KR102264595B1 - 자립식 phc 파일 및 그것의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 시공 방법은, 원하는 설치 장소에 천공하여 PHC 파일들을 근입하는 단계, 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 미리 설정된 프리스트레스(prestress)를 제공하는 단계, 및 상기 PHC 파일들에 의해 형성된 흙막이 벽체를 기준으로 상기 설치 장소를 굴착하는 단계를 포함한다.

Description

자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법 {SELF SUPPORTING TYPE PHC PILE AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 PHC 파일의 시공시 토압에 원활하게 대응할 수 있고, 별도의 토압 지지 구조를 설치할 필요가 없어서 공사 비용 및 공사 기간을 줄일 수 있는 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법에 관한 것이다.

건축이나 토목 구조물의 기초부가 연약한 지반에 배치되는 경우, 깊은 기초인 파일(pile)을 지지층까지 매립 설치함으로써 지지력을 확보하고 기초를 안정시키고 있다. 상기와 같은 파일의 종류는 나무, 강재 및 콘크리트 등과 같이 소재에 따라 매우 다양하다. 또한, 파일은 항타, 터파기 후 항타 등과 같은 다양한 시공법에 의해서 설치되고 있다.

한편, 흙막이 공법은 배면부 토사의 자립을 유지하기 위한 흙막이 벽체의 종류 및 이를 구조적으로 지지하기 위한 지보(버팀재)의 형식에 따라 다양하게 분류되고 있다.

현재 많이 사용되고 있는 흙막이 벽체로는, H-형강+토류관(목재), 강널파일(Sheet Pile), 현장타설 콘크리트 파일(C.I.P: Cast In Place), 주열식 흙 시멘트 흙막이 벽체(S.C.W: Soil Cement Wall), 지하 연속벽체(Diaphragm Wall, Slurry Wall) 등이 있고, 지보공법의 종류로는 버팀대 공법, 그라운드 앵커 공법, 소일 네일링 공법 등이 있다.

H-형강+토류판은, 지하수가 존재하지 않는 곳에 설치하고, 지하수가 존재하는 곳에서는 그 나머지 공법 등이 사용된다. H-형강+토류판으로 구성되는 흙막이 벽체는, 오거장비를 이용해 지반을 천공하여 H-형강을 소정의 간격으로 굴착면 경계를 따라서 근입 설치하고, 굴착과 동시에 토류판을 양쪽 H-형강 사이에 끼워 흙막이벽으로 이용하는 공법으로 토류판으로는 주로 목재가 사용되고 있다.

강널파일은, 쉬트파일 형강을 진동햄머 드릴로 지중에 근입, 서로 물리도록 연속되게 설치하여 흙막이 가설벽체를 형성하는 공법이다.

현장타설 콘크리트 파일(C.I.P)은, 오거장비를 이용해 지반을 천공하고 H-형강을 소정의 간격으로 굴착면 경계를 따라서 근입 설치하고, 그 사이에 같은 방법으로 천공한 후 철근 망을 조립하여 삽입하고 시멘트 모르타르 또는 콘크리트를 현장 타설하여 파일을 만들어 가설벽체를 형성하는 공법이다.

주열식 흙 시멘트 흙막이 벽체(S.C.W)는, 삼축 오거장비를 이용해 지반을 3공씩 천공함과 동시에 시멘트 모르타르를 첨가, 교반하여 흙 시멘트 혼합파일을 지중에 형성하고, 그 하나의 구멍에는 H-형강을 격간으로 근입하여 한공씩 물리도록 반복 시공하면서 주열식 흙막이 가설벽체를 형성하는 공법이다.

지하 연속벽체는, 굴착면 붕괴와 지하수 침투를 방지하기 위해 안정액(벤토나이트)을 투입하면서 벽체부분의 지반을 굴착하고, 조립 철근망을 삽입한 후 콘크리트를 타설하여 지중에 철근 콘크리트 연속벽체를 형성하는 공법이다.

상기와 같은 흙막이 벽체는 지하 구조물을 축조할 목적으로 지하 터파기 공사 중의 토압과 수압 등의 측압에 대해 저항하고 주변 지반의 침하와 인접 구조물의 보호를 목적으로 시공되는 가설 구조물이다. 흙막이 벽체는, 최근에 도심지 구간 굴착 공사가 빈번해짐에 따라 주변의 지반침하나 건물 보호를 목적으로 시공되는 빈도가 늘고 있으며, 그 뿐만 아니라 이용 목적이 점차 다양화되고 있는 추세이다.

한편, 다양한 종류의 파일 중에서 나무와 프리캐스트 콘크리트 파일(PC pile)은 경제성 및 시공성이 낮기 때문에 현재는 시공성 및 안정성 등이 상대적으로 우수한 PHC 파일(Prestressed High-strength Concrete pile)이 많이 사용되고 있다. 특히, PHC 파일은 건축용 고강도 콘크리트 말뚝으로서, 수평력이 적고 수직력을 주로 지지하는 건축 및 토목 구조물에서 많이 사용하고 있으며, 그로 인하여 최근에는 PHC 파일의 기술 개발이 활발해지고 있다.

예를 들면, 한국등록특허 10-0913569호(발명의 명칭: 흙막이벽용 피에이치씨 파일, 등록일: 2009.08.17)에는, 단면의 형상과 구조를 변경하여 간편하게 연속된 흙막이벽체를 구축할 수 있는 피에이치씨 파일에 관한 기술이 개시되어 있다.

참고로, 최근에는 PHC 파일의 사용시 PHC 파일의 작은 수평저항력을 극복하기 위하여 복합 파일이나 합성 파일의 사용이 빈번해 지고 있다. 복합 파일은, 휨 및 전단 단면력이 크게 작용하는 상부에 강판을 적용함과 아울러 축방향력만 작용하는 하부에 PHC 파일을 적용한 상태로 양자를 결합한 구조이다. 합성 파일은, PHC 파일의 상부 내부에 전단 연결재를 설치한 상태로 파일을 제작한 후에 철근을 보강하고 콘크리트를 충전하여 휨과 전단을 보강한 구조이다.

