KR100498536B1 - 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법은 대구경의 케이싱과 소구경의 로드를 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지부재에 구비된 두 개의 로터리 장치에 각각 설치하되, 케이싱에 로드가 관입되도록 설치하는 단계; 드릴비트가 장착된 천공장비를 토류벽 앞에 위치시키고, 상기 케이싱 구조체가 일정 하향 각도를 취하도록 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지부재를 조정하는 단계; 케이싱 및 케이싱 내에 관입된 로드를 각각 회전시키면서 함께 전진시켜 토류벽의 지반내에 구멍을 천공하면서 동시에 로드를 통해 고압으로 그라우팅재를 천공홀 주변부의 지반내에 주입하는 단계; 고압을 이용한 그라우팅재의 주입을 병행한 천공작업을 계획 심도까지 실시한 후, 로드를 인발함과 동시에 앵커용 케이블(와이어)을 케이싱 내부에 삽입하는 단계; 및 케이싱을 인발하고 그라우팅재의 양생 후, 앵커용 케이블에 텐션을 가한 후 케이블의 후단을 절단 및 정착시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 천공을 하면서 동시에 고압으로 천공홀 주변의 지반내에 그라우팅재를 주입하는 작업을 병행하므로, 연약지반내의 저심도에서도 충분한 앵커력을 발휘할 수 있다.

Description

고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법{Method for costructing anchors under the ground using high pressure grouting}

본 발명은 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법에 관한 것으로, 특히 토류벽의 지반내에 케이블(와이어) 앵커링을 위한 천공작업을 수행함에 있어, 지반을 천공함과 동시에 고압으로 천공홀 주변의 지반내에 그라우팅재를 주입하는 작업을 병행함으로써 연약지반내의 저심도에서도 충분한 앵커력을 발휘할 수 있는 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 지중 앵커 구조물은 토목 흙막이 공사에 있어서는 지반을 안정화시키기 위해 설치되는 토목 시설물이다. 이러한 지중 앵커 구조물은 지반에 앵커홀을 천공하고, 흙막이 구조물에 일단이 고정된 지중 앵커 케이블을 앵커홀에 삽입하여 그 타단을 앵커홀 내에 고정한 상태에서 앵커 케이블에 프리스트레스력을 부여하여 가시설 및 영구적으로 발생하는 응력, 변형, 변위 등에 대하여 구조물과 지반을 안정화시킨다.

이상과 같은 앵커 구조물의 시공방법에 있어서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 천공장비(100)를 토류벽(110)의 천공 예정 지점에 위치시킨 후, 드릴비트(101) 및 드릴홀 외장부(sheathing)(102)로 구성된 드릴부를 설정된 일정 하향각도로 조절한다. 그런 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 토류벽(110)의 지반을 천공하면서 드릴비트(101) 및 드릴홀 외장부(102)를 천공홀 내부에 삽입한다. 이때, 드릴비트(101) 및 드릴홀 외장부(102)는 천공이 진전됨에 따라 구간별로 천공홀 내부로 삽입된다.

이렇게 하여 소정 깊이까지 드릴비트(101) 및 드릴홀 외장부(102)가 지반에 삽입되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 삽입된 상태에서 드릴비트(101)만을 인발하고, 드릴홀 외장부(102) 내부로 유입된 토사 및 기타 이물질을 제거한다. 그런 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 드릴홀 외장부(102) 내부에 그라우팅재 주입용 호스(미도시)를 드릴홀 외장부(102) 말단까지 삽입하여 1차 그라우팅을 실시한 후 바로 이어서 앵커용 케이블(또는 와이어)(120)을 드릴홀 외장부(102) 내부에 삽입한다.

그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 드릴홀 외장부(102)를 인발하고, 천공장비(100)를 단계적으로 철거한다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 앵커용 케이블(120)이 삽입되어 있는 천공홀 내부에 다수회에 걸쳐 그라우팅재를 주입한다. 이에 의해 지반내 케이블(120)의 말단부 주변에는 도시된 것처럼 씰링 벌브(sealing bulb) (130)가 형성된다.

이렇게 하여 그라우팅재를 마지막으로 주입한 뒤 6일 내지 10일이 지난 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 앵커용 케이블(120)에 텐션을 가한후 앵커링을 마무리한다.

