KR100916546B1 - 지중 가시설 및 이 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 가시설 및 이 시공방법에 관한 것으로, 토압으로 인한 굴착공의 붕괴를 막는 것은 물론 충분한 크기의 작업공간을 확보함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 지중 가시설은, 지중에 형성된 굴착공의 벽면을 따라 설치되는 흙막이벽(1)과; 상기 흙막이벽의 안쪽면에 다단으로 설치되는 띠장(2)과; 상기 흙막이벽의 내부 공간에 횡방향으로 배열되고 상호 간에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 흙막이벽을 지지하는 다수의 제1버팀보(10)와; 상기 제1버팀보를 지지 및 토압을 분산하는 제2버팀보(30)를 포함하고, 상기 제1버팀보는 양측이 마주하는 띠장에 대응되어 일측 이상은 실린더식 하중잭에 의해 상기 띠장에 설치되며 타측은 상기 띠장에 고정되어 토압에 대한 버팀력으로 상기 흙막이벽을 지지하며, 상기 제2버팀보는 상기 띠장과 상기 제1버팀보의 연결부에 경사지게 배치되어 상기 띠장 및 제1버팀보와 함께 트러스 구조를 형성하도록 양측이 각각 상기 띠장과 제1버팀보에 고정되어, 상기 제1버팀보와 띠장 및 제2버팀보의 사이에 작업 공간을 형성하도록 구성된다.

가시설, 흙막이, 버팀보, 하중잭

Description

지중 가시설 및 이 시공방법{UNDERGROUND TEMPORARY STRUCTURE AND CONSTRUCTING METHOD THEREOF}

본 발명은 지중 가시설 및 이 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물이나 지하철 등의 시공을 위하여 지중에 가시설을 설치할 때 굴착공이 붕괴되지 않도록 버팀력을 확보하고 아울러 충분한 작업공간을 확보하여 시공이 용이하고 자재를 절감할 수 있는 지중 가시설 및 이 시공방법에 관한 것이다.

통상 기존의 지하철 공사나 건물의 지하층을 만들기 위하여 터파기를 하는 경우의 시공방법은, 우선 계획된 평면을 따라 설계 깊이까지 구멍을 뚫고, 수직파일을 설치한다. 수직파일의 설치가 끝나면, 부분적으로 굴착을 하고, 주형보와 복공판을 설치한다. 복공판의 설치가 끝나면 이후의 공사는 굴착작업과 굴착에 따른 버팀보의 설치가 반복되면서 공사가 진행된다. 따라서 이러한 가시설을 설계하기 위하여 굴착 단계별 토압과 버팀보에 작용하는 하중을 반복 계산하여, 최대값을 견딜 수 있도록 버팀보를 설치한다.

이처럼, 현재 건축 및 토목 공사의 지하 굴착공사에서 굴착에 따른 지반의 붕괴를 방지하기 위하여 버팀보를 사용하는 굴착공법이 많이 사용되고 있으며, 그 중 일례로 지반을 굴착하기 전에 먼저 흙막이벽을 설치하고, 지반을 굴착한 다음 상기 흙막이벽의 내측면에 띠장과 버팀보를 설치하여 지반의 붕괴를 방지하고 있다. 상기 버팀보에는 굴착에 따라 발생하는 토압에 의해 축력이 작용하고, 이 축력에 의해 상기 버팀보는 압축 변형이 발생하며, 이 압축변형에 의해 상기 흙막이벽이 굴착부 방향으로 휘게 되는데, 이 휨 변형량을 줄이기 위하여 상기 버팀보와 상기 띠장의 사이에는 선행하중잭이 설치되기도 한다.

상기 버팀보는 대개 "H"빔 형태로서 지반 조사 결과에 따라 일정 높이차를 두고 다단으로 설치되어 지반을 효과적으로 지지하게 된다.

그리고, 상기 버팀보에 전가되는 축력에 의한 상기 버팀보의 압축 변형을 막기 위하여 횡방향/종방향으로 보강재가 더 설치된다.

상기 보강재는 통상의 앵글이 사용된다.

즉, 지반 보강 공사는 굴착공 천공 - 흙막이벽 설치 - 띠장 설치 - 버팀보 설치 - 횡방향/종방향 앵글 설치 공정을 통해 이루어지는 것이다.

