KR100929203B1

KR100929203B1 - 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치

Info

Publication number: KR100929203B1
Application number: KR1020090058346A
Authority: KR
Inventors: 최영준; 황운식
Original assignee: 최영준; 유구이앤씨(주)
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2009-12-01
Anticipated expiration: 2029-06-29

Abstract

본 발명은 천공된 지반의 보강홀에 삽입되어 지반을 보강하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치에 관한 것으로서, 상부에 그라우트의 주입을 위한 그라우트주입공이 관통형성된 보강체; 상기 보강체의 둘레에 형성된 진출공에 삽입되며, 상기 그라우트를 상기 보강홀의 내측벽에 분사시키는 분사노즐이 형성된 돌출부재; 상기 보강체의 내부에서 상기 보강체의 길이방향으로 이동가능하며 상기 돌출부재와의 간섭을 통해 상기 돌출부재를 상기 보강체로부터 돌출시키는 원추형의 가이드부재; 및 상기 보강체의 중심공을 관통하여 상기 가이드부재와 연결된 가력재를 포함하고, 상기 돌출부재는 상기 가력재를 통해 상기 가이드부재를 이동시켜 상기 보강체로부터 돌출되는 것을 특징으로 하며, 보다 간단한 구성으로 지반과의 정착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 그라우트를 천공된 보강홀의 내측벽에 확산 분사시켜 지반 보강력을 극대화시킬 수 있다.

Description

그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치{Ground reinforcement device with protrusion members for injecting grout}

본 발명은 천공된 지반의 보강홀에 삽입되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보강홀에 매설된 보강체로부터 돌출되는 돌출부재를 이용하여 지반의 확장 및 밀착력을 높이고 이 돌출부재로부터 보강홀의 내측벽에 그라우트를 확산 분사시켜 지반보강력을 더욱 향상시킬 수 있는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 단지의 조성이나 기반도로의 설치가 불가피하게 되며, 사면이 붕괴되거나 미끄러지는 것을 방지하기 위한 사면보강공법이 널리 이용되고 있다. 이러한 사면보강공법은 활동력 감소공법, 저항력 증강공법 및 표면 보호공법 등으로 크게 분류되며, 이 중 저항력 증강공법의 대표적인 것으로 락볼트, 앵커, 소일 네일, 계단식 옹벽 등이 있다.

앵커공법은 지반의 보강 및 건물, 교량 등 구조물을 지지하는 보강체로서도 널리 사용되고 있다.

앵커를 시공함에 있어서는 지반을 소정의 깊이와 직경으로 천공하고 앵커체 를 삽입한 후 그라우트(grout, 시멘트+물 또는 시멘트+물+모래)를 충진한다. 이와 같은 구성으로 이루어진 앵커를 이용하여 사면을 보강하는데 있어서 지반 정착력을 우수하게 확보하기 위해서는, 앵커체와 지반 간의 저항력을 높이기 위한 별도의 구성이 필요하다.

앵커체와 지반의 정착력을 높이기 위한 종래의 앵커가 대한민국공개특허 제2006-0122346호에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 개시된 앵커 구조체는 앵커캡과 앵커본체 사이에 스프링의 탄성력으로 방사상으로 돌출되는 확장앵커가 설치되어 천공된 보강홀을 뚫고 지반에 정착되도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 앵커 구조체에서 스프링의 힘으로 확장앵커를 천공된 보강홀의 내주면을 뚫고 밀어넣는다는 것은 사실상 불가능할 뿐만 아니라, 그 작동구조 역시 매우 복잡하다. 또한, 확장앵커의 역할은 단순히 천공된 보강홀에 밀어 넣어져 지반 정착력을 높이는 보조 수단에 불과할 뿐이며, 이 확장앵커로는 천공된 보강홀의 내측벽에 그라우트를 확산 분사시키지 못하기 때문에 지반을 보강하는데에 한계가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 간단한 구성으로 보강체의 방사상 외측으로 돌출되는 돌출부재를 구현하고, 이 돌출부재를 이용하여 보강체의 지반과의 정착력을 향상시키며, 동시에 그라우트를 천공된 보강홀 내측벽에 확산 분사시킴으로써 지반보강효과를 극대화시키는 지반보강장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 과제를 달성하기 위하여,

