KR101690960B1 - 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법에 관한 것으로, 굴착영역 경계면에 제1열 엄지말뚝을 근입하는 단계와, 상기 제1열 엄지말뚝과 간격을 두고 제2열 엄지말뚝을 근입하는 단계와, 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝이 일체로 고정되도록 가로빔을 체결하는 단계와, 상기 굴착영역을 토굴하면서 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝 사이에 흙막이 부재인 토류판을 설치하여 흙막이 구조물을 형성하는 단계와, 상기 흙막이 구조물에 어스앵커를 설치하는 단계, 및 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝을 강연선으로 X자로 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법{SOIL RETAINING METHOD USING EARTH ANCHOR WITHOUT WALE}

본 발명은 흙막이 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무띠장으로 어스앵커를 이용한 흙막이 공법에 관한 것이다.

일반적으로 대형 건축물 지하층과 지하차도 또는 지하철 공사를 진행하는 데 있어 지반 굴착과 함께 본 공사를 진행하기 위한 가시설 중 흙막이 공법으로서 어스앵커 공법이 대표적인 공법이다.

일반적으로 어스앵커 시공시 어스앵커체 시공 상단부가 띠장부에 정착되므로 천공각의 방향으로 긴장력이 띠장을 통하여 엄지말뚝에 전달되고, 토류판을 통하여 분산되어 굴착면 전체를 무너지지 않게 지지하게 된다. 이 경우 띠장은 어스앵커의 긴장력을 엄지말뚝에 전달하고 수직 부재인 엄지말뚝의 정방향 유지와 엄지말뚝의 취약한 플랜지 부분을 보강하는 역할을 하게 된다.

그러나, 종래에는 어스앵커 시공시 띠장 설치로 인하여 재료비와 노무비 기타 경비 등의 경제적인 부담을 상승시키는 요인이 되고 있다.

이러한 띠장을 없애고 어스앵커의 힘을 엄지말뚝에 직접 전달하는 공법으로서 국내공개특허 제10-2004-0033512호가 있으나, 엄지말뚝을 사이에 두고 양쪽에서의 인장은 강연선의 꺽임 현상으로 인하여 정상적인 긴장력을 유지하는 데 문제점이 있다.

또한, 국내공개특허 제10-2005-0073774호에는 무띠장 말뚝빔의 경우 주부재인 H형강의 웨브를 절단하여 보강구조물을 삽입하여 용접을 통한 주부재의 전단력을 갖추도록 하고 있으나, 내부용접의 어려움과 용접미드가 일정하지 않기 때문에 주부재인 H형강의 본래 기능인 전단력을 달성하기에 어려움이 있으며, 어스앵커 시공시 천공위치와 천공각도가 설계한 각도에 맞게 정확한 시공이 이루어지는 것은 현실적으로 어려움이 있다.

예를 들어, 점토질 내지 사질토의 경우 천공 위치에서 천공을 시작하여 지반내부의 암석이나 기타의 딱딱한 부위와 맞닿게 되면 천공기의 끝부위가 약한 지반쪽으로 틀어지는 현상이 나타나게 된다. 이 경우 어스앵커체 삽입 후 엄지말뚝 센터의 가공 부위에서 인장을 하게 되면 엄지말뚝의 웨브 부분에서 편심으로 인한 뒤틀림 현상이 발생하는 문제점이 있다.

상기와 같이 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 엄지말뚝의 뒤틀림을 방지하고 엄지말뚝을 정방향으로 고정함으로써 시공시 안전하고 견고한 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 특징에 따른 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법은 굴착영역 경계면에 제1열 엄지말뚝을 근입하는 단계; 상기 제1열 엄지말뚝과 간격을 두고 제2열 엄지말뚝을 근입하는 단계; 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝이 일체로 고정되도록 가로빔을 체결하는 단계; 상기 굴착영역을 토굴하면서 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝 사이에 흙막이 부재인 토류판을 설치하는 단계; 상기 엄지말뚝의 홀을 통해 사면 천공하여 어스앵커체를 삽입한 후 브라켓 옆판을 브라켓 밑판의 홈에 끼운 상태로 제작된 어스앵커 브라켓을 상기 엄지말뚝에 설치하는 단계; 상기 어스앵커체를 인장하여 어스앵커 브라켓 헤드에 고정하는 단계; 및 상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계;를 포함하고, 상기 엄지말뚝은 두 개의 플랜지가 구비되고, 각 플랜지의 전면과 후면에는 두 개의 보조강재가 이격 설치되며, 상기 두 개의 마주보는 플랜지 사이에 두 개의 웨브가 상기 보조강재의 측면에 접촉되어 용접 결합되며, 상기 두 개의 플랜지 전후면에 상기 두 개의 웨브 사이 공간으로 일정한 천공 각도로 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 엄지말뚝의 홀을 통해 사면 천공하여 어스앵커체를 삽입한 후에 그라우팅액을 양생하는 단계를 더 포함할 수 있다.

