KR20070087945A - 접착형 록볼트 - Google Patents

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KR20070087945A
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Abstract

본 발명은 접착제인 충진용 몰탈이 수축가능한 연질호스를 포함한 공급호스를 따라 록볼트의 선단부까지 공급되도록 한 후 충진된 몰탈의 압력에 의하여 자연적으로 연질호스가 압착되어, 몰탈이 공급호스를 따라 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것으로, 접착제의 흘러내림을 방지하기 위하여 상기 록볼트에 마련되며, 접착제 주입통로가 형성된 밀폐장치 ; 천공에 주입된 접착제의 외압에 의하여 수축가능한 연질호스를 포함하여 이루어지며, 일단이 상기 밀폐장치의 접착제 주입통로에 연결되며, 타단이 상기 록볼트의 선단부까지 연장되는 공급호스 ; 를 포함하여 이루어져, 접착제가 상기 접착제 주입통로 및 상기 공급호스를 따라 상기 록볼트의 선단부에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
몰탈, 접착, 록볼트, 공급호스, 연질호스, 밀폐장치, 클립, 쐐기캡, 확장캡

Description

접착형 록볼트{CEMENT MORTAR TYPE ROCK BOLT}
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 접착형 록볼트의 개념 단면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 도 1의 B-B선 단면도,
도 4는 도 1의 C-C선 단면도,
도 5는 도 1의 D-D선 단면도,
도 6은 확장캡(220)의 사시도,
도 7은 확장캡(220)의 종단면 사시도,
도 8은 쐐기캡(210)의 사시도,
도 9은 쐐기캡(210)의 종단면 사시도,
도 10a 및 도 10b는 도 1의 실시례의 사용 순서도를 설명하기 위한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 록볼트
200 : 밀폐장치
210 : 쐐기캡 211 : 간이체결돌기
212 : 암나사바 213 : 쐐기부
215 : 회전방지턱
220 : 확장캡 221 : 슬라이딩부
223 : 걸림부 224 : 테이퍼
225 : 쐐기부 삽입홈 226 : 절개홈
227 : 간이체결홈 228 : 공기배출통로
300 : 공급호스체결용 클립 400 : 공급호스
본 발명은 접착형 록볼트에 관한 것이다.
각종 토목 및 건축공사, 특히 터널공사에 있어서 터널의 굴착 후 터널의 붕괴를 방지하기 위하여 많은 록볼트를 설치하게 된다.
록볼트는 벽면에 구멍을 뚫고 그 속에 볼트를 끼운 다음 지압판을 끼우고 너트를 단단히 죔으로써 굴착시 발파 등으로 인하여 연약해진 암반을 견고하고 안정된 암반에 고정시켜 암반의 보강 및 낙석을 방지하기 위하여 사용된다.
록볼트에는 암반 등에 고정되는 형태에 따라 쐐기형 볼트, 신축형 볼트, 접착형 볼트로 구분될 수 있다.
쐐기형 볼트는 볼트 선단의 확대를 위하여 쐐기를 가볍게 끼워서 삽입하고 볼트의 다른 끝을 망치 등으로 가볍게 타격하여 선단부의 확대부를 확대시켜 정착한다.
신축형 볼트는 테이퍼(taper)가 붙은 셀(shell)과 콘(cone)을 붙여서 볼트를 회전시켜 셀을 확장시켜 이에 따른 마찰력을 이용한다.
본 발명의 이용 분야인 접착형 볼트는 구멍과 볼트 사이를 접착제로 충진시켜 암반을 지지하게 되는데, 접착제로서는 시멘트 몰탈이나 합성수지(resin)을 이용한다.
접착형 볼트의 시공 방법은, 천공드릴을 이용하여 암반에 소정의 간격으로 구멍을 뚫어 록볼트를 삽입하고 몰탈 충전기를 이용하여 구멍에 몰탈을 주입한 후 지압판 및 너트를 사용하여 암반에 고정한다.
