KR20110000458A

KR20110000458A - 연약층 보강수단 및 이를 이용한 사면보강공법

Info

Publication number: KR20110000458A
Application number: KR1020090057943A
Authority: KR
Inventors: 한광수
Original assignee: 광성지엠(주)
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-03
Also published as: KR101161214B1

Abstract

본 발명에 의한 연약층 보강수단은, 일단은 막히고 타단은 개방된 파이프 형상으로 형성되는 몸체를 포함하여, 상기 몸체의 일단은 연약층 내부에 위치되고 상기 몸체의 타단은 연약층 외부로 노출되도록 연약층에 삽입된 후 내부가 보강재로 채워지도록 구성된다. 또한 본 발명에 의한 사면보강공법은, 연약층 보강수단을 연약층에 삽입하는 단계; 상기 연약층 보강수단의 내부로 드릴을 삽입하여 상기 드릴의 끝단이 상기 몸체의 일단을 관통한 후 암반층 내부로 인입되도록 함으로써, 상기 암반층에 굴착공을 형성하는 단계; 상기 드릴을 인출시킨 후, 상기 굴착공 내부와 상기 몸체 내부에 보강재를 주입하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 의한 연약층 보강수단 및 이를 이용한 사면보강법을 사용하면, 연약층 내부에 보강그라우트가 채워지는 공간을 충분히 확보하여 연약층을 효과적으로 지지할 수 있고, 연약층과 암반층으로 이루어지는 사면을 보다 간편하고 견고하게 보강할 수 있다는 장점이 있다.

사면, 보강, 연약층, 굴착, 보강재

Description

연약층 보강수단 및 이를 이용한 사면보강공법{Reinforcement means for soft land and slope reinforcement methode using the same}

본 발명은 연약층 보강수단 및 이를 이용한 사면보강공법에 관한 것으로, 더 상세하게는 연약층과 암반층으로 구성된 사면 보강 시 연약층을 관통하도록 삽입되며 내부에 보강그라우트가 채워질 수 있는 공간이 확보되도록 구성되는 연약층 보강수단 및 연약층과 암반층에 걸쳐 보강그라우트를 일정량 이상 주입함으로써 연약층과 암반층이 혼재된 사면을 보강할 수 있는 사면보강공법에 관한 것이다.

대규모의 토지조성이나 도로, 철도 공사등으로 인해 생성된 사면은 우수(雨水)나 융설수가 침투하여 지반의 강도가 저하되고 풍화가 진행됨에 따라 국부적인 사면붕괴나 낙석이 발생하여 인명이나 재산상 피해를 유발할 수 있기 때문에, 사면붕괴를 방지할 수 있는 다양한 사면보강공법이 강구되고 있는 데, 현재 이러한 사면보강공법은 소일네일링공법과 어스앵카공법으로 크게 대별할 수 있다.

상기 소일네일링공법은 사면에 비교적 촘촘하게 천공된 굴착공에 전단응력재인 이형철근을 삽입한 후 보강그라우트를 그라우팅하여 사면을 보강하는 공법으로, 인장응력재를 보강재로 사용하지 않기에 프리스트레스(PRESTRESS) 없다는 것이 특징이며 주로 토사층에 적용된다.

또한, 상기 어스앵카공법은 사면에 천공된 굴착공에 인장응력재인 PC강선을 삽입한 후 보강그라우트를 그라우팅한 후 PC강선을 인장시켜 사면을 보강하는 공법으로, PC강선의 인장응력에 의해 사면을 압축하는 것이 특징이며, 주로 암반층에 적용되는 공법이다.

그러나 터파기나 지반 굴착 등으로 인하여 형성되는 지반의 사면이 무른 토양과 같은 연약층과 암반층으로 이루어지는 경우 즉, 암반층의 측벽이 연약층으로 덮여 있는 경우에는 상기와 같은 통상의 소일네일링공법이나 어스앵카공법으로는 사면을 보강할 수 없다는 문제점이 있다.

