KR20190105735A - 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사면의 천공홀 내부로 네일을 삽입한 상태에서 천공홀의 최내측에서 네일의 말단부에 결합된 정착구를 통해 네일에 인발저항력을 높일 수 있도록 함으로써 견고한 시공이 가능하고, 그라우팅 작업시 주입관 및 배출관이 찌그러지거나 꺾이는 등의 현상을 방지함으로써 그라우팅 작업의 품질을 높일 수 있는 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소일 네일 장치는, 사면에 천공된 천공홀에 삽입된 네일을 고정시키도록 주입관을 통해 그라우트재를 충진하는 소일 네일 장치에 있어서, 상기 천공홀의 내부를 따라 길게 삽입되기 위한 네일과; 상기 네일이 상기 천공홀에 삽입된 경우 상기 천공홀의 내부 입구 부분에 배치되어 내부에 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창되어 상기 천공홀의 내벽을 가압하도록 상기 네일과 체결되어 고정되는 패커와; 외부에서 상기 패커의 내부와 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있고, 상기 천공홀 내부에 그라우트재가 가득 채워지는 경우 채워진 그라우트재 일부가 외부로 오버플로우 되도록 하는 복수의 그라우팅 파이프와; 상기 네일의 길이방향 일측 말단부에 나사 결합될 수 있는 나사결합부가 형성되고, 길이방향으로 다수의 요철이 일정 간격으로 형성된 정착구와; 상기 천공홀의 입구 부분을 개폐하도록 상기 네일에 삽입된 상태에서 체결수단을 통해 가압되며 상기 정착구에 인장력을 가하는 지압판을; 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 소일네일링 공법은, 소일네일링 공법으로서, (a) 지반을 굴착하여 천공홀을 형성하는 단계와; (b) 상기 천공홀의 입구 부분에서 가압식으로 팽창할 수 있도록 상기 네일의 길이 방향을 따라 소정 위치에 패커를 배치하고, 상기 패커의 내부공간으로 그라우트재를 충진할 수 있는 1차 주입관, 상기 천공홀의 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있는 2차 주입관 및 외부에서 상기 패커의 내측 공간을 통과하여 상기 천공홀 내부로 연장된 배출관을 각각 네일과 나란하게 배치하여 소일 네일 장치의 체결을 준비하는 단계와; (c) 네일의 길이방향을 따라 중공형의 호스보호관 다수개를 일정 간격으로 배치하여 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관이 상기 다수개의 호스보호관을 따라 일정 간격으로 연속되게 끼워지며 상기 네일과 나란하게 연장된 상태에서 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관 각각을 상기 호스보호관을 매개로 네일에 일체로 체결하여 고정시키는 단계와; (d) 상기 패커의 양단부를 상기 호스보호관을 매개로 상기 주입관 및 배출관과 일체로 네일에 고정시켜 소일 네일 장치를 준비하는 단계와; (e) 상기 소일 네일 장치를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와; (f) 상기 1차 주입관을 통해 상기 패커 내부로 그라우트재를 공급하여 상기 패커가 팽창하면서 상기 천공홀의 천공 면을 가압하는 단계와; (g) 상기 2차 주입관을 통해 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 공급하여 상기 배출관으로 그라우트재가 오버플로우하는 경우 지압판을 천공홀 입구 지반에 압착시키면서 네일을 지압판에 고정시키는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법{Soil nailing Device and soil nailing method using the same}

본 발명은 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사면의 천공홀 내부로 네일을 삽입한 상태에서 천공홀의 최내측에서 네일의 말단부에 결합된 정착구를 통해 네일에 인발저항력을 높일 수 있도록 함으로써 견고한 시공이 가능하고, 그라우팅 작업시 주입관 및 배출관이 찌그러지거나 꺾이는 등의 현상을 방지함으로써 그라우팅 작업의 품질을 높일 수 있는 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법에 관한 것이다.

소일네일링 공법은 소일네일의 전단저항을 이용하는 공법으로서, 사면 등의 지반에 소일네일을 비교적 촘촘한 간격으로 복수 설치하여 지반 자체의 전체적인 전단강도를 증대시키고, 또한 공사도중 및 공사 완료 후에 예상되는 지반의 변위를 억제하는데 많이 이용된다.

소일네일링 공법은 통상적으로 널리 이용되고 있는 굴착지보 구조물과 비교해 볼 때 다음과 같은 특성을 지니고 있다.

첫째, 원지반 자체를 주된 구조적 요소로 이용하고 있어 가시설 비용이 들지 않으며 건물외벽과 합벽시공이 가능하여 거푸집 및 되메우기 작업이 생략된다. 그 밖의 주요소인 네일도 상대적으로 가격이 저렴하다. 또한 쇼크리트와 전면판도 단지 전면에 존재하여 흙의 붕괴를 방지하기 위한 국부적인 역할을 수행하므로 두께가 상대적으로 얇아 경제적이다.

둘째, 소일네일링은 간단한 천공 및 그라우팅 장비로 시공이 가능하다.

셋째, 상부에서 하부로 지반굴착과 병행하여 작업이 이루어지므로 설계시와 상이한 지층특성이 나타날 경우 즉각적으로 네일의 설치간격과 길이 등을 조정이 가능하므로 현장적응성이 뛰어나다.

넷째, 네일이 설치되어 있는 하나하나가 블록형태로 외압에 대해 지지토록 되어 있으므로, 주변지반의 거동에 적절하게 대응되게 된다. 특히, 수직 및 부등침하에 효과적이므로, 지진이 자주 발생되는 지역에서도 매우 적합한 공법을 보고되고 있다.

