KR101221084B1 - 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이 가시설 시공방법 - Google Patents

Abstract

굴착된 지반에 말뚝과 토류판을 이용하여 토압에 의하여 굴착된 지반이 붕괴되지 않도록 하고, 상기 굴착된 내측 지반에 구조물을 시공하는 가시설 시공방법에 대한 것으로서 본 발명의 가시설용 말뚝은 지반(G)에 하방으로 다수가 서로 이격되어 직선형으로 설치된 관형태의 케이싱말뚝; 및 토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 작용하도록 벤딩된 상태에서 케이싱말뚝에 삽입되어 케이싱말뚝 내부에 직선형으로 펴진 상태가 구속되도록 설치된 벤딩말뚝;을 포함하여 보다 경제적인 가시설 시공이 가능하게 된다.

Description

벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이 가시설 시공방법{TEMPORARY PILE USING BENDING RESTORING FORCE AND TEMPORARY STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD THEREWITH}

본 발명은 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이가시설 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 굴착된 지반에 말뚝과 토류판을 이용하여 토압에 의하여 굴착된 지반이 붕괴되지 않도록 하고, 상기 굴착된 내측 지반에 지하구조물을 시공할 수 있도록 하는 흙막이가시설 시공방법에 대한 것이다.

종래 건축물, 개착터널, 지하철, 전력구, 통신구, 하수관거 등과 같이 지반을 소정의 깊이 및 길이방향으로 연장하여 굴착하고, 그 굴착지반 내부 공간에 구조물을 설치하는 경우에 있어, 굴착된 지반면은 항상 토압(주동토압)에 의하여 붕괴되려고 하기 때문에 통상은 도 1a와 같이 H-형강과 같은 말뚝(10, 엄지말뚝)을 먼저 지반에 항타 시켜 매설시킨 후, 지반을 굴착하면서 말뚝 사이에 토류판(20, 흙막이판, 통상 목재를 이용하게 된다.)을 끼워 설치하는 방식으로 굴착지반 지보공을 설치하게 된다.

이때, 토류판이 설치된 말뚝에는 수평빔 형태의 띠장(30,WALE,통상 H-형강)을 설치하게 되는데, 이는 말뚝을 서로 수평방향으로 연결시켜줌으로서 말뚝(10)과 띠장(30)이 격자형태의 구조체로서 작용하는 주동토압에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하기 위함이다.

나아가, 띠장과 띠장 사이에는 굴착지반을 가로질러 양 단부가 띠장에 지지되어 역시 토압에 저항할 수 있도록 버팀보(40, STRUT)를 설치하게 되는데, 통상 이도 역시 H-형강이 이용되는 것이 일반적이다.

이러한 버팀보(40)는 지반굴착면에 설치된 띠장 사이에 일종의 횡 지지빔으로써 설치되어 작용 토압에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 것이므로 거의 모든 굴착지반 지보공에 이용되고 있다.

하지만 종래의 굴착지반 지보공들은 나름대로 장점은 있으나 지반굴착 깊이가 커질수록 작용하는 토압의 크기가 커지기 때문에, 굴착 깊이에 따른 버팀보의 수직 또는 수평 설치개수가 증가되고, 그 설치간격(대부분 2-3M)이 작아짐으로서 굴착공간의 이용에 있어 중대한 장애요인이 되고 있으며, 특히 작업도중 이미 설치된 버팀보의 위치를 이동시킬 필요가 있는 경우에 특히 많은 노력과 시간이 소요되었다.

즉, 도 1b와 같이 지하구조물(50)을 설치하기 위하여 5개의 버팀보(40)가 설치됨을 알 수 있는데, 지하구조물(50)의 상단부에 최하단의 버팀보(41)가 간섭되어 지하구조물(50) 콘크리트를 타설할 때 2회 또는 수회로 나누어 타설해야 하고, 만약 버팀보를 해체하고 다시 설치해야 하는 경우 공기 및 공사비에 있어 많은 손실이 있을 수밖에 없기 때문에 버팀보의 효율적인 운용은 흙막이가시설에 있어 매우 중요한 사항이라 할 수 있다.

