KR20200030176A - 압력식 쏘일 네일링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가압 그라우팅시 선순위/후순위 분리관을 이용하여, 패커부재의 내부로 충전물질이 먼저 주입되고, 후순위로 천공홀의 내부에 주입될 수 있는 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법에 관한 것이다.

Description

압력식 쏘일 네일링장치{COMPRESSION TYPE SOIL NAILING APPARATUS}

본 발명은 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가압 그라우팅시 선순위/후순위 분리관을 이용하여, 패커부재의 내부로 충전물질이 먼저 주입되고, 후순위로 천공홀의 내부에 주입될 수 있는 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물 공사를 위한 토지조성, 도로, 철도공사 등에 수반하여 설치하는 사면은 자연재해를 받기 쉬워 귀중한 인명의 손실 및 가옥의 손실 등을 초래할 수 있게 되므로 이에 대하여 토류벽체를 설치하거나 사면안정화 공법이 실시되고 있다.

토류벽체의 설치 또는 사면안정화 공법에 가장 널리 이용되고 있는 쏘일 네일링(Soil Nailing) 공법은 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 향상시키는 공법으로서, 인장응력, 전단응력 및 휨 모멘트 등에 저항할 수 있는 보강재(Re-Bar) 즉, 사면의 지반 내에 비교적 촘촘한 간격으로 네일을 삽입함으로써 지반의 전체적인 전단 저항력과 활동 저항력을 증가시켜 사면을 안정화시키고 동시에 지반의 변위를 억제하는 공법이다.

종래의 쏘일 네일링공법으로는 무압식(중력식)과 압력식이 있으며, 무압식 쏘일 네일링 공법은, 중력식으로 그라우팅을 하기 때문에, 지반보강 효과가 명확하지 않아 지반보강체에 구조적으로 결함이 유발될 우려가 있으며, 시멘트 밀크와 같은 충전물질의 지반침투 및 수축현상을 보완하기 위하여, 2~5회 정도의 그라우팅작업을 반복실시하여야 하기 때문에 지반 보강공사가 번거롭고 공정이 길어져 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

압력식 쏘일 네일링공법은 천공홀의 입구부에 가압 그라우팅을 시공하기 위한 목적의 우레탄 및 시멘트 밀크 주입에 의한 패킹부재의 내부 설치와 이후 단계로 천공홀에 소정의 압력(6-15㎏/㎠)에 의한 그라우팅 공정으로 특징 지워진다.

한편, 대한민국 등록실용신안 등록 제0422933호에 따르면 이와 같은 일반적인 형태의 압력식 쏘일 네일링공법을 실시하기 위한 장치가 개시되어 있으나, 이는 패커부재 내부에 물이나 공기 또는 오일을 주입하여 이를 팽창시켜 내부를 밀폐하는 형태로 이루어지므로 지반 보강공사가 번거롭고 공정이 길어져 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 패커부재의 내부로 충전물질이 침투하지 못하면서 가압 그라우팅시 인발저항력이 감소되면서 패커부재가 천공홀을 이루는 지반에 안정적으로 고정되지 못하는 것은 물론, 패커부재가 차지하는 부피만큼의 공간으로 충전물질이 유입되지 못하면서 지반의 변위가 일어날 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제20-0422933호(2006. 08. 02)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 가압 그라우팅시 천공홀의 내부와 패커부재의 내부로 충전물질이 동시에 주입되도록 하여 패커부재를 팽창시키기 위한 공정이 필요하지 않는 것은 물론, 패커부재의 내부로 충전물질을 주입하여 지반의 변위 등에 의한 취약한 부분을 줄이기 위한 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토류벽체 또는 사면안정화 시공을 위해 천공된 지반의 천공홀에 삽입되는 쏘일 네일과, 쏘일 네일에 연결되는 패커부재와; 패커부재를 관통하며, 천공홀 내부로 충전물질을 공급하는 그라우팅 호스와; 패커부재를 관통하며, 그라우팅 호스를 통해 충전물질이 주입될 때 천공홀 내부의 공기와 물을 외부로 배출하기 위한 공기배출 호스를 포함하는 압력식 쏘일 네일링장치로서, 압력식 쏘일 네일링장치는 패커부재가 쏘일 네일과 함께 천공홀로 인입되도록 하기 위한 체결부재를 더 포함하며, 패커부재는 상,하단부를 가지며, 그 상,하단부 방향으로 연장 형성되고, 내측으로 공간부가 형성되며, 그라우팅호스는 공간부로 충전물질이 배출되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일 네일링장치를 제공한다.

