KR101210721B1 - 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에이치씨 말뚝을 이용하여 가설 흙막이 벽이나 굴착시 가설 흙막이 벽으로 사용되면서 굴착후 철거되지 않고 지하 구조물의 영구 외벽을 구성하도록 함에 있어서 피에이치씨 말뚝 사이에서 발생하는 누수가 간단하게 효과적으로 방지되는 차수 흙막이 벽체에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체는 피에이치씨 말뚝의 단면의 도심을 지나는 중심선 상의 양쪽 외부면에 길이방향으로 삽입되어 차수판 삽입홈을 형성하는 한 쌍의 채널부재; 채널부재의 길이방향을 따라 일정 간격으로 결합되어 채널부재를 피에이치씨 말뚝에 일체로 합성시키는 다수 개의 전단연결재; 및 이웃하는 피에이치씨 말뚝의 서로 마주보는 채널부재 사이에 설치되어 굴착지반으로 지하수가 유입되는 것을 방지하며, 양쪽 끝단에 차수판 삽입홈에 끼움 결합되는 결합단부가 형성되고 결합단부 사이에는 결합단부 사이의 길이를 신축시키는 탄성절곡부가 형성된 횡단면형상을 가지는 차수판을 포함한다.

Description

피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체{Retaining Wall Using PHC Pile}

본 발명은 피에이치씨 말뚝을 이용하여 가설 흙막이 벽이나 굴착시 가설 흙막이 벽으로 사용되면서 굴착후 철거되지 않고 지하 구조물의 영구 외벽을 구성하도록 함에 있어서 피에이치씨 말뚝 사이에서 발생하는 누수가 간단하고 효과적으로 방지되는 차수 흙막이 벽체에 관한 것이다.

흙막이 벽은 직접기초, 말뚝기초, 지하구조물 등을 만들 경우의 굴착에 있어서 주변의 토사나 지하수가 굴착지반 내에 침입하지 않도록 하기 위한 가설구조물이다. 흙막이 벽은 공사중에 사용되며 공사완료 후는 철거되는 것으로 본체 구조물을 축조하기 위하여 일시적으로 사용되는 것으로 종래에는 경시되었으나 최근에는 공사가 대형화되고 복잡하게 되어 그 비용이나 공사량, 공기가 전체 공사에 차지하는 비율이 커졌기 때문에 매우 중요시되고 있다.

흙막이 가설공법은 주변의 토사를 지지하는 흙막이 벽체와 이 흙막이 벽체를 지지하는 지보재로 구성되며 흙막이 벽체 및 지보재의 종류에 따라 다양하게 분류할 수 있다. 대표적인 흙막이 가설공법으로는 H-Pile 및 토류판공법, 시트파일(Sheet Pile) 공법, 주열식 흙막이공법, 슬러리월(Slurry Wall)공법 등이 있다.

한편 최근에는 자체의 강도와 강성이 크고 시공이 간편하여 공기단축 및 공사비 절감이 가능한 피에이치씨 말뚝을 이용하여 흙막이 벽을 구성하는 피에이치씨 말뚝공법이 소개되고 있다. 이 공법은 흙막이 벽을 구성하는 피에이치씨 말뚝을 굴착 후 철거하지 않고 지하구조물의 영구 외벽으로도 활용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이 공법의 경우 피에이치씨 말뚝 사이로 지하수가 유입되는 방지하는 것이 중요한 시공상의 포인트가 된다.

기존에는 피에이치씨 말뚝 사이에 그라우팅 케이싱을 삽입하고 케이싱을 통해 차수를 위한 그라우트재를 주입한 다음 케이싱을 인발하는 방법을 적용하였다. 그런데 이 방법의 경우 그라우팅 케이싱의 삽입 및 인발에 따른 공정이 추가되고 비용이 상승하는 문제가 있다.

본 발명은 피에이치씨 말뚝을 이용한 흙막이 벽에 있어서 차수가 간단하게 효과적으로 이루어지는 차수 흙막이 벽체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체는 피에이치씨 말뚝의 단면의 도심을 지나는 중심선 상의 양쪽 외부면에 길이방향으로 삽입되어 차수판 삽입홈을 형성하는 한 쌍의 채널부재; 채널부재의 길이방향을 따라 일정 간격으로 결합되어 채널부재를 피에이치씨 말뚝에 일체로 합성시키는 다수 개의 전단연결재; 및 이웃하는 피에이치씨 말뚝의 서로 마주보는 채널부재 사이에 설치되어 굴착지반으로 지하수가 유입되는 것을 방지하며, 양쪽 끝단에 차수판 삽입홈에 끼움 결합되는 결합단부가 형성되고 결합단부 사이에는 결합단부 사이의 길이를 신축시키는 탄성절곡부가 형성된 횡단면형상을 가지는 차수판을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 차수판은 단일산형 또는 이중산형 탄성절곡부의 양쪽에 ㄷ자형 결합단부가 형성된 횡단면형상을 가지는 강판으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 차수판은 S자형 탄성절곡부의 양쪽에 ㄷ자형 결합단부가 형성된 횡단면형상을 가지는 강판으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 차수판은 ㄷ자형 결합단부 사이에 서로 마주보는 한 쌍의 산형 탄성절곡부가 형성된 횡단면형상을 가지는 강판으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 결합단부는 반원형으로 절곡된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 결합단부는 폐합된 형태로 절곡된다.

