WO2016208990A1

WO2016208990A1 - 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커 및 그 시공 방법

Info

Publication number: WO2016208990A1
Application number: PCT/KR2016/006682
Authority: WO
Inventors: 서동현
Original assignee: (주)현이앤씨; 서동현
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2016-12-29
Also published as: CN108474192A; KR20150082152A; KR101757975B1; US20180291582A1

Abstract

본 발명은 사면을 보강하기 위한 토류 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커 및 상기 앵커를 사면에 시공하기 위한 시공 방법에 관한 것이다. 앵커의 수압판측에 수압판과 일체화된 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체를 설치하고 앵커의 중간 부위에 1차 팩커를 설치하여 앵커 선단측 정착체를 가압 그라우팅을 실시하여 고정한 후, 사면을 압착하는 대형 수압판을 수압판측 정착체와 함께 앵커의 인장재에 인장력을 도입하여 압착한 후, 2차 팩커를 부풀리고, 2차 압력 그라우팅을 함으로써 앵커의 긴장력 소실을 방지하는 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체를 구비한 앵커가 제공된다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 18.08.2016]　사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커 및 그 시공 방법

본 발명은 사면을 보강하기 위한 토류 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커 및 상기 앵커를 사면에 시공하기 위한 앵커 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도로, 철도, 제방, 터널의 입출구, 아파트 단지 등을 시공하는 토목 공사에서 종종 절토 사면이나 성토 사면이 발생하게 된다. 이러한 절토 사면이나 성토 사면은 슬라이드와 침식이 발생하게 되는 데, 이를 방지함과 동시에 자연 환경과 조화되는 환경 친화적인 사면 보강 공법이 요구되어 왔다.

이러한 사면 보강 공법으로 통상적으로 시공되어 왔던 쏘일 네일링 공법은 네일의 마찰력으로만 사면을 보강하는 구조로 앵커의 긴장력으로 보강하는 구조보다 더많은 수량의 네일을 보강해야하는 문제점을 내포하고 있었다.

또 다른 사면 보강 방법으로 철근 콘크리트 옹벽이 주로 이용되어 왔는데, 철근 콘크리트 구조물의 설치에 막대한 비용과 시간이 소모되며 막대한 공사비가 소요되는 단점이 있어 앵커를 옹벽과 일체로 추가 설치하여 시행되고 있다. 그러나, 이러한 보강 방법도 굴토 및 성토 작업에 많은 비용이 소모되고, 또한 전체적으로 구조물이 커지게 되는 단점이 있었다.

사면을 절취하면 응력 분포가 변경되고 지하 수위가 낮아져 지반이 침하하게 된다. 이와 같은 현상은 비교적 연약한 토사 지반과 풍화암 지반에서 현저하게 발생한다. 따라서, 사면을 굴착하면서 앵커를 설치하여 대형 수압판으로 사면을 압착하여도 시간 경과에 따라 수압판 부위가 침하되어 앵커의 긴장력이 소실되어 보강 효과가 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 사계절이 뚜렷한 지방에서는 토사 지반이 동결 융해를 반복하면서 연약해지므로 지속적인 압착을 받는 수압판이 침하하면서 앵커의 긴장력이 소실되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 창안한 것으로서, 앵커의 인장측에 수압판과 일체화된 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체를 설치하고 앵커의 중간 부위에 1차 팩커를 설치하여 앵커 선단측 정착체를 가압 그라우팅을 실시하여 고정한 후, 사면을 압착하는 대형 수압판을 수압판측 정착체와 함께 앵커의 인장재에 인장력을 도입하여 압착한 후, 2차 팩커를 부풀리고, 2차 압력 그라우팅을 함으로써 앵커의 긴장력 소실을 방지하는 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커 및 그 시공 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 용어를 구체적으로 정의하면, 지반에 그라우팅으로 또는 지압으로 고정되는 부위를 정착체라고 명명하며 도 1의 우측 선단의 정착체를 선단측 정착체(6)라 하며, 좌측의 수압판과 헤드가 있는 정착체를 수압판측 정착체(5)라 한다. 본 발명에서 연약 지반이라 함은 사면의 노출 부위가 토사이거나 풍화암으로 장기적인 앵커의 긴장력에 의해 수압판이 침하되는 지반을 말한다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사면을 압착하기 위해 설치되는 수압판과 원지반과 그라우팅으로 고정되는 선단측 정착체를 연결하여 인장력을 도입하기 위한 인장재로 구성되는 앵커로서, 상기 선단측 정착체를 먼저 그라우팅 및 고정하기 위해 인장재의 중간에 설치하는 1차 팩커와, 연약 지반 사면에서도 지지력을 발휘할 수 있는 수압판과 일체로 거동하도록 구성된 2차 그라우팅으로 고정되는, 수압판 압착링에 결합된 수압판측 정착체를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

