반보강으로 절토사면에 균열이 발생되거나 또는 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 시공하는 공법기술이다.

가장 기본적인 쏘일네일을 간략하게 언급하자면, 지반을 보강하고자 하는 절토사면이 쏘일네일의 시공작업 중에 붕괴됨을 방지하기 위하여 숏크리트(shot crete) 작업을 수행한 다음, 상기 절토사면에 대하여 하향 경사지게 천공홀을 천공하고 이 천공홀에 보강재인 네일을 삽입한 후, 이 네일 주변의 천공홀 공간부에 시멘트밀크 등의 그라우트재를 주입하여 충전하고 이를 양생시켜 지반을 보강하는 시설구조물을 말한다.

이러한 쏘일네일 및 이를 이용한 쏘일네일의 시공방법에 대하여 다수의 기술이 제시되어 있는데, 이들 중에서 두어 개만을 발췌하여 간략하게 설명하여 보고자 한다.

대한민국 공개특허 공개번호 제10-2007-0069101호의 쏘일네일은 천공기를 통해 천공된 천공홀의 내부에 네일을 고정시키기 위한 정착식 네일장치에 있어서, 그 내부에 길이방향으로 관통공이 형성된 몸체가 구비되며 그 몸체의 하단에 다수개의 확장날개가 구비되고 그 확장날개와 몸체와의 사이에 스프링이 개재된 정착구와; 상기 네일 외면과 정착구의 관통공으로 삽입되어 네일에서 정착구가 이탈되지 않게 고정시키는 고정구로 이루어진 것이다.

상기 공개특허의 쏘일네일에 있어서는 네일이 삽입되는 천공홀의 내측 종단에 천공홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 고정홈을 형성하고 상기 천공홀로 삽입되는 정착구의 확장날개가 천공홀의 내주면에 밀착된 상태로 인해 확장날개의 스프링력에 대응하여 확장날개를 접은 채로 삽입되다가 고정홈의 위치에 이르러서 자동으로 스프링의 탄성력에 의해 확장날개가 펼쳐져 고정홈의 내측단에 견고하게 정착구가 고정되는 것이었다.

그러나 상기와 같은 공개특허에 있어서는, 네일의 끝단에 고정구를 세팅한 상태에서 확장날개가 구비된 정착구를 체결하여 설치하여야 하기 때문에 네일에 고정구를 이용하여 정착구의 조립 작업이 번거롭고 작업능률의 향상을 꾀할 수 없는 것이었다.

특히, 네일을 천공홀에 삽입 설치한 후 그 끝단의 고정홈에 확장날개가 걸리도록 하여 네일을 당김으로써 네일에 인장력을 부여하는 것인바 쏘일네일으로서의 기능이 상쇄될 수 있으며, 이로 인하여 쏘일네일이 갖는 제가능을 발휘하도록 안전도를 부여하기 위해서 토질에 따라 1~2m 정도의 네일길이가 길어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

따라서 소유주가 다른 대지경계지역에서 시공하는 경우에는 민원 내지 분쟁이 야기되게 되고 결과적으로 착공조차 불가능하거나 시공기간이 길어지는 등의 문제점이 종종 발생되게 되었다.

그리고 대한민국 특허 제793510호의 텐션 쏘일네일에는 네일(보강재)의 한쪽끝단에 하부고정부재가 고정되고 다른 한쪽끝단에 상부고정부재가 너트에 의해 체결 설치되되 상부고정부재에서 하부고정부재에 이르기까지 긴장력을 부여하기 위해 강선을 연결 설치한 것이다.

특히, 상기 상부고정부재는 적어도 인접하는 하나이상의 파이프가 관통되도록 장방형홀이 형성된 전면지압판과, 이 전면지압판과 접하여 설치되어 파이프의 외측에 강선이 설치되는 웨지홀을 갖는 판형의 정착몸체와, 이 정착몸체의 웨지홀에 삽입되어 강선을 파지하는 웨지로 구성되고, 하부고정부재는 파이프의 내측 또는 외측으로 강선이 관통되도록 강선관통공이 형성되면서 중앙에 그라우팅재주입공 이 형성된 캡형으로 마련된 것이 그 특징이다.

상기와 같은 특허의 텐션 쏘일네일은 천공홀 외측의 절토사면을 인접하는 천공홀 부위까지 지지하므로 지반보강에 효과적이고 필요에 따라 파이프형상인 네일의 내외부로 인장재를 시공할 수 있음은 물론 쏘일네일로서의 효과와 인장재의 인장력에 의아여 더욱 더 지반보강이 이뤄진다는 장점이 있다.

