KR101651646B1 - 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일; 상기 H파일의 플랜지에 단부가 결속되어 상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서, 상기 강판 부재는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부는 상기 강판 부재의 단부에 디귿자 형상으로 이루어지며, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부가 형성되어 있으며, 상기 홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 강판 부재의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법에 따르면, 강판을 이용하여 토류벽을 구성함에 있어 H파일의 강판의 단부 형상을 변형 가공하여 디귿자 형태로 상기 H파일의 플랜지에 삽입되도록 하기 때문에 종래 기술처럼 웨지 사이에 끼이게 삽입되는 것이 아니라 어느 정도의 유격을 확보한 상태에서 삽입이 이루어지므로 상기 H파일의 수직도가 떨어지거나, 상기 강판이 직하로 투입되지 않고 약간 비뚤게 투입될 경우에도 H파일에 끼이는 것을 방지할 수 있으므로 삽입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 강판이 H파일에 삽입된 후에는 지하수 등의 물에 의해 수팽창성 지수재가 체적 팽창하며 강판과 H파일 사이 공간을 채우게 되므로 차수 기능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 상기 팽창된 지수재로 인해 상기 강판이 H파일과 견고하게 고정되어 안정성이 확보될 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

Description

강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법{Cutoff wall structure with type of binding steel plate, and construction method of cutoff wall of temporary facility using the same}

본 발명은 지하 구조물을 구축하기 위한 터파기 공사 시 굴토면의 붕괴 및 유입수의 침투를 방지하기 위한 흙막이 구조에 관한 기술이다.

일반적으로 지중에 시설되는 하수관이나 도시가스관, 고압 지중 전선, 대형 우수 박스, 지하 공동구 등 지하 매설물을 설치하거나 건축물의 지하층이나 지하철 등과 같은 지하 구조물을 구축하기 위해서는 지반을 계획된 깊이까지 굴착하는 터파기 공사를 행하고, 그 터파기 공사 시 굴착 현장에서 토사가 무너져 내리는 것을 방지하기 위하여 흙막이 구조물을 설치함과 함께, 지반에서 용출되는 지하수가 굴착 현장으로 유입되는 것을 차단하도록 차수 작업을 진행하여야 한다.

기존의 흙막이 공사는 해당 지면에 H파일을 근입하고 그 사이에 목재로 된 토류판을 삽입하여 흙막이 구조물을 설치한 후 구조물 뒷편에 흙을 메워 지반을 안정화시키는 방법을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법은 흙막이 뒷편에 메워진 흙으로 인해 지반이 안정화되지 않으므로 지반 침하, 지반 붕괴 등의 위험이 있으며 통상 목재로 된 토류판을 사용하므로 차수 기능이 낮고, 되메우기 과정에서 토류판 회수가 어려워 대부분의 토류판이 지하에 매몰되어 사장되므로 자재의 재활용성이 떨어지고 더욱이 매몰된 토류판으로 인하여 2차 환경 오염이 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 목재로 된 토류판 대신에 강재 판넬을 이용하는 기술이 많이 개발 및 제안되고 있다.

예를 들어, H파일의 플랜지나 웨브에 강재 판넬을 연결하는 방법들이다.

