KR100784159B1 - 자립식 흙막이 차수벽의 시공 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자립식 흙막이 차수벽의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흙막이 연속벽체와 지반 보강체를 형성시키는 수단을 통하여 흙막이 연속벽체 배면에 작용하는 토압 및 수압 등의 측압에 대응하게 구성함과 함께 지반 보강체는 흙막이 연속벽체와 밀착되는 구조물 본체를 안전하게 합벽시킬 수 있는 특징이 있다.

그리고, 굴착내부 굴토 작업시 별도의 지보공이 없으므로 굴착 장비운용이 효율적이고 구조물 설치시 시공이 간단하고 공사기간을 크게 단축할 수 있는 효과가 있다.

흙막이, 차수벽, 차수벽의 시공방법

Description

자립식 흙막이 차수벽의 시공 공법{Cantilevered Retaining cutting wall}

도 1은 종래의 흙막이 굴착공 시공 방법을 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2의 (a)(b)(c)(d)(e)는 본 발명의 시공 공법을 개략적으로 나타낸 작업 공정도.

도 3은 본 발명의 시공 공법을 통하여 완성된 벽체의 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 시공 공법을 통하여 완성된 벽체의 또 다른 사용 상태를 나타낸 구조물의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10. 연속벽체 11. 지반 보강체

12. 구조물 본체 13. H 형강

14. 거푸집 판넬 15. 합성벽체

본 발명은 자립식 흙막이 차수벽의 시공 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흙막이 연속벽체와 지반 보강체를 형성시키는 수단을 통하여 흙막이 연속벽체 배면에 작용하는 토압 및 수압 등의 측압에 대응하게 구성함과 함께 지반 보강체는 흙막이 연속벽체와 밀착되는 구조물 본체를 안전하게 합벽시킬 수 있어 구조적으로 보다 안정성을 확보할 수 있는 자립식 흙막이 차수벽의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 도심지 흙막이 굴착 공사는 주로 H빔 또는 스틸빔을 이용한 지보공 형식을 통상적으로 사용하게 되며, 특히 하천 고수부지나 도심지 흙막이 공사에 있어서 일반적 배면 토압에 대한 응력 대응제로 강널말뚝 또는 엄지말뚝을 시공하게 된다.

또한, 지하 공간의 활용을 위하여 터파기 공사(지하 굴착공사)를 하게 되는데, 공사 중 지반의 붕괴를 예방하기 위하여 흙막이 벽체와 지보공(H빔으로 이루어진 버팀대 또는 앵커)으로 이루어진 흙막이 가시설을 설치한다. 이러한 흙막이 벽체의 종류로는 주열식 벽체, 쉬트파일(강널말뚝), 엄지말둑-토류판 벽체 등이 있으며, 최근의 도심지 굴착 공사에서는 주열식 벽체가 흙막이 벽체의 주중을 이루고 있다.