한편, 소일네일링 공법은 중력식 공법과 가압식 공법으로 구분된다. 상기 중력식 공법은 몰탈(M)을 홀(H)에 단순 주입해서 양생하는 방법이고, 상기 가압식 공법은 몰탈(M)을 홀(H)에 강제로 밀어넣어 주입 및 양생하는 방법이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 소일네일링 공법이 적용되는 사면(S)에 네일(11)을 삽입할 홀(H)을 천공하고, 네일(11)을 삽입한 후 패커(12)를 이용해 홀(H)의 선단을 폐구한다. 이렇게 폐구된 홀(H)에 몰탈(M)을 주입하고, 이를 양생한다.

한편, 가압식 공법에 의한 몰탈(M) 주입은 고압으로 몰탈(M)을 공급하는 몰탈공급수단에 의해 몰탈(M)을 홀(H)에 주입하므로, 몰탈(M)과 홀(H) 간의 결속이 견고해지는 효과가 있다.

또한, 가압식 공법을 사면(S) 보강에 적용하기 위해서는 몰탈공급수단이 가하는 압력에 저항해 홀(H)의 폐구 상태를 유지할 수 있는 고효율 패커가 요구된다.

이에, 종래에는 상기와 같은 가압식 공법을 적용한 기술이 일부 개시되어 있는데, 일예로 대한민국 등록특허공보 제10-1815320호(2017.12.28 등록) "원스텝 전 구간 일시 주입형 쏘일 네일링 장치 및 공법"과 같은 기술에서는 내측에 폐쇄된 공간을 형성한 패커를 다수개 설치하여 외부로부터 내측으로 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 인서트홀의 내벽을 가압하도록 함으로써 인서트홀의 뼈대를 견고하게 하고, 인서트홀 전 구간에 한꺼번에 그라우트재를 주입하여 지반으로부터 인서트홀에 물기가 스며들기 전에 지반의 크랩 부분으로 그라우트재가 스며들어 경화되도록 하는 기술이 개시되어 있다.

한편, 종래의 쏘일네일링 공법에서는 그라우트재를 충진하는 과정에서 그라우트재의 안정적인 공급을 위해 주입관과 배출관 등을 일자로 길게 배치되도록 한 상태에서 체결부재를 이용하여 네일 등에 고정된 상태가 유지되어야 하는데, 상기와 같은 종래의 패커를 이용한 가압식 공법에서와 같이 코킹주입관과 홀주입관을 별도로 고정하지 않은 상태에서 그라우팅 충진 작업을 하는 경우 내부에서 관들이 유동하여 인서트홀 내에 공기의 발생이 많아지고, 그라우트재가 균일하게 충진되지 못하게 되는 등의 문제가 있었던 것이다.

