KR102110080B1

KR102110080B1 - 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 h형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법

Info

Publication number: KR102110080B1
Application number: KR1020190087168A
Authority: KR
Inventors: 윤용수
Original assignee: (주)제이피이엔씨
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2020-05-12

Abstract

본 발명은 지반을 굴착하여 상부가 개방된 상태에서 지하구조물을 완성한 후, 굴착부분을 되메우는 방식으로 공사가 진행되는 개착식 지하구조물에서 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 삽입하여, 지하구조물의 영구 강콘크리트 합성벽체와 그 상부의 되메우기 구간의 가설 흙막이 벽체를 동시에 시공할 수 있도록 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체의 바람직한 일 실시예는 수직한 판 형상으로 상호 이격되어 평행하게 구성되는 한 쌍의 측면판과, 상호 이격된 측면판을 서로 연결하도록 일정간격마다 수직방향으로 구성되는 간격유지 플레이트와, 상기 측면판의 일단에 형성되는 제1결합부와, 상기 측면판의 타단에 형성된 제2결합부를 포함하여 이루어지는 H형 본체와, H형 본체의 상부에 구성되는 H형 단면을 갖는 엄지말뚝과, H형 본체의 하단부에서 하부로 일정길이 돌출하도록 구성되는 기초말뚝를 포함하여 이루어진다.

Description

엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법{H-type steel wall And Open cut method for constructing an underground structure using H-type steel wall}

본 발명은 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반을 굴착하여 상부가 개방된 상태에서 지하구조물을 완성한 후, 굴착부분을 되메우는 방식으로 공사가 진행되는 개착식 지하구조물에서 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 삽입하여, 지하구조물의 영구 강콘크리트 합성벽체와 그 상부의 되메우기 구간의 가설 흙막이 벽체를 동시에 시공할 수 있도록 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 개착식 지하구조물은 현장에서의 콘크리트 타설로 제작되거나 또는 프리캐스트 콘크리트로 조립된 것이 될 수 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허등록 제1427812호 "개착식 지하구조물 시공방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '소형 터널, 지하차도 등의 저심도 지하구조물을 설치하는 개착식 지하구조물 시공방법에 있어서, ⒜ 지반에 상기 지하구조물의 폭 이상으로 소정 거리 이격하여 흙막이 벽체(10)를 지하구조물의 양측에 길이방향으로 설치하는 단계; ⒝ 지반을 지상에서 지하로 굴착하면서 상기 흙막이 벽체(10)에 설치된 띠장(20) 사이에 복수의 버팀보(30)를 순차적으로 설치하는 단계; ⒞ 상기 버팀보(30) 설치가 완료된 후, 굴착된 지반 저면에 버림 콘크리트(40)를 타설하는 단계; ⒟ 하부 슬래브(51)와 측벽(52) 일부로 형성된 하부부재(50)를 현장타설 콘크리트로 지하구조물의 길이방향으로 설치하는 단계; ⒠ 상기 하부부재(50)의 현장타설 콘크리트 양생 후, 상기 하부부재(50)의 측벽(52)과 상기 흙막이 벽체(10) 사이에 토사를 되메우는 단계; ⒡ 상기 하부부재(50)에 장비, 자재 등을 하역, 인양할 수 있도록 