그러나 상기와 같은 텐션 쏘일네일 또한, 천공홀 내측의 네일 끝단인 하부고정부재에서 네일의 다른 한쪽끝단인 상부고정부재에 이르기까지 인장재가 연결되어 인장력이 부여됨으로써 네일과 인장재에 하중이 중첩된 상태로 되는바 쏘일네일으로서의 기능이 상쇄될 수 있으며, 이로 인하여 쏘일네일이 갖는 제가능을 발휘하도록 안전도를 부여하기 위해서 토질에 따라 1~2m 정도의 네일길이가 길어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

따라서 소유주가 다른 대지경계지역에서 시공하는 경우에는 민원 내지 분쟁이 야기되게 되고, 결과적으로 착공조차 불가능하거나 시공기간이 길어지는 등의 문제점이 종종 발생되게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 그 목적은 천공홀 내에 삽입 설치한 네일(nail)과 고정(중첩)됨 없이 자유롭게 정착구를 마련함으로써 임의위치에 설치할 수 있음은 물론 쏘일네일로서의 제기능을 상쇄시키지 않으면서 상기 정착구와 고정된 인장재에 선행인장을 부여한 상태로 그라우트재(grout stuff)를 가압 주입할 수 있으며, 이로 인하여 그라우트재의 주입후 양생시킴 없이 곧바로 이후의 작업을 수행할 수 있어 시공기간을 단축함은 물론 상기 그라우트재가 양생된 후 인장재에 부여하였던 인장력을 제거하면 그라우팅체에 인장응력이 작용하므로 보다 향상된 지반보강을 꾀할 수 있도록 한 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 원판형부재의 한쪽에 설치되고 날개파이프에 길이방향으로 일부 절개하여 날개를 갖는 날개파이프와, 이 날개파이프의 날개를 인위적으로 변형시키는 네일에 장착된 네일 너트로 마련하여 날개파이프의 날개를 네일 너트로 타격하여 인위적으로 확장시킴으로써 지질에 관계없이 천공홀의 내주면을 파고들어가 확실하게 정착되며, 지질에 관계없이 정착구를 정착시킬 수 있어 인장재에 인장력을 부여하는 선행인장이 가능하도록 한 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이프의 선단에 위치되면서 인장재와 함께 고정된 차폐부재에 원통형의 부직포를 마련하고 이 부직포의 한쪽끝단을 파이프 내로 집어넣고 상기 파이프 끝단에 지압판재를 설치한 후 인장재에 인장력을 부여하는 선행인장이 인가된 상태에서 우레탄을 주입 발포한 패커를 마련함으로써 확실한 실링이 이뤄지게 되고 이로 인하여 가압그라우팅이 가능하게 이루어지며, 특히 파이프가 천공홀의 입구부분에 마련되므로 지질에 따라 붕괴되기 쉬운 천공홀 입구부분의 절토사면손실을 방지할 수 있도록 한 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 천공홀 내에 한쪽끝단이 노출되게 시공되는 긴 네일; 상기 천공홀의 외부로 노출된 네일을 절토사면에 고정시키기 위하여 네일의 단부에 지압판재와 외부정착재를 포함하여 구성된 쏘일네일에 있어서, 상기 네일에는 이 네일과 고정(중첩)됨 없이 자유로워 네일의 한쪽으로부터 끼워 임의위치에 위치시킬 수 있는 정착구가 마련되고 이 정착구에는 지압판재 측에서 당겨 인장력을 부여할 수 있는 인장재가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에 있어서, 상기 정착구는 중앙엔 네일이 관통되는 네일 구멍이 형성되고 그 주위엔 인장재가 관통되는 인장재구멍을 갖는 원판형부재; 이 원판형부재에 의해 지지되며 길이방향으로 일부 절개하여 2개 이상의 날개가 형성된 날개파이프; 이 날개파이프의 날개와 접촉되게 네일의 임의위치에 장착되는 네일 너트로 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 날개파이프의 날개는 지질에 따라 적합한 길이로 마련되어야 하며, 다 시 말해서 연약한 지질일수록 그 길이를 길게 마련함이 바람직하다. 예를 들어, 암반은 20㎝, 토사는 30㎝, 점토는 40㎝ 정도로 마련된다.

상기 인장재의 양단은 강연선용 그립에 의해 고정되되, 상기 강연선그립은 인장재제거타입 혹은 영구타입에 따라 선택할 수 있다.

본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에 있어서, 상기 네일은 통상 철근이라고 불리는 이형강이나 강봉이 사용되며, 비철금속이나 섬유강화플라스틱(FRP: fiber reinforced plastics)으로 마련하고 인장재에 플라스틱 외피를 씌운 것으로 대체하면 제거식으로도 활용할 수 있는 것이다.

