KR20140022304A

KR20140022304A - Ｐｃ 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강공법

Info

Publication number: KR20140022304A
Application number: KR1020120088978A
Authority: KR
Inventors: 이철구
Original assignee: 주식회사 동평
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-02-24
Also published as: KR101502125B1

Abstract

본 발명은 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 PC 강연선을 부식방지관에 삽입하여 선단보강부와 후단체결부로 밀폐시킴으로써 PC 강연선의 부식을 방지함과 동시에 그라우트재와의 부착력을 향상시켜 정착간 구간의 정착효과를 증대시키고, 공사중이나 공사가 끝난 뒤에 예상되는 지반의 변위를 억제할 수 있는 다수의 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체는 길이방향에 따라 한 개 이상의 벌빙부가 형성된 다수개의 PC 강연선을 이용함으로써 재료의 특성상 가볍고 유연하여 시공현장에서의 작업효율이 좋으며, 그라우트와의 부착력이 뛰어나고, 별도의 간격재가 필요 없을 뿐만 아니라, 철근, 강봉 등을 사용한 종래의 영구 앵커체에 비해 정착부에서의 정착각도에 상관없이 응력부식이나 지연파괴를 방지할 수 있으며, 그라우팅의 균열에 따른 누수현상이 발생하더라도 PC 강연선을 부식방지관으로 밀폐시켜 누수에 따른 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 동시에 기존 PC 강연선의 표면 부식에 의한 그라우트재와의 분리 현상도 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＰＣ 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강공법{Using PC Strand Ground Anchor and Method for Ground Reinforcement Using the Same}

본 발명은 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 PC 강연선을 부식방지관에 삽입하여 선단보강부와 후단체결부로 밀폐시킴으로써 PC 강연선의 부식을 방지함과 동시에 그라우트재와의 부착력을 향상시켜 정착간 구간의 정착효과를 증대시키고, 공사중이나 공사가 끝난 뒤에 예상되는 지반의 변위를 억제할 수 있는 다수의 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강방법에 관한 것이다.

일반적인 앵커(anchor)공법은 건설공사에서 발생되는 토압, 풍압, 수압, 지진력 등의 외력에 대응하는 앵커력으로 이용되거나 또는 구조체의 응력보강용으로 사용되고 있으며, 이는 주로 사면보호, 옹벽, 굴착면 앵커 및 양 압력의 기초 앵커 등에 많이 사용되고 있다. 현재에는 앵커설계 및 시공기술의 발달로 과밀하중이 작용하는 높은 타워나 교량기초 등에서 이용되고, 플랜트, 댐, 터널 등 모든 분야에서 적용 응용되고 있는 실정이다.

이러한 앵커공법은 착공기로 뚫은 천공에 쉬스와 피에스 보강재를 삽입한 후 그라우트재 등을 주입해서 앵커체를 만들고, 이 앵커체가 충분히 경화한 후 앵커 두부에서 피에스 보강재를 인장 정착함으로써 구조물을 안정화시키는 것이다.

이들 앵커공법에서는 보강재로 표면에 요부 또는 철부를 연속 또는 일정간격으로 형성한 강봉, 철근 등이 사용된다. 그러나 이러한 강봉, 철근 등은 정착부에서 경사 정착되거나, 일직선이 되지 않거나 할 경우에는 강봉, 철근 등에 국부적인 휨이 작용하여 강봉, 철근 등이 응력부식이나 지연파괴를 일으켜 나중에는 파단될 염려가 있다. 또한 중량이 나가고 유연하지 않아 시공성 및 작업성이 좋지 못하고 고가로서 경제적이지 못하다.

또한, 천공에 삽입된 보강재는 그 주변과 천공 사이에 그라우트재가 밀실하게 채워질 수 있도록 그리고 보강재가 그라우트에 의해 완전히 피복되도록 하기 위해 굴착면에서 일정 간격으로 이격되어 설치되어야 한다. 종래에는 이를 위해 별도의 간격재를 강재에 일정 간격으로 설치하였는데 이는 대단히 번거로운 단점이 있다.

