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특허/신기술공법

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비탈면 보강분야

1 이열식 네일링 공법의 특허 및 시스템

강화 시스템 공법

기존의 단일철근(D25~D29)의 록볼트나 쏘일네일을 2개의 이형 철근(D22)으로 대체하여 저항력 및 표면부착력을 극대화

보강 시스템 공법

특수 고안된 강제(Steel)의 정착용 슈와 간격블록부재를 네일체와 강하게 일체화시켜 전구간을 정착 지지장으로 활용

특화된 네일링 공법

신기술의 자연 공기 배제식 팩커체를 사용하여 천공홀을 밀실하게 그라우팅을 실현

발명특허

특허 : 제 10-0628985호
이열식쏘일네일링 장치 및 이의 시공방법

디자인

제 0413666호
쏘일 네일링 장치용 슈

디자인

제 0413504호
간격 블록 부재

2 이열식 네일링 공법의 특징

1. 구조 안정성 강화

2개의 병렬 네일체 사용

[기존공법에 비해 인장저항력 증가]
D29 x 1 → D22 x 2 : 20% 증가

네일 표면적의 확대로 인한 부착 증가

[안정성 증진]
D29 x 1 → D22 x 2 : 표면적 55% 증가

2. 장착용 슈와 간격블록부재

네일 끝단에 강재(steel) 슈 설치

천공홀 내 네일 투입 및 설치 용이

네일중간에 강재(steel) 간격블록부재 설치

마찰면적 최소화로 시공이 용이

정착용 슈와 간격블록부재가 네일과 일체화

사면활동시 전단면에서 지지장 역할을 하여 부착력 증대 및 활동력 분산

3. 자연 공기 배제식 팩커체 및 그라우팅

자연 공기 배제식 팩커체

설치 간편, 제작비용 저렴

팩커체에 의한 효과적인 그라우팅

1차 그라우팅 후 응결 잉여수의 탈수 및 건조 수축, 그라우트재의 손실로 인한 천공홀 내 빈공간의 효과적인 충진

4. 지압판 및 결속장치

2열 네일체의 동시 결속

효과적인 지압 및 결속

결속단면 확대로 인한 결속력 증가

5. 경제성 및 시공성

경제성 극대화

기존 공법에 비해 본당 부담면적 약 25%이상 확대 가능
네일 설치 간격 확대 및 설치 본수 감소
총 공사비 20% 정도 절감효과

시공성 및 관리 용이

시공성 및 관리 용이
천공홀 내 네일체 투입시 마찰면적 최소화로 시공 용이
사다리 형태로 조립된 네일체로 인력 시공성 및 관리 용이

3 개요도 및 세부구성

이열식 네일링 세부구성으로 정착용슈 / 간격블록부재 / 네일 그라우팅호스 / 페커체 / 지압판 / 결속장치가 있으며 각각의 세부구성과 세부적인 특장점으로 기존의 재래식 공법과의 차별화된 특징을 보여준다.

▶ 2개의 네일용 이형철근(KS규격)

  • D22 x 2열의 이형철근(SD400)

▶ 네일 정착용 슈

  • 네일체 선단에서 간격재 및 고정단 역할
  • 네일체 투입시 천공홀 내의 투입 용이

[ 정착용 슈 상세도 ]

▶ 간격블록부재

  • 네일 설치시 간격재(spacer) 역할
  • 인발시 부착강도 증대
  • 네일투입시 마찰면적 최소화로 시공 용이

[ 간격블록부재 상세도 ]

▶ 자연 공기 배제식 팩커체

  • 자연공기 배제 방식
  • 설치 용이
  • 제작비 저렴
  • 그라우팅 효과 극대화

[ 팩커체 상세도 ]

[ 팩커체 설치도 ]

▶ 지압판고 결속장치

  • 시공간편
  • 2개의 네일체를 동시 결속
  • 확실한 결속 효과
  • 지압판의 배치 및 결속 용이

[ 지압판고 결속장치 ]

[ 지압판 결합상태 ]

4 이열식 네일링과 재래식 네일 공법 비교

재래식 네일링 공법에 비해 시공성 및 경제성이 우수한 공법이다. 재래식 네일링 공법과 비교하였을 때 허용강도 및 인발강도는 약 20% 높은 값을 보이며, 이로 인한 시공 간격(C.T.C) 증가로 인해 재래식 네일링 공법에 비해 약 20% 공사비 절감 효과가 있다.

▶ 인발 시험 결과 비교

  • 재래식 네일보다 큰하중에 대해서도 작은 변형 유발
  • 이열식이 재래식의 120% 이상 큰 인잘저항력을 보임

▶ 안정성 증대 비교

안전율 분석 그래프

적용사례

이열식 : D22 x 2, 재래식 : D29 x 1

▶ 경제성 비교

호칭 재래식 네일 이열식네일 비고
1.5 x 1.5m 1.5 x 1.8m 1.5 x 2.0m 1.8 x 1.8m 2.0 x 2.0m
토사 1.0 0.90 0.80 0.75 0.60
풍화암 1.0 0.90 0.80 0.75 0.60
발파암 1.0 0.90 0.80 0.75 0.60
부담면적(%) 100 120 133 144 178

