KR101761734B1 - 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일; 및 상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재;로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서, 상기 H파일의 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면은 상기 H파일의 플랜지와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지와 웨브 및 앵글 부재 사이에 공간부가 형성되도록 하며, 상기 앵글 부재의 타측면 공간부 방향으로는 일자형 철판부재가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부가 형성되어 있으며, 상기 강판 부재는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부가 구비되어 있고, 상기 제1홈부 및 제2홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법을 제공한다.
본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법에 따르면, 흙막이 구조물에의 강판 삽입시 여러 종류의 강판 두께에도 용이하게 H파일의 플랜지와 앵글 부재 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있어 다양한 두께의 강판에 능동적으로 대처할 수 있고, 강판과 H파일 사이의 유격 공간을 비교적 여유 있게 가져갈 수 있으므로 H파일 또는 강판 삽입시 그 수직도가 다소 떨어지는 경우에도 원활한 삽입이 가능하여 소음 민원이 발생하거나 중간에 작업이 중단되는 문제를 방지할 수 있으며, 토사나 점토, 연약지층과 같은 토질의 종류에 관계 없이 강판의 두께를 달리하여 시공이 진행될 수 있는 장점이 있다. 또한, 흙막이 구조의 설치 후에 시간이 경과함에 따라 강판과 H파일 사이의 틈새가 수팽창성 지수재에 의해 완벽하게 채워질 수 있으므로 차수 효과를 극대화시킬 수 있고, 앵글 부재와 일자형 철판 부재를 별도로 구성함으로써 강판의 크기나 두께, 토압 등에 따라 일자형 철판 부재의 크기나 두께 부착 위치 등을 다양하게 구성할 수 있으므로, 지지력과 차수 효과 및 안정성, 시공성, 자재의 재활용성, 유지보수성 및 경제성을 동시에 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법{Cutoff wall structure of continuous wall type with hot rolled 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 하수관거공사나 도시가스관, 전력지중화공사, 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 제10-0975824호는 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.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1232604호는 강재로 이루어진 토류판을 H파일 사이에 끼워서 흙막이 구조를 설치함에 있어 강판 부재의 양단에 수직 날개부를 형성하고 H파일의 웨지 양측에 길이 방향으로 가이드홈을 형성하는 가이드 부재를 구비함으로써 상기 강판 부재의 수직 날개부가 상기 가이드홈을 따라 삽입됨으로써 토류판의 안정성을 높이고 차수 기능을 높일 수 있는 기술을 제안하였다. 그러나, 상기 강판 부재의 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 제10-1340220호는 H형 강재의 웨브에 상부가이드부재를 안치시키고 여기에 웨브의 좌우로 간격조절용 앵글이 결속되도록 하여 상기 간격조절용 앵글의 턴버클을 돌려 강판이 삽입될 수 있는 공간의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조를 제안한다. 그러나 여기에 개시된 기술은 턴버클을 돌려 조절하더라도 간격조절용 앵글이 상부가이드부재에 결속되어 있으므로 그 조절이 용이하지 않고 강판이 H형 파일의 플랜지와 간격조절용 앵글 사이 공간에 항타에 의해 삽입될 때 수직도가 좋지 않을 경우에는 중간에 끼어버려 삽입이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있고, 또한 상기 H형 파일의 플랜지와 간격조절용 앵글 사이 공간으로 지하수 등의 물이 스며들기 쉽기 때문에 차수가 되지 않는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1671395호는 H파일의 플랜지에 결속되도록 강판의 양단부에 삽입홈을 형성하고 상기 삽입홈의 내부에 방수액을 주입하여 강판과 플랜지 사이의 틈을 수밀하게 함으로써 차수 효과를 가져올 수 있는 흙막이 구조를 제안한다. 그러나, 상기 방수액은 강판재의 항타 삽입시 판재의 마찰저항에 의해 쓸려 내려가면서 방수액을 손상하여 균일한 차수품질을 확보하기가 쉽지 않으며 액상상태에서 방수액을 균일하게 도포하기가 어렵고, 설사 방수액이 경화되더라도 틈새가 완벽하게 메워질 수 없으므로 균일한 차수품질 확보 및 차수 효과는 크지 않은 문제가 있다.

