KR100697333B1 - 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커에 관한 것으로, 네일공 내에 몰탈 등의 충진재를 주입할 때 상기 충진재가 상기 네일공 밖으로 누출되지 않도록 밀봉하는 작업을 별도로 수행하지 않고 상기 충진재의 주입작업에 의해 자동으로 이루어지도록 함을 목적으로 하며, 몰탈 주입호스가 관통되고 지중의 네일공 내의 공기가 배출되는 하나 이상의 공기배출부가 구비되어 상기 네일공에 삽입되는 네일의 둘레부에 고정되면서 주연부가 상기 네일공의 내벽면에 밀착되어 밀봉하는 스파이더(10)와; 그리고, 상기 몰탈 주입호스가 관통되는 판상이면서 상기 네일의 상기 스파이더 앞에 슬라이딩 가능하게 장착되어 상기 몰탈의 충진압력에 의해 상기 스파이더측으로 밀리면서 상기 스파이더가 벌어지도록 하는 밸브플레이트를 포함하여 구성된다.

네일, 패커, 스파이더, 밸브

Description

도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커{A PACKER FOR PRESSURE TYPE SOIL NAILING}

도 1은 본 발명에 따른 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커가 네일에 결합된 상태의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커의 분해 사시도.

도 3a 내지 도 3c는 각각 본 발명에 따른 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커의 작용 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 네일, 2 : 네일공

3 : 몰탈 주입호스, 10 : 스파이더

11 : 허브, 12 : 밀봉날개

13 : 밀봉부, 14 : 호스 고정홀

15 : 공기배출부, 16 : 타이 밴드

17 : 오링, 20 : 밸브플레이트

21 : 슬라이딩 허브, 22 : 가압부

30 : 밀봉재,

본 발명은 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패커가 별도의 밀봉작업에 의하지 않고 네일공 내부에 충진되는 몰탈에 의해 자연적으로 네일공에 밀착되도록 함으로써 작업을 단순화할 수 있도록 한 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커에 관한 것이다.

일반적으로, 산업이 발달함에 따라 단지 조성이나 신도시 건설 등으로 산지와 같은 급경사지를 개발하는 것이 불가피한 실정이며, 따라서 토지의 이용도를 높이고 주거단지의 안정성과 쾌적성을 확보하면서 시공성, 경제성 및 환경 보전성을

충족시킬 수 있는 사면안정 대책공법의 확립이 요구되고 있다.

사면 안정공법으로 가장 널리 이용되고 있는 쏘일네일링(Soil Nailing)은 지반보강공법으로서, 사면보강 및 굴착면에 대한 유연한 지보 등의 목적으로 유럽 및 미국지역에서 널리 활용되고 있다.

이와 같은 쏘일네일링 공법은 네일을 프리스트레싱 없이 비교적 촘촘한 간격으로 원지반에 삽입하여 원지반 자체의 전체적인 전단강도를 증대시키고 공사도중이나 완료후에 예상되는 지반의 변위를 가능한 억제하는 공법이라 할 수 있다.

특히, 굴착지 대체구조물의 경우, 중량 콘크리트 벽체, 엄지말뚝벽체 및 현장타설 슬러리벽체 등 다른 공법들과 비교할 때 쏘일네일링 공법은 저렴한 공사비, 경량의 시공장비, 현장여건 및 지반조건의 적응성, 유연성 등 상대적인 장점을 지

니고 있으며, 지진 등 동적하중의 경우에도 과다한 변위 없이 저항능력을 충분히 발휘할 수 있다는 특징을 갖는다.

이와 같은 쏘일네일링 공법의 기본적인 설계개념은 네일링에 의해 보강된 영역의 토괴가 마치 일체화된 옹벽과 같은 작용을 한다는 것에 의해 보강토 벽체가 가정할 수 있는 어떠한 경사면에 대해서도 안정을 유지한다고 하는 것이다.

종래의 쏘일네일링 공법은 네일공 천공, 네일 설치, 네일공 밀봉, 네일공 타설 등의 순서로 이루어진다.

