KR20170000505A

KR20170000505A - 지반보강부재 및 이를 이용한 지보공법

Info

Publication number: KR20170000505A
Application number: KR1020150089457A
Authority: KR
Inventors: 손성곤; 유진오; 김진형
Original assignee: (주)테크비전; 코오롱글로벌 주식회사; 주식회사 티에스테크노
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-01-03
Also published as: KR101781475B1

Abstract

본 발명은 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(113)가 형성된 상태에서 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 그 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 쐐기부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100) 및 이를 이용한 지보공법을 제시함으로써, 그라우트재의 지반 침투성능을 향상시키며, 강성을 극대화하고 부착력 및 정착성능을 향상시켜 지반의 천공후 자립이 어려운 토사, 비탈면 등의 지반을 신속하고 안정적으로 보강하도록 한다.

Description

지반보강부재 및 이를 이용한 지보공법{REINFORCING MEMBER FOR GROUND AND TIMBERING METHOD USING THE SAME THING}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지반보강부재 및 이를 이용한 지보공법에 관한 것이다.

지반 보강부재는 지반에 사용되는 지보(支保)로 갱도(坑道) 및 비탈면을 지지하는 재료이다.

이러한 지반 보강부재는 암반 등의 지반을 천공한 천공홀에 지반 보강부재를 꽂아넣어 보강하는 락볼트로서 사용되거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 토사, 풍화암, 연암 등의 지반을 천공한 천공홀에 지반 보강부재를 꽂아넣어 보강하는 소일 네일링으로서 사용된다.

지반 보강부재의 구조는 여러가지가 있으며, 그 중 하나로서 팽창형 구조가 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 팽창형 지반 보강부재(10)는 중공형 바디(12)의 그 둘레 일부가 눌려진 상태로 천공홀에 설치한 후(도 1의 'R1'참조), 중공형 바디(12)의 중공(12A)에 고압의 물을 공급하여 중공형 바디(12)를 팽창시킴으로써 팽창된 중공형 바디(12)가 암반 등의 지반에 밀착되어 정착될 수 있도록 한 것이다(도 1의 'R2' 참조).

여기서, 중공형 바디(12)의 선,종단에는 각각 선단용 캡(14), 종단용 캡(16)이 끼워지며, 용접에 의해 고정된다.

그런데, 종래에는 락볼트와 천공홀 사이의 간격으로 인하여 락볼트의 지보력이 저하되고, 지반이 변형될 경우 그라우트재의 파손이 발생하여 락볼트 성능이 급격하게 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 연약지반과 같이 지반을 천공한 후에 자립이 어려워 즉각적인 홀 붕괴가 예상되는 지반의 경우, 위와 같이 천공홀에 지반 보강부재(10)를 꽂아넣는 시공이 매우 어려운 문제점이 있다.

더불어, 종래의 지보공법은 지보력이 단지 중공형 바디(12)와 지반(1)과의 마찰에 의해서만 형성되기 때문에 주면 마찰력 및 지압 응력에 한계가 있다는 문제점이 지적되고 있다.

한편, 도 3,4에 도시된 바와 같이, 지반의 천공 홀(1)에 철근(21) 또는 강관(22)를 삽입하고 그라우팅(G)을 실시하는 경우, 지반 변형 시 그라우트의 파손으로 인하여 지반 보강부재의 성능이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 그라우트재의 지반 침투성능을 향상시키며, 강성을 극대화하고 부착력 및 정착성능을 향상시켜 지반의 천공후 자립이 어려운 토사, 비탈면 등의 지반을 신속하고 안정적으로 보강하는 지반보강부재 및 이를 이용한 지보공법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(113)가 형성된 상태에서 상기 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 그 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 쐐기부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100)를 제시한다.

상기 쐐기부(120)는 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 끼워지는 밴드(120a); 상기 밴드의 외측에 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 돌출부(120b);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 돌출부(120b)의 단면이 원형 구조인 원형 쐐기부(121);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 돌출부(120b)의 단면이 사각형 구조인 사각형 쐐기부(122);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 돌출부(120b)의 단면이 후방을 향해 점진적으로 증가하는 경사형 쐐기부(123);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워짐과 아울러, 그 직경이 후방을 향해 점진적으로 증가하도록 단면이 사다리꼴 구조로 형성된 사다리꼴형 쐐기부(124);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워짐과 아울러, 후방에는 상기 중공형 바디(110)의 팽창에 의해 후방을 향하여 상호 간격을 두고 펼쳐지는 복수의 펼침부재(125);가 형성된 것이 바람직하다.

