KR101274974B1 - 흙막이 겸용 옹벽 및 이의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 합성말뚝과 이에 일체되도록 구비되는 콘크리트 벽체를 흙막이 겸용 옹벽으로 이용함으로써, 별도의 흙막이 가시설물이 필요 없고 옹벽 배면 굴착 및 되메우기 공정 등 추가 공정이 불필요하여, 시공성 향상, 공사비 절감 및 공기 단축이 가능한 흙막이 겸용 옹벽 및 이의 시공방법에 대한 것이다.
본 발명의 흙막이 겸용 옹벽은 상호 일정 간격 이격되도록 지반에 삽입되는 복수의 합성말뚝; 상기 합성말뚝들 사이를 차단하는 것으로 합성말뚝 측면에 결합되는 토류판; 및 상기 토류판 전면에 상기 합성말뚝과 일체화되도록 구비되는 콘크리트 벽체; 로 구성되는 흙막이 겸용 옹벽에 관한 것으로, 상기 합성말뚝은, H 형강으로 이루어지는 철골기둥, 상기 철골기둥 배면 플랜지 및 웨브 일부를 감싸되 철골기둥 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부, 및 프리캐스트 콘크리트부 측면에 결합되어 상기 토류판을 지지하는 토류판 거치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 지반에 삽입되는 복수의 합성말뚝을 흙막이벽체로 이용하면서 이에 일체화되는 콘크리트 벽체를 옹벽으로 활용할 수 있어, 흙막이 가시설물이 필요 없고, 옹벽 배면 굴착 및 배면 되메우기 공정 등 추가 공정이 불필요하다. 따라서 가설벽체의 안전성이 향상되고, 시공성 향상, 공사비 절감 및 공기 단축의 효과가 있으며, 공사 중 임시용지 보상 면적이 적어 환경 훼손 및 파괴를 방지할 수 있다.

Description

흙막이 겸용 옹벽 및 이의 시공방법{EARTH RETAINING WALL AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 복수의 합성말뚝과 이에 일체되도록 구비되는 콘크리트 벽체를 흙막이 겸용 옹벽으로 이용함으로써, 별도의 흙막이 가시설물이 필요 없고 옹벽 배면 굴착 및 되메우기 공정 등 추가 공정이 불필요하여, 시공성 향상, 공사비 절감 및 공기 단축이 가능한 흙막이 겸용 옹벽 및 이의 시공방법에 대한 것이다.
근래 들어, 산업이 발달함에 따라 도로 및 철도를 신설하거나 단지 또는 용지를 조성하기 위하여 경사지, 산지 등의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이에 따라 토지의 이용도를 높이면서 안정성을 확보할 수 있는 성토 또는 절토사면에 대한 붕괴 방지처리가 요구되고 있다. 이를 위하여 가장 보편적으로 사용하고 있는 방법은 토압에 저항하는 구조물인 옹벽을 시공하는 것이다.
일반적으로, 옹벽의 시공은 자유사면으로 지반을 굴착하거나 또는 배면의 용지 경계, 지장물, 산림파괴를 막기 위해 흙막이벽체를 가시설로 설치하고 단계적으로 전면지반을 굴착한 다음, 굴착면을 따라 옹벽 구조물을 축조하고 옹벽 배면을 뒤채움재료로 되메우기 진행 후 흙막이 가시설을 해체하는 순으로 진행된다.
도 1은 종래 기술의 다양한 옹벽 시공방법을 도시하는 단면도로, 도 1의 (a)는 역T형 옹벽 설치 단면도이고, 도 1의 (b)는 절토사면에서의 역T형 옹벽 설치 단면도이며, 도 1의 (c)는 지하차도에서의 U 타입 옹벽 설치 단면도이다. 그리고 도 1의 (d)는 U형 수로 타입 옹벽 설치 단면도이고, 도 1의 (e)는 흙막이공법에 의한 지하 구조물 설치 단면도이다.
상기와 같은 종래 기술의 옹벽 시공방법은 가시설물인 흙막이벽체의 설치 및 해체 작업 등으로 인하여 공사기간이 길고, 배면 되메우기 등의 공정에 의한 추가 공사비가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 가설 흙막이벽체(3) 설치후 옹벽 구조물(1)이 가설 흙막이벽체(3) 내측에 일정 간격 이격되어 설치어야 하는데, 이로 인해 가설 흙막이벽체(3)와 옹벽 구조물(1) 사이의 임시 점용 면적이 필요하게 되고, 옹벽 구조물(1)이 대지 경계 안쪽으로 설치되어 사용 면적이 감소하게 된다.
