KR102141679B1

KR102141679B1 - I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법

Info

Publication number: KR102141679B1
Application number: KR1020200059605A
Authority: KR
Inventors: 정택동; 이성민
Original assignee: 정택동; 주식회사 지에스지이엔지
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-08-05

Abstract

본 발명은 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 가시설 벽체를 이루는 주벽이 주열식 강관파일들에 의해 설치되면 'I'자형 또는 'T'자형 고정지지체가 부벽 구조 형태로 배면측(토사측에 매입)에 이웃하면서 캡빔에 의해 상단부가 일체화되도록 하는 바, 이는 단면 2차 모멘트 증가로 인해 단면계수가 증가되어 단면 저항력을 극대화시켜 흙막이 구조 강도가 크게 개선되고, 시공이 단순화되어 생산성이 향상되며, 토압 응력에 대한 연결성이 개선되어 구조 안정성이 개선되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기준 강관파일에 대하여 브리지 강관파일과 버팀 강관파일이 원주면 접선 밀착에 따른 최단거리 고정지지체를 이루도록 하는 바, 대지 여유가 없는 구간에 대한 자립식 흙막이 벽체로 활용이 용이하고 부지 여유가 없는 구간에서 절토부 옹벽으로의 사용이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 강관파일 내에 삽입된 H-빔(주철근 역할)과 주두 캡빔 시공으로 하여금 저항면적이 확대되어 휨 모멘트 강성 단면계수(5배 이상)가 증대됨은 물론 공사비가 10~30% 절감되어 경제적이며, 작업자로 하여금 시공 작업(추가 적인 쏘일앵커 등의 부작업이 필요없음-접합 용접, 볼트 작업 생략)이 원활하도록 보장되어 작업성이 크게 향상되는 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 본 발명은 상부에 캡빔(CAP CON'C)으로 인해 지지점이 형성되고, I형태로 된 단면력과 저항면적 증대로 인해 안전성이 확보되며, 후면에 2열 C.I.P가 형성되어 부(-)모멘트에 대한 저항력이 증대되어 구조 강성이 높은 것을 특징으로 한다.(자립 구조물 모멘트는 부모멘트 발생으로 본 발명은 C.I.P가 2열 배치되므로 모멘트에 대한 저항성이 증대되는 효과가 있다.)

Description

I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법{Freestanding sheathing construction method using I-type buttress}

본 발명은 가시설 벽체를 이루는 주벽이 주열식 강관파일들에 의해 설치되면 'I'자형 또는 'T'자형 고정지지체가 부벽 구조 형태로 배면측(토사측에 매입)에 이웃하면서 캡빔에 의해 상단부가 일체화되도록 하는 바, 이는 단면 2차 모멘트 증가로 인해 단면계수가 증가되어 단면 저항력을 극대화시켜 흙막이 구조 강도가 크게 개선되고, 시공이 단순화되어 생산성이 향상되며, 토압 응력에 대한 연결성이 확보되어 구조 안정성이 개선되는 것을 특징으로 하는 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법에 관한 것이다.

다시 말해, 본 발명은 상부에 캡빔(CAP CON'C)으로 인해 지지점이 형성되고, I형태로 된 단면력과 저항면적 증대로 인해 안전성이 확보되며, 후면에 2열 C.I.P가 형성되어 부(-)모멘트에 대한 저항력이 증대되어 구조 강성이 높은 것을 특징으로 한다.(자립 구조물 모멘트는 부모멘트 발생으로 본 발명은 C.I.P가 2열 배치되므로 모멘트에 대한 저항성이 증대되는 효과가 있다.)

일반적으로 흙막이 가시설 벽체 또는 옹벽 구조물은 토목, 건축 공사 등에서 굴착에 따른 토사 붕괴를 방지하기 위한 구조물이다.

이에 그 시공방법은 계획된 가시설 벽체 또는 옹벽 라인에 배면 작업공간을 감안하여 굴착하고, 천공장비를 통해 수직으로 천공 홀을 복수 개 천공한 다음 각 천공 홀에 C.I.P 강관파일 또는 H-파일을 삽입한 후 천공 홀에 다시 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 완성하게 된다.

