KR101545330B1 - 조립식 가설 흙막이 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립식 가설 흙막이 구조물에 관한 것으로, 공구를 사용하지 않고 지주 등을 조립하여 시공 및 철거할 수 있으며 큰 버팀강성을 통해 흙막이 구조물의 안정성을 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물은, 공사현장을 따라 연쇄적으로 배열되는 다수의 버팀블록(10)과; 제1,2지지부 및 상기 제1,2지지부의 사이에 상기 제1,2지지부와 직교하는 방향으로 형성되어 상기 제1,2지지부를 연결하는 연결부로 이루어지며, 상기 버팀블록 중에서 이웃하는 2개의 버팀블록에 결합되면서 저부가 지중에 지지되는 지주(20)와; 상기 버팀블록의 위에서부터 상기 지주들 사이에 개재되면서, 좌우 양측이 상기 지주의 앞쪽에 형성된 제1지지부에 지지되도록 설치되는 복수의 토류판(30)과; 상기 지주에 지지되면서 상기 토류판을 지지하는 토류판 가압구(40)를 포함하고, 상기 버팀블록은, 박스형의 블록 본체(11), 상기 블록 본체의 길이방향 양측에 각각 형성되며 상기 지주가 삽입되는 제1,2지주 삽입부(12,13), 상기 블록 본체의 상부에 일정 높이로 세워지며 상기 토류판에 결합되어 상기 토류판을 지지하는 복수의 토류판 가이드봉(14), 상기 블록 본체의 저부에 돌출 형성되며 지중에 근입되는 하나 이상의 근입부(15)를 포함하여 이루어진다.

Description

조립식 가설 흙막이 구조물{Prefab type land-side protection wall device}

본 발명은 조립식 가설 흙막이 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구를 사용하지 않고 지주 등을 조립하여 시공 및 철거할 수 있으며 큰 버팀강성을 통해 흙막이 구조물의 안정성을 향상하는 조립식 가설 흙막이 구조물에 관한 것이다.

흙막이 구조물은 직접기초, 말뚝기초, 지하구조물 등을 만들 경우의 굴착에 있어서 주변의 토사나 지하수가 굴착지반 내에 침입하지 않도록 하기 위한 가설구조물이다. 흙막이 구조물은 공사 중에 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 커지게 되므로 매우 중요시되고 있다.

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

흙막이 공사는 터파기를 안전하게 하기 위한 수단으로 충분한 강도와 강성을 가져 작용하중에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 이러한 흙막이 벽체 시공방법은 대표적으로 버팀보공법(Strut)과 어스앵커공법(Earth Anchor)으로 구분할 수 있다. 이 밖에도 소일 네일링(Soil Nailing) 공법이 있으며, 암반 지역에서는 어스 앵커 대신 록볼트(Rock Bolt)를 사용하기도 한다.

여기서 버팀보 공법은 흙막이 벽체 간의 간격이 크지 않은 중규모 이하의 굴착공사에서 많이 사용된다. 이 공법은 지층의 종류에 상관없이 적용할 수 있으며, 굴착 중 흙막이 벽체에 변형이 발생하여도 보강이 용이하다.

일반적인 버팀보 공법의 흙막이 구조는 터파기 영역의 가장자리를 따라 다수개의 H형 강재를 일정 간격으로 지중 소정의 깊이까지 타입한 후, 내측의 영역에서 지면의 하측으로 깊이를 갖는 터파기공사를 수행하게 된다. 작업장 내로 토압에 의해 토사가 유입되거나 지하수가 유입되는 것을 방지하도록 일정 간격으로 배치된 상기 H형 강재들 사이에 목재로 된 토류판을 삽입하여 흙막이 구조물을 설치하게 된다. 상기 토류판은 흙막이 구조물의 내측에서 터파기 공사를 진행함에 따라 H형 강재 사이에 추가로 삽입하는 방식으로 터파기 공사와 함께 진행된다.

