KR101807551B1 - 수밀성이 우수한 차수 플레이트 엄지말뚝 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 차수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수밀성이 우수한 차수 플레이트 엄지말뚝 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 차수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부가 지반에 매립되며 일정간격을 유지하며 배치되는 H파일부재들과, 상기 H파일부재를 연결하며 배치되어 토사 붕괴를 막는 강재플레이트로 이루어지며, 상기 H파일부재의 웨브 양측면에는 가이드패널이 더 형성되고, 상기 가이드패널과 상기 H파일부재에 형성되는 노출 플랜지 사이에는 안착홈이 형성되며, 상기 강재플레이트는 상기 안착홈에 끼움되어 고정되고, 상기 강재플레이트의 일면은 상기 노출 플랜지의 내측면과 맞닿게 배치되어 토사를 지지하며, 상기 가이드패널과 상기 강재플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되어 차수 기능을 수행하도록 구성되고, 상기 H파일부재의 매립 플랜지와 상기 웨브는 토사 중에 매립되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 흙막이 차수 공법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 토압에 대한 저항력(지지력)과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 구조가 형성될 수 있으며, 특히 엄지말뚝에 강재 플레이트의 지지 기능뿐만 아니라 차수 기능을 부여함으로써 지지력과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 차수벽 구조가 형성될 수 있다. 또한, 상기 H파일부재들에 완충플레이트와 강재플레이트를 2중으로 순차적으로 단차지게 설치함으로써 암반층을 굴착하는 과정에서 토사가 무너지거나 암반층이 교란되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 H파일부재들의 지지력이 약화되는 것을 방지하는 동시에 2중 차수 기능 부여로 인한 완벽한 차수 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

수밀성이 우수한 차수 플레이트 엄지말뚝 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 차수 공법{Structure of cutoff plate and pile with improved water blocking and construction method of temporary cutoff wall using the same}

본 발명은 수밀성이 우수한 차수 플레이트 엄지말뚝 구조 및 이를 이용한 가시설 흙막이 차수 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엄지말뚝에 강재 플레이트의 지지 기능뿐만 아니라 차수 기능을 부여함으로써 지지력과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 흙막이 차수 공법에 관한 것이다.

일반적으로 도심지 흙막이 굴착 공사는 주로 H빔 또는 스틸빔을 이용한 지보공 형식을 통상적으로 사용하게 되며, 특히 하천 고수 부지나 도심지 흙막이 공사에 있어서 일반적 배면 토압에 대한 응력 대응제로 강널말뚝 또는 엄지말뚝을 시공하게 된다.

또한, 지하 공간의 활용을 위하여 터파기 공사(지하 굴착공사)를 하게 되는데, 공사 중 지반의 붕괴를 예방하기 위하여 흙막이 벽체와 지보공(H빔으로 이루어진 버팀대 또는 앵커)으로 이루어진 흙막이 가시설을 설치한다. 이러한 흙막이 벽체의 종류로는 주열식 벽체, 쉬트파일(강널말뚝), 엄지말둑-토류판 벽체 등이 있으며, 최근의 도심지 굴착 공사에서는 주열식 벽체가 흙막이 벽체의 주중을 이루고 있다.

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 대신하여 강재 판넬을 이용하는 기술이 대한민국 출원번호 제10-2016-0049184호 등에서와 같이 개발 및 제안되고 있다.

그러나, 종래에 개시된 강재 판넬을 이용하여 흙을 막거나 차수를 하는 방법은 H빔들 사이에 강재 판넬을 배치한 후 플래이트편으로 H빔과 강재 판넬을 고정시키게 되는데, 맞대기 연결방식에 의해 상호 고정되므로 토압에 의해 H빔 및 강재 판넬과 플래이트편의 연결부위에 균열이 발생하여 누수가 발생하거나 토압에 의해 분리되어 흙이 무너지게 되는 심각한 문제점이 상존한다.

또한, 기존의 H파일의 플랜지나 웨브에 강재 판넬을 연결하여 흙막이 기능을 수행하는 기술들이 많이 제안되어 있다.

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, 토압에 대한 지지 기능은 있으나, 차수 기능을 크게 발휘되지 못하고 있는 상황이며, 특히 엄지 말뚝에 차수 기능을 갖는 구조를 도입한 예는 아직 없다.