도 1의 (b)와 같이 절토사면 옹벽 설치의 경우 가설 흙막이 미설치시 굴착배면으로 사면을 과도하게 절토하여야 하므로 환경 훼손의 문제가 발생한다
이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-0544012호(흙막이 겸용 옹벽 및 그 시공방법)에서는 현장 타설 콘크리트 말뚝을 이용하여 흙막이벽체 겸 옹벽으로 활용하고 있다. 그러나 상기 등록특허의 경우, 콘크리트의 유동성이 부족한 경우 재료 분리가 일어날 수 있고, 안정액의 성능 저하시 공벽 붕괴의 위험이 있으며, 굴착공의 편심 또는 공벽 붕괴로 인한 수직도 불량 등 다양한 문제를 내포하고 있을 뿐만 아니라, 이로 인한 결함이 발생하더라도 보완이 어려운 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 별도의 흙막이 가시설물이 필요 없고 지반의 수평토압에 의한 횡방향력에 효율적으로 저항함으로써, 가설안정성, 시공성, 경제성 향상이 가능하고 사면굴착에 의한 환경 훼손 및 파괴를 방지할 수 있는 흙막이 겸용 옹벽 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상호 일정 간격 이격되도록 지반에 삽입되는 복수의 합성말뚝; 상기 합성말뚝들 사이를 차단하는 것으로 합성말뚝 측면에 결합되는 토류판; 및 상기 토류판 전면에 상기 합성말뚝과 일체화되도록 구비되는 콘크리트 벽체; 로 구성되는 흙막이 겸용 옹벽에 관한 것으로, 상기 합성말뚝은, H 형강으로 이루어지는 철골기둥, 상기 철골기둥 배면 플랜지 및 웨브 일부를 감싸되 철골기둥 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부, 및 프리캐스트 콘크리트부 측면에 결합되어 상기 토류판을 지지하는 토류판 거치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 프리캐스트 콘크리트부 하단에는 철골기둥 전면부로 돌출되는 하부기초가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 콘크리트 벽체는 상부 콘크리트 벽체와 하부 콘크리트 벽체로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부 콘크리트 벽체에는 배면 지반으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체를 지지하거나 전면부에서 상부 콘크리트 벽체를 지지하는 지보공이 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부 콘크리트 벽체와 하부 콘크리트 벽체 사이에는 조인트 콘크리트 벽체가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 토류판과 콘크리트 벽체 사이에는 배수판이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽을 제공한다.
아울러 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 (a) 굴착될 지반의 경계선을 따라 복수의 보링공을 일정 간격 이격되도록 천공하는 단계; (b) 보링공 하부 일정 높이까지 근입부 콘크리트를 타설하는 단계; (c) H 형강으로 이루어지는 철골기둥, 상기 철골기둥 배면 플랜지 및 웨브 일부를 감싸되 철골기둥 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부, 및 프리캐스트 콘크리트부 측면에 결합되는 토류판 거치부로 구성되는 합성말뚝을 상기 보링공 내부에 합성말뚝의 하단의 철골기둥 노출 부위가 근입부 콘크리트에 묻히도록 삽입하는 단계; (d) 굴착될 전면 지반을 굴착하면서 상부부터 순차적으로 합성말뚝 사이에 상기 토류판 거치부에 거치되도록 토류판을 설치하는 단계; (e) 프리캐스트 콘크리트 저부까지 전면 지반을 굴착하여 제거한 후, 프리캐스트 콘크리트부 하단에 철골기둥 전면부로 돌출되는 하부기초를 형성하는 단계; 및 (f) 토류판 전면에 콘크리트 벽체를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c) 단계 후, 합성말뚝과 보링공의 사이 공간에는 되메움재가 충전되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (d) 단계에서는, 소정 깊이의 전면 지반을 굴착하고, 토류판을 설치한 후, 토류판 전면부에 상부 콘크리트 벽체를 형성하는 단계가 더 포함되고, 상기 (f) 단계에서는, 상기 콘크리트 벽체가 하부기초 상면에서 상부 콘크리트 벽체의 하단부까지 타설되는 하부 콘크리트 벽체인 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (d) 단계에서, 상부 콘크리트 벽체 형성 후, 상부 콘크리트 벽체에 배면 지반으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체를 지지하거나, 전면부에서 상부 콘크리트 벽체를 지지하는 지보공을 설치하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 지반에 삽입되는 복수의 합성말뚝을 흙막이벽체로 이용하면서 이후 일체로 결합되는 콘크리트 벽체를 옹벽으로 활용할 수 있다.