▶ 이열식 네일링 공법 비교

이열식 네일링 재래식 쏘일네일링
개요도
2개의 네일을 강재(steel)의 정착용 슈와 간격블록부재로 조립(병렬)하여 설치하고 그라우팅을 실시하여 인장저항력을 증진시키고 지중파괴 활동체에 대한 전단저항력과 휨모멘트를 증진시키는 공법 공법 개요 원지반 천공후 단일 네일을 프리스트레싱없이 촘촘한 간격으로 지반에 삽입 후 그라우팅을 실시하여 원지반의 활동 저항력을 증진시키는 공법
1. 천공
2. 네일 및 팩커체 조립
3. 네일체 삽입
4. 그라우팅(1차 및 2차)
5. 지압판 및 결속장치 설치
시공순서 1. 천공
2. 네일삽입
3. 그라우팅(3~6회)
4. 지압판 및 결속장치 설치
1. 2개의 보강재를 사용하여 부착, 인장강도 증대
2. 강재의 슈 및 강재의간격재 사용으로 네일투입용이
3. 팩커체 사용으로 그라우팅 시 잉여수탈수 및 밀실 충진
4. 지반활동시 이열의 네일체가 활동 저항체 역할
5. 시공이 간편하고 재래식에 비해 안전성 및 경제성이 높음
장점 1. 네일 설치 간격이 좁고 수량이 많아 부분적인 파괴에 대한 안정성 확보 유리
2. 시공방법 간편
3. 시공사례가 많음
1. 현장에서 단순한 네일체 조립 공정 추가 단점 1. 그라우팅 충진 효과를 높이기 위해서 단계별 3~6회 반복 그라우팅 필요
2. 그라우팅 작업시간이 길고 공벽과 보강재 사이에 공극 발생 우려
3. 충진상태의 확인 불가 및 품질관리가 불리
100% 경제성 120%
(㎡당 공사비 기준)
5 단계별 시공순서

제1단계 천공

터널갱구, 사면절개지 및 지하굴착지 등의 절개면에 하향경사로 천공(직경105mm이상)

제2단계 이열식 네일체 제작

네일 정착용 슈, 인장저항 간격블록부재, 팩커체 및 그라우팅용 호스 결합

제3단계 네일체 삽입

각 천공홀에 조립된 이열식 네일체 삽입

제4단계 천공홀 내 그라우팅

· 품질규정에 적합한 그라우팅 실시
· 1단계: 천공홀 끝단으로부터 홀 입구의 팩커체까지 홀 내부 그라우팅
· 2단계: 응결 잉여수의 배수, 건조수축 및 그라우트재 손실로 인한 천공 홀내부 빈 공간 그라우팅

제5단계 지압 설치 및 네일체 결합

지압판 및 결속장치에 의한 네일체 결합

6 주요 시공 관리 사항 및 시공 사례

▶ 주요 시공 관리 사항

이열식 네일체

1. 콘 형태의 정착용 슈는 네일과 일체가 되도록 하여 네일 인장시 저항체역할을 할 수 있도록 강재(steel)로 제작되어야 하며, 네일과 강하게 결속시켜야한다.
2. 팩커체는 홀 입구에서 네일과 호스 밴드 등을 이용하여 결속시켜 홀내 그라우팅에 의하여 밀리지 않도록 하여야 하며, 홀 내부쪽은 느슨하게 결합시켜야 한다.
3. 간격블록부재는 네일과 강하게 결속시켜 이동되지 않도록 하여야 하며, 네일 인장시 인장 저항체 역할을 할 수 있도록 강재와 같은 강도가 큰 재질로 제작되어야 한다.
4. 간격블록부재는 3m 이하의 간격으로 설치되며, 지반이 좋지 않은 경우 간격을 줄여서 설치하여야 한다.
5. 네일용 철근은 인장강도 fy=400MPa(4,000kgf/㎠) 이상의 이형철근을 사용하여야 한다.

그라우팅

1. 그라우팅은 홀 내를 완전하게 충진시켜야 한다.
2. 그라우팅은 1차 주입이 완료된 후 응결 잉여수의 배수, 건조수축 및 그라우트재 손실로 발생된 공간에 2차 주입을 실시하는 것을 기본으로한다.
3. 그라우팅은 시멘트 몰탈 또는 시멘트 페이스트를 주재료로 사용하되 fck=21MPa(210kgf/㎠)이상이 되도록 하여야 한다.
4. 그라우트의 배합은 물-시멘트비(W/C)가 45%를 넘지 않도록 한다.

▶ 현장 파괴 시험

이열식

사면 활동시 지반내 정착 및 인발저항효과의 강화로 인해 콘크리트에서 파괴된 것과 같은 불규칙한 형상을 보임

재래식

네일용 철근이 비교적 깨끗하게 나타나고 있고 사면하단으로 휘어져 있어 사면 활동시 이열식에 비해 상대적으로 적은 저항력을 보임

▶ 주요 시공 사례

보강 전 후의 사면 모습(보강전)

보강 전 후의 사면 모습(보강후)

암반사면(보강전)

암반사면(보강후)

현장 인발 시험

대전플라워랜드 조성공사(준공후)

철탑사면 보강공사

성환-입장간 국도 공사