천공된 지반의 보강홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 있어서,

상부에 그라우트의 주입을 위한 그라우트주입공이 관통형성된 보강체;

상기 보강체의 둘레에 형성된 진출공에 삽입되며, 상기 그라우트를 상기 보강홀의 내측벽에 분사시키는 분사노즐이 형성된 돌출부재;

상기 보강체의 내부에서 상기 보강체의 길이방향으로 이동가능하며 상기 돌출부재와의 간섭을 통해 상기 돌출부재를 상기 보강체로부터 돌출시키는 원추형의 가이드부재; 및

상기 보강체의 중심공을 관통하여 상기 가이드부재와 연결된 가력재를 포함하고,

상기 돌출부재는, 상기 가력재를 통해 상기 가이드부재를 이동시켜 상기 보강체로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치를 제공한다.

여기서, 상기 가이드부재는 중공의 가이드관, 상기 가이드관의 일단으로부터 연장 형성된 원뿔면을 가지는 돌출안내부, 상기 돌출안내부로부터 외측방향으로 단차를 이루며 연결 형성된 디스크부를 포함하고, 상기 돌출부재의 돌출 시, 상기 돌출부재의 헤드부가 상기 가이드부재의 단차에 안착될 수 있다.

또한, 상기 가력재는 상기 보강체에 인장력을 부가하는 인장재이고, 상기 가이드부재는 상기 디스크부가 상기 보강체의 하측에 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 가력재는 상기 보강체에 압축력을 부가하는 압축재이고, 상기 가이드부재는 상기 디스크부가 상기 보강체의 상측에 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재의 상기 디스크부에는 그라우트유도공이 관통 형성될 수 있다.

또한, 상기 돌출부재의 헤드부에는 상기 보강체의 내주면과 접촉하는 돌출걸림턱이 구비되고, 상기 돌출부재는 상기 진출공과의 사이에서 요철결합에 의해 돌출 시 회전이 방지될 수 있다.

또한, 상기 보강체는 상기 그라우트주입공과 상기 중심공이 관통형성된 상부보강부, 상기 상부보강부의 하단에 결합되며 상기 가이드부재를 수용하는 중공의 가이드수용부, 및 상기 가이드수용부의 하단을 밀폐시키는 하부보강부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부보강부는 상기 중심공과 연통되게 수평방향으로 관통 형성된 수평고정공을 포함하고, 상기 수평고정공에는 탄성부재에 의해 가압된 고정쇠가 설치되어 상기 가이드부재와의 결합을 통해 상기 가이드부재의 위치가 유지될 수 있 다.

또한, 상기 보강체의 상단에 결합되며, 상기 보강체의 상기 그라우트주입공 및 상기 중심공과 연통되도록 개구된 가력재고정부재를 더 포함하고, 상기 가력재고정부재에는 하나 또는 복수개의 보조가력재가 결합되는 결합공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 지반보강장치는, 상기 가이드부재에 형성된 연결공을 통해 복수개의 지반보강장치를 다단으로 연결하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 지반보강장치를 이용하면, 보다 간단한 구성으로 지반과의 정착력을 극대화시킬 뿐만 아니라, 그라우트를 천공된 보강홀의 내측벽에 확산 분사시켜 지반 보강력을 더욱 향상시킬 수 있다. 아울러, 천공된 지반의 깊이에 따라 원하는 위치의 지반 내부로 그라우트를 확산 분사시킬 수 있으므로 지반 보강 효율을 더욱 극대화시킬 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강장치(100)의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지반보강장치(100)가 천공된 지반의 보강홀(h)에 매설된 경우의 단면도 이다.