이에 상기 버팀보의 상하 설치간격을 증가시키는 방법으로 H-형강과 같은 말뚝(10, 엄지말뚝)을 합성말뚝으로 제작하여 이용하는 방법이 소개되어 있다. 말하자면 프리스트레스가 도입된 합성말뚝을 말뚝으로 이용하는 것이다.

구체적으로 살펴보면 도 1c와 같이 일정한 솟음을 준 H-형강(10)과 상기 H-형강(10)에 프리플렉스 하중(20)을 주어 인장부(44)에 콘크리트(45)를 타설 양생하되 양측부의 길이방향으로 홈(43)을 형성하고, 타입부(46)의 상단부까지만 설치하고 압축부(42)의 플랜지(41)는 콘크리트(45)를 타설하지 않고 노출시키고 하중을 서서히 제거하여 프리스트레스를 도입한 사각뿔형태의 타입부(46)가 형성된 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트 말뚝이 소개되어 있다.

이는 결국 프리플렉스 빔과 같은 합성빔을 말뚝으로 제작한 것이라 할 수 있는데 이는 프리플렉션 하중 도입과정에서 많은 설비가 필연적이고 무엇보다도 영구적으로 지반에 말뚝을 매립 설치하는 방식이라는 점에서 본 발명과 차이가 있다고 할 수 있다.

이에 H-말뚝 자체에 프리스트레스를 도입시키는 방법도 소개된 바 있다. 즉 도 1d와 같이, 플랜지연결부(1)와 양측 플랜지(2)(2')로 된 H-말뚝(20)에 있어서, 플랜지연결부(1,복부)와 일측 플랜지(2)의 교차부 양측에 프리스트레스 발생수단(10)(10')을 다수 형성하되, 프리스트레스 발생수단(10)(10')은, 이격된 앵커고정판(11)(11')에 다수의 케이블(12)(12') 양단을 고정하고, 이격된 앵커고정판(11)(11') 및 케이블(12)(12')의 주연부에는 함체상의 앵글(15)을 결합시킨 프리스트레스를 이용한 가설 흙막이 공법용 말뚝이 소개된 바 있다.

이는 결국 H-말뚝에 긴장재(케이블)의 긴장력을 이용하여 H-말뚝에 프리스트레스가 도입되도록 한 것인데, 구조 및 설치가 간단하다는 점에서는 장점이 있으나 프리스트레스 도입을 위한 정착구 등의 설치비용이 다소 고가라는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 종래 굴착된 지반에 작용하는 토압, 수압(이한 토압)에 저항하기 위한 토류판을 포함하는 흙막이가시설을 설치함에 있어 토압 등에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 종래 H말뚝의 휨 강성을 증가시켜 토압에 대한 가시설의 변위를 최소화시키고 버팀보의 설치 간격을 최소화시켜 보다 경제적인 흙막이가시설 시공을 가능하도록 하는 것이다.

상기 과제를 해결위해 본 발명은

첫째, 굴착지반용 흙막이가시설은 굴착지반에 말뚝을 먼저 설치하고, 말뚝 사이사이에 토류판(목재, 강판등)을 끼워 설치하는 방식으로 상기 말뚝과 토류판이 굴착된 지반의 토압을 저항할 수 있도록 하는 방식인데, 토류판에 작용하는 토압은 결국 상기 말뚝에 의하여 지지된다.

이에 상기 말뚝을 휨 강성을 증가시키게 되면 토류판이 저항할 수 있는 토압은 커지게 되므로 버팀보의 설치개수를 줄일 수 있게 된다.

이를 위해 본 발명은 각형강관 형태의 케이싱말뚝을 먼저 설치하게 된다. 이러한 케이싱말뚝은 폐합된 단면으로 제작하되 양 측면에 토류판을 끼워 설치할 수 있는 토류판 고정수단을 미리 설치하게 된다.

다음으로 상기 케이싱말뚝 내부에 벤딩발뚝을 삽입시켜 하부가 지지되도록 하고 상기 벤딩말뚝의 상부를 케이싱말뚝에 고정시키게 된다.

이에 벤딩말뚝은 케이싱말뚝에 삽입되면서 직선으로 펴지게 되면서 원래의 형태로 복원되려는 복원력이 발생하게 된다. 이때 케이싱말뚝에 의하여 복원력이 구속되면서 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝에는 토압에 저항할 수 있는 벤딩복원하중이 작용하게 된다.