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상기 브라켓 밑판의 홈에 끼워진 브라켓 옆판이 상기 엄지말뚝의 웨브 위치와 동일선상에 일치하도록 설치할 수 있다.
상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계는, 강연선을 제1열 및 제2열의 엄지말뚝의 플랜지에 체결된 고정부의 쐐기나사를 통과시켜 인장기로 당겨 체결할 수 있다.
상기 쐐기나사는 비대칭 톱니형상인 것을 특징으로 한다.
상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계는, 상기 엄지말뚝의 1단 1열 하단과 엄지말뚝의 2단 2열 상단, 상기 엄지말뚝의 1단 2열 하단과 엄지말뚝의 2단 1열 상단과 강연선을 교차로 체결할 수 있다.

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이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 웨브를 갖는 엄지말뚝을 제작하여 어스앵커 공정에 적용함으로써 종래의 띠장 설치를 생략할 수가 있고 그에 따라 강재의 사용량, 장비, 인력, 용접공정 등이 절감되어 건설원가의 절감에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 가로빔 과 X자로 교차된 강연선을 엄지말뚝 사이에 체결함으로써 전체 시설에 일체화를 도모하여 엄지말뚝의 틀어짐이나 휨을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨브가 용접된 엄지말뚝의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 어스앵커 브라켓과 어스앵커체가 장착된 엄지말뚝의 입체도이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 홈이 형성된 브라켓 밑판의 입체도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 웨브를 갖는 엄지말뚝을 이용한 흙막이 공법을 통한 구조물을 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 강연선을 체결하는 상부 고정부 및 하부 고정부를 각각 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨브가 용접된 엄지말뚝의 단면을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 엄지말뚝(1)은 두 개의 마주보는 플랜지(2) 사이에 두 개의 웨브(web)(4)와 상기 두 개의 플랜지(2) 전후면에 두 개의 웨브(4) 사이 공간으로 일정한 천공 각도로 홀이 형성되어 있다.

이때, 상기 두 웨브(4) 사이의 간격은 플랜지(2) 전폭의 1/4 내지 1/2 정도이며, 보다 바람직하게는 1/3 정도이다. 본 발명의 엄지말뚝(1)의 구조에 대해서는 도 2a에서 다시 설명하기로 한다.

본 발명의 엄지말뚝(1)은 두 개의 플랜지(2)에 보조강재(9)를 덧댄 후 두 개의 웨브(4)의 가장자리를 용접하여 제작한다. 이로 인해 웨브(4) 가장자리와 플랜지(2) 및 보조강재(9)와의 용접부위(8)가 늘어나 접속 강도를 더욱 높일 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 어스앵커 브라켓과 어스앵커체가 장착된 엄지말뚝의 입체도이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 홈이 형성된 브라켓 밑판의 입체도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 엄지말뚝(1)은 웨브(4) 사이 공간에는 전후면 플랜지(2)에 어스앵커체(7)인 강연선이 들어갈 홀(6)이 형성되어 있다. 이때, 상기 홀의 천공 각도는 수평에 대하여 5도 내지 45도로 형성하고, 보다 바람직하게는 30도로 형성한다.

또한, 본 발명의 어스앵커 브라켓(5)은 브라켓 옆판(5b)이 끼워질 홈(5e)이 형성된 브라켓 밑판(5a), 어스앵커체(7)가 들어갈 홀(5d)이 형성된 브라켓 상부 덮판(5c), 및 브라켓 보강판(5f)으로 구성되어 있다.