본 발명에 따르면 피에이치씨 말뚝 사이에 차수판을 설치하는 것으로 간편하게 흙막이 벽체를 차수벽으로 구성할 수 있다. 또한 차수판이 탄성변형할 수 있도록 구성됨으로써 피에이치씨 말뚝의 시공오차(간격, 수직도 및 수평정렬)를 용이하게 흡수할 수 있고 설치 후에는 복원되면서 피에이치씨 말뚝에 밀착시킴으로써 확실한 차수효과를 기대할 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 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체의 일부를 나타낸 단면도이고, 도 2는 차수판을 설치하는 방법을 설명하는 예시도이다.
도 3은 차수판의 다양한 실시 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 결합단부가 변형된 형태의 차수판을 나타낸 단면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체의 일부를 나타낸 단면도이고, 도 2는 차수판을 설치하는 방법을 설명하는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체는 서로 간격을 두고 시공된 피에이치씨 말뚝(10)과 이웃하는 피에이치씨 말뚝을 연결하여 지하수의 유출을 방지하는 차수판(20)으로 구성된다.

이웃하는 피에이치씨 말뚝(10) 사이에 차수판(20)을 설치하기 위해 채널부재(11)가 전단연결재(12)를 이용해 피에이치씨 말뚝(10)에 고정된다.

채널부재(11)는 피에이치씨 말뚝(10)의 단면의 도심을 지나는 중심선(CL) 상의 양쪽 외부면에 길이방향으로 삽입되어 차수판 삽입홈(111)을 형성한다. 즉, 피에이치씨 말뚝(10)의 외부면에 설치되는 한 쌍의 채널부재(11,11)는 도심을 지나는 동일선상에 위치하게 된다. 채널부재(11)는 단면이 ㄷ자 형상을 가지는 형강 즉, 채널(Channel)로 구성되고 개구가 외측을 향하도록 피에이치씨 말뚝(10)에 고정된다. 채널부재(11)는 피에이치씨 말뚝(10)의 전체 길이에 걸쳐 설치되고 차수판(20)의 일단이 삽입되는 홈을 형성하게 된다.

채널부재(11)는 전단연결재(12)를 이용해 피에이치씨 말뚝(10)에 고정된다. 전단연결재(12)는 채널부재(11)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되어 채널부재(11)를 피에이치씨 말뚝(10)에 일체로 결합시킨다.

채널부재(11)에 일정 간격으로 다수 개의 전단연결재(12)를 용접하고 전단연결재(12)를 피에이치씨 말뚝(10)의 보강철근(101)에 용접하여 채널부재(11)를 고정한 상태에서 피에이치씨 말뚝을 원심 성형함으로써 채널부재(11)가 설치된 피에이치씨 말뚝을 제조할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 피에이치씨 말뚝(10)은 외부면에 길이방향으로 차수판(20)의 일단이 삽입되는 홈을 가지는 단면형상이 된다.

이웃하는 피에이치씨 말뚝이 서로 마주보는 채널부재 사이에 차수판(20)이 설치된다. 따라서 피에이치씨 말뚝 사이를 통해 굴착지반으로 지하수가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

차수판(20)은 차수판 삽입홈(111)에 삽입되는 결합단부(21)가 폭방향으로 양쪽 끝단에 형성되고 탄성변형되면서 결합단부(21) 사이의 길이를 신축시키는 탄성절곡부(22)가 결합단부(21) 사이에 형성된 횡단면형상을 가진다. 차수판(20)은 채널부재(11)의 길이에 대응되는 길이를 가진 강판을 결합단부(21)와 탄성절곡부(22)가 형성되도록 다단 절곡하여 제조될 수 있다.

결합단부(21)와 탄성절곡부(22)는 그 기능을 충족시키는 다양한 형상을 가질 수 있고 일 예로서 도 1에서와 같이 단일산형 탄성절곡부의 양쪽에 ㄷ자형 결합단부가 형성된 횡단면형상을 가질 수 있다.

이렇게 구성된 차수판(20)의 폭, 즉 결합단부(21) 사이의 거리는 이웃하는 피에이치씨 말뚝의 서로 마주보는 차수판 삽입홈(111) 사이의 거리에 비해 더 크게 제작되고 도 2에서와 같이 양쪽의 결합단부(21)를 서로 마주보는 차수판 삽입홈(111)에 각각 강제로 밀어넣게 되면 탄성절곡부(22)가 변형되면서 설치된다. 그리고 설치가 완료되면 탄성절곡부(22)가 원래의 형태로 복원되면서 결합단부(21)을 차수판 삽입홈(111)에 밀착시키게 된다. 따라서 피에이치씨 말뚝(10)의 시공오차 즉, 간격, 수직도 및 수평정렬에 오차가 발생하더라도 탄성절곡부(22)가 이를 흡수하면서 차수판(20)을 설치할 수 있게 된다. 또한 차수판(20)에 작용하는 토압 및 수압에 의해 차수판(20)이 분리되지 않고 견고하게 결합될 수 있게 된다.

