KR101729117B1

KR101729117B1 - 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법

Info

Publication number: KR101729117B1
Application number: KR1020160048716A
Authority: KR
Inventors: 오용환
Original assignee: 오용환
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-04-24

Abstract

본 발명은 압축능력을 높일 수 있는 엄지말뚝 전면부 일정길이에 1차로 프리스트레스를 가하여 엄지말뚝을 제작하고, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 굴착저면 근입부에 충분히 고정될 수 있는 근입장으로 지반을 천공 후, 상기 엄지말뚝을 근입한 후, 1단계로 지반의 얕은 굴착 후, 엄지말뚝 최상부에 띠장과 스트러트를 설치한 후, 상기 엄지말뚝에 2차로 프리스트레스를 가하여 소요압축력을 확보하고, 굴착면 진행시 점점 증가하는 배면토압을 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝이 받도록 하여 스트러트 또는 레이커 설치간격을 굴착고 10M 이상 간격까지 최대화할 수 있고, 경제성 및 공사조건을 향상시킬 수 있도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 표면에 볼팅 결합되는 보강판(200)과; 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 다수 개가 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(300)과; 상기 브라켓(300) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(400)로 구성되고, 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 보조보강판(210)이 적어도 한 겹 이상이 볼팅 설치되며, 상기 브라켓(300)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 수평판(310)과; 상기 수평판(310)의 단부에 직각으로 꺾여 형성되는 수직판(320)과; 상기 수평판(310)과 수직판(320)에 경사지게 배치되는 경사판(330)과; 상기 수평판(310)에 일정한 직경을 갖도록 천공 형성된 강봉공(340)으로 구성되며, 상기 엄지말뚝(100) 최상부에 띠장(500)이 설치되고, 상기 띠장(500) 사이에 스트러트(600)가 설치되며, 상기 띠장(500)과 스트러트(600) 간에 유압잭(700)이 고정 설치된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 제작하는 단계(S Ⅰ); 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S Ⅱ); 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 항타 근입하는 단계(S Ⅲ); 상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S Ⅳ); 상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 상기 엄지말뚝(100)의 최상부에 띠장(300)과 스트러트(600)를 설치하는 단계(S Ⅴ)로 이루어지며, 상기 인장재(400)의 추가 인장시에도 배면토압이 너무 커서 부재력의 부족분이 보완되지 않을 경우에는 상기 보강판(200) 대신에 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조로 형성하도록 하는데 이 구조방식은 엄지말뚝의 볼륨이 커지므로 이때 천공방법은 전체 엄지말뚝 길이만큼 1차천공 후, H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조 구간의 길이만큼 보조파일을 임시 삽입 후, 추가 천공하여 소요 천공경을 확보함을 특징으로 한다.

Description

프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법{Its construction method and using a temporary retaining piles and the prestressed struts are introduced}

본 발명은 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법에 관한 것으로, 특히 엄지말뚝 굴착 전면부에 프리스트레스를 도입하여 엄지말뚝을 제작하고, 상기 엄지말뚝을 굴착 심도 이하로 충분히 근입한 후, 굴착 최상부에 띠장과 스트러트를 설치하여, 수평 스트러트 개수를 최소화하여 배면의 토압에 저항하여 지지할 수 있도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법에 관한 것이다.

현재 지하구조물 시공을 위하여 지반의 깊은 굴착시 흙막이 벽체를 유지하기 위하여 어스앵커 공법을 일반적으로 많이 이용하고 있다.

여기서, 상기한 어스앵커 공법은 인접부지를 10M 이상 근입하여 어스앵커를 정착하지만 인접부지의 이용이 제한될 경우에는 굴착고 약 2.5M마다 스트러트(strut) 또는 레이커(raker) 방식을 적용할 수밖에 없는데 경제성 및 공사 조건상 크게 불리한 문제가 있다.