한편, PHC 파일의 흙막이 벽체는 대형 건축물이나 대형 토목 구조물의 기초 공사에서도 널리 사용되고 있는 추세이다. 이때, 건축물이나 토목 구조물의 대형화로 인하여 흙막이 벽체의 PHC 파일에 작용되는 토압이 대폭 증가하므로, PHC 파일이 높은 토압을 지지하기 위한 기술 개발이 최근에 다양하게 시도되고 있다.

일례로, 흙막이 벽체의 PHC 파일에 토압 지지 구조물을 추가로 설치하거나 PHC 파일을 이중으로 설치하는 등의 다양한 시공 방법이 시도되고 있다. 하지만, 상기와 같은 기존의 시도는 시공 과정이 매우 복잡해질 뿐만 아니라 공사비용과 공사기간이 대폭 증가되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는, PHC 파일을 사용하여 흙막이 벽체를 시공하는 과정에서 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하여 PHC 파일에 작용되는 토압에 원활하게 대응할 수 있는 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는, 기존의 PHC 파일에 설치되는 토압 지지한 구조물을 생략할 수 있고, 구조 및 시공 방법의 간단한 변경 만으로 공사 비용 및 공사 기간을 감소시킬 수 있는 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는, PHC 파일의 시공시 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스(prestress)를 적용하여 PHC 파일에 작용되는 토압을 상쇄시킬 수 있는 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 원하는 설치 장소에 천공하여 PHC 파일들을 근입하는 단계, 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 미리 설정된 프리스트레스(prestress)를 제공하는 단계, 및 상기 PHC 파일들에 의해 형성된 흙막이 벽체를 기준으로 상기 설치 장소를 굴착하는 단계를 포함하는 자립식 PHC 파일의 시공 방법을 제공한다.

바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 시공 방법은, 상기 설치 장소의 굴착이 진행됨에 따라 상기 PHC 파일들의 변위를 계측하는 단계, 및 상기 PHC 파일들의 계측 변위가 설정 변위를 초과하면 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 변위를 계측하는 단계에서는, 상기 PHC 파일들의 계측 변위가 기설정된 굴착 깊이 또는 굴착 시간마다 측정될 수 있다. 상기 PHC 파일들에 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계에서는, 상기 변위를 계측하는 단계에서 측정된 계측 변위의 크기에 따라 추가적으로 제공되는 프리스트레스의 크기가 결정될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 시공 방법은, 상기 PHC 파일들에 미리 설정된 프리스트레스를 제공하는 단계의 이전에 실시되고, 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하기 위한 포스트 텐션 기구를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 포스트 텐션 기구는 상기 PHC 파일 중 상기 설치 장소의 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 설치될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 시공 방법은, 상기 PHC 파일들 중 상기 설치 장소의 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 강성 보강재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 강성 보강재를 설치하는 단계는, 상기 강성 보강재가 상기 PHC 파일의 내부에 매립되도록 상기 PHC 파일을 제조하는 단계에서 진행되거나, 상기 강성 보강재가 상기 PHC 파일의 표면에 배치되도록 상기 굴착하는 단계에서 진행될 수 있다.

상기 강성 보강재는, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되도록 마련될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 흙막이 벽체의 시공에 사용되는 PHC 파일, 및 상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 마련되고 상기 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하는 포스트 텐션 기구를 포함하는 자립식 PHC 파일을 제공한다.

바람직하게, 상기 포스트 텐션 기구는, 상기 흙막이 벽체의 시공시 굴착 이전에 상기 PHC 파일에 미리 설정된 프리스트레스를 제공할 수 있고, 굴착 과정에서 상기 PHC 파일에 작용되는 토압에 의한 상기 PHC 파일의 변위를 보상하도록 프리스트레스를 추가로 제공할 수 있다.

상기와 같이 포스트 텐션 기구에 의해 추가로 제공되는 프리스트레스는, 상기 PHC 파일의 변위를 계측한 계측 변위에 대응하는 크기로 마련될 수 있다.

바람직하게, 상기 포스트 텐션 기구는, 상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 배치되고 상기 PHC 파일의 상부와 하부에 서로 대응되게 각각 고정되는 정착기, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 길게 배치되도록 상기 정착기에 연결된 긴장재, 및 상기 PHC 파일의 상부에 배치되어 상기 긴장재의 상단부와 연결되고, 상기 긴장재를 인장시키도록 상기 긴장재의 상단부에 압력을 가하는 가압기를 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 다른 측면에 따른 자립식 PHC 파일은, 상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위의 강성을 보강하도록 상기 PHC 파일에 설치된 강성 보강재를 더 포함할 수 있다.

