KR102078794B1

KR102078794B1 - 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체 및 이의 시공 방법

Info

Publication number: KR102078794B1
Application number: KR1020190091868A
Authority: KR
Inventors: 박강호; 김준
Original assignee: 박강호; 김준
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: KR20190092355A

Abstract

본 발명은 흙막이 구조체에 관한 것으로서, 굴착 공간과 마주하도록 제1 방향을 따라 연장된 상태로 배치되는 전면 간벽; 상기 전면 간벽의 후방 지중에 배치되며, 일단부는 상기 전면 간벽에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 전면 간벽으로부터 후방으로 제2 방향을 따라 미리 정한 길이만큼 연장되어 있는 지중 부벽;을 포함하며, 상기 지중 부벽은, 상기 전면 간벽의 후방에 있는 지상에서 지하 방향인 제3 방향을 따라 미리 정한 깊이로 천공함으로써 생성되며, 상기 제2 방향을 따라 연속적으로 나열된 1개 이상의 단위 천공 구멍이 서로 연통되어 형성되는 주열형 지중 공간에 채워지는 채움재; 상기 제3 방향을 따라 연장된 부재로서, 상기 채움재의 내부에 삽입되는 구조재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 지중 부벽에 비하여 상기 지중 부벽의 강성을 증가시킬 수 있어, 비교적 깊은 굴착 공사에서도 지보재가 필요없는 자립식 흙막이의 시공이 가능하며, 지보재가 필요하더라도 설치 단수를 최소화하여 굴착 공사 및 구조물 공사의 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체 및 이의 시공 방법{An Earth Retaining Wall with Underground Buttresses and A Method of Constructing the same}

본 발명은 흙막이 구조체에 관한 것으로서, 특히 지중 부벽의 강성을 증가시킬 수 있어 비교적 깊은 굴착 공사에서도 지보재가 필요없는 자립식 흙막이의 시공이 가능하며, 지보재가 필요하더라도 설치 단수를 최소화하여 굴착 공사 및 구조물 공사의 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 흙막이 구조체에 관한 것이다.

흙막이 벽 내지 흙막이 구조체(Earth Retaining Wall)는, 흙을 팔 때나 높은 땅의 무너짐을 막기 위하여 통나무, 널 말뚝, 철근 따위로 설치하는 구조물로서, 다양한 시공 방법이 있다.

이러한 흙막이 구조체의 시공 방법 중에서 대표적인 것은, H형강을 타입한 후 굴착과 함께, 도 1에 도시된 제1 방향(C1)을 따라 연장된 토류판을 'H'자 형강에 끼워서 굴착벽을 지지하는 방식이며, 그 외 다양한 종류가 있다.

그러나 종래의 흙막이 구조체는, 흙막이 공사중 흙막이 벽체의 강성의 한계로 인하여, 일정한 깊이 이상의 굴착을 하게 되면 스트러트(strut), 앵커(anchor), 레커 등의 지보재(auxiliary supports)를 설치하여 흙막이 구조체의 구조적인 안정성을 확보해야 하며, 상기 스트러트와 레커의 경우 설치 단수가 많아지거나 설치 위치의 상하 간격이 좁게 되면 터파기 및 구조물 공사가 매우 어렵게 되는 문제점이 있다.

종래의 흙막이 구조체 시공 방법 중 지중연속벽공법으로 가장 많이 사용되는 시공 방법으로는, CIP(Cast In Place Pile)공법 과 SCW(Soil Cement Wall)공법이 있다.

상기 CIP공법은, 도 1에 도시된 제1 방향(C1)을 따라 연장된 굴착면을 따라 천공된 복수 개의 단위 천공 구멍에 원형 또는 사각형의 철근망이나 H형강을 삽입하고, 콘크리트를 타설하여 형성되는 현장 타설 말뚝을 연속적으로 설치하여 흙막이 벽체(wall)를 형성하 흙막이 벽체 시공방법이다.

상기 SCW공법은, 도 1에 도시된 제1 방향(C1)을 따라 연장된 굴착면을 따라 천공된 복수 개의 단위 천공 구멍에 단축 또는 다축의 교반기를 지중에 삽입하면서, 시멘트 페이스트를 주입하여 지중에서 흙과 시멘트 페이스트를 섞어 소일 시멘트 벽(soil cement wall)을 형성하고 일정 간격으로 상기 단위 천공 구멍에 H형강을 삽입하여, H형강과 H형강사이의 소일시멘트는 토류판 역할을 하고, H형강이 흙막이 벽체의 구조재 역할을 하는 흙막이 벽체 시공 방법이다.

즉, 상기 CIP공법과 SCW공법은, 전통적인 토류판 대신에 상기 제1 방향(C1)을 따라 연장된 굴착면을 따라 연속적으로 설치된 현장 타설 말뚝으로 구성된 벽체를 이용한다는 점에서 차이가 있다.