또한, 종래에는 그라우트재의 주입호스나 배출관이 연질의 투명 고무 재질이나 수지로 형성되어 있는데, 이와 같은 주입호스나 배출관을 네일에 바로 체결하는 경우 주입호스나 배출관이 꺾이거나 찌그러지는 문제로 인해 그라우트재의 공급이 원활하지 못하고, 그로 인한 그라우트재의 경화가 제대로 이루어지지 못하게 되는 등 그라우팅의 품질이 저하되는 문제가 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 사면의 천공홀 내부로 네일을 삽입한 상태에서 천공홀의 최내측에서 네일의 말단부에 결합된 정착구를 통해 네일에 인장력을 높일 수 있도록 함으로써 견고한 시공이 가능함과 동시에 그라우팅 시 천공홀의 입구 부분으로 그라우트재가 흘러나오지 않으면서 천공홀 내면과 교란 지반에서 그라우트재가 견고하게 경화되어 그라우트재의 충전 작업이 신속하고 정확하게 진행될 수 있어 그라우팅의 시공 품질 향상으로 옹벽 구축 등에 따른 내구성을 높일 수 있는 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법을 제공하는데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 특히 그라우트재를 공급하는 과정에서 주입관 및 배출관이 찌그러지거나 손상되는 현상을 방지함으로써 그라우팅의 품질이 저하되는 문제를 예방할 수 있는 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법을 제공하는데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소일 네일 장치는, 사면에 천공된 천공홀에 삽입된 네일을 고정시키도록 주입관을 통해 그라우트재를 충진하는 소일 네일 장치에 있어서, 상기 천공홀의 내부를 따라 길게 삽입되기 위한 네일과; 상기 네일이 상기 천공홀에 삽입된 경우 상기 천공홀의 내부 입구 부분에 배치되어 내부에 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창되어 상기 천공홀의 내벽을 가압하도록 상기 네일과 체결되어 고정되는 패커와; 외부에서 상기 패커의 내부와 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있고, 상기 천공홀 내부에 그라우트재가 가득 채워지는 경우 채워진 그라우트재 일부가 외부로 오버플로우 되도록 하는 복수의 그라우팅 파이프와; 상기 네일의 길이방향 일측 말단부에 나사 결합될 수 있는 나사결합부가 형성되고, 길이방향으로 다수의 요철이 일정 간격으로 형성된 정착구와; 상기 천공홀의 입구 부분을 개폐하도록 상기 네일에 삽입된 상태에서 체결수단을 통해 가압되며 상기 정착구에 인장력을 가하는 지압판을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소일 네일 장치는, 상기 그라우팅 파이프가 길이방향으로 삽입될 수 있는 중공이 형성되고, 상기 네일의 길이방향을 따라 일정 간격으로 다수개 배치되어 체결수단을 통해 상기 그라우팅 파이프와 상기 네일 상에 일체로 체결될 수 있는 호스보호관을; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소일 네일 장치는, 상기 호스보호관이 삽입되어 내재할 수 있는 호스삽입공이 형성되고, 중공을 통해 상기 네일을 감싸도록 삽입되어 상기 호스보호관이 내재된 상태로 체결수단을 통해 상기 패커와 함께 상기 네일상에 일체로 고정되는 필터관을; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은, 소일네일링 공법에 있어서, (a) 지반을 굴착하여 천공홀을 형성하는 단계와; (b) 다수의 요철 돌기가 일정 길이만큼 형성된 정착구를 네일의 일측 말단부에 결합시키고, 상기 네일의 소정 위치에 패커를 배치한 후, 상기 패커의 내부공간과 상기 천공홀의 내부 일정 깊이에 그라우트재를 충진하고, 상기 천공홀 내부의 이물질과 공기를 외부로 배출하기 위한 배출관을 설치하여 소일 네일 장치를 준비하는 단계와; (c) 네일의 길이방향을 따라 중공형의 호스보호관 다수개를 일정 간격으로 배치하고, 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관이 상기 다수개의 호스보호관을 따라 일정 간격으로 연속되게 삽입되어 상기 네일과 나란하게 연장된 상태에서 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관 각각을 상기 호스보호관을 매개로 네일에 일체로 체결하여 고정시키는 단계와; (d) 상기 패커의 양단부를 상기 호스보호관을 매개로 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관과 일체로 네일에 고정시켜 소일 네일 장치를 준비하는 단계와; (e) 상기 정착구, 호스보호관 및 패커를 포함하여 설치된 소일 네일 장치를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와; (f) 상기 패커가 팽창하여 상기 천공홀의 천공 면을 가압하도록 상기 패커 내부로 그라우트재를 1차로 공급하는 단계; 및 상기 패커에 의해 상기 천공홀의 입구가 막힌 상태에서 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 2차로 공급하는 단계와; (g) 상기 그라우트재의 공급을 수 회 반복하여 상기 배출관으로 그라우트재가 오버플로우하는 경우 지압판을 천공홀 입구 지반에 압착시키면서 네일의 선단부를 지압판에 고정시키는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은, 상기 패커 내부로 그라우트재를 공급하는 경우 상기 호스보호관을 내재할 수 있는 통기성 재질의 필터관을 매개로 상기 패커의 내측 일단부를 네일에 고정시켜 상기 천공홀의 내부와 상기 패커의 내부공간에 공기를 유통시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법은 사면의 천공홀 내부로 네일을 삽입한 상태에서 천공홀의 최내측에서 네일의 말단부에 결합된 정착구를 통해 네일에 인장력을 높일 수 있도록 함으로써 견고한 시공이 가능함과 동시에 그라우팅 시 천공홀의 입구 부분으로 그라우트재가 흘러나오지 않으면서 천공홀 내면과 교란 지반에서 그라우트재가 견고하게 경화되어 그라우트재의 충전 작업이 신속하고 정확하게 진행될 수 있어 그라우팅의 시공 품질 향상으로 옹벽 구축 등에 따른 내구성을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법은 특히, 그라우팅 작업시 그라우트재를 공급하는 과정에서 주입관 및 배출관이 찌그러지거나 손상되는 현상을 방지함으로써 그라우팅의 품질이 저하되는 문제를 예방함으로써 옹벽 구축 등에 따른 내구성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 소일네일링 공법에 의해 시공된 사면 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치가 시공되는 상태 예를 도시한 사용상태단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치의 정착구를 상세 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치의 스페이서를 상세 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치의 주요 구성을 도시한 분해사시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법을 이용하여 시공되는 모습을 순차 도시한 단면상태도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 소일네일링 공법을 도시한 블럭도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 소일 네일 장치(100)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치가 시공되는 상태 예를 도시한 사용상태단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치의 정착구를 상세 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치의 주요 구성을 도시한 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치(100)는, 프리스트레스(Prestress)를 도입하기 위해 지반의 천공홀(10)에 삽입되는 장치로서, 네일(110)과, 패커(120)와, 그라우팅 파이프(130)와, 정착구(140)와, 스페이서(150)와, 호스보호관(160) 및 지압판(170)을 포함하여 구성된다.

상기 네일(110)은 상기 천공홀(10)의 내부로 길게 삽입될 수 있도록 구성된 것으로, 상기 천공홀(10)의 길이에 대응하여 적절한 길이로 이루어질 수 있다.

상기 네일(110)은 그라우팅 공법에 사용되는 소일 네일(Soil nail)인 것으로, 종래의 소일 네일 장치 및 공법에 사용되는 철근이 사용될 수 있으며, 상기 철근에 상응하는 물리적 성질을 갖는 재질의 것이라면 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다.

또한, 상기 네일(110)은 외주면을 따라 수나사산이 형성되어 후술되는 상기 정착구(140) 및 지압판(170)과의 결합이 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 패커(120)는 가압식 그라우팅 작업시 내부로 그라우트재가 채워짐에 따라 팽창하여 상기 천공홀(10)의 개구된 선단을 폐구하기 위한 구성이다.

상기 패커(120)는 상기 중공 즉, 내부공간을 갖는 입체 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 네일(110)을 감싸는 형태로 상기 네일(110) 상에 끼워지는 폐쇄된 내부공간을 형성하여 외부로부터 내측으로 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창하면서 상기 천공홀(10)의 내벽을 가압하게 된다.