즉 상기 벤딩복원하중에 의하여 토압에 저항할 수 있는 말뚝의 휨 강성이 증가되는 효과를 가지도록 한 것이다.

둘째, 상기 케이싱말뚝과 벤딩말뚝은 흙막이가시설 내측에 필요한 지하구조물 시공하고 되메우기 완료 후 벤딩말뚝의 상부의 고정상태를 해체하고 벤딩말뚝을 인발시키게 되며 케이싱말뚝도 인발시켜 재사용이 가능하도록 함으로서 보다 경제적인 흙막이가시설 시공이 가능하도록 하였다.

셋째, 상기 벤딩말뚝은 벤딩된 H-형강을 이용하고 케이싱은 각형강관 형태의 강관을 이용하여 강재의 복원력을 효과적으로 이용하도록 하고, 토류판 고정수단도 간단하게 형성될 수 있도록 하게 된다.

이를 위해 본 발명은

지반(G)에 하방으로 다수가 서로 이격되어 직선형으로 설치된 관형태의 케이싱말뚝; 및 토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 작용하도록 벤딩된 상태에서 케이싱말뚝에 삽입되어 케이싱말뚝 내부에 직선형으로 펴진 상태가 구속되도록 설치된 벤딩말뚝;을 포함하는 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝.을 포함하는 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝을 제공한다.

또한 바람직하게는

지반(G)에 하방으로 다수를 서로 이격시켜 직선형으로 설치된 관형태의 케이싱말뚝을 시공하는 단계; 토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 작용하도록 벤딩된 상태에서 상기 케이싱말뚝에 삽입되어 케이싱말뚝 내부에 직선형으로 펴진 상태가 구속되도록 벤딩말뚝을 시공하는 단계; 상기 직선형으로 펴지도록 시공된 벤딩말뚝의 상부 및 하부를 케이싱말뚝에 구속시키는 단계; 및 상기 케이싱말뚝 사이에 토류판을 설치하는 단계를 포함하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법을 이용한 가시설 시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는,

상기 벤딩말뚝의 하부는 케이싱말뚝의 하부 내측에 형성시킨 지지턱에 지지되도록 하고, 직선형으로 펴지도록 설치된 상태에서 상부가 체결구에 의하여 케이싱말뚝에 구속되도록 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이가시설 시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는,

상기 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 내부에는 충진재를 더 충진시키되, 상기 케이싱말뚝은 각형강관을 이용하고, 상기 벤딩말뚝은 벤딩된 강재 H-말뚝을 이용하며, 상기 케이싱말뚝 양 측면에는 토류판이 끼워져 설치될 수 있도록 이격된 앵글과 강판부재로 설치된 토류판 고정장치가 더 설치되도록 하여 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 사이에 토류판이 더 설치되도록 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이가시설 시공방법을 제공한다.

본 발명에 의한 흙막이가시설은 토압에 저항할 수 있는 말뚝의 휨 강성을 증가시킬 수 있어 띠장과 버팀보의 설치개수를 최소화시킬 수 있기 때문에 버팀보의 효율적인 운용이 가능하게 된다.

또한 벤딩말뚝은 공장에서 미리 제작하고 현장에서는 간단하게 압입 설치하면 되기 때문에 시공에 특별한 장비가 필요 없어 품질관리가 용이하게 되고 벤딩말뚝과 케이싱은 재활용이 가능하기 때문에 환경 친화적이고 경제적인 흙막이가시설 시공이 가능하게 된다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

예컨대, PSC 거더를 포스트 텐션이 아닌 프리텐션에 의해 제작하는 경우라도 종방향 긴장력이 도입된 PSC 거더에 횡방향 긴장력을 도입시킨 것이라면 본 발명의 범위에 속한다고 볼 수 있다.