구체적으로 설명하면, 상기 버팀보를 횡방향으로 배열하여 설치하고, 이와 같은 방법으로 하여 상기 버팀보를 다단으로 설치한 후, 상기 버팀보 상면에 걸치도록 횡방향 앵글을 설치하고, 서로 다른 높이의 상기 버팀보들에 각각 걸치도록 종방향 앵글을 설치한다.

횡방향/종방향 앵글의 설치시 설치 간격(버팀보의 길이, 버팀보들간의 높이차)을 감안하여 현장에서 앵글을 절단하여 원하는 길이의 앵글을 구하고, 절단된 앵글의 설치를 위하여 상기 버팀보에 구멍을 천공한 후 앵글을 각각 버팀보에 용접 결합한다.

도 1은 지중 가시설의 일 예를 보인 평면도로서, 가시설은, 흙막이벽(1)의 안쪽에 띠장(2)을 사이에 두고 다수의 버팀보(3)들이 설치되고, 버팀보(3)들 사이에 전후 좌우로 다수의 앵글(4)이 설치되어 이루어진다.

이와 같은 종래 가시설은 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 가시설은 버팀보(2)와 앵글(3)이 일정 간격을 두고 설치되기는 하지만, 이 간격이 공사를 위한 공간보다 좁기 때문에 버팀보(2)와 앵글(3)에 의한 간섭이 발생되므로 작업이 매우 난해하고, 버팀보(2)와 앵글(3)의 변형이 쉽게 일어나는 문제점이 있다.

그리고, 버팀보(2)와 앵글(3)의 사용량이 많을 수밖에 없으므로 강재 사용량에 의해 시공원가가 매우 비싼 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지중에 토목 건축물을 건축하기 위해 굴착한 굴착공의 붕괴를 막기 위하여 가시설을 시공할 때 굴착공의 붕괴를 막는 것은 물론 충분한 작업공간을 확보하여 지중 토목 건축물의 시공이 용이하도록 한 지중 가시설 및 이 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 굴착공의 붕괴를 막기 위한 최소한의 강재만을 사용하려는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지중 가시설은, 굴착공의 벽면에 설치되는 흙막이벽의 내부 공간에 횡방향으로 배열되고 상호 간에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 흙막이벽을 지지하는 다수의 제1버팀보와; 상기 제1버팀보를 지지 및 토압을 분산하는 제2버팀보를 포함하고, 상기 제1버팀보는 양측이 마주하는 띠장에 대응되어 일측 이상은 실린더식 하중잭에 의해 상기 띠장에 설치되며 타측은 상기 띠장에 고정되어 토압에 대한 버팀력으로 상기 흙막이벽을 지지하며, 상기 제2버팀보는 상기 띠장과 상기 제1버팀보의 연결부에 경사지게 배치되어 상기 띠장 및 제1버팀보와 함께 트러스 구조를 형성하도록 양측이 각각 상기 띠장과 제1버팀보에 고정되어, 상기 제1버팀보와 띠장 및 제2버팀보의 사이에 작업 공간을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지중 가시설 및 이 시공방법에 의하면, 제1버팀보에 의해 토압에 대항하는 버팀력을 확보하고 버팀력이 취약한 곳을 제2버팀보로 보강하여 제1,2버팀보들의 사이에 충분한 공간을 마련함으로써 지중에 건축이나 토목 구조물을 용이하게 시공할 수 있으며, 결과적으로 공기를 단축할 수 있고 강재 사용에 따른 시공원가를 절감할 수 있다.

<실시예 1>

도 2에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 지중 가시설은, 굴착공의 벽면에 설치되는 흙막이벽(1), 흙막이벽(1)의 안쪽면에 일정 높이를 두고 다단으로 설치되는 띠장(2), 흙막이벽(1)의 안쪽 공간에 설치되는 제1버팀보(10), 제1버팀보(10)를 지지 및 토압을 분산하는 제2버팀보(30)를 포함하여 구성된다.

흙막이벽(1)은 기존에 사용되고 있는 토류판, 쉬트파일 등이 사용될 수 있다.