상기 강성 보강재는, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되도록 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, 포스트 텐션 기구를 PHC 파일에 설치하여 설치 장소에 근입된 PHC 파일에 프리스트레스를 제공하므로, 자립식 PHC 파일을 사용하여 흙막이 벽체를 시공하는 과정에서 PHC 파일에 작용되는 토압에 원활하게 대응할 수 있고, 굴착시 토압에 의해 PHC 파일이 붕괴되는 문제도 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, PHC 파일의 시공시 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스(prestress)를 제공함으로써 PHC 파일에 작용되는 토압을 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 토압에 의해 PHC 파일에 작용되는 인장력을 포스트 텐션 기구의 프리스트레스로 상쇄하기 때문에 PHC 파일의 자립성을 용이하게 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, PHC 파일 중 토압에 의한 인장력이 작용되는 부위에 포스트 텐션 기구를 마련하여 PHC 파일에 프리스트레스를 인장력과 반대 방향으로 제공하는 구조이므로, 포스트 텐션 기구를 PHC 파일에 설치하는 간단한 구조 변경만으로 PHC 파일에 작용되는 토압에 원활하게 대응할 수 있고, 특히 자립식 PHC 파일의 시공시 공사 비용과 공사 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, PHC 파일의 시공시 근입된 PHC 파일에 미리 설정한 프리스트레스를 제공한 후 굴착을 진행하되, 굴착이 진행되는 과정에서 토압에 의한 PHC 파일의 변위를 계측하여 계측 변위가 설정 변위를 초과하면 PHC 파일에 프리스트레스를 추가적으로 제공하므로, PHC 파일이 굴착의 진행 과정에서 토압을 안정적으로 지지하여 굴착의 진행 과정에서 발생되는 PHC 파일의 붕괴를 미연에 방지할 수 있으며, 굴착 현장에서 실시간으로 계측된 PHC 파일의 변위에 대응하여 PHC 파일에 적정 크기의 프리스트레스를 제공하기 때문에 PHC 파일의 자립성을 현장 상황에 맞춰 안정적으로 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, PHC 파일의 자립성이 우수하기 때문에 대형 건축물이나 대형 토목 구조물의 시공에도 적용이 가능할 수 있고, 그에 따라 자립식 PHC 파일로 시공된 흙막이 벽체의 사용 범위와 작업 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자립식 PHC 파일 및 그것의 시공 방법은, PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 강성 보강재를 설치하되, PHC 파일의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성을 증가시키는 구조이므로, PHC 파일의 하측으로 갈수록 증가되는 토압에 대응하여 PHC 파일의 강성을 적절하게 보강할 수 있고, 특히 포스트 텐션 기구와 함께 강성 보강재를 사용하여 PHC 파일의 시공시 굴착에 따른 PHC 파일의 변위를 안정적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 시공 방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자립식 PHC 파일의 시공 방법에 의해 시공된 흙막이 벽체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자립식 PHC 파일의 시공시 PHC 파일의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하는 상태를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 포스트 텐션 기구에 대한 일례가 도시된 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 포스트 텐션 기구에 대한 다른 예가 각각 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 강성 보강재에 대한 일예가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일의 강성 보강재에 대한 다른 예가 도시된 도면이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법이 도시된 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법에 의해 시공된 흙막이 벽체(10)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 자립식 PHC 파일(100)의 시공시 PHC 파일(110)의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 PHC 파일(110)에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하는 상태를 설명하기 위한 참고도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법은, 원하는 설치 장소(30)에 천공하여 PHC 파일(110)들을 근입하는 단계(S10 참조), PHC 파일(110)들에 포스트 텐션 방식으로 미리 설정된 프리스트레스(prestress)를 제공하는 단계(S11 참조), PHC 파일(110)들에 의해 형성된 흙막이 벽체(10)를 기준으로 설치 장소(30)를 굴착하는 단계(S12, S15 참조), 설치 장소(30)의 굴착이 진행됨에 따라 PHC 파일(110)들의 변위(D)를 계측하는 단계(S13 참조), 및 PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)가 설정 변위를 초과하면 PHC 파일(110)들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계(S14 참조)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법은, 복수개의 자립식 PHC 파일(100)을 이용하여 흙막이 벽체(10)를 시공하기 위한 것이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 흙막이 벽체(10)는, 설치 장소(30)의 지반에 미리 정해진 간격으로 복수개가 연속적으로 설치된 자립식 PHC 파일(100), 및 자립식 PHC 파일(100)들을 서로 결속시키도록 자립식 PHC 파일(100)들에 가로 방향으로 설치되는 띠장(20)을 포함할 수 있다.

여기서, 자립식 PHC 파일(100)은 흙막이 벽체(10)를 형성하도록 설치 장소(30)의 지반에 미리 정해진 간격으로 복수개가 연속적으로 설치될 수 있고, 띠장(20)은 복수개의 자립식 PHC 파일(100)의 적당한 높이에 가로 방향으로 설치될 수 있다. 자립식 PHC 파일(100)은 서로 이웃하는 다른 자립식 PHC 파일(100)들과 미리 정해진 간격으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수개의 자립식 PHC 파일(100)은 띠장(20)에 의해서 서로 결속되어 설치 장소(30)에 안정적으로 배치될 수 있다.

이하, 본 실시예에서는, 흙막이 벽체(10)에서 토압(G)이 작용되는 부위를 '흙막이 벽체(10)의 배면부'로 정의하고, 흙막이 벽체(10) 중에서 띠장(20)이 설치되는 부위를 '흙막이 벽체(10)의 정면부'로 정의하기로 한다.

또한, 띠장(20)은 자립식 PHC 파일(100)들에 각각 형성된 설치홀부(118)에 체결 부재(미도시)로 직접 체결 고정될 수 있지만, 본 실시예에서는 띠장(20)이 띠장 브래킷(22)에 의해서 자립식 PHC 파일(100)에 설치되는 것으로 설명한다. 즉, 띠장(20)은 띠장 브래킷(22)을 매개로 복수개의 자립식 PHC 파일(100)에 연결될 수 있다.

참고로, 띠장 브래킷(22)은 자립식 PHC 파일(100)의 설치홀부(118)에 밀착된 상태에서 용접 방식 또는 체결 방식 중 적어도 어느 한 방식으로 견고하게 고정될 수 있다. 상기와 같은 설치홀부(118)의 내부에는 띠장 브래킷(22)과 체결 방식으로 연결되기 위한 인서트 너트(미도시)가 매립될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 천공 및 근입하는 단계(S10 참조)에서는, 자립식 PHC 파일(100)의 PHC 파일(110)을 현장으로 반입하여 제작 및 조립하는 단계, 흙막이 벽체(10)을 설치하고자 하는 설치 장소(30)에 천공하는 단계, 및 설치 장소(30)의 천공된 부위에 PHC 파일(110)을 근입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예의 자립식 PHC 파일(100)은, 흙막이 벽체(10)를 형성하는 PHC 파일(110), 및 그 PHC 파일(110)에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하기 위한 포스트 텐션 기구(120)를 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예의 자립식 PHC 파일(100)에 대한 구체적인 설명은 아래에서 다시 상세하게 서술하기로 한다.