이에, 한국등록특허 제0876129호에서는 적어도 1개 이상의 확경부가 형성된 강연선을 피에스 보강재로 사용하여 간격재가 필요 없고, 정착부에서의 정착각도 및 이음부에서의 응력부식이나 지연 파괴를 방지할 수 있는 앵커 조립체 및 그를 이용한 지반보강방법을 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1017183호에서는 토사 및 암반 지반보강에 모두 사용될 수 있는 강연선을 이용한 앵커 조립체 및 그를 이용한 지반보강방법을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 강연선을 앵커공법에 사용하는 경우, 강연선의 휨성과 탄성으로 인하여 강연선을 천공홀 중앙에 위치시키기가 어렵고, 그라우팅시 정착장 부분 강연선과 그라우트재와의 부착력이 떨어질 경우 보강효과를 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있으며, 하나의 강연선을 피에스 강재로 사용시에 따라 안정적인 앵커력과 응력보강을 발휘하지 못하여 앵커체가 시공되는 간격이 좁아져 이에 따른 시공비용과 시공기간이 길어지는 문제점이 있다.

특히, 그라우트재의 균열이 발생하여 누수가 되면 강연선의 표면이 부식되므로, 강연선의 부식은 강연선 자체의 강성을 약화시킬 뿐만 아니라, 그라우트재와의 일체화를 방해하여 결국 앵커체가 제 역할을 다하지 못하게 되는 결과를 초래한다.

따라서, 그라우팅의 균열, 누수에 의한 강연선 표면 부식을 방지하여야 할 필요성이 매우 시급한 실정이고, 부식방지를 위하여 강연선에 에폭시와 같은 방수성 수지를 단순히 코팅할 경우, 그라우팅과의 부착력이 감소되어 그라우팅과의 일체화가 완전하게 이루어지지 않게 되므로 이에 대한 대책 또한 요구되고 있다.

또한, 기존의 앵커공법들은 천공 홀 내부에 그라우트재인 시멘트 밀크를 충진하고, 충진이 완료되면 양생후에 앵커체 선단부의 고정작업을 실행하여야 하므로, 장시간에 걸친 그라우트재의 주입시간과 양생 시간이 필요한 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 앵커공법의 보강재로 길이방향에 따라 적어도 1개 이상의 벌빙부가 형성된 다수의 PC 강연선을 사용하고, 상기 PC 강연선들의 부식을 방지하기 위하여 다수의 PC 강연선을 부식방지관에 삽입하여 선단보강부와 정착장 구간의 확공 그라우팅으로 정착효과 증대시키는 회전 분출유닛이 구비된 후단체결부로 밀폐시켜 시공할 경우, PC 강연선의 부식을 방지함과 동시에 그라우트재와의 부착력을 향상시켜 영구 앵커체로서의 성능이 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 주된 목적은 PC 강연선의 부식을 방지함과 동시에 그라우트재와의 부착력을 향상시켜 정착장 구간의 정착효과를 증대시키고, 공사중이나 공사가 끝난 뒤에 예상되는 지반의 변위를 억제할 수 있는 다수의 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체 및 이를 이용한 지반보강방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정착장 구간에는 길이 방향을 따라 적어도 한 개 이상의 벌빙부가 형성되고, 자유장 구간에는 보호튜브로 피복된 다수의 PC 강연선; 정착장 구간에 그라우트재를 주입시키기 위해 소정 길이를 가지며, 상기 다수의 PC 강연선과 나란히 배치되는 그라우트재 주입관; 상기 다수의 PC 강연선 및 그라우트재 주입관의 누수로 인한 부식을 방지하기 위해 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 감싸는 부식방지관; 상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재가 상기 자유장 구간의 부식방지관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 부식방지관 내부의 정착장 구간과 자유장 구간 경계면에 구비되는 에폭시 수지캡; 상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재와 견고한 정착을 위해 외주면에 요철이 형성되어 있고, 정착장 구간의 부식방지관을 감싸는 정착관; 상기 정착관의 일측과 결합체결되고, 내부에는 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 고정시키는 후단정착유닛과 그라우트재를 외부로 분출시키는 회전분출유닛이 구비된 후단체결부; 및 영구 앵커체를 주변지반에 고정시키기 위해 상기 다수의 PC 강연선 상단부와 결합체결되는 선단보강부를 포함하는, PC 강연선을 이용한 영구 앵커체를 제공한다.