이에, 도 2를 참조하면, 상기 패커(120)는 상기 천공홀(10) 내부로 상기 네일(110)이 삽입된 상태에서 상기 천공홀(10)의 내부 입구 부분에 배치되어 체결수단(T)을 통해 상기 네일(110) 상에 양단부가 고정된다.

이때, 상기 체결수단(T)은 철재 링, 케이블 타이 또는 클램프와 같은 고정부재가 사용될 수 있다.

또한, 상기 패커(120)는 통기성 재질의 부직포가 적용될 수 있으며, 이와 같은 경우 상기 패커(120) 내부로 그라우트재가 충진되는 과정에서 공기가 외부로 원활하게 배출될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기 패커(120)가 밀폐형 구조로 이루어지는 경우 공기의 유통을 위한 별도의 필터관이 구성될 수 있는데, 이와 같은 필터관의 구성은 이하에서 다시 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 상기 그라우팅 파이프(130)는 상기 천공홀(10) 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있도록 복수의 주입관 및 배출관으로 구성된다.

한편, 상기 그라우팅 파이프(130)는 현장 상황에 따라 상기 천공홀(10)의 깊이에 대응할 수 있도록 적어도 2개 이상 다수개의 주입관이 설치될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 통상적으로 시공될 수 있는 천공홀의 깊이에 바람직하게 대응할 수 있도록 상기 그라우팅 파이프(130)가 제1 주입관(131), 제2 주입관(132) 및 배출관(133)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기 그라우팅 파이프(130) 즉, 상기 제1 주입관(131), 제2 주입관(132) 및 배출관(133)이 연성으로 유연성을 갖는 고무 재질의 호스로 이루어질 수 있다.

상기 제1 주입관(131)은 외부자재인 그라우팅 펌프와 같은 공급수단에 의해 외부에서 그라우트재를 상기 패커(120) 내부로 공급할 수 있도록 상기 네일과 나란하게 배치되고, 별도의 체결수단(T)을 통해 후술되는 상기 호스보호관(160)과 일체로 네일(110) 상에 결합된다.

이에 따라, 상기 제1 주입관(131)은 일단부가 외부로 일정 길이만큼 연장되어 외부로 노출된 상태에서 타단부가 상기 패커(120)의 내측공간까지 연장될 수 있는 정도의 길이로 형성되면 충분할 것이다.

상기 제2 주입관(132)은 외부에서 상기 천공홀(10)의 심부 즉, 내부 최내측 깊이에서부터 그라우트재를 충진할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 천공홀(10)은 프리스트레스를 가하기 위해 경사 방향으로 천공 형성되는 것이 바람직한데, 이와 같은 경우 외부로부터 공급되는 그라우트재가 상기 천공홀(10)의 내부 안쪽 즉, 최내측 깊이에서부터 채워지면서 상기 패커(120)가 설치된 방향을 향하여 점차적으로 그라우트재가 충진될 수 있도록 하는 것이다.

도면을 참조하면, 상기 제2 주입관(132)은 일단부가 외부로 일정 길이만큼 노출되게 연장되고, 타단부가 상기 천공홀(10)의 최내측 깊이만큼 연장되게 상기 네일(110)과 나란하게 배치되며, 상기 제1 주입관(132)과 같이 후술되는 상기 호스보호관(160)과 일체로 네일(110) 상에 결합된다.

상기 배출관(133)은 상기 제1 주입관(131) 및 제2 주입관(132)을 통해 상기 천공홀(10) 내부에 그라우트재가 가득 채워지는 경우 그 채워진 그라우트재 일부가 외부로 오버플로우 되도록 하는 구성이다.

이에, 상기 배출관(133)은 일단부가 외부로 일정 길이만큼 연장되어 외부로 노출된 상태에서 타단부가 상기 패커(120)를 관통하여 상기 천공홀(10)의 내측으로 연통될 수 있는 길이로 형성된다.

즉, 상기 배출관(133)은 외부에서 천공홀(10)의 상기 패커(120) 안쪽까지 연장되게 상기 네일(110)과 나란하게 배치된 상태에서 후술되는 상기 호스보호관(160)을 매개로 상기 네일(110) 상에 일체로 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명 소일 네일 장치(100)를 이용하여 그라우팅 작업을 하는 경우 상기 제2 주입관(132)을 통해 공급되는 그라우트재가 상기 천공홀(10)의 심부부터 점차적으로 충진되는 과정에서 상기 천공홀(10) 내부에 존재하는 공기 및 이물질이 상기 배출관(133)을 통해 외부로 밀려나올 수 있게 된다.

한편, 본 발명 소일 네일 장치(100)는 상기 천공홀(10) 내부에 그라우트재의 충진이 완료된 경우 인발저항력을 향상시킬 수 있도록 상기 네일(110)의 일측 말단부에 결합되는 정착구(140)가 구성된 것이 특징이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에서는 상기 정착구(140)가 정착체(141)와, 스크류너트(142)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 정착체(141)는 상기 천공홀(10) 내부에 그라우트재가 채워져 경화된 경우 상기 네일(110)에 가해지는 인장 강도를 높일 수 있도록 구성된 것이다.

이에 상기 정착체(141)는 상기 네일(110)의 길이방향 일측 말단부에 너트수용부(141a)가 형성된다. 상기 너트수용부(141a)는 상기 스크류너트(142)가 수용될 수 있는 원형 공간을 이룬다.