본 발명에 따른 지반보강장치(100)는 천공된 지반의 보강홀(h)에 매설되어 지반을 보강하는 것으로서, 상부에 그라우트의 주입을 위한 그라우트주입공(12)이 관통형성된 보강체(1); 이 보강체(1)의 둘레에 형성된 진출공(21)에 삽입되며 그라우트를 보강홀의 내측벽에 분사시키는 분사노즐(44)이 형성된 돌출부재(40); 보강체(1)의 내부에서 보강체의 길이방향으로 이동가능하며 돌출부재(40)와의 간섭을 통해 돌출부재를 보강체(1)로부터 돌출시키는 원추형의 가이드부재(50); 및 보강체(1)의 중심공(11)을 관통하여 가이드부재(50)와 연결된 가력재(60)를 포함하고, 돌출부재(40)는 가력재(60)를 통해 가이드부재(50)를 이동시켜 보강체(1)로부터 돌출된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 지반보강장치는, 가이드부재(50)가 보강체(1) 내부에서 배치되는 방향에 따라 가력재가 인장재 또는 압축재가 될 수 있다. 여기서, "가력재" 란, 보강체(1)에 힘을 부가하는 부재를 의미하며, 그 힘은 인장력 또는 압축력이 될 수 있다. 가력재가 인장재인 경우에는 가력재를 잡아당길 때 돌출부재(40)가 보강체(1)로부터 돌출되도록 하고 가력재가 압축재인 경우에는 가력재를 가압할 때 돌출부재(40)가 보강체(1)로부터 돌출되도록 원추형의 가이드부재(50)가 정방향 또는 역방향으로 배치될 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 4 내지 도 6에는 가력재(60)가 인장재인 경우가 도시되어 있으며, 도 3에는 가력재(60')가 보강체(1)에 압축력을 부가하는 압축재인 경우가 도시되어 있다.

이하에서는, 먼저 인장재로 작용하는 가력재가 포함된 지반보강장치에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 지반보강장치는, 지반을 보강하기 위해 지반에 천공된 보강홀(h)에 매설되는 보강체(1)에 가력재(60)를 체결하고, 가이드부재(50)에 연결된 가력재(60)를 밀거나 잡아 당겨 가이드부재(60)의 원뿔면(54)이 돌출부재(40)의 헤드부(41)를 밀어 돌출부재(40)를 방사상으로 돌출시켜 보강체(1)를 보강홀(h) 내측벽에 긴밀히 정착시킴과 동시에, 보강체(1)의 상부에 형성된 그라우트주입공(12)에 그라우트호스(p)를 연결하여 보강체(1) 내부로 주입된 그라우트를 돌출부재(40)에 형성된 분사노즐(44)을 통해 보강홀 내측벽에 확산 분사시킴으로써, 지반의 정착력 향상과 지반의 보강력 향상을 동시에 도모할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 보강체(1)에는 그라우트주입공(12)이 형성되어 있으며, 이를 통해 주입된 그라우트가 보강체(1) 내부로 유입된다.

보강체(1)는 상기 그라우트주입공(12) 및 가력재(60)가 삽입되는 중심공(11)이 관통 형성된 상부보강부(10), 상부보강부(10)의 하단에 결합되며 가이드부재(50)를 수용하는 중공의 가이드수용부(20), 및 가이드수용부의 하단을 밀폐시키는 하부보강부(30)를 포함한다. 즉, 상부보강부(10), 가이드수용부(20) 및 하부보강부(30)가 서로 결합됨으로써 본 발명의 보강체를 구성한다. 이들은 서로 나사결합을 통해 손쉽게 결합 및 분리될 수 있다. 이와 같이 구성되는 보강체(1)는 금속으로 제조되는 것이 바람직하나, 제조 비용을 고려하여 기계적 강도 및 내구성이 우수한 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제조될 수 있다.

상부보강부(10) 및 하부보강부(30)는 디스크 형상의 원통 부재인 것이 바람직하며, 가이드수용부(20)는 내부에 가이드부재(50)의 수용을 위한 공간(s)이 형성된 중공의 실린더형 부재인 것이 바람직하다.

상부보강부(10)의 중앙부에는 중심공(11)이 형성되고, 이 중심공(11)을 통해 삽입되는 가력재(60)가 가이드부재(50)에 결합된다. 이 가력재(60)는 보강체(1)에 인장력을 부가하여 지반을 안정적으로 보강함과 동시에, 후술할 바와 같이 보강체 내부에서 가이드부재(50)를 이동시키는 역할을 한다. 즉, 이 가력재(60)를 잡아당겨 가이드부재(50)를 보강체(1) 내부에서 이동시킬 수 있다.