또한 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에 있어서, 상기 정착구는 원판형부재의 중앙에 네일이 관통되는 네일 구멍이 형성되며 상기 원판형부재의 상하외측엔 힌지를 중심으로 회동되게 날개가 마련되고 상기 힌지에 날개가 항시 외측으로 벌어지는 힘이 작용하도록 스프링이 설치되며 상기 날개 사이의 원판형부재 양쪽에는 인장재가 관통되는 인장재관통구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에 있어서, 상기 천공홀의 입구부분에는 패커가 부가되되, 상기 패커는 천공홀의 입구부분에 위치되는 인장재에 고정된 차폐부재; 이 차폐부재의 외측주면에 한쪽끝단이 밴드로 고정된 소정길이의 원통형의 부직포; 이 부직포의 내부로 삽입되되 한쪽끝단이 차폐부재와 닿고 다른 한쪽끝단에 부직포의 단부를 내부로 집어넣는 파이프; 이 파이프의 끝단에 설치되며 정착구와 일측단이 고정된 인장재를 당겨 선행인장을 부여할 때 지지되도록 설치되는 지압판재;로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 차폐부재는 원판형상으로 마련되되 중간에 네일 구멍과 그라우트호스구멍 및 공기배출호스구멍이 천공되고 외측양쪽엔 인장재관통구멍이 형성되며 외측주면엔 밴드체결 홈이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에 있어서, 상기 천공홀(H)의 입구부분에는 가압그라우팅을 수행할 필요가 없는 경우, 천공홀의 입구부분이 붕괴됨을 방지하고 절토사면의 손실을 방지하도록 하는 소정길이의 파이프가 마련된 것을 특징으로 한다. 상기 파이프는 천공홀에 원활하게 삽입되도록 천공홀보다 큰 직경으로 보링작업을 수행할 수 있고, 지압판재와 일체로 마련할 수도 있다.

본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일을 이용한 시공방법은, 네일과 고정(중첩)됨 없이 자유로워 네일의 한쪽으로부터 끼워 네일의 임의위치에 위치시킬 수 있게 정착구가 설치되고 이 정착구에서 외부정착재의 설치방향으로 인장재가 연장되도록 가조립한 다음 상기 인장재의 끝단부분에 패커를 이루는 차폐부재와 원통형 부직포를 밴드로 고정한 네일 유닛을 마련하는 단계; 상기 네일 유닛을 시공하고자 하는 절취사면에 천공홀을 천공하는 단계; 상기 단계에서 마련된 네일유닛을 천공홀로 삽입하는 단계; 이후에 네일 유닛의 인장재 끝단부분의 부직포 내에 파이프를 삽입하고 부직포의 끝단부분을 파이프내로 접어 넣은 다음 그 끝단에 네일과 인장재가 인출되게 지압판재를 설치하되 이 지압판재 부분에 상기 인장재를 외부정착재로 고정하는 단계; 상기 네일의 끝단을 타격하여 네일 상의 네일 너트에 의해 정착구의 날개가 확장되면서 천공홀의 내면을 파고들어가 정착되도록 하는 단계; 이후에 상기 인장재를 인장기로 당겨 인장재에 소정의 인장력이 걸리도록 인장하여 지압판재 에서 인장재에 프리텐션을 가하는 단계; 상기 지압판재의 네일 구멍을 통해 우레탄을 주입 발포시켜 천공홀의 입구부분을 밀폐시키는 단계; 상기 지압판재의 그라우트주입호스에 그라우트재를 가압주입하고 양생시켜 그라우팅체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 그라우팅체를 형성한 후에 인장재에 부여하였던 프리텐션이 해제되도록 인장재의 한쪽끝단을 절단하여 상기 그라우팅체에 프리스트레스를 인가하는 단계가 부가될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일 및 이를 이용한 시공방법은 천공홀 내에 삽입 설치한 네일(nail)과 고정(중첩)됨 없이 자유롭게 정착구를 마련함으로써 임의위치에 설치할 수 있음은 물론 쏘일네일로서의 제기능을 상쇄시키지 않으면서 상기 정착구와 고정된 인장재에 선행인장을 부여한 상태로 그라우트재를 가압 주입할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 상기 그라우트재가 양생된 후 인장재에 부여하였던 인장력을 제거하면 프리텐션그라우팅을 실시할 수 있어 보다 향상된 지반보강을 꾀할 수 있는 등의 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 원판형부재의 한쪽에 설치되고 날개파이프에 길이방향으로 일부 절개하여 날개를 갖는 날개파이프와, 이 날개파이프의 날개를 인위적으로 변형시키는 네일에 장착된 네일 너트로 마련하여 날개파이프의 날개를 네일 너트로 타격하여 인위적으로 확장시킴으로써 지질에 관계없이 천공홀의 내면을 파고들어가 확실하게 걸리며, 지질에 관계없이 정착구를 정착시킬 수 있어 인장재에 인장력을 부여하는 선행인장이 가능하다는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 파이프의 선단에 위치되면서 인장재와 함께 고정된 차폐부재에 원통형의 부직포를 마련하고 이 부직포의 한쪽끝단을 파이프 내로 집어넣고 상기 파이프 끝단에 지압판재를 설치한 후 인장재에 인장력을 부여하는 선행인장이 인가된 상태에서 우레탄을 주입 발포한 패커를 마련함으로써 확실한 실링이 이뤄지게 되며, 이로 인하여 패커에 우레탄을 주입 발포한 후 곧바로 그라우팅을 수행할 수 있어 패킹시간을 단축할 수 있으므로 그라우팅의 시공기간을 단축함은 물론, 패킹 후 천공홀이 빈 상태에서 천공홀의 붕괴를 방지할 수 있는 유용한 효과를 갖는다. 특히, 파이프가 천공홀의 입구부분에 마련되므로 지질에 따라 붕괴되기 쉬운 천공홀 입구부분의 절토사면손실을 방지할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 프리텐션 쏘일네일을 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 프리텐션 쏘일네일을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에서 그라우트호스와 공기빼기호스를 제거한 상태의 프리텐션 쏘일네일의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일요부인 정착구 부분을 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 정착구가 확장되기 전과 확장된 후를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 프리텐션 쏘일네일에서 또 하나 의 요부인 패커 부분을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일은 긴 네일(10)이 마련되고, 이 네일(10)의 한쪽으로부터 끼워지되 네일(10)과 중첩, 즉 고정됨 없이 자유로운 상태로 임의위치에 위치시킬 수 있는 정착구(30)가 마련되어 있고, 이 정착구(30)에는 지압판재(20) 측에서 당겨 인장력을 부여할 수 있는 인장재(35)가 마련되어 있으며, 상기 네일(10) 및 인장재(35)의 한쪽단부에는 네일(10) 및 인장재(35)를 소정위치에 고정하기 위하여 마련된 지압판재(20)와 외부정착재(25) 및 강연선용 그립(37)을 포함하여 구성된다.

