KR20110016223A - 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반 천공부내에 계단형태로 배열한 인장재 제거가 가능한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 결합함으로써, 상기 계단형태로 배열된 복합앵커체에 의한 정착장구간에서의 인장하중 분산효과를 통해 지반의 지지력(주면 마찰력)을 극대화함과 동시에, 배수장치에 의해 지반에 포함되어 있는 지하수의 유도배수를 행함으로써 사면 안정화를 신뢰적으로 유지할 수 있는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은, 지반 천공홀에 삽입되어 지반에 인장력을 제공하며, 정착장 구간의 앵커는 고정되어 허용앵커력을 발휘하고, 자유장 구간의 앵커는 인장력 도입후 분리 제거되는 복합앵커체; 지반 천공홀의 정착장구간에 설치되어 복합앵커체를 감싸며, 정착장 구간에 위치된 영구앵커들을 정착시키기 위한 그라우팅재가 채워지는 팩커; 및 상기 복합앵커체의 자유장 전 구간에 걸친 길이를 가지되 내부에 복합앵커체가 위치되며, 팩커에 단부가 연결되어 지반에 머금어져 있는 지하수의 유도배수를 행하는 배수수단을 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치와 그의 시공방법을 제공한다.

복합앵커체, 팩커, 팩캡, 보강재, 앵커블록, 영구 앵커, 유공관, 배수장치

Description

인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법{upward type ground reinforcement equipment using a compressed and dispersed composite anchor with a drain and constructing method the same}

본 발명은 인장재 제거가 가능한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 결합하여 연약지반의 사면안정화를 도모하기 위한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착된 연약지반에 상향각도로 인장분산형 복합앵커체를 매입하여 정착장구간에서의 영구적인 앵커력을 확보함과 동시에 자유장구간의 인장재를 제거하고, 상기 복합앵커체에 배수장치를 연결하여 연약지반에 함유되어 있는 지하수의 유도배수를 수행함으로써 지반의 안전율을 향상시킨 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

토지조성, 도로, 철도공사 등에 수반하여 설치하는 사면은 그 연장 및 면적이 크기 때문에 자연재해를 받기 쉽고, 귀중한 인명의 손실 및 가옥의 손실 등을 초래하여 산업 및 국민생활에 불안을 가져오는 경우가 많아 사면에 대한 안정공법의 개발이 요구되고 있다.

사면안정화공법으로 가장 널리 이용되고 있는 쏘일네일링(Soil Nailing) 공법은 NATM(New Austrian Tunnelling Method)과 동일한 개념의 원위치 지반보강공법으로 철도 및 도로 인접사면보강, 지하구조물 또는 고층빌딩의 기초를 위한 굴착지보체계 등으로 사용되어 왔다. 이 공법은 붕괴 위험이 큰 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 확보하기 위한 기술로서 상부지반으로부터 내려오면서 지반이 완전히 이완되기전에 Nail(철근 보강재)과 전면판을 설치하여 지반의 전단 및 인장강도를 증가시킴으로써, 사면의 안정성을 확보하여 보강된 원지반이 중력식 옹벽과 같이 작용하도록 하는 원리로서 최근에 다양하게 이용되고 있다.

상기한 쏘일 네일링(Soil Nailing) 공법은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

첫째, 원지반 자체가 주된 구조적 요소의 하나로 이용되어 별도의 흙막이공이 필요없고, 인장을 필요하지 않으며, 타 공법에 비해 대체적으로 공사비가 저렴하다.

둘째, 시공 장비가 간단하고 소형이므로 협소한 장소나 긴 비탈면 등 시공조건이 나쁜 곳에서도 적용이 용이하며, 시공 효율성이 크다. 특히 주변지반의 움직임에 대한 적응성 향상 또는 큰 수직 침하 및 부등 침하를 방지하는데 효과적이다.

셋째, 동적하중(지진, 발파진동 등)이 작용하는 경우에도 과다한 움직임이 유발되지 않고 저항능력이 크며, 지층 및 지형에 대한 적응성이 뛰어나다.

넷째, 선 굴착후 보강하므로 시공조건 변화에 대한 적응성이 뛰어나다.