지상에 설치된 크레인(60)에 의해 상기 하부부재(50) 일측 단부에 인접한 버팀보(30)를 상단에서 하단까지 해체하여 하나의 작업구(70)를 형성하는 단계; ⒢ 프리캐스트 상부부재(90)가 설치될 수 있도록 지하구조물의 길이방향으로 상기 버팀보(30) 일부를 해체하고, 상기 크레인(60)에 의해 상기 프리캐스트 상부부재(90)의 운반과 조립기능을 하는 자동장비(80)를 상기 작업구(70)를 통해 상기 하부 슬래브(51)에 하역하는 단계; ⒣ 상기 크레인(60)에 의해 상기 프리캐스트 상부부재(90)를 상기 작업구(70)를 통해 상기 자동장비(80)의 상부에 하역하는 단계; ⒤ 상기 프리캐스트 상부부재(90)는 상기 자동장비(80)에 의해 지하구조물의 길이방향으로 차례로 운반되어 상기 하부부재(50)의 측벽 상부에 설치되는 단계; ⒥ 상기 하부부재(50)와 상기 프리캐스트 상부부재(90) 사이에는 연결부(93)가 형성되고, 상기 연결부(93)에 의해 형성된 틈새에 채움재(94)를 충전하여 상기 프리캐스트 상부부재(90)와 하부부재(50)를 일체화하는 단계; ⒦ 상기 프리캐스트 상부부재(90)의 측벽과 상기 흙막이 벽체(10) 사이에 토사를 되메우고, 상기 버팀보(30)를 해체하는 단계; ⒧ 토사를 지면까지 되메우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개착식 지하구조물 시공방법'을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 흙막이 벽체의 시공이 용이하지 않고 지하구조물의 벽체가 두꺼워지는 등의 문제가 있었으며, 프리캐스트 상부부재(90)와 하부부재(50)로 구조물을 시공하도록 함으로써 양중 및 이동이 어려워 대규모 지하구조물의 시공에는 불가능한 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제1427812호 "개착식 지하구조물 시공방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개착식 지하구조물 시공시에 소일시멘트월에 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 삽입하여, 지하구조물의 영구 강콘크리트 합성벽체와 그 상부의 되메우기 구간의 가설 흙막이 벽체를 동시에 시공할 수 있도록 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 블럭을 사용하지 않아 콘크리트 블럭의 보관비용, 작업비용 등을 절감시킬 수 있고, 중량의 콘크리트 블럭을 상호 연결하여 결합시키기 위한 힘든 작업이 불필요하여 시공작업이 용이하며, 보걸이, 스터드 등의 접합이 용이하고 하중의 일부를 부담할 수 있어 벽체 두께를 줄일 수 있도록 하며, 특히, 벽체 강성이 큰 연속형 H형 강재벽체가 흙막이 벽체 및 구조물 벽체로 사용되어 굴착폭 및 버팀보를 최소화할 수 있고, 상부 슬래브가 지보재의 역할을 하여 앵커설치를 최소화할 수 있으며, 소일시멘트월(S.C.W) 적용으로 별도의 차수공법이 불필요하도록 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 수직한 판 형상으로 상호 이격되어 평행하게 구성되는 한 쌍의 측면판과, 상호 이격된 측면판을 서로 연결하도록 일정간격마다 수직방향으로 구성되는 간격유지 플레이트와, 상기 측면판의 일단에 형성되는 제1결합부와, 상기 측면판의 타단에 형성된 제2결합부를 포함하여 이루어지는 H형 본체와, H형 본체의 상부에 구성되는 H형 단면을 갖는 엄지말뚝과, H형 본체의 하단부에서 하부로 일정길이 돌출하도록 구성되는 기초말뚝를 포함하며, 제1결합부와 제2결합부와 동일한 단면 형상으로 H형 본체의 제1결합부와 제2결합부의 상부에 제1 결합레일부 및 제2결합레일부가 구성되고, 제1 결합레일부 및 제2결합레일부와 엄지말뚝을 연결하도록 구성되는 복수의 연결 플레이트가 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 제공하고자 한다.

