KR100478987B1 - 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일과 그제작 방법 및 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트벽체형 파일을 이용한 파일 벽체시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H 형강(10)에 프리플렉스 하중을 주어 H 형강(10)의 인장부에 콘크리트(45)를 타설 양생하되 양측부에는 홈(43)을 형성하되 타입부(46)의 상단부까지만 설치하고 압축부(42)의 플랜지(41)는 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시키고 하중을 서서히 제거하면 상향하중(30)이 작용하는 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 제작하게 된다. 본 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 원지반(1)에 계획된 경계부에 연이어 타입설치하거나 또는 플랜지(41)가 노출된 벽체형 파일(40)을 건너띄어 설치하도록하여 파일 벽체(50)를 설치하되 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연이어 설치할 때 홈(43)이 서로 만나서 형성된 그라우팅 홈(51)에 차수 그라우팅(3)을 실시하고 파일 벽체(50) 내부의 지반을 단계적으로 굴착제거 하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 단계적으로 설치하여 안정성을 유지하게하고 토사의 제거가 완전히 종료되면 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 용접부착하고 지중 구조물(9)의 기초콘크리트(4)와 벽체를 전단연결재와 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생하면서 단계적으로 웨일(7)과 스트러트(6)를 제거하여 파일 벽체(50)와 완전히 합성된 지중 구조물(9)을 설치하게 되는 것이다.

또 다른 실시예로서 H 형강(10)에 하중을 도입하고 압축부(72)에 토류판 설치 홈(71)만 남겨놓되 타입부(46)와 타입부(46)와 인접한 프리스트레스트 벽체형 파일 본체(40)의 일정길이를 제외한 부분까지 토류판 설치 홈(71)이 설치되도록하면서 콘크리트(45)를 타설양생하고 하중을 서서히 제거하면 상향 하중(30)인 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 제작되고, 본 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 지중에 타입하고 토류판 설치 홈(71)에 토류판(5)을 삽입하여 파일 벽체(50)를 형성하고 파일 벽체(50) 내부의 토사를 제거하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(6)와 웨일(7)을 단계적으로 용접설치하면서 토사를 완전히 제거하고 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 용접부착하고 지중 구조물(9)의 기초 콘크리트(4)와 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 전단 연결재와 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생하면서 단계적으로 스트러트(6)와 웨일(7)을 제거하여 파일 벽체(50)와 완전히 합성된 지중 구조물(9)을 설치하는 것이다.

Description

프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일과 그 제작 방법 및 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용한 파일 벽체 시공방법{prestressed walltype pile and manufacturing method thereof and construction method of pile wall structure using the same pile}

본 발명은 지중에 지중 구조물을 설치하기 위하여 지중 가설물로 사용되어 지중 작업이 완료가 되면 철거가 되는 가설 흙막이 벽체를 영구적으로 사용하여 추가적인 공정을 줄이면서 자원의 활용도를 높이기 위하여 지중에 설치되는 지중 구조물과 합성화시켜 토압 및 수압에 일체적으로 작용할 수 있게 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일 및 그것을 제작하는 방법과 이를 이용하여 파일 벽체를 시공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 H 형강에 플리플렉스 하중을 주어 H 형강의 인장부에 콘크리트를 타설 양생하되 양측부에는 홈을 형성하고 타입부의 상단부까지만 홈을 설치하고 압축부의 플랜지는 콘크리트를 타설하지 않고 노출시키고 하중을 서서히 제거하면 프리스트레스트인 상향하중이 작용하게 되는 프리스트레스트 벽체형 파일을 제작하게 된다. 본 프리스트레스트 벽체형 파일을 원지반에 계획된 경계부에 연이어 타입설치하거나 또는 플랜지가 노출된 프리스트레스트 벽체형 파일을 플랜지가 노출되지 않은 벽체형 파일 사이에 설치하도록 하여 파일 벽체를 설치하되 프리스트레스트 벽체형 파일을 연이어 설치할 때 홈이 서로 만나서 형성된 그라우팅 홈에 차수 그라우팅을 실시하고 파일 벽체 내부의 지반을 단계적으로 굴착제거 하면서 노출된 플랜지에 스트러트와 웨일을 단계적으로 설치하여 파일 벽체의 안정성을 유지하게하고 토사의 제거가 완전히 종료되면 노출된 플랜지에 전단연결재인 스터드 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지에 용접부착하고 지중 구조물의 기초콘크리트 및 벽체를 전단연결재와 일체화되게 콘크리트를 타설양생하면서 단계적으로 웨일과 스트러트를 제거하여 파일 벽체와 완전히 합성된 지중 구조물을 설치하게 되는 것이다.