제1버팀보(10)는 상기 굴착공의 붕괴를 막기 위한 것으로, 굴착공의 내부에 횡방향으로 설치되어 굴착공 주변에서 가해지는 토압에 대한 버팀력을 발생함으로써 흙막이벽(1)을 지지한다.

제1버팀보(10)는 상기 굴착공에 횡방향으로 배열되며 양측 단부가 띠장(2)에 각각 고정된다. 이때, 토압에 대한 버팀력을 향상할 수 있도록 제1버팀보(10)의 일측 또는 양측에는 실린더식 하중잭(20)을 설치할 수 있다. 실런더식 하중잭(20)은 본 출원인에 의해 출원되어 특허받은 제10-00637279호가 사용될 수 있다.

제1버팀보(10)는 하나 이상이 사용될 수 있으며, 예를 들어 도 2a에서와 같이, 1개가 일정 간격을 두고 설치되거나 도 2b에서 보이는 것처럼, 2개가 접하여 설치될 수 있고, 3개 이상이 접하도록 설치될 수도 있다.

제1버팀보(10)는 운반과 보관 등을 고려하여 일정한 길이로 제작될 것이며, 현장에 따라 굴착공의 폭에 맞도록 다수개가 연결되어 사용된다.

제1버팀보(10)의 연결은 다양한 방법이 가능할 것이며, 예컨대, 도 3에서처럼, 제1버팀보(10)의 단부에 연결판(11)을 덧대어, 마주하는 제1버팀보(10)들의 연결판(11)을 볼트 등의 체결구(12)로 체결하여 연결할 수 있다.

더불어, 제1버팀보(10)들의 결속력 증대를 위하여 연결되는 제1버팀보(10)들에 덧대어져 볼트 등으로 고정되는 결속판(11a)이 더 포함될 수도 있다.

제1버팀보(10)는 기성품인 "H" 빔이 사용될 수 있다.

도 5에처럼, 굴착공(A)의 단면적이 큰 경우 제1버팀보(10)를 가로지르는 방향으로 제3버팀보(60)를 설치하여 가시설을 격자형으로 시공할 수도 있다.

제2버팀보(30)는 제1버팀보(10)에 토압이 집중되지 않도록 분산시키며, 제1버팀보(10)를 구조적으로 안정화한다.

제2버팀보(30)는 제1버팀보(10)와 마찬가지로 "H"빔이 사용될 수 있으며, 도 4에서와 같이, 띠장(2)과 제1버팀보(10)의 사이에 경사지게 배치되어 이등변 삼각형의 트러스 구조를 이루게 된다.

제2버팀보(30)는 양측 단부가 띠장(2)과 제1버팀보(10)에 연결될 수도 있지만,

이를 위해서는 제2버팀보(30)의 단부를 띠장(2)과 제1버팀보(10)의 각도에 맞도록 절단하여야 하므로 각도조절 연결구(40)를 매개로 하여 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 각도조절 연결구(40)에 의해 제2버팀보(30)의 양측 단부를 절단하지 않고 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 제1,2버팀보(10,30)의 설치가 완료되면, 제1,2버팀보(10,30)에 의해 굴착공(A)이 붕괴되지 않도록 보강할 수 있으므로 띠장(2)과 제1,2버팀보(10,30)의 사이에는 작업공간(S)이 만들어진다.

제2버팀보(30)는 양측만 띠장(2)과 제1버팀보(10)에 지지되기 때문에 토압이 클 경우 휨변형이 일어날 수 있으며, 이러한 휨변형을 방지하기 위하여 제2버팀보(30)를 지지하는 서포트(50)가 설치될 수 있다.

서포트(50)는 "H"빔, 앵글, 실런더식 하중잭 등이 사용 가능하며, 띠장(2)과 제1버팀보(10)의 연결부에서부터 제2버팀보(30)들의 사이에 설치된다. 서포트(50)는 제2버팀보(30)와 직각을 유지하도록 설치된다.

지금까지는 제1버팀보(10)를 "H"빔인 것으로 설명하고 도시하였으나, 제1버팀보(10)는 도 6a에처럼 원형관일 수도 있다.

원형관의 제1버팀보(10)는 단면이 곡선형이기 때문에 다수개를 연결하거나 제2버팀보(30)를 연결하기 위하여 별도의 자재가 필요로 할 것이다.