상기 펼침부재(125)는 탄성력이 부여된 재료로 형성된 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 중공형 바디(110)가 압력유체(100A)에 의해 팽창됨에 따라, 상기 쐐기부(120)의 내측에 밀착되도록, 직경(d1)이 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 직경(d2)보다 더 크게 형성되며, 상기 중공형 바디(110)의 외측 및 상기 쐐기부(120)의 결합부는 용접 결합된 것이 바람직하다.

상기 중공형 바디(110)의 외측 및 상기 쐐기부(120)의 결합부는 점 용접에 의해 결합된 것이 바람직하다.

상기 쐐기부(120)는 상기 중공형 바디(110)의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수가 형성된 것이 바람직하다.

상기 중공형 바디(110)의 외측에 끼워짐과 아울러, 상기 복수의 쐐기부(120) 사이에 배치되어 상기 중공형 바디(110)의 팽창을 저지하도록 형성된 팽창 방지부재(140);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 후방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(130);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 패킹부(130)는 고무, 수팽창 지수재 중 어느 하나 또는 그 혼합물에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 지반보강부재를 이용한 지보공법으로서, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계; 상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계; 상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계; 상기 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 지반보강부재를 이용한 지보공법으로서, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 동시에 상기 지반보강부재(100)를 설치하는 1차 그라우팅 및 지반보강부재 설치단계; 상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계; 상기 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법을 함께 제시한다.

상기 지반보강부재(100)는 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)가 주입되도록, 상기 요입부(113)에 끼워져 상기 중공형 바디(110)에 일체로 결속됨과 아울러, 상기 중공형 바디(110)와 함께 상기 천공홀(2)에 설치되는 주입호스(200);를 더 포함하며, 상기 1차 그라우팅 및 지반보강부재 설치단계는 상기 주입호스(200)를 이용하여 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법을 이용한 락볼트 시공공법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법을 이용한 소일 네일링 시공공법을 함께 제시한다.

본 발명은 그라우트재의 지반 침투성능을 향상시키며, 강성을 극대화하고 부착력 및 정착성능을 향상시켜 지반의 천공후 자립이 어려운 토사, 비탈면 등의 지반을 신속하고 안정적으로 보강하는 지반보강부재 및 이를 이용한 지보공법을 제시한다.

도 1은 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 1적용예.
도 2는 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 2적용예.
도 3은 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 3적용예의 균열분포도.
도 4는 종래 기술에 따른 지반 보강부재의 제 4적용예의 균열분포도.
도 5 내지 도 13은 본 발명에 의한 지반보강부재의 실시예를 도시한 것으로서,
도 5는 제 1실시예의 측단면도.
도 6은 제 2실시예의 횡단면도.
도 7은 제 3실시예의 횡단면도.
도 8은 도 5의 횡단면도.
도 9는 제 4실시예의 사시도.
도 10는 제 5실시예의 횡단면도.
도 11은 제 6실시예의 사시도.
도 12는 도 11의 단면도.
도 13은 제 7실시예의 측단면도.
도 14 내지 도 20은 본 발명에 의한 지보공법의 제 1실시예를 도시한 것으로서,
도 14는 1차 그라우팅 단계를 도시한 공정도.
도 15는 지반보강부재 설치단계를 도시한 공정도.
도 16은 도 12의 단면도.
도 17은 팽창단계를 도시한 공정도.
도 18은 도 14의 단면도.
도 19는 지반 보강부재의 제 5실시예의 분해 사시도.
도 20 내지 도 22는 본 발명에 의한 지보공법의 제 2실시예를 도시한 것으로서,
도 20은 지반보강부재 설치단계를 도시한 공정도.
도 21은 1차 그라우팅단계를 도시한 공정도.
도 22는 지보공법의 제 2실시예에 따른 설치 단면도.
도 23은 지보공법의 제 3실시예에 따른 설치 단면도.
도 24 내지 도 28은 본 밞명에 의한 지보공법의 공정도를 단면도로 도시한 것으로서,
도 24는 천공단계를 도시한 단면도.
도 25는 1차 그라우팅 단계를 도시한 단면도.
도 26은 지반보강부재 설치단계를 도시한 단면도.
도 27은 팽창단계를 도시한 단면도.
도 28은 2차 그라우팅 단계를 도시한 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 5 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 지반보강부재(100)는 선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(113)가 형성된 상태에서 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110); 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 그 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 쐐기부(120);를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 지반보강부재(100)가 지반(1)의 천공홀(2)에 설치된 이후, 중공형 바디(110)의 팽창 시, 지반으로 쐐기부(120)가 정착됨으로써 상기 쐐기부(120)가 지중 쐐기 역할을 한다(도 15).