상기 네일(10)은 철근이라고 통칭되는 이형강이나 강봉은 물론 강관으로 마련함이 바람직하나 비철금속이나 섬유강화플라스틱(FRP: fiber reinforced plastics) 등의 봉이나 관으로 마련할 수 있다.

상기 지압판재(20)에는 중앙부에 네일 구멍(20a)이 천공되어 있고 이 네일 구멍(20a)의 양쪽에 인장재구멍(20b)이 천공되어 있다. 상기 네일 구멍(20a)은 네일(10)은 물론 그라우팅호스(27)와 공기빼기호스(28)를 모두 끼워 넣을 수 있도록 네일(10)의 직경보다 크게 천공함이 바람직하다. 상기 지압판재(20)는 쏘일네일에 패커(P)가 부가되는 경우, 패커(P)를 이루는 한쪽의 차폐부재로서의 역할도 한다.

상기 외부정착재(25)는 내면에 네일(10)의 돌기와 대응하여 맞물리는 형상으로 요철이 형성되고 외면에 나사가 형성된 반원호형으로 되는 한 쌍의 슬리브(25a)와, 이 슬리브(25a) 외면의 나사에 체결되는 암나사가 형성된 너트(25b)로 마련된다.

또한 상기 외부정착재(25)는 너트로 대체하여 사용할 수 있는데, 이 경우엔 네일(10) 끝단에 나사를 형성하여야 한다.

상기 정착구(30)는 중앙엔 네일(10)이 관통되는 네일 구멍(31a)이 형성되고 그 주위엔 인장재(35)가 관통되는 인장재구멍(31b)을 갖는 원판형부재(31); 이 원판형부재(31)에 의해 지지되며 길이방향으로 일부를 절개하여 2개 이상의 날개(32a)가 형성된 날개파이프(32); 이 날개파이프(32)의 날개(32a)와 접촉되게 네일(10)의 임의위치에 장착되는 네일 너트(33)로 마련된다.

상기 날개파이프(32)의 날개(32a)는 지질에 따라 적합한 길이로 마련되어야 하는데, 연약한 지질일수록 그 길이를 길게 마련함이 바람직하다. 예를 들어, 암반은 20㎝, 토사는 30㎝, 점토는 40㎝ 정도로 마련됨이 바람직하다.

상기 네일 너트(33)는 상기에서 설명한 외부정착재(25)와 거의 동일한 형상으로 구성되므로 그 구체적인 설명은 생략한다. 다만 네일 너트(33)의 기능이 외부정착재(25)와 상이하므로 반원호형의 슬리브(33a)와 너트(33b)의 부호를 다르게 표시하며, 특히 너트(33b)는 한쪽끝단이 날개파이프(32)의 날개(32a)를 펼치는 쇄기역할을 수행하도록 테이퍼(taper)가 형성됨이 바람직하다.

