KR100913569B1 - 흙막이벽용 피에이치씨 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에이치씨 파일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단면의 형상과 구조를 변경하여 간편하게 연속된 흙막이벽체를 구축할 수 있도록 한 피에이치씨 파일에 관한 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 속이 빈 원형링 형상의 단면을 갖고 단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체가 설치되며 상, 하단에는 중공형 좌판이 설치되고 중공형 좌판의 아래에 상, 하단 둘레에는 보강밴드가 설치된 피에이치씨 파일에 있어서, 외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에 대해 편심되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈이 형성되고, 단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체에 걸쳐 고정되도록 일정 간격으로 다수개의 고정편이 형성되고 고정편 사이에는 인서트 너트가 결합된 띠판이 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈을 연결하는 수평선에 대해 직교하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 흙막이벽용 피에이치씨 파일이 제공된다.

흙막이벽, 피에이치씨 파일, 띠장, 브라켓, 띠판

Description

흙막이벽용 피에이치씨 파일{PHC Pile for retaining wall}

본 발명은 피에이치씨 파일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단면의 형상과 구조를 변경하여 간편하게 연속된 흙막이벽체를 구축할 수 있도록 한 피에이치씨 파일에 관한 것이다.

흙막이공은 터파기 공사 중의 토압과 수압 등의 측압에 대해 저항하고 주변지반의 침하와 인접구조물의 보호를 목적으로 시공되는데 직접 흙에 접하는 흙막이벽과 이를 지지하는 지보공으로 구성되며 흙막이벽을 구성하는 재료와 지보공의 형식에 따라 구분한다. 현재 많이 사용되고 있는 흙막이벽으로는 H-파일+토류판, 주열식 흙막이벽(C.I.P, S.C.W 등), 지하연속벽 등이 있다. 일반적으로 H-파일+토류판은 지하수가 존재하지 않는 곳에 설치하고 지하수가 존재하는 곳에서는 주열식 흙막이벽, 지하연속벽 등이 사용된다.

H-파일+토류판으로 구성되는 흙막이벽은 H-파일을 1.8m 전후의 중심 간격으로 굴착주위를 따라서 설치하고 굴착과 동시에 토류판으로 연결하여 흙막이벽으로 이용하는 공법으로 토류판으로는 주로 목재가 사용되고 있다. 주열식 흙막이벽은 오거장비를 이용해 지반을 천공하여 H형강이나 철근을 삽입하고 현장타설 몰탈 또 는 콘크리트를 부어 말뚝을 만들거나(C.I.P) 천공된 부분의 흙에 시멘트 몰탈을 첨가하여 흙-시멘트 혼합말뚝(S.C.W)을 만들어 이를 흙막이벽으로 이용하는 공법이다. 지하연속벽은 굴착면 붕괴와 지하수 침투를 방지하기 위해 안정액(벤토나이트)을 사용하여 벽체부분의 지반을 굴착하고 조립철근망을 삽입한 후에 콘크리트를 타설하여 지중에 철근콘크리트 연속벽체를 형성하는 공법이다. 최근 수년 사이 오거장비의 경량화와 기능의 다양화 및 고압분사장비 등의 발달로 인해 시공속도의 향상과 비용점감 등이 가능해지면서 주열식 흙막이벽의 사용이 증가하고 있다.

한편, 주열식 흙막이벽에 있어서 말뚝을 현장타설 말뚝으로 하는 대신에 기성 콘크리트 말뚝의 일종인 피에이치씨 말뚝을 사용하는 방법이 제안된 바 있다. 피에이치씨 말뚝을 흙막이벽으로 이용하기 위해서는 띠장을 지지하기 위한 브라켓의 설치 문제를 해결할 필요가 있다. 즉, 종래 C.I.P나 S.C.W의 경우 지반을 굴착하여 노출된 말뚝에서 콘크리트를 제거하고 응력 부담재로 삽입된 H형강이 노출되도록 한 다음 이 H형강을 이용해 브라켓을 설치하였으나 피에이치씨 말뚝은 콘크리트만으로 이루어져 있으므로 종래 C.I.P나 S.C.W에서 적용하던 방법을 그대로 적용할 수 없다는 문제가 있다.