등록특허 10-1609805(등록일: 2016년03월31일)

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압축능력을 높일 수 있는 엄지말뚝 전면부 일정길이에 1차로 프리스트레스를 가하여 엄지말뚝을 제작하고, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 굴착 저면 근입부에 충분히 고정될 수 있는 근입장으로 지반을 천공 후, 상기 엄지말뚝을 근입한 후, 1단계로 지반의 얕은 굴착 후, 엄지말뚝 최상부에 띠장과 스트러트를 설치한 후, 상기 엄지말뚝에 2차로 프리스트레스를 가하여 소요압축력을 확보하고, 굴착면 진행시 점점 증가하는 배면 토압을 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝이 받도록 하여 스트러트 또는 레이커 설치간격을 굴착고 10M 이상 간격까지 최대화할 수 있고, 경제성 및 공사조건을 향상시킬 수 있도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 표면에 볼팅 결합되는 보강판(200)과; 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 다수 개가 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(300)과; 상기 브라켓(300) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(400)로 구성되고, 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 보조보강판(210)이 적어도 한 겹 이상이 볼팅 설치되며, 상기 브라켓(300)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 수평판(310)과; 상기 수평판(310)의 단부에 직각으로 꺾여 형성되는 수직판(320)과; 상기 수평판(310)과 수직판(320)에 경사지게 배치되는 경사판(330)과; 상기 수평판(310)에 일정한 직경을 갖도록 천공 형성된 강봉공(340)으로 구성되며, 상기 엄지말뚝(100) 최상부에 띠장(500)이 설치되고, 상기 띠장(500) 사이에 스트러트(600)가 설치되며, 상기 띠장(500)과 스트러트(600) 간에 유압잭(700)이 고정 설치된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 제작하는 단계(S Ⅰ); 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S Ⅱ); 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 항타 근입하는 단계(S Ⅲ); 상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S Ⅳ); 상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 상기 엄지말뚝(100)의 최상부에 띠장(300)과 스트러트(600)를 설치하는 단계(S Ⅴ)로 이루어지며, 상기 인장재(400)의 추가 인장시에도 배면토압이 너무 커서 부재력의 부족분이 보완되지 않을 경우에는 상기 보강판(200) 대신에 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조로 형성하도록 하는데 이 구조방식은 엄지말뚝의 볼륨이 커지므로 이때 천공방법은 전체 엄지말뚝 길이만큼 1차천공 후, H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조 구간의 길이만큼 보조파일을 임시 삽입 후, 추가 천공하여 소요 천공경을 확보함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 엄지말뚝을 이용하여 엄지말뚝의 자체 사전 인장 효과로 굴착 배면의 깊은 심도에서 발생하는 토압을 견딜 수 있도록 함으로써, 수직 스트러트 간격을 기존의 2.5M 간격에서 10M 간격으로 장경간으로 할 수 있으므로, 가장 경제적이고 공사여건 및 공사기간도 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 전체를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 일부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 프리스트레스 도입부위와 엄지말뚝과 스트러트의 결합상태를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 엄지말뚝에 인장재가 설치된 상태를 도시한 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 시공순서를 도시한 공정도,
도 6은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이에 중간 스트러트를 설치한 상태를 도시한 예시도,
도 7 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 프리스트레스 도입효과와 굴착배면에 작용토압과의 관계를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 엄지말뚝에 H빔 또는 구조용 각관을 보강한후 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 실시예 중 얕은기초를 도시한 예시도,
도 9는 본 발명에 따른 엄지말뚝에 H빔 또는 구조용 각관을 보강한 후 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 실시예 중 깊은기초를 도시한 예시도,

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 전체를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 일부를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 프리스트레스 도입부위와 엄지말뚝과 스트러트의 결합상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 엄지말뚝에 인장재가 설치된 상태를 도시한 예시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이(A)는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 표면에 볼팅 결합되는 보강판(200)과; 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 다수 개가 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(300)과; 상기 브라켓(300) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(400)로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이(A)는 엄지말뚝(100), 보강판(200), 브라켓(300) 및 인장재(400)로 구성된다.

여기서, 상기 엄지말뚝(100)은 플랜지와 웨브로 이루어진 H빔이다.

또한, 상기 보강판(200)은 엄지말뚝(100)의 표면에 볼팅 결합되는 강판이다.

그리고 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 보조보강판(210)이 적어도 한 겹 이상이 볼팅 설치된다.