상세히 설명하면, 연약층과 암반층으로 이루어진 사면에 소일네일링공법을 시행하는 경우에는, 연약층에 형성된 굴착공이 쉽게 무너지게 되어 보강그라우트가 채워지는 공간이 충분하게 확보되기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 연약층과 암반층으로 이루어진 사면에 어스앵카공법을 시행하는 경우에는, 상기 언급한 바와 같이 연약층에 형성된 굴착공이 쉽게 무너진다는 문제점뿐만 아니라 사면의 표면이 연약층으로 이루어져 있는바 PC강선의 인장응력으로 사면을 압축하게 되면 사면이 표면이 변형되거나 무너지게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연약층 내부에 그라우트 등과 같은 보강재가 채워지는 공간을 충분히 확보할 수 있는 연약층 보강수단과, 연약층과 암반층으로 이루어지는 사면을 보다 간편하고 견고하게 보강할 수 있는 사면보강공법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연약층 보강수단은,

일단은 막히고 타단은 개방된 파이프 형상으로 형성되는 몸체를 포함하여,

상기 몸체의 일단은 연약층 내부에 위치되고 상기 몸체의 타단은 연약층 외부로 노출되도록 연약층에 삽입된 후 내부가 보강재로 채워진다.

상기 몸체는 일단으로 갈수록 둘레가 작아지는 형상으로 형성된다.

상기 몸체의 외주면에 장착되는 굴착날을 더 포함하여, 상기 몸체가 종방향 중심축을 중심으로 회전됨에 따라 연약층 내부로 삽입되도록 구성된다.

상기 굴착날은,

상기 몸체의 길이방향과 교차하는 방향으로 폭을 갖는 플레이트 형상으로 형 성되어 폭방향 일측이 상기 몸체의 외주면을 나선형으로 감싸도록 결합되며, 상기 몸체의 길이방향으로 이격거리를 갖도록 둘 이상 장착된다.

본 발명에 의한 연약층 보강수단은, 상기 몸체의 일단이 연약층을 지나 암반층에 도달하도록 연약층에 삽입된다.

일단이 상기 몸체의 내부를 지나 상기 암반층에 고정 결합되고 타단이 상기 몸체의 외부로 인출되는 강선;

상기 강선의 타단에 결합되어 상기 몸체의 타단에 밀착되는 흙막이판;

을 더 포함한다.

본 발명에 의한 사면보강공법은,

상기와 같은 구조로 구성되는 연약층 보강수단을 연약층에 삽입하는 단계;

상기 연약층 보강수단의 내부로 드릴을 삽입하여 상기 드릴의 끝단이 상기 몸체의 일단을 관통한 후 암반층 내부로 인입되도록 함으로써, 상기 암반층에 굴착공을 형성하는 단계;

상기 드릴을 인출시킨 후, 상기 굴착공 내부와 상기 몸체 내부에 보강재를 주입하는 단계;

를 포함한다.

상기 연약층 보강수단을 연약층에 삽입하는 단계는, 상기 몸체의 일단이 연약층을 지나 암반층에 접촉될 때까지 상기 연약층 보강수단을 연약층에 삽입하도록 구성된다.

상기 보강재를 주입하는 단계는,

강선의 일단 굴착공 내부에 위치시키고 상기 강선의 타단을 상기 몸체 외부로 인출시킨 후, 상기 굴착공 내부와 상기 몸체 내부에 보강재를 주입하도록 구성되고,

상기 보강재의 양생이 완료된 이후, 흙막이판을 상기 몸체의 타단에 위치시키고 상기 강선이 인장 상태로 유지되도록 상기 강선의 타단을 상기 흙막이판에 결합시켜, 상기 흙막이판을 상기 몸체의 타단에 밀착시키는 단계;

를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연약층 보강수단 및 사면보강공법의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 연약층 보강수단의 사시도이다.

본 발명에 의한 연약층 보강수단은 늪이나 진흙 등과 같이 무른 재질의 지반을 천공하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 일단(도 1에서는 하단)은 막히고 타단(도 1에서는 상단)은 개방된 파이프 형상으로 형성되는 몸체(100)를 포함하도록 구성된다.