한편, 상부보강부(10)의 둘레면에는 중심공(11)과 연통되게 수평방향으로 수평고정공(13)이 관통형성되어 있다. 이 수평고정공에는 탄성부재(14) 및 고정쇠(15)가 삽입되며, 고정쇠(15)는 수평고정공(13) 내부에서 탄성부재(14)에 의해 가압된 상태로 설치될 수 있다. 탄성부재(14) 및 고정쇠(15)가 수평고정공(13)의 일 방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 수평고정공(13) 내부에는 막음핀(미도시)이 설치될 수 있다.

고정쇠(15)는 가이드부재(50)와의 결합을 통해, 예컨대 가이드부재(50)의 가이드관(51) 외주면에 형성된 고정홈(57)과 결합되어 돌출부재(40)가 돌출되도록 상승된 가이드부재(50)의 위치를 유지시키는 데 사용된다.

가이드수용부(20)는 내부에 가이드부재(50)가 수용되는 공간(s)이 형성된 중공의 실린더형 부재로서, 그 둘레에는 돌출부재(40)의 돌출을 위한 진출공(21)이 관통형성되어 있다. 진출공(21)은 돌출부재(40)의 몸통부(42) 외경 보다는 크고, 헤드부(41) 외경보다는 작게 형성되어, 돌출부재(40)가 진출공(21)으로부터 완전히 이탈되는 것이 방지된다.

가이드수용부(20)의 진출공(21) 주위에는 안내홈(21a)이 형성될 수 있으며, 이 안내홈은 후술할 돌출부재(40)의 몸체부(42)에 형성된 안내돌기(45)와 요철결합될 수 있다. 이러한 요철결합은 돌출부재(40)가 보강체 외부로 돌출될 때 돌출부재의 회전을 방지하는 역할을 한다.

하부보강부(30)는 가이드수용부(20)의 하단과 결합되어 가이드 수용부의 하단을 밀폐시킨다.

가이드부재(50)는 보강체(1)의 내부에서의 승강을 통해 돌출부재(40)를 돌출시키는 역할을 한다. 이 가이드부재(50)는 그 승강을 통해 돌출부재(40)를 용이하게 돌출시키도록 원추형으로 형성된다.

이러한 원추형의 가이드부재(50)는 중공의 가이드관(51), 가이드관(51)의 일단으로부터 연장형성된 원뿔면(54)을 가지는 돌출안내부(52), 돌출안내부로부터 외측방향으로 단차(55)를 이루며 연결형성된 디스크부(53)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 원추형의 가이드부재(50)는 그 디스크부(53)가 보강체(1)의 하측에 위치하도록 배치될 수 있다.

중공의 가이드관의 외주면에는 고정쇠(15)와의 결합을 위한 고정홈(57)이 형성되어 있다. 이 고정홈(57)에 고정쇠(15)가 결합되어 상승된 가이드 부재(50)의 위치가 유지될 수 있다.

가이드관(51)으로부터 연장형성된 돌출안내부(52)는 경사진 원뿔면(54)을 가 진다. 가이드부재(50)의 상승 시, 이 원뿔면(54)과 돌출부재(40)의 헤드부(41)가 맞닿으면서 진출공(21)을 통해 돌출부재(40)가 보강체(1)의 방사상 외측으로 돌출된다.

디스크부(53)에 형성된 단차(55)에는 돌출부재(40)의 헤드부(41)가 안착되어, 돌출된 돌출부재의 위치가 유지될 수 있다.

한편, 가력재(60)가 강선인 경우, 이 강선과 가이드부재(50) 간의 결합을 위해 가이드부재(50)의 디스크부(53) 저면에는 테이퍼공(58)이 형성될 수 있다. 이 테이퍼공(58)에 설치되는 테이퍼콘(65)에 의해 강선이 가이드부재(50)에 고정 결합될 수 있다. 디스크부(53) 저면에는 테이퍼콘(65)에 의해 고정되는 강선의 일단을 폐쇄시키는 덮개(66)가 결합될 수 있다.

가력재(60)가 강관 또는 강봉인 경우, 강관 또는 강봉은 가이드부재(50)의 상단에 형성된 수나사부(51a)와 나사결합될 수 있다.