이와 같이 세워진 다수의 C.I.P 강관파일 또는 H-파일은 그 자체로 또는 별도의 피씨패널을 설치하여 벽을 형성한 다음 부가적인 토류판을 설치하여 패널과 토류판 사이에 콘크리트를 타설하거나 골재를 채워 옹벽을 형성하게 되는 것으로 마무리 하게된다.

한편, 이러한 구조로 이루어진 종전의 가시설 흙막이 벽체 또는 옹벽은 노출되는 C.I.P 강관파일이나 H-파일의 길이가 길수록 변위가 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해서는 각 파일들을 이중으로 설치하거나 별도의 고정 지지체를 부설하여 변위를 방지하도록 유도하게 된다.

그러나, 대형 파일들의 경우 매우 고가이므로 보강을 위해 자재가 많이 소요되면 시공비가 대폭 상승하는 요인으로 작용되어 경제성이 저하되는 문제가 발생되다.

그리고 통상 H-파일의 경우에는 후방에 네일을 수평으로 설치하여 H-파일의 변위를 방지하여야 하는데 이는 네일의 길이가 길수록 여유 부지를 확보해야 하는 바, 계획부지가 현저하게 좁아지는 문제점이 발생된다.

1. 대한만국 특허등록 제10-2082175호(2020.02.21. 등록)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 가시설 벽체를 이루는 주벽이 주열식 강관파일들에 의해 설치되면 'I'자형 또는 'T'자형 고정지지체가 부벽 구조 형태로 배면측(토사측에 매입)에 이웃하면서 캡빔에 의해 상단부가 일체화되도록 하는 바, 이는 단면 2차 모멘트 증가로 인해 단면계수가 증가되어 단면 저항력을 극대화시켜 흙막이 구조 강도가 크게 개선되고, 시공이 단순화되어 생산성이 향상되며, 토압 응력에 대한 연결성이 확보되어 구조 안정성이 개선되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이에, 본 발명은 기준 강관파일에 대하여 브리지 강관파일과 버팀 강관파일이 원주면 접선 밀착에 따른 최단거리 고정지지체를 이루도록 하는 바, 대지 여유가 없는 구간에 대한 자립식 흙막이 벽체로 활용이 용이하고 부지 여유가 없는 구간에서 절토부 옹벽으로의 사용이 가능한 것을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 강관파일 내에 삽입된 H-빔(주철근 역할)과 주두 캡빔 시공으로 하여금 저항면적이 확대되어 휨 모멘트 강성 단면계수(5배 이상)가 증대됨은 물론 공사비가 10~30% 절감되어 경제적이며, 작업자로 하여금 시공 작업(추가 적인 쏘일앵커 등의 부작업이 필요없음-접합 용접, 볼트 작업 생략)이 원활하도록 보장되어 작업성이 크게 향상되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 천공된 지반 공내에 H-빔(110: 또는 철근망)을 내장한 강관파일(100)을 삽입하여 주열식 가시설 벽체를 이루도록 하는 주벽 시공단계(S100)와; 상기 주벽을 이루는 강관파일(100) 중 선택된 기준 강관파일(100a) 후방에 고정지지체(200)가 배치되도록 하되, 상기 고정지지체(200)는 브리지 강관파일(210)과 버팀 강관파일(220)로 구성되며, 상기 브리지 강관파일(210)은 기준 강관파일(100a)에 대하여 동일한 축선으로 기립하면서 상하 길이방향 선상 중 일측 선상이 기준 강관파일(100a)의 선상과 서로 맞닿으며 선접촉 형태로 밀착되도록 형성되고, 상기 버팀 강관파일(220)은 평면 기준 브리지 강관파일(210)의 후방에서 복수개가 중심선(축선)을 기준으로 좌우 서로 대칭된 배치되도록 하되, 상기 브리지 강관파일(210)과 복수의 버팀 강관파일(220)은 각자의 원주면이 서로 접선하면서 기준 강관파일(100a)과 함께 'I'자형 또는 'T' 자형의 최단거리 고정지지체(200)를 이루며 토사에 매립되도록 하는 부벽 시공단계(S200)와; 상기 주벽 시공과 부벽 시공이 완료되면 지반 상측으로 돌출된 강관파일(100)들과 고정지지체(200)들의 주두에 대하여 현장 콘크리트를 타설하여 주벽과 부벽의 상측단이 캡빔(300: Cab Beam)에 의해 일체화 고정 접합되도록 하는 캡빔 시공단계(S300)가; 구성되어 이루어진다.