또 다른 실시예로서 H 형강에 하중을 도입하고 압축부에 토류판 설치홈만 남겨놓되 타입부와 타입부와 인접한 프리스트레스트 벽체형 파일의 일정길이를 제외한 부분까지 토류판 설치 홈이 설치되도록하면서 콘크리트를 타설양생하고 하중을 서서히 제거하면 상향의 하중인 프리스트레스트가 작용하는 프리스트레스트 벽체형 파일이 제작되고, 본 프리스트레스트 벽체형 파일을 지중에 타입하고 토류판 설치홈에 토류판을 삽입하여 파일 벽체를 형성하고 파일 벽체 내부의 토사를 제거하면서 노출된 플랜지에 스트러트와 웨일을 단계적으로 용접설치하면서 토사를 완전히 제거하고 노출된 플랜지에 전단연결재인 스터드 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 용접부착하고 지중 구조물의 기초 콘크리트와 벽체를 전단 연결재와 일체화되게 콘크리트를 타설양생하면서 단계적으로 스트러트와 웨일을 제거하여 파일 벽체와 완전히 합성된 지중 구조물을 설치하는 것이다.

일반적으로 지하차도 및 지하철 그리고 옹벽등의 시공은 지하 굴착공정을 필수적으로 동반하며 이로 인하여 인접구조물 및 도로시설물이 파손되지 않도록 하면서 지하 굴착공정을 수행하는 것이 매우 중요하다. 이러한 지하 굴착공정을 수행하면서 반드시 설치해야 하는 작업이 토압과 수압에 견디는 지하 흙막이 작업이다. 지하 흙막이의 설치는 많은 공사비용과 함께 지하수로 인한 차수에 대한 대책도 마련되어야 하며 이로 인하여 주변 도로의 점용은 물론 주변 시설물의 보호에 관한 대책이 필요하다. 일반적으로 지하 흙막이는 일시적인 가설구조물로 인식되어져 왔으며 이로 인하여 지중 구조물이 완성될 때까지 토압과 수압에 견딜 수 있도록 설계 및 시공 되어지고 있다. 지하 흙막이는 일반적으로 H-PILE과 토류벽의 조합형태와 현장타설에 의한 주열식 말뚝 그리고 지하 연속벽과 같은 방법으로 시공되어지고 있으나 주로 H-PILE과 토류벽 형태의 설계 및 시공을 주로 하고 있다. 이는 굴착심도가 깊고 경제성이 좋기 때문에 주로 채택되어 졌으나 지하수위가 고려되는 곳에서는 별도의 차수 그라우팅이 필요하며 토사유출의 가능성이 크고 토류판과 지반의 여굴로 인하여 주변지반 침하의 우려가 있으며 시공시 소음 및 진동의 문제가 발생하기도 한다. 그리고 H-PILE과 토류벽은 가설용 시설로 인식되어 지중 구조물이 완성된 후에 인발하여 재사용 하기도 하나 극히 일부에 지나지 않으며 대부분은 인발하지 않고 지하에 남아 있게 된다. 그리고 현장타설말뚝 이나 지하 연속벽의 경우 지하 옹벽을 구축하기 위한 넓은 공간이 필요하고 구조물을 구축하기 위한 작업공간도 필요하므로 토사의 굴착단면이 커지는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기에서 제기된 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서 지하 흙막이를 지중 구조물의 벽체와 일체로 합성하여 벽체의 일부로영구 구조물로 활용토록하여 추가적인 공정을 줄이면서 토압에 대한 강한 구조물을 설치하고 차수효과를 겸비한 파일 벽체를 시공함으로써 별도의 차수공정을 이루지 않고 현장주변에 진동과 소음을 최소화하여 경제적이고 신속한 지하 흙막이 벽체를 시공하여 공사비의 절감과 토압 및 수압에도 강하게 저항하는 구조물을 제공하는데 있다.

