KR20160080334A - 지압형 소일네일링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인장재인 강연선 및 파이프형상의 보강재의 한쪽끝단에 정착구를 마련하여 정착구가 그라우팅 홀의 선단부분까지 위치되게 삽입하고 정착구를 확장시켜 정착시킨 다음 그라우트를 주입하여 양생시킴으로써 증대된 긴장력을 제공할 수 있는 지압형 소일네일링 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 지압형 소일네일링 장치는, 강연선의 선단에 결합된 콘 형상의 정착바디; 이 정착바디를 감싸면서 강연선이 관통되는 관통공을 가진 생크부와 이 생크부에서 정착바디를 향해 길이방향으로 연장된 복수의 확장핑거를 가진 확장슬리브; 상기 강연선을 수용하도록 확장슬리브의 생크부에 장착된 파이프형상의 긴 보강재를 포함하고, 상기 강연선을 당김에 의해 정착바디가 확장슬리브의 내부에서 직선방향으로 당겨져 이동되면서 상기 정착바디의 테이퍼면이 상기 확장슬리브의 확장핑거의 내면을 방사상으로 밀어냄으로써 상기 확장슬리브의 확장핑거가 외경방향으로 확장되는 것을 특징으로 한다.

Description

지압형 소일네일링 장치{GROUND PRESSURE TYPE SOIL NAILING APPARATUS}

본 발명은 지압형 소일네일링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 인장재인 강연선 및 파이프형상의 보강재의 한쪽끝단에 정착구를 마련하여 정착구가 그라우팅 홀의 선단부분까지 위치되게 삽입하고 정착구를 확장시켜 정착시킨 다음 그라우트를 주입하여 양생시킴으로써 증대된 긴장력을 제공할 수 있는 지압형 소일네일링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소일 네일 공법은 붕괴의 위험성이 큰 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 확보하기 위하여 인장응력, 전단응력 및 휨 모멘트에 저항할 수 있는 네일(nail)인 보강재를 촘촘한 간격으로 설치함으로서 지반의 전체적인 전단강도의 증대를 도모하고 이에 따른 발생변위를 억제시키는 공법이다. 이는, 굴착공사 도중 및 완료 후 사면붕괴에 대한 안정성을 향상시키기 위한 현장 지반 보강 공법의 일종에 속한다.

다시 말해서, 소일 네일 공법은 굴착면의 일부 토사를 하나의 큰 보강체로 구성함으로써 보강구조체 배면의 토압에 저항할 수 있도록 한 것이다. 이에 따라, 외적으로는 중력식 흙막이 구조체의 개념과 같은 원리로 배면토압을 지탱하게 되며, 내적으로는 지중에 설치되는 보강재인 네일(주로 이형철근)과 네일 주변의 지반과의 상호 작용으로 국부적인 저항시스템을 형성하여 소일 네일링 장치(구조체)로 성립하게 된다.

소일 네일 공법은 비탈면이나 터파기 등의 굴착면을 자립할 수 있는 안정높이로 굴착함과 동시에 굴착면의 표면보호를 위해 쇼크리트를 타설하고, 굴착배면 지반에는 그라우팅 홀을 천공한 후 보강재를 삽입하거나 또는 기타의 방법으로 보강재를 박아 넣는 단순작업에 의하여 보강토체를 조성하는 것이다.

이러한 소일네일링 장치들 중에서 본원과 관련된 소일네일링 장치가 등록특허공보 제10-0961284호에 개시된 바 있고, 이러한 등록특허공보 제10-0961284호는 아래의 선행기술문헌으로 제시되어 있다. 상기 선행기술문헌에는 이형철근인 네일의 보강재 끝단에 정착구와 콘형 쐐기가 마련된 것을 그라우팅 홀로 삽입하고, 그라우팅 홀에 그라우트를 주입한 후, 그라우트가 양생되기 전에 보강재를 회전시키면 보강재와 나사 결합된 콘형 쐐기가 당겨져 이동됨에 따라 정착구를 벌려 확장시킴으로써 그라우팅 홀의 내벽에 밀착 고정되도록 그라우트를 양생시키는 것이었다.

그러나 상기한 바와 같은 선행기술문헌의 소일네일링 장치에 있어서는, 짧게는 수 미터에서, 길게는 이십여 미터에 달하는 중량물의 보강재를 회전시킴이 어렵고, 보강재가 회전되더라도 콘형 쐐기가 겉돌지 않도록 잡아주기 위한 수단이 구비되어야 한다는 문제점이 있었다.