이때, 상기 보강판(200)의 형상은 천공홀(H)을 감안하여 체적을 최소화시킨 강판 형태나 바람직하다.

그러나 지중의 배면토압이 커서 엄지말뚝(100)의 구조력이 부족할 경우에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 보강판(200) 대신에 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체로 형성할 수도 있음을 밝혀둔다.

한편, 상기 브라켓(300)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 수평판(310)과; 상기 수평판(310)의 단부에 직각으로 꺾여 형성되는 수직판(320)과; 상기 수평판(310)과 수직판(320)에 경사지게 배치되는 경사판(330)과; 상기 수평판(310)에 일정한 직경을 갖도록 천공 형성된 강봉공(340)으로 구성된다.

또한, 상기 인장재(400)는 강봉 또는 강선으로 구성된다.

그리고 상기 엄지말뚝(100) 최상부에 띠장(500)이 설치되고, 상기 띠장(500) 사이에 스트러트(600)가 설치되되, 상기 띠장(500)과 스트러트(600) 간에 유압잭(700)이 고정 설치된다.

즉, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이(A)는 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 형성된 천공홀(H)에 H빔을 이용한 엄지말뚝(100)에 미리 결합된 인장재(400)에 1차로 사전 인장된 엄지말뚝(100)을 항타 근입한 후, 1단계 얕은 굴착 후, 상기 엄지말뚝(100) 최상부에 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치하고, 인장재(400)를 2차 인장 후, 굴착하는 것이다.

여기서, 상기한 바와 같이, 소정의 굴착심도와 근입심도를 고려한 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)을 설치하는데 굴착배면의 발생토압에 저항하기 알맞은 일정길이 약 10M 심도에 사전인장력을 도입하기 위하여 가급적 압축력을 확보할 수 있고, 엄지말뚝(100)을 이용하고, 엄지말뚝(100) 굴착 최상부에 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치하며, 굴착 심도가 10M 이상 깊은 심도의 가설 흙막이(A)는 중간 스트러트(600)를 설치한 후, 그 하단부 엄지말뚝(100)에도 사전인장력을 도입함으로써, 사전인장력을 도입한 압축부재의 단면부재력이 커져서 배면의 토압을 견딜 수 있는 구조로 한다.

이때, 상기 엄지말뚝(100)에 작용하는 힘의 구조는 굴착완료시 최상부 스트러트(600)와 근입부를 2개 지지점으로 보는 단순보 구조로서, 굴착배면에 발생토압을 근입전 엄지말뚝(100)에 엄지말뚝(100) 전면부 일정길이에 설치된 인장재(400)에 1차로 프리스트레스를 가하고 근입 후, 상기 엄지말뚝(100)에 2차로 프리스트레스를 가한 프리스트레스 도입효과로 발생 토압을 견딜 수 있도록 한 구조이다.

여기서, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이를 굴착심도별로 분류하면,

10M 정도 얕은 굴착인 경우에는,

주로 300∼400 H빔을 이용하여 지상에서 1차 프리스트레스를 가하여 제작된 엄지말뚝(100)을 이용하여 충분히 근입 후, 상기 엄지말뚝(100)의 굴착 최상부에만 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치한 후, 2차 프리스트레스를 가하여 엄지말뚝(100)의 부재력을 크게 하여, 배면토압에 의한 휨 모멘트와 전단력에 저항할 수 있는 구조로, 수직 스트러트(600) 개수를 최소화하여 배면의 토압에 저항하여 지지할 수 있도록 하고,

10M 이상 깊은 굴착인 경우에는,

10M까지는 상기한 얕은 굴착방식으로 진행하고, 적정 굴착심도 약10M 지점에서 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치하여 중간 스트러트(600) 시공 후, 중간 스트러트(600) 하부에서 근입부까지의 배면의 토압을 분리하여 지지할 수 있도록 하는 방식으로 한다.