한편 결합단부를 ㄷ자형으로 형성한 이유는 채널부재(11)에 의해 구획되는 차수판 삽입홈에 결합단부를 강제로 밀어넣을 때 용이하게 삽입되고 삽입되는 과정에서 이탈되지 않도록 하며 차수판(20)에 작용하는 토압 및 수압에 의해 차수판(20)이 분리되지 않고 견고하게 결합될 수 있도록 하기 위함이다.

위에서 설명한 것처럼 탄성절곡부(22)는 탄성변형하면서 피에이치씨 말뚝(10)의 시공오차를 흡수하고 그리고 토압 및 수압을 흡수하기 위한 것으로 다양한 형상으로 변경될 수 있다.

도 3은 차수판의 다양한 실시 예를 나타낸 단면도이다.

앞서 설명한 실시 예에서 차수판(20)의 탄성절곡부(22)는 단일산형 즉, V자형으로 절곡된 것인 반면에 도 3의 (a)에 도시된 실시 예에서 차수판(20a)은 이중산형 즉, W자형으로 절곡된다. 따라서 이 실시 예에 따른 차수판(20a)는 탄성절곡부(22a)가 아코디언과 같이 변형되면서 시공오차 및 측압을 흡수하게 된다. 도 3의 (b)에 도시된 차수판(20b)은 탄성절곡부(22b)가 S자형상으로 이룬다. 이 실시 예에 따른 차수판(20b)은 제조가 간편하다는 장점을 가진다. 도 3의 (c)에 도시된 차수판(20c)은 ㄷ자형 결합단부(21) 사이에 서로 마주보는 한 쌍의 산형 탄성절곡부(22c,22c)가 형성된 횡단면형상을 가진다. 이 실시 예에 따른 차수판(20c)은 대칭적인 형상으로 차수판(20c)의 삽입시 뒤틀림이 적고 강성이 커서 측압에 대한 저항성이 높다는 장점을 가진다.

한편, 차수판을 강제로 삽입시킬 때 채널부재(12)와의 마찰을 최소화하고 변형을 방지할 수 있도록 결합단부의 형상을 적절히 변경할 수 있다.

도 4는 결합단부가 변형된 형태의 차수판을 나타낸 단면도이다.

도 4의 (a)에서와 같이 결합단부(21a)를 반원형으로 절곡하여 채널부재(12)와의 마찰을 최소화하면 차수판(20d)을 보다 용이하게 삽입시킬 수 있고, 도 4의 (b)에서와 같이 결합단부(21b)를 폐합된 형태로 절곡하여 차수판(20e)을 강제로 삽입할 때 형태의 변형을 방지할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 차수 흙막이 벽은 지반을 천공하고 천공홀에 케이싱을 삽입한 다음 채널부재(11)가 설치된 피에이치씨 말뚝(10)을 삽입하고 케이싱을 인발하는 작업을 반복하여 피에이치씨 말뚝(10)으로 구성되는 벽체를 형성한 후에 인접하는 피에이치씨 말뚝 사이의 마주보는 차수판 삽입홈(111)에 차수판(20,20a,20b,20c,20d,20e)을 강제로 삽입함으로써 시공이 완료된다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 피에이치씨 말뚝
11: 채널부재
12: 전단연결재
20,20a,20b,20c,20d,20e: 차수판
21: 결합단부
22: 탄성절곡부

Claims (6)

1. 피에이치씨 말뚝의 단면의 도심을 지나는 중심선 상의 양쪽 외부면에 길이방향으로 삽입되어 차수판 삽입홈을 형성하는 한 쌍의 채널부재;
   채널부재의 길이방향을 따라 일정 간격으로 결합되어 채널부재를 피에이치씨 말뚝에 일체로 합성시키는 다수 개의 전단연결재; 및
   이웃하는 피에이치씨 말뚝의 서로 마주보는 채널부재 사이에 설치되어 굴착지반으로 지하수가 유입되는 것을 방지하며, 양쪽 끝단에 차수판 삽입홈에 끼움 결합되는 결합단부가 형성되고 결합단부 사이에는 결합단부 사이의 길이를 신축시키는 탄성절곡부가 형성된 횡단면형상을 가지는 차수판을 포함하며,
   상기 탄성절곡부는 단일산형 또는 이중산형의 횡단면형상을 가지고, 상기 차수판은 강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   결합단부는 반원형으로 절곡된 것을 특징으로 하는 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체.
6. 청구항 1에 있어서,
   결합단부는 폐합된 형태로 절곡된 것을 특징으로 하는 피에이치씨 말뚝을 이용한 차수 흙막이 벽체.

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