KR20100060445A

KR20100060445A - 돌출부재를 갖는 지반보강장치

Info

Publication number: KR20100060445A
Application number: KR1020080119036A
Authority: KR
Inventors: 최영준; 황운식; 천병식
Original assignee: 삼수개발 주식회사; 유구이앤씨(주); 천병식
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-07

Abstract

본 발명은 천공홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 관한 것으로서, 내부에 공간이 형성된 앵커몸체; 상기 앵커몸체의 방사상 외부로 돌출가능하며, 그라우팅재의 분사를 위해 내부에 분사노즐이 형성된 돌출부재; 상기 앵커몸체의 내부에서 상기 앵커몸체의 길이축방향으로 이동가능하게 설치되며, 그라우팅재의 주입을 위해 주입공이 형성된 가이드부재; 및 상기 가이드부재와 연통된 중공의 작동바;를 포함하고, 상기 돌출부재는 상기 가이드부재에 의해 상기 앵커몸체로부터 돌출되는 것을 특징으로 한다.

지반보강장치, 돌출부재, 분사노즐

Description

돌출부재를 갖는 지반보강장치{GROUND REINFORCEMENT DEVICE WITH PROTRUSION MEMBERS}

본 발명은 천공홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공홀에 매설된 앵커몸체로부터 돌출 가능한 돌출부재를 이용하여 지반의 확장 및 밀착력을 높이고 이 돌출부재로부터 지반 내부로 그라우팅재를 분사시킴으로써 확산폭을 확대시킬 수 있는 지반보강장치에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 단지의 조성이나 기반도로의 설치가 불가피하게 되며, 사면이 붕괴되거나 미끄러지는 것을 방지하기 위한 사면보강공법이 널리 이용되고 있다. 이러한 사면보강공법은 활동력 감소공법, 저항력 증강공법 및 표면 보호공법 등으로 크게 분류되며, 이 중 저항력 증강공법의 대표적인 것으로 락볼트, 앵커, 소일 네일, 계단식 옹벽 등이 있다.

앵커공법은 지반의 보강 및 건물, 교량 등 구조물을 지지하는 보강체로서도 널리 사용되고 있다.

앵커를 시공함에 있어서는 지반을 소정의 깊이와 직경으로 천공하고 앵커체를 삽입한 후 시멘트 페이스트와 같은 그라우팅재를 충전한다. 이와 같은 구성으 로 이루어진 앵커를 이용하여 사면을 보강하는데 있어서, 지반 정착력을 우수하게 확보하기 위해서는 앵커체와 지반 간의 저항력을 높이기 위한 별도의 구성이 필요하다.

앵커체와 지반의 정착력을 높이기 위한 종래의 앵커가 공개특허 제2006-0122346호에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 개시된 앵커 구조체는 앵커캡과 앵커본체 사이에 스프링의 탄성력으로 방사상으로 돌출되는 확장앵커가 설치되어 천공홀을 뚫고 지반에 정착되도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 앵커 구조체에서 스프링의 힘으로 확장앵커를 천공홀의 내주면을 뚫고 밀어넣는다는 것은 사실상 불가능할 뿐만 아니라, 그 작동구조 역시 매우 복잡하다. 또한, 확장앵커의 역할은 단순히 천공홀에 밀어 넣어져 지반 정착력을 높이는 보조 수단에 불과할 뿐이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 간단한 구성으로 보강체가 장착부위에 도달할 경우 보강체의 방사상 외측으로 돌출되는 돌출부재를 통해 지반과의 정착력을 극대화시킬 뿐 아니라, 이 돌출부재로부터 보강체의 방사상 외측으로 그라우팅재를 확산 분사시켜 지반보강효과를 극대화시키는 지반보강장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 지반보강장치는,

내부에 공간이 형성된 앵커몸체;

상기 앵커몸체의 방사상 외부로 돌출가능하며, 그라우팅재의 분사를 위해 내부에 분사노즐이 형성된 돌출부재;