<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 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 토압에 대한 저항력(지지력)과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 구조를 제안하기 위한 것으로서, 특히 엄지말뚝에 강재 플레이트의 지지 기능뿐만 아니라 차수 기능을 부여함으로써 지지력과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 흙막이 차수 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

하부가 지반에 매립되며 일정간격을 유지하며 배치되는 H파일부재들과, 상기 H파일부재를 연결하며 배치되어 토사 붕괴를 막는 강재플레이트로 이루어지며, 상기 H파일부재의 웨브 양측면에는 가이드패널이 더 형성되고, 상기 가이드패널과 상기 H파일부재에 형성되는 노출 플랜지 사이에는 안착홈이 형성되며, 상기 강재플레이트는 상기 안착홈에 끼움되어 고정되고, 상기 강재플레이트의 일면은 상기 노출 플랜지의 내측면과 맞닿게 배치되어 토사를 지지하며, 상기 가이드패널과 상기 강재플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되어 차수 기능을 수행하도록 구성되고, 상기 H파일부재의 매립 플랜지와 상기 웨브는 토사 중에 매립되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수벽 구조를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가이드패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 H파일부재의 웨브에는 양측면에 완충패널이 더 형성되어, 상기 완충패널과 상기 가이드패널 사이에 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈에는 상기 강재플레이트를 보강하도록 완충플레이트가 더 체결되며, 상기 완충패널과 상기 완충플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되고, 상기 완충패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 충진홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 강재플레이트와 상기 완충플레이트 사이에는 완충재가 더 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 완충플레이트는 상기 H파일부재의 상부에 배치되도록 체결홈 상부에 체결되어 지반의 상측에 배치되는 토사층을 지지하도록 구성되고, 상기 강재플레이트는 상기 H파일부재들의 하부에 배치되도록 안착홈 하부에 체결되어 지반의 하측에 배치된 암반층을 지지하도록 구성되어, 상기 H파일부재들에 순차적으로 단차지게 상기 완충플레이트와 상기 강재플레이트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 완충플레이트의 하부와 상기 강재플레이트의 상부 사이의 누수를 방지하도록 상기 강재플레이트의 상부에는 상기 완충플레이트의 전면과 연결되도록 밀폐패널이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

하부가 지반에 매립되도록 일정간격을 두고 H파일부재들을 고정시키는 H파일부재 설치단계와, 상기 H파일부재에 형성되는 안착홈에 강재플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣는 강재플레이트 체결단계를 포함하여 구성되며,

상기 H파일부재에 부착된 가이드패널의 내측면 수용홈에 수용된 수팽창성 지수재가 팽창 및 경화되도록 하여 상기 강재플레이트와 상기 H파일부재 사이에 차수 기능이 발휘되도록 하는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수 공법을 제공한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

하부가 지반에 매립되도록 일정간격을 두고 H파일부재들을 고정시키는 H파일부재 설치단계와, 상기 H파일부재에 완충패널이 부착되어 형성된 체결홈에 완충플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣어 고정시켜 굴착된 지반의 상측에 배치되는 토사층을 지지하는 완충플레이트 체결단계와, 상기 H파일부재에 형성된 안착홈에 강재플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣고 고정시켜 굴착된 지반의 하측에 배치되는 암반층을 지지하는 강재플레이트 체결단계를 포함하여 구성되며,

상기 H파일부재에 부착된 가이드패널의 내측면 수용홈에 수용된 수팽창성 지수재 및 상기 H파일부재에 부착된 완충패널의 내측면 충진홈에 수용된 수팽창성 지수재가 팽창 및 경화되도록 하여 상기 강재플레이트와 상기 H파일부재 사이 및 상기 완충플레이트와 상기 H파일부재 사이에 차수 기능이 발휘되도록 하는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수 공법을 제공한다.

본 발명에 따른 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 흙막이 차수 공법에 따르면, 토압에 대한 저항력(지지력)과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 구조가 형성될 수 있으며, 특히 엄지말뚝에 강재 플레이트의 지지 기능뿐만 아니라 차수 기능을 부여함으로써 지지력과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 차수벽 구조가 형성될 수 있다.