본 발명은 패커에 관한 것이므로 쏘일네일링 공법 중 네일공 밀봉공정에 사용되는 패커에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 패커는 네일공에 네일을 설치한 후, 상기 네일공에 몰탈 등의 충진재를 충진할 때 상기 몰탈이 상기 네일공 밖으로 누출되지 않도록 상기 네일공을 밀봉하는 것으로, 예컨대, 등록실용신안 제290351호로 제안된 압력식 쏘일네일링용 패커기가 있다.

종래 기술에 의한 압력식 쏘일네일링용 패커기는, 굴착면에 천공된 구멍에 삽입되어 그라우팅 영역을 밀폐시키기 위한 것으로서, 네일과; 상기 네일의 길이방향으로 중심부위에 상호 소정의 간격을 두고 끼워지는 제 1 패킹 및 제 2 패킹과; 상기 제 1 패킹과 제 2 패킹의 외주면을 감싸면서 설치되어 제 1 패킹과 제 2 패킹 사이의 공간을 밀폐하는 부직포와; 상기 제 1 패킹 및 제 2 패킹을 관통하되 그 일단부가 상기 네일의 일단부에 근접한 위치에 설치되고, 상기 그라우팅 영역에 그라우트 약액을 주입하기 위한 제 1 그라우팅관과; 상기 제 1 패킹 및 제 2 패킹을 관 통하되 그 일단부가 상기 제 2 패킹에 근접하게 설치되고, 상기 그라우팅에 따른 그라우팅 영역의 공기 및 이물질을 제거하기 위한 공기 및 이물질 제거관과; 상기 제 1 패킹을 관통하되 그 일단부가 상기 제 1 패킹과 제 2 패킹 사이의 공간에 위치하도록 설치되고, 상기 부직포에 의해 밀폐된 공간에 겔화에 따라 부피가 팽창되는 발포우레탄을 주입하기 위한 발포우레탄 주입관으로 구성된다.

종래 기술에 의한 압력식 쏘일네일링용 패커기는, 별도의 급결성 팽창제의 주입에 의해 팽창되어 네일공을 밀폐하는 것이다.

즉, 상기 네일공에 시멘트 밀크 등의 충진재를 주입하기 이전에 패커기 내부에 팽창제를 주입하여 상기 패커기를 팽창시켜 네일공을 밀봉한 후, 네일공 내부에 몰탈 등의 충진재를 주입하여 네일을 설치하는 것이다.

따라서, 종래 기술에 의한 패커에 의하면, 패커 내에 충진된 팽창제가 고결되기 전까지는 네일공 내부에 몰탈을 주입할 수 없으므로 팽창제의 고결이 완료될 때까지 작업을 중단할 수밖에 없다. 이때, 팽창제로 고결시간이 빠른 급결성 팽창제를 사용함으로써 고결시간을 단축할 수는 있지만, 고결시간이 짧아지는 것일 뿐 주입과 동시에 고결되는 것이 아니기 때문에 고결시간까지 작업을 중단하게 된다. 즉, 그리고, 팽창제의 주입 작업과 몰탈의 주입 작업, 즉 2번의 작업을 수행하여야 하기 때문에 작업성이 떨어지고 생산원가가 상승되는 단점도 있다.

한편, 팽창제가 주입과 동시에 고결된다면 고결시간이 매우 짧으므로 작업을 중단하지 않아도 될 것이지만, 이러한 급결성 팽창제는 고가이기 때문에 공사원가가 비싸지는 단점이 있다.

또한, 팽창제의 고결시간이 긴 경우에는 사면을 긴급히 안정시켜야 환경에서는 적용하지 못하므로 효용성이 떨어지는 단점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 네일공 내에 몰탈 등의 충진재를 주입할 때 상기 충진재가 상기 네일공 밖으로 누출되지 않도록 밀봉하는 작업을 별도로 수행하지 않고 상기 충진재의 주입작업에 의해 자동으로 이루어지도록 한 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 고가의 팽창제를 사용하지 않고 네일공을 밀봉할 수 있도록 하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커는, 몰탈 주입호스가 관통되고 지중의 네일공 내의 공기가 배출되는 하나 이상의 공기배출부가 구비되어 상기 네일공에 삽입되는 네일의 둘레부에 고정되면서 주연부가 상기 네일공의 내벽면에 밀착되어 밀봉하는 스파이더와; 그리고, 상기 몰탈 주입호스가 관통되는 판상이면서 상기 네일의 상기 스파이더 앞에 슬라이딩 가능하게 장착되어 상기 몰탈의 충진압력에 의해 상기 스파이더측으로 밀리면서 상기 스파이더가 벌어지도록 하는 밸브플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커(100)는, 네일(1)의 둘레부에 결합되며 네일공(2)(도 3a 참고)의 내벽면에 밀착되어 네일공(2)을 밀봉하는 스파이더(10)와, 스파이더(10)가 네일공(2)에 밀착되도록 하는 밸브플레이트(20)를 포함하며, 이하, 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.