앵커의 인장측에 수압판과 일체화된 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체를 설치하면 사계절이 뚜렷한 지방에서는 토사 지반이 동결 융해를 반복하면서 연약해지는 현상을 동결심도 보다 깊게 강관 파이프 형태의 수압판측 정착체를 설치하므로 동해로부터 침하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

수압판의 지압력을 견디지 못하는 연약 지반에서도 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체는 마찰력으로 연약 지반의 지지력을 보강하는 효과가 있다.

지하 수위 저하와 절취에 따른 응력 변화에도 사면으로부터 영향 범위보다 깊게 수압판과 일체화된 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체를 설치하므로써 지속적인 압착을 받는 수압판의 추가 침하와 앵커의 긴장력 소실을 방지하는 효과가 있다.

또한, 인장측 정착체는 네일링을 한 것과 같은 역할을 하는 효과가 있으며 수압판이 강관 파이프 형태의 마찰형 정착체에 고정되어 있어 인장시 위치 이동이 발생하지 않고 재인장 필요시에도 안전하게 인장이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사면을 압착하기 위한 수압판측에 정착체가 구비된 앵커로 수압판을 압착하는 상태를 전체적으로 도시한 도면이다.

도 2는 수압판측 정착체를 분리 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 앵커의 마찰형 선단측 정착체를 도시한 도면이다.

도 4는 도 1의 A-A선 단면도로서, 선단측 정착체(6)를 그라우팅으로 고정하고 수압판측 정착체(5)를 천공홀 내에 설치한 상태의 포대 팩커가 장착된 위치의 단면도이다.

도 5는 도 1의 B-B선을 취한 단면도로서, 선단측 정착체를 먼저 그라우팅하여 고정하기 위한 1차 주입 호스(12)와 1차 팩커 주입 호스(11), 토출 호스(14)와 인장재(9), 2차 주입 호스(13)로 구성된 인장재의 단면을 도시한 것이다.

도 6은 선단측 정착체(6)를 도시한 도 1의 C-C선을 취한 단면도이다.

도 7은 긴쇠막대에 40 내지 50도의 각도를 가지고 설치되되 구멍이 뚤린 철판의 내측은 예리한 칼날이 형성되어 호스를 구멍에 넣고 잡아당기면 호스가 베어져 잘리도록 구성된 호스 커팅기를 도시한 도면이다.

도 8은 다양한 형태의 수압판 실시 형태를 도시한 도면이다.

이하에서, 본 발명에 따른 앵커를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 8은 천공된 천공 홀(22)에 앵커를 삽입하고 그라우팅하여 수압판(1)을 사면에 압착하는 본 발명에 따른 앵커(50)를 전체적으로 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 앵커(50)를 전체적으로 도시한 도면으로서, 사면을 압착하기 위해 설치되는 수압판(1)과 원지반과 그라우팅으로 고정되는 선단측 정착체(6)를 연결하여 인장력을 도입하기 위한 인장재(9)로 구성되는 앵커에 있어서, 선단측 정착체(6)를 먼저 그라우팅 및 고정하기 위해 인장재(9)의 중간에 설치하는 1차 팩커(7)와, 연약지반 사면에서도 지지력을 발휘할 수 있는 수압판(1)과 일체로 거동하도록 구성되어 2차 그라우팅으로 고정되는, 수압판 압착링(4)에 용접 또는 나사와 같은 결합 수단으로 결합되는 수압판측 정착체(5)를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 앵커이다.