특허문헌 1(등록특허 제10-0744972호)은, 길이방향으로 다수개의 지지브라켓이 일체 형성된 H 빔; 지중에 다수개 매설된 H 빔의 사이에 삽입 설치되되, 수직하게 결합공이 상,하면에 각각 형성되고 측면에 볼트홈이 형성된 흙막이판; H 빔에 흙막이판이 삽입 설치되는 경우 그 흙막이판의 사이에 밀착설치되되, 수평보강판의 상하면에 각각 돌출되도록 결합핀이 형성되고 수평보강판의 측면에 수직하게 수직지지판이 밀착형성되며, 수직지지판의 양측에 볼트홀이 관통되고 수직지지판의 측면에 일체 형성된 지지브라켓을 가지는 연결부재; 다수개의 흙막이판이 연결부재로 밀착 설치되는 경우 연결부재의 수직지지판을 흙막이판의 측면에 볼트로 체결시키되, 2개의 볼트홀이 형성된 결합브라켓; 및 H 빔의 지지브라켓과 연결부재의 지지브라켓에 너트로 체결 고정되되, 강재로 제작되어 길이방향 양측에 나사산이 성형된 볼트부가 형성되며, 지지브라켓의 체결홀을 관통하여 고정되는 강봉;을 포함하여 조립 설치되는 건축용 조립식 흙막이 구조이며, H 빔과 흙막이판을 견고하게 고정하는 것일 뿐이며, 조립작업이 매우 복잡하고 버팀강성이 크지 못하다.

등록특허 제10-0744972호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공구를 사용하지 않고 지주 등을 조립하여 시공 및 철거할 수 있으며 큰 버팀강성을 통해 흙막이 구조물의 안정성을 향상하는 조립식 가설 흙막이 구조물을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물은, 공사현장을 따라 연쇄적으로 배열되는 다수의 버팀블록과; 제1,2지지부 및 상기 제1,2지지부의 사이에 상기 제1,2지지부와 직교하는 방향으로 형성되어 상기 제1,2지지부를 연결하는 연결부로 이루어지며, 상기 버팀블록 중에서 이웃하는 2개의 버팀블록에 결합되면서 저부가 지중에 지지되는 지주와; 상기 버팀블록의 위에서부터 상기 지주들 사이에 개재되면서, 좌우 양측이 상기 지주의 앞쪽에 형성된 제1지지부에 지지되도록 설치되는 복수의 토류판과; 상기 지주에 지지되면서 상기 토류판을 지지하는 토류판 가압구를 포함하고, 상기 버팀블록은, 박스형의 블록 본체, 상기 블록 본체의 길이방향 양측에 각각 형성되며 상기 지주가 삽입되는 제1,2지주 삽입부, 상기 블록 본체의 상부에 일정 높이로 세워지는 복수의 토류판 가이드봉, 상기 블록 본체의 저부에 돌출 형성되며 지중에 근입되는 하나 이상의 근입부를 포함하여 이루어지며, 상기 지주는 이웃하는 버팀블록의 제1,2지주 삽입부에 함께 삽입되어 이웃하는 버팀블록들을 서로 결합하면서 저부가 지중에 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물에 의하면, 버팀블록이 자중과 구조를 통해 큰 버팀강성을 발휘하고, 이웃하는 버팀블록들과 지주를 연결하여 전체적인 버팀강성을 극대화함으로써 안정적인 흙막이 구조물의 시공이 가능하고 또한 볼팅과 같이 공구를 필요로 하는 작업이 거의 없기 때문에 조립에 의한 시공과 철거 작업이 매우 용이하므로 신속하게 시공 및 철거하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물에 적용된 버팀블록의 다른 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물에 적용된 토류판 가이드봉의 다른 예시도.

도 1 내지 도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물은, 공사현장의 터파기 라인을 따라 연쇄적으로 설치되면서 저부가 지반에 지지되는 다수의 버팀블록(10), 버팀블록(10)에 지지되면서 저부가 지반에 지지되는 다수의 지주(20), 버팀블록(10)에서부터 지주(20)들 사이에 설치되는 복수의 토류판(30), 지주(20)를 지지기반으로 하여 토류판(30)을 지지하는 토류판 가압구(40)로 구성되며, 이하 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.

버팀블록(10)은 박스형(내부가 빈 중공형, 내부에 상하좌우 등의 보강대가 구비된 박스형 등)의 블록 본체(11), 블록 본체(11)의 길이방향 양측(좌우 양측)에 각각 형성되는 제1,2지주 삽입부(12,13), 블록 본체(11)의 상부에 일정 높이로 세워지는 복수의 토류판 가이드봉(14), 블록 본체(11)의 저부에 돌출 형성되며 지중에 근입되는 하나 이상의 근입부(15)로 구성된다.

블록 본체(11)는 철재로 이루어진 육면체 형태이며, 저부가 지면 위에 안착되도록 설치되어 자체적으로 버팀강성을 발휘함으로써 지주(20)와 토류판(30)을 견고하게 지지한다.

