이중 주입관 어스앙카체 및 시공방법

【요약서】

【요약】

본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 지반의 그라우팅 장치에서, 외주면에 길이방향으로 다수개의 주입공이 형성되어 있으며, 하단이 밀폐되어 있는 패커주입관; 상기 패커주입관의 외부를 감싸며, 상기 패커주입관의 주입공을 포함하도록 위치되어 양단이 고정되는 다수개의 패커; 상기 패커주입관과 평행을 이루며, 상기 다수개의 패커를 관통하여 설치되는 정착주입관; 상기 패커주입관 및 상기 정착주입관의 길이방향으로 설치되는 인장재; 및 상기 패커주입관, 상기 정착주입관 및 상기 인장재의 외주면의 길이방향으로 일정 간격을 두고 설치되는 간격재;를 포함하여 구성되는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 효과적으로 연약지반을 보강하는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법에 관한 것이다.

또한 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 천공홀에 그라우팅되는 상기 정착주입관과 상기 패커 내부에 그라우팅되는 상기 패커주입관으로 구성되는 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 밀실한 그라우팅을 가능하게 함으로서, 견고한 정착장부를 형성하게 하고, 효과적으로 연약지반을 보강하여 시공품질이 우수한 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법에 관한 것이다.

【대표도】

도 6

【명세서】

【발명의 명칭】

이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법{Earth anchor including a duplex grouting pipe and the earth anchor construction method using the same}

 

【도면의 간단한 설명】

도 1은 종래의 어스 앙카 공법의 일예를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체의 측면도 및 부분확대도 이다.

도 3은 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체의 패커주입관(a) 및 정착주입관(b)의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체의 패커주입관, 정착주입관 및 인장재가 간격재와 결합된 형태를 도시한 평면도(a) 및 측면도(b)이다.

도 5는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체의 시공방법 순서를 간략히 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법의 실시예를 도시한 도면이다.

 

<도면의 주요 부호의 설명>

1 : 케이싱 100 : 이중 주입관이 구비된 어스앙카체

110 : 패커주입관 111 : 주입공(패커주입관)

120 : 정착주입관 130 : 패커

131 : 비닐막 140 : 인장재(강선)

150 : 간격재 160 : 주입재

 

【발명의 상세한 설명】

【발명의 목적】

【발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술】

본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 천공홀에 그라우팅되는 정착주입관과 패커 내부에 그라우팅되는 패커주입관으로 구성되는 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 밀실한 그라우팅을 가능하게 함으로서, 견고한 정착장부를 형성하게 하고, 효과적으로 연약지반을 보강하여 시공품질이 우수한 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 어스 앙카 공법은 케이싱(1) 및 천공 롯드(2)를 사용하여 앙카체(10) 길이 만큼 지반을 천공한 후, 천공홀에 앙카체(10)를 삽입하고 중력식으로 1차 주입 그라우팅을 실시하여 케이싱(1)과 앙카체(10) 사이의 공극을 메우고, 1차 주입이 완료되면 케이싱(1)을 인발한 후, 앙카체(10) 하단부터 입구쪽으로 상기 앙카체(10)에 형성된 패커(13)를 가압 주입하면서 정착부를 형성하여 그라우팅된 주입재를 고결시켜 경화한 후, 인장재(강선, 강봉 등)에 프리스트레스를 걸어 인장시키고 앵커 머리를 철물로 고정시킴으로서 붕괴 위험이 있는 연약지반을 보강하는 것이다. 그러나 상기와 같은 종래의 어스 앙카 공법은 슬라임 처리를 위하여 물 또는 에어를 사용한 천공으로 인하여 천공홀 주위가 상당히 교란된 상태이므로 케이싱(1) 인발시 천공홀 주변 지반의 부분적인 함몰, 앙카체(10)의 보링공 바닥으로 가라 앉임, 1차 주입재의 지반으로의 유실 등이 발생한다. 또한 케이싱(1) 인발이 끝나면 자유장부와 정착장부 사이에 설치된 패커(13)를 가압 주입하여 정착장부에 2차 주입시 주입재가 역류되지 않도록 하고, 정착장부에 2차 주입을 실시하여 천공홀에 시멘트로 채워 고결시키게 되는데, 1차 주입 후 케이싱(1) 인발시 부분적으로 함몰된 상태에서 2차 가압 주입을 하여도 품질에 문제가 있고 주입재가 부분적으로 붕괴된 천공홀 내에만 채워지거나 주변 지반으로 침투되어 정착장부가 잘 형성되지 못하는 경우가 상당히 많다. 특히 공극이 큰 매립층 및 자갈 전석층에서는 주입재가 바로 지층속으로 유실되어 어스앙카 정착장부의 형성이 안되고 있다는 문제점이 있다. 또 앙카체(10)에 그라우팅 시 주입재가 일정한 형태로 주입되지 못하고 국부적으로 커졌다 작아졌다 하여 부착 강도의 분담이 얻어지지 않으므로, 시공 후 부담 하중이 큰 부분부터 국부적인 파괴가 시작되어 진행성 파괴로 진전하여 시공 완료후 문제가 발생되거나 붕괴 사고로 이어지는 경우가 종종 발생한다. 또한 도면에 도시된 바와 같이 상기 패커(13)가 연속하여 설치되어 있는 종래의 어스앙카체(10)는 물 보링 시 천공홀 내에 잔존되는 물로 인해 상기 앙카체의 근입이 용이하지 못하며, 물 보링으로 교란되어 있는 천공홀내에서 상기 패커(13)가 그라우팅될 경우 상기 패커(13)들이 천공홀내의 교란된 부분을 전체적으로 밀면서 팽창하여야 함으로, 상기 패커(13)의 팽창이 용이하지 않아 견고한 정착장부 형성이 어려우며, 효과적으로 연약지반을 보강할 수 없다는 문제점이 있다.