예를 들어 제1버팀보(10)의 외부를 사각형 단면으로 맞추기 위한 연결부(13)가 형성된다. 연결부(13)는 스틸 판재의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 상기 스틸 판재의 조합은 도면에 도시된 것에 한정되지는 않는다.

연결부(13)는 제1,2버팀보(10,30)의 연결과 함께 발판을 겸할 수도 있다.

그리고, 원형관의 제1버팀보(10)들의 결속력 증대를 위하여 제1버팀보(10)의 마주하는 단부에는 결속판(14)이 용접 등으로 고정되고, 이 결속판(14)이 볼트 등으로 체결됨으로써 결속된다.

원형관의 제1버팀보(10)는 곡률에 의해 작업자가 안정된 자세로 이동할 수 없을 것이므로 상면을 평평하게 하기 위한 발판(15)(도 6b에 도시됨)이 형성될 수 있다. 발판(15)은 절곡된 판재나 "L" 형강이 사용되고 도 6b와 같이 결합된다.

본 실시예에 의한 지중 가시설 시공 방법은 다음과 같다.

(S10) 굴착공 형성 - (S20) 흙막이벽 설치 - (S30) 띠장 설치의 공정은 종래와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

(S40) 제1버팀보 설치.

굴착공의 폭에 맞도록 제1버팀보(10)을 제작하고, 이를 크레인 등의 장비로 굴착공 내부에 삽입하며, 제1버팀보(10)의 일측을 띠장(2)에 볼트 등의 체결구나 용접 등으로 고정하고 타측을 실린더식 하중잭(20)으로 고정한다. 제1버팀보(10)의 고정이 완료되면 실린더식 하중잭(20)을 통해 제1버팀보(10)에 선하중을 부여하여 토압에 대한 큰 버팀력을 제공한다.

(S50) 제2버팀보 설치.

제1버팀보(10)를 중심으로 하여 양측에 각각 제2버팀보(30)를 배치하고, 제2버팀보(30)의 양측을 띠장(2)과 제1버팀보(10)에 각각 볼트 등의 체결구로 고정한다(일측 이상에 각도조절 연결구(40)나 실린더식 하중잭을 사용할 수도 있다).

제2버팀보(30)의 설치가 완료되면 띠장(2)과 제2버팀보(30)의 사이 및 제2버팀보(30)들의 사이에 서포트(50)를 각각 설치한다.

<실시예 2>

도 7은 본 실시예에 따른 지중 가시설의 평면도로서, 본 실시예는 제2버팀보(70)의 구조와 설치에 기술적 특징이 있다.

제2버팀보(70)는 아치형태로 형성되며 제1버팀보(10)들 사이에 설치된다.

제2버팀보(70)는 볼록한 중앙부가 띠장(2)에 결합되고 양측 단부가 근접되는 제1버팀보(10)에 각각 고정된다.

도 7과 도 8에서처럼, 제2버팀보(70)의 중앙부는 고정블록(71)을 통해 볼트나 용접으로 띠장(2)에 고정되고, 양측 단부는 연결판(72)에 의해 볼트나 용접 등으로 제1버팀보(10)에 고정된다.

제2버팀보(70)는 "H"빔, 원형관 등이 사용될 수 있다.

제2버팀보(70)는 양측 단부가 제1버팀보(10)를 지지기반으로 하여 토압에 대한 버팀력을 발휘하는 것이며, 버팀력을 증대하고 제2버팀보(70)의 변형을 최소화하기 위하여 띠장(2)과 제2버팀보(70) 사이에는 하나 이상의 서포트(73), 예를 들어 고정블록(71)을 중심으로 하여 양측에 대칭으로 설치될 수 있다.

서포트(73)는 "H"빔, 앵글, 원형관, 린더식 하중잭 등이 사용될 수 있고, 서포트(73)와 띠장(2)의 사이에는 제2버팀보(70)에 선하중을 부여할 수 있는 실린더식 하중잭(20)이 적용될 수도 있다.

