KR101462814B1

KR101462814B1 - 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법

Info

Publication number: KR101462814B1
Application number: KR1020130148755A
Authority: KR
Inventors: 김효숙; 윤선희
Original assignee: 김효숙; 윤선희
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-11-21

Abstract

본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법은 해안준설매립지 등의 지지층의 심도가 깊고 토압이 큰 연약지반상에서 2열의 합성 소일벽을 형성하도록 하여 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 자체중량으로 토압을 지지하도록 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 (a) 기준선을 중심으로 배면과 굴착면으로 지정하고, 기준선을 중심으로 배면에 H파일이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제1 주열벽을 시공하는 단계; (b) 기준선을 중심으로 굴착면에 제1 주열벽과 일정간격 이격되어 평행하도록 H파일이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제2 주열벽을 시공하는 단계; (c) 서로 평행한 제1 주열벽과 제2 주열벽 사이의 내부에 그라우트재를 제트 그라우팅하여 제1 주열벽과 제2 주열벽 사이의 지반을 절삭 교반함과 동시에 간극에 그라우트재를 충진하여 고결시키는 단계; (d) 제1 주열벽과 제2 주열벽의 상단부를 연결하도록 H파일의 상단부를 상부 가로보를 설치하여 제1 주열벽과 제2 주열벽, 그라우트재 및 상부 가로보로 이루어지는 합성 소일벽을 형성하여 합성 소일벽의 자체 중량으로 토압을 지지하도록 하는 단계; 및 (e) 굴착면을 굴착하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법{Gravity type earth retaining wall constructing method}

본 발명은 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해안 준설 매립지 등의 지지층의 심도가 깊고 토압이 큰 연약지반 상에서 2열의 합성 소일벽을 형성하도록 하여 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 자체 중량으로 토압을 지지하도록 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법에 관한 것이다.

해안 준설 매립지 등의 연약지반 상에서 지하 굴착공사를 수행할 때 지지층의 심도가 깊고 토압이 커서 적합한 흙막이 공법을 선정하기에 상당한 어려움이 있었다.

일반적으로 Sheet pile이나 S.C.W(Soil Cement Wall) 흙막이 벽체를 어스 앵커(Earth Anchor)로 지지하거나 스트러트 지보재에 의해 지지하는 형식으로 시공하고 있으며, 하부 근입부의 안정을 위해 굴착면 하부나 흙막이벽 배면에 그라우팅에 의한 지반 개량을 하는 경우가 보통이다. 그러나 앵커에 의한 지지는 배면 지반이 연약지반일 경우 만족할 만한 정착력을 확보하기가 어렵고 스트러트(Strut)에 의한 지보도 지보 길이가 길어질 경우 중간 말뚝의 지지력 확보가 어렵고 다수의 버팀재와 중간말뚝으로 인하여 구조물 시공이 어려워 적용성에 문제가 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0966573호 "스트럿을 이용한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 4에서와 같이 "굴착영역(1)의 경계선을 따라 제1열 엄지말뚝(100)을 근입하는 제1열 엄지말뚝 근입단계; 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 외측에 간격을 두고 제2열 엄지말뚝(200)을 근입하는 제2열 엄지말뚝 근입단계; 상기 제1열 엄지말뚝(100) 및 제2열 엄지말뚝(200)이 일체로 거동하도록 연결부재(300)에 의해 상호 연결하는 연결단계; 상기 굴착영역(1)을 굴착하면서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)의 사이에 흙막이 부재(10)를 설치하여 흙막이 구조물을 형성하는 흙막이 구조물 형성단계; 상기 흙막이 구조물의 코너부에 스트럿(400)을 설치하는 스트럿 설치단계;를 포함하고, 상기 흙막이 구조물 형성단계는 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에 내측을 향하는 경사면(2)이 형성되도록 굴착하는 경사면 형성단계를 더 포함하며, 상기 경사면 형성단계는 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역 및 상기 굴착영역(1)을 1차 설계 심도(H1)까지 굴착하면서, 상기 제2열 엄지말뚝(200)의 사이에 제2열 흙막이 부재(20)를 설치하여 제2열 흙막이 구조물을 형성하는 제2열 흙막이 구조물 형성단계; 상기 1차 설계 심도(H1) 이하에서, 상기 제1열 엄지말뚝(100)과 제2열 엄지말뚝(200)의 사이 영역이 안정된 사면을 형성하는 2차 설계 심도(H2)까지 내측으로 경사지게 굴착함과 아울러, 상기 굴착영역(1)을 상기 2차 설계심도(H2)까지 굴착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트럿을 이용한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법."을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 단순히 엄지말뚝을 2열로 형성하고 스트러트를 이용한 것으로서, 배면지반이 연약지반일 경우 만족할 만한 정착력을 확보하기가 어렵고 스트러트에 의한 지보도 지보 길이가 길어질 경우 중간말뚝의 지지력확보가 어려운 문제점이 있었다.