또한, 상기 H파일부재들에 완충플레이트와 강재플레이트를 2중으로 순차적으로 단차지게 설치함으로써 암반층을 굴착하는 과정에서 토사가 무너지거나 암반층이 교란되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 H파일부재들의 지지력이 약화되는 것을 방지하는 동시에 2중 차수 기능 부여로 인한 완벽한 차수 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 부분확대도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조의 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조의 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차수 기능을 구비한 엄지말뚝을 이용한 흙막이 차수벽 구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 부분확대도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조의 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조(10)는 지반(100)을 굴착시 지반이 붕괴되는 것을 방지하고 지하수 등의 물이 유입 또는 유출되는 것을 차단하는 흙막이 차수벽 구조(10)로서, 이에 이와 같은 흙막이 차수벽 구조(10)는 엄지말뚝인 H파일부재(20)와 강재플레이트(30)로 이루어진다.

상기 H파일부재(20)는 스틸과 같은 금속재로 주로 이루어지며, 일정 부분이 지반에 매립되며 일정간격을 유지하며 배치된다.

상기한 H파일부재(20)는 항타기나 타격기 등을 이용하여 H파일부재(20)의 상부를 타격하여 지반에 하부를 박아 매립시키게 된다. 이러한 상기 H파일부재(20)는 금속재 이외에 합성수지재로 형성될 수도 있다.

상기한 H파일부재(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일정간격을 유지하며 배치되고, 도면에서와 같이 H형상으로 형성된다.

상기 강재플레이트(30)는 금속재 또는 합성수지재로 이루어질 수 있으며, 일정두께를 갖는 사각의 패널형상으로 형성된다. 이러한 상기 강재플레이트(30)는 상기 H파일부재(20)를 연결하며 배치되어 지반의 붕괴를 막고 일정 정도의 차수 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 H파일부재(20)의 웨브(21) 양측면에는 가이드패널(211)이 더 형성되고, 상기 가이드패널(211)과 상기 H파일부재(20)에 형성되는 노출 플랜지(22) 사이에는 안착홈(24)이 형성되며, 상기 강재플레이트(30)는 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 안착홈(24)에 끼움되어 고정된다. 상기 가이드패널(211)은 상기 웨브(21)에 용접이나 볼팅 등으로 고정되며 일체로 형성시키는 것도 가능하다.

상기 강재플레이트(30)의 일면은 도 4에서와 같이 상기 노출 플랜지(22)의 내측면과 맞닿게 배치되어 토사를 지지하며, 상기 가이드패널(211)과 상기 강재플레이트(30) 사이에는 수팽창성 지수재(40)가 더 배치되어, 지하수 등의 물이 유출 또는 유입되는 것을 차단하도록 구성되고, 상기 H파일부재(20)의 매립 플랜지(23)과 상기 웨브(21)는 토사 중에 매립된다.

즉, 상기 강재플레이트(30)가 상기 노출 플랜지(22)에 걸림되게 지지되도록 상기 노출 플랜지(22)의 내측면과 맞닿게 배치됨으로써 토압에 의해 상기 강재플레이트(30)가 상기 H파일부재(20)에서 분리되거나 결속된 부분이 파손되는 것을 방지할 수 있고, 상기 H파일부재(20)의 내부에 배치되어 외부로 강재플레이트(30)가 돌출되지 않아 설치공간을 줄일 수 있는 효과도 있다.

상기 수팽창성 지수재(40)는 상기 H파일부재에 상기 강판플레이트(및 후술하는 완충플레이트)가 연결 고정된 상태에서 지하수 등에 의해 상기 수용홈(및 충진홈)에 충진되어 있던 수팽창성 지수재가 체적 팽창함으로써 상기 안착홈(및 체결홈) 내부 공간을 충진시키게 된다. 이렇게 충진된 수팽창성 지수재는 경화되면서 상기 H파일부재와 강판플레이트(및 완충플레이트)를 결속시키는 동시에 상기 내부 공간의 빈틈을 메워서 차수 기능을 향상시키게 된다.

본 발명에 사용되는 상기 수팽창성 지수재(40)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.

상기 가이드패널(211)의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재(40)가 수용되도록 수용홈(211a)들이 더 형성되며, 상기 수팽창성 지수재는 팽창 및 경화되어 상기 가이드패널, 웨브 및 노출 플랜지의 사이 공간을 채워 차수 기능을 발휘하는 동시에 상기 가이드패널(211)에서 상기 강재플레이트가 분리되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 강재플레이트(30)의 단부에도 상기 수팽창성 지수재(40)가 수용되도록 유입홈(미도시)들을 더 형성시킬 수 있다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 흙막이 차수벽 구조(10)의 시공 과정을 설명한다.