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 제10-0965795호

대한민국 등록특허 제10-1340220호

대한민국 공개특허 제10-2012-0054171호

대한민국 공개특허 제10-2008-0026013호

대한민국 공개특허 제10-2012-0116652호

대한민국 등록특허 제10-1622608호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 개발된 것으로서, 흙막이 구조물의 강판 삽입시 여러 종류의 강판 두께에도 용이하게 H파일의 플랜지와 앵글 부재 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있어 다양한 두께의 강판에 능동적으로 대처할 수 있고, 강판과 H파일 사이의 틈새로 지하수 등의 물이 스며들 수 없도록 차수 효과를 극대화시킬 수 있는 흙막이 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일; 및

상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재;로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서,

상기 H파일의 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면은 상기 H파일의 플랜지와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지와 웨브 및 앵글 부재 사이에 공간부가 형성되도록 하며,

상기 앵글 부재의 타측면 공간부 방향으로는 일자형 철판부재가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부가 형성되어 있으며,

상기 강판 부재는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부가 구비되어 있고,

상기 제1홈부 및 제2홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 H파일의 웨브에 결합되는 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면에는 복수개의 제1볼트홀이 구비되어 상기 웨브에 형성된 웨브 볼트홀과 단계적으로 결속되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 타측면에는 복수의 제2볼트홀이 구비되어 상기 일자형 철판부재와 결속되되 상기 일자형 철판부재의 길이에 맞도록 위치를 조정하여 조립식으로 결속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1홈부 및 제2홈부의 내부 단면 형상은 원형, 사각형 또는 삼각형인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1홈부 및 제2홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버가 구비되어 있으며, 상기 커버는 다수의 미세홀을 포함하고 수밀되지 않게 설치되어 상기 수팽창성 지수재가 상기 제1홈부 및 제2홈부에 구비되어 있다가 물을 만날 때 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지 상기 제1홈부 및 제2홈부의 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 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 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,

상기 H파일은 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면은 상기 H파일의 플랜지와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지와 웨브 및 앵글 부재 사이에 공간부가 형성되도록 하며, 상기 앵글 부재의 타측면 공간부 방향으로는 일자형 철판부재가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부가 형성되도록 하여 제조된 H파일을 사용하며,

상기 강판 부재는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부가 구비되도록 하여 제조된 강판 부재를 사용하되,

상기 제1홈부 및 제2홈부에는 수팽창성 지수재를 충진하여 상기 제1홈부 및 제2홈부에 충진되어 있던 수팽창성 지수재가 상기 강판 부재가 상기 H파일 사이의 지중에 매설된 후, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법을 제공한다.

본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 공법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 흙막이 구조물의 강판 삽입시 여러 종류의 강판 두께에도 용이하게 H파일의 플랜지와 앵글 부재 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있어 다양한 두께의 강판에 능동적으로 대처할 수 있다.

또한, 강판과 H파일 사이의 유격 공간을 비교적 여유 있게 가져갈 수 있으므로 H파일 또는 강판 항타나 압입시 그 수직도가 다소 떨어지는 경우에도 원활한 삽입이 가능하여 소음 민원이 발생하거나 중간에 작업이 중단되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 토사나 점토, 연약지층과 같은 토질의 종류에 따라 가해지는 측압의 강도가 다양한데 이에 대한 측압의 강도 변화에 대응하여 강판의 두께를 달리하여 시공이 진행될 수 있는 장점이 있다.

또한, 흙막이 구조의 설치 후에 시간이 경과함에 따라 강판과 H파일 사이의 틈새가 수팽창성 지수재에 의해 완벽하게 채워질 수 있으므로 차수 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 앵글 부재와 일자형 철판 부재를 별도로 구성함으로써 강판의 크기나 두께, 토압 등에 따라 일자형 철판 부재의 크기나 두께 부착 위치 등을 다양하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 지지력과 차수 효과 및 안정성, 시공성, 자재의 재활용성, 유지보수성 및 경제성을 동시에 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 일자형 강판을 이용한 흙막이 구조가 설치된 것을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 결속 상태의 일 예를 상세히 나타낸 평단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 연결 상태를 상세히 나타낸 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 사용되는 앵글 부재의 일 예를 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 사용되는 일자형 철판부재의 예를 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 일 예를 상세히 나타낸 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 다른 예를 상세히 나타낸 평단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 또 다른 예를 상세히 나타낸 평단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 제1홈부 및 제2홈부에 수팽창성 지수재가 충진되어 있는 상태를 각각 나타낸다.