본 발명에 따른 앵커(50)는 천공된 천공 홀(22)의 길이와 수압판(1)의 두께보다 긴 인장재(9)와, 상기 인장재(9)의 양측단에 형성된 앵커 헤드(2) 및 선단측 앵커 헤드(15)와 상기 앵커 헤드(2)에 씌워지는 앵커캡(3)과, 상기 인장재(9)의 우측면에서 사면을 압착하는 수압판(1)과, 상기 수압판(1)의 구멍(19)에 끼워지는 수압판 압착링(4)에 용접 또는 나사와 같은 결합 수단으로 결합된 수압판 정착체(5)와, 상기 수압판 정착체(5)와 맞닿는 선단측 정착체(6)와, 상기 인장재(9)의 중간 위치에 위치하는 1차 팩커(7)와, 상기 1차 팩커(7)의 양측에 상기 인장재(9)에 끼워져 일정 거리에 위치하는 두 개의 수축관(10)과, 상기 수압판(1)에 근접하게 위치하는 2차 팩커(8)를 구비하고, 상기 앵커(50)의 내부에 설치되는 2차 주입 호스(13)와, 상기 수압판 정착체(5)에 대응하는 선단측 정착체(6)에 걸쳐 연장되어 있는 1차 팩커 주입 호스(11), 1차 주입 호스(12), 토출 호스(14) 및 2차 팩커 주입 호스(16)와, 2차 그라우팅시 수압판 압착링을 막는 임시 팩커, 상기 1차 주입 호스(12)를 절단하기 위한 호스 커팅기(21)를 구비한다.

상기 인장재(9)는 단선 또는 복수의 선으로 이루어지며 시멘트 그라우팅 후에도 인장시 신장이 원활하도록 PE관(24)으로 피복하여 주입재가 부착되지 않도록한다. 본원에서는 4개의 조로 이루어진 인장재(9)가 설치된 것을 예시하고 있다.

도 2의 수압판측 정착체(5)는 강관(18)의 선단에 플랜지 형태의 수압판 압착링(4)이 용접 또는 나사와 같은 결합 수단으로 결합되어, 수압판 구멍(19)에 결합된 수압판 압착링(4)과 강관 형태의 정착체가 앵커 헤드(2)를 이용하여 인장재(9)를 인장시킬 때, 일체로 거동하도록 구성된다. 이때 수압판 압착링은 반드시 원형이 아니고 사각형 육각형 등 다양한 형상의 것을 사용할 수 있다.

수압판측 정착체(5)의 강관은 외부에 요철을 두어 그라우팅에 의해 마찰력이 크도록 구성되고 그라우팅시 내부의 주입재가 강관 외부로도 주입되도록 2차 팩커(8)로부터 선단측 강관에는 강관 구멍(17)이 형성되고 2차 팩커(8)는 무공 강관부 외부에 포대 팩커 형태로서 2차 팩커 주입 호스와 팩커를 관통한 2차 토출 호스가 구성되며 추가로 1차 주입 호스와 1차 팩커 주입 호스가 관통하여 설치된다. 더좋은 실시 예는 2차 팩커는 팩커의 누수를 막기 위해서는 호스 커팅기(21)로 1차 주입이 완료된 1차 주입 호스(12)와 1차 팩커 주입 호스(11)를 호스 커팅기(21)로 천공홀의 약 2m 깊이에서 커팅하고 2차 팩커만 장착된 수압판측 정착체(5)를 구성한다.

도 3의 선단측 정착체(6)는 마찰형을 나타낸 도면으로 선단측 앵커 헤드(15)가 인장재(9)를 고정하는 역할과 인장재(9) 외부의 정착체는 지압형, 지압형과 마찰형의 복합형 등 여러 가지 형태의 정착체를 적용할 수 있다.

도 4는 도 1의 A-A선 단면도로서 선단측 정착체(6)를 그라우팅으로 고정하고 수압판측 정착체(5)를 천공 홀(22) 내에 설치한 상태의 2차 포대 팩커가 장착된 위치의 단면도이다.

도 5는 도 1의 B-B선을 취한 단면도로서 선단측 정착체(6)를 먼저 그라우팅하여 고정하기 위한 1차 포대 팩커와 1차 주입 호스(12)와 1차 팩커 주입 호스(11), 토출 호스(14)와 인장재(9), 2차 주입 호스(13)로 구성된 인장재의 단면을 도시한 것이다.

도 7은 호스 커팅기(21)로서 긴쇠막대(23)에 40 내지 50도의 각도, 바람직하게는 45도 정도의 각도를 가지고 설치되되 구멍이 뚤린 철판의 내측은 예리한 칼날이 형성되어 주입 호스(11, 12)나 토출 호스(14)를 구멍에 넣고 잡아당기면 주입 호스(11, 12)나 토출 호스(14)가 베어져 잘리도록 구성되어 있다. 천공 홀(22) 내에 있는 주입 호스(11, 12) 및 토출 호스(14)를 잘라낼 때 사용한다.