그런데, 이상과 같은 종래 지중 앵커 시공방식은 충분한 앵커력을 얻기 위해 일단 비교적 상당한 깊이까지 천공을 해야 하는데, 건물이 밀집되어 있는 도심 지역 같은 곳에서는 그와 같이 상당한 깊이까지 천공작업을 수행함에 따라 인접 건물에 좋지 않은 영향을 미치는 등 여러 가지 제약을 받는 문제가 있다. 또한, 천공에서부터 앵커링 완료시점까지 여러 단계를 거치게 되어 공정이 번거롭고, 공사기간이 길어 작업 효율이 떨어지고 비용면에서 비경제적인 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 토류벽의 지반내에 케이블(와이어) 앵커링을 위한 천공작업을 수행함에 있어서, 천공을 하면서 동시에 고압으로 천공홀 주변의 지반내에 그라우팅재를 주입하는 작업을 병행함으로써, 연약지반내의 저심도에서도 충분한 앵커력을 발휘할 수 있고, 지반 천공과 그라우팅을 동시에 수행함으로써 공기의 단축 및 공사 비용을 절감할 수 있는 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법은 드릴비트가 장착된 천공장비를 이용하여 토류벽의 지반내에 앵커용 케이블을 시공하는 방법에 있어서,

(a) 대구경의 케이싱과 소구경의 로드를 준비하여, 상기 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지대 상단의 일측에 구비된 케이싱과 로드를 각각 회전시키기 위한 두 개의 로터리 장치에 케이싱과 로드를 각각 설치하되, 케이싱에 로드가 관입되도록 설치하는 단계;

(b) 상기 드릴비트가 장착된 천공장비를 토류벽의 천공홀 형성 예정 지점 앞에 위치시키고, 상기 케이싱 구조체가 미리 설정된 일정 하향 각도를 취하도록 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지대를 조정하는 단계;

(c) 상기 케이싱 구조체를 구동하여 케이싱 및 케이싱 내에 관입된 로드를 각각 회전시키면서 함께 전진시켜 토류벽의 지반내에 구멍을 천공하면서 동시에 로드를 통해 고압으로 그라우팅재를 천공홀 주변부의 지반내에 주입하는 단계;

(d) 상기와 같은 고압을 이용한 그라우팅재의 주입을 병행한 천공작업을 계획 심도까지 실시한 후, 로드를 인발함과 동시에 앵커용 케이블(와이어)을 케이싱 내부에 삽입하여 앵커용 케이블의 선단부를 천공홀의 첨단부에 충전되어 있는 그라우팅재에 침잠시키는 단계; 및

(e) 상기 케이싱을 인발하고 그라우팅재의 양생을 위해 소정 기간 지난 후, 앵커용 케이블에 텐션을 가한 후 케이블의 후단을 절단 및 정착시킴으로써 앵커링을 완료하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법은 드릴비트가 장착된 천공장비를 이용하여 토류벽의 지반내에 앵커용 케이블을 시공하는 방법에 있어서, 먼저 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 대구경의 케이싱(810)과 소구경의 로드(820)를 준비하여, 상기 드릴비트(808)가 장착된 천공장비(800)의 지지대(801) 상단의 일측에 구비된, 상기 케이싱(810)과 로드(820)를 각각 회전시키기 위한 제1, 제2 로터리 장치(802)(803)에 케이싱(810)과 로드(820)를 각각 설치하되, 케이싱(810)에 로드(820)가 관입되도록 설치한다. 여기서, 상기 제1 로터리 장치(802)는 로드(820)가 관입된 케이싱 (810)을 고정 및 지지하는 장치로서, 케이싱(810)과 로드(820)가 모두 회전이 가능하도록 2중(double) 로터리 구조로 구성된다. 또한, 상기 제2 로터리 장치(803)는 로드(820)를 회전가능하게 고정 및 지지하는 장치로서 단일(single) 로터리 구조로 구성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 참조번호 804는 천공에 따른 케이싱(810) 내의 토사를 외부로 배출하는 후러싱 슈벨(flushing swivel), 805는 로드(820)를 고정시켜주는 클램프, 806은 고압 그라우팅 슈벨, 807은 그라우팅재의 이송을 위한 호스를 각각 나타낸다.

이상과 같이 케이싱(810)에 로드(820)가 관입된 상태로 케이싱 구조체를 드릴비트(808)가 장착된 천공장비(800)의 지지대(801)에 설치한 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 드릴비트(808)가 장착된 천공장비(800)를 토류벽(900)의 천공홀 형성 예정 지점 앞에 위치시키고, 상기 케이싱 구조체가 미리 설정된 일정 하향 각도를 취하도록 드릴비트(808)가 장착된 천공장비(800)의 지지대(801)의 기울임 각도를 조정한다. 그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱 구조체를 구동하여 케이싱(810) 및 케이싱(810) 내부에 관입된 로드(820)를 각각 회전시키면서 케이싱(810)과 로드(820)를 함께 전진시켜 토류벽(900)의 지반내에 드릴비트(808)에 의해 구멍을 천공하면서 동시에 로드(820)를 통해 고압으로 그라우팅재(930)를 천공홀 주변부의 지반내에 주입한다. 즉, 상기 제1,제2 로터리 장치(802)(803)의 구동에 의해 각 로터리 장치(802)(803)에 장착된 케이싱(810) 및 로드(820)는 회전하면서 전진하는데, 이때 외부의 케이싱(810)과 내부의 로드(820)는 서로 반대 방향으로 회전하면서 전진한다.그리고, 이렇게 회전하면서 전진하는 로드(820)의 내부로는 고압 펌프(910)로부터의 펌핑 작용에 의해 그라우팅재 저장고(920)로부터 호스(807) 및 고압 그라우팅 슈벨(swivel)(806)을 거쳐 이송되어온 그라우팅재가 공급되어, 로드(820)의 천공선단부에서 그라우팅재를 고압으로 토출함으로써 그라우팅재가 천공홀 주변부의 지반내에 주입되는 것이다.