또한, 엄지말뚝은 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 웨브로 구성되는 H형 단면이며, H형 본체의 상단부에 위치하여 상부 플랜지와 하부 플랜지의 외측면에 각각 이음판을 덧대어 볼트가 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 이음판을 관통하여 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 제공하고자 한다.

또한, 볼트가 체결되는 상부 플랜지와 하부 플랜지의 사이에는 일정 길이의 파이프 형상의 슬리브가 구성되고, 볼트가 슬리브를 관통하여 체결되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 제공하고자 한다.

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또한, (a) 지중에 도랑형태로 줄파기홈을 형성하고 가이드월을 설치하는 단계; (b) 줄파기홈을 기준으로 굴착하여 굴착홈을 형성하면서 시멘트 페이스트를 주입하여 원지반과 교반하여 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)을 형성하는 단계; (c) H형 강재벽체의 제1결합부와 H형 강재벽체(에 인접하게 배치된 H형 강재벽체의 제2결합부가 상호 결합되어 다수개의 H형 강재벽체이 상호 연속적으로 연결되도록 굴착홈의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)에 건입하는 단계; (d) 굴착홈의 내부의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)이 양생된 후 가이드월을 해체하는 단계; (e) 설계심도까지 터파기한 후 상부 슬래브를 시공하는 단계; (f) 상부 슬래브(50)의 상부에 토사 되메우기 작업 및 구조물 내부 터파기 작업을 하는 단계; (g) 구조물 내부에서 콘크리트를 타설하여 하부 슬래브를 형성하는 단계; 및 (h) H형 강재벽체의 굴착면측에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 합성벽체를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (a) 단계에서, 가이드월은, 일정길이의 부재로 일정 거리 이격되어 평행하게 구성되는 상부 지지부재와, 한 쌍의 상부 지지부재의 마주보는 면에 수직하게 구성되는 가이드 플레이트와, 한 쌍의 상부 지지부재를 연결하도록 구성되는 복수의 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (a) 단계에서, 가이드월은, 상부 지지부재의 상부에 길이방향으로 일정 간격마다 결합공이 통공되어 형성되고, 연결부재의 양단부가 결합공에 볼트 결합되어 인접한 연결부재 간의 간격을 조절하여 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (d) 단계에서, 가이드월을 해체하고 일정 깊이로 굴착하여 엄지말뚝(200b)을 노출시킨 후, 엄지말뚝에 띠장 보걸이를 용접하고 띠장 및 어스앵커를 설치하고, (e)와 (f) 단계 사이에, 띠장 보걸이, 띠장 및 어스앵커를 제거하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (e) 단계는, 설계심도까지 터파기한 후 H형 강재벽체에 보걸이를 용접하고, 보걸이에 슬래브 거치용 받침보를 설치하고, 슬래브 거치용 받침보에 PC슬래브를 거치한 후 PC슬래브의 상부에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브를 시공하도록 하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (e) 단계는, H형 강재벽체의 굴착면측에 슬래브 철근 결속용 스터드 볼트를 설치하고, 스터드 볼트와 슬래브 형성을 위한 철근을 체결한 후에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (g) 단계에서, 하부 슬래브 형성 후, H형 강재벽체에 철근 강결용 스터드를 설치하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법은 개착식 지하구조물 시공시에 소일시멘트월에 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 삽입하여, 지하구조물의 영구 강콘크리트 합성벽체와 그 상부의 되메우기 구간의 가설 흙막이 벽체를 동시에 시공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 콘크리트 블럭을 사용하지 않아 콘크리트 블럭의 보관비용, 작업비용 등을 절감시킬 수 있고, 중량의 콘크리트 블럭을 상호 연결하여 결합시키기 위한 힘든 작업이 불필요하여 시공작업이 용이하며, 보걸이, 스터드 등의 접합이 용이하고 하중의 일부를 부담할 수 있어 벽체 두께를 줄일 수 있도록 하는 효과도 있다.

특히, 벽체 강성이 큰 연속형 H형 강재벽체가 흙막이 벽체 및 구조물 벽체로 사용되어 굴착폭 및 버팀보를 최소화할 수 있고, 상부 슬래브가 지보재의 역할을 하여 앵커설치를 최소화할 수 있으며, 소일시멘트월(S.C.W) 적용으로 별도의 차수공법이 불필요한 효과도 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 H형 강재벽체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 H형 강재벽체의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 H형 강재벽체의 연결된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 12는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 순서대로 도시한 도이다.
도 13은 본 발명의 가이드월의 일실시예를 도시한 사시도이다.
도 14는 도 8 내지 도 10의 다른 실시예를 도시한 도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법은 지반을 굴착하여 상부가 개방된 상태에서 지하구조물을 완성한 후, 굴착부분을 되메우는 방식으로 공사가 진행되는 개착식 지하구조물에서 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 조립하여 삽입하여, 지하구조물의 지중 연속벽을 시공할 수 있도록 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.

이하 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 H형 강재벽체의 사시도이다.

H형 강재벽체(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, H형 본체(200a)와, H형 본체(200a)의 상부에 형성되는 엄지말뚝(200b)과, H형 본체(200a)의 하부에 형성되는 기초말뚝(200c)을 포함하여 이루어진다.

H형 본체(200a)는 수직한 판 형상으로 상호 이격되어 평행하게 구성되는 한 쌍의 측면판(212)과, 상호 이격된 측면판(212)을 서로 연결하도록 일정간격마다 수직방향으로 구성되는 간격유지 플레이트(211)로 이루어져 H형 단면으로 구성된다.

굴착홈(12)에는 H형 강재벽체(200) 제1결합부(214)와 이웃하게 배치된 H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)가 상호 결합되어 다수개의 H형 강재벽체(200)가 상호 연속적으로 연결된다.

상기 측면판(212)은 강재 판 형상으로 이루어지며, 상기 제1결합부(214)는 상기 측면판(212)의 일단에 형성되고, 제2결합부(215)는 상기 측면판(212)의 타단에 형성되어 H형 강재벽체(200)와 H형 강재벽체(200)를 연속하여 이을 때, H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)에 인접한 H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)가 끼워져 결합되게 된다.