상기 스크류너트(142)는 상기 네일(110)의 외주면에 대응하는 원호형을 이루도록 한 쌍이 구성되되, 각각 상기 네일(110)의 수나사산에 대응하는 암나사산이 내주면을 따라 형성되어 상기 네일(110)과의 결합에 의해 한 쌍의 스크류너트(142) 간격이 상호 벌어지며 확관됨으로써 외면이 상기 너트수용부(141a) 내면에 압착되면서 상기 네일(110)과 일체로 견고하게 고정된다.

또한, 상기 정착체(141)는 길이방향으로 다수의 요철이 일정 간격으로 형성된다. 이와 같은 상기 정착체(141)는 상기 천공홀(10) 내부에 충진된 그라우트재가 견고하게 경화된 경우 외주면에 형성된 다수의 요철(141b)에 의해 상기 네일(110)에 가해지는 인장력의 유지 강도를 높일 수 있도록 한다.

이때, 상기 정착구(141)의 외부 표면에 형성된 요철은 쐐기형으로 돌출 형성되게 이루어질 수 있을 것이며, 이와 같은 경우 경화된 그라우트에 의해 인발저항력을 더욱 향상될 수 있도록 하는 실시예도 가능하게 된다.

또한, 상기 정착구(140)는 상기 스크류너트(142)의 구성 없이 상기 정착체(141)로만 이루어지는 실시예도 충분히 가능한 것으로, 이와 같은 경우 상기 정착체(141)는 상기 너트수용부(141a)가 형성된 위치에 상기 네일(110)의 수나사산에 대응하여 나사 결합될 수 있는 나사결합부로 이루어지는 실시예가 가능할 것이다.

상기 스페이서(150)는 상기 네일(110)이 상기 천공홀(10)의 내면에서 소정 이격된 상태로 유지시키기 위한 구성으로, 상기 네일(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 다수개 설치될 수 있다.

또한, 상기 스페이서(150)는 상기 그라우팅 파이프(130)가 상기 네일(110)과 상호 나란하게 고정 배치될 수 있도록 일측이 개구되어 상기 네일(110)이 개구를 통해 억지 끼움되어 중앙으로 안착될 수 있도록 하는 네일고정홈(151)이 형성되고, 상기 네일고정홈(151)을 중심으로 방사상 방향으로 복수의 호스통과공(152)이 형성되어 상기 그라우팅 파이프(130) 복수개가 상기 네일(110)과 나란한 상태로 지지될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치(100)는 상기 그라우팅 파이프(130) 즉, 상기 제1 주입관(131), 제2 주입관(132) 및 배출관(133)이 상기 호스보호관(160)을 매개로 상기 네일(110) 상에 고정되게 구성된 것이 특징이다.

한편, 종래에는 상기 천공홀(10) 내부를 밀폐시키도록 압력식 그라우팅을 실시하는 경우 또는 체결수단에 의해 체결되는 과정에서 연질로 형성된 주입관과 배출관이 찌그러지거나 손상되는 문제가 발생되었다. 이로 인해 관 내부가 막히거나 정체되어 그라우팅의 시공 품질이 저하되는 문제가 있었으며, 또한, 이와 같은 문제가 발생된 경우에도 상기 천공홀(10) 내부에서의 그라우팅 품질 확인이 어려울 뿐만 아니라, 품질 불량으로 확인된 경우 재시공이 불가능한 문제 또한 발생되었던 것이다.

이에, 본 발명의 일실시예에서는 압력식 그라우팅의 작업시 복수의 상기 그라우팅 파이프(130)가 상기 호스보호관(160)에 의해 상기 네일(110)과 나란한 상태에서 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있도록 함과 동시에 상기 네일(110) 상에 일체로 체결시 표면이 찌그러지는 현상 등을 방지할 수 있는 효과가 발생된다.

상기 호스보호관(160)은 바람직하게는 경질의 수지재로 이루어질 수 있으나, 강관과 같은 견고한 재질로도 이루어질 수 있을 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 호스보호관(160)은 상기 그라우팅 파이프(130)의 구경에 대응하여 끼워질 수 있는 원통형 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 그라우팅 파이프(130)가 길이방향으로 삽입될 수 있는 중공이 형성되고, 상기 네일(110)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 다수개 배치되어 체결부재(T)를 통해 상기 그라우팅 파이프(130)와 상기 네일(110) 상에 일체로 체결될 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명 소일 네일 장치(100)는 상기 그라우팅 파이프(130) 즉, 상기 제1 주입관(131), 제2 주입관(132) 및 배출관(133) 각각이 상기 네일(110)을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수개의 호스보호관(160)을 매개로 상기 네일(110) 상에 일체로 체결되어 고정됨으로써 그라우팅 작업시 관 내부를 통과하는 그라우트재가 막히거나 손상된 부위를 통해 그라우트재가 세어 나와 그라우팅의 품질에 영향을 미치는 문제 등이 발생하지 않도록 할 수 있다.

상기 지압판(170)은 상기 천공홀(10)의 입구 부분을 개폐하도록 상기 네일(110)에 삽입된 상태에서 고정부재(N)를 통해 가압되며 상기 정착구(140)에 인장력을 가하는 구성이다.

상기 지압판(170)은 소정 두께를 갖는 금속 등의 견고한 재질로 이루어진 판형 부재로서, 상기 천공홀(10)의 구경보다 큰 너비를 갖도록 제작되는 것이 바람직하며, 전후면으로 관통되는 중공 및 통공이 형성되어 상기 네일(110)과 상기 그라우팅 파이프(130)가 삽입 통과되어 상기 천공홀(10) 내부로 설치될 수 있도록 한다.