또한 피에이치씨 말뚝의 설치시 말뚝을 삽입하기 위해 천공한 구멍과 말뚝 직경 간의 오차로 인접한 말뚝 사이에 간격이 발생할 수 있다. 이에 따라 흙막이벽이 차수벽으로서도 기능을 해야 하는 지반에서는 말뚝과 말뚝 사이의 배면에 그라우팅제를 주입하여 차수벽을 형성하게 된다. 그러나 말뚝과 말뚝 사이에 간격이 있으므로 주입 압력에 의해 그라우팅제가 전면으로 누출될 염려가 있고 그라우팅제 주입을 위해 별도로 천공을 해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차수 및 파일의 연속화를 위한 그라우팅제의 주입이 용이하며 파일을 손상시키지 않고 용이하게 띠장을 지지하기 위한 브라켓을 설치할 수 있는 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 제공하는데 있다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 속이 빈 원형링 형상의 단면을 갖고 단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체가 설치되며 상, 하단에는 중공형 좌판이 설치되고 중공형 좌판의 아래에 상, 하단 둘레에는 보강밴드가 설치된 피에이치씨 파일에 있어서, 외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에 대해 편심되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈이 형성되고, 단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체에 걸쳐 고정되도록 일정 간격으로 다수개의 고정편이 형성되고 고정편 사이에는 인서트 너트가 결합된 띠판이 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈을 연결하는 수평선에 대해 직교하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 흙막이벽용 피에이치씨 파일이 제공된다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상단에 설치된 중공형 좌판의 내주면에는 연결링이 돌출되게 더 설치된다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에서 전방으로 편심되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 방수판 설치홈 이 더 형성된다.

본 발명에 따르면 차수 및 파일의 연속화를 위한 그라우팅제의 주입이 용이하며 파일의 근접 밀착 시공이 가능하며 천공홀의 크기를 축소할 수 있다.

또한 파일을 손상시키지 않고 용이하게 띠장을 지지하기 위한 브라켓을 설치할 수 있고 파일을 이을 때 수직도를 유지하지가 용이하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 일부절개사시도이다.

본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일(100)은 원심 성형 방법으로 제작되어 속이 빈 원형링 형상의 단면 형상을 갖는다. 콘크리트로 이루어진 단면에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체(10)가 매설되어 있어 콘크리트를 보강한다. 철근 조립체(10)는 파일의 길이방향으로 배근되는 다수개의 주근(11)과 주근(11)의 위치를 고정하고 콘크리트를 구속하도록 주근(11)에 일정간격으로 고정된 다수개의 띠근(12)으로 구성된 원통형 철근 조립체로서 띠근(12)은 나선근 형태로 이루어질 수 있다. 강연선 조립체는 주근 대신에 강연선을 사용한 것으로 강연선에 의해 콘크리트에는 프리스트레스가 도입될 수 있다. 파일(100)의 길이방향 양단에는 중공형 좌 판(20)이 결합되어 있고 양단의 둘레에는 각각 보강밴드(30)가 설치되어 있다. 중공형 좌판(20)은 주근의 단부를 고정하거나 강연선을 긴장, 정착시키기 위한 것이고 보강밴드(30)는 파일을 경타로 지반에 근입시킬 때 파일이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 특히 중공형 좌판(20) 중 상부에 위치하는 중공형 좌판(20a)의 내주면에는 돌출되게 연결링(50)을 결합하여 파일의 연결이 용이하도록 한다.

파일(100)의 외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에 대해 후방으로 편심되게 상부 좌판(20a)에서 하부 좌판(20b)까지 파일(100)의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)이 형성되어 있다. 차수그라우팅홈(110)은 파일이 설치된 배면지반의 보강, 차수 등의 목적으로 주입되는 그라우팅제를 용이하게 주입하기 위한 것으로 인접하는 파일이 서로 면접할 경우 자연스럽게 후방으로 개구된 원형공을 형성하도록 반원형으로 구성되어 있다. 그러나 차수그라우팅홈(110)의 형상은 도시된 반원형에 한정되지는 않으며 그라우팅제가 주입될 수 있는 홈을 형성할 수 있다면 삼각형, 사각형, 사다리꼴형 등 그 형상에는 특별한 제한이 없다.

단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체(10)의 띠근(12)에 걸쳐 고정되도록 일정 간격으로 다수개의 고정편(41)이 형성되고 고정편(41) 사이에는 인서트 너트(43)가 결합된 띠판(40)이 파일의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있다. 띠판(40)은 그 전면이 단면의 내부에 매설될 수도 있지만 노출되게 설치될 수도 있다. 띠판(40)은 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)을 연결하는 수평선과 직교하는 선상으로 파일의 전방에 설치된다. 본 명세서에서 파일의 전방이란 터파기가 완료되면 노출되는 파일 면을 말하며 파일의 후방이란 지반에 접촉하는 면을 의미한다. 이렇 게 띠판(40)의 설치 위치를 한정함에 따라 파일을 천공홀에 삽입시킬 때 띠판(40)이 기준선이 되므로 띠판(40)이 전방을 향하도록 파일을 삽입하기만 하면 인접하는 파일의 차수그라우팅홈(110)들이 연속되어 후방으로 개구된 원형공을 형성하도록 쉽게 정렬시킬 수 있다. 고정편(41) 사이에는 홀(42)을 천공하고 홀(42)과 연통되도록 인서트 너트(43)를 용접 고정한다. 이렇게 인서트 너트(43)를 미리 설치해 둠으로써 띠장 등의 지보공을 볼트를 이용해 쉽게 파일에 설치할 수 있다. 또한 인서트 너트(43)가 띠판(40)에 고정되어 있으므로 인서트 너트(43)에 별도의 보강재를 결합하지 않더라도 보다 큰 인발하중에 저항할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일의 중공형 좌판을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 상하로 연결한 상태의 일부를 나타낸 단면도이다.