이때, H형 강재벽체(200)간의 연속적이고 안정적인 결합을 위하여, 제1결합부(214)에는 수용홈(214a)이 형성되도록 할 수 있으며, 도시되지는 않았지만, 제2결합부(215)는 수용홈(214a)에 끼워지도록 이에 대응하는 형상으로 이루어져, H형 강재벽체(200)의 일단의 제1결합부(214)에 인접한 H형 강재벽체(200)의 타단의 제2결합부(215)가 끼워져 구성되도록 하는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 제1결합부(214)와 제2 결합부(215)가 동일한 형상으로 이루어지도록 하고, 인접한 H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)와 제2 결합부(215)가 이에 대응하는 동일한 형상으로 이루어지도록 하여, 안정적인 결합이 되도록 할 수도 있다.

이를 위하여 제1결합부(214) 및 제2결합부(215)는 도 3에서와 같이, 측면판(212)을 절곡하여 v형 또는 u형으로 이루어지도록 하여 수용홈(214a)(215a)을 형성하도록 할 수 있으며, 이에 인접한 H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)와 제2 결합부(215)는 수용홈(214a)(215a)에 끼워져 결합되도록 단부를 사선으로 절곡한 절곡부(214b)(215b)가 형성되도록 하여, H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)의 수용홈(214a)에 인접한 H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)의 절곡부(215b)가 끼워지도록 할 수도 있다.

상기 측면판(212)에는 복수의 관통공(미도시)이 형성되어, 상기 굴착홈(12)에 굴착토와 교반된 시멘트 페이스트가 상기 관통공을 통해 상기 H형 강재벽체(200)의 내부와 외부 사이를 유동하도록 할 수도 있다. 관통공은 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 복수개가 형성될 수 있고, 그 크기 역시 다양하게 이루어질 수 있다.

상기와 같은 관통공은 한 쌍의 측면판(212)에 모두 통공되어 형성될 수도 있으며, 굴착되는 측의 측면판(212)에는 형성되지 않도록 하고 타측의 측면판(212)에만 형성되도록 할 수도 있다.

간격유지 플레이트(211)는 판형상으로 이루어지며, 한 쌍의 측면판(212)의 내측면에 접합이 용이하도록 I형 단면을 갖도록 구성되도록 할 수도 있으며, 일정 간격을 두고 복수개가 구성되도록 한다.

이와 같은 간격유지 플레이트(211)는 한 쌍의 측면판(212)을 일정 간격을 유지하면서 연결하도록 한다.

H형 강재벽체(200)는, 하단부에서 하부로 일정길이 돌출하도록 기초말뚝(200c)가 형성되도록 하여, 연약지반 등의 경우에도 기초말뚝(200c)를 상기 굴착홈(12)의 저면에 수직으로 매설하여 H형 강재벽체(200)를 상기 굴착홈(12)에 고정 설치하도록 할 수 있다.

기초말뚝(200c)은 H형강, 각형강관, 파이프 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, H형 강재벽체(200)의 측면판(212)에 이음판(224)을 덧대거나 직접 용접 하는 등의 공지의 방법으로 접합되도록 할 수 있다.

이와 같이 기초말뚝(200c)은 H형 강재벽체(200)을 굴착홈(12)으로 매입되도록 상부에서 하부로 하강시켜 기초말뚝가 굴착홈(12)의 저면에 수직으로 삽입되어 매설되도록 함으로써, 굴착홈(12) 안정적으로 고정 설치되도록 할 수 있다.

기초말뚝(200c)의 설치 간격 및 크기 등은 지반 지지력을 고려하여 다양하게 형성될 수 있다.

H형 강재벽체(200)의 상부에는 엄지말뚝(200b)이 구성되는데, 엄지말뚝(200b)은 상부 슬래브(50)가 형성되는 상부에서의 토압을 지지하도록 하며, H형 강재벽체(200)의 상부에 엄지말뚝(200b)이 수직방향으로 구성된다.

엄지말뚝(200b)의 설치간격은 다양하게 형성될 수 있는데, 되메우기를 하면 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)에 작용하는 토압을 고려하여 설치간격을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 H형 강재벽체의 확대도이고, 도 3은 본 발명의 H형 강재벽체의 연결된 상태를 도시한 평면도이다.

특히, 도 2에서와 같이, 엄지말뚝(200b)은 H형 본체(200a)의 상부에 볼트 접합, 용접 등 공지의 다양한 방법으로 접합되도록 한다.

이와 같은 엄지말뚝(200b)은 상부 플랜지(221), 하부 플랜지(222) 및 웨브(223)로 구성되는 H형 단면으로 이루어질 수 있으며, 도시된 바와 같이, 미리 H형 강재벽체(200)에 접합하여 굴착홈(12)에 삽입하도록 하며, 이와 같이 구성된 엄지말뚝(200b)은 후술하는 (e)와 (f) 단계사이에, 엄지말뚝(200b)만을 인발하여 제거하도록 하여 재사용이 가능하도록 할 수도 있다.