다섯째, 공종이 간단하므로 시공성이 좋고, 공기단축 효과가 뛰어나며, 지하 구조 가시설에서 합벽처리가 용이하다.

상기한 장점에도 불구하고 쏘일네일링 공법은 연약지반에서의 안정화를 이루기가 어려운 문제점을 내포하고 있다. 즉, 상기 쏘일네일링 공법은 철근 보강재인 네일에 긴장력을 부여하지 않기 때문에 미소하나마 벽체의 변위가 허용되어 굴토주변의 구조물이 있을 경우 상부변위가 발생될 가능성이 높다. 또한, 굴토 배면의 원활한 배수를 위하여 코어 드레인과 같은 배수시스템을 갖추어야 하며, 연약한 지층이나 지하수위가 높은 지역에서는 과다한 변위를 유발할 수 있는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 극복하기 위하여 종래에는 특허등록 제0823980호의 배수겸용 패커식 가압 그라우팅장치 및 이를 이용한 상향식 지반보강공법이 제시된 바 있다.

상기 특허기술은 도1에 도시된 바와 같이, 지반보강 및 배수관 역할을 동시에 하는 관 형태의 보강재(102)와, 상기 보강재(102)에 끼워지는 제1 및 제2 패커체(104, 106)와, 상기 제1 및 제2 패커체(104, 106)내에 그라우트를 충전하기 위한 주입관(108)과, 배수를 위한 유공관(110) 및 보강재(102)와 유공관(110)을 결합하는 커플러(112)로 구성되어 있으며, 천공홀이 소정의 상향 각도로 천공되어 있다.

미설명부호 H는 천공홀, G는 강관용 유공, 114는 간격재를 나타낸다.

상기한 구성을 갖는 특허기술은 복수로 설치되는 패커체 내면에 다양하게 압력 그라우팅을 할 수 있으므로, 마찰 저항에 따른 다양한 주입압의 선택적 적용이 가능하며, 무압식 쏘일 네일링 공법의 중력식 옹벽의 형성이 어려운 점토지반 및 느슨한 사질토 지반에 쏘일 네일링 공법을 안정적으로 적용할 수 있는 잇점이 있다.

그러나, 상기 구조는 네일을 지반내에 삽입하여 전단저항력과 활동저항력을 증가시켜 사면안정을 확보하고 지반의 변위를 억제할 수 있는 쏘일네일링 공법의 특장점과, 배수장치를 결합하여 지반내의 원활한 배수가 이루어지도록 한 장점을 구현하고 있음에도 불구하고, 네일에 대한 인장력의 도입이 이루어지지 않아 연약지반에서의 지지력(주면 마찰력)을 증대시키는데 한계가 있으며, 지반조건에 따른 허용 앵커력의 조절이 어려운 문제점을 내포하고 있다. 또한, 상기 구조는 배수장치인 유공관(110)이 천공홀(H)의 끝단부에 위치되어 있고 상기 유공관(110)으로 집수된 지하수가 유공(G)이 형성된 보강재(102)를 통해 배수되기 때문에 지반내에 머금어져 있는 지하수의 유도배수용량이 크지 않을 뿐만 아니라, 배수도 원활하지 않고 상기 배수장치 주위 지반을 제외한 나머지 천공홀 주변 배수는 효과적으로 이룰 수가 없는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지반천공부내에 계단형태로 배열한 인장재 제거가 가능한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 결합함으로써, 상기 계단형태로 배열된 복합앵커체에 의한 정착장구간에서의 인장하중 분산효과를 통해 지반의 지지력(주면 마찰력)을 극대화함과 동시 에, 배수장치에 의해 지반에 포함되어 있는 지하수의 유도배수를 행함으로써 사면 안정화를 신뢰적으로 유지할 수 있는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정착장 구간의 복합앵커체에 팩커를 설치하여 정착장 구간에서의 그라우트가 자유장측으로 누출되는 것을 방지하고, 또 상기 복합앵커체에 연결된 배수장치를 자유장 전구간에 위치시켜 유도배수용량을 증대함으로써 연약지반의 함수량을 감소시킴과 동시에, 지하수위의 상승을 억제하여 연약지반의 안전율을 향상시킬 수 있는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제거가 가능한 인장분산형 앵커가 영구고정식 앵커로부터 분리가 가능하도록 구성하되, 상기 영구고정식 앵커를 계단형태로 배열하여 각기 다른 현장의 지반조건에 따라 허용 앵커력을 조절할 수 있으며, 특히 연약지반에서 효과적인 지지력을 확보할 수 있는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 쏘일네일링을 적용하기가 어려운 연약한 사질 지반이나 포화된 점성토 지반에서도 시공성을 확보할 수 있고, 쏘일 네일링 공법에 비해 시공 간격을 넓혀 시공할 수 있어 경제성과 시공성을 충족할 수 있는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치 및 그의 시공방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지반 천공홀에 삽입되어 지반에 인장력을 제공하며, 정착장 구간의 앵커는 고정되어 허용앵커력을 발휘하고, 자유장 구간의 앵커는 인장력 도입후 분리 제거되는 복합앵커체; 지반 천공홀의 정착장구간에 설치되어 복합앵커체를 감싸며, 정착장 구간에 위치된 영구앵커들을 정착시키기 위한 그라우팅재가 채워지는 팩커; 및 상기 복합앵커체의 자유장 전 구간에 걸친 길이를 가지되 내부에 복합앵커체가 위치되며, 팩커에 단부가 연결되어 지반에 머금어져 있는 지하수의 유도배수를 행하는 배수수단을 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치를 제공한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 상향식 지반보강장치에서는 상기 팩커와 배수수단의 연결부에 장착되며, 상기 팩커에 채워져 있는 그라우트재가 자유장구간측으로 누출되는 방지하기 위한 팩 캡(pack cap)을 더 포함한다.