여기서, PHC 파일(110)을 반입, 제작 및 조립하는 단계에서는, 공장에서 일정 규격으로 제조된 PHC 파일을 현장으로 반입하여 흙막이 벽체(10)의 시공에 적합한 PHC 파일(110)로 제작 및 조립할 수 있다.

그리고, 설치 장소(30)에 천공하는 단계에서는, 천공 장비를 이용하여 PHC 파일(110)을 근입하기 위한 구멍을 굴착 경계면을 따라 미리 정해진 간격으로 천공한다.

또한, PHC 파일(110)을 근입하는 단계에서는, 오거 장비 등을 이용하여 설치 장소(30)에 천공된 복수개의 구멍에 PHC 파일(110)을 각각 근입한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법은, 포스트 텐션 기구(120)를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

포스트 텐션 기구(120)를 설치하는 단계에서는, PHC 파일(110)에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하기 위한 포스트 텐션 기구(120)를 PHC 파일(110)들에 각각 설치할 수 있다. 즉, 포스트 텐션 기구(120)는, 설치 장소(30)의 굴착 과정에서 토압(G)이 작용되는 PHC 파일(110)의 배면부에 설치될 수 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, PHC 파일(110)의 정면부와 배면부는 흙막이 벽체(10)의 정면부와 배면부를 형성하는 부위로서, 굴착이 진행되는 과정에서 토압(G)이 PHC 파일(110)의 배면부에 작용하다. 따라서, PHC 파일(110)의 중립축(N-N)을 기준으로 PHC 파일(110)의 배면부에는 제1 인장력(T1)이 작용할 수 있고, PHC 파일(110)의 중립축(N-N)을 기준으로 PHC 파일(110)의 정면부에는 제1 압축력(C1)이 작용할 수 있다. 참고로, PHC 파일(110)의 중립축(N-N)은 수직 응력이 '0'이되는 점을 연결한 선이다.

상기와 같은 포스트 텐션 기구(120)를 설치하는 단계는, PHC 파일(110)들에 미리 설정된 프리스트레스를 제공하는 단계의 이전에 실시되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 포스트 텐션 기구(120)를 설치하는 단계는, PHC 파일(110)을 반입, 제작 및 조립하는 단계의 이후에 실시하거나, PHC 파일(110)을 근입하는 단계의 이후에 실시할 수 있다. 즉, 포스트 텐션 기구(120)는, PHC 파일(110)들을 제작 및 조립하는 과정에서 PHC 파일(110)에 설치하거나, 설치 장소(30)의 천공 부위에 근입한 PHC 파일(110)에 설치할 수도 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, PHC 파일(110)들에 미리 설정된 프리스트레스(prestress)를 제공하는 단계(S11 참조)에서는, 포스트 텐션 기구(120)를 이용하여 PHC 파일(110)들에 포스트 텐션 방식으로 미리 설정된 프리스트레스를 제공할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 설명의 편의를 위하여 굴착을 진행하기 전에 미리 설정된 크기로 PHC 파일(110)에 제공되는 프리스트레스를 '초기 프리스트레스'로 표현하기로 한다.

상기와 같은 초기 프리스트레스는 설치 장소(30)의 굴착이 진행되는 과정에서 토압(G)이 작용되는 PHC 파일(110)의 배면부에 제공될 수 있다. 즉, 초기 프리스트레스는 토압(G)에 의해 PHC 파일(110)의 배면부에 발생되는 제1 인장력(T1)을 상쇄시키도록 PHC 파일(110)의 배면부에 제2 압축력(C2)을 제공한다.

이때, 본 실시예에서는 포스트 텐션 기구(120)가 PHC 파일(110)의 배면부에 제2 압축력(C2)이 발생하도록 초기 프리스트레스를 PHC 파일(110)의 배면부에 포스트 텐션 방식으로 제공할 수 있다. 따라서, 초기 프리스트레스에 의해 PHC 파일(110)의 배면부와 정면부에 발생되는 제2 압축력(C2) 및 제2 인장력(T2)는, 토압(G)에 의해 PHC 파일(110)의 배면부와 정면부에 발생되는 제1 인장력(T1) 및 제1 압축력(C1)을 상쇄시킬 수 있고, 그로 인하여 굴착 초기에 PHC 파일(110)이 토압(G)에 의해 변형되거나 붕괴되는 현상도 미연에 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 굴착하는 단계(S12, S15 참조)에서는, 설치 장소(30)를 미리 설정된 굴착 깊이(H)까지 굴착하되, 흙막이 벽체(10)를 기준으로 하여 설치 장소(30) 중 흙막이 벽체(10)의 정면부와 맞닫는 부위를 굴착한다.

PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)은 설치 장소(30)의 굴착이 진행됨에 따라 증가될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)은, PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 증가되기 때문에 굴착이 진행되는 과정에서 PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)의 크기도 증가될 수 있다.

상기와 같이 PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)은 설치 장소(30)의 굴착이 진행됨에 따라 증가되면, PHC 파일(110)의 배면부와 정면부에 작용되는 제1 인장력(T1) 및 제1 압축력(C1)도 굴착이 진행됨에 따라 증가할 수 있고, 그에 따라서 PHC 파일(110)에 변위(D)가 발생할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 변위(D)를 계측하는 단계(S13 참조)에서는, 설치 장소(30)의 굴착이 진행됨에 따라 PHC 파일(110)들의 변위를 계측할 수 있다.

상기와 같이 변위(D)를 계측하는 단계(S13 참조)에서는, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)를 기설정된 굴착 깊이(H1, H2, H3, H4)마다 측정하거나, 또는 PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)를 기설정된 굴착 시간마다 측정할 수 있다.

이하, 본 실시예에서는 PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)를 기설정된 굴착 깊이(H1, H2, H3, H4)마다 측정하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 자립식 PHC 파일(100)의 설계 조건 및 시공 상황에 따라 다양한 기준으로 측정할 수 있다.

PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)가 측정되면, PHC 파일(110)들의 배면부에 작용되는 토압(G)에 의해서 PHC 파일(110)들의 배면부에 제1 인장력(T1)이 작용되고, PHC 파일(110)들의 배면부에 작용되는 토압(G)에 의해서 PHC 파일(110)들의 정면부에 제1 압축력(C1)이 작용된다. 이때, PHC 파일(110)의 배면부와 정면부에 작용되는 제1 인장력(T1) 및 제1 압축력(C1)은, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)에 비례하기 때문에, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)를 이용하여 제1 인장력(T1)과 제1 압축력(C1)의 크기를 예측할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, PHC 파일(110)들에 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계(S14 참조)에서는, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)가 설정 변위를 초과하면 포스트 텐션 기구(120)를 이용하여 PHC 파일(110)들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 추가로 제공할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 설명의 편의를 위하여 굴착을 진행하는 과정에서 PHC 파일(110)에 추가로 제공되는 프리스트레스를 '추가 프리스트레스'로 표현하기로 한다. 상기와 같은 추가 프리스트레스는 초기 프리스트레스와 동일한 방식으로 PHC 파일(110)들에 각각 제공될 수 있다.

PHC 파일(110)들에 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계(S14 참조)에서는, 변위(D)를 계측하는 단계(S13 참조)에서 측정된 계측 변위(D)의 크기에 대응하여 추가 프리스트레스의 크기를 결정할 수 있다. 따라서, 추가 프리스트레스는, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)에 따라 서로 다른 크기로 PHC 파일(110)들에 각각 제공될 수도 있다.

상기와 같이 포스트 텐션 기구(120)가 추가 프리스트레스를 PHC 파일(110)들에 제공하면, PHC 파일(110)들의 배면부에 추가로 발생되는 제2 압축력(C2)이 굴착 과정에서 토압(G)에 의해 PHC 파일(110)들의 배면부에 발생된 제1 인장력(T1)을 상쇄하고, PHC 파일(110)들의 정면부에 추가로 발생되는 제2 인장력(T2)이 굴착 과정에서 토압에 의해 PHC 파일(110)들의 정면부에 발생된 제1 압축력(C1)을 상쇄한다.

특히, PHC 파일(110)들의 계측 변위(D)가 기설정된 굴착 깊이(H1, H2, H3, H4)마다 측정되므로, 추가 프리스트레스도 기설정된 굴착 깊이(H1, H2, H3, H4)마다 PHC 파일(110)들에 제공하여 PHC 파일(110)의 자립도를 안정적으로 관리할 수 있다. 따라서, PHC 파일(110)들에 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계(S14 참조)는, 변위(D)를 계측하는 단계(S13 참조)와 함께 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 시공 방법은, PHC 파일(110)들의 배면부에 강성 보강재(130)를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예의 강성 보강재(130)에 대한 구체적인 설명은 자립식 PHC 파일(100)과 함께 아래에서 다시 상세하게 서술하기로 한다.

강성 보강재(130)는, 토압(G)에 의해 발생되는 제1 인장력(T1)과 제1 압축력(C1)을 충분히 견딜 수 있도록 PHC 파일(110)의 강성을 보강하는 부재이다. 상기와 같은 강성 보강재(130)는 토압(G)이 작용되는 PHC 파일(110)의 배면부에 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 길게 마련될 수 있다.

따라서, 강성 보강재(130)가 PHC 파일(110)에 설치되면, 토압(G)에 의해 발생되는 PHC 파일(110)의 변위(D)가 감소되기 때문에 포스트 텐션 기구(120)에 의해 제공되는 초기 프리스트레스의 크기 및 추가 프리스트레스의 크기와 횟수도 감소될 수 있다.

상기와 같은 강성 보강재(130)를 설치하는 단계는, 굴착하는 단계(S12, S15 참조)가 완료되기 이전에 실시할 수 있다. 일례로, 강성 보강재(130)를 설치하는 단계는, 강성 보강재(130)를 PHC 파일(110)의 내부에 매립하기 위하여 PHC 파일을 제조하는 단계에서 진행할 수 있다. 또한, 강성 보강재(130)를 설치하는 단계는, 강성 보강재(130)를 굴착이 완료되기 이전에 PHC 파일(110)의 표면에 배치하기 위하여 PHC 파일(110)을 반입, 제작 및 조립하는 단계 또는 굴착하는 단계(S12, S15 참조)에서 진행할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 강성 보강재(130)는 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되는 구조로 마련될 수 있다. 왜냐하면, 토압(G)이 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 증가하기 때문이다. 예를 들면, 본 실시예에서는 강성 보강재(130)가 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 두께가 증가되거나 설치 개수가 증가될 수 있다.

참고로, 도 2에 도시된 "W"는 상재하중을 나타낸다. 상재하중은 흙의 자중에 의한 하중을 제외한 설치 장소(30)의 지반 위에 가해지는 모든 형태의 하중을 말한다. 즉, 상재하중은 일반적으로 지반이나 바닥 위에 적재되는 하중으로서, 흙막이 벽체(10)의 측압 산정을 할 때 지표면 상의 각종 하중을 예상해 두는 하중이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 포스트 텐션 기구(120)를 이용하여 PHC 파일(110)의 변위를 제거하되, 강성 보강재(130)를 이용하여 PHC 파일(110)의 강성을 보강하므로, 굴착 과정에서 PHC 파일(110)의 자립도를 안정적으로 확보할 수 있고, PHC 파일(110)의 자립도를 확보하기 위해 사용되던 복잡한 구조의 토압 지지 구조물을 생략할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 공사 비용과 공사 기간을 획기적으로 감소시킬 수 있고, PHC 파일(110)의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 토류판 대비 차수성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 포스트 텐션 기구(120)에 대한 일례가 도시된 도면이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 포스트 텐션 기구(120)에 대한 다른 예가 각각 도시된 도면이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 강성 보강재(130)에 대한 일예가 도시된 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)의 강성 보강재(130)에 대한 다른 예가 도시된 도면이다.