상기 H파일부재(20)의 하부를 굴착된 지면에 일정간격을 유지하며 박아 고정시키는 H파일부재 설치단계를 거친 후 상기 H파일부재에 형성되는 안착홈에 강재플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣는 강재플레이트 체결단계를 거쳐 흙막이 차수벽 구조를 시공한다.

이때, 상기 H파일부재에 부착된 가이드패널의 내측면 수용홈에는 수팽창성 지수재가 수용되어 있는데, 상기 수팽창성 지수재는 지하수 등의 물의 유입에 따라 팽창 및 경화되어 상기 강재플레이트와 상기 H파일부재 사이에 차수 기능이 발휘되도록 한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조의 설치상태를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조에 있어서, 상기 H파일부재(20)의 웨브(21)에는 양측면에 완충패널(212)이 용접 또는 볼팅에 의해 부착되거나 일체로 더 형성되어, 상기 완충패널(212)과 상기 가이드패널(211) 사이에 체결홈(25)이 형성되도록 하고, 상기 체결홈(25)에는 상기 강재플레이트(30)를 보강하도록 완충플레이트(50)가 더 체결되어 있으며, 상기 완충패널(212)과 상기 완충플레이트(50) 사이에는 수팽창성 지수재(40)가 배치되고, 상기 완충패널(212)의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재(40)가 수용되도록 충진홈(212a)이 더 형성되어, 이중으로 토압을 지지할 수 있게 됨과 아울러 2중 차수 방지 기능을 수행한다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 강재플레이트(30)와 상기 노출 플랜지(22) 사이 및 상기 완충플레이트(50)와 상기 가이드패널(211) 사이에는 수팽창성 지수재(40)가 더 배치되어, 재차 물이 유입 및 유출되는 것을 방지하도록 함으로써 이중으로 수밀이 유지되어 물의 유입 및 유출에 따른 결속력의 약화와 부식 등의 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.

다르게는, 상기 수팽창성 지수재(40)를 대체하여 또는 상기 수팽창성 지수재와 함께 탄성시트(41)를 상기 강재플레이트(30)와 상기 노출 플랜지(22)의 내측면 사이에 배치시킴으로써 상기 탄성시트의 탄성에 의해 상호 결속력을 향상시키고 수밀이 유지되도록 하는 것도 가능하다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 강재플레이트(30)와 상기 완충플레이트(50) 사이에는 완충재(60)가 더 배치된다.

상기 완충재(60)는 금속 또는 합성수지재로 형성되며, 상기 강재플레이트(30)와 상기 완충플레이트(50) 사이에 끼움된다.

이때, 상기 완충재(60)의 양측면에는 가이드돌기(미도시)를 형성하고, 상기 가이드패널(211)에는 상기 가이드돌기가 끼움되도록 가이드홈(미도시)을 더 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 완충재(60)와 상기 강재플레이트(30) 및 상기 완충플레이트(50) 사이에는 탄성패드(미도시)를 더 끼워 충격을 완충시키고 지지력을 향상시키는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이며, 도 11은 도 10의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 흙막이 차수벽 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 완충플레이트(50)는 지반(100)의 상측에 배치되는 토사층(200)을 지지하도록 먼저 토사층(200)을 굴착한 후 상기 H파일부재(20)들의 체결홈(25)에 체결되되, 토사층 상부에 배치되게 체결되고, 이후 상기 강재플레이트(30)는 지반의 하측에 배치되는 굴착된 암반층(300)을 지지하도록 상기 H파일부재(20)들의 안착홈(24)에 체결되되, 암반층 하부까지 배치되게 상기 안착홈(24)의 하부에 체결되어, 상기 H파일부재(20)들에 순차적으로 단차지게 상기 완충플레이트(50)와 상기 강재플레이트(30)를 설치하여 암반층(300)을 굴착하는 과정에서 토사층이 무너지거나 암반층이 교란되는 것을 방지하여 상기 H파일부재(20)들의 지지력이 약화되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 완충플레이트(50)의 하부와 상기 강재플레이트(30)의 상부는 약간 엇갈린 동일 평면상에 배치되며, 상기 완충플레이트의 하부와 상기 강재플레이트의 상부 사이에서 누수가 발생하는 것을 방지하도록, 도 12에서와 같이, 상기 강재플레이트(30)의 상부에는 상기 완충플레이트(50)의 전면과 연결되도록 밀폐패널(26)이 더 설치될 수 있다. 상기 밀폐패널은 금속 또는 합성수지로 구성될 수 있다.