상기 배수수단은 표면에 다수의 홀이 형성되어 있는 중공형태의 유공관인 것을 특징으로 하는 한다.

상기 복합앵커체와 배수수단은 수평면에 대하여 소정각도만큼 상향되게 위치되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상향 각도는 수평면으로부터 1 ∼ 20°인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 지반에 인장력을 제공하며 인장력 도입후 제거되는 보강재와 정착장구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구앵커 및 상기 내하체와 영구앵커를 분리가능하게 연결하는 앵커블록을 포함하여 복합앵커체를 구성하고 다수의 홈을 갖는 블록스페이서에 복합앵커체의 영구 앵커들을 끼우되 상기 인접한 영구앵커들을 계단형태로 배열시키는 제1 단계; 상기 계단형태로 배열된 복합앵커체중 정착장구간만큼 팩커체로 감싼 후, 그라우트 주입관을 투입하고 밀봉하는 제2 단계; 상기 복수의 복합앵커체의 내하체들을 유공관에 삽입하고, 상기 팩커체에 유공관을 연결한 후 지반 천공홀에 삽입하여 지반내에 머금어져 있는 지하수를 유도배수하고는 제3 단계; 및 상기 그라우트 주입관을 통해 그라우트를 팩커체에 채우고 마감하는 제4 단계를 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 시공방법을 제공한다.

여기서, 상기 제2 단계는 팩커체의 단부에 팩캡을 설치하여 유공관을 결합하고, 그라우트 주입관을 통해 주입된 그라우트가 자유장 구간측으로 흘러내리는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 또한, 복합앵커체와 유공관은 수평면에서 상방향으로 1 ~ 20°경사를 갖는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 팩커체를 매개로 인장분산형 복합앵커체와 배수를 위한 유공관을 결합한 후 지반의 수평면으로부터 상향되게 설치함으로써, 인장력이 도입된 복합앵커체와 그라우트간의 인장하중분산 효과에 의해 정착장구간에서의 우수한 앵커력을 발휘할 수 있으며, 또 지반에 포함되어 있는 지하수를 유공관측으로 원활하게 유도배수를 행할 수 있어 지반의 안전율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 복합앵커체의 영구 앵커를 정착장 구간에 계단식으로 배열함으로써 상기 정착장구간에서의 인장하중 분산효과에 의해 일반지반 뿐만 아니라, 연약지반에서의 지지력을 극대화하여 신뢰성있는 지반안정화를 도모할 수 있다.