그러나 종래의 지중연속벽공법 흙막이 구조체는, 상기 제1 방향(C1)을 따라 연장된 현장 타설 말뚝 벽체의 강성을 증가시키기 위하여, CIP공법의 경우 단위 천공 구멍의 직경을 크게 하거나, 삽입되는 철근량을 증가시키는 방법을 사용해야 하는데, 천공 직경이 커질수록 천공에 소요되는 공사비가 증가하며, 취성 파괴를 막기 위한 철근량의 최대값이 존재하는 바, 증가시킬 수 있는 철근량에 한계가 있다는 문제점이 있으며, SCW공법의 경우에도 단위 천공 구멍에 삽입되는 강재들 사이의 간격을 축소하여야 하나, 강재들 사이의 간격을 축소하는 것에도 분명한 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 지중 부벽의 강성을 증가시킬 수 있어 비교적 깊은 굴착 공사에서도 지보재가 필요없는 자립식 흙막이의 시공이 가능하며, 지보재가 필요하더라도 설치 단수를 최소화하여 굴착 공사 및 구조물 공사의 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 흙막이 구조체를 제공하기 위함이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 흙막이 구조체를 시공하는 방법을 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 흙막이 구조체는, 굴착 공간과 마주하도록 제1 방향을 따라 연장된 상태로 배치되는 전면 간벽; 상기 전면 간벽의 후방 지중에 배치되며, 일단부는 상기 전면 간벽에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 전면 간벽으로부터 후방으로 제2 방향을 따라 미리 정한 길이만큼 연장되어 있는 지중 부벽;을 포함하며, 상기 지중 부벽은, 상기 전면 간벽의 후방에 있는 지상에서 지하 방향인 제3 방향을 따라 미리 정한 깊이로 천공함으로써 생성되며, 상기 제2 방향을 따라 연속적으로 나열된 1개 이상의 단위 천공 구멍이 서로 연통되어 형성되는 주열형 지중 공간에 채워지는 채움재; 상기 제3 방향을 따라 연장된 부재로서, 상기 채움재의 내부에 삽입되는 구조재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전면 간벽은, 단위 천공 구멍이 서로 중첩되게 형성된 현장 타설 말뚝, 토류판, 쇼크리트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 채움재는, 콘크리트, 시멘트 몰탈, 소일 시멘트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 구조재는, 철골, 철근을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 구조재는, 상기 채움재의 전단부 및 후단부에 각각 배치되며, 상기 제3 방향을 따라 연장되어 있는 세로 철근; 상기 전단부 세로 철근과 후단부 세로 철근을 서로 연결할 수 있도록, 상기 세로 철근을 둘러 감싸도록 배치되는 가로 철근;을 포함하는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 구조재는, 상기 채움재의 전단부에 배치되며, 상기 제3 방향을 따라 연장되어 있는 전방 강재; 상기 전방 강재와 이격된 상태로 상기 채움재의 후단부에 배치되며, 상기 제3 방향을 따라 연장되어 있는 후방 강재; 상기 전방 강재와 상기 후방 강재를 서로 연결하도록 배치되는 연결 강재;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전방 강재는, 상기 전면 간벽이 삽입될 수 있는 간벽 삽입 공간을 확보하기 위하여 임시로 부착되며, 상기 제3 방향을 따라 연장된 공간 확보 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전방 강재는, "ㄷ"자 형상의 띠 부재로서, 상기 공간 확보 부재를 상기 전방 강재에 밀착시킬 수 있도록 탄성 바이어스되어 있는 고정 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정 부재는, 한 쌍이 마련되어 "ㄷ"자 형상의 양단부가 서로 마주하도록 상기 전방 강재의 좌우 양측에 배치되며, 상기 한 쌍의 고정 부재의 일단부를 서로 탈착 가능하게 결합시킬 수 있는 연결 고리;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 일단부는 상기 구조재의 전단에 결합되며, 타단부는 후속 시공되는 구조물 또는 벽체와 결합되는 스터드 볼트를 포함하는 것일 수도 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 흙막이 구조체의 시공 방법은, 상기 흙막이 구조체를 시공하는 방법으로서, 굴착 공간의 후방에 1개 이상의 상기 단위 천공 구멍을 적어도 일부가 서로 겹치도록 천공하여 상기 주열형 지중 공간을 형성하는 천공 단계; 상기 주열형 지중 공간에 상기 채움재를 주입하는 채움재 타설 단계; 상기 주열형 지중 공간에 상기 구조재를 투입하는 구조재 삽입 단계; 지상으로부터 점차로 굴착을 진행해가면서 미리 정한 깊이까지 굴착한 다음 상기 지중 부벽의 전단부에 상기 전면 간벽을 부착하는 전면 간벽 설치 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 천공 단계에서는, 특정한 단위 천공 구멍의 천공시에 배토되는 토사가 기천공된 인접한 단위 천공 구멍으로 들어가지 않도록, 기천공된 단위 천공 구멍의 내부에 삽입되는 내부 케이싱을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 내부 케이싱은, 원형 단면을 구비하는 파이프형 부재로서, 중심축을 중심으로 3시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 형성되어 있거나, 중심축을 중심으로 3시 방향 및 6시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 각각 형성되어 있거나, 중심축을 중심으로 3시 방향, 6시 방향 및 9시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 각각 형성되어 있거나, 중심축을 중심으로 3시 방향, 6시 방향, 9시 방향 및 12시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 각각 형성되어 있으며, 상기 원호형 홈은 상기 원형 단면의 나머지 부분과 동일한 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 천공 단계에서 형성된 상기 주열형 지중 공간으로부터 상기 내부 케이싱이 인발된 후, 상기 구조재가 상기 주열형 지중 공간에 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계가 수행되고, 상기 구조재 삽입 단계가 수행된 후, 상기 구조재가 삽입된 주열형 지중 공간에 상기 채움재가 주입되는 상기 채움재 타설 단계가 수행되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 천공 단계에서 상기 내부 케이싱이 상기 주열형 지중 공간에 삽입된 상태에서, 상기 채움재가 상기 주열형 지중 공간에 주입되는 상기 채움재 타설 단계가 수행되고, 상기 채움재 타설 단계가 수행된 후, 상기 주열형 지중 공간으로부터 상기 내부 케이싱이 인발되며, 상기 내부 케이싱의 인발 후, 상기 주열형 지중 공간에 상기 구조재가 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계가 수행되는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 천공 단계에서 형성된 상기 주열형 지중 공간에 안정액이 주입된 후, 상기 내부 케이싱이 상기 주열형 지중 공간으로부터 인발되며, 상기 내부 케이싱의 인발 후, 상기 주열형 지중 공간에 상기 구조재가 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계가 수행되며, 상기 구조재 삽입 단계가 수행된 후, 상기 구조재 및 안정액이 삽입된 주열형 지중 공간에 상기 채움재가 주입되는 상기 채움재 타설 단계가 수행되는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 채움재 타설 단계에서, 상기 채움재를 순환시킬 수 있도록 상기 주열형 지중 공간의 상부에서 하부까지 연장되어 있는 채움재 순환용 파이프를 상기 주열형 지중 공간에 삽입하며, 상기 구조재 삽입 단계에서는, 상기 채움재 순환용 파이프와 연결된 펌프를 작동시켜 상기 주열형 지중 공간의 하부에 있는 채움재를 상기 주열형 지중 공간의 상부로 순환시키는 상태에서, 상기 주열형 지중 공간의 내부에서 상기 구조재를 침강시키는 것일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 굴착 공간과 마주하도록 제1 방향을 따라 연장된 상태로 배치되는 전면 간벽; 상기 전면 간벽의 후방 지중에 배치되며, 일단부는 상기 전면 간벽에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 전면 간벽으로부터 후방으로 제2 방향을 따라 미리 정한 길이만큼 연장되어 있는 지중 부벽;을 포함하며, 상기 지중 부벽은, 상기 전면 간벽의 후방에 있는 지상에서 지하 방향인 제3 방향을 따라 미리 정한 깊이로 천공함으로써 생성되며, 상기 제2 방향을 따라 연속적으로 나열된 1개 이상의 단위 천공 구멍이 서로 연통되어 형성되는 주열형 지중 공간에 채워지는 채움재; 상기 제3 방향을 따라 연장된 부재로서, 상기 채움재의 내부에 삽입되는 구조재;를 포함하므로, 종래의 지중 부벽에 비하여 상기 지중 부벽의 강성을 증가시킬 수 있어, 비교적 깊은 굴착 공사에서도 지보재가 필요없는 자립식 흙막이의 시공이 가능하며, 지보재가 필요하더라도 설치 단수를 최소화하여 굴착 공사 및 구조물 공사의 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 흙막이 구조체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 흙막이 구조체의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 흙막이 구조체를 형성하기 위한 주열형 지중 공간을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 지중 부벽의 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 지중 부벽을 형성하기 위한 천공 작업에 사용되는 내부 케이싱들의 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 지중 부벽의 시공 순서의 일례를 설명하기 위한 흐름도로서, 내부 케이싱이 채움재의 타설 이전에 제거되는 경우이다.
도 7은 도 1에 도시된 지중 부벽의 시공 순서의 일례를 설명하기 위한 흐름도로서, 내부 케이싱이 채움재의 타설 이후에 제거되는 경우이다.
도 8은 도 1에 도시된 지중 부벽의 시공 순서의 일례를 설명하기 위한 흐름도로서, 안정액이 채움재의 타설 이전에 주입되는 경우이다.
도 9는 채움재의 타설 이후에 구조재를 삽입하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 지중 부벽의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제2 실시예인 흙막이 구조체의 도면이다.
도 12는 도 4에 도시된 전방 강재에 공간 확보 부재가 결합되어 있는 상태를 나타내는 사시도다.
도 13은 도 12에 도시된 전방 강재의 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 구조재의 다양한 실시례를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 지중 부벽의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 지중 부벽의 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제3 실시예인 흙막이 구조체의 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 제4 실시예인 흙막이 구조체의 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 흙막이 구조체의 시공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 흙막이 구조체의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 흙막이 구조체의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 흙막이 구조체를 형성하기 위한 주열형 지중 공간을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흙막이 구조체(100)는, 지하 구조물 공사를 위한 터파기 공사시 굴착 공간(E)의 후방 토사의 붕괴를 방지하기 위하여, 굴착 공간(E)의 후방 지중(G)의 토사에 의한 토압에 대항하는 벽체로서, 전면 간벽(10)과 지중 부벽(20)을 포함한다.