상기 인장재(35)는 통상 PC강연선이나 강봉을 채택하여 사용함이 바람직하다. 상기 인장재(35)의 양쪽끝단에는 각각 강연선용 그립(37)이 마련되되, 상기 강연선용 그립(37)중 정착구(30)측에 마련되는 것은 원판형부재(31)가 이탈됨을 방지하면서 인장기(도시되지 않음)에 의해 인가되는 인장력을 충분히 지지하여야 하므로 보다 확실한 정착을 꾀할 수 있으면 족하고, 지압판재(20)측에 마련되는 것은 인장재를 인장한 상태 그대로 유지되도록 파지할 수 있는 것이면 족하다.

상기 강연선용 그립(37)은 일반적으로 한번 인장재(35)를 고정하는 해제가 필요 없는 반영구적인 타입으로 자세하게 도시하지 않았으나, 콘형 홀이 형성된 클립수용몸체와 이 클립수용몸체의 콘형 홀에 삽입될수록 오므라드는 시형(C type) 탄성클립으로 구성된다.

이외에도 2개 이상으로 분할된 웨지, 이 웨지를 수용하는 웨지홀이 형성되고 외주면에 나사가 형성된 웨지수용몸체로 구성된 것을 사용하여도 무방하다. 특히, 상기 강연선용 그립(37)은 강연선을 웨지로 파지하는 프리텐션그립이나 포스트텐션그립을 사용할 수도 있다.

상기 인장재(35)는 영구타입으로 외피가 없는 나선상태의 인장재로 나타내었으나, 인장재제거타입은 물론 프리텐션인가에 적합한 방식으로도 채택할 수 있는데, 이 경우에는 인장재(35)의 외측에 외피인 튜브를 씌운 것으로 채택하고 강연선용 그립(37) 또한 인장재(35)와의 물림 및 해제가 반복적으로 이뤄지는 타입으로 채택하면 된다.

상기 지압판재(20)측의 인장재(35)에는 천공홀(H)의 입구부분을 막는 패커(P)가 부가되어 있으며, 상기 패커(P)는 인장재(35)에 고정되는 원판형의 차폐부재(40)와, 이 차폐부재(40)의 외측주면에 한쪽끝단이 밴드(42)로 고정되어 소정 길이로 연장된 원통형의 부직포(41)와, 이 부직포(41)의 내부로 삽입되되 한쪽끝단이 차폐부재(40)와 닿고 다른 한쪽끝단에 부직포(40)의 단부를 내부로 집어넣을 수 있는 파이프(42) 및 이 파이프(42)의 끝단에 설치되며 정착구(30)와 일측단이 고정 된 인장재(35)를 당겨 선행인장을 부여할 때 지지되는 지압판재(20)로 구성된다.

상기 지압판재(20)는 상기에서 설명한 바와 같이 천공홀(H)의 입구를 막는 것이어서 지압판재(20) 본연의 역할에다가 패커(P)를 이루는 한쪽의 차폐부재로서의 역할을 한다.

상기 차폐부재(40)는 원판형상으로 마련되되 중간에 네일 구멍(40a)과 그라우트호스구멍(40b) 및 공기빼기호스구멍(40c)이 천공되어 있고 외측양쪽엔 인장재고정홈(40d)이 형성되어 있으며 외측주면의 전체둘레엔 밴드체결 홈(40e)이 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 50은 복수의 인장재(35)를 이격시키면서 평행하게 고정하기 위한 간격재이다.

이러한 구성으로 된 바람직한 일실시예의 프리텐션 쏘일네일을 이용하여 본 발명의 쏘일네일 시공방법에 대하여 첨부된 도 7a 내지 7f를 토대로 자세하게 설명해 보고자 한다.

먼저, 2개의 인장재(35)에 정착구(30)가 설치되고 네일(10)을 포함하는 네일유닛을 마련한다.

상기 네일유닛을 마련하는 과정은, 2개의 인장재(35)가 평행하게 고정되도록 복수의 간격재(50)를 이용하여 인장재(35)를 고정하되 상기 인장재(35)의 한쪽끝단에 원판형부재(31)가 위치되게 강연선용 그립(37)을 고정한 다음, 다른 한쪽의 인장재(35)에 패커(P)를 이루는 차폐부재(40)와 원통형으로 된 부직포(41)의 한쪽끝단을 밴드(42)로 고정하고 차폐부재(40)와, 간격재(50) 및 원판형부재(31)를 관통 하도록 네일(10)을 삽입 설치하되 상기 네일(10)의 소정위치에 네일 너트(33)가 체결되고 이 네일 너트(33)에 날개파이프(32)의 날개(32a)부분이 접하면서 날개파이프(32)의 한쪽이 원판형부재(31)를 지지하도록 가조립한 것이다.

이렇게 가조립된 네일유닛을 마련하면서 네일을 시공하고자 하는 절토사면에다 1,2차에 걸쳐 쇼크리트(S)를 치고 양생시킨 다음, 천공기를 이용하여 도 7a와 같이 소정깊이로 하향경사진 천공홀(H)을 천공한다.