도 1은 종래 상부플랜지 내부에 강판이 매입된 PSC 거더의 단면도,
도 2a는 본 발명의 흙막이가시설을 구성하는 벤딩말뚝과 케이싱말뚝의 결합 에 의한 벤딩복원하중(P2)의 작용상태도,
도 2b는 본 발명의 벤딩말뚝을 서로 이격된 케이싱말뚝에 삽입시키는 과정과 토류벽 설치 사시도,
도 2c 및 도 2d는 본 발명의 흙막이가시설의 하중 작용도,
도 2e는 본 발명의 벤딩말뚝과 케이싱말뚝을 회수 시공도이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e는 본 발명에 의한 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝 및 이를 이용한 흙막이가시설 시공 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

[ 본 발명의 흙막이 가시설용 말뚝의 설치 및 해체 ]

도 2a는 본 발명의 흙막이가시설을 구성하는 벤딩말뚝과 케이싱말뚝의 결합 에 의한 벤딩복원하중(P2)의 작용상태도를 도시한 것이다.

먼저, 상기 벤딩말뚝(100)은 강재인 H-형강을 이용하게 된다. 이러한 H-형강은 공장제품을 이용해도 되고 빌트-업 제품으로 강판을 용접시켜 제작해도 상관은 없다.

이에 상기 H-형강을 벤딩 시키게 되는데 이러한 벤딩은 H-형강을 수직으로 세웠을 때, 굴착된 지반 주위로부터 가시설에 작용하는 토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 발생하는 복원력인 벤딩복원하중(P2)을 가질 수 있도록 벤딩시키게 된다.

예컨대 토류판을 지지할 수 있도록 지반에 설치된 상태에서 수평방향으로 작용하는 토압과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 도입될 수 있도록 벤딩(BENDING)시키고 상기 벤딩 상태가 그대로 유지되도록 H-형강을 미리 제작하게 된다.

이러한 벤딩은 H-형강을 원호 형태로 휘어지도록 제작하되 흙막이가시설 굴착깊이가 10m일 때 벤딩에 의한 H-형강 중앙부위의 변위량(d)이 개략 40cm정도로 형성시킬 수 있으며, 벤딩된 2개의 H-형강을 서로 연결시켜 제작된 것을 포함할 수 있다.

이때 상기 벤딩말뚝(100)의 상부에는 후술되는 체결구(230)가 관통할 수 있도록 다수의 체결홀(110)을 형성시키게 된다.

이에 벤딩말뚝(100)이 직선형으로 펴지게 되면 벤딩된 상태로 복원되려는 복원력이 내재되도록 벤딩된 말뚝을 본 발명은 벤딩말뚝(100)이라고 지칭하기로 한다.

이는 도 2a와 같이 벤딩된 강재 H-형강(이하 H-형강)이 대표적이라 할 수 있으며 이하 이를 기준을 살펴본다.

상기 케이싱말뚝(200)은 도 2a와 같이 벤딩말뚝(100)이 내부에 삽입되도록 하는 가이드 말뚝 역할을 함과 더불어 직선형 빔 형태로 형성되어 벤딩말뚝(100)이 삽입되면서 직선형으로 펴지도록 하는 기능 및 이러한 직선형으로 펴진 상태를 유지시키는 구속관의 기능을 가지게 되며 단순히 천공홀의 붕괴를 방지하기 위한 케이싱과는 구별된다.

이러한 케이싱말뚝(200)으로서 강재로 제작된 직선형 각형강관을 이용할 수 있으며 이를 기준으로 살펴본다.

상기 케이싱말뚝(200)은 강판을 이용하여 폐합된 횡단면을 가지도록 각형강관 형태로서 상부 및 하부가 개방된 각관 형태로 제작하되 앞서 살펴본 벤딩말뚝(100)이 삽입될 수 있을 정도의 내부공간을 확보할 수 있도록 제작된다.

예컨대, 벤딩말뚝(100)이 케이싱말뚝(200)에 삽입되었을 때 벤딩말뚝(100)의 플랜지가 각형강관의 내측면에 접할 수 있어 벤딩말뚝(100)의 복원력이 케이싱말뚝에 전달될 수 있도록 그 단면크기를 정하면 된다.

이때 상기 케이싱말뚝(200)의 양 측면에는 토류판 고정장치(210)가 형성된다. 토류판으로서 가장 통상적으로 사용하는 것은 목재지만 최근에는 차수성을 고려하여 강판도 많이 사용한다.