이에, 상기 주벽 시공단계(S100)에서 기준 강관파일(100a)과 버팀 강관파일(220)의 내부에는 H-빔(110)이 내장되도록 형성된다.(상기 H-빔은 선택적인 실시예로서, 가시설 벽체의 구조가 형성된 후 크레인을 통해 제거(분리)하여 재사용할 수도 있게 된다.)

또한, 상기 주벽 시공단계(S100)에서 가시설 벽체의 주벽을 이루는 강관파일(100)들의 하부측에는 지지용 콘크리트 빔(400)과 기초콘크리트(500)가 타설되어 강관파일(100)들의 하부 지지력을 보강하도록 형성된다.

이에, 본 발명은 다른 실시예로서, 상기 부벽 시공단계(S200)에서 기준 강관파일(100a)은 평면 기준 전방부(토사 반대측)를 1/2 또는 설정된 면적에 따라 절개하여 개방면(120)을 형성하도록 하되, 상기 개방면(120)을 통해 노출된 H-빔(110)의 개구홈(111)에는 토류판(600)이 상하방향으로 삽입 적층되면서 흙막이 가벽을 이루도록 형성된다.

이때, 본 발명은 또 다른 실시예로서, 상기 캡빔 시공단계(S300)가 완료되면 기준 강관파일(100a)의 일측에 앵커 고정구(700)를 형성하도록 하되, 상기 앵커 고정구(700)는 어스앵커(800)와 연결되면서 절토부 옹벽용 피씨판넬(900)과 조립되도록 하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 발명은 상부에 캡빔(CAP CON'C)으로 인해 지지점이 형성되고, I형태로 된 단면력과 저항면적 증대로 인해 안전성이 확보되며, 후면에 2열 C.I.P가 형성되어 부(-)모멘트에 대한 저항력이 증대되어 구조 강성이 높은 것을 특징으로 한다.

즉, 자립 구조물 모멘트는 부모멘트 발생으로 본 발명은 C.I.P가 2열 배치되므로 모멘트에 대한 저항성이 증대되는 효과가 있다.

이에, 본 발명은 가시설 벽체를 이루는 주벽이 주열식 강관파일들에 의해 설치되면 'I'자형 또는 'T'자형 고정지지체가 부벽 구조 형태로 배면측(토사측에 매입)에 이웃하면서 캡빔에 의해 상단부가 일체화되도록 하는 효과가 있다.

이러한 본 발명은 단면 2차 모멘트 증가로 인해 단면계수가 증가되어 단면 저항력을 극대화시켜 흙막이 구조 강도가 크게 개선되고, 시공이 단순화되어 생산성이 향상되며, 토압 응력에 대한 연결성이 확보되어 구조 안정성이 개선되는 효과가 있다.

이에, 본 발명은 기준 강관파일에 대하여 브리지 강관파일과 버팀 강관파일이 원주면 접선 밀착에 따른 최단거리 고정지지체를 이루도록 하는 바, 대지 여유가 없는 구간에 대한 자립식 흙막이 벽체로 활용이 용이하고 부지 여유가 없는 구간에서 절토부 옹벽으로의 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 강관파일 내에 삽입된 H-빔(주철근 역할)과 주두 캡빔 시공으로 하여금 저항면적이 확대되어 휨 모멘트 강성 단면계수(5배 이상)가 증대됨은 물론 공사비가 10~30% 절감되어 경제적이며, 작업자로 하여금 시공 작업(추가 적인 쏘일앵커 등의 부작업이 필요없음-접합 용접, 볼트 작업 생략)이 원활하도록 보장되어 작업성이 크게 향상되는 효과가 있다.

이에, 본 발명은 선택적인 실시예로서, 기준 강관파일의 단면을 1/2 또는 설정된 면적에 따라 절개하여 개방면을 형성하고, 상기 개방면을 통해 노출된 H-빔의 개구홈에는 토류판을 삽입 적층하여 흙막이 가벽을 이루도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서, 기준 강관파일을 기준으로 일측에 앵커 고정구를 형성한 후 어스앵커를 통해 절토부 옹벽용 피씨판넬이 조립될 수 있도록 하는 바, 이는 절토부 옹벽에 대한 시공시 안정적이면서 신속하고 편리하게 시공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법의 일 예시 평면도,
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 주벽 강관파일들에 부벽 고정지지체와 캡빔이 결합된 상태를 나타낸 예시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 토류판이 적용되어 시공된 것을 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 절토부 옹벽용 피씨판넬이 적용되어 시공된 것을 나타낸 예시도,
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 C.I.P가 2열 배치되어 모멘트에 대한 저항성이 증대되는 것을 나타낸 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 C.I.P가 2열 구조식 I형 지지체 대비 기존 1열 C.I.P 구조를 대비한 계산 예시도이다.