도 8은 사각형, 십자형 등 다양한 형태의 수압판(1)을 도시한 도면으로 격자로 십자형 수압판(1)을 서로 연결할 수도 있다.

본 발명의 주요한 기술적 사상과 특징은, 사면은 절취를 하면 구속된 응력이 해방되어 응력 분포가 변경되고 지하 수위가 낮아지며 연약 지반은 소성 변형을 하게 된다. 이와 같은 현상은 비교적 연약한 토사 지반과 풍화암 지반에서 현저하게 발생한다. 따라서, 사면을 굴착하면서 앵커(50)를 설치하여 대형 수압판(1)으로 사면을 압착하여도 시간 경과에 따라 수압판(1) 부위가 침하 됨에 따라 앵커(50)의 긴장력이 소실되어 보강 효과가 없게 된다.

또한, 사계절이 뚜렷한 지방에서는 토사 지반이 동결 융해를 반복하면서 연약해지므로 지속적인 압착을 받는 수압판(1)이 침하하면서 앵커(50)의 긴장력이 소실된다.

이와 같은 문제를 해결하고자 앵커(50)의 인장측에 수압판과 일체화된 강관 파이프 형태의 마찰형 수압판측 정착체(5)를 설치하여 앵커(50)의 긴장력 소실을 방지하는 것이다.

또한, 앵커(50)의 중간부위에 1차 팩커(7)를 설치하여 앵커 선단측 정착체(6)를 가압 그라우팅을 실시하여 고정한 후, 사면을 압착하는 대형 수압판(1)을 수압판측 정착체(5)와 함께 앵커의 인장재(9)에 인장력을 도입하여 압착한 후, 2차 팩커(8)를 부풀리고 2차 압력 그라우팅을 하여 완성하는 것이다.

최선의 실시예를 서술하면, 토사, 풍화암과 같은 연약 지반 조건의 사면에서 천공 홀(22)을 형성하고 선단측 정착체(6)와 인장재(9)가 결합된 앵커(50)를 삽입한 후, 앵커의 선단측 정착체(6)를 그라우팅하기 위한 앵커(50)의 중간부에 1차 팩커(7)가 장착된 부분까지 그라우팅하는 단계;

앵커의 인장재(9)에 수압판(1)을 설치하고 수압판측 정착체(5)를 인장재(9)에 끼워 천공홀(22)에 삽입 설치하는 단계;

수압판측 정착체(5)에 장착된 2차 팩커(8)를 팽창시키는 단계;

수압판(1)에 앵커 헤드(2)를 설치하고 인장재(9)를 인장하는 단계;

2차 그라우팅을 하는 단계:로 이루어진다.

현장 여건에 따라 제2 실시예는 사면에서 선단측 정착체(6)와 인장재(9) 및 수압판측 정착체(5)를 일체로 조립한 앵커(50)를 천공 홀(22)에 삽입 후, 팩커를 팽창시켜 그라우팅을 하는 단계:

수압판측 정착체(5)에 수압판(1)을 끼운 후, 수압판 압착링을 나사 결합하여 조이는 단계:

수압판 구멍(19)에 돌출된 앵커 인장재(9)를 앵커 헤드(2)를 이용하여 인장 및 고정하는 단계:로 이루어진다.

상기의 수압판측 정착체(5)는 강관의 선단에 플랜지 형태의 수압판 압착링(4)이 용접 결합되거나 나사 형태로 결합되어, 수압판 구멍에 결합된 수압판 압착링(4)과 강관 형태의 수압판측 정착체(5)가 앵커 헤드(2)를 이용하여 인장재(9)를 유압잭으로 인장시 일체로 거동하도록 구성된다.