이에 본 발명에서는 토류판으로서 강판을 사용하는 예를 기준으로 살펴보도록 한다.

이러한 강판은 일정한 두께를 가지게 되므로 상기 강판인 토류판의 양 단부가 끼워질 수 있도록 도 2b와 같이 토류판 고정장치(210)로서 서로 이격된 앵글부재(220)를 케이싱말뚝(200)에 미리 형성시켜 토류판(300)이 끼워져 고정될 수 있도록 하게 되며 상기 앵글부재(220)는 강재로 제작된 케이싱말뚝(200)에 볼트를 이용하여 설치하면 된다.

나아가 미리 상기 케이싱말뚝(200)을 제작할 때 앵글부재(220)가 일체로 형성된 것을 이용해도 상관은 없다.

도 2b는 벤딩말뚝(100)을 서로 이격된 케이싱말뚝(200)에 삽입시키는 과정을 도시한 것이다.

먼저 케이싱말뚝(200)은 지반(G)에 미리 서로 이격시켜 시공하게 된다. 케이싱말뚝(200)은 그 형태를 그대로 유지할 수 있도록 지반을 천공하여 천공홀(G1)을 미리 형성시킨 다음에 케이싱말뚝(200)을 삽입 설치하는 방식으로 시공하는 것이 바람직하다.

상기 케이싱말뚝(200)의 이격 거리는 굴착 깊이에 따라 적의 변경할 수 있을 것이며 도 2b에서는 2개의 케이싱말뚝(200)만 일부 발췌한 것이다.

상기 케이싱말뚝(200)이 지반(G)에 시공되면 앞서 살펴본 벤딩말뚝(100)을 각각 케이싱말뚝(200)에 삽입시키게 된다.

이때 벤딩말뚝(100)은 벤딩되어 있으므로 하단부를 케이싱말뚝에 삽입 시키는 초기 세팅과정 후, 압입 또는 항타에 의하여 벤딩말뚝(100)이 케이싱말뚝(200)에 용이하게 삽입될 수 있도록 하게 된다.

이러한 삽입은 윤활재, 미끄럼재, 슬라이딩판 등 다양한 마찰력 감소수단을 이용하게 되면 보다 용이하게 케이싱말뚝(200)에 삽입시킬 수 있고 유압장치나 바이브레이터 등을 이용하면 소음을 줄일 수 있다.

이때 상기 벤딩말뚝(100)은 케이싱말뚝(200)에 삽입되면서 직선형태로 펴지게 된다. 이는 케이싱말뚝(200)이 직선형으로 형성되어 있기 때문이다. 이 과정에서 벤딩말뚝(100)은 원래의 벤딩된 형태로 복원되려는 복원력이 발생하게 된다.

이때 중요한 점은 최종 벤딩말뚝(100)이 케이싱말뚝(200)에 삽입되면 벤딩말뚝(100)의 하부는 케이싱말뚝(200)의 하부 내측면에 형성시킨 지지턱(240)에 지지되도록 하고, 상부를 체결볼트, 너트 등을 체결구(230)를 이용하여 벤딩말뚝(100)을 케이싱말뚝(200)에 구속시키게 된다는 것이다.

상기 지지턱은 환형 링, 블록의 형태등으로 형성시키고 달리 재질적 제한은 없지만 케이싱말뚝과 동일한 재질이 바람직하다.

즉, 상, 하부가 개방된 케이싱말둑에 안정적으로 직선형태로 펴진 벤딩말뚝의 상태가 그대로 구속되도록 한 것이다.

이러한 구속에 의하여 내재된 복원력은 케이싱말뚝(200)에 그대로 작용하게 되며 이러한 복원력은 케이싱말뚝(200)에 벤딩복원하중(P2)이 도입되도록 하게 된다.

즉, 도 2a와 같이 상기 벤딩복원하중(P2)은 토류판에 작용하는 토압(P1)에 저항하는 방향(토압작용방향과 반대방향)으로 작용하게 됨을 알 수 있으며 벤딩복원하중(P2)의 의미는 벤딩말뚝이 케이싱말뚝에 의하여 변형이 구속되면서 반력의 형태로 복원력이 토압에 저항하는 형태로 발생된다는 의미라 할 수 있다.