본 발명은 또한, (a) 대상지반을 소정의 각도로 천공하여 일정한 직경의 천공홀을 형성시키는 단계; (b) 상기 천공홀에 상기 영구 앵커체를 삽입하는 단계; (c) 상기 삽입된 영구 앵커체의 그라우트재 주입관을 통해 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재를 주입하는 단계; 및 (d) 상기 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재가 충진 완료되면, 상기 그라우트재를 양생시킨 다음, PC강연선 상단부를 긴장시켜 선단보강부와 체결하여 공사를 완료하는 단계를 포함하는, 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법을 제공한다.

본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체는 길이방향에 따라 한 개 이상의 벌빙부가 형성된 다수개의 PC 강연선을 이용함으로써 재료의 특성상 가볍고 유연하여 시공현장에서의 작업효율이 좋으며, 그라우트와의 부착력이 뛰어나고, 별도의 간격재가 필요 없을 뿐만 아니라, 철근, 강봉 등을 사용한 종래의 영구 앵커체에 비해 정착부에서의 정착각도에 상관없이 응력부식이나 지연파괴를 방지할 수 있으며, 그라우팅의 균열에 따른 누수현상이 발생하더라도 PC 강연선을 부식방지관으로 밀폐시켜 누수에 따른 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 동시에 기존 PC 강연선의 표면 부식에 의한 그라우트재와의 분리 현상도 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체를 도시한 것으로, (a)는 영구 앵커체의 개략도이고, (b)는 도 1(a)의 b-b선 절단 단면도이며, (c)는 도 1(a)의 c-c선 절단 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체의 조립도이다.
도 3은 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체의 후단체결부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체의 선단보강부를 도시한 것으로, (a)는 선단보강부의 조립도이고, (b)는 선단보강부의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법으로 대상 지반상에 영구 앵커체가 설치된 구조를 도시한 것이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본 발명은 일 관점에서, 정착장 구간에는 길이 방향을 따라 적어도 한 개 이상의 벌빙부가 형성되고, 자유장 구간에는 보호튜브로 피복된 다수의 PC 강연선; 정착장 구간에 그라우트재를 주입시키기 위해 소정 길이를 가지며, 상기 다수의 PC 강연선과 나란히 배치되는 그라우트재 주입관; 상기 다수의 PC 강연선 및 그라우트재 주입관의 누수로 인한 부식을 방지하기 위해 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 감싸는 부식방지관; 상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재가 상기 자유장 구간의 부식방지관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 부식방지관 내부의 정착장 구간과 자유장 구간 경계면에 구비되는 에폭시 수지캡; 상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재와 견고한 정착을 위해 외주면에 요철이 형성되어 있고, 정착장 구간의 부식방지관을 감싸는 정착관; 상기 정착관의 일측과 결합체결되고, 내부에는 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 고정시키는 후단정착유닛과 그라우트재를 외부로 분출시키는 회전분출유닛이 구비된 후단체결부; 및 영구 앵커체를 주변지반에 고정시키기 위해 상기 다수의 PC 강연선 상단부와 결합체결되는 선단보강부를 포함하는, PC 강연선을 이용한 영구 앵커체에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체는 길이 방향을 따라 적어도 한 개 이상의 벌빙부가 정착장 구간에 형성되고, 자유장 구간에서는 보호튜브로 피복된 다수의 PC 강연선을 지반보강공법의 보강재로 이용함으로써 시공현장에서의 작업효율이 좋은 동시에, 그라우트와의 부착력이 뛰어나며 별도의 간격재가 필요 없을 뿐만 아니라, 철근, 강봉 등을 사용한 종래의 영구 앵커체에 비해 정착부에서의 정착각도에 상관없이 응력부식이나 지연파괴를 방지할 수 있으며, 선단보강부/후단체결부를 사용하여 상기 PC 강연선을 부식방지관에 밀폐시킴으로써 그라우트재의 균열에 따른 누수현상이 발생하더라도 누수에 따른 부식을 원천적으로 방지할 수 있고, 그라우트재와의 분리 현상도 방지할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체는 다수의 PC 강연선(10), 그라우트재 주입관(20), 부식방지관(30), 에폭시 수지캡(40), 정착관(50), 후단체결부(60) 및 선단보강부(80)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 다수의 PC 강연선(10)은 2개의 소선을 꽈배기 모양으로 꼰 2 연선과 1개의 소선 둘레에 6개의 소선을 S연으로 꼬아 만든 7 연선이 많이 사용되는데, 본 발명에서는 통상적으로 사용되는 PC 강연선이면 제한 없이 사용할 수 있다.