이후에는 상기 천공홀(H)에 네일유닛을 삽입하되, 도 7b와 같이, 상기 네일(10) 및 인장재(35)의 끝단부분이 천공홀(H) 입구에서 적당하게 인출된 상태로 삽입한다.

이후에는 도 7c와 같이, 인장재(35)에 차폐부재(40)와 함께 고정된 원통형의 부직포(41) 내부로 파이프(42)를 집어넣되 상기 파이프(42)의 끝단에 부직포(41)를 접어 넣은 다음, 지압판재(20)를 설치하되 상기 지압판재(20)의 네일 구멍(20a)으로 네일(10)이 삽입됨과 아울러 인장재구멍(20b)으로 인장재(35)가 삽입되도록 하여 상기 인장재(35)에 강연선용 그립(37)을 체결한다.

이때, 상기 천공홀(H)의 입구부분에 지압판재(20)와 맞닿은 상태로 파이프(43)가 위치되어 있으므로 지질에 따라 붕괴되기 쉬운 천공홀(H) 입구부분의 절토사면손실이나 붕괴를 확실하게 방지할 수 있다.

이렇게 인장재(35)의 끝단에 장착된 원판형부재(31)가 날개파이프(32)를 지지하고 있는 상태에서 네일(10)을 그 길이방향으로 타격하면, 도 7d와 같이, 상기 네일(10)의 임의위치에 체결된 네일 너트(33)가 원판형부재(31)를 향하여 밀치고 들어가는 만큼 날개파이프(32)의 날개(32a)를 인위적으로 확장시키게 되고, 이로 인하여 날개파이프(32)의 날개(32a)가 천공홀(H)의 내면을 파고들어가 확실하게 정착된다.

상기 날개파이프(32)의 날개(32a)가 인위적으로 확장되므로 그 길이를 토사나 점토는 물론 암반 등의 지질에 알맞게 설계하면 지질에 관계없이 확실하게 정착시킬 수 있다.

상기와 같이 정착구(30)를 이루는 날개파이프(32)의 날개(32a)가 정착되고 나면 인장재(35) 끝단에 인장기를 설치하여 인장재(35)를 당겨 인장력이 부여된 상태로 유지되도록 하여 강연선용 그립(37)을 설치한다.

이렇게 인장재(35)에 인장력을 부여하는 공정인 선행인장을 상기 천공홀(H)에 그라우팅을 행하기 전에 먼저 수행할 때, 패커(P)를 이루는 파이프(43)의 끝단과 지압판재(20)가 밀착된 상태로 시공됨으로써 그라우팅공사 중에 절토사면 및 천공홀(H) 입구부분의 붕괴를 방지할 수 있다.

상기와 같이 선행인장을 수행한 후 지압판재(20)를 관통한 인장재(35)로부터 인장기를 제거하고, 도 7e와 같이, 상기 지압판재(20)의 네일 구멍(20a)을 통해 우레탄을 주입 발포하여 상기 우레탄이 팽창되면서 원통형의 부직포(41)가 확장되게 되며, 이로 인하여 패커(P)를 이루는 지압판재(20)와 부직포(41) 및 차폐부재(40)가 천공홀(H)을 밀폐 차단시켜 기밀유지가 이뤄지므로 가압그라우팅이 가능한 상태로 된다.

이때, 패커(P)를 이루는 파이프(43)의 끝단과 지압판재(20)가 밀착된 상태로 시공되기 때문에, 지압판재(20)의 네일 구멍(20a)을 통해 부직포(41)내부로 우레탄을 주입 발포한 후 우레탄의 경화시간을 기다릴 필요 없이 곧바로 그라우팅을 수행할 수 있어 패킹시간을 단축할 수 있으며, 이로 인하여 그라우팅의 시공기간을 단축함은 물론, 패킹 후 천공홀(H)이 빈 상태에서 천공홀(H)의 붕괴를 방지할 수 있는 것이다.

이후에는 도 7f와 같이, 상기 지압판재(20)의 네일 구멍(20a)에 끼워져 있는 그라우트호스를 통해 그라우트재를 주입 양생시켜 그라우팅체(G)를 형성한다. 이때, 그라우트재의 주입은 천공홀(H)의 입구와 절토사면이 지압판재(20)와 부직포(41) 및 차폐부재(40)로 된 패커(P)에 의해 실링되어 기밀유지가 이루어진 상태이므로 공기빼기호스를 통해 그라우트재가 넘치도록 주입한 후 공기빼기호스를 막고 그라우트재의 가압 주입이 가능하고 이로 인하여 확실한 구근을 갖게 그라우팅체(G)를 형성시킬 수 있는 것이다.