둘째, 철골기둥 일측에 프리캐스트 콘크리트부가 일체로 구비되는 합성말뚝이 흙막이벽체의 강성을 크게 증가시키므로, 공사 중 가설 벽체의 안전성이 크게 향상된다.
셋째, 별도의 흙막이 가시설물이 필요 없고, 옹벽 배면 굴착 및 되메우기 공정 등 추가 공정이 불필요하다. 따라서 시공성 향상, 공사비 절감 및 공기 단축의 효과가 있으며, 공사 중 임시용지 보상 면적이 적고, 환경 훼손 및 파괴를 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 다양한 옹벽 시공방법을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝을 도시하는 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝의 지반 삽입 과정을 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽을 도시하는 평단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법의 단계별 공정을 도시하는 도면으로, 콘크리트 벽체 상하 분리 타설시의 시공 순서를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 7의 (b)에서 A 부분에 대한 확대도이다.
도 11은 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 다양한 지지방식을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 다양한 적용 실시예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝을 도시하는 평단면도이고, 도 3은 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝을 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽은 상호 일정 간격 이격되도록 지반(10)에 삽입되는 복수의 합성말뚝(100); 상기 합성말뚝(100)들 사이를 차단하는 것으로 합성말뚝(100) 측면에 결합되는 토류판(200); 및 상기 토류판(200) 전면에 상기 합성말뚝(100)과 일체화되도록 구비되는 콘크리트 벽체(300); 로 구성되는 흙막이 겸용 옹벽에 관한 것이다.
상기 합성말뚝(100)은 H 형강으로 이루어지는 철골기둥(110), 상기 철골기둥(110) 배면 플랜지(112a) 및 웨브(111) 일부를 감싸되 철골기둥(110) 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부(120), 및 프리캐스트 콘크리트부(120) 측면에 결합되어 상기 토류판(200)을 지지하는 토류판 거치부(130)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 합성말뚝(100)은 상호 일정 간격 이격되도록 지반(10)에 복수 개 설치된다. 복수의 합성말뚝(100)은 옹벽을 설치할 임의의 계획선을 따라 설치된다. 합성말뚝(100)의 이격거리는 제한이 없지만, 바람직하게는 토류판(200)의 강도, 배면 지반(12)의 토압, 옹벽 설치 높이 등을 고려하여 정할 수 있다.
상기 합성말뚝(100)은 철골기둥(110), 프리캐스트 콘크리트부(120) 및 토류판 거치부(130)로 구성되며, U 형 전단철근(140)과 수직철근(150)을 더 포함한다.
철골기둥(110)은 배면 플랜지(112a)와 전면 플랜지(112b) 및 이들을 상호 연결하는 웨브(111)로 구성되는 H 형강이다.
본 발명에서 '전면'은 흙막이 겸용 옹벽의 일면이 노출되는 방향이고, '배면'은 흙막이 겸용 옹벽의 일면이 노출되지 않는 방향으로 정의한다. 따라서 전면 플랜지(112b)는 굴착 지반에 면하는 부분이고, 배면 플랜지(112a)는 미굴착 지반에 면하는 부분이다.
상기 철골기둥(110)의 웨브(111)에는 프리캐스트 콘크리트부(120)가 결합하지 않는 부분에 복수의 관통공(113)이 형성될 수 있다. 상기 관통공(113)은 후타설되는 콘크리트 벽체(300)의 벽체 철근 중 수평철근이 통과하는 부분이다.
상기 U 형 전단철근(140)은 합성말뚝(100)의 길이 방향을 따라 배근되는 수직철근(150)을 감싸는 띠철근으로, 프리캐스트 콘크리트부(120) 측과 콘크리트 벽체(300) 측에 각각 설치된다. 상기 한 쌍의 U 형 전단철근은 도 5에서와 같이 커플러(304)를 이용하여 결합하거나 또는 압접이나 겹침이음 등의 방법을 이용하여 결합한다. 상기 U 형 전단철근(140)은 배면 지반(12)의 토압에 의한 전단력을 지지한다.
상기 수직철근(150)은 철골기둥(110)의 배면 플랜지(112a)와 U 형 전단철근(140) 사이에 배근되며, U 형 전단철근(140)에 용접 또는 철사 등의 긴결재를 이용하여 긴결된다.
상기 프리캐스트 콘크리트부(120)는 상기 철골기둥(110) 배면 플랜지(112a) 및 웨브(111) 일부를 감싸는 것으로, 도 3에서와 같이 철골기둥(110) 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비된다.