구체적으로, 대한민국 등록특허 제10-1403350호는 H파일의 플랜지 사이 공간을 끼움홈으로 하고, 강재 판넬의 하단에 상기 끼움홈에 해당하는 폭의 하단고정부를 구비하고 상기 강재 판넬의 상단은 상기 강재 판넬이 상기 끼움홈에 끼워진 후에 상부를 고정하기 위해 고정 블록을 포함하는 흙막이 구조물에 관하여 개시한다. 그러나, 이 기술에서 사용되는 상기 강재 판넬은 H파일의 플랜지 사이에 설치되는 것으로 상기 하단고정부가 삽입됨에 있어 H파일의 수직도가 높지 않은 경우에는 원활한 삽입이 어렵고 또한 차수 성능은 발휘되기 어렵다는 문제가 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1382609호는 H파일의 웨지부에 토류판 홈형상의 토류판 요입부를 형성하고 강재 판넬로 이루어진 토류판을 상기 토류판 요입부에 삽입하여 차수벽을 형성하는 흙막이 구조물을 개시한다. 이 기술은 상기 강재 판넬의 단부에 고무로 이루어진 차수캡을 씌워서 차수 기능을 부여할 수 있다는 점을 특징으로 설명한다. 그러나, 상기 토류판 요입부에 강재 판넬을 삽입할 경우 H파일의 수직도가 높지 않은 경우에는 H파일 사이에서 끼어버려 삽입이 원활하게 일어나기 어렵고, 또한 고무로 이루어진 차수캡은 실제 상기 강재 판넬의 항타 과정에서 마찰저항에 의하여 찢어지거나 빠지기 쉬우며 상기 차수캡이 빠져 버릴 경우 상기 토류판 요입부로의 삽입은 오히려 더 어려워진다는 문제가 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1232604호는 강재로 이루어진 토류판을 H파일 사이에 끼워서 흙막이 구조를 설치함에 있어 강재 토류판의 양단에 수직 날개부를 형성하고 H파일의 웨지 양측에 길이 방향으로 가이드홈을 형성하는 가이드 부재를 구비함으로써 상기 강재 토류판의 수직 날개부가 상기 가이드홈을 따라 삽입됨으로써 토류판의 안정성을 높이고 차수 기능을 높일 수 있는 기술을 제안하였다. 그러나, 상기 강재 토류판의 수직 날개부와 상기 H파일의 웨지부에 형성된 가이드홈은 상기 H파일의 수직도가 매우 높을 경우에만 삽입될 수 있는 구조로서, 수직도가 높지 않은 경우에는 H파일 사이에서 삽입 중 끼어 버리게 되는 문제가 있어 작업성이 매우 좋지 않다. 또한 차수 기능이 조금은 개선될 수 있으나 완벽한 차수 성능을 발휘하기는 어렵다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0975824호는 H파일 사이에 강재로 이루어진 토류판을 끼워서 흙막이 구조를 설치함에 있어, 상기 강재로 이루어진 토류판의 양단에 H파일의 플랜지를 삽입할 수 있는 삽입홈을 구비함으로써 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있는 기술을 제안한다. 그러나, 이 기술에서 사용된 상기 토류판의 H파일 플랜지 삽입홈은 강판의 일측에 절곡된 강재편을 용접에 의해 부착한 것으로서 안쪽으로 들어갈수록 폭이 작아지도록 구성되어 있으므로 토류판의 삽입 과정에서 H파일의 플랜지가 끼이게 되는 문제가 발생하고, 설사 삽입이 이루어지더라도 충분한 차수 기능을 발휘하기는 어려운 구조이다.

이와 같이, 종래의 흙막이 공법에 관한 기술에서는 H파일에 강판으로 판넬을 설치하여 흙막이 구조로서 사용하는 동시에 차수 시설을 구성하는 기술들에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 종래의 기술은 대부분 상기 강재 판넬이나 형강 구조물을 H파일의 웨지 사이에 설치하는 것으로서, 강재 판넬이나 형강 구조물이 직하로 투입되지 않고 약간이라도 비뚤게 투입될 경우에는 상기 H파일이나 그 내부 구조물에 끼어버려 하부로 삽입이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다.

또한, 강재 판넬과 H파일 사이 공간으로 물이 새어나오므로 차수가 충분치 않으며, 강재 판넬이 고정되지 않아 안정성이 떨어지는 문제가 있다.

<기타 관련 선행 기술 문헌>

대한민국 등록특허 제10-1045932호

대한민국 등록특허 제10-0375020호

대한민국 등록특허 제10-0884289호

대한민국 등록특허 제10-0906459호

대한민국 등록특허 제10-0965795호

대한민국 등록특허 제10-1340220호

대한민국 공개특허 제10-2012-0054171호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 개발된 것으로서, 강판을 H파일의 플랜지에 결속하여 차수벽을 형성하는 흙막이 차수벽 구조에 있어 강판의 형상을 변형 가공하여 H파일에 상기 강판을 설치함에 있어 삽입이 원활하게 이루어지도록 하며, 삽입이 이루어진 후에는 강판과 H파일 사이 공간으로 물이 새어나오지 않도록 차수 기능을 발휘하도록 할 수 있는 동시에, 상기 강판이 H파일과 견고하게 고정되어 안정성이 확보될 수 있도록 함으로써, 지지력과 차수 효과 및 안정성, 시공성을 동시에 증대시킬 수 있는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일;