 

【발명이 이루고자하는 기술적 과제】

상기 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 천공홀에 그라우팅되는 정착주입관과 패커 내부에 그라우팅되는 패커주입관으로 구성되는 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 시공부위에 고른 분포의 일정한 양의 주입재를 주입하고, 밀실한 그라우팅을 가능하게 함으로서, 견고한 정착장부를 형성하게 하여 효과적으로 연약지반을 보강하며, 우수한 시공품질을 기대할 수 있는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법을 제공하는데 목적이 있다.

 

【발명의 구성】

본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 지중에 밀실한 그라우팅을 시행하여 견고한 정착장부를 형성함으로서 효과적으로 연약지반을 보강하는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법에 관한 것으로, 이하 도면에 따라 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 측면도 및 부분확대도로서, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)는 지반의 그라우팅 장치에서, 외주면에 길이방향으로 다수개의 주입공(111)이 형성되어 있으며, 하단이 밀폐되어 있는 패커주입관(110); 상기 패커주입관(110)의 외부를 감싸며, 상기 패커주입관(110)의 주입공(111)을 포함하도록 위치되어 양단이 고정되는 다수개의 패커(130); 상기 패커주입관(110)과 평행을 이루며, 상기 다수개의 패커(130)를 관통하여 설치되는 정착주입관(120); 상기 패커주입관(110) 및 상기 정착주입관(120)의 길이방향으로 설치되는 인장재(140); 및 상기 패커주입관(110), 상기 정착주입관(120) 및 상기 인장재(140)의 외주면의 길이방향으로 일정 간격을 두고 설치되는 간격재(150);를 포함하여 구성된다. 이때 도면에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 패커(130)는 상기 패커주입관(110)의 외주면에 1.2m 씩의 일정간격을 두고 이격되어 설치됨으로서, 시공 시 물 보링으로 인해 지반 천공홀내에 잔존되는 물이 상기 패커(130)와 패커(130) 사이의 공간으로 채워지게 되어 상기 어스앙카체(100)의 천공홀내 근입을 용이하게 하며, 추후 그라우팅 시 상기 패커(130)는 종래의 어스앙카체(10)의 연속적으로 설치된 상기 패커(13)들이 천공홀내의 교란된 부분을 전체적으로 밀면서 팽창되던 것과는 달리 상기 패커(130)가 맞닿아있는 부분만을 밀어주면서 팽창하게 됨으로 상기 패커(130)의 팽창이 용이하게 이루어지고, 지반의 천공홀과 상기 패커(130) 사이의 접착력이 증대됨으로서 전체적으로 안정적인 구조를 가지는 앙카체를 형성하게 한다. 또한 이때 1.2m로 명시된 상기 패커(130)의 설치간격은 제작현장 및 시공현장의 상황에 따라 조정 가능하다. 또 상기 패커(130)는 상기 전술된 바와 같이 내부에 상기 패커주입관(110)의 주입공(111)을 포함하도록 설치되고, 도면에 도시된 바와 같이 상기 패커(130)의 양단부는 시멘트 및 에폭시로 방수처리되어 비닐막(131)으로 한번 더 감싸져 고정됨으로서 그라우팅 시 주입재(160)가 상기 패커(130) 밖으로 쉽게 유출되는 것이 방지되며, 따라서 상기 패커(130)가 연약지반 보강재로서 충분한 역할을 수행할 수 있게 된다.