KR 10-0961284 B1 (2010.05.26.)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 단점을 해결하기 위하여 연구개발한 것으로, 강연선의 선단에 마련된 정착구의 확장핑거를 강연선의 당김에 의해 매우 용이하게 확장할 수 있고, 이를 통해 정착구의 정착작업이 매우 간편하게 이루어질 뿐만 아니라 강연선에 보다 안정되고 증대된 긴장력을 부여할 수 있도록 한 지압형 소일네일링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지압형 소일네일링 장치는, 강연선의 선단에 결합된 콘 형상의 정착바디; 이 정착바디를 감싸면서 강연선이 관통되는 관통공을 가진 생크부와 이 생크부에서 정착바디를 향해 길이방향으로 연장된 복수의 확장핑거를 가진 확장슬리브; 상기 강연선을 수용하도록 확장슬리브의 생크부에 장착된 파이프형상의 긴 보강재를 포함하고, 상기 강연선을 당김에 의해 정착바디가 확장슬리브의 내부에서 직선방향으로 당겨져 이동되면서 상기 정착바디의 테이퍼면이 상기 확장슬리브의 확장핑거의 내면을 방사상으로 밀어냄으로써 상기 확장슬리브의 확장핑거가 외경방향으로 확장되는 것을 특징으로 한다.

상기 확장핑거와 생크부가 연결되는 부분에는 상기 확장핑거 및 생크부 보다 얇은 두께로 이루어진 네크부(neck portion)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 정착바디는 콘 형상으로 외측주면이 테이퍼면으로 형성되고, 상기 확장핑거의 내면 일부에는 상기 정착바디의 테이퍼면과 접촉하는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 확장핑거들의 자유단부에는 확장핑거가 확장됨에 따라 파괴될 수 있도록 합성수지, 알루미늄의 연질로 된 포장캡이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 확장핑거의 외면에는 요철부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 정착바디는 강연선의 선단이 삽입되는 삽입공 및 상기 강연선의 선단에 결합된 그립이 끼워지는 끼움홈을 가지고, 상기 테이퍼면은 그 협소 단부가 강연선의 당김방향을 향하도록 정착바디의 후방끝단에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 단순히 강연선을 당기는 작업에 의해서 정착바디가 확장슬리브의 내부에서 직선이동하면서 정착바디의 테이퍼면과 확장핑거의 내면이 서로 접촉함에 따라 확장핑거가 외경방향으로 매우 용이하게 벌어질 수 있으므로 확장슬리브의 확장에 의한 정착구의 고정작업이 매우 간편하고 신속하게 이루어질 수 있고, 이에 의해 확장슬리브의 확장핑거는 강연선이 삽입된 그라우팅 홀의 주변 지반에 박힘으로써 매우 높은 정착력으로 정착구가 고정될 수 있으므로 강연선에 대해 보다 높은 인장력(긴장력)을 제공할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 강연선의 당김에 의해 확장핑거가 외경방향으로 벌어질 때 네크부가 확장핑거의 벌어짐에 대한 힌지점(pivoting point)의 역할을 함으로써 확장슬리브의 확장(확장핑거의 벌어짐)이 보다 용이해질 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 강연선을 당김에 의해 정착바디가 확장슬리브의 내부에서 직선 이동할 때 정착바디의 테이퍼면과 확장핑거의 경사면이 상호 대응하여 접촉함에 따라 확장핑거의 벌어짐이 보다 용이하게 이루어질 수 있으므로, 확장슬리브의 고정력이 보다 강화될 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면, 확장핑거들의 자유단부에 포장캡이 분리 내지 파괴되도록 결합됨으로써 최초 시공 시에 정착구를 그라우팅 홀 내에 매우 안전하고 정확하게 삽입할 수 있는 장점이 있다. 또한, 포장캡은 확장슬리브의 확장 시에 포장캡이 확장핑거의 벌어지는 힘에 의해 쉽게 파괴 내지 변형되는 재질로 이루어져 확장핑거의 벌어짐을 통해 그라우팅 홀의 주변 지반에 견고하게 고정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 확장핑거가 외경방향으로 벌어져 그라우팅 홀 주변의 지반에 박힐 때 확장핑거는 그 요철부에 의해 보다 견고하게 고정될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바람직한 지압형 소일네일링 장치를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지압형 소일네일링 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 실시예에 따른 지압형 소일네일링 장치의 확장슬리브가 확장되어 그라우팅 홀의 주변 지반에 고정되는 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하고자 한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지압형 소일네일링 장치를 나타낸 도면들이다.