특허등록 제0966573호 "스트럿을 이용한 2열 엄지말뚝 흙막이 공법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 자체 중량으로 토압을 지지하고 굴착 심도에 따라 토압이 증가할 경우에는 어스 앵커를 조합하여 작용하중을 분담함으로써 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있고, 버팀재를 사용하지 않고 어스 앵커를 최소화 또는 사용하지 않음으로써 흙막이 벽체의 안정성을 확보하고 구조물 공사의 시공성과 품질을 확보할 수 있으며, 경제성 확보와 공기를 단축할 수 있는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 (a) 기준선을 중심으로 배면과 굴착면으로 지정하고, 기준선을 중심으로 배면에 H파일이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제1 주열벽을 시공하는 단계; (b) 기준선을 중심으로 굴착면에 제1 주열벽과 일정간격 이격되어 평행하도록 H파일이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제2 주열벽을 시공하는 단계; (c) 서로 평행한 제1 주열벽과 제2 주열벽 사이의 내부에 그라우트재를 제트 그라우팅하여 제1 주열벽과 제2 주열벽 사이의 지반을 절삭 교반함과 동시에 간극에 그라우트재를 충진하여 고결시키는 단계; (d) 제1 주열벽과 제2 주열벽의 상단부를 연결하도록 H파일의 상단부를 상부 가로보를 설치하여 제1 주열벽과 제2 주열벽, 그라우트재 및 상부 가로보로 이루어지는 합성 소일벽을 형성하여 합성 소일벽의 자체 중량으로 토압을 지지하도록 하는 단계; 및 (e) 굴착면을 굴착하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (d) 단계에서, 제1 주열벽과 제2 주열벽 H파일의 상부 외측면에는 각각 길이방향의 동일한 높이로 지지부재가 결합되고, 지지부재의 상부에 고정부재가 결합되며, 고정부재의 상단부에 상부 가로보가 안착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (e) 단계는, 굴착면을 1차 굴착하고, 합성 소일벽에 어스 앵커를 설치한 이후에, 2차 굴착하도록 하는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법은 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 자체중량으로 토압을 지지하고 굴착 심도에 따라 토압이 증가할 경우에는 어스 앵커를 조합하여 작용하중을 분담함으로써 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있고, 버팀재를 사용하지 않고 어스 앵커를 최소화 또는 사용하지 않음으로써 흙막이 벽체의 안정성을 확보하고 구조물공사의 시공성과 품질을 확보할 수 있으며, 경제성 확보와 공기를 단축할 수 있는 매우 유용한 효과가 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 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 시공순서대로 도시한 시공순서도이다.
도 2는 본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법으로 시공한 상태의 평면도이다.
도 3은 도 1d의 'A'의 확대도이다.
도 4는 종래의 흙막이 구조물의 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.

본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽은 해안 준설매립지 등의 지지층의 심도가 깊고 토압이 큰 연약지반 상에서 S.C.W(Soil Cement Wall)로 형성된 제1 주열벽(10) 및 제2 주열벽(20)을 각각 배면과 굴착면에 평행하게 2열로 설치하고, 제1 주열벽(10) 및 제2 주열벽(20)의 사이를 그라우트재(30)를 제트 그라우팅하여 하나의 합성 소일벽(1)을 형성하도록 함으로써 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 연약지반 상에서도 자체 중량으로 토압을 지지하도록 한다. 또한, 굴착 심도에 따라 토압이 증가할 경우에는 합성 소일벽(1)에 어스 앵커(50)를 설치하도록 하여, 작용하중을 분담함으로써 구조적인 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있도록 한 것이다.