프리캐스트 콘크리트부(120)는 철골기둥(110)과 합성 단면을 이루어 합성말뚝(100)의 강성을 증가시키므로, 가설 흙막이벽체의 안전성이 향상되어 배면 지반(12)을 지지할 수 있다.
즉, 프리캐스트 콘크리트부(120)의 합성으로 철골기둥(110)에 비하여 합성말뚝(100)의 중립축이 상부로 이동하기 때문에 단면 효율을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 1회 굴착 심도를 보다 깊게 하거나, 말뚝 상호 간격을 넓게 유지하는 것이 가능하다.
상기 합성말뚝(100)은 전면 지반(11)을 일부 절개하고, 옹벽을 설치하기 전에 배면 지반(12)의 붕괴를 방지한다.
그리고 합성말뚝(100)의 하부는 근입부 콘크리트(22)와 일체화되는 부분이므로, 철골기둥(110)의 하부에는 프리캐스트 콘크리트부(120)를 위치시키지 않아도 된다.
상기 프리캐스트 콘크리트부(120)에 매립된 일측 U 형 전단철근(140)은 양단이 신구 콘크리트의 접합면(121)에서 프리캐스트 콘크리트부(120) 외측으로 돌출되어, 콘크리트 벽체(300) 측에 매립되는 타측 U 형 전단철근(140)과 결합된다.
도 5에서와 같이, 프리캐스트 콘크리트부(120)에 콘크리트 벽체(300)의 점선으로 표시된 부분을 합한 부분을 전체 말뚝 단면적으로 하였을 때, 상기 프리캐스트 콘크리트부(120)의 단면적은 전체 말뚝 단면적 대비 30~60%의 범위로 할 수 있다. 그리고 프리캐스트 콘크리트부(120)의 단면 형상은 다른 부재와의 결합 및 시공의 편리성 등을 고려하여 사각형으로 제작함이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상으로 변형이 가능하다.
상기 토류판 거치부(130)는 합성말뚝(100)의 프리캐스트 콘크리트부(120) 측면에 결합되어 토류판(200)을 지지한다.
도 2 내지 도 3의 실시예에서 상기 토류판 거치부(130)는 단면이 ㄱ 형상인 앵글을 이용하였으며, 앵글의 일측 다리부는 정착볼트(131)를 이용하여 프리캐스트 콘크리트부(120)에 결합하고, 타측 다리부는 프리캐스트 콘크리트부(120)의 측면에 돌출되어 토류판(200)의 일면이 거치되도록 함으로써 토류판(200)을 지지한다.
상기 토류판 거치부(130)는 도 3에서와 같이 철골기둥(110)의 길이 방향을 따라 단일 형강이 길게 배치될 수도 있고, 철골기둥(110)의 길이 방향을 따라 복수 개가 일정 간격 이격 배치될 수도 있다.
상기 토류판(200)은 합성말뚝(100) 측면에서 앞서 설명한 토류판 거치부(130)에 양단이 거치되어 상기 합성말뚝(100)들 사이를 차단하여, 배면 지반(12)의 토사가 전면 지반(11) 측으로 흘러내리는 것을 방지한다. 토류판(200)은 대략 장방형의 모양으로 합성말뚝(100)의 길이 방향으로 복수 개 배치할 수 있으며, 목재, 금속재, 합성수지재 등 다양한 재질로 구성 가능하다.
상기 토류판(200)과 콘크리트 벽체(300) 사이에는 배면 지반(12)의 빗물이나 지하수 등 배면수를 배출하기 위한 배수판(210)이 구비될 수 있다. 배수판(210)을 통하여 모인 물은 도 11에서와 같이 배수파이프(220)를 통하여 배출된다.
상기 콘크리트 벽체(300)는 토류판(200) 전면에 상기 합성말뚝(100)과 일체화되도록 구비되는 것으로, 아래 도 5와 관련하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽에 이용되는 합성말뚝(100)의 지반 삽입 과정을 도시하는 단면도이다.
합성말뚝(100)은 미리 공장 제작 가능한 것으로, 지반에 바로 삽입될 수도 있지만, 바람직하게는 천공장비(30)에 의하여 지중에 형성한 보링공(20) 내부로 삽입될 수 있다(도 4의 (a)). 이때, 연약지반일 경우에는 보링공(20)에 케이싱(21)을 삽입하여 주변 지반이 무너지지 않도록 보호한다.
보링공(20) 하부 일정 높이까지 근입부 콘크리트(22)를 타설하고 상기 근입부 콘크리트(22)가 경화되기 전에 상기 합성말뚝(100)을 보링공(20) 내부로 삽입한다.