한편, 이와 같은 방법을 통하여 강널말뚝과 엄지말뚝을 시공하는 경우에는 항타 및 인발시 진동, 충격, 소음 등이 발생하여 많은 민원발생의 원인이 되며, 이에 따라 공사진행에는 많은 어려움이 따르게 되고, 연직 굴착 진행에 따라 축력 부담재인 지보공 설치시 응력 불균형으로 인하여 주변지반 침하 및 파괴 가능성을 항상 내포하고 있는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 흙막이 굴착공 시공 방법을 개략적으로 나타낸 것으로서, 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, PILE 항타 및 인발시 진동, 충격, 소음, 분진 등에 의한 각종 민원발생과 지반 교란에 의해 주변 지반 침하발생이 되는 문제점, 연약지반 타입시 히빙(Heaving) 및 보일링(Boiling) 현상이 발생하는 문제점, 연약지반 구보물 축조시 2차 지보공 설치 및 지반개량을 요할 수 있으며 지반이 극히 불량토일 경우에 근입부 저부 부분이 파괴될 염려가 있는 문제점, 굴착폭이 크게 되는 경우 버팀버(Strur) 좌굴 및 수평변형이 발생하는 문제점, PILE 항타에 의한 편심 발생시 가설재 연결부 응력이 불균일하게 작용하여 변형증가되는 문제점, 지보공 설치 해체에 따라 굴착 장비 운용의 효율이 저하되는 단점과 함께 공기지연 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 일축 또는 다축 교반장비로부터 원위치 토사와 고강도 시멘트 페이스트계 고화제를 교반하여 제자리에서 흙막이 연속벽체를 형성한 후, 흙막이 연속벽체 배면에 작용하는 토압 및 수압 등의 측압에 대응할 수 있게 함과 아울러 연속벽체 연직 굴토 작업 후 소요심도 도달 즉시 기초 콘크리트를 타설하여 굴착 바닥면을 안정화시킬 수 있는 지반 보강체를 형성하여 흙막이 연속벽체와 구조물 본체 외벽을 일체로 합벽시킬 수 있는 자립식 흙막이 차수벽의 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여. 흙막이 연속벽체와 지반 보강체를 먼저 형성시키는 구성과, 상기 흙막이 연속벽체와 지반 보강체 형성 후, 터파기 한 다음 발생하는 공간에 내부 거푸집 판넬을 조립하는 구성과, 상기 거푸집 판넬 내부에 콘크리트를 타설하여 구조물 본체를 양생시키는 수단을 통하여 콘크리트 지하 벽체의 강성을 증가시킴과 동시에 콘크리트 구조물 본체 시공을 위한 거푸집 설치에 소 요되는 시간을 크게 단축할 수 있는 자립식 흙막이 차수벽의 시공 공법을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 의해 이루어진 구성 및 작동상태를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하되, 첨부된 도면은 본 발명의 일실시 예를 구체적으로 설명하는 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도면 또는 상기 도면을 참조한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 종래의 흙막이 굴착공 시공 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2의 (a)(b)(c)(d)(e)는 본 발명의 시공 방법을 개략적으로 나타낸 작업 공정도이고, 도 3은 본 발명의 시공 공법을 통하여 완성된 벽체의 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 시공 공법을 통하여 완성된 벽체의 또 다른 사용 상태를 나타낸 구조물의 단면도이다.

도 2(a)와 같이 무한궤도 또는 바퀴에 의해 이동하는 이동형 크레인 및 상기 크레인에 의해 승강 운동하도록 설치되어 지반을 굴착하고 경화제와 혼합, 교반하여 경화시키는 굴착, 교반부를 구비한 심층혼합교반장치를 사용하는 것은 일반적인 방법과 동일 내지 유사하다.

다만, 본 발명은 도 2의 (a)(b)(c)(d)(e)와 같이 일축 또는 다축 교반 장비로부터 원위치 토사와 고강도 시멘트 페이스트계 고화재를 교반하여 제자리에서 흙막이 연속벽체(10)를 형성한 후, 굴착·비굴착시 흙막이 연속벽체(10) 배면에 작용하는 토압 및 수압 등의 측압에 대응할 수 있게 함과 아울러 굴착시 굴착 바닥면을 안정화시킬 수 있는 지반 보강체(11)을 이용하여 지중에 목적하는 심도 만큼만 개량체를 형성하여 흙막이 연속벽체(10)와 구조물 본체(12) 외벽을 일체로 합벽시킬 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명에서는 콘크리트 구조물 본체(12)의 시공을 위한 거푸집 판넬을 설치하여 지지하게 되지만, 도 2의 (d)와 같이 별도의 내측 판넬 없이 외측 거푸집 판넬(14) 만을 사용하는 것을 특징으로 하고, 무근 자립이 어려울 경우에는 도 4 및 도 5와 같이 구조계산에 의해 일정간격으로 H형 강재 또는 철근망을 삽입하여 합성벽체(15)를 형성할 수 있도록 구성한다.

한편, 본 발명의 시공방법은 아래의 방법을 통하여 이루어진다.

1공정: 단축 또는 다축 교반장치 설치시 자동화 시스템을 장착하여 시운전 후, 이상 유무를 체크 하는 바닥정리 및 바닥 셋팅 공정.

2공정: 설계 선형 측량 후 진행 방향에 따라 표층 줄파기 0.5m의 깊이로 실시하여 slime 처리하는 계획선형 줄파기 공정.

3공정: 단축 또는 다축교반 장비의 특수 bit를 토출구로부터 분사 1차 사수와 함께 boring하여 소요심도까지 연속하여 지반을 천공하는 공정.

4공정: 개량된 고강도 시멘트계 고화제 페이스트를 회전축 및 오거 선단에서 저속저압 또는 고속 고압으로 압출하여 현 위치 토사와 강재 교반하여 연속벽체를 형성하는 공정.