도 2의 (a)는 상부 중공형 좌판를 상면이 위로 향하도록 나타낸 것으로, 상부 중공형 좌판(20a)은 링형상의 원판으로 구성되며 측면에는 차수그라우팅홈(110)이 형성되어 있으며 원주방향으로는 연속된 2개의 관통공(21,22)이 복수개 형성되어 있다. 연속된 2개의 관통공 중 어느 하나의 관통공(21)은 긴장되지 않은 강연선이 배치되는 구멍이며 다른 하나의 관통공(22)은 강연선 긴장 후 강연선을 제두가공하여 정착시키기 위한 것이다. 상부 중공형 좌판(20a)의 상면 둘레로는 테이퍼진 경사면(23)이 형성되어 있어 파일을 이을 때 용접홈을 형성한다. 그리고 상부 중공형 좌판(20a)의 내주면에는 돌출되게 연결링(50)이 설치되어 있고 이 연결링(50)은 도 3에 나타낸 바와 같이 파일이 상하로 연속될 때 상부에 위치하는 파일의 하부 중공형 좌판(20b)에 끼워지게 되어 있다.

도 2의 (b)는 하부 중공형 좌판을 하면이 위로 향하도록 나타낸 것으로, 하부 중공형 좌판(20b)은 링형상의 원판으로 구성되며 측면에는 차수그라우팅홈(110)이 형성되어 있으며 원주방향으로는 관통공(21)이 복수개 형성되어 있다. 이 관통공(21)은 상부 중공형 좌판(20a)에 형성된 관통공(21)과 동일 수직선 상에 위치한다. 그리고 상부 중공형 좌판(20a)과 마찬가지로 하면 둘레로는 테이퍼진 경사면(23)이 형성되어 있어 도 3에 나타낸 바와 같이 파일을 이을 때 용접홈을 형성한다.

도 4는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일의 띠판을 나타낸 사시도이다.

띠판(40)은 파일의 길이와 동일한 길이를 갖도록 하나로 구성되거나 여러개를 연결하여 구성한 것으로, 철근 조립체 또는 강연선 조립체(10)의 띠근(12)에 걸쳐 고정되도록 일정 간격으로 다수개의 고정편(41)이 형성되고 고정편(41) 사이에는 인서트 너트(43)가 결합되어 파일의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있다. 띠판(40)에는 띠근(12)의 설치간격에 대응하여 고정편(41)이 형성되어 있는데, 고정편(41)은 띠판(40)에 띠근(12)의 간격에 대응하여 일정간격으로 'ㄷ'자형으로 절개선을 내고 절개선 부분을 찍어 누르면 띠판(40)에 개구를 형성하면서 만들어진다. 고정편(41)을 철근 조립체(10)의 띠근(12)에 구부려 고정하면 원심 성형시에도 위치가 변동되지 않고 설계 위치에 고정될 수 있다. 고정편(41) 사이에는 교호로 인서트 너트(43)가 설치된다. 즉, 고정편(41) 사이 마다 또는 2개 내지 3개 걸러 1개씩 인 서트 너트(43)가 설치된다. 인서트 너트(43)의 설치 간격은 추후 띠장의 설치간격을 고려하여 적절히 선택된다. 그리고 인서트 너트(43)가 설치되는 띠판(43)에는 볼트가 삽입될 수 있도록 홀(42)이 천공된다. 이렇게 인서트 너트(43)가 띠판(40)에 고정되어 있으므로 인서트 너트(43)의 인발저항력을 높이기 위한 철근 등을 조립할 필요가 없게 되며 인서트 너트(43)의 고정 작업도 간편해 지는 잇점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 설치하여 흙막이벽을 구축한 상태를 나타낸 횡단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일은 외주면에 단면의 도심을 지나는 수평선(hl)에 대해 후방으로 소정의 편심거리(e)를 갖고 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)이 형성되어 있고, 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)을 연결하는 수평선(hl)과 직교하는 수직선(nl) 상으로 파일의 전방에는 띠판(40)이 설치되어 있다. 이렇게 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)을 단면의 도심을 지나는 수평선(hl)에 대해 후방으로 소정의 편심거리(e)를 갖도록 형성함에 따라 파일을 최대한 근접 시공할 수 있는 장점이 있다. 즉, 도 6에 나타낸 바와 같이 오거장비를 이용하여 천공한 홀에 파일을 삽입할 때 본 발명에 따르면 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)이 단면의 도심을 지나는 수평선(hl)에 대해 후방으로 소정의 편심거리(e)를 갖고 형성되어 있으므로 파일을 최대한 근접시켜 시공하는 것이 가능하다. 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)이 단면의 도심을 지나는 수평선(hl) 상에 형성되어 있다면 그라우팅제가 파일의 후방으로 퍼져나가도록 하기 위해 파일을 서로 이격시 키고 또한 전방으로 그라우팅제가 누출되지 않도록 별도의 대책을 강구할 필요가 있으나 본 발명에서와 같이 차수그라우팅홈(110)이 단면의 도심을 지나는 수평선(hl)에 대해 후방으로 소정의 편심거리(e)를 갖게 되면 인접하는 파일을 밀착시켜 그라우팅제가 누출되지 않도록 할 수 있다. 그라우팅제(약액)의 주입공법으로는 공지된 LW공법, SGR공법, JSP 공법 등이 선택적으로 적용될 수 있다. 또한 종래에는 천공홀의 직경이 파일의 직경보다 10cm 정도 크게 천공할 필요가 있었으나 본 발명에서는 천공홀의 직경을 휠씬 적게할 수 있다. 한편 한 쌍의 차수그라우팅홈(110)을 연결하는 수평선(hl)과 직교하는 수직선(nl) 상으로 파일의 전방에는 띠판(40)이 설치되어 있어 파일의 설치 위치를 정하기 용이하며 흙막이벽을 지지하기 위한 띠장의 설치가 용이해진다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 단면도이다.