이때 수평각 이상의 각도로 천공된 구멍의 몰탈 주입과정에서 구멍 내부로부터 몰탈의 흘러내림 현상이 발생하며, 밀폐장치의 밀폐력이 약하게 되면 몰탈의 충진밀도가 떨어져 최종 부착강도가 떨어지게 된다. 또한 천공 내부의 몰탈이 완전히 굳어 록볼트의 고정지지력을 발생할 때까지 록볼트가 떨어질 위험성을 가지고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 명세서에 일체화된 종래의 기술로서 국내 등록실용신안 제20-0136682호 "록볼트용 몰탈캡", 국내 등록특허 제10-0383453호 "락 볼트 시공용 고정구" 등이 공개되어 있다.
이러한 종래 기술들, 특히 국내 등록실용신안 제20-0136682호 "록볼트용 몰탈캡"은 다음과 같은 문제점을 가진다.
(1) 암반 천공의 특성상 천공경이 일정치 않기 때문에, 고정된 몰탈캡은 천공경이 크게 뚫리는 경우에는 보조캡을 추가로 설치하여야 하며, 천공경이 작게 뚫리면 천공에 삽입되지 못하기 때문에 작업성이 떨어진다.
(2) 몰탈 주입용 파이프의 길이가 짧아 몰탈이 주입될 때 하부에서부터 채워짐으써 내부 공기를 제거하기 위하여 공기 배출용 호스를 장착하였으나, 하부에서 상부로 몰탈이 충진됨으로써 발생되는 몰탈의 압력에 의하여 공기 배출용 호스가 막혀 내부의 공기가 배출되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.. 따라서 잔존한 공기에 의하여 시공이 완료된 상태에서 기포가 생성되고 록볼트와 암반의 부착성이 떨어져 안전사고를 유발할 수 있다.
또한 종래 기술인 국내 특허 제10-0383453호 "락 볼트 시공용 고정구"는 다음과 같은 문제점을 가진다.
(1) 암반에 삽입되는 금속재의 날개가 삽입할 때 접혀지게 되어 록볼트의 고정력이 떨어져 안전사고의 위험이 있다.
(2) 몰탈을 완전히 채운 후 록볼트를 삽입하므로, 록볼트의 체적만큼 몰탈이 외부로 흘러내려 비경제적이며 작업성이 좋지 않다.
(3) 하부 고무 밀폐장치가 몰탈공급용 호스의 제거시 아래 방향으로 접힐 경우 충진몰탈의 밀폐력이 상실되어 몰탈이 흘러내릴 수 있다.
(4) 밀폐장치 장착 후 몰탈 공급용 호스를 상부까지 주입하고 충진한 후 몰탈 공급용 호스를 제거한 후 다시 록볼트를 삽입하여야 하기 때문에 시공절차가 복 잡하다.