본 발명은 H 형강(10)에 플리플렉스 하중을 주어 H 형강(10)의 인장부(44)에 콘크리트(45)를 타설 양생하되 양측부에는 홈(43)을 형성하되 타입부(46)의 상단부까지만 홈(43)을 설치하고 압축부(42)의 플랜지(41)는 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시키고 하중을 서서히 제거하면 상향하중(30)인 프리스트레스트가 작용하게 되는 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 제작하게 된다. 본 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 원지반(1)에 계획된 경계부에 연이어 타입설치하거나 또는 플랜지(41)가 노출된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 플랜지(41)가 노출되지 않은 파일 사이에 설치하도록하여 파일 벽체(50)를 설치하되 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연이어 설치할 때 홈(43)이 서로 만나서 형성된 그라우팅 홈(51)에 차수 그라우팅(3)을 실시하고 파일 벽체(50) 내부의 지반을 단계적으로 굴착제거 하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 단계적으로 설치하여 파일 벽체(50)의 안정성을 유지하게하고 토사의 제거가 완전히 종료되면 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지(41)에 용접부착하고 지중 구조물(9)의 기초콘크리트(4) 및 벽체를 전단연결재와 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생하면서 단계적으로 웨일(WALE)(7)과 스트러트(STRUT)(6)를 제거하여 파일 벽체(50)와 완전히 합성된 지중 구조물(9)을 설치하게 되는 것이다.

또 다른 실시예로서 H 형강(10)에 하중을 도입하고 압축부(72)에 토류판 설치 홈(71)만 남겨놓되 타입부(46)와 타입부(46)와 인접한 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 일정길이를 제외한 부분까지 토류판 설치 홈(71)이 설치되도록하면서 콘크리트(45)를 타설양생하고 하중을 서서히 제거하면 상향 하중(30)인 프리스트레스트가 도입된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 제작되고, 본 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 지중에 타입하고 토류판 설치 홈(71)에 토류판(5)을 삽입하여 파일 벽체(50)를 형성하고 파일 벽체(50) 내부의 토사를 제거하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 단계적으로 용접설치하면서 토사를 완전히 제거하고 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 용접부착하고 지중 구조물(9)의 기초 콘크리트(4)와 벽체를 전단 연결재와 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생하면서 단계적으로 스트러트(6)와 웨일(7)을 제거하여 파일 벽체(50)와 완전히 합성된 지중 구조물을 설치하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 지중 가설흙막이 시공에 관한 것으로서

(a)(b)는 원지반(1)에 H-PILE(2)을 소정의 깊이까지 타입설치한 단면도이고,

(c)(d)는 지중에 타입된 H-PILE(2)의 배면에 차수 그라우팅(3)을 실시한 후에 토사를 굴착제거한 단면도이고,

(e)(f)는 H-PILE(2) 사이로 토류판(5)을 설치하고 H-PILE(2)에 웨일(7)과 스트러트(6)를 설치한 입체도이며,

(g)(h)(i)(j)는 H-PILE(2)과 토류벽(5)에 단계적으로 설치된 웨일(7)과 스트러트(6)를 설치하면서 지중 구조물(9)을 단계적으로 설치한 후에 웨일(7)과 스트러트(6)를 철거하면서 지중 구조물(9)의 완성을 나타내는 단면도이다.

도 2(a)(b)는 본 발명에 의하여 솟음을 준 H 형강(10)에 프리플렉션 하중(20)을 가하여 H 형강(10)에 인장력을 도입한 단면도로서, 일반적으로 프리플렉스 하중(20)을 도입하여 구조물을 설치하는 것은 교량구조물에 사용되는 제작방법의 하나로서 H 형강(10)을 인위적으로 휘어 놓는 과정을 프리플렉스라 한다. 이 러한 프리플렉스 과정을 이용하여 H 형강에 인위적으로 프리플렉스 하중을 가한 후 인장측 플랜지에 콘크리트를 타설양생한 후에 재하된 프리플렉스 하중을 서서히 제거하여 릴리즈시켜줌으로써 타설된 콘크리트에 프리스트레스트가 도입되도록 하는 방법이다. 이를 벽체형 파일에 적용한 것이다. 여기서 솟음량은 상재하중, 토압, 수압등을 고려 하여 크기를 산정하여 적용한다.