도 2, 도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자립식 PHC 파일(100)은, PHC 파일(110), 포스트 텐션 기구(120), 및 강성 보강재(130)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 PHC 파일(110)은 흙막이 벽체(10)의 시공에 사용되는 콘크리트 소재의 말뚝 구조로 마련될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 자립식 PHC 파일(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 PHC 파일(110)의 일부를 금속 소재로 형성할 수도 있다.

PHC 파일(110)는 내부가 중공된 원기둥 형상으로 길게 형성될 수 있다. 상기와 같은 PHC 파일(110)은 콘크리트 소재로 형성된 원기둥 형상의 부재로서, PHC 파일(110)의 내부에 길이 방향을 따라 중공부(112a)가 형성될 수 있다. 중공부(112a)는 PHC 파일(110)의 중심부를 길이 방향으로 관통하는 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 PHC 파일(110)는 콘크리트 소재로 형성된 기둥 형상으로 제조되기 때문에 수직으로 작용되는 압축력에 대한 저항력은 매우 우수지만, 수평으로 작용되는 수평력에 대한 저항력이 상대적으로 취약할 수 있다. 따라서, PHC 파일(110)의 내부에는 콘크리트 소재보다 수평력에 대한 저항력이 매우 우수한 금속 소재를 매립 설치하여 PHC 파일(110)의 수평력에 대한 저항력을 증가시킬 수 있다.

예를 들면, PHC 파일(110)에는 PC 강선(114) 및 띠 밴드(116)가 마련될 수 있다.

여기서, PC 강선(114)은 PHC 파일(110)에 작용되는 수평력에 대한 저항력을 보강하는 부재로서, PHC 파일(110)의 내부에 매립된 구조로 배치될 수 있다. 특히, PC 강선(114)은 인장된 상태에서 PHC 파일(110)에 매립 설치하여 PHC 파일(110)에 프리스트레스(prestress)를 제공할 수 있고, 그에 따라 PHC 파일(110)의 인장 응력에 대한 강성을 보강할 수 있다.

PC 강선(114)은, PHC 파일(110)의 길이 방향으로 길게 배치될 수 있고, PHC 파일(110)의 둘레를 따라 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기와 같은 복수개의 PC 강선(114)에는 철선(미도시)이 나선형으로 감기면서 용접 고정될 수 있다.

그리고, 띠 밴드(116)는 PHC 파일(110)의 상단부에 마련된 부재로서, PHC 파일(110)의 상단부를 마감 처리하기 위하여 금속 소재의 밴드 형상 또는 띠 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예의 PHC 파일(110)에는 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 설치홀부(118)가 일정 간격으로 이격되게 마련될 수 있다. 설치홀부(118)에는 띠장(20) 또는 띠장 브래킷(22)이 설치될 수 있다. 상기와 같은 설치홀부(118)의 내부에는 인서트 너트 부재(미도시)가 매립되게 배치될 수 있다. 인서트 너트 부재는 설치홀부(118)의 내부에 볼트 형상의 체결부재와 나사 체결되기 위한 암사나수를 제공할 수 있다. 즉, 체결 부재는 수나사부를 갖는 볼트 구조로 형성될 수 있고, 인서트 너트 부재의 설치홀부는 체결 부재의 수나사부와 체결되는 암나사부를 갖는 너트 구조로 형성될 수 있다.

도 2, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예의 포스트 텐션 기구(120)는 PHC 파일(110)에 포스트 텐션 방식으로 초기 프리스트레스 및 추가 프리스트레스를 제공하기 위한 수단이다. 포스트 텐션 기구(120)는 PHC 파일(110)의 배면부에 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 길게 마련될 수 있다.

상기와 같은 포스트 텐션 기구(120)는, 흙막이 벽체(10)의 시공시 굴착 이전에 PHC 파일(110)에 초기 프리스트레스를 제공할 수 있고, 굴착 과정에서 PHC 파일(110)에 작용되는 토압(G)의 증가로 인한 PHC 파일(110)의 변위(D)를 보상하도록 PHC 파일(110)에 추가 프리스트레스를 제공할 수 있다. 이때, 포스트 텐션 기구(120)가 제공하는 추가 프리스트레스는, PHC 파일(110)의 변위(D)를 계측한 계측 변위(D)에 대응하는 크기로 PHC 파일(110)에 제공될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 포스트 텐션 기구(120)는, 정착기(122), 긴장재(124), 및 가압기(미도시)를 포함할 수 있다.

정착기(122)는 토압(G)에 의해 제1 인장력(T1)이 작용되는 PHC 파일(110)의 배면부에 배치될 수 있다. 정착기(122)는 PHC 파일(110)의 상부와 하부에 서로 대응되게 각각 고정될 수 있다.

일례로, 정착기(122)는, PHC 파일(110)의 상부에 고정된 상부 정착기(126), 및 상부 정착기(126)와 대응되는 위치에 마련되도록 PHC 파일(110)의 하부에 고정된 하부 정착기(128)를 포함할 수 있다.

긴장재(124)는 정착기(122)에 연결된 상태에서 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다. 즉, 긴장재(124)의 상단부는 상부 정착기(126)에 연결될 수 있고, 긴장재(124)의 하단부는 하부 정착기(128)에 고정될 수 있다. 참고로, 긴장재(124)의 외측에는 긴장재(124)를 감싸는 형상으로 덕트(미도시)가 마련될 수 있다.

가압기는 긴장재(124)를 인장시키도록 긴장재(124)의 상단부에 연결될 수 있다. 가압기는 PHC 파일(110)의 상부에 배치되되, 긴장재(124)의 상단부에 상측으로 잡아 당기는 압력을 가하여 긴장재(124)에 포스트 텐션을 제공할 수 있다.