(5) 일정수의 날개가 바깥쪽과 안쪽에 형성되어 천공 내벽과 직선적으로 만나지 않기 때문에 완전히 밀폐되지 못하여 몰탈이 흘러 나올 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 접착제인 충진용 몰탈이 수축 가능한 연질호스를 포함한 공급호스를 따라 록볼트의 선단부까지 공급되도록 한 후 충진된 몰탈의 압력에 의하여 자연적으로 연질호스가 압착되어, 몰탈이 공급호스를 따라 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 접착형 록볼트에 있어서 ; 접착제의 흘러내림을 방지하기 위하여 상기 록볼트에 마련되며, 접착제 주입통로가 형성된 밀폐장치 ; 천공에 주입된 접착제의 외압에 의하여 수축가능한 연질호스를 포함하여 이루어지며, 일단이 상기 밀폐장치의 접착제 주입통로에 연결되며, 타단이 상기 록볼트의 선단부까지 연장되는 공급호스 ; 를 포함하여 이루어져, 접착제가 상기 접착제 주입통로 및 상기 공급호스를 따라 상기 록볼트의 선단부에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 밀폐장치는 : 상기 록볼트에 나사체결되도록 암나사부 가 형성되며, 외주면이 상광하협의 쐐기부을 가지는 쐐기캡 ; 및 상기 록볼트에 슬라이딩되도록 중공이 형성되는 슬라이딩부와 상기 슬라이딩부에 연결되며 외주면에는 테이퍼가 돌출형성되며 내주면에는 상기 쐐기부가 삽입될 수 있도록 쐐기부삽입홈이 형성되며 상기 쐐기부가 상기 쐐기부삽입홈에 삽입되어 상기 테이퍼가 벌려질 수 있도록 길이방향을 따라 복수의 절개홈이 형성된 걸림부를 포함하여 이루어지는 확장캡 ; 으로 이루어지며, 상기 공급호스의 일단은 상기 쐐기캡에 연결되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 쐐기캡의 외주면에는 링형태의 간이체결돌기가 형성되며, 상기 걸림부의 내주면에는 상기 간이체결돌기가 삽입되는 링형태의 간이체결홈이 형성되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 쐐기캡의 외주면에는 상기 절개홈에 삽입되기 위한 복수의 회전방지턱이 돌출형성되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 확장캡에 공기배출통로가 형성되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 일 실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 의한 접착형 록볼트의 개념 단면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선 단면도이며, 도 4는 도 1의 C-C선 단면도이며, 도 5는 도 1의 D-D선 단면도이며, 도 6은 확장캡(220)의 사시도이며, 도 7은 확장캡(220)의 종단면 사시도이며, 도 8은 쐐기캡(210)의 사시도이며, 도 9은 쐐기캡(210)의 종단면 사시도이며, 도 10a 및 도 10b는 도 1의 실시례의 사 용 순서도를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시례의 접착형 록볼트는 크게 록볼트(100), 밀폐장치(200), 공급호스체결용 클립(300), 공급호스(400)로 이루어진다.
록볼트(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 주면에 나사산이 형성된 통상의 록볼트이다.
밀폐장치(200)는 쐐기캡(210)과 확장캡(220)으로 구분형성된다.
먼저 도 1, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7을 참고하여 확장캡(220)을 설명한다.
확장캡(220)은 다시 슬라이딩부(221)와 걸림부(223)로 형성된다.
슬라이딩부(221)는 그 내부에 중공이 형성되며, 그 중공에는 록볼트(100)가 삽입되며, 따라서 슬라이딩부(221)는 록볼트(100)의 길이방향을 따라 슬라이딩가능하다. 한편, 슬라이딩부(221)의 외주면은 상협하광의 형태를 가지게 되며, 최하단부는 가급적 천공 구멍의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
걸림부(223)는 슬라이딩부(221)로부터 상부로 연장형성되며, 쐐기캡(210)의 작용에 의하여 벌려지게 되어, 천공된 구멍의 벽면에 본 걸림부(223)가 걸리게 되는 것이다.
이를 위하여 걸림부(223)의 외주면에는 다수의 테이퍼(224)가 돌출형성되며, 내주면은 쐐기캡(210)이 삽입될 수 있도록 록볼트(100)의 외주와 소정 간격 이격되도록 쐐기부삽입홈(225)이 형성되어 있다.
또한 쐐기부삽입홈(225)에 쐐기캡(210)이 삽입되었을 때 걸림부(223)가 벌려질 수 있도록 걸림부(223)에는 그 길이 방향을 따라 4개의 절개홈(226)이 형성되어 있다. 이때 절개홈(226)의 폭은 3개가 동일하며, 나머지 한 개는 다른 절개홈들에 비하여 큰 폭을 가진다. 이는 쐐기캡(210)과 확장캡(220)의 조립시 직선상으로 접착제 주입통로가 형성될 수 있도록 쐐기캡(210)과 확장캡(220)에 방향성을 부여하기 위한 것이다.