다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.

먼저, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 주벽 시공단계(S100)와 부벽 시공단계(S200) 및 캡빔 시공단계(S300)로 크게 구성된다.

이에, 상기 주벽 시공단계(S100)는 천공된 지반 공내에 강관파일(100)을 삽입하여 주열식 가시설 벽체를 이루도록 형성된다.

이때, 상기 강관파일은 길이가 대략 10m 내외의 것으로 자립식 기립이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 강관파일 중 고정지지체와 연관된 일부 강관파일의 중공(공간부)에는 H-빔(110)을 내장하도록 하되, 이와 무관한 다른 강관파일(1열 주벽에 해당하는 강관파일들)의 중공에는 철근망(나선형 철선에 다수의 철근이 용접된 형태)이 매입되도록 형성된다.

이에, 상기 주벽용 강관파일들은 이웃한 강관파일과 연속 시공시 나란하게 맞닿도록 하되 별도의 접합없이 시공되도록 형성된다.

참고로, 상기 주벽용 강관파일들은 후술되는 캡빔에 의해 상측부가 고정지지체와 함께 일체화되도록 하되, 하부측 일부 높이는 지지용 콘크리트 빔과 기초콘크리트에 기대면서 토압 저항력이 확보되도록 형성된다.

이때, 상기 부벽 시공단계(S200)는 상기 주벽을 이루는 강관파일(100) 중 선택된 기준 강관파일(100a) 후방에 고정지지체(200)가 배치되도록 하되 주벽용 강관파일과 함께 토사에 매립되도록 형성된다.

즉, 상기 고정지지체(200)는 브리지 강관파일(210)과 버팀 강관파일(220)로 구성되어 기준 강관파일과 함께 평면에서 보는 기준으로 'I'자형 또는 'T' 자형의 최단거리 고정지지체(200)를 이루도록 형성된다.

이에, 상기 브리지 강관파일(210)은 기준 강관파일(100a)에 대하여 동일한 축선으로 기립하면서 상하 길이방향 선상 중 일측 선상이 기준 강관파일(100a)의 선상과 서로 맞닿으며 선접촉 형태로 밀착되도록 형성된다.

이때, 상기 버팀 강관파일(220)은 평면 기준 브리지 강관파일(210)의 후방에서 복수개가 중심선(축선)을 기준으로 좌우 서로 대칭된 배치되도록 형성된다.

다시 말해, 상기 브리지 강관파일(210)에 대하여 2개의 버팀 강관파일(220)이 후방 고정 지지체를 확보하도록 하는 바, 이는 기준 강관파일과 브리지 강관파일 및 버팀 강관파일이 각자 자신의 원주면에 서로 간 원주면 일부가 접선하면서 'I'자형 또는 'T' 자형의 최단거리 고정지지체(200)를 이루도록 형성된다.(참고로, 버팀 강관파일이 둘 이상이 결합되면 고정력은 개선되나 공사비_시공비가 상승하는 문제가 발생된다.)

이때, 상기 기준 강관파일과 브리지 강관파일 및 버팀 강관파일의 중공 공간부 내에는 현장콘크리트 또는 무수축 몰탈이 충진되어 단면적 저항력이 더 강화되도록 하는 것이 바람직하다.

이에, 상기 버팀 강관파일은 기준 강관파일과 브리지 강관파일 대비 최소 동일한 직경을 갖도록 하되, 필요에 따라서는 10~50% 넓은 직경을 갖도록 함으로서 시공현장 토사 환경에 따라 단면적을 다르게 설계할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

한편, 상기 캡빔 시공단계(S300)는 상기 주벽 시공과 부벽 시공이 완료되면 지반 상측으로 돌출된 강관파일(100)들과 고정지지체(200)들의 주두에 대하여 현장 콘크리트를 타설하여 주벽과 부벽의 상측단이 캡빔(300: Cab Beam)에 의해 일체화로 고정 접합되도록 형성된다.