본 발명에 따른 지압형 소일네일링 장치는, 강연선(5)의 선단에 결합된 콘 형상의 정착바디(10)와, 이 정착바디(10)를 감싼 상태로 설치되어 정착바디(10)가 당겨져 이동됨에 따라 외측의 방사상으로 확장되는 확장슬리브(20)와, 이 확장슬리브(20)의 한쪽에 강연선(5)을 관통하는 상태로 수용하도록 장착된 파이프형상의 긴 보강재(30)를 포함하여 구성된다.

상기 정착바디(10)는 절두추체형상으로 외측주면에 테이퍼면(11)이 형성되고, 그 중심선상에 강연선(5)의 선단이 삽입 관통되는 삽입공(12)과, 이 삽입공(12)을 포함하여 전체적인 형상이 카운터보어형상을 이루는 끼움홈(13)이 형성되며, 상기 끼움홈(13)의 직경은 삽입공(12)의 직경 보다 크게 형성된다. 이에, 강연선(5)의 선단에 압착공정 등을 통해 결합된 그립(6)이 끼움홈(13)으로 끼워짐으로써 정착바디(10)는 강연선(5)의 선단에 고정된다.

상기 정착바디(10)의 전방단에는 정착바디(10)의 끼움홈(13)에서 그립(6)이 이탈됨을 방지하기 위한 보호 캡(14)이 마련될 수 있으며, 상기 보호 캡(14)은 강연선(5)의 그립(6)을 축선방향으로 가압하도록 체결됨으로써 정착바디(10)는 강연선(5)의 선단에 매우 견고하게 고정될 수 있다.

상기 확장슬리브(20)는 생크부(21, shank portion)와, 이 생크부(21)에서 정착바디(10)를 향해 길이방향으로 연장된 복수의 확장핑거(22)로 구성된다.

상기 확장슬리브(20)는 한쪽끝단이 막힌 중공 관체로 이루어지되 생크부(21)측이 막혀있고 상기 생크부(21)의 중앙에 강연선(5)이 관통되는 관통공(23)을 가진다. 상기 생크부(21)의 끝단에는 파이프형상의 보강재(30)를 끼워 고정하기 위한 끼움돌기(24)가 돌출될 수 있다.

상기 확장핑거(22)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형으로 된 확장슬리브(20)의 측벽에 형성된 두개 이상의 슬릿(25, slit)에 의해 형성된다. 상기 슬릿(25)은 확장슬리브(20)의 측벽에 길이방향으로 길게 형성되고, 슬릿(25)의 일단은 확장슬리브(20)의 전방끝단에 이르기까지 개방되며, 슬릿(25)의 타단에는 생크부(21)와 인접한네크부(27)에 슬릿확장부(25a)가 형성된다. 이러한 슬릿확장부(25a)는 원형상 등과 같이 슬릿(25)의 폭 보다 큰 폭으로 형성됨으로써 복수의 확장핑거(22)는 외경방향으로 벌어짐이 보다 원활하게 이루어지고 이렇게 확장핑거(22)가 벌어질 때 슬릿(25)타단에 크랙이 발생됨은 물론 이로 인한 파손을 방지할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 강연선(5)을 도 2의 화살표 K방향으로 당기면, 강연선(5)의 당김방향(도 2의 화살표 K방향 참조)을 따라 정착바디(10)가 확장슬리브(20)의 내부에서 직선이동하고, 이에 따라 정착바디(10)의 테이퍼면(11)이 복수의 확장핑거(22) 내면을 가압함으로써 복수의 확장핑거(22)는 생크부(21)를 기준으로 외경방향으로 벌어지고, 이렇게 복수의 확장핑거(22)가 벌어지면서 도 4에 도시한 바와 같이, 그라우팅 홀(1)의 주변 지반 속으로 박히므로 확장슬리브(20)가 정착구로서 그라우팅 홀(1)에서 높은 정착력으로 고정될 수 있다.