상기 몸체(100)는 그라우트등과 같은 보강재(G)가 채워질 수 있는 내부공간을 갖도록(도 2 내지 도 6 참조) 파이프 형상으로 형성되되, 막혀있는 일단을 선단으로 연약층(10) 내부로 삽입된다. 이때, 상기 몸체(100)는 개방된 타단까지 모두 연약층(10) 내부로 삽입되는 것이 아니라, 상기 개방된 타단이 연약층(10) 외부로 노출된 상태를 유지할 수 있을 정도까지만 삽입된다.

이와 같이 상기 몸체(100)가 연약층(10)으로 삽입되면 상기 몸체(100)의 내부는 토양이나 이물질이 인입되지 아니하는 비어 있는 상태를 유지하게 되는바, 사용자는 상기 몸체(100)의 내부 공간을 그라우트 등과 같은 보강재(G) 주입공간으로 확보할 수 있게 된다. 이와 같이 연약층(10)에 보강재(G) 주입공간을 확보할 수 있음으로 인하여 얻어질 수 있는 효과는 이하 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

이때, 연약층(10)이 늪과 같이 매우 무른 상태인 경우에는 상기 몸체(100)를 가압하여 그대로 밀어 넣을 수 있지만, 연약층(10)이 무른 토양과 같이 어느 정도의 굳기를 갖는 경우에는 단순히 몸체(100)를 밀어 넣는 방법으로는 상기 몸체(100)를 연약층(10) 내부로 삽입시키기 어려울 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 연약층 보강수단은, 상기 몸체(100)를 종방향 중심축을 중심으로 회전시킴에 따라 상기 몸체(100)가 연약층(10) 내부로 굴착될 수 있도록, 상기 몸체(100)의 외주면에 구비되는 굴착날(110)을 더 포함한다. 이때 상기 굴착날(110)은 상기 몸체(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 폭을 갖는 플레이트 형상으로 형성되어 폭방향 일측이 상기 몸체(100)의 외주면을 나선형으로 감싸도록 결합되는데, 상기 굴착날(110)이 몸체(100)의 외주면 전체에 걸쳐 형성되면 몸체(100) 및 굴착날(110) 제작이 어려울 뿐만 아니라 굴착날(110)이 노후되어 재가공을 하고자 하는 경우 굴착날(110) 재가공이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 상기 굴착날(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 길이방향으로 이격거리를 갖도록 둘 이상 장착됨이 바람직하다.

이때, 상기 몸체(100)가 보다 용이하게 연약층(10)으로 인입될 수 있도록, 상기 둘 이상의 굴착날(110) 중 연약층(10)을 먼저 파고드는 굴착날(110)(도 1에서는 하측 굴착날)이 좁은 폭을 갖도록 형성됨이 바람직하며, 상기 몸체(100)는 연약층(10)으로 먼저 인입되는 측의 일단으로 갈수록 둘레가 작아지는 형상 즉, 쐐기 형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기 몸체(100)는, 일단이 연약층(10)을 지나 암반층(20)에 도달하더라도 타단이 연약층(10) 외부로 노출된 상태를 유지할 수 있도록, 연약층(10) 두께만 큼의 길이를 갖거나 또는 연약층(10) 두께보다 약간 길게 형성됨이 바람직하다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 의한 사면보강공법의 시공단계를 순차적으로 도시하는 단면도이다.

상기와 같이 구성되는 연약층 보강수단을 이용하여 사면을 보강하고자 하는 경우에는, 먼저 도 2에 도시된 바와 같이 상기 언급한 바와 같은 구조로 구성되는 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입하고, 도 3에 도시된 바와 같이 연약층 보강수단의 내부로 드릴(200)을 삽입하여 암반층(20)에 굴착공(22)을 형성한다. 상기 드릴(200)은 끝단이 몸체(100)의 막혀진 일단을 관통하여 암반층(20)까지 굴착됨으로써 상기 암반층(20)에 굴착공(22)이 형성된다.

이때, 상기 드릴(200)이 몸체(100)의 일단을 관통하는 과정에서 상기 몸체(100)의 측벽이 드릴(200)에 의해 파손되면, 상기 몸체(100)의 내부로 연약층(10)의 토사가 몸체(100)의 내부로 유입되어 보강재(G) 주입공간이 충분히 확보되지 아니할 우려가 있다. 따라서 상기 몸체(100)의 내경은 상기 드릴(200)의 외경보다 크게 형성됨이 바람직하다.