셋째, 상기 유공관을 자유장부 전 구간에 걸쳐 설치함으로써 유도배수용량을 증대하고, 지반에 함유되는 수분율을 감소시켜 지하수위의 상승을 억제할 수 있으며, 이에 따라 쏘일네일링을 적용하게 어려운 연약한 사질 지반이나 포화된 점성토 지반에 적합하게 적용할 수 있다.

넷째, 종래의 쏘일네일링에 비해 증가된 주면 마찰력을 확보함으로써, 시공간격을 넓혀 설치할 수 있어 경제적이고 우수한 시공성을 구현할 수 있다.

이하, 첨부된 도2 내지 도8을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 인장분산형 복합앵커체 및 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치와 그의 시공방법은 연약지반에 인장력을 도입하여 정착장구간에서의 지지력을 극대화하고, 자유장 전구간에 걸쳐 유도 배수가 이루어지도록 함으로써 신뢰성있는 지반 안정화를 이루고, 안전율을 향상시킬 수 있도록 구현한 것이다.

도2는 본 발명에 의한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 일 실시예 구성을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 도2에 도시한 바와 같이, 지반에 인장력을 제공하며, 인장력 도입 후 제거되는 보강재와 정착장구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구앵커 및 상기 보강재와 영구앵커를 분리가능하게 연결하는 앵커블록으로 구성되며, 정착장 구간에서 영구앵커가 계단형태로 배열되는 복수의 인장분산형 복합앵커체(2)와; 지반 천공홀의 정착장구간에 설치되어 복합앵커체(2)를 감싸며, 상기 복합앵커체(2)의 정착장 구간에 위치된 영구앵커들을 정착시키기 위한 그라우트재(5)가 채워지는 팩커(packer)(4)와; 일단이 팩커(4)에 연결되며, 상기 복합앵커체(2)의 자유장 전구간에 걸쳐 설치되고 외면에 부직포(6a)가 감싸여져 지반에 머금어져 있는 지하수의 유도배수를 행하는 배수관(6); 및 상기 팩커(4)와 배수관(6)의 연결부에 장착되며, 상기 팩커(4)에 채워져 있는 그라우트재(5)가 자유장구간측으로 누출되는 방지하기 위한 팩캡(pack cap)(8)으로 구성된다.

여기서, 상기 팩커(4)는 고무, PE 섬유직포, PP섬유직포 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 팩커(4)에 채워지는 그라우트재(5)로는 폴리우레탄, 시멘트 밀크등이 사용될 수 있다.

상기 팩캡(8)에 대하여 도6을 참조하여 설명한다.

도6은 본 발명의 요부인 팩캡(pack cap)의 구성을 나타낸 정면도 및 측면도로서, 상기 팩캡(8)은 보강재(22) 및 그라우트 호스(도시하지 않음)를 끼우기 위한 관통홀(12a)을 갖는 고정부(12)와; 상기 고정부(12)에서 반경방향으로 다수가 확장되어 천공홀(H)를 차폐하는 날개부(14)로 구성된다.

상기의 팩캡(8) 구성에서 고정부(12)는 원통형상을 가지되, 외면 양단에 후크편(16)이 구비되어 있어 배수관(6)을 탄성적으로 끼워 고정하게 된다. 상기 날개 부(14)는 다수의 절개편으로 이루어지되, 이들 절개편들은 접혀진 상태를 이룸으로써 상기 고정부(12)를 원통으로 말았을 때 깔대기 형상을 이루면서 천공홀(H) 관경에 밀착되어 차폐되는 것이다.

다음, 본 발명의 요부인 상기 복합앵커체(2)의 세부구성에 대하여 도3을 참조하여 설명한다.