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.

먼저, 도 1은 종래의 일자형 강판을 이용한 흙막이 구조가 설치된 것을 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 일자형 강판을 이용한 흙막이 구조는 보통 지반의 붕괴와 지하수의 유입을 동시에 막을 수 있도록 구축되는 흙막이 구조로서 측 방향으로 서로 이격되도록 지면에 매입되는 복수개의 H파일(10)과 양단이 상기 H파일(10)에 고정되도록 지면에 매입 설치되는 복수개의 강판(30)으로 구성되며, 상기 H파일(10)에 별도의 가이드부재(20)을 구비하여 상기 강판(30)이 H파일의 플랜지(12)에 밀착되도록 하는 구조가 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 구조의 경우 H파일(10)과 강판(30) 사이의 틈을 통해 지하수가 유출되는 것을 막기 어려운 문제가 있고, 이와 같은 지하수 유출을 줄이기 위해 상기 H파일과 강판 사이의 틈을 최대한 줄일 경우에는 상기 H파일의 플랜지(12)과 상기 가이드부재(20)로 이루어진 공간 속으로 상기 강판(30)이 삽입될 때 주변 강재와의 마찰이 커서 소음이 크게 발생하여 민원 소지가 크며, 또한 상기 강판 또는 H파일의 수직도가 좋지 않은 경우, 즉, 강판이나 H파일이 직하로 매입되지 않고 약간이라도 비뚤어지게 매입되는 경우 중간 부분에서 끼이게 되어 원활한 매입 작업이 어려워지는 문제가 있어, 이에 대한 해결의 필요성이 큰 상황이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 결속 상태의 일 예를 상세히 나타낸 평단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 연결 상태를 상세히 나타낸 평단면도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 사용되는 앵글 부재의 일 예를 상세하게 나타낸 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 사용되는 일자형 철판부재의 예를 상세하게 나타낸 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조는

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

상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재(200);로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서,

상기 H파일의 웨브(103) 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재(300)의 일측면(301)을 결합하고, 상기 앵글부재(300)의 타측면(302)은 상기 H파일의 플랜지(101)와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지(101)와 웨브(103) 및 앵글 부재(300) 사이에 공간부가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 앵글 부재(300)의 타측면(302) 공간부 방향으로는 일자형 철판부재(400)가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재(400)의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부(401)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제1홈부(401)는 일자형 철판부재(400)에 홈부를 가공하여 형성될 수도 있으며, 일자형 철판부재에 복수의 띠철판(400-1)을 용접하여 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명에서 상기 강판 부재(100)는 열연강판으로 일자형으로 형성되며 그 양측 단부에는 제2홈부(201)이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1홈부(401) 및 제2홈부(201)에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재(300)의 일측면(301)에는 복수개의 제1볼트홀(304)가 구비되어 있어 상기 웨브(103)에 형성되어 있는 웨브 볼트홀(104)과 단계적으로 결속될 수 있다. 본 발명에서 상기 제1볼트홀(304)은 H파일의 플랜지(101, 102) 사이에서 상기 앵글 부재(300)가 전후진 이동할 수 있도록 복수개 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 3 내지 4개의 그룹으로 형성되는 것이 바람직하다.