한편, 도 6과 도 7에는 본 실시예의 포스트 텐션 기구(120)에 대한 다양한 변형예가 도시되어 있다. 여기서, 도 6과 도 7에 도시된 포스트 텐션 기구(120)의 정착기(122)는, PHC 파일(110)의 상부와 하부에 동일하게 각각 마련되거나, 또는 PHC 파일(110)의 하부는 도 5에 도시된 구조로 마련되되 PHC 파일(110)의 상부에서만 도 6과 도 7과 같이 다양하게 변형될 수 있다.

도 6과 도 7를 참조하여 포스트 텐션 기구(120)의 변형예들을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 6의 (a)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122a)가 PHC 파일(110)의 상면에 안착되는 직사각형의 패널 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122a)의 길이는 PHC 파일(110)의 직경보다 길게 마련될 수 있다. 이때, 정착기(122a)의 일단부는 PHC 파일(110)의 배면부에서 외측으로 돌출되게 위치될 수 있다. 정착기(122)의 일단부에는 긴장재(124)의 상단부가 연결될 수 있다.

도 6의 (b)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122b)가 PHC 파일(110)의 상면에 매립되는 직사각형의 패널 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122b)는 도 6의 (a)와 동일하게 형성되되, PHC 파일(110)의 상면에 매립된 형상으로 PHC 파일(110)과 일체로 제작될 수 있다. 정착기(122)의 일단부는 PHC 파일(110)의 외측으로 돌출되어 긴장재(124)의 상단부와 연결될 수 있다.

도 6의 (c)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122c)가 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 매립되되, 긴장재(124)의 상단부와 연결되기 위한 연결부가 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122c)는 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 매립된 형상으로 PHC 파일(110)과 일체로 제작될 수 있다.

도 6의 (d)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122d)가 PHC 파일(110)의 상면을 덮는 구조로 PHC 파일(110)의 상면에 배치될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122d)는 PHC 파일(110)의 상면에 매립되거나 PHC 파일(110)의 상면에 장착될 수 있다. 정착기(122d)의 일측에는 긴장재(124)의 상단부와 연결되기 위한 연결부가 외측으로 돌출되게 마련될 수 있다.

도 7의 (e)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122e)가 PHC 파일(110)의 배면부의 상부 측면에서 외측으로 돌출된 구조로 체결 고정될 수 있다. 즉, 정착기(122e)는 PHC 파일(110)의 상면에 체결부재로 장착될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122e)에는 긴장재(124)의 상단부가 연결될 수 있다.

도 7의 (f)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 복수개의 긴장재(124)가 PHC 파일(110)의 배면부에 PC 강선(114)들 사이에 매립되게 배치되되, 정착기(122f)는 긴장PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 배치될 수 있다. 즉, 정착기(122f)는 긴장재(124)의 상단부와 각각 연결되도록 PHC 파일(110)의 상면에 마련될 수 있다.

도 7의 (g)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122g)가 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 배치되되, 연결부가 PHC 파일(110)의 중공부(112a)의 중심을 향해 내측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122g)는 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 매립된 형상으로 PHC 파일(110)과 일체로 제작될 수 있다. 긴장재(124)는 PHC 파일(110)의 중공부(112a)의 내부에 배치되되, 상단부가 정착기(122g)의 연결부에 연결될 수 있다.

도 7의 (h)에 도시된 포스트 텐션 기구(120)에서는, 정착기(122h)가 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 배치되되, 연결부가 PHC 파일(110)의 중공부(112a)의 중심을 향해 내측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기와 같은 정착기(122g)는 PHC 파일(110)의 배면부의 상면에 매립된 형상으로 PHC 파일(110)과 일체로 제작될 수 있다. 긴장재(124)는 PHC 파일(110)의 중공부(112a)의 내부에 배치되되, 상단부가 정착기(122h)의 연결부에 연결될 수 있다. 이때, PHC 파일(110)의 중공부(112a)는 섬유 보강된 콘크리트가 타설되거나 다른 보강재가 충진될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 강성 보강재(130)는 PHC 파일(110)의 배면부에 대한 강성을 보강하는 부재로서, PHC 파일(110)의 배면부에 설치될 수 있다. 강성 보강재(130)는 PHC 파일(110)보다 강성이 우수한 소재로 마련될 수 있다. 상기와 같은 강성 보강재(130)는 PHC 파일(110)의 배면부에 PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 길게 마련될 수 있다.

예를 들면, 도 8에는 강성 보강재(130)의 다양한 예시가 도시되어 있다.

도 8의 (a)과 (b)에 도시된 강성 보강재(132)는 철판 형상으로 마련되어 PHC 파일(110)의 배면부에 장착되거나 매립된 구조이다. 즉, 도 8의 (a)에 도시된 철판 형상의 강성 보강재(132)는 PHC 파일(110)의 배면부에 장착될 수 있고, 도 8의 (b)에 도시된 철판 형상의 강성 보강재(132)는 PHC 파일(110)의 배면부에 매립되는 형상으로 PHC 파일(110)과 함께 일체로 제조될 수 있다. 여기서, 도 8의 (a)에 도시된 철판 형상의 강성 보강재(132)는 PHC 파일(110)의 배면부에 형성된 설치홀부(118)에 체결부재로 고정될 수 있다.

도 8의 (c)에 도시된 강성 보강재(134)는 철근 형상으로 마련되어 PHC 파일(110)의 배면부에 매립된 구조이다. 즉, 도 8의 (c)에 도시된 철근 형상의 강성 보강재(134)는 PHC 파일(110)의 배면부에 매립된 PC 강선(114)들 사이에 각각 배치되도록 PHC 파일(110)과 함께 일체로 제조될 수 있다.

한편, 본 실시예의 강성 보강재(130)는, PHC 파일(110)의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되도록 마련될 수 있다. 즉, PHC 파일(110)에 작용되는 토압(G)이 하측으로 갈수록 증가되므로, 강성 보강재(130)도 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 두께 또는 설치 개수를 증가시키는 구조이다.

상기와 같은 강성 보강재(130)의 구조는 도 9에 도시되어 있다.