또 도 4는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 상기 패커주입관(110), 상기 정착주입관(120) 및 상기 인장재(140)가 상기 간격재(150)와 결합된 형태를 도시한 평면도(a) 및 측면도(b)로서, 도면에 도시된 바와 같이 상기 간격재(150)는 내부로는 상기 패커주입관(110)이 관통되고, 외주면으로는 상기 정착주입관(120) 및 상기 인장재(140)가 위치되어 철선으로 고정된다. 또 상기 간격재(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 패커주입관(110), 상기 정착주입관(120) 및 상기 인장재(140)의 길이방향으로 이격되어 설치된다. 이때 상기 간격재(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 패커(130)의 내부 및 외부 순으로 설치된다. 상기 패커(130)의 내부에 설치되는 상기 간격재(150)는 추후 상기 인장재(140)의 긴장 시 상기 패커(130)의 미끄러짐을 방지하며, 상기 패커(130)의 외부에 설치되는 상기 간격재(150)는 추후 상기 인장재(140)의 긴장 시 상기 패커(130)의 미끄러짐 방지뿐 만 아니라, 상기 지반의 천공홀과의 접착력을 증대시킨다.

또 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)에서 상기 인장재(140)로는 강선 또는 강봉 등이 사용 가능하다.

도 3은 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 패커주입관(a, 110) 및 정착주입관(b, 120)의 사시도로서, 도면에 도시된 바와 같이 상기 패커주입관(110)은 외주면에 길이방향으로 다수개의 주입공(111)이 형성되어 있으며 하단은 밀폐되어 있다. 이때 상기 전술된 바와 같이 상기 패커(130) 내부에 포함되는 상기 패커주입관(110)의 주입공(111)은 상기 패커주입관(110)의 하단으로 갈수록 상기 패커(130) 내부에 포함되어 있는 상기 패커주입관(110)의 주입공(111)의 개수가 증가되어 토압의 영향없이 일정한 양의 주입재(160)가 상기 패커(130) 내부로 배출되게 한다. 또 상기 전술된 바와 같이 상기 다수개의 패커(130)를 관통하여 설치되는 상기 정착주입관(120)은 상기 패커주입관(110)과 동일한 직경을 가지는 관으로서, 하단에는 테이핑 처리되어 설치되어, 시공 시 지반의 천공홀을 그라우팅한다. 본 발명에서 상기 패커주입관(110) 및 상기 정착주입관(120)은 P.V.C 파이프를 사용하는 것이 바람직하며, 이외에 시공현장 및 제작 상황에 따라 상기 패커주입관(110) 및 상기 정착주입관(120)의 역할을 수행할 수 있는 다른 재질의 파이프를 사용하여도 무방하다.

 

도 5는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 시공방법 순서를 간략히 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100) 및 이를 이용한 어스앙카 시공방법의 실시예를 도시한 도면으로서, 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 시공방법은 지반을 천공하고 케이싱(1)을 삽입하는 단계; 상기 케이싱(1) 내부에 상기의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)를 삽입하는 단계; 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 상기 정착주입관(120)에 1차 그라우팅하는 단계; 상기 케이싱(1)을 지반에서 제거한 후, 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 상기 패커주입관(110)에 2차 그라우팅하는 단계; 및 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 상기 정착주입관(120)에 3차 그라우팅하는 단계;를 포함하여 이루어진다. 이하 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 시공방법의 자세한 실시예는 다음과 같으며, 이때 상기 인장재(140)는 강선인 것을 기준으로 설명한다.

도 5(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 케이싱(1) 및 천공롯드(2)를 사용하여 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100)의 삽입길이 만큼 물 보링하여 지반을 천공한 후, 상기 천공홀에 상기 앙카체(100)를 삽입한다. 이때 상기 앙카체(100)는 전술된 바와 같이 상기 다수개의 패커(130)들이 일정간격 이격되어 설치되어 있으므로, 물 보링으로 인해 지반 천공홀내에 잔존되는 물이 상기 패커(130)와 패커(130) 사이의 공간으로 채워지게 되어 상기 어스앙카체(100)의 천공홀내 근입이 용이하게 이루어진다.

도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 앙카체(100)의 상기 정착주입관(120)에 일정비율의 물시멘트비로 배합된 주입재(160)를 중력식으로 1차 그라우팅하여 상기 앙카체(100)와 케이싱(1) 사이의 공극을 채운다.

이후 도 5(d)에 도시된 바와 같이, 지반에서 상기 케이싱(1)을 제거한 후 상기 앙카체(100)의 상기 패커주입관(110)에 상기 주입재(160)를 주입하여 2차 그라우팅한다. 이때 상기 주입재(160)는 상기 패커주입관(110)의 외주면에 형성되어 있는 상기 다수개의 주입공(111)을 통하여 상기 패커(130) 내부로 배출됨으로서, 상기 패커(130)는 팽창되어 안정적인 정착장부를 형성하게 되며, 또한 이때 상기 주입공(111)은 전술된 바와 같이 상기 패커주입관(110)의 하단으로 갈수록 상기 패커(130) 내부에 포함되어 있는 상기 주입공(111)의 개수가 증가되어, 그라우팅 시 토압의 영향없이 상기 패커주입관(110)의 상단 및 하단 모두 일정량의 고른 그라우팅을 가능하게 한다.