스파이더(10)는 그 기능적으로 볼 때 몰탈 주입호스(3)가 관통되어야 하고 네일공(2) 내부에 몰탈(M)(도 3c 참고)이 주입될 때 네일공(2) 내부의 공기가 외부로 배출되는 공기배출부를 구비하면서 그 주연부가 네일공(2)의 내벽면에 밀착되어야 하며, 구체적인 구조를 설명하면, 네일(1)의 외주부에 결합되는 환형의 허브(11), 허브(11)의 일측 단부에 상호 간에 일부분이 겹쳐지면서 허브에 대해 절첩 가능하도록 방사상으로 형성되는 부채꼴 형상의 밀봉날개(12), 밀봉날개(12)들을 네일공(2)의 내벽면측으로 벌어지도록 탄력 지지하는 탄성부재(미도시)로 구성된다. 즉, 스파이더(10)는 다수의 밀봉날개(12)들이 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 상시 벌어지도록 지지되어 그 주연부가 네일공(2)의 내벽면에 밀착됨으로써 몰 탈(M)이 외부로 누출되지 않도록 밀봉하는 것이다.

밀봉날개(12)들은 얇은 판재이기 때문에 그 주연부가 네일공(2)의 내벽면과 선접촉됨에 따라 그 사이에 틈이 발생될 수 있으므로 몰탈(M)의 누출을 효과적으로 막을 수 없으며, 이를 보완하기 위하여 다수의 밀봉날개(12)의 외주연에 각각 수평(여기서 수평은 네일공(2)의 내벽면과 면접촉되도록 밀봉날개(12)에서 연장된 상태를 말함)으로 절곡 형성되어 네일공(2)의 내벽면에 면접촉 상태로 밀착되는 밀봉부(13)가 더 포함된다.

이러한 구조의 스파이더(10)는 몰탈 주입호스(3)가 관통되는 호스 고정홀(14)과 네일공(2) 내부에 존재하는 공기를 배출하기 위한 공기배출부(15)가 형성된다. 예컨대, 공기배출부(15)는 밀봉날개(12)들 중 어느 하나에 형성된다. 여기서, 도면 중 미설명부호 19는 호스 고정홀(14)에 고정된 몰탈 주입호스(3)를 고정하는 오링이다.

이와 같은 구조의 스파이더(10)는 합성수지를 재질로 하며, 네일(1)의 둘레부에 고정되는 것이며, 그 고정구조를 설명하면, 예를 들어, 네일(1)은 외주면에 다수의 환형 돌기(1a)들이 형성된 통상의 철근이며, 허브(11)의 내주면에는 철근(1)의 돌기(1a)가 삽입되는 삽입홈(11a)이 형성되어 철근(1)의 돌기(1a)를 허브(11)의 삽입홈(11a)에 끼워 결합하고, 여기에, 허브(11)의 밀봉날개(12)측에는 허브(11)를 네일(1)측으로 조이는 타이 밴드(16)가 감기고, 허브(11)의 자유단부측 외주부에는 오링(17)이 끼워진다.