도 9는 제2버팀보(70)의 지지기반을 증대할 수 있도록 구성된 것으로, 제1버팀보(10)들의 사이에는 제2버팀보(70)의 양측 단부를 지지하는 거더(80)가 설치된다. 거더(80)는 "H"빔 등이 사용될 수 있으며, 제1버팀보(10)를 가로지르는 방향이면서 제2버팀보(70)의 양측 단부와 접하도록 배열되며 양측 단부가 대응되는 제1버팀보(10)에 각각 볼트 등의 체결구로 고정된다.

그리고, 제2버팀보(70)와 거더(80)의 사이에는 제2버팀보(70)를 지지하는 하나 이상의 서포트(81)가 설치된다.

서포트(81)는 "H"빔, 원형관, 앵글 등이 사용 가능하다.

도 1은 종래 기술에 의한 지중 가시설의 평면도.

도 2a와 도 2b는 각각 본 발명의 실시예 1에 의한 지중 가시설의 시공 상태도.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 지중 가시설에 적용된 제1버팀보의 예시도.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 지중 가시설에 적용된 제1,2버팀보의 설치 상태 확대도.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 지중 가시설의 변형 예시도.

도 6a와 도 6b는 각각 본 발명의 실시예 1에 의한 지중 가시설에 적용된 제1버팀보의 다른 예시도.

도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 지중 가시설의 요부 발췌 평면도.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 지중 가시설에 적용된 제2버팀보의 분해 사시도.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 의한 지중 가시설의 변형 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 흙막이벽, 2 : 띠장

10 : 제1버팀보, 20 : 실린더식 하중잭

30, 70 : 제2버팀보, 40 : 각도조절 연결구

50 : 서포트, 60 : 제3버팀보

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 지중에 형성된 굴착공의 벽면을 따라 설치되는 흙막이벽(1)과;

   상기 흙막이벽의 안쪽면에 다단으로 설치되는 띠장(2)과;

   상기 흙막이벽의 내부 공간에 횡방향으로 배열되며 상호 간에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 흙막이벽을 지지하는 다수의 제1버팀보(10)와;

   상기 제1버팀보를 지지 및 토압을 분산하는 제2버팀보(70)를 포함하고,

   상기 제1버팀보는 양측이 마주하는 띠장에 대응되어 일측 이상은 실린더식 하중잭에 의해 상기 띠장에 설치되며 타측은 상기 띠장에 고정되어 토압에 대한 버팀력으로 상기 흙막이벽을 지지하며,

   상기 제2버팀보는 아치형태로 벤딩되며 볼록한 중앙부가 상기 띠장에 고정되고 양측 단부가 상기 제1버팀보에 각각 고정되어 상기 제1버팀보를 지지기반으로 하여 상기 제1버팀보 사이를 지지하는 것을 특징으로 하는 지중 가시설.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 띠장과 상기 제2버팀보의 사이에 설치되는 서포트(73)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 지중 가시설.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1버팀보들의 사이에 상기 제1버팀보를 가로지르는 방향으로 배열되며 상기 제2버팀보의 양측 단부를 지지하면서 양측이 상기 제1버팀보에 각각 고정되는 거더(80)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 지중 가시설.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 거더와 제2버팀보의 사이에 설치되는 하나 이상의 서포트(81)가 포함된 것을 특징으로 하는 지중 가시설.
7. 삭제
8. 삭제
9. 지중에 굴착공을 천공하는 제1단계와;

   상기 제1단계에 의해 천공된 굴착공의 벽면에 흙막이벽을 설치하는 제2단계와;

   상기 제2단계 이후 상기 흙막이벽에 일정 높이를 두고 띠장을 설치하는 제3단계와;

   상기 굴착공의 내부에 횡방향을 따라 일정 간격을 두고 다수의 제1버팀보를 설치하되, 상기 제1버팀보의 일측 이상과 상기 띠장의 사이에 실린더식 하중잭을 설치하는 제4단계와;

   상기 제4단계에 의해 설치된 상기 제1버팀보들 사이에 아치형으로 이루어진 한 쌍의 제2버팀보를 대칭으로 연속 설치하는 제5단계를 포함하고,

   상기 제5단계에서는 상기 제2버팀보의 볼록한 중앙부를 상기 띠장에 고정하고 양측을 대응되는 제1버팀보에 각각 고정하여, 상기 제2버팀보들 사이에 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 지중 가시설 시공 방법.

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