KR101386275B1 - 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

이러한 본 발명의 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법은 굴착중 사면 안정을 이루는 경사법면을 유지하며 무지보로 흙막이 벽체라인 내측을 앵커체(160) 설치위치까지 1차 굴착하고, 경사법면에 엄지말뚝(110)의 설치 공간을 2차 굴착하고, 그 공간의 측벽에 앵커체(160)를 설치한 다음, 브래킷(125)을 부착하여 일정한 길이로 제작한 엄지말뚝(110)을 앵커체(160)에 조립하고, 상기와 동일방법으로 설치된 좌우 엄지말뚝(110)을 수평연결대(130)로 결합한 다음, 엄지말뚝(110) 배면을 시멘트 모르타르로 충진하여 안정성을 높이고, 엄지말뚝(110)에 부착된 브래킷(125)위에서 설계 강도로 인장하여 강결시키며, 상기의 좌우 엄지말뚝(110) 사이에 토류판(150)을 끼우며 엄지말뚝(110) 선단까지 3차 굴착하여 흙막이 구조물(100)을 완성하는 것으로 굴착 장비만으로 시공이 가능하여 기존방식에 투입되던 대형장비의 진입로 개설과 대형천공기 및 크레인, 인발기 등이 불필요 하게 되고, 띠장이 생략됨에 따라 강재 수량이 줄고 그 무게만큼 앵커체에 작용되는 하중이 줄며, 띠장 폭 만큼 굴착량의 감소는 물론, 띠장과 관련된 받침대, 스티프너, 홈메우기, 브래킷 등의 제작설치가 생략 되어 발전기도 불필요 하게 된다.
이로 인하여 소음이나 진동 및 비산먼지의 발생이 최소화되고, 신속하고 안전하게 흙막이 공사를 시행할 수 있을 뿐만 아니라 공사비를 크게 줄일 수 있도록 하는 것이다.

Description

가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법{Reformed sheet plate and the method of installation of the same}

본 발명은 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법에 관한 것으로, 상세하게는 각종 지하 굴착 공사를 하고자 할 때, 일정한 길이로 제작된 H형 엄지말뚝을 굴착 공사와 병행하여 측벽 지중에 삽입하고, 상기 H형 엄지말뚝을 먼저 시공한 앵커체로 고정한 다음, 상기 H형 엄지말뚝 사이에 토류판을 삽입하여 굴착 내부로 지반의 붕괴나 토사 유입을 방지하도록 하되, 특히 띠장이나 받침대, 브래킷(Bracket), 스티프너(Stiffner), 홈메우기 등을 생략하여 구조를 간단히 함으로써 효율적으로 굴착공사를 시행할 수 있도록 하는 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 지하구조물을 구축하는 방법에는 지하구조물이 축조되는 지반에 흙막이 공사를 한 다음 지반을 굴착하면서 흙막이를 지지할 수 있는 가시설물을 설치하고 토사를 전부 반출한 뒤 맨 아래층에서부터 구조물을 축조해 올라가는 순타설공법과, 흙막이를 시공하고 1층 구조물을 축조한 뒤 그 구조물을 흙막이용 버팀대로 이용하여 상부에서 하부로 지반을 굴착하면서 구조물을 축조해 내려가는 역타설 공법이 있다.

한편, 건축물의 기초 등을 지하에 구축하기 위한 지반 굴착 공사에서 주변 지반의 안정 및 지하수의 차수를 목적으로 하는 흙막이 공사가 선행되어야 한다.

특히, 용적률 확보 및 지가 상승 등의 요인으로 인해 도심지의 한정된 대지상의 굴착공사는 대지경계선에 인접하여 시공되고 있으며, 좁은 토지를 효율적으로 활용하는 방안으로 지하굴착 심도를 더욱 깊게 시공하며, 대지경계선에 인접하여 시공하는 경우에는 기존시설물이나 인접건물을 보호하기 위해 흙막이 벽의 설치가 요구된다.

이러한 흙막이 벽의 시공방법은 엄지말뚝을 지중에 설치하고 지하로 굴착해 내려가면서 토류판을 끼워 설치하는 방법, 쉬트파일의 조인트부를 맞물려 지중에 널말뚝을 설치한 강제 널말뚝 방법, 소일시멘트 기둥을 연속해서 만들고 그 속에 보강재를 삽입하여 콘크리트재를 타설하는 방법, 땅속에 벽체구멍을 파고 철근 틀을 삽입하여 콘크리트를 타설하는 방법 등이 있다.