도3은 본 발명의 요부인 복합앵커체의 구성을 나타낸 부분단면도이고, 도4는 도2의 A-A 선단면도, 도5는 도2의 B-B 선단면도, 도7은 도3에서 앵커블록, 방수커플러 및 영구앵커가 끼워진 그립슬리브의 조립상태를 나타낸 단면도, 도8은 도3에서 그립슬리브에 영구 앵커가 압착되는 제조과정을 나타낸 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 상기 복합앵커체(2)는 자유장구간에 도입되며, 피복재(22b)로 감싸여진 인장재(22a)를 구비하여 인장력을 제공하는 보강재(22)와; 상기 보강재(22)의 인장재(22a) 선단부를 파지하기 위한 웨지조립체(26)가 장착된 앵커블록(24)과; 일측에 상기 앵커블록(24)이 끼워지며, 그라우트(25)의 수분이나 외부의 이물질이 보강재(22)의 인장재(22a)를 타고 앵커블록(24)의 내부로 침투되는 것을 차단하기 위한 죠인트블록(28)과; 상기 죠인트블록(28)의 타측에 결합되는 그립슬리브(30)와; 여러가닥의 PC 강연선을 꼬은 형태를 가지고 상기 그립슬리브(30)에 끼워져 압착되며, 정착장 구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구 앵커(32)와; 상기 죠인트블록(28)의 외주면에 끼워지며, 주연부에 보강재(22)를 끼워 지지하기 위한 다수의 홈(34a)이 형성되어 있는 블록스페이서(34)와; 상기 앵커블록(24)의 일단부에 설치되어 보강재(22)의 보강과, 방수, 강선의 이탈을 방지하기 위한 앵커바디(anchor body)(36)와; 상기 영구 앵커(32)의 외주면에 끼워져 정착장에 투입된 그라우트와의 결속을 증대시켜 마찰력 증대에 따른 허용인장력을 확보하기 위한 스트랜드 그립(38)과; 상기 영구 앵커(30)를 이루는 PC 강연선 가닥들이 해체되는 것을 방지하기 위해 상기 영구 앵커(30)의 종단부에 끼워지는 서포트 콘(40)을 포함한다.

상기한 구성에서, 상기 보강재(22)는 여러가닥을 꼬아 만든 PC 강연선 또는 이형강봉을 인장재(22a)로 하여 PE 튜브(22b)로 피복한 구조로 이루어진다.

상기 보강재(22)와 웨지 조립체(26)를 구비한 앵커블록(24) 구조는 본원출원인에 의해 출원되고 등록된 배트타입(bat type)의 특허 제0418466호, 특허 제435070호, 실용신안등록 제0242474호와 스윙타입(swing type)의 특허 제0411567호, 특허 제0435069호등에 개시된 공지의 구조가 채용될 수 있으며, 여기서의 주요 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에서의 상기 앵커블록(24)은 선단측에 죠인트블록(28)과 체결되기 위한 암나사홈이 형성된 구조가 선행 특허 구조와 차이가 있다. 즉, 도7에 도시한 바와 같이 상기 앵커블록(24)은 앵커조립체(26)가 삽입되는 수용공간(24a)과, 죠인트블록(28)이 끼워지는 수용공간(24a) 선단부에 암나사(24b)가 형성된다.

상기 죠인트블록(28)은 자유장부와 정착장부의 앵커를 정착시키기 위한 매개기능을 하는 것으로서, 내부 중앙부에 형성된 차단막(42)을 경계로 양측부에 제1 및 제2 암나사 홈(44, 46)이 형성되며, 일측 외주면에 앵커 정착체(24)의 암나사(24b)와 체결되기 위한 수나사(48)가 형성되고, 상기 제1 암나사(44)의 끝단에는 웨지조립체(26)의 캡을 수용하기 위한 단차부(50)가 형성되어 있다.

상기 그립슬리브(30)는 외주면에 수나사산을 가공하여 단면의 축소없이 죠인트블록(28)에 체결되도록 하여 이 체결력만으로 영구 앵커(32)에 부여되는 인장력을 충분히 부담할 수 있도록 하였다.

이러한 앵커블록(24)과 영구 앵커(32)의 분리구조에 의하여, 상기 앵커블록(24)은 보강재(22)와 함께 공장에서 패킹 포장상태로 생산이 가능하게 될 뿐만 아니라 운반이 용이해지고, 현장에서 죠인트블록(28)을 매개로 앵커블록(24)과 영구 앵커(32)를 체결함으로써 현장앵커시공을 간단하게 행할 수 있다.

상기 그립슬리브(30)에 끼워지는 영구 앵커(32)는 도8에 도시한 바와 같이, 인발공정에 의해 압착고정된다. 이때, 상기 그립슬리브(30)의 내면에는 영구 앵커(32)의 고정력을 증대시키기 위한 인서트판(33)이 부착되어 도8의 오른쪽 그림에서와 같이 다이스(도시하지 않음)를 통해 인발된 후에는 그립슬리브(30)의 관경이 감소되면서 인서트판(52)과 영구 앵커(32)가 압착되어 일체화되는 것이다.