상기 전면 간벽(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 굴착 공간(E)과 마주하도록 제1 방향(C1)을 따라 연장된 상태로 배치되는 벽체이다.

상기 전면 간벽(10)은, 토류판(10), 현장 타설 말뚝(10), 쇼크리트(10)를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 적절하다.

상기 토류판(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 방향(C1)을 따라 연장된 띠형 목재판으로서, 상하 방향인 제3 방향(C3)을 따라 다수 개 나열된다.

상기 현장 타설 말뚝(10)은, 미리 제작되어 있는 콘크리트 말뚝을 박는 대신, 도 18에 도시된 바와 같이 복수 개의 단위 천공 구멍(H)이 서로 중첩되도록 굴착 기계로 정해진 깊이까지 파서, 그 속에 철골, 철근 등의 구조재를 삽입하고, 콘크리트 등의 채움재를 타입하여 만드는 말뚝이다.

여기서, 현장 타설 말뚝은, 말뚝 박기 공법에 비해 소음이나 진동이 적고 또한 대구경 말뚝의 시공이 가능하다는 이점이 있으며, 굴착 공법에 따라 베노토(Benoto), 리버스 서큘레이션, 어스 드릴, 심초 등이 있으며, 프리팩트 콘크리트(prepacked concrete)를 사용하는 CIP(Cast In Place Pile) 말뚝, MIP(Mixed In Place Pile) 말뚝, PIP(Packed in Place Pile) 말뚝, SCW(Soil Cement Wall) 말뚝 등이 있다.

상기 CIP(Cast In Place Pile) 말뚝, MIP(Mixed In Place Pile) 말뚝, PIP(Packed in Place Pile) 말뚝, SCW(Soil Cement Wall) 말뚝 등은 당업자에게 널리 알려진 구성이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 쇼크리트(Shotcrete)(10)는, 시멘트, 굵은 골재 및 물을 압축 공기로 불어 넣는 모르타르로서, 매우 작은 틈새에도 들어가며 시공면도 확실히 밀착하여 밀도, 강도가 대단히 높기 때문에 방수용 모르타르 마감, 암반의 보호, 콘크리트의 수리 및 강재의 녹 방지 등에 적합하다.

본 실시예에서 상기 전면 간벽(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 다수 개의 토류판(10)을 포함하고 있다.

상기 지중 부벽(20)은, 상기 전면 간벽(10)의 후방 지중(G)에 배치되는 부벽(buttress)으로서, 전단부는 상기 전면 간벽(10)에 결합되어 있으며, 후단부는 상기 전면 간벽(10)으로부터 후방으로 제2 방향(C2)을 따라 미리 정한 길이(L1)만큼 연장되어 있다.

상기 지중 부벽(20)은, 복수 개 마련되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 방향(C1)을 따라 미리 정한 간격(W1)만큼 서로 이격된 상태로 배치되어 있다.

상기 지중 부벽(20)은, 상기 현장 타설 말뚝(10)과 마찬가지로, 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 단위 천공 구멍(H)이 서로 중첩되도록 굴착 기계로 정해진 깊이까지 파서 형성되는 주열형 지중 공간(S)에 철골, 철근 등의 구조재(22) 및 콘크리트 등의 채움재(21)를 투입하여 만드는 말뚝 나열형 부벽이다.

상기 주열형 지중 공간(S)은, 상기 전면 간벽(10)의 후방에 있는 지상에서 지하 방향인 상기 제3 방향(C3)을 따라 미리 정한 깊이로 천공함으로써 생성되며, 상기 제2 방향(C2)을 따라 연속적으로 나열된 1개 이상의 단위 천공 구멍(H)이 서로 연통되어 형성되는 직육면체형 공간이다.

상기 채움재(21)는, 콘크리트, 시멘트 몰탈, 소일 시멘트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 적절하며, 상기 주열형 지중 공간(S)에 채워져 양생된다. 본 실시예에서는 상기 채움재(21)가 콘크리트를 포함하고 있다.

상기 구조재(22)는, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장된 구조 부재로서, 상기 채움재(21)의 내부에 삽입되는 구조재이다.

상기 구조재(22)는, 트러스형 철골, 철근, 철근망을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 적절하다.

본 실시예에서 상기 구조재(22)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전방 강재(221)와, 후방 강재(222)와, 연결 강재(223)을 포함한다.