본 발명의 배경기술은 상기 엄지말뚝을 지중에 설치하고, 지하로 굴착해 내려가면서 토류판을 끼워 설치하는 방법에 해당된다.

또한, 흙막이 벽의 자립을 위한 지보구조에는 자립식, 앵커체, 버팀대, 레이커(Racker), 케이블 타이(Cable Tie) 등이 있다.

종래에 주로 시공한 흙막이 벽체는 지상에서 수평으로 일정거리마다 지중에 수직 천공하여 홀(Hole)을 만들고 홀에 엄지말뚝을 박고 지하방향으로 굴착해 내려가면서 엄지말뚝 사이에 토류판을 끼워서 흙막이 벽체를 형성한다.

또한, 흙막이 벽체의 지보구조는 흙막이 벽체에 작용하는 토압을 계산하여 지하로 일정한 간격의 단을 만들고, 상기 각 단마다 엄지말뚝에 띠장 받침대를 설치하여 수평으로 나란하게 띠장을 설치한 후, 버팀대를 설치하거나, 흙막이 벽체의 지중에 앵커체를 설치하여 강결시켰다.

상기 버팀대 및 앵커체는 엄지말뚝과 토류판으로 구성된 흙막이 벽체 후방의 토압이 띠장에 작용하여 띠장에서 전달되는 반력을 지지하는 압축재, 또는 인장재의 역할을 하였다. 즉 흙막이 벽체의 토압은 토류판에서 엄지말뚝으로, 엄지말뚝에서 띠장으로, 띠장에서 버팀대 또는 앵커체로 전달되는 지보구조로 되어 있다.

토류판 및 띠장, 앵커체를 각 단마다 설치하면서 최종굴착 심도까지 굴착이 완료되면 지하 구조물을 단계적으로 시공하고, 구조물과 흙막이 벽체 사이를 흙으로 되메우기하며, 흙막이 구조물(토류판, 띠장, 버팀대, 앵커체)의 해체를 병행하여 지상으로 올라와 최종 엄지말뚝을 지상에서 인발 해체하였다.

그러나 이러한 종래의 기술은 엄지말뚝의 설치를 위해 대형천공기로 지반을 천공하고, 크레인으로 엄지말뚝을 천공 홀에 박고, 엄지말뚝의 해체할 경우 인발기를 사용해야 한다. 또한, 엄지말뚝 및 띠장의 이음, 띠장 받침대, 스티프너, 홈메우기, 브래킷 등의 제작과 설치를 위해 발전기를 필요로 하는 등의 작업공정이 복잡하고, 작업 준비로 인해 공사비가 증가할 뿐만 아니라 장비로 인한 소음 및 비산먼지가 발생하고, 안전사고의 위험성이 높다.

따라서 이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 주목적은 엄지말뚝을 일정한 길이로 제작하여 대형장비(천공기, 크레인, 인발기, 발전기)를 사용하지 않고, 굴착장비(굴삭기)만으로 흙막이 벽체의 시공이 가능하도록 하여 신속하고 안전하게 시공할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 소음이나 진동 및 비산 먼지를 최소화하기 위한 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 띠장을 생략하여 띠장 무게만큼 앵커체에 작용하는 하중을 줄이고, 띠장 폭 만큼 굴착량의 감소는 물론, 띠장과 관련된 받침대, 스티프너, 홈메우기, 브래킷 등의 제작 및 설치 등을 생략하여 공사비를 크게 절감 시킬 수 있도록 하는 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 제공하는 데 있다.

따라서 상기한 목적을 달성하기 위하여 토류판과 엄지말뚝으로 구성된 흙막이 벽체와 앵커체의 연결매체인 띠장을 생략하기 위해 띠장위에 설치되는 브래킷을 엄지말뚝과 일체화 시켜 흙막이 벽체에 작용하는 토압이 띠장을 통하지 않고 직접 앵커체로 전달되도록 하는 본 발명의 가설 흙막이 구조물은 일정한 길이의 한 쌍의 플레이트 사이를 연결리브로 연결하고 플레이트를 전후로 관통하는 앵커체의 강선을 삽입하는 앵커공을 천공하고 앵커공 전면에 부착되는 브래킷으로 결합된 엄지말뚝과, 상기 엄지말뚝의 플레이트의 내부 면에 결합하여 수직으로 통로를 형성하는 가이드프레임과, 상기 엄지말뚝을 횡으로 연결하여 결합하는 수평연결대와, 상기 가이드프레임에 삽입하여 자중에 의해 하부로 슬라이딩하는 쏠장토류판과, 상기 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 끼워 조립하는 토류판 및 상기 엄지말뚝의 앵커공을 통하여 지중에 설치하여 엄지말뚝을 지지하는 앵커체로 구성함을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 가설 흙막이 구조물의 설치방법은 엄지말뚝의 조립 방법에 따라 위아래를 맞이음하는 일자형과 겹쳐 이음 하는 계단형으로 구분되며, 일정한 길이로 제작된 엄지말뚝을 한단으로 하여 흙막이 구조물을 완성하며 한단, 한단 지하로 굴착한다.