도 9의 (a)에서는, 철판 형상의 강성 보강재(132)가 PHC 파일(110)의 배면부에 배치되되 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 전체 두께가 증가되는 구조로 마련될 수 있고, 철근 형상의 강성 보강재(134)가 PHC 파일(110)의 배면부의 내부에 매립되되 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 설치 개수가 증가되는 구조로 마련될 수 있다.

일례로, 철판 형상의 강성 보강재(132)는 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 단위 철판(132a)을 추가로 장착하는 방법으로 간단하게 구현될 수 있다. 또한, 철근 형상의 강성 보강재(134)는 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 단위 철근(134a)을 추가로 매립하는 방법으로 간단하게 구현될 수 있다.

도 9의 (b)에서는, 철판 형상의 강성 보강재(132)와 철근 형상의 강성 보강재(134)가 도 9의 (a)와 동일한 구조로 배치되되, PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 단위 철판(132a, 132b, 132c, 132d)과 단위 철근(134a, 134b)의 강성이 증가되는 구조로 마련될 수 있다.

일례로, 철판 형상의 강성 보강재(132)는 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 단위 철판(132a, 132b, 132c, 132d)을 추가로 장착하되, 추가로 장착되는 단위 철판(132a, 132b, 132c, 132d)이 이전에 장착된 것보다 강성이 높은 재질로 마련할 수 있다. 따라서, 도 9의 (b)에 도시된 철판 형상의 강성 보강재(132)는, 도 9의 (a)에 도시된 철판 형상의 강성 보강재(132)보다 PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)에 더 효과적으로 대응할 수 있고, 그에 따라 철판 형상의 강성 보강재(132)에 대한 두께도 더 얇게 구현할 수 있다.

또한, 철근 형상의 강성 보강재(134)는 PHC 파일(110)의 하측으로 갈수록 단위 철근(134a, 134b)을 추가로 매립하되, 추가로 매립되는 단위 철근(134a, 134b)이 이전에 매립된 것보다 강성이 높은 재질로 마련할 수 있다. 따라서, 도 9의 (b)에 도시된 철근 형상의 강성 보강재(134)는, 도 9의 (a)에 도시된 철근 형상의 강성 보강재(134)보다 PHC 파일(110)의 배면부에 작용되는 토압(G)에 더 효과적으로 대응할 수 있고, 그에 따라 철근 형상의 강성 보강재(134)의 직경이나 사용 개수를 더 줄일 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 흙막이 벽체
20: 띠장
30: 설치 장소
100: 자립식 PHC 파일
110: PHC 파일
114: PC 강선
120: 포스트 텐션 기구
130: 강성 보강재
D: 변위
G: 토압

Claims (10)

1. 원하는 설치 장소에 천공하여 PHC 파일들을 근입하는 단계;
   상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 미리 설정된 프리스트레스(prestress)를 제공하는 단계;
   상기 PHC 파일들에 의해 형성된 흙막이 벽체를 기준으로 상기 설치 장소를 굴착하는 단계; 및
   상기 PHC 파일들 중 상기 설치 장소의 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 강성 보강재를 설치하는 단계;를 포함하고,
   상기 강성 보강재를 설치하는 단계는, 상기 강성 보강재가 상기 PHC 파일의 내부에 매립되도록 상기 PHC 파일을 제조하는 단계에서 진행되거나, 상기 강성 보강재가 상기 PHC 파일의 표면에 배치되도록 상기 굴착하는 단계에서 진행되며,
   상기 강성 보강재는, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되도록 마련된 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일의 시공 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 설치 장소의 굴착이 진행됨에 따라 상기 PHC 파일들의 변위를 계측하는 단계; 및
   상기 PHC 파일들의 계측 변위가 설정 변위를 초과하면 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일의 시공 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 변위를 계측하는 단계에서는, 상기 PHC 파일들의 계측 변위가 기설정된 굴착 깊이 또는 굴착 시간마다 측정되고,
   상기 PHC 파일들에 프리스트레스를 추가로 제공하는 단계에서는, 상기 변위를 계측하는 단계에서 측정된 계측 변위의 크기에 따라 추가적으로 제공되는 프리스트레스의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일의 시공 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 PHC 파일들에 미리 설정된 프리스트레스를 제공하는 단계의 이전에 실시되고, 상기 PHC 파일들에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하기 위한 포스트 텐션 기구를 설치하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 포스트 텐션 기구는 상기 PHC 파일 중 상기 설치 장소의 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 설치되는 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일의 시공 방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 흙막이 벽체의 시공에 사용되는 PHC 파일;
   상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 마련되고, 상기 PHC 파일에 포스트 텐션 방식으로 프리스트레스를 제공하는 포스트 텐션 기구; 및
   상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위의 강성을 보강하도록 상기 PHC 파일에 설치된 강성 보강재;를 포함하고,
   상기 강성 보강재는, 상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 하측으로 갈수록 강성이 증가되도록 마련된 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 포스트 텐션 기구는, 상기 흙막이 벽체의 시공시 굴착 이전에 상기 PHC 파일에 미리 설정된 프리스트레스를 제공하고, 굴착 과정에서 상기 PHC 파일에 작용되는 토압에 의한 상기 PHC 파일의 변위를 보상하도록 프리스트레스를 추가로 제공하며,
   상기 포스트 텐션 기구에 의해 추가로 제공되는 프리스트레스는, 상기 PHC 파일의 변위를 계측한 계측 변위에 대응하는 크기로 마련된 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 포스트 텐션 기구는,
   상기 PHC 파일 중 토압에 의해 인장력이 작용되는 부위에 배치되고, 상기 PHC 파일의 상부와 하부에 서로 대응되게 각각 고정되는 정착기;
   상기 PHC 파일의 길이 방향을 따라 길게 배치되도록 상기 정착기에 연결된 긴장재; 및
   상기 PHC 파일의 상부에 배치되어 상기 긴장재의 상단부와 연결되고, 상기 긴장재를 인장시키도록 상기 긴장재의 상단부에 압력을 가하는 가압기;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자립식 PHC 파일.
   
10. 삭제

Images