이때, 엄지말뚝(200b)의 인발을 용이하게 하기 위하여, 엄지말뚝(200b)은 도 11 내지 도 3에 도시된 바와 같이, H형 본체(200a)의 상단부에 위치하여 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(222)의 외측면에 각각 이음판(224)을 덧대어 볼트(225)가 상부 플랜지(221), 하부 플랜지(223) 및 이음판(224)을 관통하여 결합하도록 구성하도록 하여, 볼트(225)를 해체하고 엄지말뚝(200b)을 인발하여 제거하여 재사용하도록 할 수 있다.

특히, 볼트(225)가 체결되는 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(222)의 사이에는 일정 길이의 파이프 형상의 슬리브(226)가 구성되도록 하고, 볼트(225)가 슬리브(226)를 관통하여 체결되도록 함으로써, 볼트(225)의 체결 및 해체가 용이하게 하도록 할 수 있다.

또한, 도 3에서와 같이, H형 강재벽체(200)와 H형 강재벽체(200)의 연결시에는 H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)와 인접한 H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)가 결합되도록 하는데, 이의 결합을 위해서는 상부에서 하부로 제1결합부(214)와제2결합부(215)가 맞물리도록 슬라이딩시켜 결합하게 된다. 따라서, 결합을 용이하도록 하고, 엄지말뚝(200b)에서와 시공오차보정 등을 위하여, 도 11에서와 같이, 제1결합부(214)와 제2결합부(215)와 동일한 단면 형상으로 H형 본체(200a)의 제1결합부(214)와 제2결합부(215)의 상부에 제1 결합레일부(200d) 및 제2결합레일부(200e)가 구성되도록 하고, 제1 결합레일부(200d) 및 제2결합레일부(200e)와 엄지말뚝(200b)을 연결하도록 구성되는 복수의 연결 플레이트(200f)가 구성되도록 할 수도 있다.

연결 플레이트(200f) 역시 엄지말뚝(200b)과의 체결시에 볼트(225)를 이용하여 체결하고, 엄지말뚝(200b)의 인발시에 볼트(225)를 해체하도록 할 수 있으며, 일정 길이의 파이프 형상의 슬리브(226)가 구성되도록 하고, 볼트(225)가 슬리브(226)를 관통하여 체결되도록 할 수도 있다.

도 4 내지 도 12는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법을 순서대로 도시한 도이다.

먼저, 도 4에서와 같이, 지중에 도랑형태로 줄파기홈(11)을 형성하고 가이드월(100)을 설치하도록 한다(a).

후술하는 단계에서의 굴착홈(12)을 형성하기 전에 지장물 등을 확인하기 위하여 줄파기를 하여 줄파기홈(11)을 형성하도록 한다.

이때, 줄파기홈(11)에는 가이드월(100)이 설치되기 때문에, 가이드월(100)의 설치를 위한 추가 터파기 등이 필요할 수 있으며, 이와 같은 줄파기홈(11)에 가이드월(100)을 설치하도록 한다.

도 13은 본 발명의 가이드월의 일실시예를 도시한 사시도이다.

가이드월(100)은 후술하는 단계에서의 H형 강재벽체(200)가 굴착홈(12)에 삽입될 때 가이드 역할을 하도록 하는 것으로, 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 특히, 도 13에 도시된 바와 같이, 일정길이의 부재로 일정 거리 이격되어 평행하게 구성되는 상부 지지부재(110)와, 한 쌍의 상부 지지부재(110)의 마주보는 면에 수직하게 구성되는 가이드 플레이트(120)와, 한 쌍의 상부 지지부재(110)를 연결하도록 구성되는 복수의 연결부재(130)로 이루어지도록 할 수 있다.

상부 지지부재(110)는 H형강 등으로 이루어질 수 있으며, 일정 거리 이격되어 한 쌍으로 이루어지고 한 쌍의 상부 지지부재(110)의 사이로 H형 강재벽체(200)가 삽입되도록 한다.

이때, 한 쌍의 상부 지지부재(110)의 마주보는 면에는 각각 수직하게 판 형상의 가이드 플레이트(120)가 구성되도록 하여, H형 강재벽체(200) 및 엄지말뚝(200b)의 삽입시에 가이드 플레이트(120)가 가이드 역할을 하도록 한다.

또한, 한 쌍의 상부 지지부재(110)를 연결하도록 구성되는 복수의 연결부재(130)가 구성되는데, 연결부재(130)는 한 쌍의 상부 지지부재(110) 간의 일정한 간격을 유지하도록 하는 간격유지재의 역할을 함과 동시에 연결부재(130)와 연결부재(130) 사이의 간격을 조절하여 H형 강재벽제(200)가 삽입될 때 가이드 역할을 하도록 한다.