이에, 상기 지압판(170)은 상기 네일(110)의 선단부에 고정부재(N)를 통해 압입되게 체결됨에 따라 강한 지압력으로 지반표면을 구조적으로 보강하는 역할을 함과 동시에 상기 네일(110) 및 정착구(140)에 인장력을 가하고, 상기 천공홀(10) 입구를 폐쇄하게 된다.

이때, 상기 고정부재(N)는 상기 네일(110)의 선단부에 나사 체결되는 웨지볼트, 쐐기형 너트, 볼트 및 캡부재 등 공지되어 있는 다양한 고정부재가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치(100)는, 상술한 바와 같이 상기 패커(120)가 밀폐형 구조로 이루어지는 경우 상기 패커(120)와 상기 네일(110) 상에 개재되어 결합되는 필터관(180)을 더 포함하여 구성된 것이 특징이다.

도면을 참조하면, 상기 필터관(180)은 원형 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 네일(110)이 중앙으로 삽입될 수 있는 중공(181)이 형성된다.

이때, 상기 필터관(180)은 상기 중공(181)을 중심으로 다수의 호스삽입공(182)이 형성되어 상기 호스보호관(160)이 삽입된 상태로 고정될 수 있다.

이에, 상기 필터관(180)은 상기 중공을 통해 상기 네일(110)을 감싸는 형태로 삽입될 수 있으며, 상기 호스삽입공(181)에 의해 상기 다수의 호스보호관(160)이 방사상 방향으로 내재될 수 있다.

따라서, 상기 천공홀(10)의 심부 방향을 향하는 상기 패커(120)의 일단부 와 상기 필터관(180)의 외주면을 상기 체결수단(T)으로 함께 체결하여 상기 네일(110) 상에 고정시킬 수 있게 된다.

또한, 이와 같은 상기 필터관(180)은 공기가 유통될 수 있는 통기성 재질로 형성되는데, 본 발명의 일실시예에서는 상기 필터관(180)이 스폰지 재질로 형성되어 그라우트재가 상기 패커(120) 내부에 채워질 수 있으면서 상기 천공홀(10) 내부로 공기의 순환이 원활하게 이루어지게 된다.

이에 따라, 본 발명 소일 네일 장치(100)는 상기 패커(120) 내부로 그라우트재를 충진하는 과정에서 상기 필터관(180)을 통해 상기 패커(120) 내부에서 공기는 배출되면서 그라우트재의 충진만으로 팽창하여 가압력을 높일 수 있도록 할 수 있다.

한편, 이하에서는 상기와 같이 구성된 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법을 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법을 이용하여 시공되는 모습을 순차 도시한 단면상태도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 소일네일링 공법을 도시한 블럭도이다.

본 발명의 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은,

(a) 지반을 굴착하여 천공홀을 형성하는 단계(S10)와;

(b) 상기 천공홀의 입구 부분에서 가압식으로 팽창할 수 있도록 상기 네일의 길이 방향을 따라 소정 위치에 패커를 배치하고, 상기 패커의 내부공간으로 그라우트재를 충진할 수 있는 1차 주입관, 상기 천공홀의 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있는 2차 주입관 및 외부에서 상기 패커의 내측 공간을 통과하여 상기 천공홀 내부로 연장된 배출관을 각각 네일과 나란하게 배치하여 소일 네일 장치의 체결을 준비하는 단계(S20)와;

(c) 네일의 길이방향을 따라 중공형의 호스보호관 다수개를 일정 간격으로 배치하여 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관이 상기 다수개의 호스보호관을 따라 일정 간격으로 연속되게 끼워지며 상기 네일과 나란하게 연장된 상태에서 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관 각각을 상기 호스보호관을 매개로 네일에 일체로 체결하여 고정시키는 단계(S30)와;

(d) 상기 패커의 양단부를 상기 호스보호관을 매개로 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관과 일체로 네일에 고정시켜 소일 네일 장치를 준비하는 단계(S40)와;

(e) 상기 소일 네일 장치를 상기 천공홀에 삽입하는 단계(S50)와;

(f) 상기 1차 주입관을 통해 상기 패커 내부로 그라우트재를 공급하여 상기 패커가 팽창하면서 상기 천공홀의 천공 면을 가압하는 단계(S60)와;

(g) 상기 2차 주입관을 통해 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 공급하여 상기 배출관으로 그라우트재가 오버플로우하는 경우 지압판을 천공홀 입구 지반에 압착시키면서 네일을 지압판에 고정시키는 단계(S70)를; 포함하는 순서로 진행된다.

우선, (a)단계에서는 소일 네일 장치가 삽입될 사면(S)의 일 지점을 천공하여 천공홀을 형성시킨다.

이때, 지반을 천공시에는 현장조건에 맞는 공지된 천공장비를 선택하여 천공하여야 하며, 일반적으로 압축공기를 이용하는 공압식을 사용하는 것이 효과적이나 점성토 지반이나 느슨한 매립토 지반의 경우 유압식 드릴을 이용하거나 Nailing 전용 천공장비를 이용할 수 있다.

그리고 (b)단계에서는 가압식으로 팽창할 수 있는 패커(120)를 네일(110)의 길이 방향을 따라 소정 위치에 배치하고, 복수의 그라우팅 파이프(130)를 상기 네일(110)과 나란하게 배치한다.