또한, 상기 PC 강연선(10)은 길이 방향을 따라 적어도 한 개 이상의 벌빙부(11)가 정착장 구간에 형성되고, 자유장 구간에서는 그리스가 충진된 보호튜브(14)로 피복되어 있어 누수 등으로 인한 PC 강연선의 부식을 방지한다. 이때, 정착장 구간의 PC 강연선 벌빙부(11)의 간격과 개수와 앵커체에 구비되는 PC 강연선(10) 개수는 대상지반의 조건과 환경에 따라 조절할 수 있다.

상기 벌빙부(11)는 꼬아진 PC 강연선을 부풀려 다른 부분에 비해 직경을 키운 부분을 일컫는 것으로, 이렇게 PC 강연선을 부풀리는 작업을 벌빙(bulbing)이라 한다. 벌빙부(11)를 형성하는 방법으로는 이 기술분야에서 공지된 방법이 사용될 수 있으며, 일예로 벌빙부(11)를 형성할 부분만큼 간격을 두고 그 양쪽을 죔쇄(clamp)로 꽉 물고 양쪽에서 압축력을 가함으로써 꼬여진 PC 강연선이 부풀어오르게 함으로써 벌빙부(11)를 형성할 수 있다.

이러한 벌빙부(11)는 앵커체의 간격재 역할과 정착장 구간의 그라우트재와의 기계적 부착력을 증가시키는 역할을 수행한다. 지반보강공법에서 보강재로 사용되는 PC 강연선은 균등하게 그라우트재로 피복하는 것이 곤란하므로 본 발명에서는 벌빙부(11)가 천공 주변으로부터 다수의 PC 강연선을 이격시킴으로써 다수의 PC 강연선이 그라우트재에 의해 전체적으로 어느 정도 균등하게 피복이 될 수 있도록 한다.

또한, 벌빙부(11)는 매끄러운 표면을 갖는 PC 강연선에 일종의 돌기가 되므로 정착장 구간의 그라우트재와의 마찰력을 증가시켜 결과적으로 부착력을 증가시킬 수 있고, 벌빙부(11) 내부에는 그라우트재가 채워지고 그라우트재가 채워진 벌빙부(11)는 일종의 구근을 형성함으로써 앵커체로서의 PC 강연선의 정착력을 증대시키게 된다. 또한, 벌빙부(11) 형성 간격을 적절히 조절함으로써 벌빙부(11)가 유연한 PC 강연선의 자연스러운 처짐을 보강하는 역할을 할 수도 있다.

다수의 PC 강연선(10)은 벌빙부에 작용하는 외력에 의해 벌빙부(11) 형상이 변형 또는 파괴됨을 방지하기 위하여 벌빙부(11)가 형성되어 있지 않은 부분을 묶거나 고정시킬 수 있는 풀림방지구(12)를 구비할 수 있다. 상기 풀림방지구(12)는 벌빙부(11)의 변형 내지 파괴되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 그 내부에 채워지는 그라우트재의 구속효과를 한층 높일 수 있다.

이러한, 풀림방지구(12)는 외력에 대해 벌빙부(11)의 형상을 유지할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨데 철근을 적당한 크기로 절단한 것이나, 강재 또는 플라스틱 재질 등이 사용될 수 있다.