상기 전방 강재(221)는, 'T'자 단면의 형강으로서, 전단의 플랜지(F)와 그 플랜지(F)의 후면에 연결된 웨브(B)를 포함한다.

상기 전방 강재(221)는, 상기 채움재(21)의 전단부에 배치되어 있으며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있다.

상기 후방 강재(222)는, 상기 전방 강재(221)와 마찬가지로, 'T'자 단면의 형강으로서, 전단의 플랜지(F)와 그 플랜지(F)의 후면에 연결된 웨브(B)를 포함한다.

상기 후방 강재(222)는, 상기 전방 강재(221)와 서로 이격된 상태로 상기 채움재(21)의 후단부에 배치되어 있으며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있다.

상기 전방 강재(221)의 웨브(B)와 상기 후방 강재(222)의 웨브(B)가 서로 마주하도록 배치되어 있다.

상기 연결 강재(223)는, 직선 막대형 강재로서, 상기 전방 강재(221)와 상기 후방 강재(222)를 서로 연결하도록 배치되어 있다.

상기 연결 강재(223)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2 방향(C2)과 나란하거나 상기 제2 방향(C2)에 대하여 경사지도록 배치되어 있으며, 복수 개 마련되어 상기 제3 방향(C3)을 따라 나열되어 있다.

본 실시예에서 상기 전방 강재(221)는, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 전면 간벽(10)이 삽입될 수 있는 간벽 삽입 공간(228)을 확보하기 위하여, 상기 채움재(21)의 타설 이전에 부착되고 상기 채움재(21)의 양생 이후에 제거되는 공간 확보 부재(224)를 포함하고 있다.

상기 공간 확보 부재(224)는, 임시로 부착되는 부재로서, 쉽게 파괴하여 제거될 수 있는 발포 폼(foam) 부재 또는 합성 수지 재질의 파이프형 부재로 마련될 수 있다.

상기 공간 확보 부재(224)는, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있으며, 상기 채움재(21)가 쉽게 침투할 수 없는 재질이 바람직하다.

상기 공간 확보 부재(224)는, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 전방 강재(221)의 플랜지(F)의 뒷면에 한 쌍이 배치되며, 한 쌍의 고정 부재(225) 및 연결 고리(226)에 의하여 상기 전방 강재(221)의 플랜지(F)에 부착된다.

상기 고정 부재(225)는, "ㄷ"자 형상의 금속 띠 부재로서, 상기 공간 확보 부재(224)를 상기 전방 강재(221)의 플랜지(F)에 밀착시킬 수 있도록 탄성 바이어스되어 있다.

상기 고정 부재(225)는, 한 쌍이 마련되어 "ㄷ"자 형상의 양단부가 서로 마주하도록 상기 전방 강재(221)의 좌우 양측에 배치되어 있다.

상기 고정 부재(225)의 양단부에는, 도 13에 도시된 바와 같이 후크(K)가 각각 형성되어 있다.

상기 연결 고리(226)는, "ㅁ"자 형상의 고리로서, 상기 한 쌍의 후크(K)를 서로 탈착 가능하게 결합시킨다.

이하에서는, 상술한 구성의 흙막이 구조체(100)를 시공하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 굴착 공간(E)에 인접한 후방 지중(G)의 지상에서 지하 방향인 제3 방향(C3)을 따라 첫 번째 단위 천공 구멍(H)을 천공한다. 이때, 상기 단위 천공 구멍(H)의 형상 유지를 위하여 원형 파이프 형상의 외부 케이싱(3)을 사용한다.

이어서 상기 외부 케이싱(3)의 내부에 내부 케이싱(1)을 삽입한 후, 첫 번째 단위 천공 구멍(H)으로부터 상기 외외부 케이싱(3)은 인발하여 제거한다. 이렇게 첫 번째 단위 천공 구멍(H)의 천공이 완료되면, 인접한 지점에 외부 케이싱(3)을 사용하여 두 번째 단위 천공 구멍(H)을 천공하게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 첫 번째 단위 천공 구멍(H)과 두 번째 단위 천공 구멍(H)은 적어도 일부가 서로 겹치도록 천공되어야 한다.

상기 내부 케이싱(1)은, 원형 단면을 구비하는 파이프형 부재로서, 특정한 단위 천공 구멍(H)의 천공 시에 배토되는 토사가 기천공된 인접한 단위 천공 구멍(H)으로 들어가지 않도록 기천공된 인접한 단위 천공 구멍(H)에 삽입되는 부재이다.

상기 내부 케이싱(1)은, 다양한 단면 형상을 가질 수 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 측면에 상기 제3 방향(C3)과 나란한 중심축(C3)을 따라 연장되며, 상기 중심축(C3)을 향하여 함몰된 원호형 홈(2)을 1개 이상 구비하고 있다.

즉, 상기 내부 케이싱(1)은, 도 5에 도시된 바와 같이 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 형성되어 있는 'C'자 단면의 내부 케이싱(1a)이거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향 및 6시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 각각 형성되어 있는 내부 케이싱(1b)이거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향, 6시 방향 및 9시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 각각 형성되어 있는 내부 케이싱(1c)이거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향, 6시 방향, 9시 방향 및 12시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 각각 형성되어 있는 내부 케이싱(1d)일 수 있다.

상기 원호형 홈(2)은, 상기 원호형 홈(2)이 형성되어 있지 않은 나머지 부분의 곡률 반경(R)보다 크거나 같은 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 상기 원호형 홈(2)이 형성되어 있지 않은 나머지 부분과 동일한 곡률 반경(R)을 가지고 있다.

본 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이 4개의 단위 천공 구멍(H)에 의하여 형성되는 주열형 지중 공간(S)을 마련하기 위해서, 3개의 상기 'C'자 내부 케이싱(1a)가 사용되고 있다.

상기 외부 케이싱(3)을 사용하여 단위 천공 구멍(H)을 천공한 후, 상기 내부 케이싱(1a)을 삽입하고, 그 단위 천공 구멍(H)으로부터 외부 케이싱(3)을 인발하는 과정을 반복하면, 4개의 단위 천공 구멍(H)에 3개의 내부 케이싱(1a)이 삽입되고 네 번째 단위 천공 구멍(H)에만 내부 케이싱(1a)이 삽입되지 않은 상태가 된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 인접한 한 쌍의 단위 천공 구멍(H)들은 적어도 일부가 서로 겹치도록 천공되어야 한다.