한편 걸림부(223)의 내주면 상부에는 링 형태의 간이체결홈(227)이 형성되어 있다. 간이체결홈(227)은 록볼트(100)의 천공 구멍 삽입 전에 쐐기캡(210)의 간이체결돌기(211)와 맞물려 임시적인 체결 상태를 유지할 수 있게 한다.
한편, 접착제 주입통로의 하나로써 확장캡(220)의 슬라이딩부(221)에는 확장캡용 접착제 주입통로(222)가 형성되며, 확장캡용 접착제 주입통로(222)는 확장캡(220)의 하면과 쐐기부 삽입홈(225)을 연결한다.
한편, 확장캡(220)에는 공기배출통로(228)가 형성되어 있다. 공기배출통로(228)는 천공된 구멍에 록볼트(100)를 삽입한 후 몰탈을 충진할 경우 천공된 구멍의 공기가 외부로 빠져나가는 통로로서 역할한다.
다음으로 도 1, 도 3, 도 8, 도 9을 참고하여 쐐기캡(210)을 설명한다.
쐐기캡(210)은 그 내부에 암나사부(212)가 형성되며, 상기 암나사부(212)에 록볼트(100)가 나사체결된다.
또한 쐐기캡(210)은 중간부 및 상부는 그 외주면이 상광하협의 형태를 가진 쐐기부(213)가 형성되어 있다. 쐐기부(213)는 확장캡(220)의 쐐기부삽입홈(225)에 삽입되어 걸림부(223)를 벌리는 역할을 한다.
한편 쐐기캡(210)의 하부 외주면에는 링 형태의 간이체결돌기(211)가 돌출형성되어 있으며, 상기 간이체결돌기(211)는 록볼트(100)의 천공 구멍 삽입 전에 확장캡(220)의 간이체결홈(227)과 맞물려 임시적인 체결 상태를 유지할 수 있게 한다.
또한 쐐기캡(210)의 외주면에는 확장캡(220)의 절개홈(226)에 삽입되기 위한 4개의 회전방지턱(215)이 돌출형성되어 있다. 절개홈(226)이 3개의 작은 홈과 1개의 큰 홈으로 구분되는 것에 대응하여, 회전방지턱(215) 또한 3개의 작은 회전방지턱(215)과 1개의 큰 회전방지턱(215)으로 구분 형성된다.
회전방지턱(215)이 절개홈(226)에 삽입되면, 쐐기캡(210)과 확장캡(220)은 상대적인 회전이 불가능하게 된다. 즉 확장캡(220)이 회전되지 못하도록 구속하면, 그 구속력은 쐐기캡(210)에 전달되어 쐐기캡(210)도 회전이 불가능하게 된다.
이와 같이 회전방지턱(215)은 쐐기캡(210)과 확장캡(220)이 동일하게 회전할 수 있도록 구속하는 한편, 그 폭을 달리하도록 하여 쐐기캡(210)과 확장캡(220)의 조립 방향을 구속한다. 즉 큰 회전방지턱(215)은 큰 절개홈(226)에만 삽입될 수 있기 때문에 그 조립상태는 항상 동일하게 된다. 이에 따라 쐐기캡(210)과 확장캡(220)의 조립시 접착제 주입통로를 간편하게 직선상으로 형성할 수 있다.
한편, 접착제 주입통로의 하나로써 쐐기캡(210)에는 쐐기캡용 접착제 주입통로(216)가 형성되며, 쐐기캡용 접착제 주입통로(216)는 공급호스(400)와 용이하게 연결되기 위하여 상부로 돌출형성되어 있다.
다음으로 도 1 및 도 2를 참고하여 공급호스체결용 클립(300)을 설명한다.
공급호스체결용 클립(300)은 클립 본체(310)와 연결관(320)으로 구성된다.