또한, 도 1c에 나타난 바와 같이, 정착장 구간에서는 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관과의 접촉 면적을 확대하기 위하여 소정 위치에 스페이서(13)를 설치한다. 상기 스페이서(13)는 유연한 PC 강연선과 그라우트재 주입관의 자연스러운 처짐을 방지하고 그라우트재의 유입공간을 확보함으로써, 주입된 그라우트재가 다수의 PC 강연선에 균등하게 피복되도록 하여 앵커체의 부착력과 정착력을 향상시켜 지반의 변형 내지 파괴를 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 그라우트재 주입관(20)은 앵커체의 정착장 구간과 외부(천공 홀)에 시멘트, 레진 등의 그라우트재를 주입시키는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 그라우트재 주입관이라면 제한 없이 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 부식방지관(30)은 상기 다수의 PC 강연선(10)과 그라우트재 주입관(20)을 삽입시킬 수 있는 중공(미도시)이 형성되어 있으며, 일측과 타측은 후술되는 후단체결부(60)와 선단보강부(80)에 각각 맞닿아 있고, 내주면과 외주면에는 돌기(31)가 형성된 파형관 형태로, 그라우트재의 균열에 따른 누수현상이 발생하더라도 상기 부식방지관에 다수의 PC 강연선(10)이 밀폐되어 있어 누수에 따른 다수의 PC 강연선의 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 동시에 내/외주면에 돌기(31)가 그라우트재와의 마찰력을 증가시켜 부착력을 증가시킬 수 있다. 상기 부식방지관(30)의 재질은 스테인레스 스틸, 폴리에틸렌 등과 같은 플라스틱재 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 에폭시 수지캡(40)은 상기 그라우트재 주입관(20)으로부터 주입된 그라우트재가 상기 자유장 구간의 부식방지관(30) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 다수의 PC 강연선(10) 및 그라우트재 주입관(20) 외주면에 끼워진 상태로 부식방지관(30) 내부의 정착장 구간과 자유장 구간 경계면에 구비된다.

이와 같은 에폭시 수지캡(40)은 정착장 구간에 채워지는 그라우트재가 자유장 구간에 유입되는 것을 확실히 방지할 수 있어 그라우트재의 고착에 따른 자유장 구간의 영향을 받지 않으므로 자유장 구간에 해당하는 영구 앵커체의 인장력을 신뢰성 있게 확보할 수 있다.

본 발명에 있어서, 정착관(50)은 정착장 구간의 영구 앵커체를 천공홀에 정착시키기 위해 정착장 구간의 부식방지관 외주면에 장착되고, 후술되는 후단체결부(60)와 결합체결하기 위해 정착관(50)의 후단부 내주면에 나사산(미도시)이 형성되어 있으며, 외주면에는 요철(51)이 형성되어 천공홀로 유입된 그라우트재와의 마찰력을 증가시켜 영구 앵커체의 정착효과를 증대시킬 수 있다.

상기 정착관(50)의 후단부와 결합체결되는 후단체결부(60)는 도 3에 나타난 바와 같이, 후단정착유닛(61)과 회전분출유닛(70)를 구비하여, 부식방지관을 관통시킨 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 고정시키는 동시에 상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재를 천공홀(5)로 분출시킨다.

상기 후단체결부(60)의 후단정착유닛(61)은 상기 정착관의 후단부와 결합체결되기 위해 일측 외주면에 나사산(62)이 형성되어 있고, 타측 내주면에는 상기 회전분출부와 회전 가능하게 결합되도록 베어링(63)이 형성되어 있는 원통관; 상기 원통관과 일체로 형성되어 PC 강연선(10)과 그라우트재 주입관 하부를 체결고정시킬 수 있는 다수의 관통홀(64)이 형성된 원판(65); 및 상기 원판(65)으로부터 관통된 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관 하부를 원판상에 고정시키는 고정구(66)를 포함한다. 상기 고정구(66)는 다수의 PC 강연선을 상기 원판에 고정하여 체결할 수 있는 너트, 웨지 등의 부재로이면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 선단보강부에서 후술되는 웨지를 사용할 수 있다.

또한, 상기 후단체결부(60)의 회전분출유닛(70)은 상기 후단정착유닛(61)과 회전가능하게 결합되도록 상기 후단정착유닛(61)의 베어링(63)과 체결되는 홈(71)이 일측 외주면에 형성되어 있고, 타측에는 그라우트재를 분출시킬 수 있는 다수의 분출홀(72)이 형성되어 있으며, 내주면에는 프로펠러 날개(73)가 방사상으로 일체 고정되어 있다. 이에, 후단체결부(60)의 후단정착유닛(61)에 고정된 그라우트재 주입관으로부터 그라우트재가 상기 후단체결부(60)의 회전분출유닛(70)으로 유입되면, 유입된 그라우트재가 회전분출유닛(70)에 일체로 고정된 프로펠러 날개(73)에 부딪혀 상기 그라우트재의 압력으로 프로펠러 날개(73)가 회전되고, 상기 프로펠러 날개의 회전으로 프로펠러 날개와 일체로 고정된 회전분출유닛(70)이 회전하면서 상기 회전분출유닛(70)에 형성된 다수의 분출홀(72)을 통하여 유입된 그라우트재가 천공홀(5)로 분출하게 된다.