상기와 같이 구성되어 조립되는 복합 앵커체는 앵커공에 삽입되어 그라우트체와 함께 인장력을 발휘하게 된다.

본 발명에서, 상기 보강재(22)의 인장재(22a)는 PC 스트랜드 또는 이형강봉중 선택된 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예에서 상기 영구앵커(32)가 PC스트랜드로 이루어진 구조를 제시하지만, 이에 국한하는 것은 아니고 이형봉강으로 구성할 수 있음은 주지의 사실이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 시공과정을 설명한다.

먼저, 본 발명의 요부인 복합앵커체(2)는 앵커블록(24)의 웨지조립체(26)에 보강재(22)로부터 피복이 제거된 인장재(22a)의 선단이 물려지고, 영구 앵커(32)를 삽입하여 압착시킨 그립슬리브(30)를 죠인트블록(28)에 나사체결하여 조립을 완료한다. 상기한 바와 같이 조립된 복합앵커체(2)는 복수개가 지반의 앵커공(h)으로 삽입되는데, 이때 복수의 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)(본 실시예에서는 4개)의 영구앵커(32)는 앵커공(H) 내에서 계단형태로 배열된다.

본 발명의 실시예에서는 정착장구간의 총 길이에 대하여 4개의 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d) 각각의 영구 앵커(32)를 계단형태로 배열하여 시공한 한 예에 대하여 보여주고 있으나, 이에 국한하는 것은 아니다. 상기 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)는 블록스페이서(34)가 수용할 수 있는 범위에서 설치된다. 일예로, 상기 블록스페이서(34)는 보강재를 끼워 지지할 수 있는 8개의 홈이 형성되어 있으므로, 상기 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)는 2개 ~ 8(또는 9)개의 배열이 가능하다. 또한, 천공경이 상당하고, 여러 가닥의 앵커가 필요한 경우는 블록스페이서(34)의 홈을 더 많이 할 수 있음은 주지의 사실이다.

상기 지반의 앵커공(H)은 수평면으로부터 소정 각도(1~20°)만큼 상향되게 천공되며, 이러한 상향식 앵커공(H)에 복수의 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)가 삽입되어 계단형태로 배열된다. 상기 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)의 계단형태 배열은 죠인트블록(28)에 끼워진 블록스페이서(34)의 각 홈에 인접한 보강재(22)가 끼워짐으로써 유지된다. 이때, 상기 복합앵커체(2a, 2b. 2c, 2d)는 팩커(4)에 의해 감싸여진 상태로 앵커공(H)에 삽입되며, 팩커(4)의 단부에 설치된 팩캡(8)에 의해 팩 커(4)의 내부가 차폐된다. 그리고, 상기 팩커(4)에는 그라우팅호스가 함께 삽입되어 팩커내에 그라우트재(5)를 충전하게 된다. 상기 팩커(4)에 채워진 그라우트재(5)가 고결되는 과정에서 팩캡(8)에 의해 상기 팩커(4)의 단부가 차단되기 때문에 그라우트재(5)가 흘러내리지 않게 된다.

상기 복합앵커체(2a, 2b, 2c, 2d)는 앵커공(H) 내의 팩커(4)에 그라우트재(5)가 채워진 상태에서 정착되고, 보강재(22)의 인장재(22a)에 인장력을 부여한 상태에서 사면에 설치된 외부정착체(52)로 고정하는 일련의 과정을 수행한다.

상기 시공에서, 정착장의 영구앵커(32)에 부여된 인장력보다 크게 죠인트블록(28)과 그립슬리브(30)간의 나사체결력이 확보되어 있으므로, 상기 영구 앵커(32)의 이탈염려는 없게 된다.