상기 합성말뚝(100)은 자중에 의하여 보링공(20) 내부로 삽입할 수 있으나, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 보링공(20) 하단에 타설된 근입부 콘크리트(22) 측으로 합성말뚝(100) 선단에 결합된 철판(41)을 드롭해머(40)로 타격하여 삽입할 수도 있다(도 4의 (b)).
상기 합성말뚝(100)의 삽입이 완료된 다음에는 케이싱(21)을 인발하고, 보링공(20) 내부에 모래 등으로 되메우기를 실시하며, 근입부 콘크리트(22)를 양생한다(도 4의 (c)).
말뚝 근입부는 시공 중에는 말뚝의 근입 안정성 유지하며, 시공 후에는 지반 활동에 대한 전단키(shear key) 역할을 수행한다.
도 5는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽을 도시하는 평단면도이다.
도 5에서는 합성말뚝(100) 이외에도 토류판(200)과 콘크리트 벽체(300)가 도시된다.
상기 콘크리트 벽체(300)는 토류판(200) 전면에서 합성말뚝(100)과 일체화되도록 현장 후타설된다.
상기 콘크리트 벽체(300)에는 콘크리트 타설 전 벽체철근이 배근되며, 벽체철근 중 합성말뚝(100)의 철골기둥(110)의 웨브(111)를 통과하는 수평철근(302)은 앞서 설명한 바와 같이, 웨브(111)에 형성된 관통공(113)을 관통할 수 있다.
상기 합성말뚝(100) 전면에 위치하는 콘크리트 벽체(300) 부분, 즉, 도 5에서 점선으로 표시된 부분에는 상기 프리캐스트 콘크리트부(120)에 매립되는 U 형 전단철근(140)과 함께 수직철근(301)을 감싸는 띠철근을 구성할 수 있도록 U 형 전단철근(303)을 조립한다.
상기 수직철근(301)은 철골기둥(110)의 전면 플랜지(112b)와 U 형 전단철근(303) 사이에 위치시킬 수 있다.
신구 콘크리트의 접합면(121)은 접합면(121)에 접착제를 도포하거나, 접합면(121)을 치핑(chipping)하여 거칠게 만든 다음, 콘크리트 벽체(300) 측 콘크리트를 타설한다.
콘크리트 벽체(300)는 앞서 설명한 합성말뚝(100)의 전면 플랜지(112b) 측에 합성되어 철골기둥(110)과 철골기둥(110)의 외부를 감싸는 콘크리트 부분이 일체화되어 외력에 효과적으로 대응할 수 있도록 한다.
즉, 프리캐스트 콘크리트부(120)를 포함하는 합성말뚝(100)은 가설 흙막이벽체의 안전성에 기여하며, 인접 합성말뚝(100)을 상호 연결하는 콘크리트 벽체(300)가 결합하여 차후에 옹벽으로 기능할 때에도 옹벽의 안전성에 기여한다.
이로써, 별도의 가설 흙막이벽체의 시공 및 해체 과정이 필요 없어, 시공성 및 경제성 향상이 가능하고, 이로 인한 공기단축 또한 가능하다.
한편, 상기 프리캐스트 콘크리트부(120) 하단에는 철골기둥(110) 전면부로 돌출되는 하부기초(400)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부기초(400)는 합성말뚝(100)의 프리캐스트 콘크리트 저부 높이까지 전면 지반(11)을 굴착하여 제거한 다음, 프리캐스트 콘크리트부(120) 하단 부분에 위치시킨다.
또한, 본 발명에서 상기 콘크리트 벽체(300)는 상부 콘크리트 벽체(310)와 하부 콘크리트 벽체(320)로 분리 형성할 수 있다. 그리고 상부 콘크리트 벽체(310)에는 배면 지반(12)으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하거나 전면부에서 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하는 지보공(500)을 결합할 수 있다.
통상 굴착 깊이가 깊지 않아 말뚝 근입부의 내력만으로 배면 지반(12)의 하중을 지지할 수 있을 경우에는 최종 목표 굴착 심도까지 한 번에 전면 지반(11) 전체를 굴착한 후, 하부기초(400)를 형성하고 콘크리트 벽체(300)를 형성한다.
그러나 굴착 깊이가 깊어 말뚝 근입부의 내력만으로 배면 지반(12)의 하중을 지지할 수 없을 경우에는 1차로 소정 깊이까지 전면 지반(11) 굴착 후 상부 콘크리트 벽체(310)를 형성한 다음 지보공(500)을 설치하고, 2차로 최종 목표 굴착 심도까지 전면 지반(11) 굴착 후 하부기초(400)를 형성한 다음 하부 콘크리트 벽체(320)를 형성한다.