나아가 미 도시 하였지만 벤딩말뚝(100)을 케이싱말뚝(200) 내부에 삽입시킨 후 모래 등의 충진재를 충진시킴으로서 예측하지 못한 작용하주에 의한 벤딩말뚝(100)의 변형을 예방하도록 하는 것이 바람직하다.

이로서 상기 벤딩말뚝(100)을 케이싱말뚝(200)에 구속시킨 상태가 되면 도 2b와 같이 상기 케이싱말뚝(200)에 형성된 토류판 고정장치(210)에 강판과 같은 토류판(300)을 삽입시키게 된다.

이에 상기 토류판(300)에는 토압이 작용하게 되고 이러한 토압은 그대로 케이싱말뚝(200)에 전달되며 상기 토압(P1)에 대하여 벤딩복원하중(P2)이 작용하므로 상기 토압에 의하여 토류판은 전도되지 않고 그 설치 상태를 그대로 유지하게 된다.

다음으로 도 2c와 같이 상기 케이싱말뚝(200)에 브라켓(410)을 설치함과 더불어 띠장(420)을 설치한 후, 인접한 토류판에 설치된 띠장(420) 사이에 버팀보(430)를 추가 설치하게 된다.

이러한 버팀보(430)는 지반 굴착 방향으로 상하로 설치되는데 상기 버팀보(430)의 존재는 내부에 시공되는 구조물 시공에 간섭이 되어 최소한으로 설치되는 것이 바람직하다.

하지만 버팀보(430)의 상하 이격 거리는 가시설의 안전성을 충족시키는 것을 전제로 해야 하므로 버팀보(430)가 부담해야할 토압을 최소화시켜 그 상하 이격 거리를 증가시킬 수 있다.

본 발명은 상기 토압을 상기 벤딩복원하중(P2)에 의하여 결과적으로 벤딩말뚝(100)의 휨 강성이 크게 증가되므로 동일한 조건으로 설치되는 강재인 H말뚝과 대비하여 토압에 저항할 수 있는 능력이 커지게 되며 이는 결국 벤딩말뚝이 부담하는 토압의 크기가 커지게 된다.

나아가 본 발명에 있어 토압에 대한 저항은 도 2d와 같이 벤딩말뚝 자체의 강성, 벤딩말뚝의 벤딩복원하중(P2)에 더하여 케이싱말뚝(200) 자체의 강성에 의하여 저항할 수 있게 되므로 본 발명에서 버팀보의 상하 이격거리를 증가시킬 수 있는 여지가 커지게 되어 버팀보 설치개수를 최소화시켜 가시설 시공공기, 비용 및 시공성을 크게 증진시킬 수 있게 된다.

도 2e는 본 발명의 벤딩말뚝(100)과 케이싱말뚝(200)을 회수하는 시공도이다.

즉, 가시설의 시공이 완료되면 흙막이가시설 내측의 굴착공간에 필요한 지하구조물 시공이 완성되는데 최종 지하구조물 시공 및 되메우기가 완료되면 본 발명의 벤딩말뚝(100)과 케이싱말뚝(200)을 회수하게 된다.

이에 상기 벤딩말뚝(100)의 상부와 케이싱말뚝(200)의 구속을 해체하고 즉 체결구(230)를 해체하고, 상기 직선형으로 펴진 벤딩말뚝(100)의 상부에 와이어가 연결된 고리를 걸고 서서히 벤딩말뚝(100)을 인발시키게 된다.

이러한 인발된 벤딩말뚝(100)은 그대로 재사용이 가능하게 되며 케이싱말뚝(200)도 인발시켜 역시 재활용이 가능하도록 하게 된다.

이때 상기 케이싱말뚝(200)의 인발 후에는 케이싱말뚝이 차지하는 공간에 토사등을 다시 되메움시켜 마감시키게 된다.

[ 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법 ]

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 흙막이가시설 시공방법 즉, 벤딩말뚝(100)과 케이싱말뚝(200)을 이용한 가시설 시공방법을 순서대로 도시한 것이다.

먼저 도 3a와 같이 지반을 굴착하여 지하구조물(500)을 시공해야할 지반의 토지경계선 등을 따라 본 발명의 케이싱말뚝(200)을 시공하게 된다.