전술된 바와 같은, 그라우트재의 분출은 가압분사 되므로 확공 효과를 기대할 수 있고, 빠른 시간내에 천공홀에 그라우트재를 충진시켜 양생시킬 수 있으므로 장시간에 걸치 그라우트재 충진과정과 양생과정을 단축하여 시킬 수 있다.

본 발명에 따른 선단보강부(80)는 다수의 PC 강연선(10)의 상부와 체결되도록 설치되어 천공홀(5) 입구 주변지반을 고정하기 위한 것으로, 다수의 PC 강연선(10) 상부를 관통시킬 수 있는 관통홀(미도시)이 형성되어 있는 플레이트(81); 다수개로 분할 형성되어 상기 플레이트(81)를 관통한 다수의 PC강연선(10)이 삽입될 수 있는 공간을 가지는 다수의 웨지(82); 상기 다수개로 분할 형성된 웨지(82)를 연결하는 다수의 탄성연결부재(미도시); 상기 다수의 웨지(82)와 탄성연결부재(미도시)를 씌워진 상태로 체결되고, 외주연에 나사부(미도시)를 가지는 웨지체결구(83); 및 상기 다수의 웨지(82), 다수의 탄성연결부재 및 웨지체결구(83)를 씌워진 상태로 체결되는 두부보호캡(84)을 포함한다(도 4).

상기 선단보강부(80)는 방수성 수지 등과 같은 방수용 보호재로 피복되어 물로 인한 부식을 방지할 수 있다.

상기 플레이트(81)는 PC강연선(10) 상부를 관통하여 다수의 웨지(82)와 결착될 수 있도록 관통홀(미도시)이 형성되는 것으로, 집중 응력이 걸리는 지반 및 조립식 벽체의 응력분산을 위해 설치되고, 펀칭전단파괴에 대한 검토 후에 두께 및 크기가 결정된다. 이러한, 플레이트(81)는 상부면에서 상기 플레이트(81)를 관통한 다수의 PC강연선(10)과 다수의 웨지(82)를 결착시켜 천공홀(5) 입구 주변지반에 고정시킨다. 또한, 상기 플레이트(81)는 입구 주변지반에 직접 고정되거나, 영구 앵커체를 관통시키는 관통홀이 형성된 옹벽(86) 등을 이용하여 입구 주변 지반을 먼저 지지한 다음, 플레이트(81)를 설치할 수도 있다.

상기 다수의 웨지(82)는 중공을 가진 원뿔의 형상을 하되 축 방향을 따라 다수 즉, 2~3개로 분리되며, 원뿔 형태로 접촉된 상태에서 그 하단부 외주면에 형성되는 요부에 오링(O-ring) 등과 같은 탄성연결부재(미도시)가 탄성적으로 결합됨으로써, 원뿔의 형태가 유지되는 동시에, 외주면 하단부의 결합부를 중심으로 상단부가 잘 벌어지는 구조가 된다.

또한, 웨지체결구(83)는 PC 강연선(10)이 물리는 웨지(82)의 외주면을 지지하는 역할을 하는 것으로, 상단면 중앙부에서 축 방향을 따라 하향 관통 형성된 중공은 내경이 일정한 상부중공과 상부중공의 하단부에서 하향 연장되며 아래로 갈수록 내경이 증가하는 원뿔형 하부중공을 이루어진 구조를 가지고, 외주면에 후술되는 두부보호캡(84)와 체결되기 위해서 나사부가 형성되어 있으며, 웨지(82) 및 탄성연결부재를 씌워진 상태로 체결된다.상기 나사부는 암나사 또는 숫나사일 수 있다.