마지막으로 3개의 내부 케이싱(1a)과 1개의 외부 케이싱(3)을 인발하여 제거하면, 상기 주열형 지중 공간(S)이 완성된다. (천공 단계; S10)

이렇게 상기 단위 천공 구멍(H)으로부터 내부 케이싱(1a)과 외부 케이싱(3)이 모두 제거된 후, 상기 주열형 지중 공간(S)에 상기 구조재(22)를 투입하여 안착시킨다. 여기서 상기 구조재(22)의 삽입 전에 상기 케이싱(1a, 3)을 모두 먼저 제거할 수 있는 경우는, 비교적 상기 후방 지반(G)이 단단하고 양호하여 상기 케이싱(1a, 3)을 제거한 후에도 상기 단위 천공 구멍(H)이 무너지지 않고 형상을 유지할 수 있는 경우이다. (구조재 삽입 단계; S20)

상기 구조재(22)가 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입된 후, 상기 채움재(21)를 상기 주열형 지중 공간(S)에 주입하여 타설한 후 양생시키면 상기 지중 부벽(20)이 완성된다. (채움재 타설 단계; S30)

마지막으로, 상기 연결 고리(226) 및 고정 부재(225)를 상기 전방 강재(221)로부터 제거하고, 상기 전방 강재(221)로부터 상기 공간 확보 부재(224)를 제거하면 상기 간벽 삽입 공간(228)이 형성되며, 지상으로부터 점차로 굴착을 진행해가면서 미리 정한 깊이까지 굴착한 다음 상기 토류판(10)의 양단부를 상기 간벽 삽입 공간(228)에 차례차례 삽입하면, 상기 흙막이 구조체(100)의 시공이 완료된다. (전면 간벽 설치 단계; S40)

상술한 구성의 흙막이 구조체(100)는, 굴착 공간(E)과 마주하도록 제1 방향(C1)을 따라 연장된 상태로 배치되는 전면 간벽(10); 상기 전면 간벽(10)의 후방 지중에 배치되며, 일단부는 상기 전면 간벽(10)에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 전면 간벽(10)으로부터 후방으로 제2 방향(C2)을 따라 미리 정한 길이(L1)만큼 연장되어 있는 지중 부벽(20);을 포함하며, 상기 지중 부벽(20)은, 상기 전면 간벽(10)의 후방에 있는 지상에서 지하 방향인 제3 방향(C3)을 따라 미리 정한 깊이로 천공함으로써 생성되며, 상기 제2 방향(C2)을 따라 연속적으로 나열된 1개 이상의 단위 천공 구멍(H)이 서로 연통되어 형성되는 주열형 지중 공간(S)에 채워지는 채움재(21); 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장된 부재로서, 상기 채움재(21)의 내부에 삽입되는 구조재(22);를 포함하므로, 종래의 지중 부벽에 비하여 상기 지중 부벽(20)의 강성을 증가시킬 수 있어, 비교적 깊은 굴착 공사에서도 지보재(auxiliary supports)가 필요없는 자립식 흙막이(Self-supported Earth Retaining Wall)의 시공이 가능하며, 지보재가 필요하더라도 설치 단수를 최소화하여 굴착 공사 및 구조물 공사의 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있습니다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 전면 간벽(10)이, 단위 천공 구멍(H)이 서로 중첩되게 형성된 현장 타설 말뚝, 토류판, 쇼크리트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하므로, 상기 지중 부벽(20)의 구조 및 재질과, 지반 조건, 주변 환경을 고려하여 적절한 전면 간벽(10)을 선택할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 채움재(21)가, 콘크리트, 시멘트 몰탈, 소일 시멘트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하므로, 상기 전면 간벽(10)의 구조 및 재질과, 지반 조건, 주변 환경을 고려하여 적절한 채움재(21)를 선택할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 구조재(22)가, 철골, 철근을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나이므로, 상기 구조재(22)의 자재 조달이 용이하며, 상기 채움재(21)의 재질 및 상기 전면 간벽(10)의 구조 및 재질을 고려하여 상기 구조재(22)를 선택할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 구조재(22)가, 상기 채움재(21)의 전단부에 배치되며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있는 전방 강재(221); 상기 전방 강재(221)와 이격된 상태로 상기 채움재(21)의 후단부에 배치되며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있는 후방 강재(222); 상기 전방 강재(221)와 상기 후방 강재(222)를 서로 연결하도록 배치되는 연결 강재(223);를 포함하므로, 상기 지중 부벽(20) 단면의 전방 및 후방 양단에 집중적으로 작용하는 휨 모멘트(moment)를 감당하기 용이하며, 상기 구조재(22)의 자재 조달이 용이하고 트러스형 철골을 저렴하게 구성할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 전방 강재(221)가, 상기 전면 간벽(10)이 삽입될 수 있는 간벽 삽입 공간(228)을 확보하기 위하여 임시로 부착되며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장된 공간 확보 부재(224)를 포함하므로, 상기 채움재(21)의 양생 이후에 상기 간벽 삽입 공간(228)을 간편하게 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 전방 강재(221)가, "ㄷ"자 형상의 띠 부재로서, 상기 공간 확보 부재(224)를 상기 전방 강재(221)에 밀착시킬 수 있도록 탄성 바이어스되어 있는 고정 부재(225)를 포함하므로, 상기 구조재(22)를 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입하는 과정에서 또는 상기 채움재(21)를 주입하는 과정에서 상기 공간 확보 부재(224)가 분리 이탈되지 않는 장점이 있다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)는, 상기 고정 부재(225)가, 한 쌍이 마련되어 "ㄷ"자 형상의 양단부가 서로 마주하도록 상기 전방 강재(221)의 좌우 양측에 배치되며, 상기 한 쌍의 고정 부재(225)의 일단부를 서로 탈착 가능하게 결합시킬 수 있는 연결 고리(226);를 포함하므로, 'T'자 단면 또는 'H'자 단면의 형강인 상기 전방 강재(221)의 플랜지(F)에 상기 공간 확보 부재(224)를 부착하기 용이하며, 상기 고정 부재(225) 및 연결 고리(226)을 재사용할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상술한 흙막이 구조체(100)의 시공 방법은, 굴착 공간(E)의 후방에 1개 이상의 상기 단위 천공 구멍(H)을 적어도 일부가 서로 겹치도록 천공하여 상기 주열형 지중 공간(S)을 형성하는 천공 단계(S10); 상기 주열형 지중 공간(S)에 상기 구조재(22)를 투입하는 구조재 삽입 단계(S20); 상기 주열형 지중 공간(S)에 상기 채움재(21)를 주입하는 채움재 타설 단계(S30); 지상으로부터 점차로 굴착을 진행해가면서 미리 정한 깊이까지 굴착한 다음 상기 지중 부벽(20)의 전단부에 상기 전면 간벽(10)을 부착하는 전면 간벽 설치 단계(S40);를 포함하므로, 단위 천공 구멍(H)에 형성된 현장 타설 말뚝이 빈틈없이 연결됨으로써 형성되는 말뚝 나열형 지중 부벽(20)을 포함한 흙막이 구조체(100)를 신속하게 시공할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)의 시공 방법은, 상기 천공 단계(S10)에서, 특정한 단위 천공 구멍(H)의 천공시에 배토되는 토사가 기천공된 인접한 단위 천공 구멍(H)으로 들어가지 않도록, 기천공된 단위 천공 구멍(H)의 내부에 삽입되는 내부 케이싱(1)을 사용하므로, 제2 방향(C2)을 따라 연장된 형상의 주열형 지중 공간(S)을 신속하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 흙막이 구조체(100)의 시공 방법은, 상기 내부 케이싱(1)이, 원형 단면을 구비하는 파이프형 부재로서, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 형성되어 있거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향 및 6시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 각각 형성되어 있거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향, 6시 방향 및 9시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 각각 형성되어 있거나, 중심축(C3)을 중심으로 3시 방향, 6시 방향, 9시 방향 및 12시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈(2)이 각각 형성되어 있으며, 상기 원호형 홈(2)은 상기 원형 단면의 나머지 부분과 동일한 곡률 반경(R)을 가지므로, 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 단위 천공 구멍(H)이 서로 중첩되도록 천공하여 상기 주열형 지중 공간(S)을 마련하기 용이하다는 장점이 있다.