이는 먼저 지반(G)에 미 도시된 굴착기를 이용하여 지반을 천공하여 천공홀(G1)을 형성시키고 상기 천공홀(G1)에 케이싱말뚝(200)을 삽입시키는 방식으로 시공하면 된다.

이에 케이싱말뚝(200)은 다수가 서로 이격되어 설치됨을 알 수 있으며 도 3a에서는 사각 형태로 케이싱말뚝(200) 다수가 지반에 설치되어 있음을 알 수 있다.

다음으로 상기 케이싱말뚝(200)에 앞서 살펴본 벤딩말뚝(100)을 항타 등의 방법으로 삽입시키게 된다. 이 과정에서 벤딩말뚝(100)은 직선 형태로 펴지면서 복원력이 내재되어 추후 벤딩복원하중(P2)이 작용되도록 하게 된다.

이때 벤딩말뚝(100)의 하부는 도 2a와 같이 케이싱말뚝(200)의 하부에 형성된 지지턱(240)에 의하여 지지되도록 벤딩말뚝(100)의 삽입을 완료하게 되면 벤딩복원하중(P2)이 토압의 반대방향으로 작용할 수 있도록 도 3b와 같이 벤딩말뚝(100)상부를 체결구(230)를 이용하여 케이싱말뚝(200)에 구속시키게 된다.

이에 안정적인 벤딩말뚝(100)의 설치가 완료될 수 있으며 케이싱말뚝(200)의 내측면에 플랜지가 밀착되어 벤딩복원하중(P2)의 손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

다음으로 도 3b와 같이 앞서 살펴본 것과 같이 케이싱말뚝(200)의 내측 지반을 굴착하면서 케이싱말뚝(200)에 형성된 토류판 고정장치(210) 사이에 토류판(300)을 삽입시키고 브라켓, 띠장을 설치하면서 버팀보(430)를 설치하게 된다.

이러한 토류판, 브라켓, 띠장 및 버팀보 설치는 설치에 필요한 최소한의 굴착 깊이까지 굴착하면서 설치하게 된다.

도 3c에서는 굴착지반 상부에 버팀보(430)가 설치된 상태가 도시되어 있고 하부에 지하구조물(500)이 시공된 상태임을 알 수 있다. 물론 굴착 깊이가 더 커지게 되면 다수의 버팀보(430)를 설치하면 되지만 도 1b와 대비하여 버팀보의 설치개수를 훨씬 줄일 수 있음을 알 수 있다.

다음으로 도 3d와 같이 상기 지하구조물(500)의 시공이 완료되면 굴착지반에 되메우기를 하고 다짐작업을 한 후 버팀보, 띠장, 브라켓을 철거하게 되며 최종 되메우기 및 다짐작업으로 지중에 지하구조물(500)을 완성시키게 된다.

다음으로는 도 3e와 같이 체결구(230)를 해체하여 케이싱말뚝(200)에 구속된 벤딩말뚝(100)을 구속상태를 해체하고 앞서 살펴본 것과 같이 벤딩말뚝(100)을 인발시키고 난 후, 케이싱말뚝(200)도 함께 인발시켜 최종 케이싱말뚝(200) 및 벤딩말뚝(100)을 재활용 할 수 있도록 하게 된다.

이에 케이싱말뚝(200)의 인발 후 남아있는 지반의 홀(케이싱말뚝에 의한 것)에 토사 등으로 되메우기를 실시하여 시공을 마무리하게 된다.

이로서 본 발명은 버팀보(430)의 설치를 위한 공종을 최소화시킬 수 있기 때문에 가장 비용과 시공성이 떨어지는 공종을 효율적으로 관리할 수 있으며 벤딩말뚝(100)과 케이싱말뚝(200)의 경우 재활용이 가능하므로 가시설 시공공사비와 공기를 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

100: 벤딩말뚝
200: 케이싱말뚝
210: 토류판 고정장치
220: 앵글부재
230: 체결구
240: 지지턱
300: 토류판
410: 브라켓
420: 띠장
430: 버팀보
500: 지하구조물

Claims (9)