이때, 상부 콘크리트 벽체(310)는 지보공(500)을 지지하기 위한 띠장의 역할을 수행할 수 있다. 원래 띠장은 가설재로 본구조물 설치가 완료된 다음 제거해야 한다. 그러나 본 발명에서는 본구조물인 상부 콘크리트 벽체(310)가 띠장 역할을 하게 되므로 별도의 가설재가 필요 없고, 따라서 가설재 제거를 위한 공정 역시 생략할 수 있는 장점이 있다.
상기 상부 콘크리트 벽체(310)와 하부 콘크리트 벽체(320) 사이에는 조인트 콘크리트 벽체(330)를 위치시킬 수 있다. 상기 조인트 벽체(330)는 팽창 콘크리트를 이용할 수 있는데 이는 나중 타설되는 하부 콘크리트 벽체(320)를 먼저 타설된 상부 콘크리트 벽체(320)와 일체화시키기 위한 것이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법의 단계별 공정을 도시하는 도면으로, 콘크리트 벽체 상하 분리 타설시의 시공 순서를 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 7의 (b)에서 A 부분에 대한 확대도이다.
본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법은 (a) 굴착될 지반(10)의 경계선을 따라 복수의 보링공(20)을 일정 간격 이격되도록 천공하는 단계; (b) 보링공(20) 하부 일정 높이까지 근입부 콘크리트(22)를 타설하는 단계; (c) H 형강으로 이루어지는 철골기둥(110), 상기 철골기둥(110) 배면 플랜지(112a) 및 웨브(111) 일부를 감싸되 철골기둥(110) 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부(120), 및 프리캐스트 콘크리트부(120) 측면에 결합되는 토류판 거치부(130)로 구성되는 합성말뚝(100)을 상기 보링공(20) 내부에 합성말뚝(100)의 하단의 철골기둥(110) 노출 부위가 근입부 콘크리트(22)에 묻히도록 삽입하는 단계; (d) 굴착될 전면 지반(11)을 굴착하면서 상부부터 순차적으로 합성말뚝(100) 사이에 상기 토류판 거치부(130)에 거치되도록 토류판(200)을 설치하는 단계; (e) 프리캐스트 콘크리트 저부까지 전면 지반(11)을 굴착하여 제거한 후, 프리캐스트 콘크리트부(120) 하단에 철골기둥(110) 전면부로 돌출되는 하부기초(400)를 형성하는 단계; 및 (f) 토류판(200) 전면에 콘크리트 벽체(300)를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는 도 6에서 확인할 수 있다.
흙막이 겸용 옹벽의 시공방법에서 언급되는 합성말뚝(100)은 앞서 도 2 내지 도 5를 참조하여 흙막이 겸용 옹벽에서 설명한 바와 같다.
상기 (c) 단계의 합성말뚝(100)을 보링공(20) 내부에 삽입한 다음에는 토류판(200)을 설치하고((d) 단계), 하부기초(400)를 형성한 다음((e) 단계), 콘크리트 벽체(300)를 형성하여((f) 단계) 흙막이 겸용 옹벽의 시공을 완료한다.
이때, 지반(10)을 상하부 2회로 나누어 굴착하는 경우, 상기 (d) 단계 내지 (f) 단계를 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
지반 굴착 깊이가 깊어 말뚝 근입부의 내력만으로 배면 지반(12)의 하중을 지지할 수 없을 경우에는 1, 2차 또는 3차 이상의 다단계로 지반을 나누어 굴착하는데, 도 7은 1차 지반 굴착 및 상부 콘크리트 벽체(310) 형성 단계를 도시한다.
우선, 도 7의 (a)에서와 같이, 합성 말뚝(100)을 지반에 삽입한 후 굴착될 전면 지반(11)을 굴착하면서 인접 합성말뚝(100) 사이의 공간에 상기 토류판 거치부(130)에 양단이 거치되도록 토류판(200)을 설치한다. 이때, 토류판(200) 전면에 배면 수압 저감을 위한 배수판(210)을 위치시킨다. 그리고 도 7의 (b)에서와 같이, 상부 벽체 철근을 배근한 다음, (c) 콘크리트를 타설하여 토류판(200)과 배수판(210) 전면부에 상부 콘크리트 벽체(310)를 형성한다. 물론, 도 7의 (b) 단계에서는 U 형 전단철근(303)과 수직철근(301)도 함께 배근한다. 도 7의 (c) 단계에서 하부 콘크리트 벽체(320)와 이음되는 상부 콘크리트 벽체(310) 하부는 벽체 철근을 일부 노출시켜 둔다.