상기 브라켓 옆판(5b)은 브라켓 밑판(5a)에 끼운 상태로 용접하여 제작하고, 두 홈(5e) 사이의 간격은 두 웨브(4)의 간격과 동일하다. 여기서, 상기 홈(5e)의 위치를 웨브(4) 위치와 동일선상에 일치시킴으로서 엄지말뚝(1)에 설치된 어스앵커 브라켓(5) 부위의 견고성이 추가되어 시설의 안전성을 더욱 높일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 흙막이 공법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엄지말뚝을 이용한 흙막이 공법을 통한 구조물을 나타낸 것이고, 도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 강연선을 체결하는 상부 및 하부 고정부를 각각 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 엄지말뚝을 이용한 흙막이 공법은, 먼저 굴착 경계면의 천공 위치에서 수직 천공을 한 후 엄지말뚝(1)을 삽입하여, 천공부 하단에 슬리브 최하단부까지 타격을 주어 근입시킨 후 지반에 안착시켜 자체 하중으로 인한 침하 현상에 대응을 하며 전체시설에 부합되도록 시공을 한다.

이어서, 상기 엄지말뚝(1)에 정방향 유지재로서 H형강인 가로빔(10)을 가로빔(10)과 플랜지(2) 해당부위에 구멍을 낸 후 볼트와 너트를 이용하여 체결한다. 이때, 상기 가로빔(10)은 2개 내지 10개의 엄지말뚝(1)과 체결할 수 있다.

여기서, 상기 가로빔(10) 체결은 1열의 엄지말뚝과 2열의 엄지말뚝, 다음은 2열과 3열 그리고 4열과 5열… 순으로 실시한다. 이로 인해 가시설 전체의 일체화와 더불어 어스앵커 사면 천공시 엄지말뚝(1)이 정면을 향하도록 할 수 있다.

이어서, 지반(15) 토굴 작업 진행과 동시에 토류판(14)을 엄지말뚝(1) 좌우의 플랜지(2) 사이에 끼워 시공한다.

이어서, 일정 위치까지의 토굴의 진행과 어스앵커 시공 위치까지의 토굴을 맞춘 후 무띠장 어스앵커를 설치한다.

이때, 상기 무띠장 어스앵커 설치는 어스앵커 천공이 엄지말뚝(1)의 천공 부위에서 어스앵커 설치를 위한 사면 천공이 진행이 되며, 천공과 동시에 어스앵커체(7)인 강연선을 삽입 후 그라우팅액을 투입시켜 천공부 내부의 변위를 최소화하고 그라우팅액의 양생과정을 거쳐 엄지말뚝(1) 상단에 별도의 어스앵커 브라켓(5)을 안착시킨 다음, 어스앵커 헤드와 강연선을 고정시킬 수 있는 쐐기를 올려놓은 상태에서 인장기를 통해 설계 축력에 맞추어 인장한 후 고정시킴으로써 1열의 어스앵커 시공이 마무리 된다.

상기와 같이 1열의 공정이 끝나면, 2열, 3열 … 등에도 같은 방법으로 시공이 완료되면 1단의 어스앵커 시공이 마무리가 되고, 다음은 2단에 대해서 반복 작업이 이루어진다.

다음으로, 상기 엄지말뚝(1)과 이웃하는 엄지말뚝(1)에 강연선(12)을 길이에 맞게 절단하여 X자형으로 교차시켜 체결한다.

여기서, 상기 X자형으로 교차된 강연선(12)은 인장기를 사용하여 2톤 내지 3톤의 인장력을 강연선(12)에 가하여 어스앵커 브라켓(5) 아래의 엄지말뚝(1)의 플랜지(2) 부분에 고정된 고정부(13)와 체결한다.

이때, 상기 고정부(13)는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 쐐기나사(13a)를 고정쇠(13b)에 삽입하여 형성하고, 쐐기나사(13a)는 안쪽의 나사 톱니가 비대칭형으로서 강연선(12)이 안쪽으로 들어가는 것은 쉽고 바깥쪽으로 빠져나가는 것은 어려운 조임쇠이다.