특히, 가이드월(100)은, 상부 지지부재(110)의 상부에 길이방향으로 일정 간격마다 결합공(111)이 통공되어 형성되도록 하고 연결부재(130)의 양단부에도 이에 대응하는 결합공(131)이 통공되도록 하여, 상부 지지부재(110)와 연결부재(130)가 볼트(140)로 결합되도록 함으로써, 연결부재(130)가 상부 지지부재(110)의 길이방향을 따라 연결부재(130)간의 간격을 조절하여 결합되도록 함으로써, 다양한 규격의 H형 강재벽제(200)의 가이드 역할을 하도록 할 수 있다.

이후, 도 5에서와 같이, 줄파기홈(11)을 기준으로 굴착하여 굴착홈(12)을 형성하면서 시멘트 페이스트를 주입하여 원지반과 교반하여 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)을 형성하도록 한다(b).

삼축 오거 등을 줄파기홈(11)을 기준으로 지중으로 삽입하여 물을 분사하면서 굴착한 후 오거를 인발하면서 시멘트 페이스트를 주입하여 원지반과 교반하며 인발하도록 하여, 굴굴착홈(12)을 형성하면서 시멘트 페이스트를 주입하여 원지반과 교반하여 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)이 형성되도록 한다.

이후, 다수개의 H형 강재벽체(200)를 상호 연속적으로 연결되도록 굴착홈(12)의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)에 건입하도록 한다(c).

H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)와 H형 강재벽체(200)에 인접하게 배치된 H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)가 상호 결합되어 다수개의 H형 강재벽체(200)이 상호 연속적으로 연결되도록 굴착홈(12)의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)에 건입하도록 한다.

이후, 도 6에서와 같이, 굴착홈(12)의 내부의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)이 양생된 후 가이드월(100)을 해체하도록 한다(d).

또한, 필요한 경우에는 가이드월(100)을 해체하고 일정 깊이로 굴착하여 엄지말뚝(200b)을 노출시키고, 도 6 및 도 7에서와 같이, 엄지말뚝(200b)에 띠장 보걸이(410)를 용접하여 설치하고 띠장 보걸이(410)에 띠장(420) 및 어스앵커(400)를 설치하도록 할 수 있다.

이때, 필요에 따라서 도 7 및 도 8에서와 같이, 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)과 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)의 사이에 일정 깊이로 굴착하고 H형 본체(200a)와 동일한 형상으로 이루어지거나, 이외의 다양한 형상의 중앙부 벽체(200h)를 시공하도록 할 수도 있다.

이와 같이, 띠장 보걸이(410), 띠장(420) 및 어스앵커(400)를 설치한 경우에는 (e)와 (f) 단계 사이에, 띠장 보걸이(410), 띠장(420) 및 어스앵커(400)를 제거하도록 한다.

이후, 도 8 내지 도 9에서와 같이, 설계심도까지 터파기한 후 상부 슬래브(50)를 시공하도록하고(e), 도 10에서와 같이, 상부 슬래브(50)의 상부에 토사 되메우기 작업을 하고, 상부 슬래브(50) 하부의 구조물 내부 터파기 작업을 하도록 한다(f).

도 14는 도 8 내지 도 10의 다른 실시예를 도시한 도이다.

본 단계에서의 상부 슬래브(50)는 도 8 및 도 9에서와 같이, PC슬래브(500)로 이루어질 수도 있고, 도 14에서와 같이, 거푸집을 설치하고 콘크리트를 현장 타설하여 이루어질 수도 있다.

PC슬래브(500)를 이용하는 경우에는 도 8 및 도 9에서와 같이, 설계심도까지 터파기한 후 H형 강재벽체(200)에 보걸이(510)를 용접하고, 보걸이(510)에 슬래브 거치용 받침보(520)를 설치하고, 슬래브 거치용 받침보(520)에 PC슬래브(500)를 거치하고, PC슬래브(500)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브(50)를 시공하도록 한다.

이때, H형 강재벽체(200)의 측면판(212)에 보걸이(510)를 용접하여 설치하고, 보걸이(510)에 슬래브 거치용 받침보(520)를 설치하도록 하며, 보걸이(510) 및 슬래브 거치용 받침보(520)는 PC슬래브 거치를 위한 공지의 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 H형 강재벽체(200)가 강재로 되어 있어 보걸이(510) 등의 접합이 매우 용이하다.