상기 두부보호캡(84)은 내주면에 암사나 또는 숫나사가 형성되어 다수의 PC강연선(10)과 결합된 웨지(82), 탄성연결부재(미도시) 및 웨지체결구(83)를 씌운 다음, 상기 웨지체결구(83)의 외주면에 형성된 나사부와 체결된다. 상기 두부보호캡(84)은 녹방지 채움홀(85)이 형성되어 두부보호캡(84) 내부에 설치되어 있는 유닛들의 녹방지를 위해 녹방지 채움홀을 통해 녹방지 윤활재를 주입하여 녹 발생을 방지하는 효과가 있다. 상기 녹방지 윤활재는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 PC강연선을 이용한 영구 영커체는 가볍고 유연한 벌빙부가 형성된 다수의 PC강연선을 사용함으로써 그라우트재와의 부착력이 뛰어나며 별도의 간격재가 필요 없을 뿐만 아니라, 정착부에서 정착각도 및 이음부에서의 응력부식이나 지연파괴를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 PC강연선을 이용한 영구 앵커체는 파형관 형태의 부식방지관에 PC 강연선을 삽입하여 사용함으로써 그라우트재의 균열로 인하여 빈번하게 발생되었던 PC강연선 부식을 방지할 수 있는 동시에, 그라우트재와의 부착력을 향상시켜 그라우트재와의 더욱 견고한 일체화를 이룰 수 있고, 영구 앵커체의 후단부에 회전분출유닛을 사용함으로써 천공홀로의 그라우트재 주입력이 향상되어 시공기간이 단축되는 효과 또한 있어 종래 영구 앵커체의 성능을 월등히 향상시켰다.

본 발명은 다른 관점에서 (a) 대상지반을 소정의 각도로 천공하여 일정한 직경의 천공홀을 형성시키는 단계; (b) 상기 천공홀에 상기 영구 앵커체를 삽입하는 단계; (c) 상기 삽입된 영구 앵커체의 그라우트재 주입관을 통해 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재를 주입하는 단계; 및 (d) 상기 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재가 충진 완료되면, 상기 그라우트재를 양생시킨 다음, 선단체결부를 관통한 PC강연선을 긴장시켜 선단보강부와 체결하여 공사를 완료하는 단계를 포함하는, 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법은 하기와 같다.

먼저 대상지반 적정 위치의 지반을 굴착한 다음, 소정의 각도로 천공하여 일정한 직경의 천공홀(5)을 형성시킨다. 이때 수평면을 기준으로 상 방향, 하 방향 또는 수평방향으로 천공할 수 있다.

본 발명에 따른 영구 앵커체는 조립한 후, 소정의 각도로 천공된 천공홀(5)에 삽입하고, 상기 영구 앵커체의 그라우트재 주입관(30)을 통해 그라우트재를 후단체결부(60) 내부로 주입한다. 이렇게 주입된 그라우트재는 후단체결부(60)에 충진되고, 상기 후단체결부(60)에 충진이 완료되면, 상기 후단체결부(60)의 상부 즉, 정착장 구간으로 유입되거나, 후단체결부(60)의 프로펠러 날개(73)에 부딪혀 상기 그라우트재의 압력으로 프로펠러 날개(73)가 회전되고, 상기 프로펠러 날개의 회전으로 인해 프로펠러의 날개와 일체로 고정된 회전분출유닛(70)이 회전하면서 회전분출유닛(70)의 분출홀(72)을 통하여 그라우트재가 천공홀(5)로 분출된다.

이와 같이, 천공홀(5)에 분출된 그라우트재는 계속 차올라 천공홀(5)에 그라우트재가 충진되고, 천공홀(5)에 그라우트재가 충진 완료되면, 그라우트재를 양생시킨 다음, 다수의 PC 강연선 상부를 긴장시켜 선단보강부와 체결하여 공사를 완료한다(도 5).

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법은 가볍고 유연성이 우수한 벌빙부가 형성된 다수의 PC 강연선을 영구 앵커체의 보강재로 사용함으로써 작업상의 편의를 제공하고, 작업능률을 향상시켜 공사 기간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 간격재가 필요 없으며, 지반에 설치되는 영구 앵커체의 간격이 넓어 시공단가도 저렴한 장점이 있다. 또한, PC 강연선의 자재가 기존에 사용되는 강본, 철근보다 비용이 저렴하여 전체 공사비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