그리고 상기 흙막이 구조체(100)의 시공 방법은, 상기 천공 단계(S10)에서 형성된 상기 주열형 지중 공간(S)으로부터 상기 내부 케이싱(1)이 인발된 후, 상기 구조재(22)가 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계(S20)가 수행되고, 상기 구조재 삽입 단계(S20)가 수행된 후, 상기 구조재(22)가 삽입된 주열형 지중 공간(S)에 상기 채움재(21)가 주입되는 상기 채움재 타설 단계(S30)가 수행되므로, 굴착 깊이가 비교적 깊은 경우에도 상기 채움재(21)가 먼저 주입되는 경우와 달리, 상기 채움재(21)의 단위 중량과 점성, 골재의 간섭 등으로 인하여 상기 구조재(22)가 상기 주열형 지중 공간(S)으로 완전히 삽입되지 않는 경우가 발생하지 않는 장점이 있다.

한편, 도 7에는 상기 내부 케이싱(1)이 채움재(21)의 타설 이후에 제거되고, 채움재(21)의 타설 이후에 구조재(22)가 삽입되는 시공 방법이 도시되어 있다.

즉, 상기 천공 단계(S10)에서 상기 내부 케이싱(1)이 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입된 상태에서, 상기 채움재(21)가 상기 주열형 지중 공간(S)에 주입되는 상기 채움재 타설 단계(S30)가 수행되고, 상기 채움재 타설 단계(S30)가 수행된 후, 상기 주열형 지중 공간(S)으로부터 상기 내부 케이싱(1)이 인발되어 제거된다. 그리고 상기 내부 케이싱(1)의 인발 후, 상기 주열형 지중 공간(S)에 상기 구조재(2)가 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계(S20)가 수행된다.

도 7에 도시된 상기 흙막이 구조체(100)의 시공 방법은, 비교적 후방 지반(G)이 연약하여 상기 내부 케이싱(1)을 먼저 제거하면 상기 단위 천공 구멍(H)이 무너질 위험이 있는 경우에 시행되며, 상기 채움재(21)가 상기 단위 천공 구멍(H)의 내벽을 안정시키는 안정액(slurry)(Q) 역할을 수행하게 된다.

다만 천공 깊이가 너무 깊을 경우에는 채움재(21)를 안정액(Q)으로 사용하는 것이 비효율적일 수 있다. 즉 이렇게 상기 구조재(22)의 투입보다 상기 채움재(21)를 먼저 주입할 경우에는, 굴착 깊이가 비교적 깊으면 상기 채움재(21)의 단위 중량과 점성, 골재의 간섭 등으로 인하여 상기 구조재(22)가 상기 주열형 지중 공간(S)으로 원활하게 삽입되지 않을 수 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이 안정액(Q)을 채운 후 내부 케이싱(1)을 제거하고 구조재(22)를 삽입한 후, 채움재(21)를 주입하는 시공 방법이 사용될 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 시공 방법은, 구조재(22)의 삽입 및 채움재(21)의 타설 이전에 안정액(Q)이 주입되는 흙막이 구조체(100)의 시공 방법으로서, 이러한 안정액(Q)은 굴착면이 무너지거나 지하수가 흘러드는 것을 막기 위해서 필요한 경우도 많다.

이를 상세히 설명하면, 상기 천공 단계(S10)에서 형성된 상기 주열형 지중 공간(S)에 안정액(Q)이 주입된 후, 상기 내부 케이싱(1)이 상기 주열형 지중 공간(S)으로부터 인발되며, 상기 내부 케이싱(1)의 인발 후, 상기 주열형 지중 공간(S)에 상기 구조재(22)가 삽입되는 상기 구조재 삽입 단계(S20)가 수행되며, 상기 구조재 삽입 단계(S20)가 수행된 후, 상기 구조재(22) 및 안정액(Q)이 삽입된 주열형 지중 공간(S)에 상기 채움재(21)가 주입되는 상기 채움재 타설 단계(S30)가 수행된다.

도 8에 도시된 바와 같이 안정액(Q)을 사용하는 시공 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이 채움재(21)를 구조재(22)보다 먼저 주입할 경우에 발생할 수 있는 문제점을 보완하기 위한 것으로, 벤토나이트액과 같은 안정액(Q)이 사용될 수 있으며, 트레미관을 사용하여 채움재(21)를 주입하게 된다.

그러나, 안정액(Q)을 사용하는 도 8의 시공 방법도, 안정액(Q)의 제조 및 처리가 번거롭고 관련 설비가 놓일 공간이 부족한 경우에는 사용하기 어려운 바, 그러한 경우에는 도 9에 도시된 바와 같은 채움재 순환용 파이프(4) 및 펌프(5)가 사용될 수 있다.