수압판측 정착체(5)의 강관(18)은 외부에 요철을 두어 그라우팅에 의해 마찰력이 크도록 구성되고 그라우팅시 내부의 주입재가 강관(18) 외부로도 주입되도록 팩커로부터 선단측 강관(18)에는 강관 구멍(17)으로 형성되고 2차 팩커(8)는 무공 강관부 외부에 포대 팩커로서 2차 팩커 주입 호스(16)와 팩커를 관통한 2차 토출 호스가 구성되며 1차 주입 호스(12)와 1차 팩커 주입 호스(11)가 관통하여 설치된다. 더욱 바람직한 실시예는 팩커의 누수를 막기 위해서는 호스 커팅기(21)로 1차 주입이 완료된 1차 주입 호스(12)와 1차 팩커 주입 호스(11)를 호스 커팅기(21)로 천공 홀(22)의 약 2m 깊이에서 커팅한다. 상기와 같이 호스들을 절단함으로써 1차 팩커 주입 호스(11)와 1차 주입 호스(12)가 2차 팩커(8)를 관통되지 않게 됨으로써 간단하게 2차 팩커(7)를 구성하게 되며 2차 팩커(8)의 시공이 용이해진다. 2차 그라우팅시는 토출 호스가 필요없이 수압판측 정착체(5)의 수압판 압착링에 임시 팩커를 설치하여 그라우트액을 주입한다. 2차 주입시 수압판(1)과 사면이 빈틈없이 압착이 되는 지반은 2차 팩커(8)를 생략할 수도 있다.

선단측 정착체(6)는 기존의 다양한 정착체를 사용할 수 있다. 도 3은 앵커(50)의 선단측 정착체(6)로서 마찰형을 나타낸 도면으로 선단측 앵커 헤드(15)가 인장재(9)를 고정하는 역할을 하고 앵커 헤드(2)와 결합하는 인장재 외부의 강관형 정착체(20)는 지압형, 지압형과 마찰형의 복합형 등 여러 가지 형태의 정착체를 대체하여 적용할 수 있다.

앵커를 설계하는 방법은 수압판과 수압판측 정착체가 인장재의 인장 하중 보다 지지하는 능력이 크게 되도록 설계해야만 하며, 선단측 정착체도 인장재에 도입되는 하중보다 커야 한다.

Claims

사면을 압착하기 위해 설치되는 수압판(1)과 원지반과 그라우팅으로 고정되는 선단측 정착체(6)를 연결하여 인장력을 도입하기 위한 인장재로 구성되는 앵커에 있어서,

상기 선단측 정착체(6)를 먼저 그라우팅 및 고정하기 위해 인장재(9)의 중간에 설치하는 1차 팩커(7)와, 연약 지반 사면에서도 지지력을 발휘할 수 있는 수압판(1)과 일체로 거동하도록 구성된 2차 그라우팅으로 고정되는, 수압판 압착링(4)에 결합된 수압판측 정착체(5)를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 수압판측에 정착체가 구비된 사면을 압착하기 위한 앵커.
청구항 1에 있어서,

상기 수압판측 정착체(5)의 강관은 그라우팅시 강관 내부의 주입재가 강관 외부로도 주입되도록 제2 팩커(8)로부터 강관의 선단측에는 강관 구멍(17)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수압판측에 정착체가 구비된 사면을 압착하기 위한 앵커.
연약 지반 조건의 사면에서 천공홀(22)을 형성하고, 선단측 정착체(6)와 인장재(9)가 결합된 앵커(50)를 삽입한 후, 앵커의 선단측 정착체(6)를 그라우팅하기 위한 앵커(50)의 중간부에 1차 팩커(7)가 장착된 부분까지 그라우팅하는 단계:

상기 앵커(50)의 인장재(9)에 수압판(1)을 설치하고 수압판측 정착체(5)를 인장재(9)에 끼워 천공홀(22)에 삽입 설치하는 단계와;

수압판측 정착체(5)에 장착된 2차 팩커(8)를 팽창시키는 단계;

수압판(1)에 앵커 헤드(2)를 설치하고 인장재(9)를 인장하는 단계;

수압판측 정착체(5)에 2차 그라우팅을 하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 수압판측에 정착체가 구비된 사면을 압착하기 위한 앵커 시공 방법.
현장 여건에 따라 사면에서 선단측 정착체(6)와 인장재(9) 및 수압판측 정착체(5)를 일체로 조립한 앵커(50)를 천공홀(22)에 삽입 후, 1차 팩커(7)를 팽창시켜 그라우팅을 하는 단계:

수압판측 정착체(6)에 수압판(1)을 끼운 후, 수압판 압착링을 나사 결합하여 조이는 단계:

수압판 구멍(19)에 돌출된 앵커 인장재(9)를 앵커 헤드(2)를 이용하여 인장 및 고정하고 앵커캡(3)을 씌우는 단계:

수압판측 정착체(5)에 2차 그라우팅을 하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 수압판측에 정착체가 구비된 사면을 압착하기 위한 앵커 시공 방법.