도 7에서와 같이 상기 상부 콘크리트 벽체(310)를 형성하여 양생한다. 이때 전면 지보공을 설치할 경우에는 상부 콘크리트 벽체(310)의 양생이 완료된 다음에 지보공(500)을 설치한다.
한편, 배면 지보공인 경우에는 상부 전면 지반(11) 굴착 후, 토류판(200) 및 배수판(210)을 설치하고, 지보공 천공 및 그라우팅을 실시한 다음, 상부 벽체 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 상부 콘크리트 벽체(310)를 형성한다. 그리고 상부 콘크리트 벽체(310)가 양생된 다음, 지보공을 인장하고, 하부 전면 지반(11)을 굴착하는 순서로 진행한다.
다음으로, 도 8의 (a)에서와 같이, 최종 목표 굴착 심도까지 2차로 하부 전면 지반(11)을 굴착한 다음, 도 8의 (b)에서와 같이 하부기초(400)를 형성한다. 이때, 도 8의 (a) 과정에서도 토류판(200) 및 배수판(210)을 시공하고, 배수판 하부에는 배수파이프(220)를 시공한다.
하부기초(400)의 양생이 완료된 다음에는 도 9의 (a)에서와 같이 하부 벽체 철근을 배근하고, 도 9의 (b)에서와 같이 하부기초(400) 상면에서 상부 콘크리트 벽체(310)의 하단부까지 콘크리트를 타설하여 하부 콘크리트 벽체(320)를 형성하며, 도 9의 (c)에서와 같이 상하부 콘크리트 벽체 이음부에 팽창콘크리트를 타설하여 조인트 콘크리트 벽체(330)를 형성한다.
물론, 상기 (c) 단계 후에는 합성말뚝(100)과 보링공(20)의 사이 공간에 되메움재(23)로서 모래 등이 충전된다.
도 11은 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 다양한 지지방식을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법에서는 상기 (d) 단계에서, 상부 콘크리트 벽체(310) 형성 후, 상부 콘크리트 벽체(310)에 배면 지반(12)으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하거나, 전면부에서 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하는 지보공(500)을 설치하는 단계가 더 포함될 수 있다.
도 11의 (a)는 무지보공 방식에 의한 흙막이 겸용 옹벽을 도시하고, 도 11의 (b)는 전면 가설 지보공 방식에 의한 흙막이 겸용 옹벽을 도시하며, 도 11의 (c)는 지보공(500)이 배면 지반(12)으로 정착된 지반 영구 지보공 방식에 의한 흙막이 겸용 옹벽을 도시한다. 도 11의 (c)에서 지반 영구 지보공 방식은 앵커링, 쏘일 네일링 등의 방법으로 구현할 수 있다. 도 11의 (d)는 굴착 깊이가 깊어 3차 이상으로 지반을 나누어 굴착하여 옹벽을 설치하는 경우의 흙막이 겸용 옹벽을 도시한다.
마지막으로 도 12는 본 발명의 흙막이 겸용 옹벽의 다양한 적용 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 12의 (a)는 일반 지반에 설치된 옹벽의 단면도이고, 도 12의 (b)는 절토사면에 설치된 옹벽의 단면도이며, 도 12의 (c)는 지하차도에 설치된 U타입 옹벽의 단면도이다. 그리고 도 12의 (d)는 U형 수로에 설치된 옹벽 단면도이고, 도 12의 (e)는 본 발명을 이용하여 구축되는 역타공법에 의한 지하 구조물의 설치 단면도이다.
종래 T형 옹벽을 도 12의 (a)나 (b)와 같이 본 발명의 옹벽으로 대체하여 사용할 수도 있고, 하부기초(400)에 연장하여 U타입 옹벽이나 U형 수로를 설치함으로써 도 12의 (c)의 지하차도나 도 12의 (d)의 U형 수로에 본 발명의 옹벽을 사용할 수 있다. 또한, 도 12의 (e)에 도시된 바와 같이 콘크리트 벽체(300)에 보 및 슬래브를 상부에서 하부로 결합함으로써 역타공법을 이용한 지하구조물 시공에 이용 가능하다.