여기서, 상기 강연선(12)은 굵기는 5㎜ 내지 15.2㎜, 바람직하게는 12.7㎜ 내지 15.2㎜의 것을 사용하고, 두 강연선(12)의 교차각은 60도 내지 120도이고, 보다 바람직하게는 80도 내지 100도이다.

여기서, 상기 강연선(12)을 X자형으로 교차시켜 체결하는 방법은, 1단과 2단의 어스앵커 시공이 이루어지면 엄지말뚝의 1단 1열 하단의 홀 가공 부위에서 어스앵커 브라켓 체결과 2단 2열 상단의 홀 가공 부위에 어스앵커 브라켓 체결과 함께 단독 인장기를 통한 강연선 크로스 인장 설치가 진행되며, 다음은 엄지말뚝의 1단 2열 하단의 홀가공 부위에서 어스앵커 브라켓 체결과 2단 1열 상단부에서 브라켓 설치와 와이어 삽입 후 크로스 인장을 시킨다. 1단 1열과 2단 2열의 크로스 와이어 설치와 2단 1열과 1단 2열의 크로스 와이어 설치로서 전면부에서 X자 형태로 보이는 시공이 이루어지게 된다.

위와 동일한 방법으로 1단 2열의 하단부와 1단 3열의 상단부에 동일한 방법으로 설치가 되고 1단 3열 하단부와 1단 2열의 상단부에도 위와 동일한 크로스 와이어가 설치가 되며 동일한 방법으로 1단의 우측으로 같은 방법으로 반복 작업을 하여 마무리 시키면, 다음은 2단으로 진행, 다음은 3단으로 진행하는 등으로 흙막이 가시설 공사를 마무리하게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 엄지말뚝 2: 플랜지
4: 웨브 5: 어스앵커 브라켓
7: 어스앵커체 10: 가로빔
12: 강연선 14: 토류판

Claims (10)

1. 굴착영역 경계면에 제1열 엄지말뚝을 근입하는 단계;
   상기 제1열 엄지말뚝과 간격을 두고 제2열 엄지말뚝을 근입하는 단계;
   상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝이 일체로 고정되도록 가로빔을 체결하는 단계;
   상기 굴착영역을 토굴하면서 상기 제1열 및 제2열의 엄지말뚝 사이에 흙막이 부재인 토류판을 설치하는 단계;
   상기 엄지말뚝의 홀을 통해 사면 천공하여 어스앵커체를 삽입한 후 브라켓 옆판을 브라켓 밑판의 홈에 끼운 상태로 제작된 어스앵커 브라켓을 상기 엄지말뚝에 설치하는 단계;
   상기 어스앵커체를 인장하여 어스앵커 브라켓 헤드에 고정하는 단계; 및
   상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계;를 포함하고,
   상기 엄지말뚝은 두 개의 플랜지가 구비되고, 각 플랜지의 전면과 후면에는 두 개의 보조강재가 이격 설치되며, 상기 두 개의 마주보는 플랜지 사이에 두 개의 웨브가 상기 보조강재의 측면에 접촉되어 용접 결합되며, 상기 두 개의 플랜지 전후면에 상기 두 개의 웨브 사이 공간으로 일정한 천공 각도로 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엄지말뚝의 홀을 통해 사면 천공하여 어스앵커체를 삽입한 후에 그라우팅액을 양생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 브라켓 밑판의 홈에 끼워진 브라켓 옆판이 상기 엄지말뚝의 웨브 위치와 동일선상에 일치하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계는, 강연선을 제1열 및 제2열의 엄지말뚝의 플랜지에 체결된 고정부의 쐐기나사를 통과시켜 인장기로 당겨 체결하는 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 쐐기나사는 비대칭 톱니형상인 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1열 및 제2열 엄지말뚝의 플랜지에 고정된 고정부에 강연선을 인장하여 X자로 체결하는 단계는, 상기 엄지말뚝의 1단 1열 하단과 엄지말뚝의 2단 2열 상단, 상기 엄지말뚝의 1단 2열 하단과 엄지말뚝의 2단 1열 상단과 강연선을 교차로 체결하는 것을 특징으로 하는 무띠장 어스앵커를 이용한 흙막이 공법.

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