이때, 상기 엄지말뚝(100)에 작용하는 힘의 구조는 굴착 완료시 근입부를 고정단 지지점으로 보고, 띠장(500)과 스트러트(600)를 지지점으로 보는 단순보로 해석하여 장경간 단순보에 작용하는 굴착 배면에 발생토압을 견딜 수 있도록 근입 전 엄지말뚝(100) 후면부 일정길이에 1차로 프리스트레스를 가하여 제작된 엄지말뚝(100)을 굴착 저면 근입부가 충분히 고정될 수 있는 근입장으로 사전 천공 근입한 후, 2차로 강한 프리스트레스를 가할 때 천공홀(H) 내에 모래 충전 후 물다짐 하면 천공홀(H) 내부가 원지반 상태와 유사하게 복원되어 엄지말뚝(100)이 강한 인장에의한 휨 변형이 어렵게 구속된 지중 상태에서 소요 압축력을 확보하게되며, 굴착면 굴착심도가 깊어질수록 점점 커지는 배면의 토압을 프리스트레스가 도입된 장경간 단순보 엄지말뚝(100)이 견딜 수 있도록 한 구조로서, 배면에 작용하는 토압과 프리스트레스를 도입한 엄지말뚝(100) 압축저항력과의 상쇄되는 작용력의 일반적인 관계도를 도시하면,

굴착배면 토압분포 일반도

1차 프리스트레스 도입 후 엄지말뚝 압축저항력

1.2차 프리스트레스 도입 후 엄지말뚝 압축저항력

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이(A)는 경제적인 시공성이 가능하며, 엄지말뚝(100)과 프리스트레스 도입용 브라켓(300)이 밀착형태로 일체화 되어 일회의 지반 천공으로 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)이 근입될 수 있으며, 프리스트레스 도입을 위한 브라켓(300)은 엄지말뚝(100)과 체결용 볼트너트(800)로 결합된 보강판(200)을 이용하여 용접으로 고정 설치하며, 특히 상기 브라켓(300)의 상부와 하부는 강력한 프리스트레스 인장력을 지지하기 위한 형태로 수직판(320)이 인장력 방향의 강한 인장력을 지지하도록 한 구조이며, 유압인장기로 1차, 2차의 프리스트레스 소요인장 후, 와셔와 너트를 조이는 방식으로 스패너로 간단히 고정한다.

이때, 상기 인장재(400)는 고강도 구조용 강봉으로 재이용할 수 있는 재료로 극한인장력의 50% 이내에서 필요 인장력을 발휘할 수 있도록 설치하면, 인장재(400)의 재활용이 가능하여 경제적으로 유리하게 된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 시공순서를 도시한 공정도이고, 도 6은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이에 중간 스트러트를 설치한 상태를 도시한 예시도이며, 도 7 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이의 프리스트레스 도입효과와 굴착배면에 작용토압과의 관계를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 엄지말뚝(100)에 보강판(200)을 볼팅 결합하고, 상기 보강판(200)에 브라켓(300)을 볼팅 결합하며, 상기 브라켓(300) 간에 수직으로 인장재(400)를 설치하며, 상기 인장재(400)에 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 제작하는 단계(S Ⅰ); 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S Ⅱ); 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 항타 근입하는 단계(S Ⅲ); 상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S Ⅳ); 상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 상기 엄지말뚝(100)의 최상부에 띠장(300)과 스트러트(600)를 설치하는 단계(S Ⅴ)로 이루어진다.

여기서, 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 보조보강판(210)이 적어도 한 겹 이상이 볼팅 설치된다.

상기 브라켓(300)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 수평판(310)과; 상기 수평판(310)의 단부에 직각으로 꺾여 형성되는 수직판(320)과; 상기 수평판(310)과 수직판(320)에 경사지게 배치되는 경사판(330)과; 상기 수평판(310)에 일정한 직경을 갖도록 천공 형성된 강봉공(340)으로 구성된다.

상기 띠장(500)과 스트러트(600) 간에 유압잭(700)을 고정 설치한다.