이때, 상기 실시예에서는 완충플레이트가 체결홈의 상부에 체결되고, 강재플레이트가 안착홈의 하부에 체결되어, 상기 완충플레이트는 토사층 상부에 배치되고 상기 강재플레이트는 암반층 하부까지 배치되는 것을 예로 설명되었으나 이는 하나의 예시에 불과하므로 반드시 이와 같은 경우에 한정되는 것은 아니며, 반대의 경우, 즉 완충플레이트가 체결홈의 하부에 체결되고, 강재플레이트가 안착홈의 상부에 체결되어, 상기 완충플레이트는 암반층 하부까지 배치되고 상기 강재플레이트는 토사층 상부에 배치되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.

또한, H파일부재와 강재 플레이트(및 완충 플레이트)를 이용한 차수벽 설치 이후의 공정, 즉 띠장재 및 버팀재 설치, 내부 터파기 등의 과정을 일반적인 과정에 속하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에서는 이상 설명된 흙막이 차수 공법에 관하여 엄지말뚝인 H파일부재와 강재플레이트를 이용하여 흙막이 차수 시설을 시공한다는 의미로, "PSM 공법 (Pile-Steel plate Method)"이라고 명명한다.

이상, 본 발명에 따른 흙막이 차수벽 구조 및 이를 이용한 흙막이 차수 공법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.

이상 설명한 본 발명에 따른 흙막이 차수벽 구조는, 토압에 대한 저항력(지지력)과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 구조가 형성될 수 있으며, 특히 엄지말뚝에 강재 플레이트의 지지 기능뿐만 아니라 차수 기능을 부여함으로써 지지력과 차수 기능을 동시에 갖는 흙막이 차수벽 구조가 형성될 수 있다. 또한, 상기 H파일부재들에 완충플레이트와 강재플레이트를 2중으로 순차적으로 단차지게 설치함으로써 암반층을 굴착하는 과정에서 토사가 무너지거나 암반층이 교란되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 H파일부재들의 지지력이 약화되는 것을 방지하는 동시에 2중 차수 기능 부여로 인한 완벽한 차수 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 흙막이 차수벽 구조 20 : H파일부재
30 : 강재플레이트 40 : 수팽창성 지수재
50 : 완충플레이트 60 : 완충재
21 : 웨브 211 : 가이드패널
211a : 수용홈 212 : 완충패널
212a : 충진홈
22 : 노출 플랜지 23 : 매립 플랜지
24 : 안착홈 25 : 체결홈
26 : 밀폐패널
100 : 지반 200 : 토사층
300 : 암반층

Claims (8)

1. 하부가 지반에 매립되며 일정간격을 유지하며 배치되는 H파일부재들과, 상기 H파일부재를 연결하며 배치되어 토사 붕괴를 막는 강재플레이트로 이루어지며, 상기 H파일부재의 웨브 양측면에는 가이드패널이 더 형성되고, 상기 가이드패널과 상기 H파일부재에 형성되는 노출 플랜지 사이에는 안착홈이 형성되며, 상기 강재플레이트는 상기 안착홈에 끼움되어 고정되고, 상기 강재플레이트의 일면은 상기 노출 플랜지의 내측면과 맞닿게 배치되어 토사를 지지하며, 상기 가이드패널과 상기 강재플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되어 차수 기능을 수행하도록 구성되고, 상기 H파일부재의 매립 플랜지와 상기 웨브는 토사 중에 매립되도록 구성되는 것을 특징으로 하며,
   상기 가이드패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 수용홈이 형성되어 있으며,
   상기 수팽창성 지수재는 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하고,
   상기 H파일부재의 웨브에는 양측면에 완충패널이 상기 가이드패널의 내측 방향으로 상기 가이드패널과 평행하게 더 형성되어 상기 완충패널과 상기 가이드패널 사이에 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈에는 상기 강재플레이트를 보강하도록 완충플레이트가 더 체결되며, 상기 완충패널과 상기 완충플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되고, 상기 완충패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 충진홈이 더 형성되어 있으며,
   상기 강재플레이트와 상기 완충플레이트 사이에는 금속 또는 합성수지로 이루어진 완충재가 배치되고,
   상기 강재플레이트와 상기 노출플랜지의 내측면 사이에 탄성시트가 배치되는 것을 특징으로 하는
   흙막이 차수벽 구조.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 완충플레이트는 상기 H파일부재의 상부에 배치되도록 체결홈 상부에 체결되어 지반의 상측에 배치되는 토사층을 지지하도록 구성되고, 상기 강재플레이트는 상기 H파일부재들의 하부에 배치되도록 안착홈 하부에 체결되어 지반의 하측에 배치된 암반층을 지지하도록 구성되어, 상기 H파일부재들에 순차적으로 단차지게 상기 완충플레이트와 상기 강재플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수벽 구조.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 완충플레이트의 하부와 상기 강재플레이트의 상부 사이의 누수를 방지하도록 상기 강재플레이트의 상부에는 상기 완충플레이트의 전면과 연결되도록 밀폐패널이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 흙막이 차수벽 구조.
   