상기 앵커몸체의 내부에서 상기 앵커몸체의 길이축방향으로 이동가능하게 설치되며, 그라우팅재의 주입을 위해 주입공이 형성된 가이드부재; 및

상기 가이드부재와 연통된 중공의 작동바;를 포함하고,

상기 돌출부재는 상기 가이드부재에 의해 상기 앵커몸체로부터 돌출되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드부재는 상기 작동바와 연결된 가이드바, 상기 가이드바로부터 연장 형성된 원추형 안내부, 및 상기 원추형 안내부로부터 연장 형성된 안착부를 포함하고, 상기 원추형 안내부는 상기 돌출부재를 밀어내어 상기 앵커몸체 로부터 돌출시킬 수 있다.

또한, 상기 원추형 안내부 및 상기 안착부 중 어느 하나 또는 양쪽 모두의 내부에는 상기 주입공과 경사진 방향으로 연통된 분사유로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 분사노즐은 상기 가이드부재의 주입공과 경사진 방향으로 형성되어, 상기 작동바의 내부에 주입된 그라우팅재가 상기 분사노즐을 통해 상기 작동바의 길이방향과 경사진 방향으로 분사될 수 있다.

또한, 상기 돌출부재는 상기 앵커몸체의 내주면과 접촉하는 걸림턱 및 상기 걸림턱으로부터 연장된 돌출부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌출부의 선단에는 주입된 그라우팅재를 확산 분사시키기 위한 확산분사홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 돌출부의 외주면에는 지반과의 밀착성을 향상시키기 위한 나사산 또는 쐐기가 형성될 수 있다.

또한, 상기 앵커몸체는 상기 돌출부재가 돌출되도록 둘레 방향으로 관통공이 형성된 돌출 본체부; 상기 돌출 본체부의 상단과 연결된 상부 덮개부; 및 상기 돌출 본체부의 하단과 연결된 하부 덮개부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌출부재가 설치된 돌출 본체부가 복수개 구비되고, 상기 복수개의 돌출 본체부가 연속적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 돌출부재가 설치된 돌출 본체부가 복수개 구비되고, 상기 복수개의 돌출 본체부 사이에는 중간 연결부가 더 구비되어 상기 복수개의 돌출 본체부가 서로 이격될 수 있다.

또한, 상기 돌출부재가 설치된 앵커몸체가 복수개 구비되고, 상기 복수개의 앵커몸체 사이에는 길이조절용 지지관이 더 구비되어 상기 복수개의 앵커몸체가 서로 이격될 수 있다.

또한, 상기 작동바가 삽입되는 안내홀이 관통 형성된 길이조절용 지지관이 더 구비되고, 상기 길이조절용 지지관은 상기 작동바와 나사결합되는 핸들과 상기 앵커몸체 사이에 고정되어, 상기 핸들을 이용하여 상기 가이드부재가 이동될 수 있다.

본 발명에 따른 지반보강장치를 이용하면, 보다 간단한 구성으로 지반과의 정착력을 극대화시킬 뿐만 아니라, 지반의 천공 방향과 경사진 방향으로 그라우팅재를 천공된 지반의 내부로 확산 분사시켜 지반 보강력을 더욱 향상시킬 수 있다. 아울러, 천공된 지반의 깊이에 따라 원하는 위치의 지반 내부로 그라우팅재를 확산 분사시킬 수 있으므로 지반 보강 효율을 더욱 극대화시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강장치(100)의 분해 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 천공홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치(100)는 앵커몸체(60), 돌출부재(30), 가이드부재(40), 작동바(80)를 포함하고 있다. 여기서, 앵커몸체(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 돌출부재(30)가 돌출되도록 둘레 방향으로 관통공(21)이 형성된 돌출 본체부(20), 이 돌출 본체부(20)의 상단 및 하단에 각각 연결된 상부 덮개부(50) 및 하부 덮개부(10)로 이루어져있다. 그리고, 이들의 결합은 분해 및 조립이 용이하도록 나사결합으로 되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드부재(40)는 앵커몸체(60)의 내부에서 앵커몸체의 길이축 방향으로 이동가능하며, 앵커몸체(60)의 내부로 그라우팅재를 주입하기 위한 주입공(44)이 관통되어 있다. 그리고, 이 가이드부재(40)와 중공의 작동바(80)가 나사결합으로 연결되며, 가이드부재(40)의 주입공(44)과 중공의 작동바(80)는 서로 연통되어, 작동바(80) 상단으로부터 그라우팅재의 주입이 가능하다. 물론, 가이드부재(40)와 중공의 작동바(80)는 나사결합 이외에 여러가지 형태로 결합될 수 있다.