즉, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하고, 상기 천공홀(H)에 1차로 사전 인장된 엄지말뚝(100)을 항타 근입 및 천공홀(H) 내에 모래를 충전시킨 후, 상기 엄지말뚝(100) 전면부를 굴착하면서 상기 엄지말뚝(100)의 최상부 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치하여 지지할 수 있도록 고정한 후, 상기 천공홀(H)에 근입된 엄지말뚝(100)에 2차로 프리스트레스를 추가 인장 고정시킨 후, 상기 엄지말뚝(100) 전면부를 굴착하되, 깊은 굴착인 경우에는 중간부 띠장(500)과 스트러트(600)를 추가하여 상기한 바와 같은 얕은 방식의 자립식 가설 흙막이 시공방법을 반복한다.

여기서, 본 발명에 따른 프리스트레스 도입 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 가설 흙막이 시공방법은 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 형성된 천공홀(H)에 H빔을 이용한 엄지말뚝(100)에 미리 결합된 브라켓(300)에 인장재(400)를 설치하고, 상기 인장재(400)에 1차로 사전인장된 엄지말뚝(100)을 항타 근입한 후, 1단계로 얕은 굴착 후, 상기 엄지말뚝(100)의 최상부에 띠장(500)과 스트러트(600)를 설치하고, 인장재(400)를 2차 인장후, 굴착하는 방법이다.

이때, 상기 엄지말뚝(100)에 작용하는 힘의 구조는 굴착완료시 엄지말뚝(100)의 최상부 스트러트(600)와 근입부를 2개 지지점으로 보는 단순보 구조로서 굴착배면에 발생토압을 근입 전 엄지말뚝(100)에 엄지말뚝(100) 전면부 일정길이에 설치된 인장재(400)에 1차로 프리스트레스를 가하고, 상기 엄지말뚝(100) 근입 후, 상기 엄지말뚝(100)에 2차로 프리스트레스를 가한 프리스트레스 도입효과로 발생토압을 견딜수 있도록 한다.

이러한 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)과 스트러트(600)를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 교량의 프리스트레스 도입거더 구조이론을 가설 흙막이(A)의 수직부재인 엄지말뚝(100)에 적용한 효과와 유사한 면이 있으며, 토질별 굴착심도에 따라 재이용이 가능한 엄지말뚝(100)의 부재력과 적정 프리스트레스 도입효과로 가설 흙막이(A)로서 최적의 구조가 되어, 가장 경제적으로 굴착배면에 발생토압을 견딜 수 있도록 한 구조방식이라 할 수 있다.

또한, 굴착 심도별 알맞은 적용구조를 분류하면,

약 10M 정도의 얕은 굴착 경우에는 300-400 H빔인 엄지말뚝(100)을 이용하여, 상기 엄지말뚝(100)에 프리스트레스를 가하여 엄지말뚝(100)을 제작하고, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 이용하며, 충분한 근입장을 확보하고, 상기 엄지말뚝(100)의 굴착부 최상부에 스트러트(600)를 설치하는 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)과 스트러트를 이용한 가설 흙막이공법이 되며,

깊은 굴착인 경우에는 상기 얕은 굴착방식의 근입부에 중간 스트러트(600)를 설치하여 배면에서 발생되는 심도별 토압을 중간 스트러트(600)로 분리하며 중간 스트러트(600)로부터 근입부까지 엄지말뚝(100)에 프리스트레스가 도입되어 배면의 토압 분리하여 받는 구조가 된다.

상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 경제적인 시공성이 가능하며, 엄지말뚝(100)과 브라켓(300)이 보강판(200)을 매개로 밀착형태로 일체화 되어 한번의 천공으로 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)이 근입될 수 있으며, 상기 브라켓(300)의 상부, 하부는 엄지말뚝(100)과 체결용 볼트너트(800)로 결합된 보강판(200)을 이용하여 용접으로 고정 설치하며, 특히 상기 브라켓(300)의 상부, 하부는 강력한 프리스트레스 인장력을 지지하기 위한 브라켓(300)의 수직판(320)과 경사판(330)이 인장력 방향의 강한 인장력을 지지하도록 한 구조이며, 유압인장기로 1차, 2차의 프리스트레스 소요인장 후, 와셔와 너트를 조이는 방식으로 스패너로 간단히 고정한다.

이때 상기 인장재(400)는 고강도 구조용 강봉으로 재이용할 수 있고, 극한인장력의 50% 이내에서 필요 인장력을 발휘할 수 있으며, 인장재(400)의 재활용이 가능하여 경제적으로 유리한 방법이 된다.