또한, 상부 슬래브(50)가 현장 타설 콘크리트로 이루어지는 경우에는 도 14a에서와 같이, H형 강재벽체(200)의 굴착면측에 슬래브 철근 결속용 스터드 볼트(610)를 설치하도록 한다.

이때에도 H형 강재벽체(200)와 H형 강재벽체(200)의 사이에 필요시에 중앙부 파일(620)을 근입하여 구성하도록 할 수 있으며, 중앙부 파일(620) 형성시에 중앙부 파일(620)에 스터드 볼트(610)를 설치하도록 한다.

이후, 도 14b에서와 같이, 거푸집 등을 설치하고, 스터드 볼트(610)와 슬래브 형성을 위한 철근을 체결한 후에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브(50)를 형성하도록 한다.

상부 슬래브(50) 양생 후에 버팀보 등을 해체하고 도 14c에서와 같이, 상부 슬래브(50)의 상부에 토사 되메우기 작업을 하고, 상부 슬래브(50) 하부의 구조물 내부 터파기 작업을 한다.

이후, 도 11에서와 같이, 구조물 내부에서 콘크리트를 타설하여 하부 슬래브(60)를 형성하도록 한다(g).

하부 슬래브 형성을 위한 하부 슬래브 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하부 슬래브(60)를 형성하도록 한다.

이때, 노출된 H형 강재벽체(200)의 측면판(212)에 철근 강결용 스터드(280)를 설치하도록 하고, 다음 단계에서, 철근 배근시 철근 배근이 용이하도록 하면서 콘크리트와의 전단 연결재 기능을 하도록 한다.

마지막으로, 도 12에서와 같이, H형 강재벽체(200)에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 벽체(70)를 형성하도록 한다(h).

이후에는 구조물 내부에 포장공사 등을 실시하여 완공하도록 한다.

상기와 같은 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체 및 이를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법은 개착식 지하구조물 시공시에 소일시멘트월에 강재로 이루어진 H형 강재벽체를 연속적으로 연결되게 삽입하여, 지하구조물의 영구 강콘크리트 합성벽체와 그 상부의 되메우기 구간의 가설 흙막이 벽체를 동시에 시공할 수 있으며, 콘크리트 블럭을 사용하지 않아 콘크리트 블럭의 보관비용, 작업비용 등을 절감시킬 수 있고, 중량의 콘크리트 블럭을 상호 연결하여 결합시키기 위한 힘든 작업이 불필요하여 시공작업이 용이하며, 보걸이, 스터드 등의 접합이 용이하고 하중의 일부를 부담할 수 있어 벽체 두께를 줄일 수 있도록 하는 효과도 있으며, 특히, 벽체 강성이 큰 연속형 H형 강재벽체가 흙막이 벽체 및 구조물 벽체로 사용되어 굴착폭 및 버팀보를 최소화할 수 있고, 상부 슬래브가 지보재의 역할을 하여 앵커설치를 최소화할 수 있으며, 소일시멘트월(S.C.W) 적용으로 별도의 차수공법이 불필요한 효과도 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11 : 줄파기홈
12 : 굴착홈
13 : 소일시멘트월
100 : 가이드월
110 : 상부 지지부재
111 : 결합공
120 : 가이드 플레이트
130 : 연결부재
200 : H형 강재벽체
200a : H형 본체
200b : 엄지말뚝
200c : 기초말뚝
211 : 간격유지 플레이트
212 : 측면판
214 : 제1결합부
214a : 수용홈
215 : 제2결합부
221 : 상부 플랜지
222 : 하부 플랜지
223 : 웨브
280 : 철근 강결용 스터드
400 : 어스앵커
410 : 띠장 보걸이
420 : 띠장
500 : PC슬래브
510 : 보걸이
520 : 받침보
50 : 상부 슬래브
60 : 하부 슬래브
70 : 벽체