시공방법은 흙막이 벽체의 설치라인의 내측으로 사면안정을 이루는 경사법면을 유지하며 앵커체 설치 위치까지 경사법면을 제외한 굴착단면 전부를 1차 굴착하고, 엄지말뚝을 경사법면에 매입하기 위한 2차 굴착은 가능한 좁은 폭으로 경사법면에 굴착하되, 주변토사의 붕괴 및 유실을 방지하기 위하여 첫째 단에선 쏠장토류판을 자립식으로 설치하고, 둘째 단 부터는 엄지말뚝에 삽입된 쏠장토류판을 내리며 굴착한다.

그 다음, 2차 굴착된 경사법면의 측벽에 앵커체 홀(Hole)을 천공하여 앵커체를 지중에 설치하고, 쏠장토류판이 삽입된 엄지말뚝을 앵커체와 조립하여 설치한 다음, 좌우 엄지말뚝을 수평연결대로 연결하고, 엄지말뚝 배면을 시멘트 모르타르로 충진하고, 좌우 엄지말뚝 사이에 토류판을 끼우며 엄지말뚝 선단까지 3차 굴착하여 한 단의 흙막이 구조물을 완성한다.

이러한 흙막이 구조물의 완성을 반복하며 원하는 심도까지 안전하게 굴착하는 것을 그 기술적 구성의 기본 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법은 브래킷을 부착하여 일정한 길이로 제작한 엄지말뚝을 바둑판 모양으로 측벽 지중에 설치하는 각각의 앵커체와 조립하고, 좌우 엄지말뚝을 수평연결대로 결합한 다음, 상기의 좌우 엄지말뚝 사이에 토류판을 끼워 흙막이 구조물을 완성하는 것으로 굴착장비로 시공이 가능하여 기존방식과는 엄지말뚝의 시공방법이 달라지고, 띠장이 생략된다.

따라서 기존방식의 엄지말뚝 시공을 위해 필요한 대형장비 진입로와 대형천공기 및 크레인, 인발기 등이 불필요 하게 되고, 기존방식 대비 띠장이 생략됨에 따라 강재 수량이 줄고, 그 무게만큼 앵커체에 작용되는 하중이 줄며, 띠장 폭 만큼 굴착량의 감소는 물론, 띠장과 관련된 받침대, 스티프너, 홈메우기, 브래킷 등의 제작설치가 생략 되어 발전기도 불필요 하게 된다.

이로 인하여 소음이나 진동 및 비산먼지의 발생이 최소화되고, 신속하고 안전하게 흙막이 공사를 시행할 수 있을 뿐만 아니라 공사비를 크게 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 일자형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 정면도.
도 2 는 본 발명에 따른 일자형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 일자형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 평면도.
도 4 는 본 발명에 따른 일자형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 계단형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 정면도.
도 6 은 본 발명에 따른 계단형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 단면도.
도 7 은 본 발명에 따른 계단형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 평면도.
도 8 은 본 발명에 따른 계단형 가설 흙막이 구조물 및 그 설치방법을 설명하기 위한 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 가설 흙막이 구조물(100)은 다수를 일정간격으로 지중에 수직으로 설치하되 한 쌍의 플레이트(111) 사이를 연결리브(112)로 연결하고 플레이트(111)를 전후로 관통하는 앵커공(114)을 천공하며 앵커공(114)의 전면에 브래킷(125)을 부착한 엄지말뚝(110)과, 상기 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 내부 면에 결합하여 수직으로 통로(121)를 형성하는 가이드프레임(120)과, 상기 엄지말뚝(110)을 횡으로 연결하여 결합하는 수평연결대(130)와, 상기 가이드프레임(120)에 삽입하여 자중에 의해 하부로 슬라이딩하는 쏠장토류판(140)과, 상기 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110) 사이에 끼워 조립하는 토류판(150), 및 상기 엄지말뚝(110)의 앵커공(114)을 통하여 지중에 설치하여 엄지말뚝(110)을 지지하는 앵커체(160)로 구성한다.