이러한 구조를 통하여, 지반과 지반보강부재(100)의 정착 성능 및 인발 성능을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 지반보강부재(100)와 천공홀(2) 사이의 간격으로 인하여 지반보강부재(100)의 지보력이 저하되는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

위의 장점을 보다 극대화하기 위하여, 본 발명의 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법은 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 삽입하기 이전에, 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 먼저 주입하는 1차 그라우팅 단계가 이루어진 후, 중공형 바디(110)를 팽창시키고, 중공형 바디(110)의 내부에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계가 이루어지는 점이 특징이다.

즉, 1차 그라우팅 단계를 통해 주입된 그라우트재(200A)가 중공형 바디(110)의 팽창 시, 지반 속으로 침투되면서 지반보강부재(100)의 정착 성능을 향상시키는 것이다.

또한, 2차 그라우팅 단계를 통하여, 지반보강부재(100)의 강성 및 지반보강 효과를 향상시킬 수 있다.

다시 말해, 본 발명은 지반보강부재(100)를 통한 지반보강 효과와 더불어, 쐐기부(120) 및 1차, 2차 그라우팅 단계를 포함하는 공법을 통하여 상기 지반보강 효과를 극대화하는 방안을 제시하는 것이다.

본 발명의 지반 보강부재(100)는 암반 등의 지반(1a)에 상측을 향하도록 또는 수평하도록 설치되어 암반을 효과적으로 보강하는 락볼트로서의 기능을 발휘할 수 있다(도 15).

아울러, 본 발명의 지반 보강부재(100)는 토사, 풍화암, 연암 등을 포함하는 지반(1b)에 하측을 향하도록 또는 수평하도록 설치되어 사면을 효과적으로 보강하는 소일 네일링으로서의 기능을 발휘할 수도 있다(도 21,22).

또한, 본 발명의 지반 보강부재(100)는 배후지반(1c)의 붕괴를 방지하도록 흙막이 가시설로서 사용될 수도 있다(도 23).

이와 같이, 지반 보강부재(100)는 락볼트 및 소일 네일링으로서의 기능을 모두 발휘할 수 있으므로, 현장 적용성이 매우 우수하다는 장점이 있다.

더불어, 본 발명의 지반보강부재(100)는 설치 이후 중공형 바디(110)가 압력유체(100A)에 의해 팽창되어 지반(1)에 밀착됨에 따라, 천공홀(2)과 중공형 바디(110) 사이의 간격이 최소화되므로 보강부재(100)의 지보력을 보다 향상시키는 장점이 있다(도 18).

특히, 그라우트재(200A)가 천공홀(2)에 주입되고, 중공형 바디(110)가 팽창하면서 주입된 그라우트재(200A)가 천공홀(2)의 주변 지반(1)에 침투하여 고결체를 형성함으로써, 상기 고결체에 의하여 천공홀(2)의 주변 지반(1)이 보강됨과 더불어, 중공형 바디(110)와 지반(1)과의 결속력이 증대되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 지반보강부재(100)를 통해 현격히 우수한 지보력이 확보될 수 있으며, 이에 따라 연약지반에도 용이하게 실시될 수 있다는 장점이 있다.

보다 구체적으로, 쐐기부(120)는 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 끼워지는 밴드(120a)와, 밴드의 외측에 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 돌출부(120b)로 구성된다(도 6).

따라서, 설치작업이 용이하다는 장점이 있으며, 상기 쐐기부(120)는 중공형 바디(110)의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수가 형성되는 것이 바람직한데, 밴드형 구조는 이러한 설치작업의 편리성을 보다 증진시킬 수 있다.

쐐기부(120)는 단면이 원형 구조인 원형 쐐기부(121), 단면이 사각형 구조인 사각형 쐐기부(122) 또는 단면이 후방을 향해 점진적으로 증가하는 경사형 쐐기부(123) 등의 다양한 구조로 구현될 수 있다(도 6,7,8).

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 쐐기부(120)는 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워짐과 아울러, 그 직경이 후방을 향해 점진적으로 증가하도록 단면이 사다리꼴 구조로 형성된 사다리꼴형 쐐기부(124)로 구현될 수도 있다.