블록 본체(11)는 자중을 높여 버팀력을 더욱 증대할 수 있도록 내부에 중량체가 채워지는 것도 가능하고, 예를 들어 물 주입구와 물 배출구를 구성하며, 현장에서 물을 주입하여 시공하고 철거시 물을 배출한 후 철거하고, 따라서, 경량의 버팀블록(10)을 운반과 설치 및 철거함으로써 시공성이 매우 좋다.

제1,2지주 삽입부(12,13)는 블록 본체(11)의 좌우 양측에 각각 돌출 형성되며 내부에 지주(20)가 삽입되는 지주홀(12a,13a)이 구비되고, 이웃하는 버팀블록(10)들은 제1,2지주 삽입부(12,13)가 상하 종방향을 따라 일렬로 배열되도록 결합되는 형태와 위치에 형성되며 따라서 지주홀(12a,13a)이 일치되어 지주(20)가 삽입되도록 한다.

즉, 하나의 지주(20)가 이웃하는 버팀블록(10)들에 설치됨으로써 모든 버팀블록(10)들이 지주(20)들을 통해 일체화됨으로써 흙막이 구조물의 전체적인 설치 강도를 높일 수 있고, 구성요소들을 볼팅 등으로 결합하는 것을 최소화하거나 볼팅을 없애는 것도 가능하다.

도면에서 제1지주 삽입부(12)의 상하부에 제2지주 삽입부(13)가 겹쳐지는 형태로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.

토류판 가이드봉(14)은 버팀블록(10)의 상부에 일정 높이로 세워져 토류판(30)의 설치를 가이드하여 모든 토류판(30)이 일렬로 정렬되도록 하고, 또한, 토류판(30)을 토류판 가이드봉(14)에 끼운 후 하강시키는 작업만을 통해 정렬이 가능하므로 설치 작업이 매우 용이하다.

토류판 가이드봉(14)은 상단 둘레부에 나사부가 형성되고, 이 나사부에 너트(16)가 체결됨으로써 너트(16)를 통해 토류판(30)이 이탈되지 않도록 한다.

토류판 가이드봉(14)은 버팀블록(10)의 블록 본체(11)에 분리 가능하게 적용되는 것이 바람직하고, 예컨대 블록 본체(11)에 홈을 형성하고 이 홈에 토류판 가이드봉(14)을 삽입 설치[또는 블록 본체(11) 안에 너트를 형성하여 나사 체결]하여 사용하며, 철거시 토류판 가이드봉(14)을 블록 본체(11)에서 분리한다.

또한, 토류판 가이드봉(14)은 흙막이 구조물의 다양한 높이에 맞춰 사용이 가능하도록 다수개의 봉이 나사 체결되어 길이조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 6에서 보이는 것처럼, 분리형의 토류판 가이드봉(14)의 경우 토류판 가이드봉(14)을 이용하여 토류판(30)들을 한 번의 작업으로 철거하도록 구성될 수 있으며, 토류판 가이드봉(14)은 토류판(30)을 저부에서 받쳐 지지하는 받침판(17)이 구비되면서 받침판(17)의 저부에 버팀블록(10)에 형성된 홀(19)에 삽입 고정되는 삽입부(18)이 구비된다.

토류판 가이드봉(14)이 2개 이상인 경우 이들은 하나의 받침판(17)에 형성되어 일체화되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 따르면 토류판 가이드봉(14)을 인양하여 토류판(30)들을 단일 작업으로 철거하고 또한 설치하는 이점이 있다.

근입부(15)는 버팀블록(10)의 버팀강성을 더욱 증대하기 위한 것이며, 지중 근입이 용이하도록 하단부가 뾰족하게 형성되는 판재의 형태가 바람직하고 하나 이상이 적용된다.

근입부(15)는 직선형의 판재도 가능하지만 휨강성을 높이기 위하여 파형으로 절곡된 판재도 가능하다.

또한, 도 5에서 보이는 바와 같이, 근입부(15)는 블록 본체(11)에 일체로 형성되지 않고 현장에서 시공되는 독립적인 구성도 가능하고, 이러한 경우 버팀블록(10)이 돌출부가 없는 박스형태를 유지함으로써 근입부(15)의 휨 변경 등을 막을 수 있고, 근입부(15)의 자유로운 선택도 가능한 이점이 있다.

한편, 버팀블록(10)의 버팀강성을 더욱 증대하기 위하여 앵커(미도시)가 적용될 수도 있다. 버팀블록(10)에는 앵커홀이 형성되고, 상기 앵커는 버팀블록(10)의 앵커홀을 관통한 후 버팀블록(10) 후방의 지중에 형성된 앵커홀에 삽입 및 정착되는 방법을 통해 시공되어 흙막이 구조물의 강성을 극대화한다.