상기 엄지말뚝(110)은 한 쌍의 플레이트(111)를 전, 후로 형성하고 그 사이에 연결리브(112)로 연결하여 일체화하되 연결리브(112)를 한 쌍으로 형성하여 중앙에 수직으로 공간(113)이 형성한다.

여기서, 엄지말뚝(110)의 앵커공(114)은 연결리브(112)의 사이 공간(113)을 통하여 한 쌍의 플레이트(111)를 전후로 앵커체(160)의 기울기에 맞게 천공하며, 앵커체(160)의 강선과 접촉되지 않을 만큼의 구멍크기가 확보되어야 한다.

더불어, 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 좌우측에 절곡편(117)을 형성하여 이를 코너에 설치하므로 토류판(150)을 원활하게 가이드 하도록 함이 바람직하다.

나아가, 일자형의 엄지말뚝(110) 상단에는 연결고리(116)를 부착하고, 하단에는 연결홈(115)을 형성하여 결합을 용이하도록 하며, 계단형의 엄지말뚝(110)의 전면에는 체결공(123)을 형성하고, 배면에는 체결공(123)에 삽입하는 연결고리(124)를 부착하여 용이하게 결합할 수 있도록 함이 이상적이다.

상기 가이드프레임(120)은 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 내면에 결합하여 수직으로 통로(121)를 형성하되 측방으로 다수개의 세팅공(122)을 수직선상으로 천공하여 통로(121)에 삽입되는 쏠장토류판(140)을 못이나 나사 등의 고정수단(123)으로 위치를 세팅할 수 있도록 한다.

상기 수평연결대(130)는 직각으로 절곡하여 지지력을 향상시키되 양단을 좌우 엄지말뚝(110)에 체결수단(131)으로 체결한다.

상기 쏠장토류판(140)과 토류판(150)의 재질이나 크기는 이를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.

상기 앵커체(160)는 지반의 특성에 따라 다양한 앵커체를 선택적으로 사용할 수 있다.

이러한 본 발명의 가설 흙막이 구조물(100)의 설치방법은 엄지말뚝(110)의 조립 방법에 따라 위아래를 맞이음하는 일자형(도1~4))과 겹쳐 이음 하는계단형(도5~8)으로 구분되며, 일정한 길이로 제작된 엄지말뚝을 한단으로 하여 흙막이 구조물(100)을 완성하며 한단씩 지하로 순차적 굴착을 시행한다.

일자형(도1~4)의 시공방법은 엄지말뚝(110)의 선단 아래를 굴착하여 위아래의 엄지말뚝(110)을 맞이음하는 방법으로 그 상세는 흙막이 벽체 설치라인의 내측으로 사면안정을 이루는 경사법면을 유지하며 앵커체(160) 설치 위치까지 경사법면을 제외한 굴착단면 전부를 1차 굴착하고, 엄지말뚝(110)을 경사법면에 설치하기 위한 2차 굴착은 가능한 좁은 폭으로 경사법면에 굴착하되, 주변토사의 붕괴 및 유실을 방지하기 위하여 첫째 단에선 쏠장토류판(140)을 자립식으로 설치하고, 둘째 단 부터는 엄지말뚝(110)에 삽입된 쏠장토류판(140)을 내리며 굴착하되, 지질에 따라 앵커체(160)를 기준으로 두 번에 나눠 굴착하고, 2차 굴착된 공간에 앵커체(160) 홀을 천공하여 앵커체(160)를 지중에 설치하며, 쏠장토류판(140)이 삽입된 엄지말뚝(110)을 앵커체(160)와 조립하여 설치한 다음, 상기와 동일 방법으로 설치된 좌우 엄지말뚝(110)을 수평연결대(130)로 연결하고, 엄지말뚝(110) 배면에 발생될 수 있는 공극을 시멘트 모르타르로 충진한 후, 양생되면 엄지말뚝(110)의 앵커공(114)으로 삽입한 앵커체(160)를 브래킷(125)위에서 강결시키고, 동일 방법으로 설치된 좌우 엄지말뚝(110) 사이에 토류판(150)을 끼우며 엄지말뚝(110) 선단까지 3차 굴착하여 한 단의 흙막이 구조물(100)을 완성하며, 이와같은 설치방법을 반복하며 원하는 심도까지 안전하게 굴착하는 것이다.
엄지말뚝(110)의 설치를 용이하게 하기 위해 엄지말뚝(110) 상단에 연결고리(116)를 부착하고, 하단에 연결홈(115)을 설치함이 바람직하나 이를 한정하는 것은 아니다.

