KR102337545B1

KR102337545B1 - 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법

Info

Publication number: KR102337545B1
Application number: KR1020190179788A
Authority: KR
Inventors: 고원석
Original assignee: 유한회사 테라건설; 고원석
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-12-10
Also published as: KR20210086088A

Abstract

본 발명은, CIP 공법의 단점인 비용 및 누수 문제를 해결함과 동시에 토류판 공법의 단점인 낮은 강성 문제를 해결할 수 있음으로서, 저렴한 비용으로 누수 없는 높은 강성을 갖는 지하 흙막이벽을 시공할 수 있는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관한 것으로, 흙막이벽의 설치위치에 따라 지반을 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 철근조립체를 삽입하며, 상기 천공홀에 모르타르를 타설하고 양생하여 상호 인접 배치되는 적어도 3개의 콘크리트 파일로 이루어지는 파일군을 흙막이벽의 설치위치를 따라 일정간격을 두고 생성하는 단계; 상기 파일 사이의 차수를 위한 제1차수판을 상기 파일군에서 일측의 외곽 파일 전면에서 상기 외곽 파일의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일의 배면으로 연장되게 배치하는 단계; 상기 파일 사이의 차수를 위한 제2차수판을 상기 파일군에서 타측의 외곽 파일 전면에서 상기 외곽 파일의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일의 배면으로 연장되게 배치하되, 상기 중간 파일의 배면에서 상기 제1차수판과 일부 겹쳐지게 형성하여 배치하는 단계; 상기 파일군의 제1차수판과 인접한 파일군의 제2차수판 사이에 토류판을 시공하는 단계;를 포함한다.

Description

콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법{UNDERGROUND RETAINING WALL USING CONCRETE PILE AND SOIL RETAINING PLATE}

본 발명은 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, CIP 공법의 단점인 비용 및 누수 문제를 해결함과 동시에 토류판 공법의 단점인 낮은 강성 문제를 해결할 수 있음으로서, 저렴한 비용으로 누수 없는 높은 강성을 갖는 지하 흙막이벽을 시공할 수 있는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관한 것이다.

CIP(Cast in place pile) 공법은, 보링기 또는 오거로 안정액을 주입함으로서 공벽을 보호하며 천공하고, 천공 완료 후 철근망 삽입하고 콘크리트를 타설하여 콘크리트 파일을 생성하며, 이러한 콘크리트 파일을 연속적으로 시공하여 흙막이 벽체를 형성하는 공법이다.

이러한 CIP 공법은 저소음, 저진동이고, 강성이 크다는 장점을 갖는 반면에, 공사비가 비싸고 이음부가 취약하고 완벽한 하수가 어렵다는 단점을 갖는다.

한편, 토류판 흙막이 공법은 엄지말뚝을 시공하고 엄지말뚝 사이에 토류판을 장착하여 굴착면의 토압 및 수압에 의한 변형 및 붕괴가 일어나지 않도록 하는 지하 흙막이 공법으로서, 가장 고전적이고 잘 알려진 흙막이 공법 중 하나이다.

이러한 토류판 흙막이 공법은 일반적인 공법으로 널리 알려져 있어 장비와 자재 수급이 편리하고 타 공법에 비하여 공사비가 저렴하며 공사기간이 짧고 모든 지층에 사용 가능한 공법이다. 반면에 토류판 흙막이 공법은 지하수위 저하 및 지반침하가 예상되고 히빙이나 보일링에 취약하다는 단점을 나타낸다.

이와 같이, 각 공법에서의 장점이 인정됨에도 불구하고 단점을 극복하기 위하여 다른 공법이 개발되어 왔는데, 현재까지는 많은 변경구성이 있어 해당 공법의 특징은 줄어들면서 장점 또한 줄어드는 경향이 있었다.

따라서 두 공법에 대한 변형을 최소화하여 시공편의성을 높이면서도 장점은 유지하고 단점은 최대한 극복하고, 더불어 추가적인 효과의 상승을 달성할 수 있는 공법 개발이 요구되고 있다.

KR

10-1021915

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 CIP 공법의 단점인 비용 및 누수 문제를 해결함과 동시에 토류판 공법의 단점인 낮은 강성 문제를 해결할 수 있는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용된 H형강의 재활용이 가능한 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관한 것으로, 흙막이벽의 설치위치에 따라 지반을 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 철근조립체를 삽입하며, 상기 천공홀에 모르타르를 타설하고 양생하여 상호 인접 배치되는 적어도 3개의 콘크리트 파일로 이루어지는 파일군을 흙막이벽의 설치위치를 따라 일정간격을 두고 생성하는 단계; 상기 파일 사이의 차수를 위한 제1차수판을 상기 파일군에서 일측의 외곽 파일 전면에서 상기 외곽 파일의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일의 배면으로 연장되게 배치하는 단계; 상기 파일 사이의 차수를 위한 제2차수판을 상기 파일군에서 타측의 외곽 파일 전면에서 상기 외곽 파일의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일의 배면으로 연장되게 배치하되, 상기 중간 파일의 배면에서 상기 제1차수판과 일부 겹쳐지게 형성하여 배치하는 단계; 상기 파일군의 제1차수판과 인접한 파일군의 제2차수판 사이에 토류판을 시공하는 단계;를 포함한다.