상기와 같은 고압을 이용한 그라우팅재의 주입을 병행한 천공작업을 계획 심도까지 실시한 후, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 로드(820)를 인발함과 동시에 앵커용 케이블(와이어)(940)을 케이싱(810) 내부에 삽입하여 앵커용 케이블(940)의 선단부를 천공홀의 첨단부에 충전된 그라우팅재(930)에 침잠시킨다.

그런 후, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(810)을 인발하고 그라우팅재의 양생을 위해 소정 기간 지난 후, 앵커용 케이블(940)에 텐션을 가한 후 케이블(940)의 후단을 절단 및 토류벽(900)에 정착시킴으로써 앵커링을 완료한다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 토류벽의 지반내에 케이블(와이어) 앵커링을 위한 천공작업을 수행함에 있어서, 종래와는 달리 천공을 하면서 동시에 고압으로 천공홀 주변의 지반내에 그라우팅재를 주입하는 작업을 병행하므로, 연약지반 내의 저심도에서도 충분한 앵커력을 발휘할 수 있고, 또한 그와 같이 천공과 그라우팅이 동시에 이루어지므로 공기의 단축 및 공사 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 7은 천공장비를 이용한 종래의 지중에의 앵커 시공방법에 따른 앵커 시공과정을 순차적으로 보여주는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법의 구현을 위해 채용되는 드릴비트가 장착된 천공장비에 케이싱 및 로드가 설치된 상태를 보여주는 도면.

도 9는 도 8에서의 케이싱 및 로드 주변부에 대한 부분 발췌도.

도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법에 따른 앵커 시공과정을 순차적으로 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...천공장비 101...드릴비트

102...드릴홀 외장부 110...토류벽

120...앵커용 케이블(와이어) 130...씰링 벌브

800...천공장비 801...지지대

802...제1 로터리 장치 803...제2 로터리 장치

804...후러싱 슈벨 805...로드 고정용 클램프

806...고압 그라우팅 슈벨 807...호스808...드릴비트

810...케이싱 820...로드

900...토류벽 910...고압 펌프

920...그라우팅재 저장고 930...그라우팅재

940...앵커용 케이블(와이어)

Claims (1)

1. 드릴비트가 장착된 천공장비를 이용하여 토류벽의 지반내에 앵커용 케이블을 시공하는 방법에 있어서,

   (a) 대구경의 케이싱과 소구경의 로드를 준비하여, 상기 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지부재 상단의 일측에 구비된, 케이싱과 로드를 각각 회전시키기 위한 두 개의 로터리 장치에 케이싱과 로드를 각각 설치하되, 케이싱에 로드가 관입되도록 설치하는 단계;

   (b) 상기 드릴비트가 장착된 천공장비를 토류벽의 천공홀 형성 예정 지점 앞에 위치시키고, 상기 케이싱 구조체가 미리 설정된 일정 하향 각도를 취하도록 드릴비트가 장착된 천공장비의 지지부재를 조정하는 단계;

   (c) 상기 케이싱 구조체를 구동하여 케이싱 및 케이싱 내에 관입된 로드를 각각 회전시키면서 함께 전진시켜 토류벽의 지반내에 구멍을 천공하면서 동시에 로드를 통해 고압으로 그라우팅재를 천공홀 주변부의 지반내에 주입하는 단계;

   (d) 상기와 같은 고압을 이용한 그라우팅재의 주입을 병행한 천공작업을 계획 심도까지 실시한 후, 로드를 인발함과 동시에 앵커용 케이블(와이어)을 케이싱 내부에 삽입하여 앵커용 케이블의 선단부를 천공홀의 첨단부에 충전되어 있는 그라우팅재에 침잠시키는 단계; 및

   (e) 상기 케이싱을 인발하고 그라우팅재의 양생을 위해 소정 기간 지난 후, 앵커용 케이블에 텐션을 가한 후 케이블의 후단을 절단 및 정착시킴으로써 앵커링을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 그라우팅을 이용한 지중에의 앵커 시공방법.