1: 옹벽 구조물 1a: U형 수로
1b: 지하 본구조물 2: 뒷채움재
3: 가설 흙막이벽체 10: 지반
11: 전면 지반 12: 배면 지반
20: 보링공 21: 케이싱
22: 근입부 콘크리트 23: 되메움재
30: 천공장비 40: 드롭해머
41: 철판 100: 합성말뚝
110: 철골기둥 111: 웨브
112a: 배면 플랜지 112b: 전면 플랜지
113: 관통공 120: 프리캐스트 콘크리트부
121: 접합면 130: 토류판 거치부
131: 정착볼트 140: U 형 전단철근
150: 수직철근 200: 토류판
210: 배수판 220: 배수파이프
300: 콘크리트 벽체 301: 수직철근
302: 수평철근 303: U 형 전단철근
304: 커플러 310: 상부 콘크리트 벽체
320: 하부 콘크리트 벽체 330: 조인트 콘크리트 벽체
400: 하부기초 500: 지보공

Claims (10)

  1. 상호 일정 간격 이격되도록 지반(10)에 삽입되는 복수의 합성말뚝(100);
    상기 합성말뚝(100)들 사이를 차단하는 것으로 합성말뚝(100) 측면에 결합되는 토류판(200); 및
    상기 토류판(200) 전면에 상기 합성말뚝(100)과 일체화되도록 구비되는 콘크리트 벽체(300); 로 구성되는 흙막이 겸용 옹벽에 관한 것으로,
    상기 합성말뚝(100)은, H 형강으로 이루어지는 철골기둥(110), 상기 철골기둥(110) 배면 플랜지(112a) 및 웨브(111) 일부를 감싸되 철골기둥(110) 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부(120), 및 프리캐스트 콘크리트부(120) 측면에 결합되어 상기 토류판(200)을 지지하는 토류판 거치부(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트부(120) 하단에는 철골기둥(110) 전면부로 돌출되는 하부기초(400)가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 벽체(300)는 상부 콘크리트 벽체(310)와 하부 콘크리트 벽체(320)로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 콘크리트 벽체(310)에는 배면 지반(12)으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하거나 전면부에서 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하는 지보공(500)이 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상부 콘크리트 벽체(310)와 하부 콘크리트 벽체(320) 사이에는 조인트 콘크리트 벽체(330)가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토류판(200)과 콘크리트 벽체(300) 사이에는 배수판(210)이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽.
  7. (a) 굴착될 지반(10)의 경계선을 따라 복수의 보링공(20)을 일정 간격 이격되도록 천공하는 단계;
    (b) 보링공(20) 하부 일정 높이까지 근입부 콘크리트(22)를 타설하는 단계;
    (c) H 형강으로 이루어지는 철골기둥(110), 상기 철골기둥(110) 배면 플랜지(112a) 및 웨브(111) 일부를 감싸되 철골기둥(110) 하단에서 일정 거리 떨어진 위치에서 상단까지 구비되는 프리캐스트 콘크리트부(120), 및 프리캐스트 콘크리트부(120) 측면에 결합되는 토류판 거치부(130)로 구성되는 합성말뚝(100)을 상기 보링공(20) 내부에 합성말뚝(100)의 하단의 철골기둥(110) 노출 부위가 근입부 콘크리트(22)에 묻히도록 삽입하는 단계;
    (d) 굴착될 전면 지반(11)을 굴착하면서 상부부터 순차적으로 합성말뚝(100) 사이에 상기 토류판 거치부(130)에 거치되도록 토류판(200)을 설치하는 단계;
    (e) 프리캐스트 콘크리트 저부까지 전면 지반(11)을 굴착하여 제거한 후, 프리캐스트 콘크리트부(120) 하단에 철골기둥(110) 전면부로 돌출되는 하부기초(400)를 형성하는 단계; 및
    (f) 토류판(200) 전면에 콘크리트 벽체(300)를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계 후, 합성말뚝(100)과 보링공(20)의 사이 공간에는 되메움재(23)가 충전되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서는, 소정 깊이의 전면 지반(11)을 굴착하고, 토류판(200)을 설치한 후, 토류판(200) 전면부에 상부 콘크리트 벽체(310)를 형성하는 단계가 더 포함되고,
    상기 (f) 단계에서는, 상기 콘크리트 벽체가 하부기초(400) 상면에서 상부 콘크리트 벽체(310)의 하단부까지 타설되는 하부 콘크리트 벽체(320)인 것을 특징으로 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상부 콘크리트 벽체(310) 형성 후, 상부 콘크리트 벽체(310)에 배면 지반(12)으로 정착되어 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하거나, 전면부에서 상부 콘크리트 벽체(310)를 지지하는 지보공(500)을 설치하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 옹벽의 시공방법.
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