본 발명에 따른 패커부재는 상,하단부 사이의 중앙부 폭이 그 상,하단부의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

*본 발명에 따른 체결부재는 패커부재의 상측 또는 상,하측에 각각 위치하도록 쏘일 네일에 결합되거나, 패커부재의 상부 또는 상,하부 외측에 각각 체결되어 그 패커부재의 상,하부를 쏘일 네일에 결속하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 배출부는 공간부에 위치하며, 그라우팅호스에 형성되는 적어도 하나의 배출공으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 배출공은 그라우팅호스로부터 분기되는 분기관에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 패커부재는 지오신세틱스, 다공성 강섬유, 직물지 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 패커부재는 상부 및 하부가 우레탄, 발포제, 실리콘, 고무 중 어느 하나로 이루어지고, 상,하부 사이 중앙부는 지오신세틱스, 다공성 강섬유, 직물지 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 압력식 쏘일 네일링장치를 사용하여 토류벽체 또는 사면안정화 시공을 위한 압력식 쏘일 네일링공법으로서, 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 패커부재에 형성된 중공으로 쏘일 네일을 삽입하고, 체결부재를 쏘일 네일에 설치하며, 그 패커부재에 그라우팅호스 및 공기배출호스를 관통시킨 후, 쏘일 네일을 천공홀로 삽입하는 단계; 그라우팅호스를 통해 충전물질을 천공홀의 내부로 주입하여 충전물질에 의해 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계; 공기배출호스를 통해 천공홀 내부로 공급되는 충전물질이 오버플로우되면 그라우팅호스를 통한 충전물질의 공급을 중단하는 가압 그라우팅 중단 단계; 및 패커부재의 상부에 충전물질을 그라우팅하여 천공홀의 입구를 밀폐하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일 네일링공법을 제공한다.

또한, 본 발명은 압력식 쏘일 네일링장치를 사용하여 토류벽체 또는 사면안정화 시공을 위한 압력식 쏘일 네일링공법으로서, 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 패커부재에 형성된 중공으로 쏘일 네일을 삽입하고, 체결부재를 쏘일 네일에 설치하며, 그 패커부재에 그라우팅호스 및 공기배출호스를 관통시킨 후, 쏘일 네일을 천공홀로 삽입하는 단계; 패커부재의 상부에 충전물질을 그라우팅하여 천공홀의 입구를 밀폐하는 단계; 그라우팅호스를 통해 충전물질을 천공홀의 내부로 주입하여 충전물질에 의해 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계; 및 공기배출호스를 통해 천공홀 내부로 공급되는 충전물질이 오버플로우되면 그라우팅호스를 통한 충전물질의 공급을 중단하는 가압 그라우팅 중단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일 네일링공법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 가압 그라우팅시 천공홀의 내부는 물론, 패커부재의 내부로 충전물질이 동시에 주입됨으로써 패커부재를 팽창시키기 위한 별도의 공정을 필요로 하지 않는 효과가 있다. 이로 인하여 공정의 축소와, 유효공의 증가가 가능해져 충전물질과 주변 흙과의 마찰력이 증대됨으로써 궁극적으로 가압 그라우팅시 지반의 압력에 의한 다짐기능 및 취약부분에의 긴밀한 충입이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 패커부재의 상부인 천공홀의 입구와, 패커부재의 하부인 천공홀의 내부는 물론, 패커부재의 내부로도 충전물질이 주입되어 채워짐으로써 지반의 변위 등에 의한 취약한 부분이 줄어드는 효과가 있다.

더불어, 패커부재의 내부가 충전물질에 의해 채워지면서 팽창됨으로써 패커부재의 인발저항력이 향상되면서 안전성, 경제성 및 시공성 등이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치에 대한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치에 대한 패커부재를 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치에 대한 설치상태를 나타낸 사용 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치에 대한 패커부재를 나타낸 도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치(1)는 토류벽체 또는 사면안정화 시공을 위해 천공된 지반의 천공홀(100)에 삽입되는 쏘일 네일(10)과, 상기 쏘일 네일(10)에 연결되는 패커부재(20)와, 상기 패커부재(20)를 관통하며 천공홀(100) 내부로 충전물질을 공급하는 그라우팅호스(30)와, 상기 패커부재(20)를 관통하며 상기 그라우팅호스(30)를 통해 충전물질이 주입될 때 상기 천공홀(100) 내부의 공기나, 물을 외부로 배출하기 위한 공기배출호스(40)를 포함한다.