도 2(c)(d)는 본 발명에 의하여 인장력이 발생된 H 형강(10)에 콘크리트(45)를 타설양생하되 양측부에 홈(43)이 형성되고 토압 반대측인 압축부(42)의 플랜지(41)를 노출시키고 재하된 프리플렉션 하중(20)을 서서히 릴리즈하여 프리스트레스트를 도입하는 상태를 나타내는 단면도로서 양측부에 홈(43)을 형성하여 이들 개개를 서로 연결하여 설치하면 그라우팅 홈(51)이 형성되게 하기 위한 것으로서 차수 그라우팅(3)을 실시하여 차수성을 높이면서 이들 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 서로 이탈되지 않도록 전단키 역할을 동시에 할 수 있게 하기 위함이다. 또한 플랜지(41)를 노출시키는 것은 추후에 설치되는 지중 구조물(9)의 기초 콘크리트(4) 및 벽체와 일체적으로 거동할 수 있게 전단 연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지(41)에 용접부착하기 위함이며 파일 벽체(50)가 토압에 견디기 위하여 버팀재인 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)의 설치를 용이하게 하기 위하여 설치하는 것이다. 하단부에는 사각뿔 형태의 타입부(46)를 형성하여 타입시 지반에 용이하게 굴진될 수 있도록 하였다.

도 2(e)는 본 발명에 의하여 타입부(46)를 형성하고 양측에 홈(43)이 설치되며 압축부(42)에 플랜지(41)를 노출시킨 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 보여 주는 사시도로서, 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 하단부에 타입이 용이하게 하기 위하여 사각뿔형태의 타입부(46)를 형성하고, 파일의 상단부에서 타입부(46)의 상단까지 파일 양측부에 홈(43)을 형성하며, 파일의 토압 반대측인 압축부(42)측에 플랜지(41)를 노출시켜 향후에 지중에 설치되는 지중 구조물(9)의 벽체와 일체적으로 거동할 수 있는 전단연결재의 용접부착 및 버팀재인 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)의 설치를 위한 것이다.

도 2(f)(g)는 본 발명에 의하여 제작된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 원지반(1)에 타입하여 파일 벽체(50)를 형성하고 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 서로 연결되어서 형성되는 그라우팅 홈(51)에 차수 그라우팅(3)을 실시한 것을 나타내는 사시도이다.

이때, 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연속하여 설치할 수 있으나, 또 다른 설치 방법으로서 일반 벽체형 파일을 설치하고 중간 중간에 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 타입하는 시공방법도 현장 여건에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.

도 2(h)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 이용하여 파일 벽체(50)를 형성하고 토사를 굴착하여 스트러트(6)와 웨일(7)을 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 2(i)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 토압 반대측인 압축부(42)에 설치된 노출된 플랜지(41)에 전단 연결재인 스터드(60)를 설치한 사시도이다. 전단 연결재로서 스터드(STUD)(60) 이외에 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지(41)에 용접부착하여 사용하기도 한다.

도 2 (j)(k)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 설치된 전단 연결재인 스터드(60)와 1단 벽체 및 기초콘크리트, 단계적으로 설치 완료된 지중 구조물(9)의 벽체가 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생한 단면도이다.

도 2(l)는 일반적인 지중 구조물(9)의 토압분포도이다. 일반적인 형태의 토압분포를 나타내며 지하수위 아래에서는 수압과 함께 작용하게 된다.

도 2(m)는 종래의 방법에 의한 흙막이 벽체의 토압지지형태를 나타내는 토압분포도이다. 발생하는 토압은 그대로 지중 구조물에 전달되고 지중 구조물이 토압을 분담하게 되므로 단면이 커지고 비경제적으로 설계되는 경우가 많으며 균열발생시 지중 구조물의 성능이 떨어져 지중 구조물의 내구성 저하의 원인이 되고 있다.

도 2(n)은 본 발명에 의한 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 작용하는 토압 저항 분포도이다. 지중 구조물(9)의 벽체가 설치되기 전까지는 토압에 대하여 프리스트레스트 벽체형 파일(40) 자체의 강성과 프리플렉션 하중(20)과 릴리즈과정을 통하여 도입된 압축력으로 저항할 수 있으므로 지중 구조물의 안전성에 기여할 수 있다.

도 2(o)는 본 발명에 의한 프리스트레스트 벽체형 파일(40)과 지중 구조물(9)의 벽체가 일체화되어 발생하는 토압에 저항하는 토압 저항 분포도이다.

지중 구조물(9)의 벽체 완료 후에는 벽체의 강성까지 포함하여 토압과 수압에 저항할 수 있게 되므로 지중 구조물(9)의 벽체단면을 줄일 수 있음은 물론 지중 구조물(9)의 내구성을 확보할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서 토압이 적고 지하수위의 영향이 적은 곳이나 사면의 안정이 필요한 곳에 적용하기에 적합한 예를 보여주는 도면이다.