밸브플레이트(20)는 네일(1)의 스파이더(10)로부터 전방으로 이격된 곳에 슬 라이딩 가능하게 결합되어 몰탈(M)의 충진압력에 의해 스파이더(10)측으로 밀리면서 스파이더(10)와의 사이에 존재하는 공기의 기압에 의해 스파이더(10)가 벌어지도록 하는 것이며, 네일(1)의 둘레부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 환형의 슬라이딩 허브(21), 슬라이딩 허브(21)의 일측에 방사상으로 형성되며 몰탈(M)의 주입 압력에 의해 스파이더(10)측으로 밀려 스파이더(10)의 밀봉날개(12)들이 네일공(2)의 내벽면측으로 펼쳐지도록 가압함과 아울러 스파이더(10)의 공기배출부(15)를 막아 네일공(2) 내의 압력을 상승시키는 가압부(22)로 구성될 수 있다.

밸브플레이트(20)는 네일공(2)의 내벽면과 간섭되지 않으면서 이동하여야 하므로 네일공(2)의 내경보다 작은 외경을 가지며, 바람직하게 스파이더(10)의 마감부(13) 안쪽에 삽입될 수 있는 외경을 갖는다. 도면 중 미설명부호 23은 몰탈 주입호스(3)가 수밀을 유지하면서 슬라이딩되는 호스 관통공이다.

이상과 같이 구성된 밸브플레이트(20)와 스파이더(10)만으로도 몰탈(M)의 충진압력에 의해 네일공(2)을 밀봉할 수 있지만, 패커(100)에 의한 밀봉력이 더욱 견고하도록 밸브플레이트(20)와 스파이더(10)의 사이에는 유연성 있는 재질의 밀봉재(30)가 결합될 수 있다.

스파이더(10)는 네일(1)에 고정되지만 밸브플레이트(20)는 이동되는 것이기 때문에 밀봉재(30)는 외력에 의해 자유롭게 접힐 수 있는 유연성 있으면서 네일공(2)을 밀봉할 수 있는 재질로서 부직포가 바람직하다.

밀봉재(30)는 밸브플레이트(20)의 이동거리를 감안한 길이(어느 하나의 수치로 한정하지는 않음)이며, 밸브플레이트(20)의 밀봉부(22)의 외측면과 밀봉날 개(12)의 내측면에 각각 고정된다. 스파이더(10)는 밀봉날개(12)들이 절첩되는 것인 바, 밀봉날개(12)의 절첩을 간섭하지 않도록 고정되어야 할 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커의 작용은 다음과 같다.

도로 및 단지 사면을 안정화하기 위하여 네일(1)을 설치할 때 네일공(2)을 천공한 후 이 네일공(2)에 네일(1)을 삽입하는 공정은 종래와 동일하므로 이에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 하며, 본 발명에 의한 신규한 작용만을 설명한다.

(S10) 네일(1) 삽입. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 패커(100)가 결합된 네일(1)을 도 3a처럼 네일공(2)에 삽입한다.

이때, 네일공(2)의 내벽면에 스파이더(10)의 밀봉날개(12)들이 간섭되지 않도록 스파이더(10)는 홀더(18)에 의해 네일(1)측으로 접힌 상태이다. 홀더(18)는 스파이더(10)를 접어 모을 수 있는 모든 것이 사용 가능하며, 예를 들어 와이어나 테이프(스파이더(10)에 감기며, 네일(1)의 설치완료 후 절단기 등에 의해 끊어져 스파이더(10)가 펼쳐지도록 함), 스파이더(10)를 감싸는 원통 등이 사용 가능하다. 몰탈 주입호스(3)는 스파이더(10)의 호스 고정홀(14)에 관통 고정된 상태이다.

(S20) 스파이더(10) 설치. 네일(1)의 삽입이 완료된 후 홀더(18)를 제거하면 스파이더(10)의 밀봉날개(12)들은 탄성부재의 탄성력에 의해 네일공(2)측으로 벌어지게 되어 밀봉부(13)가 네일공(2)의 내벽면에 밀착된다(도 3b 참고). 밀봉부(13)는 네일공(2)의 내벽면에 면접촉되어 밀봉부(13)와 네일공(2)의 내벽면 사이에는 틈이 존재하지 않게 된다.