충전물질은 시멘트 밀크 등으로 이루어지며, 상기 쏘일 네일(10)은 일반적인 형태의 철근 등으로 이루어진다.

상기 그라우팅호스(30)는 도시되지는 않았으나 충전물질이 저장되는 공급장치로부터 공급되는 충전물질을 천공홀(100)의 내부로 인입되도록 하는 일반적인 형태로 이루어진다.

상기 패커부재(20)는 상,하단부를 가지며, 그 상,하단부 방향으로 연장 형성되고, 내측으로 공간부(21)가 형성되며, 상면 및 하면에는 상기 쏘일 네일(10)과, 상기 그라우팅호스(30) 및 상기 공기배출호스(40)가 각각 관통되는 중공(22,23,24)이 형성된다.

상기 패커부재(20)는 다양한 재질로 형성될 수 있으나 지오신세틱스, 다공성 강섬유, 직물지 등으로 이루어지며, 상,하단부 사이의 중앙부 폭이 그 상,하단부의 폭보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

또는, 상기 패커부재(20)는 상,하부는 우레탄, 발포제, 실리콘, 고무 등으로 이루어지며, 상,하부 사이 중앙부는 지오신세틱스, 다공성 강섬유, 직물지 등으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

여기서, 상기 패커부재(20)의 폭은 상기 패커부재(20)의 외경으로 이해되어야 한다.

이러한 이유는, 상기 패커부재(20)의 상,하단부가 천공홀(100)의 내부로 쉽게 인입될 수 있도록 하는 한편, 가압 그라우팅 시 주입되는 충전물질에 의해 중앙부가 팽창되면서 천공홀(100)을 이루는 내주면과 접촉하여 유효공이 증가되는 것은 물론, 천공홀(100)의 내부가 밀폐될 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 천공홀(100)을 이루는 내주면과 상기 패커부재(20)의 상,하단부 사이로 틈새가 형성될 수 있도록 하여 그 틈새로 충전물질이 충입될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 압력식 쏘일 네일링장치(1)는 상기 패커부재(20)가 지오신세틱스, 다공성 강섬유, 직물지 등의 재질로 이루어짐으로써 천공홀(100)로의 삽입이 간편하게 이루어질 수 있는 것은 물론, 가압 그라우팅 시 천공홀(100)의 내주면을 이루는 불규칙한 면과 상기 패커부재(20)가 기밀하게 접할 수 있다.

상기 그라우팅 호스는 패커부재에 충전물질을 선공급하고, 패커부재에 충전물질이 완충된 후 천공홀에 충전물질을 후공급한다.

상기 그라우팅 호스는 적어도 둘 이상의 배출부로 분기시키는 분기부를 포함하여 이루어지고, 상기 분기부는 패커부재에 충전물질을 선공급하는 선배출부 및 천공홀에 충전물질을 후공급하는 후배출부로 분기시킨다.

상기 분기부는 T형관 또는 일측으로 흐름이 치우친 Y형관으로 이루어진다.

선배출부 및 후배출부의 분리 위치는 상기 패커부재의 외부에 위치한다.

한편, 상기 압력식 쏘일 네일링장치(1)는 상기 쏘일 네일(10)에 결합되며, 상기 패커부재(20)가 상기 쏘일 네일(10)과 함께 천공홀(100)로 인입되도록 하기 위한 체결부재(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 체결부재(50)는 상기 쏘일 네일(10)에 체결되어 걸림턱을 형성하는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 일반적인 형태의 클램프나, 체결링 형태로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

상기 체결부재(50)는 상기 패커부재(20)의 상측 또는 상,하측에 각각 위치하며, 상기 쏘일 네일(10)이 관통되는 중공(22)으로 인입되지 않도록 상기 중공(22)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또는, 상기 체결부재(50)는 도시되지는 않았으나 상기 패커부재(20)의 상,하부 외측에 체결되어 그 패커부재(20)의 상,하부를 상기 쏘일 네일(10)에 결속하는 형태로 형성될 수 있다.