도 3(a)(b)는 본 발명에서 솟음을 준 H 형강(10)에 프리플렉션 하중(20)을 가하여 H 형강(10)에 인장력을 도입한 단면도이고,

도 3(c)(d)는 본 발명의 인장력이 발생한 H 형강(10)의 플랜지(41)와 복부의 일부를 토류판 설치 홈(71)으로 이용하기 위하여 토압 반대측인 압축부(72)에 노출시키고 콘크리트(45)를 타설양생한 후에 서서히 프리플렉션 하중(20)을 릴리즈하여 프리스트레스트를 도입한 것을 나타내는 단면도로서, 토압 반대측인 압축부(72)측에 토류판 설치 홈(71)에 토류판(5)을 끼워 토류벽을 형성할 수 있게 홈을 남겨두는 것이며, 노출된 플랜지(41)에는 전단연결재와 버팀재로서 설치되는 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 용접부착하기 위함이다.

도 3(e)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 토류판 설치홈(71)을 노출형성하되 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 타입부(46)와 타입부(46)와 인접한 벽체형 파일(40)의 일정길이를 제외한 부분까지 길이방향으로 형성되게 콘크리트(45)를 타설양생하여 제작한 것을 나타내는 사시도로서 타입을 용이하게 하기위하여 사각뿔 형태로 설치하고 토류판 설치 홈(71)은 압축부(72)에 해당하는 H 형강(10)의 일정부분을 제외하고 나머지 부분은 콘크리트(45)를 타설양생하면 H 형강(10)의 플랜지(41)와 콘크리트(45)와의 사이에 홈이 생기게 되는데 이 홈에 토류판(5)을 끼워 토류벽이 형성되는 파일 벽체(50)를 시공하게 되는 것이다. 도한 토류판 설치 홈(71)은 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 상단부에서 타입부(46)가 설치되어 있는 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 몸체의 일정길이까지 형성하도록 한다.

도 3(f)(g)(h)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 이용하여 파일 벽체(50)를 설치하고 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 설치하면서 지반을 굴착한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3(i)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 전단연결재인 스터드(60)가 설치된 것을 나타낸 사시도이다.

도 3(j)(k)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 토류판(5)을 설치하여 파일 벽체(50)를 형성하고 웨일(7)과 스트러트(6)를 설치하여 단계적으로 지중 구조물(9)과 스터드(STUD)(60)를 이용하여 일체화된 지중 구조물(9)을 완성한 단면도이다. 도 3(k)는 폼 타이 시스템(FORM TIE SYSTEM)을 이용하여 지중 구조물(9)의 벽체 시공시 파일 벽체(50) 자체가 거푸집이 되며 프리스트레스트 벽체형 파일(40)과 지중 구조물(9)의 벽체가 일체화되어 토압에 저항하게 된다. 이 경우에는 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 타입개수를 줄여 공사비를 절감하고 지중 구조물(9)의 벽체 시공시 별도의 벽체를 가설하기 위한 거푸집을 설치할 필요가 없게 된다.

도 4(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 순차적으로 설치한 후 그라우팅으로 벽체형 파일(40)을 연결하여 토압에 저항하는 옹벽구조물을 설치한 사시도로서 도 4(c)(d)는 도 4(a)(b)에 어스앵커를 이용하여 옹벽구조물의 일체형 벽체를 완성한 사시도이다.

도 5(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 설치된 토류판(5)을 이용하여 일체형 벽체를 설치한 옹벽구조물을 나타내는 사시도이다.

도 6(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 설치된 토류판(5)을 이용하여 일체형 벽체를 완성한 후 쐐기형 파일을 설치한 것을 나타내는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 적용예로서 프리스트레스트 벽체형 파일(40)과 건축 구조물의 지하 벽체와 프리스트레스트 벽체형 파일(40)과 일체로 형성된 것을 나타내는 사시도이다.