따라서, 본 발명에 따른 프리스트레스 도입 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 엄지말뚝(100)에 프리스트레스 도입은 엄지말뚝(100)과 브라켓(300)이 보강판(200)을 매개로 결합되어, 한 번의 지반(G) 천공으로 프리스트레스 도입 엄지말뚝(100)이 근입될 수 있도록 하기 위하여 인장재(400)를 설치하기 위한 브라켓(300) 상부, 하부가 엄지말뚝(100)과 체결용 볼트너트(800) 결합형태의 보강판(200)을 이용하여 인장재(400)에 의한 인장력을 도입하지만, 배면토압이 지하수위등 심도별 차이가 크게 발생되어 하단부 토압이 집중화되어 커질 경우에는 브라켓(300)의 상부와 하부는 수직판(320)과 경사판(330)이 지지하는 형상으로 다수개의 인장재(400)가 설치될 수 있는 샤링된 강봉공(340)을 설치하여 다수 개 인장재(400)의 인장력을 강화할 수 있고, 상기 브라켓(300)의 상부와 하부 사이에 추가로 보조보강판(210)과 브라켓(300)의 중간부를 설치하고, 그 부분에 인장재(400)의 추가 인장시 부재력의 부족분을 보완할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 인장재(400)의 추가 인장시에도 배면토압이 너무 커서 부재력의 부족분이 보완되지 않을 경우에는 상기 보강판(200) 대신에 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조로 형성하도록 하는데 이구조방식은 엄지말뚝의 볼륨이 커지므로 이때 천공방법은 전체 엄지말뚝길이 만큼 1차천공후 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조구간의 길이만큼 보조파일을 임시삽입 후 추가 천공하여 소요 천공경을 확보할 수 있다.

본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.

100: 엄지말뚝 200: 보강판
210: 보조보강판 220: H빔
230: 구조용 각관 300: 브라켓
310: 수평판 320: 수직판
330: 경사판 340: 강봉공
400: 인장재 500: 띠장
600: 스트러트 700: 유압잭
800: 체결용 볼트너트 A: 자립식 가설 흙막이
G: 지반 H: 천공홀

Claims

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H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 표면에 볼팅 결합되는 보강판(200)과; 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 다수 개가 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(300)과; 상기 브라켓(300) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(400)로 구성되고, 상기 보강판(200)의 소정의 위치에 보조보강판(210)이 적어도 한 겹 이상이 볼팅 설치되며, 상기 브라켓(300)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 수평판(310)과; 상기 수평판(310)의 단부에 직각으로 꺾여 형성되는 수직판(320)과; 상기 수평판(310)과 수직판(320)에 경사지게 배치되는 경사판(330)과; 상기 수평판(310)에 일정한 직경을 갖도록 천공 형성된 강봉공(340)으로 구성되며, 상기 엄지말뚝(100) 최상부에 띠장(500)이 설치되고, 상기 띠장(500) 사이에 스트러트(600)가 설치되며, 상기 띠장(500)과 스트러트(600) 간에 유압잭(700)이 고정 설치된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 제작하는 단계(S Ⅰ);
지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S Ⅱ);
상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(100)을 항타 근입하는 단계(S Ⅲ);
상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S Ⅳ);
상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 상기 엄지말뚝(100)의 최상부에 띠장(300)과 스트러트(600)를 설치하는 단계(S Ⅴ)로 이루어지며,
상기 인장재(400)의 추가 인장시에도 배면토압이 너무 커서 부재력의 부족분이 보완되지 않을 경우에는 상기 보강판(200) 대신에 H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조로 형성하도록 하는데 이 구조방식은 엄지말뚝의 볼륨이 커지므로 이때 천공방법은 전체 엄지말뚝 길이만큼 1차천공 후, H빔(220)이나 구조용 각관(230)을 엄지말뚝(100)과 용접 또는 볼팅으로 일체구조 구간의 길이만큼 보조파일을 임시 삽입 후, 추가 천공하여 소요 천공경을 확보함을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 스트러트를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법.
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