디스크부(53)의 외주면과 가이드수용부(20)의 내주면 사이에는 간극(d)이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 그라우트주입공(12)에 연결된 그라우트호스(p)를 통해 보강체(1) 내부로 그라우트가 주입되는데, 보강체(1) 내부에 주입된 그라우트가 돌출부재(40)의 분사노즐(44)로 원활히 이동되거나, 동시에 보강체 내부에서 그라우트가 적절히 확산되기 위해서는 상기 간극을 통해 하부보강부(30)까지 그라우트가 충진되는 것이 바람직하다. 아울러, 디스크부(53)에는 그라우트유도공(56)이 관통형성되어 하부보강부(30)로의 그라우트 이동을 더욱 원활히 할 수 있다.

돌출부재(40)는 가이드부재(50)를 보강체(1) 내부에서 상승시켜 보강체로부 터 돌출되며, 원통형의 몸체부(42)와 헤드부(41)를 포함하여 구성된다.

돌출부재(40)의 헤드부(41)에는 보강체(1)의 내주면과 접촉하는 돌출걸림턱(43)이 구비되어 돌출시 돌출부재(40)가 보강체(1)로부터 이탈되는 것이 방지된다. 그리고, 이 헤드부(41)는 돌출 시 가이드부재(50)에 형성된 단차(55)에 안착 고정되어 돌출상태가 견고히 유지될 수 있다.

돌출부재(40)는 보강체(1)의 가이드수용부(20)의 둘레방향으로 관통형성된 진출공(21)과의 요철결합에 의해 돌출 시 회전이 방지될 수 있다. 즉, 돌출부재(40)의 몸통부(42)에 안내돌기(45)를 형성하고, 진출공(21)의 일측에 안내홈(21a)을 형성하여, 이들의 요철결합을 통해 돌출부재(40)의 회전이 방지될 수 있다.

이러한 돌출부재의 회전방지는 돌출부재(40)가 보강홀(h)의 내측벽에 정착될 때 돌출부재(40)에 형성된 분사노즐(44)의 방향을 고정시켜 설치시 미리 결정된 방향으로 그라우트를 확산 분사시키는데 도움을 준다.

돌출부재(40)의 몸통부(42)에는 나사산 또는 쐐기(미도시)를 형성하여 돌출 시 지반과의 정착력을 더욱 높일 수 있다.

돌출부재(40)에는 보강체의 내부에 주입된 그라우트를 보강체(1) 외부로 확산 분사시키는 분사노즐(44)이 형성되어 있다. 이 분사노즐(44)은 돌출부재(40)의 길이방향과 평행한 제1 분사노즐(44a)을 포함하며, 제1 분사노즐과 경사지게 형성된 제2 분사노즐(44b)을 더 포함할 수 있다. 이러한 분사노즐의 방향은 지반보강장치가 매설되는 지반 상태에 따라 그라우트의 확산 방향을 고려하여 적절히 변경 될 수 있다.

본 발명에 따른 지반보강장치는 보강체(1) 내부에 가이드부재(50)와 돌출부재(40)가 수용된 상태로 천공된 보강홀(h)에 매설된다. 보강체(1)에는 가력재(60)가 결합되며, 이 가력재를 잡아 당겨 보강체에 인장력을 부가함과 동시에 가이드부재(50)를 상승시킴으로써 돌출부재(40)가 보강체(1)의 방사상 외측으로 돌출된다. 이 때, 돌출부재(1)가 돌출된 상태가 유지되도록, 가이드부재(50)는 고정쇠(15)를 이용하여 그 위치가 유지될 수 있다. 이후, 보강체(1)의 그라우트주입공(12)에 그라우트주입호스(p)를 연결하여 보강체(1) 내부로 그라우트(g)를 주입하며, 주입된 그라우트는 돌출부재(40)의 분사노즐(44)을 통해 보강홀(h)의 내측벽에 확산 분사된다.