본 발명은 지중 구조물의 벽체와 일체화하는 프리스트레스트 벽체형 파일을 제작하면서 토류판을 설치할 수 있는 토류판 설치 홈을 형성하게 함으로서 지중 구조물의 토압 및 수압에도 견디는 안전한 구조물을 제공하면서 지중 구조물의 벽체와 일체화하게 되는 프리스트레스트 벽체형 파일을 영구 구조물로 사용이 가능하게 되고 또한 지중 구조물을 설치하기 위한 굴착단면의 감소로 인하여 주변 지반 침하에 대하여 안전성이 확보됨은 물론 진동 및 소음을 최소화 하여 도심지등과 같이 조밀한 지역에서 시공할 경우 인접건물 및 시설물에 피해가 없도록 하였다. 이로 인하여 전체적인 공사기간의 단축은 물론 공사비의 절감과 자원의 재활용에도 기여 할 수 있는 효과적인 발명인 것이다.

도 1(a)(b)는 종래의 방법으로서 원지반에 H-PILE을 소정의 깊이까지 타입설치한 단면도.

도 1(c)(d)는 종래의 방법에 의해 지중에 타입된 H-PILE의 배면에 차수 그라우팅을 실시한 후에 토사를 굴착하여 제거를 나타 내는 단면도.

도 1(e)(f)는 종래의 방법에 의해 H-PILE 사이로 토류판을 설치하고 H-PILE에 웨일과 스트러트를 설치한 입체도.

도 1 (g)(h)(i)(j)는 종래의 방법에 의한 H-PILE과 토류벽에 단계적으로 설치된 웨일과 스트러트를 설치하면서 지중 구조물을 단계적으로 설치한 후에 웨일과 스트러트를 철거하면서 지중 구조물의 완성을 나타내는 단면도.

도 2(a)(b)는 본 발명에 의하여 솟음을 준 H 형강에 프리플렉션 하중을 가하여 인장력을 도입한 단면도.

도 2(c)(d)는 본 발명에 의하여 인장력이 발생된 H 형강에 콘크리트를 타설양생하되 양측부에 홈이 형성되고 압축부의 플랜지를 노출시키고 재하된 프리플렉션 하중을 서서히 릴리즈하는 상태를 나타내는 단면도.

도 2(e)는 본 발명에 의하여 타입부를 형성하고 양측에 홈이 설치되며 압축부에 플랜지를 노출시킨 프리스트레스트 벽체형 파일을 보여 주는 사시도.

도 2(f)(g)는 본 발명에 의하여 제작된 프리스트레스트 벽체형 파일을 지반(1)에 타입하여 파일 벽체를 형성하고 그라우팅 홈에 차수 그라우팅을 실시한 것을 나타내는 사시도.

도 2(h)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용하여 파일 벽체를 형성하고 토사를 굴착하여 스트러트와 웨일을 설치한 상태를 나타내는 사시도.

도 2(i)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일의 압축부에 노출설치된 플랜지에 전단 연결재인 스터드를 설치한 사시도.

도 2 (j)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일에 설치된 스터드에 1단 벽체 및 기초콘크리트를 일체화되게 타설양생한 단면도.

도 2(k)는 본 발명에 의하여 프리스트레스트 벽체형 파일에 설치된 스터드와 지중 구조물의 벽체가 일체화되어 있는 것을 보여 주는 단면도.

도 2(l)는 일반적인 지중 구조물의 토압분포도.

도 2(m)는 종래의 방법에 의한 토압구조물의 토압지지형태를 나타내는 토압분포도.

도 2(n)은 본 발명에 의한 프리스트레스트 벽체형 파일을 설치하였을 때의 토압 저항 분포도.

도 2(o)는 본 발명에 의한 프리스트레스트 벽체형 파일과 지중 구조물의 벽체가 일체화되어 발생하는 토압에 저항하는 토압 저항 분포도.

도 3(a)(b)는 본 발명의 일실시예로서 솟음을 준 강형에 프리플렉션 하중을 가하여 강형에 인장력을 도입한 단면도.

도 3(c)(d)는 본 발명의 인장력이 발생한 H 형강에 토류판 설치 홈을 압축부에 노출시키고 콘크리트를 타설한 후에 서서히 프리플렉션 하중을 릴리즈하는 것을 나타내는 단면도.

도 3(e)는 본 발명의 타입부와 양측부에 홈을 형성하되 타입부와 프리스트레스트 벽체형 파일 본체의 일정부분까지 형성하며 토류판 설치 홈이 노출되게하고 콘크리트를 타설양생하여 제작한 것을 나타내는 사시도.

도 3(f)(g)(h)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용하여 파일 벽체를 설치하고 스트러트와 웨일을 설치하면서 지반을 굴착한 상태를 나타낸 사시도.