즉, 패커(120)의 내부공간으로 그라우트재를 충진하기 위한 1차 주입관(131)과, 상기 천공홀(10)의 내부 일정 깊이 즉, 심부인 최내측 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있는 2차 주입관(132) 및, 외부에서 상기 패커(120)의 내측 공간을 통과하여 상기 천공홀(10) 내부로 연장된 배출관(133)을 각각 네일과 나란하게 배치하여 소일 네일 장치(100)의 체결 즉, 조립을 준비한다.

다음으로 (c)단계에서는 상기 소일 네일 장치의 주요 구성을 조립하여 체결 고정시키는 단계로, 네일(110)의 길이방향을 따라 중공형의 호스보호관(160) 다수개를 일정 간격으로 배치하여 상기 1차 주입관(131), 2차 주입관(132) 및 배출관(133)이 상기 다수개의 호스보호관(160)을 따라 일정 간격으로 연속되게 끼워지며 상기 네일(110)과 나란하게 연장된 상태에서 체결수단으로 체결하여 고정시키게 된다.

이에, 복수의 그라우팅 파이프(130) 즉, 상기 1차 주입관(131), 2차 주입관(132) 및 배출관(133) 각각은 상기 호스보호관(160)을 매개로 네일(110) 상에 일체로 고정되어 압력식의 그라우팅 작업시 각각의 주입관 및 배출관이 안정적으로 고정될 수 있도록 함과 동시에 체결수단(T)으로 상기 그라우팅 파이프(130)를 네일(110)에 체결하는 경우 그라우팅 파이프(130)가 찌그러지거나 손상되지 않도록 한다.

계속하여 (d)단계에서는 상기 패커(120)의 양단부를 상기 호스보호관(160)을 매개로 상기 1차 주입관(131), 2차 주입관(132) 및 상기 배출관(133)과 일체로 네일(110) 상에 고정시켜 소일 네일 장치(100)의 설치를 준비하게 된다.

이어지는 (e)단계에서는 상기 패커(120), 그라우팅 파이프(130) 및 상기 호스보호관(160)을 포함하여 조립된 소일 네일 장치(100)를 상기 천공홀(10)에 삽입하게 된다. 본 발명의 일실시예에서는 상기 패커(120), 그라우팅 파이프(130) 및 상기 호스보호관(160)와 같은 구성요소들이 일체로 결합되어야 하므로 조립이 완료된 상태의 소일 네일 장치(100)가 상기 천공홀(10)에 쉽게 삽입될 수 있다.

이때 상기 네일(110)은 이음매가 없이 하나의 네일(110)을 사용하는 것이 바람직하지만 불가피하게 연결을 할 경우 커플러를 이용하거나, 용접으로 연결할 경우 강재의 성질이 변화되지 않는 특수 접합 용접을 실시하여야 할 것이다.

다음으로 (f)단계에서는 상기 1차 주입관(131)을 통해 상기 패커(120) 내부로 그라우트재를 공급하여 상기 패커(120)가 팽창하면서 상기 천공홀(10)의 입구 부분에 인접한 위치에서 천공 면을 가압하도록 한다.

이와 같은 패커(120)의 그라우팅 작업은 상술한 소일 네일 장치(100)에서 자세히 기술하였으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은, 상술한 바와 같이 상기 패커(120)가 밀폐형 구조로 이루어지는 경우 공기의 유통을 위한 필터관(180)이 구성되어 그라우팅 작업시 그라우트재가 상기 패커(120) 내부에 채워지는 과정에서 공기의 순환이 이루어지도록 하고, 상기 패커(120)의 내부로 채워지는 그라우트재만으로 전체적으로 팽창이 이루어지며 상기 천공홀(10)의 천공 면을 가압할 수 있도록 하는 것이다.

계속되는 (g)단계에서는 상기 2차 주입관(132)을 통해 상기 천공홀(10) 내부 일정 깊이 즉, 심부로 그라우트재를 공급하게 된다. 이때 그라우트재는 주변 지반에 침투되는 상황에 따라 2회 내지 6회 정도 수회 실시하게 되는데, 건조한 토사 지반일수록 주입회수를 충분히 하고, 상기 천공홀(10) 입구로 그라우트재가 흘러넘치지 않도록 마개 등을 막고 주입하여야 한다.

마지막으로, 그라우팅 작업은 상기 배출관(133)으로 그라우트재가 오버플로우 할 때까지 실시하며, 상기 배출관(133)으로 공기 및 이물질이 배출되며 오버플로우가 충분히 이루어진 경우 상기 지압판(170)을 상기 천공홀(10) 입구 지반에 압착시키면서 상기 네일(110)을 지압판(170)에 견고하게 고정시키게 된다.

이에 따라, 상기 지압판(170)은 상술한 바와 같이 강한 지압력으로 지반표면을 구조적으로 보강하는 역할을 함과 동시에 상기 네일(110) 및 정착구(140)에 인장력을 가하고, 상기 천공홀(10) 입구를 폐쇄하게 된다.

이때, 본 발명 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은, 상기 그라우팅 파이프(130)가 연질의 고무 재질 등으로 이루어지는 경우 상기 제1 주입관(131), 제2 주입관(132) 및 배출관(133)이 상기 호스보호관(160)을 매개로 상기 네일(110) 상에 일체로 고정되게 하는 시공으로, 그라우팅 파이프(130) 즉, 그라우트재를 공급 및 배출하는 호스가 꺾이는 등의 문제를 해소하고, 그로 인해 관 내부가 막히거나 정체되어 그라우팅의 시공 품질이 저하되는 문제 등이 발생되지 않아 안정적인 그라우팅 작업이 가능해지게 된다.