이 때 상기 웨브 볼트홀(104)은 장형 볼트홀로 구비될 경우 연속적인 앵글 부재의 전후진 이동이 가능하므로 더욱 바람직하다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재(300)의 타측면(302)에는 복수의 제2볼트홀(303)이 구비되어 상기 일자형 철판부재(400)와 결속되며, 이 때 상기 일자형 철판부재(400)의 길이에 맞도록 위치를 조정하여 조립식으로 결속되도록 할 수 있다. 본 발명에서 상기 제2볼트홀(303)은 앵글부재(300)의 타측면(302)을 따라 상기 일자형 철판부재(400)가 좌우로 이동할 수 있도록 복수개 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 3 내지 4개의 그룹으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 일자형 철판부재(400)의 앵글 부재 부착 방향의 반대 방향으로는 수팽창성 지수재(402)가 혼입된 제1홈부(401)가 복수개 구비되어 있다. 이 때 상기 제1홈부(401)은 상하로 길게 이어진 형태일 수도 있고 일부분 이격되어 형성된 홈일 수도 있다. 또한, 상기 제1홈부(401)는 일자형 철판부재(400)에 홈부를 가공하여 형성될 수도 있으며, 일자형 철판부재에 복수의 띠철판(400-1)을 용접하여 형성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 일 예를 상세히 나타낸 평단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 다른 예를 상세히 나타낸 평단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 수팽창성 지수재의 체적 팽창에 의한 충진 후 결속 상태의 또 다른 예를 상세히 나타낸 평단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 토압의 크기나 지하수의 발생량 등을 고려하여 상기 강판 부재(100)의 공간부 삽입 깊이, 공간부에서의 지지방법, 강판부재(100)의 개수 등을 결정할 수 있으며, 각각의 경우에 따라 상기 앵글부재(300)에 결합되는 일자형 철판부재(400)의 길이나 두께, 부착 위치 등을 조정하여 능동적으로 대처할 수 있다.

본 발명에서 상기 일자형 철판부재(400)의 상기 제1홈부(401) 반대측에는 상기 앵글 부재(300)의 타측면(302)과의 볼트 결합을 위한 일자형 철판부재 볼트홀(403)가 구비되어 있는데, 이 때 상기 일자형 철판부재 볼트홀(403)은 상기 제1홈부 방향으로 관통되지 않게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 차수 기능을 확보하기 위한 것이며, 상기 일자형 철판부재 볼트홀(403)을 통해 물이 스며들거나 상기 수팽창성 지수재(202, 402)가 새어 나가는 것을 방지하기 위함이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어, 제1홈부 및 제2홈부에 수팽창성 지수재가 충진되어 있는 상태를 각각 나타낸다.

도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어서, 상기 제1홈부 및 제2홈부의 내부 단면 형상은 다양하게 구성할 수 있으며, 예를 들어 원형, 사각형 또는 삼각형 등으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열연 강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 있어서, 상기 제1홈부(401) 및 제2홈부(201)의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재(402, 202)의 유출을 방지하기 위한 커버(403, 203)가 구비되어 있으며, 상기 커버는 다수의 미세홀(404, 204)을 포함하고 수밀되지 않게 설치되어 상기 수팽창성 지수재가 제1홈부 및 제2홈부에 구비되어 있다가 물을 만날 때 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지 상기 제1홈부 및 제2홈부의 입구에 설치된 상기 커버로 인해 외부로의 팽창이 지연되어 상기 강판이 상기 H파일에 삽입될 때까지의 시간 확보가 가능하도록 하여 팽창된 지수재로 인한 걸림이 발생하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 상기 커버(403, 203)는 비 수팽창성 고무 또는 탄성재질 등의 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 이와 같은 구성은 지하수 용출이 많은 구간에서 사용되기에 매우 적합하다.

더욱 구체적으로는, 상기 H파일(100)의 플랜지(101)와 앵글 부재에 결속된 일자형 철판부재(400) 사이에 형성된 공간부에 강판 부재(200)가 삽입된 상태에서 지하수 등에 의해 상기 제1홈부 및 제2홈부에 충진되어 있던 수팽창성 지수재(402, 202)가 체적 팽창함으로써 상기 공간부를 충진시킨다. 이렇게 충진된 수팽창성 지수재는 경화되면서 상기 H파일의 플랜지(101)와 강판 부재(200)를 결속시키는 동시에 상기 강판 부재와 H파일 사이의 빈틈을 메워서 차수 기능을 향상시키게 된다.