따라서, 본 발명에 따른 지반보강장치는 그라우트의 주입 전 가력재에 인장력을 도입하여 지반에 대한 전단저항력을 극대화함은 물론, 돌출부재를 통해 지반의 정착력을 높임과 동시에 이 돌출부재를 이용하여 그라우트를 확산분사시킬 수 있으므로, 더욱 견고하게 지반을 보강할 수 있게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 원추형 가이드부재(50)는 그 디스크부(53)가 보강체(1)의 상측에 위치하도록 보강체(1) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 가력재(60')는 압축재이며, 가력재(60')를 가압하여 가이드부재(50)를 하강시킴으로써 돌출부재(40)를 보강체(1)의 방사상 외측으로 돌출시킬 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같은 지반보강장치는 연약지반에 수직 매설되어 압축력을 부가함으로써 지반을 보강하는 파일(pile)로 이용될 수 있다.

가력재(60')가 압축재인 경우, 돌출부재(40)를 돌출시키는 가이드부재(50)의 최종 위치는 중력방향과 실질적으로 동일하기 때문에, 가이드부재(50)의 위치를 유지시키는 고정장치는 생략될 수 있다. 또한, 압축재로 작용하는 가력재(60')는 압축력을 제공할 수 있는 강봉 또는 강관인 것이 바람직하며, 디스크부(53)에 형성된 체결공(58a)을 통해 가력재(60')와 가이드부재(50)가 서로 나사 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 실시예로서, 지반의 강도가 약한 지반에 대해 보조가력재(61)를 도입하여 가력재(60)에 전단저항력 또는 압축력을 추가로 부가하여 지반보강력을 극대화 시키는 구성을 살펴본다.

도 4는 가력재고정부재를 더 포함하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반보강장치(100')의 분해사시도이고, 도 5는 이 지반보강장치가 천공된 지반의 보강홀(h)에 매설된 경우의 단면도이다.

가력재고정부재(70)는 보강체(1)의 상단에 결합되며, 이 가력재고정부재에는 보강체의 중심공(11) 및 그라우트주입공(12)과 연통되도록 각각 제1 관통공(71) 및 제2 관통공(72)이 형성되어 있다. 이와 같이 구성되는 가력재고정부재(70)는 금속으로 제조되는 것이 바람직하나, 제조 비용을 고려하여 기계적 강도 및 내구성이 우수한 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제조될 수 있다.

그리고, 가력재고정부재(70)에는 보조가력재(61)가 결합되는 결합공(73)이 형성되어 있다. 이 결합공(73)은 지반보강장치에 실질적으로 균일한 인장력 또는 압축력을 부가하도록 제2 관통공(72)을 중심으로 회전 대칭되게 형성될 수 있다. 도 3에는 결합공이 3개인 경우를 도시하였으나, 결합공 및 보조가력재의 개수는 부 가하여야 할 인장력(또는 압축력)의 크기에 따라 적절히 변경될 수 있다.

보조가력재(61)는 결합공(73)에 삽입되어 가력재고정부재(70)에 고정결합된다. 일 예로, 보조가력재(61)가 강관 또는 강봉일 경우에는 결합공(70)의 내주면에 암나사를 형성하고 강관 또는 강봉의 외주면에는 수나사를 형성하여 이들이 서로 나사결합이 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 4와 같이 보조가력재(61)가 강선인 경우, 이 강선은 결합공(70)의 내측 둘레면에 끼워져 강선의 끝단부를 고정하는 테이퍼콘(74)에 결합되어 가력재고정부재(70)에 고정될 수 있다. 이 경우, 결합공(73)은 테이퍼공의 형태가 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보강체(1)의 상단에 보조가력재(61)가 결합되는 가력재고정부재(70)를 연결하여 지반보강장치에서 요구되는 인장력 또는 압축력을 더욱 증대시킴으로써 지반 보강력을 강화시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 보강홀(h)의 깊이 방향으로 복수개의 지반보강장치가 다단으로 연결될 수 있다.

이 경우, 지반보강장치 간의 연결은 가이드부재(50)에 암나사부가 형성된 연결공(59)을 형성하여 일단에 수나사부가 형성된 가이드부재(50)를 나사결합하여 이루어질 수 있다. 그리고, 다단으로 연결된 가이드부재(50)는 역시 다단으로 연결된 보강체 내부에 수용되며, 가력재(60)를 통해 다단으로 연결된 가이드부재(50)를 동시에 상승(또는 하강)시켜 보강체의 길이방향으로 복수열로 배열된 돌출부재를 동시에 돌출시키고, 이를 통해 그라우트(g)를 보강홀의 내측벽에 다중으로 분사시 킬 수 있다.