이때, 상기 캡빔은 별도의 거푸집을 통해 사각면체의 경계석과 같은 형태로 제작하도록 하되, 강관파일들과 고정지지체들이 일부 매립되도록 타설하여 양생시키는 것이 바람직하다.

이때, 상기 개방면에 H-빔이 돌출된 나머지 공간에는 철판이 덧대어져 용접 접합되도록 하는 바, 이는 반달 형태로 남게되는 기준 강관파일의 중공(공간부) 내부에 충진될 현장 콘크리트가 흘러내리지 않고 막아 가림이 되도록 형성된다.

한편, 본 발명은 또 다른 실시예로서, 상기 캡빔 시공단계(S300)가 완료되면 기준 강관파일(100a)의 일측에 앵커 고정구(700)를 형성할 수도 있다.

즉, 상기 앵커 고정구는 너트 또는 너트와 동일한 개념의 고정브라켓으로서 어스앵커(800)와 연결되면서 절토부 옹벽용 피씨판넬(900)과 조립되도록 하는 것도 가능하다.

이때, 상기 피씨판넬의 중앙부에는 관통공이 형성되어 어스앵커가 돌출되면 고정너트로 하여금 채워져 앵커 고정구를 기준으로 피씨판넬이 기준 강관파일에 조립되도록 형성된다. 이는 결국 절토부 옹벽 구조에도 시공 및 적용이 가능한 특징이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

S100 ... 주벽 시공단계 S200 ... 부벽 시공단계
S300 ... 캡빔 시공단계
100 ... 강관파일 100a ... 기준 강관파일
110 ... H-빔 111 ... 개구홈
120 ... 개방면 200 ... 고정지지체
210 ... 브리지 강관파일 220 ... 버팀 강관파일
300 ... 캡빔 400 ... 콘크리트 빔
500 ... 기초콘크리트 600 ... 토류판
700 ... 앵커 고정구 800 ... 어스앵커
900 ... 피씨판넬

Claims

강관파일(100)을 삽입하여 주열식 가시설 벽체를 이루도록 하는 주벽 시공단계(S100)와; 상기 주벽을 이루는 강관파일(100) 중 선택된 기준 강관파일(100a) 후방에 고정지지체(200)가 배치되도록 하되, 상기 고정지지체(200)는 브리지 강관파일(210)과 버팀 강관파일(220)로 구성되어 기준 강관파일(100a)과 함께 'I'자형 또는 'T' 자형을 이루며 토사에 매립되도록 하는 부벽 시공단계(S200)와; 상기 주벽 시공과 부벽 시공이 완료되면 지반 상측으로 돌출된 강관파일(100)들과 고정지지체(200)들의 주두에 대하여 현장 콘크리트를 타설하여 주벽과 부벽의 상측단이 캡빔(300: Cab Beam)에 의해 일체화 고정 접합되도록 하는 캡빔 시공단계(S300)가; 구성되어 이루어진 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법에 있어서,
상기 주벽 시공단계(S100)에서 기준 강관파일(100a)과 버팀 강관파일(220)의 내부에는 H-빔(110)이 내장되도록 형성되고,
상기 부벽 시공단계(S200)에서 기준 강관파일(100a)은 평면 기준 토사 반대측인 전방부를 1/2 또는 설정된 면적에 따라 절개하여 개방면(120)을 형성하도록 하되, 상기 개방면(120)을 통해 노출된 H-빔(110)의 개구홈(111)에는 토류판(600)이 상하방향으로 삽입 적층되면서 흙막이 가벽을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 것 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 주벽 시공단계(S100)에서 가시설 벽체의 주벽을 이루는 강관파일(100)들의 하부측에는 지지용 콘크리트 빔(400)과 기초콘크리트(500)가 타설되어 강관파일(100)들의 하부 지지력을 보강하도록 하는 것을 특징으로 하는 것 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 캡빔 시공단계(S300)가 완료되면 기준 강관파일(100a)의 일측에 앵커 고정구(700)를 형성하도록 하되, 상기 앵커 고정구(700)는 어스앵커(800)와 연결되면서 절토부 옹벽용 피씨판넬(900)과 조립되도록 하는 것을 특징으로 하는 것 I형 지지체를 갖는 자립식 흙막이 공법.