특히, 정착바디(10)의 테이퍼면(11)은 그 선단의 협소 단부(11a)가 강연선의 당김 방향을 향하도록 정착바디(10)의 후방에 형성될 수 있다. 이와 같이 테이퍼면(11) 선단의 협소 단부(11a)가 강연선(5)의 당김방향을 향하도록 정착바디(10)의 전방선단에 형성되므로 확장핑거(22)의 내면에 대한 가압이 용이하여 확장핑거(22)의 외경방향 벌어짐을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 확장핑거(22)의 내면 일부 또는 전부 특히, 확장핑거(22)의 자유단부 내면에는 정착바디(10)의 테이퍼면(11)과 접촉하는 경사면(28)이 형성될 수 있다. 이러한 강연선(5)의 당김에 의해 정착바디(10)가 확장슬리브(20)의 내부에서 직선 이동할 때 정착바디(10)의 테이퍼면(11)과 확장핑거(22)의 경사면(28)이 상호 대응하여 접촉함에 따라 확장핑거(22)의 벌어짐이 보다 용이하게 이루어질 수 있으므로, 확장슬리브(20)의 고정력이 보다 강화될 수 있는 장점이 있다.

또한, 생크부(21)와 확장핑거(22)가 연결되는 부분에는 네크부(27, neck portion)가 형성되고, 상기 네크부(27)는 확장핑거(22) 및 생크부(21) 보다 얇은 두께로 이루어진다. 이러한 구성으로 인하여, 강연선(5)이 당겨지는 만큼 정착바디(10)가 이동함에 따라 확장핑거(22)가 외경방향으로 벌어질 때 네크부(27)가 확장핑거(22)의 벌어짐에 대한 힌지점(pivoting point)의 역할을 함으로써 확장슬리브의 확장(확장핑거의 벌어짐)이 보다 용이해질 수 있는 장점이 있다.

한편, 확장핑거(22)들의 자유단부에는 포장캡(29)이 결합될 수 있다. 이렇게 포장캡(29)이 확장핑거(22)들의 자유단부에 결합됨에 따라 최초 시공 시 확장슬리브(20)를 그라우팅 홀(1) 내로 삽입할 때 확장슬리브(20)의 삽입이 보다 간편하고 정확하게 이루어질 수 있다.

도 4의 일 실시예에 따르면, 포장캡(29)은 플라스틱, 알루미늄 등과 같이 확장핑거(22)가 벌어질 때 쉽게 파괴될 수 있는 재질로 이루어진다. 이에 의해, 도 4와 같이 확장슬리브(20)의 확장시 포장캡(29)은 확장핑거(22)의 벌어지는 힘에 의해 쉽게 파괴되고, 이에 확장핑거(22)들의 자유단부들은 서로 외경방향으로 벌어져 그라우팅 홀(1)의 주변 지반에 박힘으로써 확장슬리브(20)가 그라우팅 홀(1)의 주변지반에 고정된다. 여기서, 포장캡(29)의 파괴에 의해 확장핑거(22)들의 자유단부들이 외경방향으로 벌어짐이 원활하게 이루어져 확장슬리브(20)의 고정이 견고하게 이루어질 수 있다. 한편, 이러한 도 4의 실시예는 확장핑거(22)들의 자유단부들이 외경방향으로 서로 벌어짐에 따라 연약 지반에서 확장핑거(22)를 그라우팅 홀(1)의 주변 지반에 고정하고자 할 경우에 적용됨이 바람직하다.

또한, 확장핑거(22)의 외면에는 요철부(26)가 형성되고, 이 요철부(26)는 도 4와 같이 확장핑거(22)가 외경방향으로 벌어져 그라우팅 홀(1)의 주변 지반에 박힐 때 확장핑거(22)를 보다 견고하게 고정시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 같이, 본 발명은 단순히 강연선(5)을 당기는 작업에 의해서 정착바디(10)가 확장슬리브(20)의 내부에서 직선이동하면서 정착바디(10)의 테이퍼면(11)이 확장핑거(22)의 내면을 가압함에 따라 확장핑거(22)가 외경방향으로 매우 용이하게 벌어질 수 있으므로 확장슬리브(20)의 확장에 의한 정착작업이 매우 간편하고 신속하게 이루어질 수 있다. 이에 의해 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)는 강연선(5)이 삽입된 그라우팅 홀(1)의 주변 지반을 파고들어가 박힘으로써 매우 높은 정착력으로 고정될 수 있으므로 강연선(5)에 대해 보다 높은 인장력(긴장력)을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 강연선(5)이 생크부(21)의 관통공(23)을 관통하는 구조에 의해 정착바디(10)는 생크부(21)의 전방에서 그 위치가 일정하게 유지됨으로써, 연약지반이나 강도가 취약한 지반에서 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)가 외경방향으로 과도하게 확장되더라도 정착바디(10)는 생크부(21)에 연결된 상태로 유지될 수 있고, 이로 인하여 정착바디(20)에 결합된 강연선(5)이 확장슬리브(20)로부터 이탈됨을 확실하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 보강재(30)는 확장슬리브(20)의 생크부(21)에 형성되는 끼움돌기(24) 외측주면으로 끼워져 용접 등에 의해 고정되며, 상기 끼움돌기(24)에 보강재(30)가 끼워졌을 때 보강재(30)의 외면이 생크부(21)의 외면보다 돌출되지 않도록 생크부(21)의 외경보다 작은 직경으로 마련되어야 한다. 이러한 구성에 의하여 시공을 위해 그라우팅 홀(1)으로 삽입할 때 걸림이 없어 보다 간편하고 수월하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 보강재(30)에는 보강재(30)의 내부와 외부에서 주입되는 그라우트가 토출 내지 소통되도록 다수의 통공(31)이 천공될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 지압형 소일네일링 장치는, 먼저 보강하고자 하는 가설흙막이벽체, 도로의 절취사면, 터널갱구부의 암반사면에 하향으로 경사지게 소정깊이로 그라우팅 홀(1)을 뚫는다. 상기 그라우팅 홀(1)의 입구를 통해 보강재(30)의 선단에 장착된 확장슬리브(20)를 삽입하되 그라우팅 홀(1)의 바닥부분에 이르기까지 삽입한다.