앵커시공이 완료되면, 보강재(22)는 자유장 구간(free length)에서 그라우트체에 대한 압축분산작용을 하게 되고, 정착장 구간((bonded length)에서의 영구 앵커(32)는 그라우트재에 인장력을 부여하게 됨으로써 지반과 그라우트체간의 마찰력을 증대시켜 지반에 대하여 고하중을 재하하게 된다. 특히, 상기 복합앵커체의 계단식 배열구조에 의하여 각 단차면에 해당하는 영구 앵커(32)가 지반 하중을 연속적으로 분산하여 인장함으로써 일반지반뿐만 아니라, 연약한 지반에서도 소정의 앵커력을 확보할 수 있게 되는 것이다.

앵커시공의 완료 후에는 외부정착체(52)에 의해 정착된 인장재(22a)를 용접기 등으로 절단하여 인장력을 해제하게 된다. 이에 따라, 상기 인장력에 상응하는 크기의 반력이 인장재(22a)에 작용하게 되고, 이 반력에 의해 인장재(22a)를 물고 있던 웨지조립체(26)를 밀게 된다. 상기 웨지조립체(26)가 밀려남에 따라 인장재(22a)의 웨지물림력이 해제되어 보강재(22)의 PE 튜브(22b)로부터 인장재(22a)를 쉽게 인출할 수 있게 된다.

상기 팩캡(8)에 설치되는 배수관(6)은 표면에 다수의 홀을 갖는 유공관으로 구성되어 지반에 함유되어 있는 지하수의 배출을 유도하게 된다. 본 실시예에서는 상기 배수관(6)이 자유장부 전 구간에 걸친 길이를 가짐으로써 유도배수용량을 증대시킬 수 있게 되며, 이에 따라 지반내의 지하수 수위를 대폭 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도1은 종래 기술에 따른 패커식 가압 그라우팅장치를 이용한 지반보강공법의 구성을 나타낸 개략도,

도2는 본 발명에 의한 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 일실시예 구성도,

도3은 본 발명의 요부인 복합앵커체의 구성도,

도4는 도2의 A-A' 선단면도,

도5는 도2의 B-B' 선단면도,

도6은 본 발명의 요부인 팩캡(pack cap)의 구성을 나타낸 정면도 및 측면도,

도7은 도3에서 앵커블록과 그립슬리브 및 영구앵커의 조립상태를 나타낸 단면도,

도8은 도3에서 그립슬리브에 영구 앵커가 압착되는 제조과정을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2: 복합앵커체 4: 팩커

5: 그라우트재 6: 배수관

8: 팩캡 22: 보강재

24: 앵커블록 26: 웨지조립체

28: 죠인트블록 30: 그립슬리브

32: 영구 앵커 34: 블록스페이서

36: 앵커바디 38: 스트랜드 그립

40: 서포트 콘

Claims (19)

1. 지반 천공홀에 삽입되어 지반에 인장력을 제공하며, 정착장 구간의 앵커는 고정되어 허용앵커력을 발휘하고, 자유장 구간의 앵커는 인장력 도입후 분리 제거되는 복합앵커체;

   지반 천공홀의 정착장구간에 설치되어 복합앵커체를 감싸며, 정착장 구간에 위치된 영구앵커들을 정착시키기 위한 그라우트재가 채워지는 팩커; 및

   상기 복합앵커체의 자유장 전 구간에 걸친 길이를 가지되 내부에 복합앵커체가 위치되며, 팩커에 단부가 연결되어 지반에 머금어져 있는 지하수의 유도배수를 행하는 배수수단

   을 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 팩커와 배수수단의 연결부에 장착되며, 상기 팩커에 채워져 있는 그라우트재가 자유장구간측으로 누출되는 것을 방지하기 위한 밀봉수단을 더 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 밀봉수단은

   보강재 및 그라우트 호스를 끼우기 위한 관통홀을 갖는 원통형상으로 이루어지며, 외면 양단에 배수수단을 탄성적으로 끼워 고정하기 위한 후크편이 구비된 고정부; 및

   상기 고정부에서 반경방향으로 확장되는 다수의 절개편으로 이루어지되, 이들 절개편들은 접혀진 상태를 이룸으로써 상기 고정부를 원통으로 말았을 때 깔대기 형상을 이루면서 천공홀 관경에 밀착되어 차폐하는 날개부로 구성된 팩캡(pack cap)인 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배수수단은