가이드부재(40)는 작동바(80)와 연결된 가이드바(41)와, 이 가이드바로부터 원추형으로 연장 형성되어 있는 원추형 안내부(42)와, 이 원추형 안내부로부터 연장 형성되어 있는 안착부(43)를 포함하고 있다. 그리고, 이 가이드부재(40)가 상승함에 따라 가이드부재의 원추형 안내부(42)가 돌출부재(30)를 밀어냄으로써 돌출 본체부(20)의 관통공(21)을 통해 돌출부재(30)가 외부로 돌출된다. 도 2(a)는 돌출부재(30)가 가이드부재(40)의 가이드바(41)와 접촉하고 있는 상태로서, 돌출부 재(30)가 돌출 본체부(20) 내부에 위치하고 있다. 도 2(b) 및 도 2(c)는 가이드부재(40)가 상승함에 따라 가이드부재(40)의 원추형 안내부(42)에 의해 돌출부재(30)가 돌출 본체부(20)의 외부로 돌출된 상태를 나타내고 있다. 돌출부재(30)는 도 2(b)에서와 같이 가이드부재(40)의 안착부(43)에 위치할 수도 있으며, 도 2(c)에서와 같이 가이드부재(40)의 안착부(43)와 분리되어 위치할 수도 있다. 본 발명에 따른 지반보강장치(100)가 암반에 매설된다면, 돌출부재(30)를 안착부(43)에 위치시켜 가이드부재(40)가 돌출부재(30)를 지지해 주는 것이 바람직하다.

가이드부재(40) 및 이와 연결된 작동바(80)를 길이방향으로 이동시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 즉, 작동바(80)의 일단에 연결된 유압잭(미도시)을 이용하여 가이드부재(40)를 상승 또는 하강시킬 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 작동바(80)의 외주면에 나사홈(81)을 형성하여 이 작동바(80)와 나사결합되는 핸들(90)을 회전시켜 작업자가 수동으로 가이드부재(40)를 이동시킬 수도 있다. 길이조절용 지지관(70)의 내부에는 안내홀(71)이 관통 형성되어 있으며, 이 안내홀(71)의 내부로 가이드부재(40)의 가이드바(41)와 나사결합되는 중공의 작동바(80)가 삽입될 수 있다. 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 길이조절용 지지관(70)을 작동바(80)와 나사결합되는 핸들(90)과 앵커몸체(60)의 상부 덮개부(50) 사이에 위치시킨 후, 핸들(90)을 회전시키면 작동바(80) 및 이와 연결된 가이드부재(40)가 상승 또는 하강될 수 있다. 도 2(b) 및 도 2(c)는 가이드부재(40)가 점진적으로 상승한 위치를 보여주고 있다. 이와 같이, 핸들(90)을 이용하여 가이드부재(40) 및 작동바(80)를 작업자가 수동으로 손쉽게 이동시킬 수 있으며, 별 도의 기구를 통해 이동시킬 수도 있다.

가이드부재(40)의 내부에는 그라우팅재가 주입되는 주입공(44)과 경사지게 연통된 분사유로(45, 46)가 형성되어 있다. 원추형 안내부(42)에 형성된 분사유로(45)와, 안착부(43)에 형성된 분사유로(46)는 주입공(44)으로부터 주입된 그라우팅재가 더욱 빠르게 가이드부재를 통과하여 앵커몸체(60)의 내부에 도달하도록 한다. 그리고, 이 그라우팅재는 돌출부재(30)의 분사노즐(31)을 통과해 천공된 지반 또는 암반으로 분사된다. 이와 같은 그라우팅재의 유동 경로를 도 2(b) 및 도 2(c)에 화살표로 나타내었다.