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쏠장토류판(140)의 길이는 엄지말뚝의 길이보다 10~20cm 적게 제작하여 엄지말뚝과 앵커체의 조립시 철거가 용이하도록 하며, 가이드프레임(120)에 다수개의 세팅공(122)을 천공하여 못 또는 나사로 쏠장토류판(140)의 이동을 조절할 수 있도록 한다.

엄지말뚝(110)의 배면 공극을 시멘트 모르타르로 충진하기 전에 앵커체(160) 아래의 엄지말뚝(110) 주변은 양질의 토사로 되메우기 하여 토류판(150)이 끼워지는 홈에 몰 탈이 채워지지 않도록 하며, 앵커체(160) 위의 엄지말뚝(110) 주변은 스펀지로 엄지말뚝(110)과 굴착법면 사이의 틈을 막아 시멘트 몰 탈이 흘러나오지 않도록 한다.

계단형(도5~8)의 시공방법은 엄지말뚝(110)의 전면 플레이트(111)를 따라 아래를 굴착하여 위아래의 엄지말뚝(110)을 겹쳐 이음 하는 방법으로 그 외 상세는 일자형(도1~4)의 동일하며, 엄지말뚝(110)의 설치를 용이하게 하기위해 엄지말뚝(110) 전면 플레이트(111)에 체결공(123)을 천공하고, 후면 플레이트에 연결고리(124)를 부착하며, 쏠장토류판(140)의 제작설치 및 엄지말뚝(110) 배면의 충진 방법은 일자형과 동일하다.

100 : 흙막이 구조물 110 : 엄지말뚝
111 : 플레이트 112 : 연결리브
113 : 공간 114 : 앵커공
115 : 연결홈 116 : 연결고리
117 : 절곡편 120 : 가이드프레임
121 : 통로 122 : 세팅공
123 : 체결공 124 : 연결고리
125 : 브래킷 130 : 수평연결대
131 : 체결수단 140 : 쏠장토류판
150 : 토류판 160 : 앵커체

Claims (13)

1. 다수를 일정간격으로 지중에 설치하되 한 쌍의 플레이트(111) 사이를 연결리브(112)로 연결하고 플레이트(111)를 전후로 관통하는 앵커공(114)을 천공한 엄지말뚝(110)과,
   상기 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 내부 면에 결합하여 수직으로 통로(121)를 형성하는 가이드프레임(120)과,
   상기 엄지말뚝(110)을 횡으로 연결하여 결합하는 수평연결대(130)와,
   상기 가이드프레임(120)의 삽입하여 자중에 의해 하부로 슬라이딩하는 쏠장토류판(140)과,
   상기 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110) 사이에 끼워 조립하는 토류판(150), 및
   상기 엄지말뚝(110)의 앵커공(114)을 통하여 지중에 설치하여 엄지말뚝(110)을 지지하는 앵커체(160)로 구성한 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 엄지말뚝(110)은 한 쌍의 플레이트(111)를 전, 후로 형성하고 그 사이에 연결리브(112)로 연결하여 일체화하되 연결리브(112)를 한 쌍으로 형성하여 중앙에 수직으로 공간(113)이 형성하며, 엄지말뚝(110)의 앵커공(114)은 플레이트(111)의 연결리브(112)에 형성한 공간(113)을 통하여 앵커체(160)의 기울기에 따라 앵커공(114)을 천공하고 앵커공(114)의 전면에 부착되는 브래킷(125)을 부착하여 구성한 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 좌우측에 절곡편(117)을 형성하여 코너 부분에서 토류판(150)을 원활하게 가이드 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 엄지말뚝(110) 상단에는 하단의 연결홈(115)에 삽입하는 연결고리(116)를 형성하고, 하단에는 연결홈(115)을 설치하여 엄지말뚝(110) 위아래를 맞이음시켜 일자형으로 용이하게 결합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 엄지말뚝(110)의 전면 하부에는 체결공(123)을 전후 천공하고, 배면 상부에는 체결공(123)에 삽입하는 연결고리(124)를 부착하므로, 상측의 엄지말뚝(110) 하부에 하부의 엄지말뚝(110)의 상부를 중첩시켜 계단형으로 결합할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 가이드프레임(120)은 엄지말뚝(110)의 플레이트(111)의 내면에 결합하여 수직으로 통로(121)를 형성하되 측방으로 다수개의 세팅공(122)을 천공하여 쏠장토류판(140)의 이동을 조절하도록 구성을 특징으로 하는 가설 흙막이 구조물.
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