또한 이때 상기 전술된 바와 같이 상기 다수개의 패커(130)들은 일정간격으로 이격되어 설치되어 있으므로, 물 보링으로 교란된 천공홀 부분 중 상기 패커(130)와 맞닿아있는 부분만을 밀어주면서 팽창하게 됨으로 상기 패커(130)의 팽창이 용이하게 이루어지고, 지반의 천공홀과 상기 패커(130) 사이의 접착력이 증대됨으로서 견고한 정착장부를 형성하게 된다.

또 상기 전술된 바와 같이 시행되는 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체(100) 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 상기 주입재(160)가 그라우팅되는 상기 지반의 천공홀과 상기 패커(130)로 이중 구조의 정착장부를 형성함으로서, 전체적으로 안정적인 구조의 앙카체를 형성하고, 혹 시공 시 상기 지반의 천공홀에 그라우팅되는 상기 주입재(160)의 일부가 지반으로 유실된다 하더라도 상하단 모두 일정량의 주입재로 그라우팅된 상기 패커(130)를 형성함으로서, 부착강도를 확보하여 시공 완료 시 발생될 수 있는 붕괴사고 등을 미연에 방지하고, 안정적인 연약지반의 보강을 이루어지게 한다.

이후 도 5(e)에 도시된 바와 같이, 상기 어스앙카체(100)의 상기 정착주입관(120)에 다시 한번 3차 그라우팅을 하여, 상기 케이싱(1) 제거 시 발생되는 공극을 채워줌으로서 상기 천공홀과 상기 패커(130) 사이의 더욱 접착력을 증대시키고, 상기 어스앙카체(100)의 선단부의 지반에 주입재가 투입되게 한다.

이후 상기 지반의 천공홀과 상기 패커(130)내의 그라우팅된 상기 주입재(160)가 고결되어 경화된 후, 강선(140)에 프리스트레스를 걸어 인장시키고 앵커 머리를 철물로 고정시켜 마무리한다.

 

【발명의 효과】

본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 지반의 천공홀에 그라우팅되는 상기 정착주입관과 상기 패커의 내부에 그라우팅되는 상기 패커주입관으로 구성되는 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 밀실한 그라우팅을 시행함으로서 주입재로 채워진 천공홀과 패커로 이루어지는 이중 구조의 정착장부 형성을 가능하게 하여 전체적으로 안정적인 구조를 가지는 앙카체를 이루며, 상기 정착주입관을 이용하여 상기 케이싱의 지반 제거 시 발생되는 상기 지반의 천공홀과 상기 그라우팅된 패커 사이의 공극을 다시한번 주입재로 채워줌으로서 더욱 더 견고한 정착장부를 형성하여 효과적으로 연약지반을 보강하는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법을 제공하는데 효과가 있다.

또한 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법은 전술된 바와 같이 상기 패커주입관의 하단으로 갈수록 상기 주입공의 개수가 증가되는 상기 이중 주입관이 구비된 어스앙카체를 이용하여 상기 주입재를 그라우팅함으로서 토압의 별다른 영향없이 일정한 양의 주입재를 배출 가능하게 하고, 부착강도를 확보하여 안정적인 정착장부 형성이 가능하며, 또 전술된 바와 같이 상기 다수개의 패커들이 일정간격으로 이격되어 설치되어 있으므로, 시공 시 물 보링으로 인해 지반 천공홀내에 잔존되는 물이 상기 패커와 패커 사이의 공간으로 채워지게 되어 상기 어스앙카체의 천공홀내 근입이 용이하며, 추후 그라우팅 시 상기 패커는 종래의 어스앙카체의 연속적으로 설치된 상기 패커들이 천공홀내의 교란된 부분을 전체적으로 밀면서 팽창되던 것과는 달리 상기 패커가 맞닿아있는 부분만을 밀어주면서 팽창하게 됨으로 상기 패커의 팽창이 용이하게 이루어지고, 지반의 천공홀과 상기 패커 사이의 접착력이 증대됨으로서 전체적으로 안정적인 구조를 가지는 앙카체를 형성하는 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법을 제공하는데 다른 효과가 있다.

또 본 발명의 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법에서 상기 전술된 바와 같이 상기 간격재를 상기 다수개의 패커 내부 및 외부 순으로 위치시킴으로서 상기 인장재 긴장 시 상기 패커의 미끄러짐을 방지하고 상기 지반의 천공홀과 상기 패커와의 접착력을 증대시켜 전체적으로 안정적인 구조를 이루는 앙카체를 형성함으로서 시공품질이 우수한 이중 주입관이 구비된 어스앙카체 및 이를 이용한 어스앙카체 시공방법을 제공하는데 또 다른 효과가 있다.

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