도 3(i)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일에 스터드가 설치된 것을 나타낸 사시도.

도 3(j)(k)는 본 발명의 프리스트레스트 벽체형 파일에 토류판을 설치하여 파일 벽체를 형성하고 웨일과 스트러트를 설치하고 단계적으로 지중 구조물과 스터드를 이용하여 일체화된 벽체 구조물을 완성한 단면도.

도 4(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 프리스트레스트 벽체형 파일을 순차적으로 설치한 후 차수 그라우팅으로 벽체형 파일을 연결하여 토압에 저항하는 옹벽구조물을 사시도.

도 4(c)(d)는 도 4(a)(b)에 어스앵커를 이용하여 옹벽구조물의 일체형 벽체를 완성한 사시도.

도 5(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 벽체형 파일에 설치된 토류판을 이용하여 일체형 벽체를 설치한 옹벽구조물을 나타내는 사시도.

도 6(a)(b)는 본 발명의 적용예로서 벽체형 파일에 설치된 토류판을 이용하여 일체형 벽체를 완성한 후 쐐기형 파일을 설치한 것을 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명의 적용예로서 건축구조물의 지하벽체에 연속적으로 벽체형 파일을 설치하여 지하 건축구조물의 일체형 벽체(70)를 형성하는 것을 나타내는 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 원지반 2 : H-Pile

3 : 차수 그라우팅 4 : 기초 콘크리트

5 : 토류판 6 : 스트러트(STRUT)

7 : 웨일(WALE) 8 : 잭(JACK)

9 : 지중 구조물 10 : H 형강

20 : 프리플렉스 하중 30 : 상향 하중

40 : 프리스트레스트 벽체형 파일 41 : 플랜지

42 : 압축부 43 : 홈

44 : 인장부 45 : 콘크리트

46 : 타입부 50 : 파일 벽체

51 : 그라우팅 홈 60 : 스터드(STUD)

71 : 토류판 설치 홈 72 : 압축부

74 : 인장부

Claims (10)

1. 일정한 솟음을 준 H 형강(10)과 상기 H 형강(10)에 프리플렉스 하중(20)을 주어 인장부(44)에 콘크리트(45)를 타설양생하되 양측부의 길이방향으로 홈(43)을 형성하되 타입부(46)의 상단부까지만 설치하고 압축부(42)의 플랜지(41)는 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시키고 하중을 서서히 제거하여 프리스트레스트를 도입한 사각뿔형태의 타입부(46)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일.
2. 제 1항에 있어서

   상기 홈(43)은 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연이어 설치할 때 홈(43)이 서로 만나서 형성된 그라우팅 홈(51)을 형성하기 위한 것으로서 향후 차수 그라우팅(3)을 실시하여 차수의 효과와 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 서로 이탈되는 것을 방지하는 전단키의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일.
3. 제 1항에 있어서

   상기 노출된 플랜지(41)는 프리스트레스트 벽체형 파일(40)이 지중에 설치되어 파일 벽체(50)를 형성할 때 토압에 대항하기 위하여 버팀재인 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)의 설치 및 지중 구조물(9)의 벽체와 일체화시키기 위하여 전단연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 용접부착하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일.
4. 일정한 솟음을 준 H 형강(10)과 H 형강(10)에 프리플렉스 하중(20)을 주어 인장부(74)에 콘크리트(45)를 타설양생하되 사각뿔 형태의 타입부(46)와 토압 반대측인 압축부(72)의 플랜지(41)와 복부의 일부를 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시켜 토류판(5)을 설치할 수 있는 토류판 설치 홈(71)을 형성하고 토류판 설치 홈(71)은 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 길이방향으로 타입부(46)와 타입부(46)와 인접한 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 일정길이를 제외한 부분까지 형성되게 하고 프리플렉스 하중(20)을 서서히 제거하여 프리스트레스를 도입한 것을 특징으로 하는 프리스트레스트를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 노출된 플랜지(41)는 지중에 설치되는 파일 벽체(50)의 안전을 위하여 스트러트(6)와 웨일(7)의 설치와 향후에 설치되는 지중 구조물(9)의 벽체와 일체로 작용하기 위하여 전단연결재인 스터드(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양측단을 용접부착하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일.
6. 일정량의 솟음을 준 H 형강(10)에 프리플렉스 하중(20)을 주는 과정;