도 3은 본 발명에 따른 돌출부재(30)의 배치 구성을 나타낸 도면이다. 돌출부재(30)의 개수는 당업자의 선택에 따라 적절히 결정할 수 있으며, 도 3(a) 및 도 3(b)에는 각각 4개 및 5개의 돌출부재(30)가 앵커몸체(60)의 돌출 본체부(20) 내부에 배치된 상태를 도시하고 있다.

도 4(a) 및 도 (b)는 본 발명에 따른 돌출부재(30)의 사시도이다. 돌출부재(30)는 앵커몸체(60)의 내주면과 접촉하는 걸림턱(32)과, 이 걸림턱(32)으로부터 돌출부재의 길이방향으로 연장된 돌출부(33)를 포함한다. 그리고, 돌출부(33)의 외주면에는 돌출부재(30)가 돌출될 때 지반 또는 암반과의 밀착성을 향상시키기 위해 나사산(34) 또는 쐐기(36)가 형성될 수 있다. 한편, 돌출부재(30)의 내부에는 그라우팅재의 분사를 위한 분사노즐(31)이 형성되어 있다. 이 분사노즐(31)은 가이드부재(40)의 주입공(44)의 방향과 경사지게 형성되어, 주입된 그라우팅재가 주입방향(작동바의 길이방향과 동일)과 경사지게 분사되도록 한다. 즉, 분사노즐을 통해 천공된 길이방향과 경사진 방향으로 그라우팅재가 분사되므로, 그라우팅에 의한 지반 보강 효과를 극대화할 수 있다. 아울러, 돌출부(31)의 선단에는 분사노즐(31)을 통과하는 그라우팅재를 확산분사시키기 위한 확산분사홈(35)이 형성되어 있다. 따라서, 그라우팅재는 돌출부(31)의 선단에서 도 2(b) 및 도 2(c)에서 화살표로 도시된 바와 같이 마치 스프레이 방식으로 넓은 영역에 걸쳐 확산분사된다.

도 5는 돌출부재(30)가 설치된 돌출 본체부(20)가 복수개 부착된 지반보강장치를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 지반보강장치(100)는 그 길이방향으로 돌출부재(30)의 위치 및 개수를 변화시킬 수 있다. 즉, 돌출부재(30)가 설치된 돌출 본체부(20)를 복수개 연결하여 천공된 지반의 원하는 위치에 그라우팅재를 분사시킬 수 있다. 이 때, 돌출부재(30)가 설치된 돌출 본체부(20)를 도 5(a)에 도시된 바와 같이 연속적으로 연결하거나, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 중간 연결부(11)를 돌출 본체부(20) 사이에 삽입하여 돌출부재(30)를 지반보강장치(100)의 길이방향으로 이격시킬 수 있다. 또한, 하부 덮개부(10)에 별도의 길이조절용 지지관(70')을 더 구비하도록 하여 돌출부재(30)를 천공된 지반의 임의의 위치에 놓이게 할 수 있다. 이 경우, 돌출부재(30)를 돌출시키기 위해서 동일한 크기의 가이드부재(40)를 이용할 수 있으며, 경우에 따라서는 복수개의 가이드부재(40)를 서로 연결하거나 가이드부재(40)의 원추형 안내부(42) 및 안착부(43)의 크기를 달리하는 등, 당업자의 선택에 따라 가이드부재(40)를 적절히 변경 및 변형시켜 돌출부재(30)를 돌출시킬 수 있다. 또한, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 다른 변형예로서, 돌출부재(30)를 갖는 앵커몸체(60)를 복수개 준비하고, 이 앵커몸체(60)를 길이조절용 지지 관(70'')으로 연결함으로써, 돌출부재(30)의 위치 및 개수에 변화를 줄 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 지반보강장치(100)를 이용하면, 보강이 필요한 임의의 위치에 돌출부재(30)를 위치시켜 그 곳에 그라우팅재를 확산분사시킬 수 있으므로, 지반 보강 효과를 더욱 극대화할 수 있다.