위에서 설명한 것처럼 전기한 실시 예에서는 인접하는 파일을 밀착 시공하여 그라우팅제가 파일의 전방으로 누출되지 않도록 하였다. 그리고 필요한 경우 차수그라우팅홈(110)에 별도의 차수판을 설치하여 그라우팅제 주입시 그라우팅제가 파일의 전방으로 누출되지 않도록 한다. 그러나 흙막이벽에 차수성능을 넘어 보다 확실한 방수를 위해서는 별도의 대책을 강구할 필요가 있다. 이에 본 발명에서는 도 7에 나타낸 바와 같이 단면의 도심을 지나는 수평선에서 전방으로 편심(e1)되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 방수판 설치홈(120)을 더 형성하였다. 방수판 설치홈(120)은 차수그라우팅홈(110)을 타고 넘어오는 누수의 물끊기 홈으로도 이용될 수 있다. 방수판 설치홈(120)의 형상은 도시된 삼각형 형상이 방수판을 끼우기 용이하여 바람직하지만 방수판을 홈에 끼워 설치할 수 있다면 삼각형 형상 이외에 다양한 형상으로도 구성할 수 있다. 방수판(미도시)은 고무, 비닐, 플라스틱 등으로 구성될 수 있으며 방수판 설치홈(120)에 강제로 끼워지거나 접착제를 이용해 접착되거나 접착제로 1차 고정하고 앵커핀으로 2차 고정하는 방법으로 고정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 파일을 이용해 흙막이벽체를 구축할 경우 차수그라우팅홈을 이용한 차수 그리고 방수판 설치홈을 이용한 방수로서 우수한 차수 및 방수 성능을 기대할 수 있다.

이상에서 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 일부절개사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일의 중공형 좌판을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 상하로 연결한 상태의 일부를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일의 띠판을 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 설치하여 흙막이벽을 구축한 상태를 나타낸 횡단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 흙막이벽용 피에이치씨 파일을 나타낸 단면도이다.

Claims (3)

1. 속이 빈 원형링 형상의 단면을 갖고 단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체가 설치되며 상, 하단에는 중공형 좌판이 설치되고 중공형 좌판의 아래에 상, 하단 둘레에는 보강밴드가 설치된 피에이치씨 파일에 있어서,

   외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에 대해 편심되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈이 형성되고,

   단면의 내부에는 철근 조립체 또는 강연선 조립체에 걸쳐 고정되도록 일정 간격으로 다수개의 고정편이 형성되고 고정편 사이에는 인서트 너트가 결합된 띠판이 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 차수그라우팅홈을 연결하는 수평선에 대해 직교하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 흙막이벽용 피에이치씨 파일.
2. 청구항 1에 있어서,

   상단에 설치된 중공형 좌판의 내주면에는 연결링이 돌출되게 더 설치된 것을 특징으로 하는 흙막이벽용 피에이치씨 파일.
3. 청구항 1에 있어서,

   외주면에는 단면의 도심을 지나는 수평선에서 전방으로 편심되게 파일의 전체 길이에 걸쳐 한 쌍의 방수판 설치홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 흙막이벽용 피에이치씨 파일.

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