이하 바람직한 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법을 시공순서대로 도시한 시공순서도이다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 배면에 제1 주열벽(10)을 시공한다(a).

본 발명의 합성 소일벽(1)이 설치될 위치의 기준선(CL)을 중심으로 배면과 굴착면으로 지정하고, 기준선(CL)을 중심으로 일정 간격 이격된 배면에 SCW(Soil Cement Wall)로 형성된 제1 주열벽(10)을 시공한다.

제1 주열벽(10)의 길이방향의 일정간격으로는 심재로 H파일(11)이 구성되도록 한다.

심재로는 H형강, 강관, Sheet pile, 특수형상의 강관 등 다양한 종류를 사용할 수 있으나, 단면 2차 모멘트가 큰 H형강을 심재로 사용하는 것이 바람직하다.

S.C.W(Soil Cement Wall) 공법은 소일시멘트 연속벽 공법으로 점성토 및 사력토 지반에서 차수목적 및 토류벽체를 형성하고자 할 경우에 사용되는 공법이다. 소일시멘트 공법은 일축 또는 삼축오거기(EARTH AUGER MACHINE)를 윙빗트(WING BIT)로 천공 굴착하여 지층 원위치 토사를 골재로 간주하여 토사에 W/C비가 100%를 넘는 시멘트 용액을 롯드를 통해 주입하면서 현 위치의 토사와 혼합교반하여 벽체를 조성하며 단부의 일부분을 Lap시켜 연속벽을 조성해 지수벽으로 한다. 또한 그 벽체 내의 측압에 대해서 심재(응력재)를 삽입하여 토류벽으로 하는 공법이다.

이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 굴착면에 제2 주열벽(20)을 시공한다(b).

기준선(CL)을 중심으로 일정 간격 이격된 굴착면에 SCW(Soil Cement Wall)로 형성된 제2 주열벽(20)을 시공하며, 제2 주열벽(20)의 길이방향의 일정간격으로는 심재로 H파일(21)이 구성되도록 한다.

제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)은 기준선(CL)을 중심으로 배면과 굴착면에 일정간격 이격되어 형성되며, 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)은 평행하게 형성된다.

이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) 사이의 내부를 제트 그라우팅 한다(c).

제트 그라우팅(고압분사공법, Jet Grouting)은 연약지반을 개량하기 위한 것으로, 연약지반에 초고압 제트류를 분사하여 연약지반에 지반을 개량하는 공법으로, 초고압의 JET를 이용하여 지반을 절삭 교반함과 동시에 간극에 그라우트재(30)를 충진하여 고결시키도록 한다.

따라서, 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) 사이의 그라우트재(30)가 고결되어 형성된다.

이후, 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)의 상단부를 연결하도록 폭방향으로 상부 가로보(40)를 설치하여, 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) 사이의 그라우트재(30)를 일체화 시킨다(d).

흙막이 벽체의 폭을 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20), 그라우트재(30) 및 상부 가로보(40)로 이루어지는 합성 소일벽(1)을 형성하도록 하여, 일반 흙막이 벽보다 폭으로 크게 하여 연약지반에서도 자체 중량으로 토압을 지지하도록 한다.

도 2는 본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법으로 시공한 상태의 평면도이고, 도 3은 상기 도 1d의 'A'의 확대도이다.

도 2에서와 같이 상부 가로보(40)는 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)의 H파일(11)(21)의 상단부를 상호 연결하도록 결합하는데, 상부 가로보(40)의 높이를 일정하게 하기 위하여 도 3에서와 같이, 별도의 지지부재(12)(22)를 각각 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)의 외측 상부에 길이방향으로 결합하고, 지지부재(12)(22)의 상부에 H형강으로 형성된 고정부재(13)(23)의 하부를 결합한 후에, 고정부재(13)(23)의 상부에 상부 가로보(40)의 하부면을 결합하도록 할 수 있다.