상기 H파일의 플랜지에 단부가 결속되어 상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서,

상기 강판 부재는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부가 형성되어 있으며, 상기 홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 강판 부재의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강판 부재의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 중심에 강판 본체를 두고 양쪽 외측에 플레이트 편을 접합시킴에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강판 부재의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 강판 본체를 일측에 두고 타측에 타측 플레이트 편을 둔 상태에서 상기 강판 본체와 상기 타측 플레이트 편의 일단을 연결 플레이트 편에 의해 접합시킴에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈부의 단면 형태는 일측이 개방된 사각형, 원형 또는 삼각형이거나, 내주면이 파형이나 톱니 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강판 부재에 있어 일단에만 상기 결속부가 구비된 것은 일단의 결속부와 타단의 강판 단부가 상호 연결되어 강판의 폭을 연장시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 일단에만 상기 결속부가 구비된 강판 부재를 상호 연결하여 폭을 연장함에 있어 상기 강판 부재의 결속부와 상기 강판 부재의 타 단부를 볼팅에 의해 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈부의 내측에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있고, 상기 홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버가 구비되어 있으며, 상기 커버는 수밀되지 않게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수팽창성 지수재는 고상 또는 액상으로서, 벤토나이트 조성물 또는 수팽창성 고무 조성물인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 벤토나이트 조성물은 천연 벤토나이트를 단독으로 사용하거나, 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(a) 토사층 및 암반층을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계;

(b) 상기 천공홀에 H파일을 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 근입하는 단계; 및

(c) 상기 H파일 사이의 지중에 강판 부재를 상기 H파일의 플랜지에 결속하여 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,

상기 강판 부재는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부가 형성되어 있으며 상기 홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있는 강판 부재를 사용함으로써, 상기 수팽창성 지수재와 물의 반응에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하면서 상기 강판 부재의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법을 제공한다.

본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.

우선, 강판을 이용하여 토류벽을 구성함에 있어 H파일의 강판의 단부 형상을 변형 가공하여 디귿자 형태로 상기 H파일의 플랜지에 삽입되도록 하기 때문에 종래 기술처럼 웨지 사이에 끼이게 삽입되는 것이 아니라 어느 정도의 유격을 확보한 상태에서 삽입이 이루어지므로 상기 H파일의 수직도가 떨어지거나 상기 강판이 직하로 투입되지 않고 약간 비뚤게 투입될 경우에도 H파일에 끼이는 것을 방지할 수 있으므로 삽입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 H파일과 토류판의 인발 및 해체 과정에서도 동일하게 원활한 해체가 가능한 장점도 있다.

또한, 강판이 H파일에 삽입된 후에는 지하수 등의 물에 의해 수팽창성 지수재가 체적 팽창하며 강판과 H파일 사이 공간을 채우게 되므로 차수 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 팽창된 지수재로 인해 상기 강판이 H파일과 견고하게 고정되어 안정성이 확보될 수 있도록 할 수 있다.

이에 따라, 지지력과 차수 효과 및 안정성, 시공성을 동시에 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조가 설치된 것을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 예를 나타내는 평단면도다.
도 3은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 다른 예를 나타내는 평단면도다.
도 4는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 또 다른 예를 나타내는 평단면도다.
도 5는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 또 다른 예를 나타내는 평단면도다.
도 6은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 있어서 H파일과 강판 부재가 수팽창성 지수재의 체적 확장에 의해 결속되는 것을 나타내는 평단면도다.
도 7은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조의 강판 부재에 있어 수팽창성 지수재가 상기 강판 부재의 홈부에 충진되는 다른 예를 나타내는 평단면도다.
도 8은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 있어, 도 4에 도시된 강판 부재가 수팽창 지수재의 체적 팽창에 의해 상기 H파일에 결속된 후에 볼팅에 의해 양단부가 추가로 결속되는 것을 나타내는 평단면도다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 통상의 기술자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다"는 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조가 설치된 것을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 예를 나타내는 평단면도며, 도 3은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 다른 예를 나타내는 평단면도다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조는

암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일 (100);

상기 H파일의 플랜지(101)에 단부가 결속되어 상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재(200)로 구성된다.