암반층(20)에 굴착공(22) 형성이 완료되면 도 4에 도시된 바와 같이 드릴(200)을 인출시킨 후, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 내부를 통해 굴착공(22) 내부로 보강재 주입관(300)을 주입시켜 굴착공(22)의 안쪽부터 몸체(100)의 내부 공간까지 보강재(G)를 주입한다. 보강재(G)의 주입이 완료되면 도 6에 도시된 바와 같이 굴착공(22) 및 몸체(100) 내부는 보강재(G)로 완전히 채워지게 되며, 보강재(G)의 양생이 완료되면 상기 연약층 보강수단은 보강재(G)에 의해 암반층(20)과 일체로 결합되는바, 상기 연약층(10)은 상기 연약층 보강수단에 지지되어 흘러내리거나 무너지는 현상이 감소된다는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 사면보강공법을 이용하면, 비교적 단단한 암반층(20) 내부에는 물론 비교적 무른 연약층(10) 내부에도 사전에 설정된 충분한 양만큼의 보강재(G)를 주입할 수 있는바, 연약층(10) 보강효과가 증대된다는 장점이 있다.

한편, 상기 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입하는 과정에서 몸체(100)의 일단과 암반층(20)이 상호 접촉되지 아니하고 간격이 발생되면, 굴착공(22) 형성 후 드릴(200)을 인출시켰을 때 몸체(100)의 일단에 형성된 드릴(200)관통공을 통해 연약층(10)의 토사가 상기 몸체(100)의 내부로 유입될 우려가 있다.

따라서 상기 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입할 때에는 몸체(100)의 일단이 연약층(10)을 지나 암반층(20)에 접촉될 때까지 상기 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입함이 바람직하다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 사면보강공법 제2 실시예의 시공단계를 순차적으로 도시하는 단면도이다.

본 발명에 의한 사면보강공법은 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 몸 체(100) 내부와 굴착공(22) 내에 보강재(G)를 주입하여 양생시키는 것에 끝나는 것이 아니라, 종래의 어스앵카공법 기술을 접목하여 보다 견고하게 연약층(10)을 보강하도록 구성될 수도 있다.

즉, 본 발명에 의한 사면보강공법은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 굴착공(22)을 형성한 이후 굴착공(22)과 몸체(100) 내부에 보강재(G)를 주입할 때, 도 7에 도시된 바와 같이 강선(400)의 일단 굴착공(22) 내부에 위치시키고 상기 강선(400)의 타단을 상기 몸체(100) 외부로 인출시켜 놓는 과정을 추가하고, 상기 보강재(G)의 양생이 완료되면 도 8에 도시된 바와 같이 흙막이판(500)을 상기 몸체(100)의 타단에 위치시키고 상기 강선(400)이 인장 상태로 유지되도록 상기 강선(400)의 타단을 상기 흙막이판(500)에 결합시켜, 상기 흙막이판(500)을 상기 몸체(100)의 타단에 밀착시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 강선(400)의 타단은 흙막이판(500)에 직접 결합될 수도 있고, 본 실시예와 같이 흙막이판(500)의 외측면에 밀착 고정되는 별도의 체결수단(510)에 결합될 수도 있다.

이때, 상기 강선(400)에 매우 큰 인장력이 인가되도록 즉, 상기 강선(400)을 팽팽하게 잡아당긴 상태에서 강선(400)의 타단을 흙막이판(500)에 결합시키면, 상기 흙막이판(500)은 강선(400)의 인장력에 의해 몸체(100)의 타단에 압착되고, 연약층(10)의 표면은 흙막이판(500)에 의해 압축되는바, 상기 연약층(10)의 보강이 더욱 확실하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