5: 천공홀 10: PC 강연선
11: 벌빙부 12: 풀림방지구
13: 스페이서 14: 보호튜브
20: 그라우트재 주입관 30: 부식방지관
31: 돌기 40: 에폭시 수지캡
50: 정착관 51:요철
60: 후단체결부 61:후단정착유닛
62: 나사산 63: 베어링
64: 관통홀 65: 원판
66: 고정구 70: 회전분출유닛
71: 홈 72: 분출홀
73:프로펠러 날개 80: 선단보강부
81: 플레이트 82: 웨지
83: 웨지체결구 84: 두부보호캡
85: 녹방지 채움홀

Claims

다음을 포함하는, PC 강연선을 이용한 영구 앵커체:
정착장 구간에는 길이 방향을 따라 적어도 한 개 이상의 벌빙부가 형성되고, 자유장 구간에는 보호튜브로 피복된 다수의 PC 강연선;
정착장 구간에 그라우트재를 주입시키기 위해 소정 길이를 가지며, 상기 다수의 PC 강연선과 나란히 배치되는 그라우트재 주입관;
상기 다수의 PC 강연선 및 그라우트재 주입관의 누수로 인한 부식을 방지하기 위해 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 감싸는 부식방지관;
상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재가 상기 자유장 구간의 부식방지관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 부식방지관 내부의 정착장 구간과 자유장 구간 경계면에 구비되는 에폭시 수지캡;
상기 그라우트재 주입관으로부터 주입된 그라우트재와의 정착력을 향상시키기 위해 외주면에 요철이 형성되어 있고, 정착장 구간의 부식방지관을 감싸는 정착관;
상기 정착관의 일측과 결합체결되고, 내부에는 다수의 PC 강연선과 그라우트재 주입관을 고정시키는 후단정착유닛과 그라우트재를 외부로 분출시키는 회전분출유닛이 구비된 후단체결부; 및
영구 앵커체를 주변지반에 고정시키기 위해 상기 다수의 PC 강연선 상단부와 결합체결되는 선단보강부.
제1항에 있어서, 상기 선단보강부는 상기 다수의 PC 강연선 상부를 관통시킬 수 있는 다수의 관통홀이 형성되어 있는 플레이트; 다수개로 분할 형성되어 상기 플레이트를 관통한 PC 강연선이 삽입될 수 있는 공간을 가지는 웨지; 상기 다수개로 분할 형성된 웨지를 연결하는 탄성연결부재; 상기 웨지와 탄성연결부재를 씌워진 상태로 체결되고, 외주연에 나사부를 가지는 웨지체결구; 및 상기 웨지, 탄성연결부재 및 웨지체결구를 씌워진 상태로 체결되는 두부보호캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체.
제1항에 있어서, 상기 후단체결부의 후단정착유닛은 상기 정착관의 후단부와 결합체결되기 위해 일측 외주면에 나사산이 형성되어 있고, 타측 내주면에는 상기 회전분출부와 회전 가능하게 결합되도록 베어링이 장착되어 있는 원통관; 상기 원통관과 일체로 형성되어 PC 강연선과 그라우트재 주입관 하부를 관통시킬 수 있는 다수의 관통홀이 형성된 원판; 및 상기 원판으로부터 관통된 PC 강연선 하부를 원판상에 고정시키는 고정구를 포함하는 것을 특징으로 하는 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체.
제1항에 있어서, 상기 후단체결부의 회전분출유닛은 상기 후단정착유닛과 회전가능하게 결합되고, 후단부에는 그라우트재를 분출시키는 다수의 분출홀이 형성되어 있고, 내주면에는 프로펠러 날개가 방사상으로 일체 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체.
제1항에 있어서, 상기 보호튜브는 그리스가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 PC 강연선을 이용한 영구 앵커체.
다음 단계를 포함하는, 영구 앵커체를 이용한 지반보강공법:
(a) 대상지반을 소정의 각도로 천공하여 일정한 직경의 천공홀을 형성시키는 단계;
(b) 상기 천공홀에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 영구 앵커체를 삽입하는 단계;
(c) 상기 삽입된 영구 앵커체의 그라우트재 주입관을 통해 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재를 주입하는 단계; 및
(d) 상기 부식방지관 및 천공홀에 그라우트재가 충진 완료되면, 상기 그라우트재를 양생시킨 다음, PC강연선 상부를 긴장시켜 선단보강부와 체결하여 공사를 완료하는 단계.
제6항에 있어서, 상기 (a) 단계의 소정의 각도는 수평면에서 상방향, 하방향 및 수평방향으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 지반보강공법.