즉, 상기 채움재 타설 단계(S30)에서 상기 채움재(21)를 순환시킬 수 있도록 상기 주열형 지중 공간(S)의 상부에서 하부까지 연장되어 있는 채움재 순환용 파이프(4)를 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입한 후, 상기 채움재(21)를 상기 주열형 지중 공간(S)에 주입하고, 상기 구조재 삽입 단계(S20)에서는 상기 채움재 순환용 파이프(4)와 연결된 펌프(5)를 작동시켜 상기 주열형 지중 공간(S)의 하부에 있는 채움재(21)를 상기 주열형 지중 공간(S)의 상부로 순환시키는 상태에서, 상기 주열형 지중 공간(S)의 내부에서 상기 구조재(22)를 침강시킨다.

이렇게 상기 채움재 순환용 파이프(4) 및 펌프(5)를 사용하게 되면, 상기 구조재(22)의 하방에 있는 채움재(21)가 상기 구조재(22)의 침강을 방해하지 않게 되어, 상기 구조재(22)가 원활하게 상기 주열형 지중 공간(S)에 삽입될 수 있다.

한편, 도 11에는 본 발명에 따른 제2 실시예인 흙막이 구조체(200)가 도시되어 있다. 이 흙막이 구조체(200)의 구성 및 효과는 상술한 흙막이 구조체(100)의 구성 및 효과와 대부분 동일하므로, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 흙막이 구조체(200)의 지중 부벽(20a)은, 도 10에 도시된 바와 같이 후단부가 상기 전방 강재(221)의 전단에 용접으로 결합되어 있는 스터드 볼트(227)을 더 포함한다.

상기 스터드 볼트(227)의 전단부는, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 흙막이 구조체(200)의 완성 후에 후속 시공되는 구조물(W) 또는 벽체(W)와 일체로 결합될 수 있다.

한편, 도 17에는 본 발명에 따른 제3 실시예인 흙막이 구조체(300)가 도시되어 있다. 이 흙막이 구조체(300)의 구성 및 효과는 상술한 흙막이 구조체(100)의 구성 및 효과와 대부분 동일하므로, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 흙막이 구조체(300)의 지중 부벽(20e)은, 상기 지중 부벽(20a)과 달리 철골 대신에 철근을 상기 구조재(22)로 사용하고 있다.

상기 지중 부벽(20e)의 구조재(22)는, 상기 채움재(21)의 전단부 및 후단부에 각각 배치되며, 상기 제3 방향(C3)을 따라 연장되어 있는 세로 철근(221, 222); 상기 전단부 세로 철근(221)과 후단부 세로 철근(222)을 서로 연결할 수 있도록, 상기 세로 철근(221, 222)을 둘러 감싸도록 배치되는 가로 철근(223);을 포함하고 있다.

상기 가로 철근(223)은, 상기 세로 철근(221, 222)을 둘러 감싸면서 상기 제3 방향(C3)을 따라 진행하는 나선형으로 배치되어 있다.

상기 지중 부벽(20e)의 전단에는, 앞면과 뒷면에 스터드 볼트(227)가 각각 결합되어 있는 전방 강판(229)이 배치되어 있으며, 상기 전방 강판(229)의 뒷면에 용접으로 결합된 스터드 볼트(227)는 상기 가로 철근(223) 및 세로 철근(221, 222)과 단단히 결합되어 있으며 상기 채움재(21)가 양생되면서 상기 채움재(21)와도 결합된다.

상기 전방 강판(229)의 앞면에 배치된 스터드 볼트(227)는, 상기 채움재(21)의 양생 후에 상기 채움재(21)의 일부를 제거함으로써 외부로 노출되는, 상기 전방 강판(229)의 앞면에 용접으로 결합된다.

상기 흙막이 구조체(300)는, 상기 철근(221, 222, 223)의 굵기, 배치 간격, 개수 등을 조절하여 상기 지중 부벽(20)의 구조 강도를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

상기 흙막이 구조체(300)는, 상기 전방 강판(229)의 앞면에 배치된 스터드 볼트(227)가, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 흙막이 구조체(300)의 완성 후에 후속 시공되는 구조물(W) 또는 벽체(W)와 일체로 결합될 수 있다.

한편, 도 18에는 본 발명에 따른 제4 실시예인 흙막이 구조체(400)가 도시되어 있다. 이 흙막이 구조체(400)의 구성 및 효과는 상술한 흙막이 구조체(100)의 구성 및 효과와 대부분 동일하므로, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 흙막이 구조체(400)는, 상기 전면 간벽(10)이 상기 토류판(10) 대신에 현장 타설 말뚝(10)을 포함하고 있다.

상기 현장 타설 말뚝(10)은, 상기 지중 부벽(20)의 시공 방법과 동일 또는 유사한 시공 방법이 사용될 수 있으며, 상기 지중 부벽(20)과 일체로 형성된다.

상기 현장 타설 말뚝(10)의 내부에는 상기 구조재(22)와 유사한 구조재가 삽입될 수도 있으며, 시공 상황에 따라 그러한 구조재가 삽입되지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 상기 현장 타설 말뚝(10)을 형성하기 위하여, 상기 내부 케이싱(1a)이외에, 원호형 홈(2)이 2개 형성된 상기 내부 케이싱(1b), 원호형 홈(2)이 3개 형성된 상기 내부 케이싱(1c)이 사용되고 있다.

상기 내부 케이싱(1a)은 2개의 벽이 만나는 지점에 사용되며, 상기 내부 케이싱(1b)은 3개의 벽이 만나는 지점에 사용되고, 상기 내부 케이싱(1c)은 4개의 벽이 만나는 지점에 사용된다.

상기 흙막이 구조체(400)에는, 후방 지중(G)에 매립되지 않고 굴착 공간(E)으로 노출되는 노출 부벽(N)을 포함하고 있다.

상기 흙막이 구조체(400)는, 도 18에 도시된 화살표 방향을 따라서 단위 천공 구멍(H)을 차례 차례 천공함으로써, 상기 전면 간벽(10) 및 지중 부벽(20)을 위한 통합형 주열형 지중 공간이 완성된다.

상술한 실시예들에서는, 상기 외부 케이싱(3)을 사용하여 단위 천공 구멍(H)의 천공 작업을 수행하고 있으나, 지반이 양호하여 천공 장치를 제거한 후에도 상기 단위 천공 구멍(H)이 무너지지 않고 형상을 유지할 수 있는 경우에는 상기 외부 케이싱(3)을 사용하지 않을 수 있음은 물론이다.

상술한 실시예들에서는, 상기 지중 부벽(20)으로서 상기 지중 부벽(20a, 20e)이 사용되고 있으나, 도 14에 도시된 바와 같은 다양한 실시례(20b, 20c, 20d)가 사용될 수도 있음은 물론이다.