   하단부에 사각뿔 형태의 타입부(46)를 형성하는 과정;

   길이방향의 양측부에는 홈(43)을 형성하되 타입부(46)의 상단부까지만 홈(43)을 설치하는 과정;

   토압 반대측인 압축부(42)의 플랜지(41)는 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시키는 과정;과

   H 형강(10)의 인장부(44)에 콘크리트(45)를 타설양생한 후에 하중을 서서히 제거하여 H 형강(10)에 상향하중인 프리스트레스트가 도입되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일 제작방법.
7. 일정량의 솟음을 준 H 형강(10)에 프리플렉스 하중(20)을 주는 과정;

   하단부에 사각뿔 형태의 타입부(46)를 형성하는 과정;

   토압 반대측인 압축부(72)의 플랜지(41)와 복부의 일부를 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시켜 토류판(5)을 설치할 수 있는 토류판 설치 홈(71)을 길이방향으로 형성하되 타입부(46)와 타입부(46)와 인접한 벽체형 파일(40)의 일정길이를 제외한 부분까지 형성되게 하는 과정과 H 형강(10)의 인장부(74)에 콘크리트(45)를 타설양생한 후에 하중을 서서히 제거하여 H 형강(10)에 상향하중(30)인 프리스트레스트가 도입되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일 제작방법.
8. 프리스트레스가 도입된 토압 반대측에 플랜지(41)가 노출된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 원지반(1)에 계획된 경계부에 연이어 타입설치하여 파일 벽체(50)를 형성하는 단계;

   프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연이어 설치할 때 프리스트레스트 벽체형 파일(40)에 설치된 홈(43)이 서로 만나서 형성된 그라우팅 홈(51)에 차수 그라우팅(3)을 실시하는 단계;

   파일 벽체(50) 내부의 지반을 단계적으로 굴착제거 하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(STRUT)(6)와 웨일(WALE)(7)을 단계적으로 설치하는 단계;

   파일 벽체(50) 내부의 토사가 완전히 제거되면 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(STUD)(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지(41)에 용접부착하는 단계;

   지중 구조물(9)을 단계적으로 설치하면서 기초콘크리트(4) 및 벽체를 전단연결재와 일체화되게 콘크리트(45)를 타설양생하면서 단계적으로 웨일(7)과 스트러트(7)를 제거하는 단계; 및

   지중 구조물(9)의 완성에 따라 스트러트(6)와 웨일(7)의 완전 철거와 지중 구조물(9)의 주위를 토사로 채워 정리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용한 파일 벽체 시공방법.
9. 제 8항에 있어서

   상기 플랜지(41)가 노출된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 연이어 설치하는 시공방법은 플랜지(41)가 노출되지 않은 일반 형태의 벽체형 파일을 일정 개수 설치하고 플랜지(41)가 노출된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 설치하는 시공방법인 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용한 파일 벽체 시공방법.
10. 프리스트레스가 도입된 토압 반대측인 압축부(72)의 플랜지(41)와 복부의 일부에 콘크리트(45)를 타설하지 않아 토류판 설치 홈(71)이 형성된 프리스트레스트 벽체형 파일(40)을 원지반(1)에 계획된 경계부에 타입설치하는 단계;

    프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 토류판 설치 홈(71)과 인접한 프리스트레스트 벽체형 파일(40)의 토류판 설치 홈(71)에 토류판(5)을 설치하여 파일 벽체(50)를 형성하는 단계;

    파일 벽체(50) 내부의 지반을 단계적으로 굴착제거 하면서 노출된 플랜지(41)에 스트러트(6)와 웨일(7)을 단계적으로 설치하는 단계;

    파일 벽체(50) 내부의 토사가 완전히 제거되면 노출된 플랜지(41)에 전단연결재인 스터드(60) 또는 철근을 U자 형태로 하여 양단부를 플랜지(41)에 용접부착하는 단계;

    지중 구조물(9)을 단계적으로 설치하면서 기초콘크리트(4) 및 벽체를 전단연결재와 일체화되게 콘크리트를 타설양생하면서 단계적으로 웨일(7)과 스트러트(6)를 제거하는 단계; 및

    지중 구조물(9)의 완성에 따라 스트러트(6)와 웨일(7)의 완전 철거와 지중 구조물(9)의 주위를 토사로 채워 정리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 벽체형 파일을 이용한 파일 벽체 시공방법.