이 때, 상기 강판 부재(200)는 그 일단이나 양단에 평단면이 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 구비하는데, 상기 결속부는 상기 H파일의 플랜지(101)가 삽입되어 H파일과 상기 강판 부재(200) 간을 결속시킨다.

이 때, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부(230)가 형성되어 있으며, 상기 홈부에는 수팽창성 지수재(300)가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 강판 부재(200)의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일(100)에 결속되도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 상기 강판 부재(200)의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 중심에 강판 본체(201)를 두고 양쪽 외측에 플레이트 편(210, 220)을 접합시킴에 의해 구성될 수 있다.

이 때 상기 양측 플레이트 편 중에서 흙막이 구조의 터파기 방향에 구비되는 플레이트 편(220)에만 홈부(230)가 구성되고, 타 방향의 플레이트 편(210)은 토압에 대한 강성과 내력을 유지해야 하므로 홈부가 구성되지 않는 것이 바람직하다.

또한, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 강판 부재(200)의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 강판 본체(201)를 일측에 두고 타측에 타측 플레이트 편(241)을 둔 상태에서 상기 강판 본체(201)와 상기 타측 플레이트 편(241)의 일단을 연결 플레이트 편(242)에 의해 접합시킴에 의해 구성될 수도 있다. 이 때에 있어서도, 상기 홈부(230)는 타측 플레이트 편(241)과 연결 플레이트 편(242)에만 구성되도록 하고, 강판 본체(201)에는 구성되지 않도록 하는 것이 강성과 내력 유지를 위해 바람직하다. 이 때 상기 타측 플레이트 편(241)과 연결 플레이트 편(242)의 접합은 용접 등의 방법에 의해 접합될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 홈부(230)의 단면 형태는 일측이 개방된 사각형, 원형 또는 삼각형이거나, 내주면이 파형이나 톱니 형태를 갖는 것을 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 현장 여건이나 가공 및 작업의 용이성 등에 따라 다양한 형태 변경이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 또 다른 예를 나타내는 평단면도다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서 상기 강판 부재는 일단에만 상기 결속부가 구비된 것을 사용할 수도 있으며, 이는 일단의 결속부와 타단의 강판 단부가 상호 연결되어 강판의 폭을 연장시키도록 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 포함되는 강판 부재 형상의 또 다른 예를 나타내는 평단면도다.

도 5에 도시된 바와 같이, 일단에만 결속부가 구비된 강판 부재는 강판 본체(201)를 일측에 두고 타측에 타측 플레이트 편(241)을 둔 상태에서 상기 강판 본체(201)와 상기 타측 플레이트 편(241)의 일단을 연결 플레이트 편(242)에 의해 접합시킴에 의해 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 있어서 H파일과 강판 부재가 수팽창성 지수재의 체적 확장에 의해 결속되는 것을 나타내는 평단면도다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조는 H파일(100)의 플랜지(101)에 강판 부재(200)의 결속부가 삽입된 상태에서 지하수 등에 의해 상기 결속부 내의 홈에 충진되어 있던 수팽창성 지수재(300)가 체적 팽창함으로써 상기 결속부 내부 공간을 충진시킨다. 이렇게 충진된 수팽창성 지수재는 경화되면서 상기 H파일의 플랜지(201)와 강판 부재(200)를 결속시키는 동시에 상기 강판 부재와 H파일 사이의 빈틈을 메워서 차수 기능을 향상시키게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조의 강판 부재에 있어 수팽창성 지수재가 상기 강판 부재의 홈부에 충진되는 다른 예를 나타내는 평단면도다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홈부(230)의 내측에는 수팽창성 지수재(300)가 충진되어 있고, 상기 홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버(310)가 구비되어 있으며, 상기 커버(310)는 물이 스며들 수 있도록 수밀되지 않게 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 커버는 다수의 미세 홀을 포함하고 있을 수 있다. 상기 커버(310)는 비 수팽창성 고무 또는 탄성재질 등의 재질로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성될 경우에는, 본 발명에서 상기 수팽창성 지수재는 상기 결속부에 형성된 홈부에 구비되어 있다가 물을 만나면 반응이 일어나서 팽창되나, 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지는 상기 홈부의 입구에 설치된 커버로 인해 외부로의 팽창이 지연되므로 상기 강판이 H파일에 삽입될 때까지의 시간 확보가 가능하여 팽창된 지수재로 인한 삽입시 걸림 문제가 방지될 수 있다. 따라서, 이와 같은 구성은 지하수 용출이 많은 구간에서 사용되기에 적합하다.