1. 지반(G)에 하방으로 다수가 서로 이격되어 직선형으로 설치된 관형태의 케이싱말뚝(200); 및
   토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 작용하도록 벤딩된 상태에서 케이싱말뚝(200)에 삽입되어 케이싱말뚝 내부에 직선형으로 펴진 상태가 구속되도록 설치된 벤딩말뚝(100);을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 벤딩말뚝(100)은 직선형으로 펴지도록 설치된 상태에서 하부는 케이싱말뚝의 하부 내측에 형성시킨 지지턱(240)에 의하여 지지되도록 하고, 상부는 체결구(230)에 의하여 케이싱말뚝(200)에 체결되어 케이싱말뚝(200) 내부에 벤딩말뚝이 구속되도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 내부에는 충진재를 더 충진시키되, 상기 케이싱말뚝(200)은 각형강관을 이용하고, 상기 벤딩말뚝(100)은 벤딩된 강재 H-형강을 이용하는 것을 특징으로 하는 벤딩복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 케이싱말뚝(200) 양 측면에는 토류판이 끼워져 설치될 수 있도록 이격된 앵글부재(220)로 설치된 토류판 고정장치(210)가 더 설치되도록 하여 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 사이사이에 토류판(300)이 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 흙막이 가시설용 말뚝.
5. 지반(G)에 하방으로 다수를 서로 이격시켜 직선형으로 설치된 관형태의 케이싱말뚝(200)을 시공하는 단계;
   토압(P1)이 작용하는 방향과 반대방향으로 벤딩복원하중(P2)이 작용하도록 벤딩된 상태에서 상기 케이싱말뚝(200)에 삽입되어 케이싱말뚝 내부에 직선형으로 펴진 상태가 구속되도록 벤딩말뚝(100)을 시공하는 단계;
   상기 직선형으로 펴지도록 시공된 벤딩말뚝(100)의 상부 및 하부를 케이싱말뚝(200)에 구속시키는 단계; 및
   상기 케이싱말뚝(200) 사이에 토류판(300)을 설치하는 단계를
   포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 직선형으로 펴지도록 시공된 벤딩말뚝(100)의 상부 및 하부를 케이싱말뚝(200)에 구속시키는 단계 이후에,
   상기 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 내부에는 모래 또는 토사를 포함하는 충진재를 더 충진시키되, 상기 케이싱말뚝(200)은 각형강관을 이용하며, 지반에 천공홀을 먼저 형성시키고 상기 각형강관을 천공홀(G1)에 삽입시켜 지반에 시공되도록 하고, 상기 벤딩말뚝(100)은 벤딩된 강재 H-형강을 이용하여 케이싱말뚝(200)에 항타 또는 압입시켜 삽입되도록 하는 것을 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 벤딩말뚝(100)은 직선형으로 펴지도록 설치된 상태에서 하부는 케이싱말뚝의 하부 내측에 형성시킨 지지턱(240)에 의하여 지지되도록 하고, 상부는 체결구(230)에 의하여 케이싱말뚝(200)에 체결되어 케이싱말뚝(200)에 벤딩말뚝(100)이 구속되도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 케이싱말뚝(200)의 양 측면에는 토류판(300)이 끼워져 설치될 수 있도록 이격된 앵글부재(220)로 설치된 토류판 고정장치(210)를 미리 설치하고 상기 벤딩말뚝이 삽입된 케이싱말뚝 사이사이에 토류판(300)이 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 토류판(300)이 설치된 케이싱말뚝(200)에 띠장(420)을 다수 설치하는 단계;
   상기 띠장 사이에 버팀보(430)을 설치하는 단계;
   상기 버팀보(430)에 의하여 서로 마주보는 토류판 사이의 작업공간에 지하구조물(500)을 시공하는 단계; 및
   상기 지하구조물의 시공이 완성되면 버팀보와 띠장을 철거한 이후에 상기 케이싱말뚝(200)에 체결구(230)에 의하여 구속된 벤딩말뚝(100)을 구속상태를 해체하고, 상기 벤딩말뚝(100)을 인발시킴과 더불어 케이싱말뚝(200)을 인발시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩 복원하중을 이용한 가시설용 말뚝을 이용한 흙막이가시설 시공방법.

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