   표면에 다수의 관통홀이 형성되어 있는 중공형태의 유공관; 및 상기 유공관을 감싸는 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 복합앵커체와 배수수단은 수평면에 대하여 소정각도만큼 상향되게 위치되는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 복합앵커체와 배수수단의 상향 각도가 수평면으로부터 1∼20°인 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복합앵커체는

   지반에 인장력을 제공하며 인장력 도입후 제거되는 보강재와 정착장구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구앵커 및 상기 보강재와 영구앵커를 분리가능하게 연결하는 앵커블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 지반의 천공홀에 삽입되는 복합앵커체가 적어도 2 이상의 복수로 이루 어지되, 상기 복수의 복합앵커체의 영구앵커가 계단형태로 배열되어 도입된 인장하중을 각 영구 앵커별로 분산시켜 인장하는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
9. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복합앵커체는

   자유장구간에 도입되어 긴장력을 제공하는 보강재;

   내부에 보강재의 인장재 선단부를 파지하기 위한 웨지조립체가 장착된 앵커블록;

   일측에 앵커블록을 장착하기 위한 연결매개수단;

   상기 연결매개수단의 타측에 결합되는 그립슬리브; 및

   상기 그립슬리브에 끼워져 고정되며, 정착장 구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구 앵커

   를 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 연결매개수단의 외주면에 끼워지며, 주연부에 보강재를 끼워 지지하기 위한 다수의 홈이 형성되어 있는 블록스페이서를 더 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 영구 앵커의 외주면에 끼워지며, 정착장에 투입된 그라우트와의 결속을 증대시키기 위한 스트랜드 그립을 더 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 영구앵커의 선단에 끼워지는 서포트 콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 앵커블록의 일단부에 설치되어 보강재의 보강과, 그라우팅에 따른 방수와 강선의 이탈을 방지하기 위한 앵커바디를 더 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 앵커블록은

    앵커조립체가 삽입되는 수용공간과, 선단부 내측에 형성된 암나사홈을 포함하며,

    상기 연결매개수단은 내부 중앙부에 형성된 차단막을 경계로 양측부에 암나사가 형성된 단차진 홈이 형성되며, 일측 외면에는 앵커블록의 암나사홈에 체결되기 위한 수나사가 형성된 원통형상의 죠인트블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
15. 제 9 항에 있어서,

    상기 그립슬리브는 죠인트블록의 단차진 홈내에서 암나사와 체결되도록 외주면에 단면의 축소가 없는 수나사가 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 그립슬리브 내면에 장착되어 고정력을 증대시키기 위한 인서트판이 더 포함되며, 상기 영구 앵커와 그립슬리브는 인발가공에 의해 결합되는 것을 특징으 로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치.
17. 지반에 인장력을 제공하며 인장력 도입후 제거되는 보강재와 정착장구간에서 허용앵커력을 발휘하는 영구앵커 및 상기 보강재와 영구앵커를 분리가능하게 연결하는 앵커블록을 포함하여 복합앵커체를 구성하고 다수의 홈을 갖는 블록스페이서에 복합앵커체의 보강재를 끼우되 상기 인접한 영구앵커들을 계단형태로 배열시키는 제1 단계;

    상기 계단형태로 배열된 복합앵커체중 정착장구간만큼 팩커체로 감싼 후, 그라우트 주입관을 투입하고 밀봉하는 제2 단계;

    상기 복수의 복합앵커체의 보강재들을 유공관에 삽입하고, 상기 팩커체에 유공관을 연결한 후 지반 천공홀에 삽입하여 지반내에 머금어져 있는 지하수를 유도배수하는 제3 단계; 및

    상기 그라우트 주입관을 통해 그라우트를 팩커체에 채우고 마감하는 제4 단계

    를 포함하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 시공방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 제2 단계는 팩커체의 단부에 팩캡을 설치하여 유공관을 결합하고, 그라우트 주입관을 통해 주입된 그라우트가 자유장 구간측으로 흘러내리는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 시공방법.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 제3 단계의 복합앵커체와 유공관은 수평면에서 상방향으로 1 ~ 20°경사를 갖는 것을 특징으로 하는 인장분산형 복합앵커체와 배수장치를 이용한 상향식 지반보강장치의 시공방법.

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