이러한 쐐기부(120)는 중공형 바디(110)가 압력유체(100A)에 의해 팽창됨에 따라, 쐐기부(120)의 내측에 밀착될 수 있도록, 직경(d1)이 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 직경(d2)보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 쐐기부(120)는 후방에 펼침부재(125)가 형성된 구조로 구현될 수 있다(도 11).

구체적으로, 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워져있다가, 중공형 바디(110)의 팽창에 의해 상기 펼침부재(125)가 후방을 향하여 상호 간격을 두고 펼쳐지는 구조이다.

이는, 지반 보강부재(100)가 천공홀(1)에 유입될 때는 펼침부재(125)가 일체형 밴드구조로 중공형 바디(110)의 외측에 밀착되어 있으므로, 간섭이 방지된다는 장점이 있다.

지반 보강부재(100) 삽입 후, 중공형 바디(110)가 팽창됨에 따라, 자연스럽게 후방의 펼침부재(125)가 상호 간격을 두고 펼쳐지는 것이다.

이와 같이, 복수의 펼침부재(125)가 상호 간격을 두고 펼쳐지는 구조는 보다 넓은 영역으로 쐐기부(120)가 정착될 수 있음에 따라, 지보력을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

펼침부재(125)는 위의 기능을 효과적으로 발휘할 수 있도록, 탄성력이 부여된 재료로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 중공형 바디(110)의 외측 및 쐐기부(120)의 결합부는 용접 결합되는 것이 바람직한데, 특히 점 용접에 의해 결합된 것이 시공성, 구조적 측면에서 보다 효과적이다(도 12).

한편, 중공형 바디(110)는 다양한 형상으로 눌려진 형상을 취할 수 있으며, 예컨대 도시된 바와 같이 대략 'C자'형 단면구조를 갖도록 눌려질 수 있다.

이와 같은 중공형 바디(110)는 평판형 플레이트를 밴딩(bending)하여 튜브(tube) 또는 파이프(pipe) 형태로 만든 후 폴딩(folding) 가공 또는 롤링(rolling) 가공에 의해 외주면 일측을 내측으로 가압하여 제작할 수 있다.

중공형 바디(110)는 다양한 소재로 형성될 수 있는데, 특히 지보를 위해 강성이 우수하면서도 상술한 바와 같이 압력유체(100A)에 의해 팽창 가능토록 강관으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 위와 같은, 중공형 바디(110)의 일부 영역의 팽창을 저지하여 쐐기부(120)가 설치된 영역의 팽창을 보다 극대화하기 위하여, 팽창 방지부재(140)가 설치된 구조를 제시한다(도 13).

즉, 팽창 방지부재(140)는 중공형 바디(110)의 외측에 끼워짐과 아울러, 복수의 쐐기부(120) 사이에 배치되어 중공형 바디(110)의 팽창을 저지하는 부재이다.

한편, 중공형 바디(110)의 압력유체(100A)는 고압의 물 등 다양한 매체가 사용될 수 있으며, 특히 그라우트재(200A)가 사용됨으로써 수분에 의한 중공형 바디(110)의 부식 방지 및 그라우트재(200A)에 의한 중공형 바디(110)의 지압 응력 향상에 따른 지보력 증대라는 효과가 더 창출될 수 있다.

여기서, 압력유체(100A)는 그라우트재(200A)와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 삽입하기 이전에, 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 먼저 주입하는 1차 그라우팅 단계가 이루어지는 점이 특징이다.

여기서, 중공형 바디(110)의 팽창 시, 사전 주입된 그라우트재(200A)의 오버플로우(overflow)를 방지하고, 팽창 압력에 의한 그라우트재(200A)의 지반 침투효과를 극대화하는 기능을 하도록, 본 발명의 지반보강부재(100)는 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 후방 외측에 소정 길이만큼 패킹부(130)가 끼워지는 구조를 제시한다(도 5,10).

이러한 패킹부(130)는 상기 기능을 보다 효과적으로 발휘하기 위하여 고무, 수팽창 지수재 중 어느 하나 또는 그 혼합물에 의해 형성된 것이 바람직하다.

본 발명의 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법은 다음과 같은 공정으로 이루어진다.

먼저, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계가 이루어진다(도 24).

여기서, 본 발명은 중공형 바디(110)의 팽창 시 직경보다 천공홀(2)의 직경이 더 작도록 형성한다는 점이 특징이다.

이는, 종래의 공법은 락볼트의 직경보다 더 큰 직경으로 천공홀을 형성해야하므로, 이로 인하여 락볼트와 천공홀과의 간격이 커짐에 따라, 락볼트의 지보력이 저하되는 문제점이 있으므로, 이를 방지하기 위함이다.