도 7는 본 발명에 따른 지반보강장치의 돌출부재를 통한 분사성능을 알아보기 위해 그라우트주입공으로 물을 주입한 경우의 분사장면을 나타낸 사진이고, 도 8은 돌출부재를 통해 그라우트를 분사시켜 토사와 함께 경화된 그라우트의 분포 상태를 나타낸 사진이다.

도 7 및 도 8을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 돌출부재를 이용하면 보강홀 내측벽으로 그라우트를 확산 분사시킬 수 있으며, 이를 통해 단순히 지반 정착력을 높이기 위한 종래의 앵커구조체와 비교하여 더욱 효과적으로 지반을 보강시킬 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 보아야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반보강장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반보강장치가 보강홀에 매설된 경우를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반보강장치가 보강홀에 매설된 경우를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강장치의 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강장치가 보강홀에 매설된 경우를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반보강장치가 보강홀에 배설된 경우를 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 일 실시예에 따른 지반보강장치에서 그라우트의 확산분사 효과를 살펴본 실험사진이다.

Claims

천공된 지반의 보강홀에 매설되어 지반을 보강하는 지반보강장치에 있어서,

상부에 그라우트의 주입을 위한 그라우트주입공이 관통형성된 보강체;

상기 보강체의 둘레에 형성된 진출공에 삽입되며, 상기 그라우트를 상기 보강홀의 내측벽에 분사시키는 분사노즐이 형성된 돌출부재;

상기 보강체의 내부에서 상기 보강체의 길이방향으로 이동가능하며 상기 돌출부재와의 간섭을 통해 상기 돌출부재를 상기 보강체로부터 돌출시키는 원추형의 가이드부재; 및

상기 보강체의 중심공을 관통하여 상기 가이드부재와 연결된 가력재를 포함하고,

상기 돌출부재는, 상기 가력재를 통해 상기 가이드부재를 이동시켜 상기 보강체로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 가이드부재는 중공의 가이드관, 상기 가이드관의 일단으로부터 연장 형성된 원뿔면을 가지는 돌출안내부, 상기 돌출안내부로부터 외측방향으로 단차를 이루며 연결 형성된 디스크부를 포함하고,

상기 돌출부재의 돌출 시, 상기 돌출부재의 헤드부가 상기 가이드부재의 단 차에 안착되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제2항에 있어서,

상기 가력재는 상기 보강체에 인장력을 부가하는 인장재이고,

상기 가이드부재는 상기 디스크부가 상기 보강체의 하측에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제2항에 있어서,

상기 가력재는 상기 보강체에 압축력을 부가하는 압축재이고,

상기 가이드부재는 상기 디스크부가 상기 보강체의 상측에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제2항에 있어서,

상기 가이드부재의 상기 디스크부에는 그라우트유도공이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 돌출부재의 헤드부에는 상기 보강체의 내주면과 접촉하는 돌출걸림턱이 구비되고, 상기 돌출부재는 상기 진출공과의 사이에서 요철결합에 의해 돌출 시 회 전이 방지되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 보강체는 상기 그라우트주입공과 상기 중심공이 관통형성된 상부보강부, 상기 상부보강부의 하단에 결합되며 상기 가이드부재를 수용하는 중공의 가이드수용부, 및 상기 가이드수용부의 하단을 밀폐시키는 하부보강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제7항에 있어서,

상기 상부보강부는 상기 중심공과 연통되게 수평방향으로 관통 형성된 수평고정공을 포함하고,

상기 수평고정공에는 탄성부재에 의해 가압된 고정쇠가 설치되어 상기 가이드부재와의 결합을 통해 상기 가이드부재의 위치가 유지되는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 보강체의 상단에 결합되며, 상기 보강체의 상기 그라우트주입공 및 상기 중심공과 연통되도록 개구된 가력재고정부재를 더 포함하고,

상기 가력재고정부재에는 하나 또는 복수개의 보조가력재가 결합되는 결합공 이 형성된 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.
제1항에 있어서,

상기 지반보강장치는,

상기 가이드부재에 형성된 연결공을 통해 복수개의 지반보강장치를 다단으로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라우트 분사용 돌출부재를 구비한 지반보강장치.