상부 가로보(40)의 결합시에는 H파일(11)(21)의 상단부에만 고정하도록 하면, 수직오차가 발생할 수 있고, 또한 지지면이 H파일(11)(21)의 상단부에만 한정되기 때문에, H파일(11)(21)의 측면에 별도의 지지부재(12)(22)를 결합하도록 하여 지지면을 확장하고, 수직 높이를 균일하게 유지하도록 할 수 있다.

이후, 도 1e와 도 1f에 도시된 바와 같이, 굴착면을 굴착한다(e).

굴착시에는 굴착 심도에 따라 토압이 증가하기 때문에, 굴착면을 1차 굴착한 후에, 어스 앵커(50)는 선단부를 배면에 정착시키고, 이것을 반력으로 하여 합성 소일벽(1)의 작용하중을 분담하도록 하고, 이후에 2차 굴착을 완료하도록 하여 안정성을 확보할 수 있도록 할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법으로 시공한 상태의 측단면도이다.

도 3에서와 같이, 어스 앵커(50)는 일반적인 방법과 같이, 천공기를 이용하여 합성 소일벽(1)에서 배면을 향하여 소정의 길이로 천공을 하여 그 속에 PC 강선 또는 PC 강봉 등의 인장재를 삽입한 다음, 그 주위를 조강성 모르타르 등의 주입재로 정착시켜 인발 저항을 크게 하고, 인장재를 긴장하여 합성 소일벽(1)의 띠장에 정착시키도록 한다.

또한, 도시된 바와 같이, 패커(51)에 그라우트를 주입한 후 가인장에 의해 관입 및 정착부위를 확공시키며, 이후 확공된 부분에 그라우트재를 가압 주입하여 확대된 구근이 형성됨으로써 인발저항력을 증대시키도록 할 수도 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법은 흙막이 벽체의 폭을 크게 하여 자체 중량으로 토압을 지지하고 굴착 심도에 따라 토압이 증가할 경우에는 어스 앵커를 조합하여 작용하중을 분담함으로써 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있고, 버팀재를 사용하지 않고 어스 앵커를 최소화 또는 사용하지 않음으로써 흙막이 벽체의 안정성을 확보하고 구조물공사의 시공성과 품질을 확보할 수 있으며, 경제성 확보와 공기를 단축할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 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.

1 : 합성 소일벽
10 : 제1 주열벽
20 : 제2 주열벽
30 : 그라우트재
40 : 상부 가로보
50 : 어스 앵커

Claims

(a) 기준선(CL)을 중심으로 배면과 굴착면으로 지정하고, 기준선(CL)을 중심으로 배면에 H파일(11)이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제1 주열벽(10)을 시공하는 단계;
(b) 기준선(CL)을 중심으로 굴착면에 제1 주열벽(10)과 일정간격 이격되어 평행하도록 H파일(21)이 심재로 구성되는 복수의 SCW(Soil Cement Wall)이 서로 연접되게 형성된 제2 주열벽(20)를 시공하는 단계;
(c) 서로 평행한 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) 사이의 내부에 그라우트재(30)를 제트 그라우팅하여 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) 사이의 지반을 절삭 교반함과 동시에 간극에 그라우트재(30)를 충진하여 고결시키는 단계;
(d) 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20)의 상단부를 연결하도록 H파일(11)(21)의 상단부를 상부 가로보(40)를 설치하여 제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20), 그라우트재(30) 및 상부 가로보(40)로 이루어지는 합성 소일벽(1)을 형성하여 합성 소일벽(1)의 자체 중량으로 토압을 지지하도록 하는 단계; 및
(e) 굴착면을 굴착하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법.
청구항 1에 있어서,
(d) 단계에서,
제1 주열벽(10)과 제2 주열벽(20) H파일(11)(21)의 상부 외측면에는 각각 길이방향의 동일한 높이로 지지부재(12)(22)가 결합되고,
지지부재(12)(22)의 상부에 고정부재(13)(23)가 결합되며,
고정부재(13)(23)의 상단부에 상부 가로보(40)가 안착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법.
청구항 1에 있어서,
(e) 단계는,
굴착면을 1차 굴착하고, 합성 소일벽(1)에 어스 앵커(50)를 설치한 이후에, 2차 굴착하도록 하는 것을 특징으로 하는 중력식 2열 흙막이 합성 소일벽 시공방법.