즉, 본 발명에서는 중공형 바디(110)의 팽창 시 직경보다 천공홀(2)을 작게 형성함으로써, 중공형 바디(110)의 팽창 시 지반에 보다 밀착되어 지압 응력을 증대시킬 수 있으며, 원지반의 이완을 최소화하고, 초기 원지반 상태로 복원할 수 있다는 장점이 있다.

그리고 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계가 이루어진다(도 14,25).

즉, 본 발명은 천공홀(2)에 지반보강부재(100)를 설치하기 이전에 그라우트재(200A)를 먼저 주입함으로써, 즉각적인 가압을 통한 지반 보강효과를 얻을 수 있으며, 지반(1)과 보강부재(100)의 부착력을 증대시키고, 지반보강부재(100)의 보강성능을 보다 극대화할 수 있다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 지반보강부재(100)의 후방 외측에 패킹부(130)가 끼워진 구조를 통해 상기 그라우트재(200A)의 오버플로우를 방지하고, 팽창 압력에 의한 그라우트재(200A)의 지반 침투효과를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 지반보강부재(100)를 천공홀(2)에 설치한다(도 15,16,26).

그리고 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키는 단계가 이루어진다(도 17,27).

이 단계에서, 쐐기부(120)가 지반속으로 정착되어 지중 쐐기 기능을 발휘함으로써, 지반보강부재(100)의 정착성능을 극대화하는 것이다.

또한, 패킹부(130)를 통해 중공형 바디(110)의 팽창 시 압력으로 그라우트재(200A)의 지반 침투 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

위와 같이, 천공홀(2)에 1차 그라우팅 단계가 이루어진 이후에 지반보강부재(100)의 팽창이 이루어질 수 있기 때문에 다음과 같은 효과를 더 취할 수 있다.

첫째, 연약지반(1)이더라도 지반 보강부재(100)의 팽창 압력에 천공홀(2)이 붕괴될 염려가 없다.

둘째, 지반 보강부재(100)가 팽창하면서 천공홀(2)에 주입된 그라우트재(200A)를 천공홀(2) 주변 지반(1)을 향해 지압할 수 있기 때문에, 천공홀(2) 주변에 그라우트재(200A)에 의해 보다 견고한 고결체가 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 지반 보강부재(100)와 지반(1) 간 지압 응력이 보다 증대될 수 있다.

셋째, 천공홀(2)에 주입되는 그라우트재(200A)가 천공홀(2) 주변 지반(1)과 지반 보강부재(100) 사이에 빈틈없이 고르게 충분히 개재됨으로써, 균일하고 견고한 고결체를 이룰 수 있다.

다음으로, 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계가 이루어진다(도 28).

즉, 본 발명의 지보공법은 지반보강부재(100)의 내측에도 그라우트재(200A)를 충진하는 공정이 이루어진다는 점이 특징이다.

위의 공정을 통하여, 지반보강부재(100)의 강성을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

즉, 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이, 지반보강부재로서 철근을 사용하거나 도 4에 도시된 바와 같이, 일반 강관을 사용할 경우에 지반 변형 시 그라우트재의 파손이 발생하여 지반보강 성능이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 지반보강부재(100)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계를 더 추가함으로써, 지반 하중 재하 시에도 보강부재(100) 내부의 그라우트재(200a)로 강성을 유지할 수 있으므로, 변형 및 파손을 최소화하여 지속적인 성능을 발휘할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 지보공법은 현장 조건이나 지반(1) 상태 등에 따라서, 지반 보강부재(100) 설치단계가 1차 그라우팅단계 실시 중간에 시작거나, 동시에 이루어질 수 있다.

즉, 지반(1)에 천공홀(2)을 형성하고, 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 동시에 지반보강부재(100)를 설치하는 1차 그라우팅 및 지반보강부재 설치단계가 이루어진다.

위의 공정이 이루어지기 위하여, 지반보강부재(100)에는 천공홀(2)에 물 또는 그라우트재(200A)가 주입되도록, 주입호스(200)가 함께 설치되는 것이 바람직하다(도 19).

주입호스(200)는 요입부(113)에 끼워져 중공형 바디(110)에 일체로 결속됨과 아울러, 중공형 바디(110)와 함께 천공홀(2)에 설치된다.