클립 본체(310)는 도 2에 도시한 바와 같이 그 단면이 "C"형태로서, 개방된 부위를 벌려 록볼트(100)에 체결하면 그 탄성력으로 록볼트(100)에 고정체결된다.
클립 본체(310)에는 연결관(320)이 마련되며, 연결관(320)은 플라스틱 파이프로 구성될 수 있다. 연결관(320)에는 후술하는 공급호스(400)의 재질 중 비닐호스가 체결될 시 그 비닐호스의 일단이 연결된다. 즉, 비닐호스가 아닌 경질의 플라스틱 호스가 본 공급호스체결용 클립(300)에 체결될 때에는 연결관(320) 없이 클립 본체(310)만 사용될 수 있다.
다음으로 공급호스(400)를 설명한다.
공급호스(400)는 접착제, 즉 시멘트 몰탈 등을 공급하기 위한 호스로서, 몰탈을 충진한 후 공급호스(400) 중 수축 가능한 연질호스 부분이 외부의 몰탈의 압력에 의하여 눌러지게 되어 자동적으로 천공 내부의 몰탈이 밀폐되기 위함이다.
본 실시례의 경우 록볼트의 선단부까지 접착제, 즉 시멘트 몰탈을 공급하기 위한 공급호스(400)의 재질로서는 비닐호스 또는 고무호스 등 외부의 압력에 의하여 충분히 수축에 의한 밀폐가 될 수 있는 연질의 재질이면 가능하다.
또한 실시례에 따라서는 공급호스의 일부분을 연질호스로 형성하되, 나머지 부분을 경질의 플라스틱호스로 형성하여, 연질호스와 경질의 플라스틱호스가 조립된 상태로 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 주요 특징인 연질호스는 공급호스(400)의 일부분에만 마련되어도 몰탈의 충진 후 몰탈의 압력에 의하여 연질호스가 눌러지게 되어 결과적으로 내부의 몰탈이 공급호스를 따라 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 것이다.
이하 도 10a 및 도 10b를 통하여 본 접착형 록볼트의 시공 순서를 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 시공 순서를 개념적으로 설명하기 위한 것이며, 록볼트의 직경과 길이는 실제 적용시에 얼마든지 달라질 수 있는 것이다.
(a) 먼저 록볼트(100)에 쐐기캡(210)을 원하는 깊이만큼 나사체결한다.
(b) 록볼트(100)에 확장캡(220)을 밀어넣되, 확장캡(220)의 간이체결홈(227)이 쐐기캡(210)의 간이체결돌기(211)에 체결되도록 하여 임시적인 조립상태를 유지한다. 이로서 밀폐장치(200)의 조립이 완료된다. 이때 회전방지턱(215)과 절개홈(226)의 구조에 의하여 일정한 방향성을 유지하면서 확장캡(220)과 쐐기캡(210)이 체결된다.
(c) 쐐기캡(210)의 접착제 주입통로(216)에 호스 체결 장치를 이용하여 몰탈공급용 공급호스(400)를 체결하고 록볼트(100)의 선단부까지 연결한 후 공급호스체결용 클립(300)을 이용하여 체결한다.
(d) 록볼트(100), 몰탈공급용 공급호스(400), 밀폐장치(200), 공급호스체결용 클립(300)의 조립이 완료된 상태에서 천공 구멍에 본 록볼트(100)를 삽입한다.
이때 천공 구멍의 상부는 도 10 기준으로 좌측이며, 천공 구멍의 하부는 도 10 기준으로 우측이다.
(e) 록볼트(100)의 천공 구멍 삽입 후, 확장캡(220)을 외부에서 손으로 잡고 록볼트(100)를 당기면 록볼트(100)와 고정된 쐐기캡(210)이 확장캡(220) 속으로 들어가면서 확장캡(220)의 걸림부(223)가 벌어져, 걸림부(223)가 천공 구멍의 벽면에 1차 고정이 된다.