지주(20)는 제1,2지지부(21,22) 및 제1,2지지부(21,22)의 사이에 제1,2지지부(21,22)와 직교하는 방향으로 형성되어 제1,2지지부(21,22)를 연결하는 연결부(23)로 이루어지며, 즉 통상의 H 빔이 사용 가능하다.

지주(20)는 전술한 것처럼, 이웃하는 2개의 버팀블록(10,10)의 제1,2지주 삽입부(12,13)에 삽입 설치되어 버팀블록(10,10)들을 서로 연결하면서 설치되며, 저부가 지중에 근입되는 것과 지면에 안착되는 것 모두가 가능하다.

지주(20)가 지중에 근입되지 않아도 견고한 흙막이 구조물의 시공이 가능하고, 왜냐하면 버팀블록(10)이 큰 버팀강성으로 설치되기 때문이다.

물론 지주(20)가 지중에 근입됨으로써 더 큰 강성을 확보하는 점에서 지주(20)의 근입도 무방하며, 단 전술한 이유로 인하여 지주(20)의 근입 깊이를 낮게 하여도 흙막이 구조물의 견고한 시공이 가능하다. 따라서, 조립식 흙막이 구조물의 시공과 철거 모두가 간단하므로 신속한 시공과 철거가 가능하다.

토류판(30)은 흙막이 구조물에서 사용되는 통상의 토류판과 동일하며, 좌우 양측의 단부가 지주(20)의 제1지지부(21)의 안쪽면에 지지되어 수밀성 등을 확보하고, 수밀성 등의 확보를 위하여 별도의 패킹이 적용되는 것도 가능하다.

토류판(30)은 상하 종방향의 적층안내홀(31)이 구비되고, 이 적층안내홀(31)에 토류판 가이드봉(14)이 삽입되도록 함으로써 정렬된다.

토류판 가압구(40)는, 지주(20)의 제2지지부(22)의 안쪽면에 지지되는 가압구 몸체(41)를 갖는다.

가압구 몸체(41)는 단부가 지주(20)의 제2지지부(22) 안쪽면에 지지되는 형태이며 예를 들어 L 형 앵글, 각관 등의 다양한 자재의 사용이 가능하다.

가압구 몸체(41)는 토류판(30)과 지주(20) 사이에 틈이 없는 크기로 형성되어 토류판(30)을 지지하는 것도 가능하고, 별도의 고정부를 통해 고정되어 틈의 유무와 상관없이 토류판(30)을 지지하는 것도 가능하다.

후자의 경우 가압구 몸체(41)의 상단부에는 토류판(30)의 상부를 향해 절곡되며 최상단의 토류판(30)에 고정부(42)가 형성된다.

고정부(42)는 토류판 가이드봉(14)에 결합되어 너트(16)를 통해 토류판(30)들과 함께 고정되도록 하는 것도 가능하며, 이는 별도의 볼트를 사용하지 않고 고정할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

물론, 고정부(42)는 토류판(30)의 볼트홈에 체결되는 볼트를 통해 고정되는 것도 가능하다.

본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 시공 방법은 다음과 같다.

1. 버팀블록 설치.

터파기 공간에 버팀블록(10)들을 설치하며, 이때, 이웃하는 버팀블록(10)들의 제1,2지주 삽입부(12,13)를 상하 일렬로 정렬하여 지주 삽입홀(12a,13a)이 일치되도록 한다. 이와 같은 연결방식은 직선부와 코너부 모두 시공이 가능하다.

버팀블록(10)의 근입부(15)를 지중에 근입하면서 버팀블록(10)을 시공하고, 근입부(15)가 분리형인 경우 버팀블록(10)을 먼저 지면 위에 거치한 후 근입부(15)를 후속 공정에서 근입 시공한다.

2. 지주 설치.

지주(20)를 이웃하는 버팀블록(10)의 제1,2지주 삽입부(12,13)의 지주 삽입홀(12a,13a)에 삽입하고 항타 등을 통해 지중에 근입한다.

지주 삽입홀(12a,13a)은 지주(20)의 항타 경로를 가이드하기 때문에 지주(20)가 기울어지지 않도록 설치할 수 있다.

3. 토류판 설치.

토류판(30)의 적층안내홀(31)에 토류판 가이드봉(14)을 끼운 후 토류판(30)을 버팀블록(10) 위에 안착되도록 하강시켜 1단의 버팀블록(10)을 설치하고, 1단의 버팀블록(10) 위에 동일한 방법으로 통해 2단 버팀블록(10)을 설치한다. 이와 같은 방법을 통해 흙막이 구조물의 높이에 맞도록 토류판(30)을 설치한다.