도 8은 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 있어, 도 4에 도시된 강판 부재가 수팽창 지수재의 체적 팽창에 의해 상기 H파일에 결속된 후에 볼팅에 의해 양단부가 추가로 결속되는 것을 나타내는 평단면도다.

도 8을 참조하면, 상기 강판 부재(200)가 수팽창 지수재(300)의 체적 팽창에 의해 상기 H파일(100)에 결속된 후에 상기 강판 부재(일측만 결속부가 구비된 강판 부재)를 상호 연결하여 폭을 연장함에 있어 상기 강판 부재(200)의 결속부와 상기 강판 부재의 타 단부를 볼트(250) 및 너트(251)에 의해 결합함으로써 강도와 내력 및 차수 기능을 더욱 강화할 수 있다.

또한, 이러한 강판 부재는 플레이트 편(210, 220)이 강판 본체(201)에 직접 접합되어 있을 경우 강판 부재의 타단이 결속부에 삽입되기 용이하지 않으므로 얇은 두께의 폭 조절용 플레이트 편(260)을 사이에 개재시킨 상태에서 접합하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 강판 부재(200)의 결속부 내 홈부(230)에 충진되는 수팽창성 지수재(300)는 물과 접촉시 반응에 의해 체적이 보통 4~15배로 팽창하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 수팽창성 지수재는 고상 또는 액상일 수 있으며, 구체적인 예로서는 벤토나이트 조성물이나 수팽창성 고무 조성물을 사용할 수 있다.

특히, 상기 벤토나이트 조성물은 천연 벤토나이트를 단독으로 사용하거나, 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리아크릴산과 카르복시메틸셀룰로오스는 점토질이나 소금기를 머금은 해수에 대한 벤토나이트의 수화팽윤성을 향상시켜, 해양 구조물 구축용 흙막이 차수벽 구조에 사용될 경우에도 적합하도록 하는 효과가 있다.

이어서, 상기 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법을 설명한다.

본 발명에 따른 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법은

(a) 토사층 및 암반층을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계;

(b) 상기 천공홀에 H파일(100)을 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 근입하는 단계; 및

(c) 상기 H파일(100) 사이의 지중에 강판 부재(200)를 상기 H파일의 플랜지(101)에 결속하여 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,

상기 강판 부재(100)는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부(230)가 형성되어 있으며 상기 홈부에는 수팽창성 지수재(300)가 충진되어 있는 강판 부재(200)를 사용함으로써, 상기 수팽창성 지수재(300)와 물의 반응에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하면서 상기 강판 부재(200)의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재(200)를 상기 H파일(100)에 결속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 가시설 흙막이 공법에서 별도로 설명되지 않은 사항은 상기 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조에 관한 설명과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

이상의 특징을 갖는 본 발명에 따른 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법에 따르면, 강판을 이용하여 토류벽을 구성함에 있어 H파일의 강판의 단부 형상을 변형 가공하여 디귿자 형태로 상기 H파일의 플랜지에 삽입되도록 하기 때문에 종래 기술처럼 웨지 사이에 끼이게 삽입되는 것이 아니라 어느 정도의 유격을 확보한 상태에서 삽입이 이루어지므로 상기 H파일의 수직도가 떨어지거나, 상기 강판이 직하로 투입되지 않고 약간 비뚤게 투입될 경우에도 H파일에 끼이는 것을 방지할 수 있으므로 삽입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 강판이 H파일에 삽입된 후에는 지하수 등의 물에 의해 수팽창성 지수재가 체적 팽창하며 강판과 H파일 사이 공간을 채우게 되므로 차수 기능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 상기 팽창된 지수재로 인해 상기 강판이 H파일과 견고하게 고정되어 안정성이 확보될 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 있어 명백할 것이다.