또한, 본 발명 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법은, 상기 패커(120) 내부로 그라우트재를 공급하는 경우 상기 호스보호관(160)을 내재할 수 있는 통기성 재질의 필터관(180)을 매개로 상기 패커(120)의 내측 일단부를 네일(110)에 고정시키게 된다.

따라서, 그라우팅 작업시 상기 패커(120)의 내부공간에서 공기가 용이하게 배출될 수 있어 상기 패커(120) 내부로 그라우트재를 충진하는 경우 상기 필터관(180)을 통해 상기 패커(120) 내부에서 공기는 배출되면서 그라우트재의 충진만으로 팽창하여 천공홀(10)의 천공 면을 가압할 수 있도록 하는 기밀하고 견고한 시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 소일 네일 장치 및 이를 이용한 소일네일링 공법은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 천공홀 100 소일 네일 장치
110 네일 120 패커
130 그라우팅 파이프 131 제1 주입관
132 제2 주입관 133 배출관
140 정착구 150 스페이서
160 호스보호관 170 지압판
180 필터관 181 중공
182 호스삽입공

Claims (5)

1. 사면에 천공된 천공홀에 삽입된 네일을 고정시키도록 그라우팅 파이프를 통해 그라우트재를 충진하는 소일 네일 장치에 있어서,
   상기 천공홀의 내부를 따라 길게 삽입되기 위한 네일과;
   상기 네일이 상기 천공홀에 삽입된 경우 상기 천공홀의 내부 입구 부분에 배치되어 내부에 공급되는 그라우트재의 주입에 따라 팽창되어 상기 천공홀의 내벽을 가압하도록 상기 네일과 체결되어 고정되는 패커와;
   외부에서 상기 패커의 내부와 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있고, 상기 천공홀 내부에 그라우트재가 가득 채워지는 경우 채워진 그라우트재 일부가 외부로 오버플로우 되도록 하는 복수의 그라우팅 파이프와;
   상기 네일의 길이방향 일측 말단부에 나사 결합될 수 있는 나사결합부가 형성되고, 길이방향으로 다수의 요철이 일정 간격으로 형성된 정착구와;
   상기 천공홀의 입구 부분을 개폐하도록 상기 네일에 삽입된 상태에서 체결수단을 통해 가압되며 상기 정착구에 인장력을 가하는 지압판을; 포함하는 것을 특징으로 하는 소일 네일 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그라우팅 파이프가 길이방향으로 삽입될 수 있는 중공이 형성되고, 상기 네일의 길이방향을 따라 일정 간격으로 다수개 배치되어 체결수단을 통해 상기 그라우팅 파이프와 상기 네일 상에 일체로 체결될 수 있는 호스보호관을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소일 네일 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 호스보호관이 삽입되어 내재할 수 있는 호스삽입공이 형성되고, 중공을 통해 상기 네일을 감싸도록 삽입되어 상기 호스보호관이 내재된 상태로 체결수단을 통해 상기 패커와 함께 상기 네일상에 일체로 고정되는 필터관을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소일 네일 장치.
4. 소일네일링 공법으로서,
   (a) 지반을 굴착하여 천공홀을 형성하는 단계와;
   (b) 상기 천공홀의 입구 부분에서 가압식으로 팽창할 수 있도록 상기 네일의 길이 방향을 따라 소정 위치에 패커를 배치하고, 상기 패커의 내부공간으로 그라우트재를 충진할 수 있는 1차 주입관, 상기 천공홀의 내부 일정 깊이로 그라우트재를 충진할 수 있는 2차 주입관 및 외부에서 상기 패커의 내측 공간을 통과하여 상기 천공홀 내부로 연장된 배출관을 각각 네일과 나란하게 배치하여 소일 네일 장치의 체결을 준비하는 단계와;
   (c) 네일의 길이방향을 따라 중공형의 호스보호관 다수개를 일정 간격으로 배치하고, 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관이 상기 다수개의 호스보호관을 따라 일정 간격으로 연속되게 삽입되어 상기 네일과 나란하게 연장된 상태에서 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관 각각을 상기 호스보호관을 매개로 네일에 일체로 체결하여 고정시키는 단계와;
   (d) 상기 패커의 양단부를 상기 호스보호관을 매개로 상기 1차 주입관, 2차 주입관 및 상기 배출관과 일체로 네일에 고정시켜 소일 네일 장치를 준비하는 단계와;
   (e) 상기 소일 네일 장치를 상기 천공홀에 삽입하는 단계와;
   (f) 상기 1차 주입관을 통해 상기 패커 내부로 그라우트재를 공급하여 상기 패커가 팽창하면서 상기 천공홀의 천공 면을 가압하는 단계와;
   (g) 상기 2차 주입관을 통해 상기 천공홀 내부 일정 깊이로 그라우트재를 공급하여 상기 배출관으로 그라우트재가 오버플로우하는 경우 지압판을 천공홀 입구 지반에 압착시키면서 네일을 지압판에 고정시키는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 패커 내부로 그라우트재를 공급하는 경우 상기 호스보호관을 내재할 수 있는 통기성 재질의 필터관을 매개로 상기 패커의 내측 일단부를 네일에 고정시켜 상기 천공홀의 내부와 상기 패커의 내부공간에 공기를 유통시키는 것을 특징으로 하는 소일 네일 장치를 이용한 소일네일링 공법.

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