특히, 네일(10)과 정착구(30)가 서로 구속되지 않는 상태이므로 인장재(35)를 선행인장한 후 그라우팅을 하면 그라우팅체(G)가 형성된 후에도 인장력에 의한 간섭이 없어서 소일네일링의 효과를 반감시키지 않으면서 앵커기능을 추가한 것이며, 이로 인하여 네일길이가 짧아져 대지경계지역이 협소한 구간에서도 유용하게 적용할 수 있다.

이후에 그라우팅체(G)가 양생되고 나면 상기 지압판재(20)의 네일 구멍(20a)에 끼워져 있는 그라우트호스와 공기빼기호스를 잘라내어 제거하고 네일(10)에 외부정착제(25)를 체결함으로써 프리텐션 쏘일네일의 시공을 완료한다.

상기와 같이 그라우팅체(G)를 형성한 후에 인장재(35)에 부여하였던 프리텐션이 해제되도록 인장재(35)의 한쪽끝단을 절단하면 상기 그라우팅체(G)에 프리스트레스를 인가할 수도 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기서는, 지압판재(20)와 접하도록 천공홀(H)로 삽입되는 파이프(220)이 마련되고, 인장재(35)의 끝단에 정착구(300)가 마련되는 것을 제외하고는 일실시예의 본 발명과 동일하다.

상기 정착구(300)는 원판형부재(310)의 중앙에 네일(10)이 관통되는 네일 구멍(311)이 형성되어 있으며, 상기 원판형부재(310)의 상하외측엔 힌지(320)를 중심으로 회동되게 날개(330)가 마련되어 있고 상기 힌지(320)에 날개(330)가 항시 외측으로 벌어지는 힘이 작용하도록 스프링(340)이 설치되어 있다. 또한 상기 날개(330) 사이의 원판형부재(310) 양쪽에는 인장재(35)가 관통되는 인장재구멍(312)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 다른 실시예의 정착구가 적용된 프레텐션 쏘일네일은 가조립된 네일유닛을 천공홀(H)로 삽입하고, 이어서 상기 천공홀(H)의 입구에 파이프(220)와 지압판재(20)를 설치한 다음, 상기 천공홀(H) 입구에 지압판재(20)에 인장재(35)의 끝단을 강연선용 그립(37)을 설치한다. 이때, 상기 파이프(220)는 천공홀(H)의 입구에 삽입 설치되어 절토사면과 천공홀(H)의 입구가 붕괴됨을 방지하기 위함이다.

이러한 상태에서 상기 지압판재(20)의 인장재구멍(311)을 통해 인출된 인장 재(35)의 단부에 인장기를 설치하여 당기면 스프링(340)으로 탄력 설치된 정착구(300)의 날개(330)가 벌어지면서 천공홀(H) 내면을 방사상으로 파고들어가 정착되게 된다. 이때, 상기 인장재(35)에 소정의 인장력이 걸린 상태로 유지되도록 하여 인장재(35)의 끝단에 강연선용 그립(37)을 고정시킨 후 인장기를 제거한다.

이후의 과정은 일실시예에서 설명한 바와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

끝으로, 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일에서 가압그라우팅을 수행할 필요가 없는 경우, 상기 천공홀의 입구부분에 천공홀의 입구부분이 붕괴됨을 방지하고 절토사면의 손실을 방지하도록 소정길이의 파이프를 마련할 수도 있다. 상기 파이프는 지압판재와 일체로 마련할 수도 있고, 파이프의 원활한 삽입을 위하여 천공홀보다 큰 직경, 즉 파이프의 외경과 동일하거나 수㎜정도 큰 직경으로 보링작업을 수행할 수도 있다.

본 발명은 주택가나 대단위 아파트단지의 사면보강은 물론 도로변 등의 절토사면의 지반보강으로 절토사면안정이 필요한 옹벽(축대 벽), 측벽이라든가 대형건물을 축조하기 위한 지하벽체의 시공 산업분야에 유용하게 이용할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 프리텐션 쏘일네일을 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 1에서 그라우트호스와 공기빼기호스를 제거한 상태의 프리텐션 쏘일네일의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일요부인 정착구 부분을 발췌하여 나타낸 사시도이다.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 정착구가 확장되기 전과 확장된 후를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 프리텐션 쏘일네일에서 또 하나의 요부인 패커 부분을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일실시예에 따른 프리텐션 쏘일네일의 시공방법을 나타낸 공정도이다.