(f) 확장캡(220)이 고정된 후 외부의 몰탈 주입호스를 확장캡용 접착제 주입통로(222)를 지나 쐐기캡용 접착제 주입통로(216)에 몰탈을 밀게되면, 몰탈공급용 공급호스(400)가 몰탈에 의하여 확장되면서 천공 구멍의 상부로부터 몰탈이 채워지게 되고, 하부의 공기는 확장캡(220)의 공기배출통로(228)를 통하여 외부로 배출된다.
(g) 몰탈 충전이 완료되면, 즉 공기배출통로(228)로 몰탈이 흘러나올 정도가 되면, 외부 몰탈 주입호스를 정지시키고 뽑아냄으로써 외부 몰탈주입 작업이 완료된다. 외부 몰탈 주입 작업이 완료되는 순간 몰탈 공급용 공급호스(400) 내부는 압력이 해제되며 외부에 선행 충진된 몰탈의 외압에 의하여 몰탈 공급용 공급호스(400) 중 연질호스 부분이 눌러지게 되어 자동적으로 밀폐가 된다.
(h) 최종적으로 지압판(120)을 삽입한 후 너트(110)를 체결함으로써 더욱 강한 밀폐력 및 고정력을 발현한 후 록볼트 설치 작업을 완료한다.
상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례에 불과하며 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하 는 것이다.
본 발명은 접착제인 충진용 몰탈이 공급호스를 따라 록볼트의 선단부까지 공급되도록 한 후 충진된 몰탈의 압력에 의하여 자연적으로 수축 가능한 연질호스가 압착되어, 몰탈이 공급호스 내부를 따라 흘러내리는 것을 별도의 작업 없이도 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 쐐기캡과 확장캡의 쐐기 체결 구조에 의하여 밀폐장치의 천공 구멍의 벽면에의 고정작업을 용이하게 수행할 수 있다.

Claims (5)

  1. 접착형 록볼트에 있어서 ;
    접착제의 흘러내림을 방지하기 위하여 상기 록볼트에 마련되며, 접착제 주입통로가 형성된 밀폐장치 ;
    천공에 주입된 접착제의 외압에 의하여 수축가능한 연질호스를 포함하여 이루어지며, 일단이 상기 밀폐장치의 접착제 주입통로에 연결되며, 타단이 상기 록볼트의 선단부까지 연장되는 공급호스 ;
    를 포함하여 이루어져,
    접착제가 상기 접착제 주입통로 및 상기 공급호스를 따라 상기 록볼트의 선단부에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 접착형 록볼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀폐장치는 :
    상기 록볼트에 나사체결되도록 암나사부가 형성되며, 외주면이 상광하협의 쐐기부을 가지는 쐐기캡 ; 및
    상기 록볼트에 슬라이딩되도록 중공이 형성되는 슬라이딩부와 상기 슬라이딩부에 연결되며 외주면에는 테이퍼가 돌출형성되며 내주면에는 상기 쐐기부가 삽입될 수 있도록 쐐기부삽입홈이 형성되며 상기 쐐기부가 상기 쐐기부삽입홈에 삽입되 어 상기 테이퍼가 벌려질 수 있도록 길이방향을 따라 복수의 절개홈이 형성된 걸림부를 포함하여 이루어지는 확장캡 ; 으로 이루어지며,
    상기 공급호스의 일단은 상기 쐐기캡에 연결되는 것을 특징으로 하는 접착형 록볼트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쐐기캡의 외주면에는 링형태의 간이체결돌기가 형성되며, 상기 걸림부의 내주면에는 상기 간이체결돌기가 삽입되는 링형태의 간이체결홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 접착형 록볼트.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 쐐기캡의 외주면에는 상기 절개홈에 삽입되기 위한 복수의 회전방지턱이 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 접착형 록볼트.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확장캡에 공기배출통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 접착형 록볼트.
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