5공정: 상기 연속벽체 내부에 H형 강재 또는 철근망을 지반 조건에 따라 구조계산에 의해 일정간격으로 삽입하여 주열식 합성벽체로 형성하는 공정.

6공정: 굴착 저면에 소요심도까지 개량재와 원위치 토사 교반하여 지반 보강 체를 형성하는 공정.

7공정: 벽체에서 코아를 채취하여 강도 시험 후 벽체강도발현이 확인되면, 굴착 내부 굴토작업 완료 즉시 바닥층 기초 콘크리트를 타설하여 벽체 하부의 굴착 저면을 안정화시키는 공정.

8공정: 기초 콘크리트 타설 후, 흙막이 연속벽체 및 지반 보강체와 구조물 본체 외벽이 일체화 되도록 구조물 거푸집 판넬만을 설치하는 공정.

9공정: 구조물 거푸집 판넬 내부에 콘크리트 몰탈을 주입한 후, 양생시키는 공정.

10공정: 흙막이 연속벽체 및 지반 보강체와 구조물 본체의 외벽이 합벽되는 공정.

11공정: 구조물 본체를 구축하는 공정.

12공정: 되메우기 공정.

이상과 같이 본 발명은 일축 또는 다축 Auger와 해머비트 등의 교반장비에 의해 토사와 고강도 시멘트 페이스트계 고화제를 혼합 교반하여 지중에 연속벽체(10)를 형성하게 되는 특징과, 상기 공정에서 무근 자립이 어려울 때 구조계산에 의해 소정의 간격으로 공내(미도시됨)에 H형 강재 또는 철근망을 삽입하여 도 4 및 도 5와 같이 합성벽체(15)를 형성하는 특징과, 고강도 시멘트 페이스트계 고화재를 토출구에서 저속저압 또는 고속저압으로 압출하여 Auger 또는 해머비트 등의 교반 날개로부터 토사와 함께 혼합 교반되는 특징과, 교반장비의 자동화 시스템(교반측 수직측정기, 심도 측정기, 유량조절장치)에 의해 정밀시공이 가능한 특징이 있다.

또한, 지반 조건에 따라 무근 자립이 어려운 경우 일정간격으로 H형 강제 또는 철근망을 삽입하여 굴착면에 작용하여 배면 토압에 저항 되게 구성하였으며,구축된 합성벽체(15)는 차수성 및 강성이 크고 자립성이 우수하여 안정적 구조 형태를 이루는 특징이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 일축 또는 다축 등 교반장비의 교반 효율이 높고, 주변장치의 자동화 시스템에 의해 시공의 정밀도를 높일 수 있음과 함께 차수 및 흙막이 벽체 품질에 신뢰도가 높은 효과가 있다. 또한, 굴착내부 굴토 작업시 별도의 지보공이 없으므로 굴착 장비운용이 효율적이어서 구조물 설치시 시공이 간단하여 공사기간을 크게 단축할 수 있으며, 흙막이 합성벽체의 경우 차수성이 좋은 강성체이므로 흙막이 벽체 내부 굴착 진행에 따른 굴착 측면 휨에 즉각적으로 대처할 수 있고, 깊은 심도 시공이 용이한 특징이 있다.

그리고, 지보공 및 보조 가설재의 설치 및 해체에 따른 자재손실이 없으며, 구조물 시공시 구조체와 흙막이 벽체와의 합벽 시공이므로 그에 따른 자재 및 설치비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일측 또는 다축 교반 장비를 사용하여 원위치 토사와 시멘트 고화제를 교반하여 제자리에서 차수벽의 기능을 갖는 흙막이 연속벽체를 시공하는 방법에 있어서,

   콘크리트를 타설하여 굴착 바닥면을 안정화시킬 수 있는 지반 보강체를 지중에 필요한 심도까지만 형성함과 함께 상기 흙막이 연속벽체의 측면과 지반 보강체의 상부측을 굴토한 후, 그 내측에 구조물 본체의 외벽을 일체로 합벽시킬 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 자립식 흙막이 차수벽의 시공방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구조물 본체 거푸집 판넬 내부에 콘크리트 몰탈을 주입한 후, 양생시킴과 함께, 상기 흙막이 연속벽체와 일체로 합벽 되는 지반 보강체는 구조물 본체의 외벽과 합벽시킨 후, 판넬 부분을 제거하여 구조물 본체로 구축할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 자립식 흙막이 차수벽의 시공방법.
3. 삭제
4. 삭제

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