본 발명에 사용되는 상기 수팽창성 지수재(400)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 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법을 설명한다.

본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법은

상기 본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용하는 차수벽 공법으로서,

(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 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,

상기 H파일은 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재(300)의 일측면(301)을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면(302)은 상기 H파일의 플랜지(101)와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지(101)와 웨브(103) 및 앵글 부재(300) 사이에 공간부가 형성되도록 하며, 상기 앵글 부재의 타측면(302) 공간부 방향으로는 일자형 철판부재(400)가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부(401)가 형성되도록 하여 제조된 H파일을 사용하며,

상기 강판 부재(200)는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부(201)가 구비되도록 하여 제조된 강판 부재를 사용하되,

상기 제1홈부(401) 및 제2홈부(402)에는 수팽창성 지수재(402, 202)를 충진하여 상기 제1홈부 및 제2홈부에 충진되어 있던 수팽창성 지수재가 상기 강판 부재가 상기 H파일 사이의 지중에 매설된 후, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 가시설 흙막이 공법에서 별도로 설명되지 않은 사항은 상기 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조에 관한 설명과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

이상의 특징을 갖는 본 발명에 따른 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법에 따르면, 흙막이 구조물에의 강판 삽입시 여러 종류의 강판 두께에도 용이하게 H파일의 플랜지와 앵글 부재 간의 간격을 자유롭게 조절할 수 있어 다양한 두께의 강판에 능동적으로 대처할 수 있고, 강판과 H파일 사이의 유격 공간을 비교적 여유 있게 가져갈 수 있으므로 H파일 또는 강판 항타나 압입 시 그 수직도가 다소 떨어지는 경우에도 원활한 삽입이 가능하여 소음 민원이 발생하거나 중간에 작업이 중단되는 문제를 방지할 수 있으며, 토사나 점토, 연약지층과 같은 다양한 토질의 토압에 대응하게 강판의 두께를 달리하여 시공이 진행될 수 있는 장점이 있다.

또한, 흙막이 구조의 설치 후에 시간이 경과함에 따라 강판과 H파일 사이의 틈새가 수팽창성 지수재에 의해 완벽하게 채워질 수 있으므로 차수 효과를 극대화시킬 수 있고, 앵글 부재와 일자형 철판 부재를 별도로 구성함으로써 강판의 크기나 두께, 토압 등에 따라 일자형 철판 부재의 크기나 두께 부착 위치 등을 다양하게 구성할 수 있으므로, 지지력과 차수 효과 및 안정성, 시공성, 자재의 재활용성, 유지보수성 및 경제성을 동시에 증대시킬 수 있는 효과가 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, 102: 플랜지
103 : 웨지 104 : 웨지 볼트홀
200 : 강판 부재 201: 제1홈부
202 : 수팽창성 지수재 203 : 커버
204 : 미세홀
300 : 앵글부재 301 : 앵글부재 일측면
302 : 앵글부재 타측면 303 : 앵글부재 타측면 볼트홀
304 : 양굴뷰쟈 일측면 볼트홀 305 : 앵글부재 타측면 결합볼트
400 : 일자형 철판 부재 400-1 : 띠철판
401 : 제2홈부 402 : 수팽창성 지수재
500 : 웨지 결합볼트 403 : 커버
404 : 미세홀

Claims (6)