100: H파일 101: 플랜지
200: 강판 부재 201: 강판 본체
210, 220: 플레이트 편
230: 홈부 240: 플레이트 편
241: 타측 플레이트 편 242: 연결 플레이트 편
250: 볼트 251: 너트
260: 폭 조절용 플레이트 편
300: 수팽창성 지수재 310: 커버

Claims (10)

1. 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일;
   상기 H파일의 플랜지에 단부가 결속되어 상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서,
   상기 강판 부재는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부가 형성되어 있으며, 상기 홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 강판 부재의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하며,
   상기 홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버가 구비되어 있으며, 상기 커버는 다수의 미세홀을 포함하고 수밀되지 않게 설치되어 상기 수팽창성 지수재가 상기 결속부에 형성된 홈부에 구비되어 있다가 물을 만날 때 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지 상기 홈부의 입구에 설치된 상기 커버로 인해 외부로의 팽창이 지연되어 상기 강판이 상기 H파일에 삽입될 때까지의 시간 확보가 가능하도록 하여 팽창된 지수재로 인한 걸림이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
   강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 강판 부재의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 중심에 강판 본체를 두고 양쪽 외측에 플레이트 편을 접합시킴에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 강판 부재의 상기 디귿자 형상으로 이루어진 결속부는 강판 본체를 일측에 두고 타측에 타측 플레이트 편을 둔 상태에서 상기 강판 본체와 상기 타측 플레이트 편의 일단을 연결 플레이트 편에 의해 접합시킴에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부의 단면 형태는 일측이 개방된 사각형, 원형 또는 삼각형이거나, 내주면이 파형이나 톱니 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 강판 부재에 있어 일단에만 상기 결속부가 구비된 것은 일단의 결속부와 타단의 강판 단부가 상호 연결되어 강판의 폭을 연장시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 일단에만 상기 결속부가 구비된 강판 부재를 상호 연결하여 폭을 연장함에 있어 상기 강판 부재의 결속부와 상기 강판 부재의 타 단부를 볼팅에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서, 상기 수팽창성 지수재는 고상 또는 액상으로서, 벤토나이트 조성물 또는 수팽창성 고무 조성물인 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 벤토나이트 조성물은 천연 벤토나이트를 단독으로 사용하거나, 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 강판 결속형 흙막이 차수벽 구조.
   
10. (a) 토사층 및 암반층을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계;
    (b) 상기 천공홀에 H파일을 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 근입하는 단계; 및
    (c) 상기 H파일 사이의 지중에 강판 부재를 상기 H파일의 플랜지에 결속하여 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,
    상기 강판 부재는 디귿자 형상으로 이루어진 결속부를 일단 또는 양단에 구비하고, 상기 결속부에는 내측 방향으로 홈부가 형성되어 있으며 상기 홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있는 강판 부재를 사용함으로써, 상기 수팽창성 지수재와 물의 반응에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하면서 상기 강판 부재의 결속부 내부 공간을 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하며,
    상기 홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버가 구비되어 있으며, 상기 커버는 다수의 미세홀을 포함하고 수밀되지 않게 설치되어 상기 수팽창성 지수재가 상기 결속부에 형성된 홈부에 구비되어 있다가 물을 만날 때 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지 상기 홈부의 입구에 설치된 상기 커버로 인해 외부로의 팽창이 지연되어 상기 강판이 상기 H파일에 삽입될 때까지의 시간 확보가 가능하도록 하여 팽창된 지수재로 인한 걸림이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
    강판 결속형 흙막이 차수벽 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법.

Images