(S30) 몰탈(M) 충진. 몰탈 주입호스(3)를 통해 네일공(2)에 몰탈(M)을 주입하여 몰탈(M)이 채워지면 가압부(22)가 몰탈(M)에 의해 가압되어 밸브플레이트(20)가 몰탈(M)의 충진압력에 의해 서서히 스파이더(10)쪽으로 이동하면서 네일공(2) 내부의 공기가 공기배출부(15)를 통해 외부로 배출된다. 밸브플레이트(20)가 이동하다가 몰탈(M)이 스파이더(10)의 앞쪽까지 채워지면 도 3c와 같이, 밸브플레이트(20)가 스파이더(10)의 안쪽에 맞닿아 공기배출부(15)가 막히게 되고, 이렇게 되면 네일공(2) 내부가 외부와 밀폐되어 계속해서 몰탈(M)이 채워지면 내부 압력이 상승하게 되고, 이 압력에 의해 스파이더(10)의 밀봉날개(12)들이 벌어지게 되어 밀봉부(13)와 네일공(2)이 긴밀하게 밀봉된다. 이처럼, 밸브플레이트(20)와 밀봉날개(12)가 접하게 되면 밀봉재(30)가 밸브플레이트(20)와 밀봉날개(12)의 사이에 눌려지므로 도 3c에서는 밀봉재(30)의 도시를 생략한다.

따라서, 네일공(2) 내부에 몰탈(M)을 충진하면 몰탈(M)의 충진 압력에 의해 스파이더(10)가 자연스럽게 네일공(2)을 밀봉함으로써 종래와 같이, 패커에 팽창제를 주입하여, 이 팽창제가 고결되기까지 작업을 중지할 필요가 없다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커에 의하면, 네일공 내부에 몰탈을 주입하기 위하여 네일공 입구를 먼저 밀봉하여야 하는데, 별도의 팽창제를 사용하지 않고 몰탈의 충진압력에 의해 자연적으로 스파이더가 벌어져 네일공을 밀봉함으로써 팽창제의 사용시 팽창제가 고결될 때까지 몰탈의 충진작업을 중지하는 불편함과 시간 손실이 없어지므로 공사 기 간을 단축할 수 있다.

그리고, 고가의 팽창제를 사용하지 않으며, 구조가 매우 단순하기 때문에 공사원가를 절감할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 몰탈 주입호스가 관통 고정되고 지중의 네일공 내의 공기가 배출되는 하나 이상의 공기배출부가 구비되어 상기 네일공에 삽입되는 네일의 둘레부에 고정되면서 주연부가 상기 네일공의 내벽면에 밀착되어 밀봉하는 스파이더와; 그리고,

   상기 몰탈 주입호스가 슬라이딩 가능하게 관통되는 판상이면서 상기 네일의 상기 스파이더 앞에 슬라이딩 가능하게 장착되어 상기 몰탈의 충진압력에 의해 상기 스파이더측으로 밀리면서 상기 스파이더가 벌어지도록 하는 밸브플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스파이더는,

   상기 네일의 외주부에 결합되는 허브, 상기 허브의 일측 단부에 상호 간에 일부분이 겹쳐지면서 상기 허브에 대해 절첩 가능하도록 방사상으로 형성되는 부채꼴 형상의 밀봉날개, 상기 밀봉날개들을 상기 네일공의 내벽면측으로 벌어지도록 탄력 지지하는 탄성부재로 구성된 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스파이더는,

   상기 다수의 밀봉날개의 외주연에 각각 수평으로 절곡 형성되어 상기 네일공의 내벽면에 면접촉 상태로 밀착되는 밀봉부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브플레이트는,

   상기 네일의 둘레부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 허브, 상기 슬라이딩 허브의 일측에 방사상으로 형성되며 상기 몰탈의 주입 압력에 의해 밀려 상기 밀봉플레이트가 펼쳐지도록 가압하는 가압부로 구성되는 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스파이더와 밸브플레이트의 사이에 결합되어 상기 스파이더와 밸브플레이트 사이를 밀봉하는 유연성 재질의 밀봉재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 네일은 외주면에 환형의 돌기가 구비된 철근이며, 상기 스파이더는 허브의 내벽면에 상기 돌기가 끼워지는 삽입홈이 형성되어 상기 네일에 끼워 결합되는 것을 특징으로 하는 도로 및 단지 사면 안정용 압력 네일링 패커.

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