도 8은 본 발명에 따른 프리텐션 쏘일네일의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8에서 정착구를 발췌하여 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 네일 20: 지압판재

20a,31a,40a: 네일 구멍 20b,31b: 인장재구멍

25: 외부정착재 25a,33a: 슬리브

25b,33b: 너트 30,300: 정착구

31,310: 원판형부재 32: 날개파이프

32a: 날개 33: 네일 너트

35: 인장재 37: 그립

40: 차폐부재 40b: 그라우트호스구멍

40c: 공기빼기호스구멍 40d: 인장재고정홈

40e: 밴드체결 홈 41: 부직포

42: 밴드 43: 파이프

320: 힌지 303,330: 날개

340: 스프링 H: 천공홀

P: 패커

Claims (9)

1. 천공홀 내에 한쪽끝단이 노출되게 시공되는 긴 네일; 상기 천공홀의 외부로 노출된 네일을 절토사면에 고정시키기 위하여 네일의 단부에 지압판재와 외부정착재를 포함하여 구성된 쏘일네일에 있어서,

   상기 네일에는 이 네일과 고정(중첩)됨 없이 자유로워 네일의 한쪽으로부터 끼워 임의위치에 위치시킬 수 있는 정착구가 마련되고 이 정착구에는 지압판재 측에서 당겨 인장력을 부여할 수 있는 인장재가 마련된 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정착구는 중앙엔 네일이 관통되고 그 주위엔 인장재가 관통되는 관통공을 갖는 원판형부재; 이 원판형부재에 의해 지지되며 길이방향으로 일부 절개하여 2개 이상의 날개가 형성된 날개파이프; 이 날개파이프의 날개와 접촉되게 네일의 임의위치에 장착되는 네일 너트로 마련된 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
3. 제1항에 있어서,

   상기 천공홀의 입구부분위치인 인장재에는 패커가 부가된 것을 특징으로 하 는 프리텐션 쏘일네일.
4. 제3항에 있어서,

   상기 패커는 인장재에 고정된 차폐부재; 이 차폐부재의 외측주면에 한쪽끝단이 밴드로 고정되어 있는 원통형의 부직포; 이 부직포의 내부로 삽입되되 한쪽끝단이 차폐부재와 닿고 다른 한쪽끝단에 부직포의 단부를 내부로 집어넣는 파이프; 로 구성되며, 상기 정착구와 일측단이 고정된 인장재를 당겨 선행인장을 부여할 때 파이프의 끝단이 지압판재에 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
5. 제1항에 있어서,

   상기 정착구는 원판형부재의 중앙에 네일이 관통되는 네일홀이 형성되며 상기 원판형부재의 상하외측엔 힌지를 중심으로 회동되게 날개가 마련되고 상기 힌지에 날개가 항시 외측으로 벌어지는 힘이 작용하도록 스프링이 설치되며 상기 날개 사이의 원판형부재 양쪽에는 인장재가 관통되는 인장재홀이 형성된 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
6. 제1항에 있어서,

   상기 천공홀의 입구부분에는 그 내면을 따라 압입되는 직경의 파이프가 마련된 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
7. 제6항에 있어서,

   상기 파이프는 중앙부에 네일 구멍, 인장재관통구멍이 형성되는 지압판재의 배면에 일체로 마련된 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일.
8. 네일과 고정(중첩)됨 없이 자유로워 네일의 한쪽으로부터 끼워 네일의 임의위치에 위치시킬 수 있게 정착구가 설치되고 이 정착구에서 외부정착재의 설치방향으로 인장재가 연장되도록 가조립한 다음 상기 인장재의 끝단부분에 패커를 이루는 차폐부재와 원통형 부직포를 밴드로 고정한 네일 유닛을 마련하는 단계;

   상기 네일 유닛을 시공하고자 하는 절취사면에 천공홀을 천공하는 단계;

   상기 단계에서 마련된 네일유닛을 천공홀로 삽입하는 단계; 이후에 네일 유닛의 인장재 끝단부분의 부직포 내에 파이프를 삽입하고 부직포의 끝단부분을 파이프내로 접어 넣은 다음 그 끝단에 네일과 인장재가 인출되게 지압판재를 설치하되 이 지압판재 부분에 상기 인장재를 외부정착재로 고정하는 단계;

   상기 네일의 끝단을 타격하여 네일 상의 네일너트가 정착구의 날개가 확장되 면서 천공홀의 내면을 파고들어가 정착되도록 하는 단계;

   이후에 상기 인장재를 인장기로 당겨 인장재에 소정의 인장력이 걸리도록 인장하여 지압판재에서 인장재에 프리텐션을 가하는 단계;

   상기 지압판재의 우레탄주입구멍을 통해 우레탄을 주입 발포시켜 천공홀의 입구부분을 밀폐시키는 단계;

   상기 지압판재의 그라우트주입호스에 그라우트재를 가압주입하고 양생시켜 그라우팅체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일을 이용한 시공방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 그라우팅체를 형성한 후에 인장재에 부여하였던 프리텐션이 해제되도록 인장재의 한쪽끝단을 절단하여 상기 그라우팅체에 프리스트레스를 인가하는 단계가 부가되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 쏘일네일을 이용한 시공방법.

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