한편, 강선(400)과 흙막이판(500)을 이용하는 경우, 보강재(G)는 도 8에 도 시된 바와 같이 굴착공(22)과 몸체(100) 내부 전체에 걸쳐 채워질 수도 있고, 강선(400) 중 프리스트레스(Prestress)를 받는 부위가 길어지도록 강선(400)의 일단을 암반층(20)에 고정시킬 수 있는 양만큼의 보강재(G)가 굴착공(22) 안쪽 일부에만 주입될 수도 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 굴착공(22)과 몸체(100) 내부 전체에 보강재(G)가 채워지면 몸체(100)가 보다 안정적으로 암반층(20)에 결합될 수 있다는 장점이 있고, 보강재(G)가 굴착공(22)의 내측 안쪽에만 주입되는 경우 강선(400) 전체에 인가되는 프리스트레스의 크기가 커지는바 상기 흙막이판(500)이 보다 큰 힘으로 몸체(100)에 밀착될 수 있다는 장점이 있다. 따라서 보강재(G)의 주입량은 지반의 특성이나 공사의 종류 등에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 연약층 보강수단의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연약층 20 : 암반층

22 : 굴착공 100 : 몸체

110 : 굴착날 200 : 드릴

300 : 보강재 주입관 400 : 강선

500 : 흙막이판 510 : 체결수단

Claims

일단은 막히고 타단은 개방된 파이프 형상으로 형성되는 몸체(100)를 포함하여,

상기 몸체(100)의 일단은 연약층(10) 내부에 위치되고 상기 몸체(100)의 타단은 연약층(10) 외부로 노출되도록 연약층(10)에 삽입된 후 내부가 보강재(G)로 채워지는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제1항에 있어서,

상기 몸체(100)는 일단으로 갈수록 둘레가 작아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제1항에 있어서,

상기 몸체(100)의 외주면에 장착되는 굴착날(110)을 더 포함하여, 상기 몸체(100)가 종방향 중심축을 중심으로 회전됨에 따라 연약층(10) 내부로 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제3항에 있어서,

상기 굴착날(110)은,

상기 몸체(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 폭을 갖는 플레이트 형상으로 형성되어 폭방향 일측이 상기 몸체(100)의 외주면을 나선형으로 감싸도록 결합되며, 상기 몸체(100)의 길이방향으로 이격거리를 갖도록 둘 이상 장착되는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제4항에 있어서,

상기 둘 이상의 굴착날(110) 중 상기 연약층(10) 내부로 먼저 삽입되는 굴착날(110)의 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제1항에 있어서,

상기 몸체(100)의 일단이 연약층(10)을 지나 암반층(20)에 도달하도록 연약층(10)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제1항에 있어서,

일단이 상기 몸체(100)의 내부를 지나 상기 암반층(20)에 고정 결합되고 타 단이 상기 몸체(100)의 외부로 인출되는 강선(400);

상기 강선(400)의 타단에 결합되어 상기 몸체(100)의 타단에 밀착되는 흙막이판(500);

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약층 보강수단.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의한 구조로 구성되는 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입하는 단계;

상기 연약층 보강수단의 내부로 드릴(200)을 삽입하여 상기 드릴(200)의 끝단이 상기 몸체(100)의 일단을 관통한 후 암반층(20) 내부로 인입되도록 함으로써, 상기 암반층(20)에 굴착공(22)을 형성하는 단계;

상기 드릴(200)을 인출시킨 후, 상기 굴착공(22) 내부와 상기 몸체(100) 내부에 보강재(G)를 주입하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 사면보강공법.
제8항에 있어서,

상기 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입하는 단계는, 상기 몸체(100)의 일단이 연약층(10)을 지나 암반층(20)에 접촉될 때까지 상기 연약층 보강수단을 연약층(10)에 삽입하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사면보강공법.
제8항에 있어서,

상기 보강재(G)를 주입하는 단계는, 강선(400)의 일단 굴착공(22) 내부에 위치시키고 상기 강선(400)의 타단을 상기 몸체(100) 외부로 인출시킨 후 상기 굴착공(22) 내부와 상기 몸체(100) 내부에 보강재(G)를 주입하도록 구성되고,

상기 보강재(G)의 양생이 완료된 이후, 흙막이판(500)을 상기 몸체(100)의 타단에 위치시키고 상기 강선(400)이 인장 상태로 유지되도록 상기 강선(400)의 타단을 상기 흙막이판(500)에 결합시켜, 상기 흙막이판(500)을 상기 몸체(100)의 타단에 밀착시키는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사면보강공법.