이어서, 토류판 가압구(40)를 토류판(30)와 지주(20)의 제2지지부(22) 사이에 삽입하고, 고정부(42)를 토류판(30)에 체결하여 고정한다.

토류판 가이드봉(14)의 최상단에는 너트(16)를 체결하여 토류판(30)들을 조립하고, 따라서 토류판 고정부(42)와 토류판(30)이 너트(16)를 통해 조립된다.

또한, 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물의 철거 방법은 다음과 같다.

1. 토류판 가압구 분리.

너트(16)를 풀고 토류판 가압구(40)를 상부로 인양하여 지주(20)와 토류판(30) 사이에서 분리한다.

2. 토류판 분리.

상부의 토류판(30)부터 인양하여 지주(20)에서 분리한다.

3. 지주 해체.

지주(20)를 인양하여 해체하고, 이어서 버팀블록(10)을 철거하여 흙막이 구조물의 철거를 완료한다.

이와 같이 본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물은 많은 수량의 체결구(볼트와 너트 등)를 사용하지 않고 토류판(30)들을 설치하는 등 대부분의 작업이 공구를 사용하지 않기 때문에 신속한 시공과 철거가 가능하다.

본 발명에 의한 조립식 가설 흙막이 구조물에 따르면, 버팀블록(10)의 버팀강성을 통해 지주(20)를 견고하게 지지함과 아울러 토류판(30)들을 서로 연결함으로써 흔들림에 의한 붕괴와 토압에 의한 붕괴를 막는다.

10 : 버팀블록, 11 : 블록 본체
12,13 : 제1,2지주 삽입부, 14 : 토류판 가이드봉
15 : 근입부, 16 : 너트
20 : 지주, 30 : 토류판
31 : 적층안내홀, 40 : 토류판 가압구

Claims (3)

1. 공사현장을 따라 연쇄적으로 배열되는 다수의 버팀블록(10)과;
   제1,2지지부 및 상기 제1,2지지부의 사이에 상기 제1,2지지부와 직교하는 방향으로 형성되어 상기 제1,2지지부를 연결하는 연결부로 이루어지며, 상기 버팀블록 중에서 이웃하는 2개의 버팀블록에 결합되면서 저부가 지중에 지지되는 지주(20)와;
   상기 버팀블록의 위에서부터 상기 지주들 사이에 개재되면서, 좌우 양측이 상기 지주의 앞쪽에 형성된 제1지지부에 지지되도록 설치되는 복수의 토류판(30)과;
   상기 지주에 지지되면서 상기 토류판을 지지하는 토류판 가압구(40)를 포함하고,
   상기 버팀블록은, 박스형의 블록 본체(11), 상기 블록 본체의 길이방향 양측에 각각 형성되며 지주홀(12a,13a)이 각각 구비된 제1,2지주 삽입부(12,13), 상기 블록 본체의 상부에 일정 높이로 세워지며 상기 토류판에 형성된 상하 종방향의 적층안내홀(31)에 삽입 결합되어 상기 토류판을 지지하는 복수의 토류판 가이드봉(14), 상기 블록 본체의 저부에 돌출 형성되며 지중에 근입되는 하나 이상의 근입부(15)를 포함하여 이루어지되, 이웃하는 버팀블록은 일측의 버팀블록의 제1지주 삽입부와 타측의 버팀블록의 제2지주 삽입부가 상하 종방향을 따라 일렬로 배열되어 상기 지주홀(12a,13a)이 통하도록 설치되고,
   상기 지주는 상하 종방향을 따라 일렬로 배열되는 일측의 버팀블록의 제1지주 삽입부의 지주홀(12a)과 타측의 버팀블록의 제2지주 삽입부의 지주홀(13a)에 삽입 결합되면서 저부가 지중에 지지도록 설치되며,
   상기 토류판 가압구는, 상기 지주의 제2지지부의 안쪽면에 지지되는 가압구 몸체(41), 상기 가압구 몸체의 상단부에서 절곡 형성되며 상기 토류판의 토류판 가이드봉에 결합되어 너트로 고정되는 고정부(42)로 이루어져 상기 지주에 지지되면서 상기 토류판을 상부에서 지지하는 것을 특징으로 하는 조립식 가설 흙막이 구조물.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 토류판 가이드봉은 상기 토류판을 저부에서 받쳐 지지하는 받침판(17), 상기 받침판의 저부에 형성되며 상기 버팀블록에 형성된 홀(19)에 삽입 고정되는 삽입부(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 가설 흙막이 구조물.

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