이후에 그라우팅 홀(1) 입구에서 외부로 인출된 보강재(30)의 끝단에 지압판과 함께 인장기를 설치하되 상기 인장기가 파이프형상의 보강재(30)에서 인출된 강연선(5)을 파지하도록 설치한 다음 인장기를 작동시킴으로써 강연선(5)을 잡아 당겨 인장시킨다.

위와 같이 강연선(5)을 잡아당기면 강연선(5) 선단의 정착바디(10)가 당김방향으로 이동되게 되고 정착바디(10)가 이동되면서 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)를 가압하여 벌림으로써 도 4와 같이 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)가 그라우팅 홀(1)의 내벽을 파고들어가 박히면서 정착되게 된다.

이때, 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)에 체결된 포장캡(29)은 쉽게 파괴될 수 소재로 마련되어 있으므로 확장핑거(22)가 벌어짐에 따라 파괴된다.

위와 같이, 확장슬리브(20)의 확장핑거(22)가 그라우팅 홀(1)의 내벽을 파고들어가 박히면서 정착되면, 강연선(5)의 타단에 웨지 등을 이용하여 지압판에 고정시킨다. 이때, 강연선(5)을 소정의 인장력으로 인장시킨 상태그대로 유지되어야 한다.

이후에 파이프형상의 보강재(30) 내부나 보강재(5) 외측으로 그라우트호스를 삽입하고 그라우트를 가압 주입하되 주입되는 그라우트가 그라우팅 홀(1)의 내부바닥부터 채워진 후 그 상부로 올라오면서 그라우팅 홀(1)의 입구를 통해 흘러넘칠 때 까지 주입한다. 이와 같이 그라우팅 홀(1)에 주입된 그라우트를 충분히 양생시킴으로써 지압형 소일네일링 장치의 시공을 완료한다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10: 정착바디 11: 테이퍼면
12: 삽입공 13: 끼움홈
20: 확장슬리브 21: 생크부
22: 확장핑거 24: 끼움돌기
27: 네크부 30: 보강재

Claims (3)

1. 강연선의 선단에 결합된 콘 형상의 정착바디; 이 정착바디를 감싸면서 강연선이 관통되는 관통공을 가진 생크부와 이 생크부에서 정착바디를 향해 길이방향으로 연장된 복수의 확장핑거를 가진 확장슬리브; 상기 강연선을 수용하도록 확장슬리브의 생크부에 장착된 파이프형상의 긴 보강재를 포함하고,
   상기 강연선을 당김에 의해 정착바디가 확장슬리브의 내부에서 직선방향으로 당겨져 이동되면서 정착바디의 테이퍼면이 확장슬리브의 확장핑거의 내면을 방사상으로 밀어냄으로써 확장슬리브의 확장핑거가 외경방향으로 확장되는 것을 특징으로 하는 지압형 소일네일링 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   확장핑거와 생크부가 연결되는 부분에는 상기 확장핑거 및 생크부 보다 얇은 두께로 이루어진 네크부(neck portion)가 형성되는 것을 특징으로 하는 지압형 소일네일링 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   확장핑거들의 자유단부에는 확장핑거가 확장됨에 따라 파괴될 수 있도록 합성수지, 알루미늄의 연질로 된 포장캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 지압형 소일네일링 장치.

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