그 후, 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키고, 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계가 이루어진다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 지반 2 : 천공홀
100 : 지반보강부재 100A : 압력유체
110 : 중공형 바디 111 : 중공
113 : 요입부 120 : 쐐기부
121 : 원형 쐐기부 122 : 사각형 쐐기부
123 : 경사형 쐐기부 124 : 사다리꼴형 쐐기부
125 : 펼침부재 130 : 패킹부
140 : 팽창 방지부재 200 : 주입호스
200A : 그라우트재

Claims

선단을 통해 압력유체(100A)가 주입되는 중공(111)을 갖도록 형성되며, 둘레방향을 따라 일부분이 요입되어 요입부(113)가 형성된 상태에서 상기 중공(111)에 공급되는 압력유체(100A)에 의해 팽창되는 중공형 바디(110);
상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 그 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 쐐기부(120);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 끼워지는 밴드(120a);
상기 밴드의 외측에 둘레를 따라 간격을 두고 복수가 돌출 형성된 돌출부(120b);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 2항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 돌출부(120b)의 단면이 원형 구조인 원형 쐐기부(121);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 2항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 돌출부(120b)의 단면이 사각형 구조인 사각형 쐐기부(122);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 2항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 돌출부(120b)의 단면이 후방을 향해 점진적으로 증가하는 경사형 쐐기부(123);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워짐과 아울러, 그 직경이 후방을 향해 점진적으로 증가하도록 단면이 사다리꼴 구조로 형성된 사다리꼴형 쐐기부(124);를
포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 외측에 밴드형 구조로 끼워짐과 아울러, 후방에는 상기 중공형 바디(110)의 팽창에 의해 후방을 향하여 상호 간격을 두고 펼쳐지는 복수의 펼침부재(125);가 형성된 것을 특징으로 하는 지반 보강부재(100).
제 7항에 있어서,
상기 펼침부재(125)는
탄성력이 부여된 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 지반 보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 중공형 바디(110)가 압력유체(100A)에 의해 팽창됨에 따라, 상기 쐐기부(120)의 내측에 밀착되도록, 직경(d1)이 상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 직경(d2)보다 더 크게 형성되며,
상기 중공형 바디(110)의 외측 및 상기 쐐기부(120)의 결합부는 용접 결합된 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 9항에 있어서,
상기 중공형 바디(110)의 외측 및 상기 쐐기부(120)의 결합부는 점 용접에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 쐐기부(120)는
상기 중공형 바디(110)의 길이방향을 따라 간격을 두고 복수가 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 11항에 있어서,
상기 중공형 바디(110)의 외측에 끼워짐과 아울러, 상기 복수의 쐐기부(120) 사이에 배치되어 상기 중공형 바디(110)의 팽창을 저지하도록 형성된 팽창 방지부재(140);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항에 있어서,
상기 요입부(113)가 형성된 상태의 중공형 바디(110)의 후방 외측에 소정 길이만큼 끼워지는 패킹부(130);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 13항에 있어서,
상기 패킹부(130)는
고무, 수팽창 지수재 중 어느 하나 또는 그 혼합물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강부재(100).
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 지반보강부재를 이용한 지보공법으로서,
지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계;
상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 1차 그라우팅단계;
상기 지반보강부재(100)를 상기 천공홀(2)에 설치하는 지반보강부재 설치단계;
상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계;
상기 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 지반보강부재를 이용한 지보공법으로서,
지반(1)에 천공홀(2)을 형성하는 천공단계;
상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 동시에 상기 지반보강부재(100)를 설치하는 1차 그라우팅 및 지반보강부재 설치단계;
상기 중공형 바디(110)의 중공(111)에 상기 압력유체(100A)를 주입하여, 상기 중공형 바디(110)를 팽창시키는 중공형 바디 팽창단계;
상기 중공형 바디(110)의 내측에 그라우트재(200A)를 충진하는 2차 그라우팅 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
제 16항에 있어서,
상기 지반보강부재(100)는
상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)가 주입되도록, 상기 요입부(113)에 끼워져 상기 중공형 바디(110)에 일체로 결속됨과 아울러, 상기 중공형 바디(110)와 함께 상기 천공홀(2)에 설치되는 주입호스(200);를
더 포함하며,
상기 1차 그라우팅 및 지반보강부재 설치단계는
상기 주입호스(200)를 이용하여 상기 천공홀(2)에 그라우트재(200A)를 주입하는 것을 특징으로 하는 지보공법.
제 1항의 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법을 이용한 락볼트 시공공법.
제 1항의 지반보강부재(100)를 이용한 지보공법을 이용한 소일 네일링 시공공법.