Claims

수직한 판 형상으로 상호 이격되어 평행하게 구성되는 한 쌍의 측면판(212)과, 상호 이격된 측면판(212)을 서로 연결하도록 일정간격마다 수직방향으로 구성되는 간격유지 플레이트(211)와, 상기 측면판(212)의 일단에 형성되는 제1결합부(214)와, 상기 측면판(212)의 타단에 형성된 제2결합부(215)를 포함하여 이루어지는 H형 본체(200a)와,
H형 본체(200a)의 상부에 구성되는 H형 단면을 갖는 엄지말뚝(200b)과,
H형 본체(200a)의 하단부에서 하부로 일정길이 돌출하도록 구성되는 기초말뚝(200c)를 포함하며,
제1결합부(214) 및 제2결합부(215)와 동일한 단면 형상으로 H형 본체(200a)의 제1결합부(214)와 제2결합부(215)의 상부에 제1 결합레일부(200d) 및 제2결합레일부(200e)가 구성되고,
제1 결합레일부(200d) 및 제2결합레일부(200e)와 엄지말뚝(200b)을 연결하도록 구성되는 복수의 연결 플레이트(200f)가 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체.
청구항 1에 있어서,
엄지말뚝(200b)은 상부 플랜지(221), 하부 플랜지(222) 및 웨브(223)로 구성되는 H형 단면이며,
H형 본체(200a)의 상단부에 위치하여 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(222)의 외측면에 각각 이음판(224)을 덧대어 볼트(225)가 상부 플랜지(221), 하부 플랜지(223) 및 이음판(224)을 관통하여 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체.
청구항 2에 있어서,
볼트(225)가 체결되는 상부 플랜지(221)와 하부 플랜지(222)의 사이에는 일정 길이의 파이프 형상의 슬리브(226)가 구성되고,
볼트(225)가 슬리브(226)를 관통하여 체결되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체.
삭제
청구항 1에 기재된 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체(200)를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법에 있어서,
(a) 지중에 도랑형태로 줄파기홈(11)을 형성하고 가이드월(100)을 설치하는 단계;
(b) 줄파기홈(11)을 기준으로 굴착하여 굴착홈(12)을 형성하면서 시멘트 페이스트를 주입하여 원지반과 교반하여 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)을 형성하는 단계;
(c) H형 강재벽체(200)의 제1결합부(214)와 H형 강재벽체(200)에 인접하게 배치된 H형 강재벽체(200)의 제2결합부(215)가 상호 결합되어 다수개의 H형 강재벽체(200)이 상호 연속적으로 연결되도록 굴착홈(12)의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)에 건입하는 단계;
(d) 굴착홈(12)의 내부의 소일시멘트월(Soil Cemont Wall)(13)이 양생된 후 가이드월(100)을 해체하는 단계;
(e) 설계심도까지 터파기한 후 상부 슬래브(50)를 시공하는 단계;
(f) 상부 슬래브(50)의 상부에 토사 되메우기 작업 및 구조물 내부 터파기 작업을 하는 단계;
(g) 구조물 내부에서 콘크리트를 타설하여 하부 슬래브(60)를 형성하는 단계; 및
(h) H형 강재벽체(200)의 굴착면측에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 합성벽체(70)를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(a) 단계에서,
가이드월(100)은, 일정길이의 부재로 일정 거리 이격되어 평행하게 구성되는 상부 지지부재(110)와, 한 쌍의 상부 지지부재(110)의 마주보는 면에 수직하게 구성되는 가이드 플레이트(120)와, 한 쌍의 상부 지지부재(110)를 연결하도록 구성되는 복수의 연결부재(130)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 6에 있어서,
(a) 단계에서,
가이드월(100)은, 상부 지지부재(110)의 상부에 길이방향으로 일정 간격마다 결합공(111)이 통공되어 형성되고,
연결부재(130)의 양단부가 결합공(111)에 볼트 결합되어 인접한 연결부재(130) 간의 간격을 조절하여 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(d) 단계에서,
가이드월(100)을 해체하고 일정 깊이로 굴착하여 엄지말뚝(200b)을 노출시킨 후, 엄지말뚝(200b)에 띠장 보걸이(410)를 용접하고 띠장(420) 및 어스앵커(400)를 설치하며,
(e)와 (f) 단계 사이에,
띠장 보걸이(410), 띠장(420) 및 어스앵커(400)를 제거하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(e) 단계는,
설계심도까지 터파기한 후 H형 강재벽체(200)에 보걸이(510)를 용접하고, 보걸이(510)에 슬래브 거치용 받침보(520)를 설치하고, 슬래브 거치용 받침보(520)에 PC슬래브(500)를 거치한 후 PC슬래브(500)의 상부에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브(50)를 시공하도록 하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(e) 단계는,
H형 강재벽체(200)의 굴착면측에 슬래브 철근 결속용 스터드 볼트(610)를 설치하고, 스터드 볼트(610)와 슬래브 형성을 위한 철근을 체결한 후에 콘크리트를 타설하여 상부 슬래브(50)를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.
청구항 5에 있어서,
(g) 단계에서,
하부 슬래브(60) 형성 후, H형 강재벽체(200)에 철근 강결용 스터드(280)를 설치하는 것을 특징으로 하는 엄지말뚝 및 기초말뚝 일체형 H형 강재벽체를 이용한 개착식 지하구조물 시공방법.