상기 지중 부벽(20b)은 'H'자 단면의 전방 강재(221) 및 후방 강재(222)를 사용하고 있으며, 상기 지중 부벽(20c)은 'ㄷ'자 단면의 전방 강재(221) 및 후방 강재(222)를 사용하고 있으며, 상기 지중 부벽(20d)은 'T'자 단면의 전방 강재(221) 및 'O'자 단면의 후방 강재(222)를 사용하고 있다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100: 흙막이 구조체
10: 현장 타설 말뚝
20: 지중 부벽
21: 채움재
22: 구조재
221: 전방 강재
222: 후방 강재
223: 연결 강재
224: 공간 확보 부재
225: 고정 부재
226: 연결 고리
227: 스터드 볼트
228: 간벽 삽입 공간
229: 전방 강판
1: 내부 케이싱
2: 원호형 홈
3: 케이싱
4: 채움재 순환용 파이프
5: 펌프
C1: 제1 방향
C2: 제2 방향
C3: 제3 방향
E: 굴착 공간
G: 후방 지중
H: 단위 천공 구멍
N: 노출 부벽
Q: 안정액
S: 주열형 지중 공간

Claims

굴착 공간과 마주하는 일방향을 따라 배치되는 전면 간벽과, 상기 전면 간벽에 결합되되 상기 일방향과 수직한 방향으로 배치되는 지중 부벽을 포함하는 흙막이 구조체의 시공 방법에 있어서,
단위 천공 구멍을 연속적으로 중첩하여 천공하여 상기 전면 간벽 및 지중부벽의 설치 공간을 마련하는 천공단계를 포함하고,
상기 천공단계는, 원형 파이프 형상의 외부 케이싱을 이용하여 첫 번째 단위 천공 구멍을 천공하는 단계; 및 상기 외부 케이싱의 내부에 파이프형의 내부 케이싱을 삽입하고, 상기 외부 케이싱은 상기 첫 번째 단위 천공 구멍으로부터 제거하며, 상기 내부 케이싱이 남아 있는 상태에서 상기 첫 번째 단위 천공 구멍과 겹치도록 상기 외부 케이싱을 배치하여 단위 천공 구멍을 중첩하여 형성하는 단계;를 포함하되,
여기서, 상기 단위 천공 구멍을 중첩하여 형성하는 단계는,
상기 단위 천공 구멍의 중심축을 중심으로 3시 방향에 내측으로 함몰된 원호형 홈이 형성된 내부 케이싱을 삽입하고, 상기 외부 케이싱은 상기 내부 케이싱이 삽입된 단위 천공 구멍과 겹쳐지도록 하여 일방향으로 단위 천공 구멍을 천공하여 전면 간벽용 지중 공간을 형성하는 단계와,
상기 일방향으로 형성된 상기 단위 천공 구멍 중 적어도 하나에 대하여, 상기 단위 천공 구멍의 중심축을 중심으로 3시 방향 및 6시 방향에 내측으로 함몰된 원호형의 홈이 각각 형성된 내부케이싱을 삽입하고 상기 외부 케이싱은 상기 3시 및 6시 방향으로 홈이 형성된 내부케이싱이 삽입된 상기 단위 천공 구멍과 겹쳐지도록 하여 상기 일방향과 동일한 3시 방향 및 상기 일방향과 수직한 6시 방향으로 단위 천공 구멍을 후속하여 천공하거나, 또는 상기 중심축을 중심으로 3시 방향, 6시 방향, 및 12시 방향에 내측으로 함몰된 원호형의 홈이 각각 형성된 내부 케이싱을 삽입하고 상기 외부 케이싱은 상기 3시, 6시, 및 12시 방향으로 홈이 형성된 내부 케이싱이 삽입된 단위 천공 구멍과 겹쳐지도록 하여 상기 일방향과 동일한 3시 방향 및 상기 일방향과 수직한 6시 및 12시 방향으로 단위 천공 구멍을 후속하여 천공하여 상기 전면 간벽 및 상기 지중 부벽용 지중 공간을 함께 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제1항에 있어서,
천공 완료 후 천공된 벽이 무너지는 것을 방지하기 위해서,
상기 천공된 공간에 안정액을 채우는 단계;
상기 내부 케이싱 및 외부 케이싱을 제거하는 단계;
상기 천공된 공간으로 구조재를 삽입하는 단계;
상기 구조재가 삽입된 천공 공간에 상기 안정액과 치환되는 채움재를 채워서 상기 전면 간벽 또는 상기 지중 부벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 내부 케이싱 및 상기 외부 케이싱을 제거하고,
상기 천공된 공간에 구조재를 삽입한 후 채움재를 주입하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 천공된 공간에 채움재를 주입한 후, 상기 내부 케이싱 및 상기 외부 케이싱을 제거하고,
상기 천공된 공간에 구조재를 삽입하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 내부 케이싱 및 상기 외부 케이싱을 제거한 후, 상기 천공된 공간에 채움재를 주입하며,
상기 채움재가 주입된 공간으로 구조재를 삽입하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조체의 시공 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 구조재를 삽입할 때, 상기 천공된 공간에서 상기 채움재를 순환시킬 수 있도록 상기 천공된 공간의 상부에서 하부까지 연장되는 채움재 순환용 파이프를 삽입하고,
상기 채움재 순환용 파이프와 연결된 펌프를 작동시며 상기 천공된 공간의 하부에 있는 채움재를 상기 천공된 공간의 상부로 순환시키면서 상기 구조재를 침강시키는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채움재는, 콘크리트, 시멘트 몰탈, 또는 소일 시멘트를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구조재는, 철골 또는 철근을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제8항에 있어서,
상기 구조재는, 상기 천공된 공간의 전단부 및 후단부에 각각 상하방향으로 배치되는 세로철근과, 상기 전단부의 세로철근과 상기 후단부의 세로철근을 둘러 감싸도록 배치되어 상기 전단부의 세로철근과 상기 후단부의 세로철근을 연결하는 가로철근을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제8항에 있어서,
상기 구조재는,
상기 천공된 공간의 전단부에 상하방향으로 배치되는 전방강재;
상기 천공된 공간의 후단부에 상하방향으로 상기 전방강재와 이격되어 배치되는 후방강재; 및
상기 전방강재와 상기 후방강재를 서로 연결하는 연결강재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.
제1항에 있어서,
상기 지중 부벽의 전면에는 스터드 볼트가 굴착면을 향하여 결합된 것을 특징으로 하는 지중 부벽을 구비한 흙막이 구조체의 시공 방법.