즉, 상기 체결부재(50)는 상기 쏘일 네일(10)이 천공홀(100)로 삽입되는 과정에서 상기 패커부재(50)가 천공홀(100)에 끼움되어 고정됨이 없이 상기 쏘일 네일(10)을 따라 천공홀(100)로 삽입되도록 한다.

이로 인하여, 상기 패커부재(20)는 상기 체결부재(50)를 따라 상기 쏘일 네일(10)과 함께 천공홀(100)로 인입된다.

이를 자세히 설명하면, 상기 압력식 쏘일 네일링장치(1)는 상기 패커부재(20)의 상,하단부 외경이 천공홀(100)의 직경보다 작게 형성되며, 중앙부의 외경은 천공홀(100)의 직경보다 크게 형성된다.

그리고, 상기 패커부재(20)를 상기 쏘일 네일(10)에 결합시킨 후, 상기 쏘일 네일(10)을 천공홀(100)로 인입시키면 상기 패커부재(20)는 하단부 직경이 천공홀(100)의 직경보다 적게 형성됨으로써 천공홀(100)의 내부로 쉽게 인입된다.

상기 쏘일 네일(10)의 하단부가 상기 천공홀(100)의 바닥에 이르면 가압 그라우팅을 하며, 그 가압 그라우팅에 의해 충전물질이 상기 그라우팅호스(30)의 선배출부를 통해 상기 공간부(21)로 선주입된 후, 후배출부를 통해 천공홀(100)의 내부에 후주입된다. 가압 그라우팅 과정 중 패커부재의 공간부는 지속적으로 가압되어 팽창되므로 천공홀(100)의 내주면과 접하면서 인발저항력이 향상되는 것은 물론, 천공홀(100)의 내부를 밀폐하여 패커부재의 기능을 충실히 수행할 수 있다.

또한, 수팽창고무지수링이 채결되어 충전물질에 포함된 물에 의해 고무지수링이 수팽창되어 밀폐기능이 더욱 향상된다.

또한, 상기 패커부재(20)가 팽창되면서 그 패커부재(20)와 천공홀(100)을 이루는 내주면 사이로 틈새가 생기고, 그 틈새로 충전물질이 충입되면서 상기 패커부재(20)가 지반에 안정적으로 고정된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 압력식 쏘일 네일링장치 및 공법을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 쏘일 네일링장치 10 : 쏘일 네일
20 : 패커부재 21 : 공간부
22,23,24 : 중공 25: 고무패커
30 : 그라우팅호스 31 : 선배출부
32 : 후배출부 33 : 분기부
40 : 공기배출호스
50 : 체결부재 51: 수팽창고무지수링
100 : 천공홀

Claims (6)

1. 천공된 지반의 천공홀에 삽입되는 쏘일 네일;
   상기 쏘일 네일에 연결되는 패커부재;
   상기 패커부재와 천공홀에 충전물질을 공급하는 그라우팅 호스; 및
   상기 패커부재를 관통하며, 상기 그라우팅 호스를 통해 충전물질이 주입될 때 상기 천공홀 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 공기배출 호스를 포함하며;
   상기 그라우팅 호스는 패커부재에 충전물질을 선공급하고, 패커부재에 충전물질이 완충된 후 천공홀에 충전물질을 후공급하는 압력식 쏘일 네일링 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 그라우팅 호스는 적어도 둘 이상의 배출부로 분기시키는 분기부를 포함하여 이루어지고, 상기 분기부는 패커부재에 충전물질을 선공급하는 선배출부 및 천공홀에 충전물질을 후공급하는 후배출부로 분기시키는 압력식 쏘일 네일링 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 분기부는 T형관 또는 일측으로 흐름이 치우친 Y형관으로 이루어진 압력식 쏘일 네일링 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   선배출부 및 후배출부의 분리 위치는 상기 패커부재의 외부인 압력식 쏘일 네일링 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 압력식 쏘일 네일링장치는 상기 패커부재가 상기 쏘일 네일과 함께 천공홀로 인입되도록 하기 위한 체결부재를 더 포함하며, 상기 패커부재는 상,하단부를 가지며, 그 상,하단부 방향으로 연장 형성되고, 내측으로 공간부가 형성되며,
   상기 체결부재는 상기 패커부재의 상측 또는 상,하측에 각각 위치하도록 상기 쏘일 네일에 결합되는 압력식 쏘일 네일링 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 패커부재는 상부 및 하부에 수팽창고무지수링이 체결된 압력식 쏘일 네일링 장치.

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