1. 암반층 또는 설계심도의 지지층까지 근입장을 확보하여 일정 간격으로 배치되는 H파일; 및
   상기 H파일 사이의 지중에 매설되어 지반을 안정시키고 차수 기능을 수행하는 강판 부재;로 구성된 흙막이 차수벽 구조로서,
   상기 H파일의 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면은 상기 H파일의 플랜지와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지와 웨브 및 앵글 부재 사이에 공간부가 형성되도록 하며,
   상기 앵글 부재의 타측면 공간부 방향으로는 일자형 철판부재가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부가 형성되어 있으며,
   상기 강판 부재는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부가 구비되어 있고,
   상기 제1홈부 및 제2홈부에는 수팽창성 지수재가 충진되어 있어, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하며,
   상기 H파일의 웨브에 결합되는 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면에는 복수개의 제1볼트홀이 구비되어 상기 웨브에 형성된 웨브 볼트홀과 단계적으로 결속되고,
   상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 타측면에는 복수의 제2볼트홀이 구비되어 상기 일자형 철판부재와 결속되되 상기 일자형 철판부재의 길이에 맞도록 위치를 조정하여 조립식으로 결속되도록 하고,
   상기 일자형 철판부재의 상기 제1홈부 반대측에는 상기 앵글 부재의 타측면과의 볼트 결합을 위한 일자형 철판부재 볼트홀이 구비되되 상기 일자형 철판부재 볼트홀은 상기 제1홈부 방향으로 관통되지 않도록 형성되며,
   토압의 크기나 지하수의 발생량에 따라 상기 앵글 부재에 결합되는 일자형 철판부재의 길이, 두께, 부착위치를 조정하여 상기 강판 부재의 공간부 삽입 깊이, 공간부에서의 지지방법 및 강판 부재의 개수가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1홈부 및 제2홈부의 내부 단면 형상은 원형, 사각형 또는 삼각형인 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1홈부 및 제2홈부의 입구측에는 상기 수팽창성 지수재의 유출을 방지하기 위한 커버가 구비되어 있으며, 상기 커버는 다수의 미세홀을 포함하고 수밀되지 않게 설치되어 상기 수팽창성 지수재가 상기 제1홈부 및 제2홈부에 구비되어 있다가 물을 만날 때 일정 정도의 팽창 압력이 발생할 때까지 상기 제1홈부 및 제2홈부의 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 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조.
   
6. (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 매설하는 단계;를 포함하는 가시설 흙막이 공법으로서,
   상기 H파일은 웨브 양측에 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면을 결합하고, 상기 앵글부재의 타측면은 상기 H파일의 플랜지와 평행을 이루도록 하여 상기 플랜지와 웨브 및 앵글 부재 사이에 공간부가 형성되도록 하며, 상기 앵글 부재의 타측면 공간부 방향으로는 일자형 철판부재가 결합되도록 하고 상기 일자형 철판부재의 상기 공간부 방향으로는 복수의 제1홈부가 형성되도록 하여 제조된 H파일을 사용하며,
   상기 강판 부재는 열연강판으로 일자형으로 형성되되 그 양측 단부에는 제2홈부가 구비되도록 하여 제조된 강판 부재를 사용하되,
   상기 제1홈부 및 제2홈부에는 수팽창성 지수재를 충진하여 상기 제1홈부 및 제2홈부에 충진되어 있던 수팽창성 지수재가 상기 강판 부재가 상기 H파일 사이의 지중에 매설된 후, 물과의 접촉에 의해 상기 수팽창성 지수재의 체적이 팽창하여 상기 공간부를 충진시킴에 의해 상기 강판 부재를 상기 H파일에 결속되도록 하는 것을 특징으로 하며,
   상기 H파일의 웨브에 결합되는 상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 일측면에는 복수개의 제1볼트홀이 구비되어 상기 웨브에 형성된 웨브 볼트홀과 단계적으로 결속되고,
   상기 기역자 단면을 갖는 앵글 부재의 타측면에는 복수의 제2볼트홀이 구비되어 상기 일자형 철판부재와 결속되되 상기 일자형 철판부재의 길이에 맞도록 위치를 조정하여 조립식으로 결속되며,
   상기 일자형 철판부재의 상기 제1홈부 반대측에는 상기 앵글 부재의 타측면과의 볼트 결합을 위한 일자형 철판부재 볼트홀이 구비되되 상기 일자형 철판부재 볼트홀은 상기 제1홈부 방향으로 관통되지 않도록 형성되고,
   토압의 크기나 지하수의 발생량에 따라 상기 앵글 부재에 결합되는 일자형 철판부재의 길이, 두께, 부착위치를 조정하여 상기 강판 부재의 공간부 삽입 깊이, 공간부에서의 지지방법 및 강판 부재의 개수가 조절될 수 있도룩 하는 것을 특징으로 하는 열연강판 차수 연속벽 흙막이 구조를 이용한 가시설 흙막이 공법.
   
   

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