7. 하부가 지반에 매립되도록 일정간격을 두고 H파일부재들을 고정시키는 H파일부재 설치단계와, 상기 H파일부재에 형성되는 안착홈에 강재플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣는 강재플레이트 체결단계를 포함하여 구성되며,
   상기 H파일부재에 부착된 가이드패널의 내측면 수용홈에 수용된 수팽창성 지수재가 팽창 및 경화되도록 하여 상기 강재플레이트와 상기 H파일부재 사이에 차수 기능이 발휘되도록 하는 것을 특징으로 하고,
   상기 가이드패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 수용홈이 형성되어 있으며,
   상기 수팽창성 지수재는 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하고,
   상기 H파일부재의 웨브에는 양측면에 완충패널이 상기 가이드패널의 내측 방향으로 상기 가이드패널과 평행하게 더 형성되어 상기 완충패널과 상기 가이드패널 사이에 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈에는 상기 강재플레이트를 보강하도록 완충플레이트가 더 체결되며, 상기 완충패널과 상기 완충플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되고, 상기 완충패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 충진홈이 더 형성되어 있으며,
   상기 강재플레이트와 상기 완충플레이트 사이에는 금속 또는 합성수지로 이루어진 완충재가 배치되고,
   상기 강재플레이트와 노출플랜지의 내측면 사이에 탄성시트가 배치되는 것을 특징으로 하는
   흙막이 차수 공법.
   
8. 하부가 지반에 매립되도록 일정간격을 두고 H파일부재들을 고정시키는 H파일부재 설치단계와, 상기 H파일부재에 완충패널이 부착되어 형성된 체결홈에 완충플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣어 고정시켜 굴착된 지반의 상측에 배치되는 토사층을 지지하는 완충플레이트 체결단계와, 상기 H파일부재에 형성된 안착홈에 강재플레이트의 양단부를 슬라이드식으로 끼워넣고 고정시켜 굴착된 지반의 하측에 배치되는 암반층을 지지하는 강재플레이트 체결단계를 포함하여 구성되며,
   상기 H파일부재에 부착된 가이드패널의 내측면 수용홈에 수용된 수팽창성 지수재 및 상기 H파일부재에 부착된 완충패널의 내측면 충진홈에 수용된 수팽창성 지수재가 팽창 및 경화되도록 하여 상기 강재플레이트와 상기 H파일부재 사이 및 상기 완충플레이트와 상기 H파일부재 사이에 차수 기능이 발휘되도록 하는 것을 특징으로 하며,
   상기 가이드패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 수용홈이 형성되어 있으며,
   상기 수팽창성 지수재는 벤토나이트 100 중량부, 폴리아크릴산 1~50 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 1~50 중량부를 혼합한 것을 사용하고,
   상기 H파일부재의 웨브에는 양측면에 완충패널이 상기 가이드패널의 내측 방향으로 상기 가이드패널과 평행하게 더 형성되어 상기 완충패널과 상기 가이드패널 사이에 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈에는 상기 강재플레이트를 보강하도록 완충플레이트가 더 체결되며, 상기 완충패널과 상기 완충플레이트 사이에는 수팽창성 지수재가 배치되고, 상기 완충패널의 내측면에는 상기 수팽창성 지수재가 수용되도록 단수 또는 복수의 충진홈이 더 형성되어 있으며,
   상기 강재플레이트와 상기 완충플레이트 사이에는 금속 또는 합성수지로 이루어진 완충재가 배치되고,
   상기 강재플레이트와 노출플랜지의 내측면 사이에 탄성시트가 배치되는 것을 특징으로 하는
   흙막이 차수 공법.
   

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