도 6은 천공홀(h)에 본 발명에 따른 지반보강장치(100)를 삽입하여 그라우팅재를 분사시켜 지반을 보강하는 상태를 나타낸 도면이다. 돌출부재(30)의 분사노즐(31)로부터 주입방향과 경사지게 확산분사된 그라우팅재(g)가 지반 내부로 스며들게 되어 지반의 보강효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예이 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강장치의 분해 사시도이다.

도 2는 돌출부재의 작동원리를 나타낸 상세도이다.

도 3은 돌출부재의 배치구성을 나타낸 도면이다.

도 4는 돌출부재의 상세 사시도이다.

도 5는 돌출부재가 설치된 돌출 본체부가 복수개 부착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 지반보강장치를 사용하여 지반을 보강한 상태를 나타낸 도면이다.

Claims

천공홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 있어서,

내부에 공간이 형성된 앵커몸체;

상기 앵커몸체의 방사상 외부로 돌출가능하며, 그라우팅재의 분사를 위해 내부에 분사노즐이 형성된 돌출부재;

상기 앵커몸체의 내부에서 상기 앵커몸체의 길이축방향으로 이동가능하게 설치되며, 그라우팅재의 주입을 위해 주입공이 형성된 가이드부재; 및

상기 가이드부재와 연통된 중공의 작동바;를 포함하고,

상기 돌출부재는 상기 가이드부재에 의해 상기 앵커몸체로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 가이드부재는 상기 작동바와 연결된 가이드 바, 상기 가이드바로부터 연장 형성된 원추형 안내부, 및 상기 원추형 안내부로부터 연장 형성된 안착부를 포함하고,

상기 원추형 안내부는 상기 돌출부재를 밀어내어 상기 앵커몸체로부터 돌출시키는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제2항에 있어서,

상기 원추형 안내부 및 상기 안착부 중 어느 하나 또는 양쪽 모두의 내부에는 상기 주입공과 경사진 방향으로 연통된 분사유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 분사노즐은 상기 가이드부재의 주입공과 경사진 방향으로 형성되어, 상기 작동바의 내부에 주입된 그라우팅재가 상기 분사노즐을 통해 상기 작동바의 길이방향과 경사진 방향으로 분사되는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 돌출부재는 상기 앵커몸체의 내주면과 접촉하는 걸림턱 및 상기 걸림턱으로부터 연장된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제5항에 있어서,

상기 돌출부의 선단에는 주입된 그라우팅재를 확산 분사시키기 위한 확산분사홈이 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제5항에 있어서,

상기 돌출부의 외주면에는 지반과의 밀착성을 향상시키기 위해 나사산 또는 쐐기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 앵커몸체는 상기 돌출부재가 돌출되도록 둘레방향으로 관통공이 형성된 돌출 본체부; 상기 돌출 본체부의 상단과 연결된 상부 덮개부; 및 상기 돌출 본체부의 하단과 연결된 하부 덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제8항에 있어서,

상기 돌출부재가 설치된 돌출 본체부가 복수개 구비되고,

상기 복수개의 돌출 본체부가 연속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제8항에 있어서,

상기 돌출부재가 설치된 돌출 본체부가 복수개 구비되고,

상기 복수개의 돌출 본체부 사이에는 중간 연결부가 더 구비되어 상기 복수개의 돌출 본체부가 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 돌출부재가 설치된 앵커몸체가 복수개 구비되고,

상기 복수개의 앵커몸체 사이에는 길이조절용 지지관이 더 구비되어 상기 복수개의 앵커몸체가 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 작동바가 삽입되는 안내홀이 관통 형성된 길이조절용 지지관이 더 구비되고,

상기 길이조절용 지지관은 상기 작동바와 나사결합되는 핸들과 상기 앵커몸체 사이에 고정되어, 상기 핸들을 이용하여 상기 가이드부재가 이동되는 것을 특징으로 하는 지반보강장치.