상기 제1차수판과 제2차수판은, 외곽 파일의 단면 중 전면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되고, 중간 파일의 단면 중 배면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1차수판과 제2차수판에는, 외곽 파일의 전면에서 외주면을 따라 연장되는 보강판과, 접선 방향으로 연장되는 지지판이 분기되어 형성되고, 상기 토류판은 상기 보강판과 지지판 사이에서 상기 지지판의 배면에 장착된다.

이때 토압이 큰 지점에서는 흙막이벽의 설치위치에 따라 콘크리트 파일을 연속으로 설치하고, 복수개의 콘크리트 파일 중 인접한 두개의 콘크리트 파일 사이에는, 차수 및 강성 증대를 위해 H형강을 시공하되, 상기 H형강에서 전면 플랜지는 인접한 콘크리트 파일 전면 접선에 평행하게 배치되고, 배면 플랜지는 상기 콘크리트 파일의 배면측에 위치될 수 있다.

그리고 상기 H형강에서 전면 플랜지와 웨브는 상기 웨브와 배면 플랜지에 대한 수직방향 타격에 의해 상기 전면 플랜지가 분리될 수 있도록 일정 간격별로 점용접되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 의하면, CIP 공법의 단점인 비용 및 누수 문제를 해결함과 동시에 토류판 공법의 단점인 낮은 강성 문제를 해결할 수 있음으로서, 저렴한 비용으로 누수 없는 높은 강성을 갖는 지하 흙막이벽을 시공할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 사용된 H형강의 재활용이 가능하여 자원의 낭비를 막고 시공비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법으로 시공된 지하 흙막이벽을 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 지하 흙막이벽을 구성을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흙막이벽의 구성을 도시한 사시도,
도 5는 도 4에서 사용된 H형강의 구성을 도시한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법으로 시공된 지하 흙막이벽을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 지하 흙막이벽을 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흙막이벽의 구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 사용된 H형강의 구성을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흙막이 공법은 크게 파일군 생성단계(S10), 제1차수판 설치단계(S20), 제2차수판 설치단계(S30) 및 토류판 시공단계(S40)를 포함하여 구성된다.

먼저 파일군 생성단계(S10)는 흙막이벽의 설치위치에 따라 지반을 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 철근조립체를 삽입하며, 상기 천공홀에 모르타르를 타설하고 양생하여 상호 인접 배치되는 적어도 3개의 콘크리트 파일(10a, 10b, 10c)로 이루어지는 파일군(G)을 흙막이벽의 설치위치를 따라 일정간격을 두고 생성한다. 이렇게 파일군(G)을 생성하는 단계는 보통 3~4개의 콘크리트 파일(10a, 10b, 10c)마다 강성 보강을 위해 H형강을 삽입하던 기존의 CIP 공법과는 달리 H형강을 사용하지 않는다.

또한 기존의 CIP 공법에서는 흙막이벽의 설치위치를 따라 연속적으로 콘크리트 파일을 인접하게 설치함에 따라 시간 및 비용소모가 크다는 단점이 있었는데, 본 발명에서는 파일군(G)을 상호 이격되게 설치함으로서 콘크리트 파일의 설치개수를 현저히 줄일 수 있게 된다.

다음으로 제1차수판 설치단계(S20)에서는, 상기 파일 사이의 차수를 위한 제1차수판(20)을 상기 파일군(G)에서 일측의 외곽 파일(10a) 전면에서 상기 외곽 파일의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일(10b)의 배면으로 연장되게 배치한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 파일군(G)이 3개의 콘크리트 파일로 이루어지는 경우에, 일측의 외곽 파일(10a)과 중간 파일(10b) 간에 제1차수판(20)을 설치하되, 일측의 외곽 파일에서는 전면으로 노출되게 하고, 중간 파일에서는 배면으로 배치되게 설치한다.

그리고 제1차수판(20)은 파일들을 둘러 설치될 때 외곽 파일(10a)의 단면 중 전면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되고, 중간 파일(10b)의 단면 중 배면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되는 것이 바람직하다. 제1차수판(20)이 중간 파일의 배면에 대해 100°이상의 면을 둘러 배치되는 것은, 토압 및 수압이 가해질 경우 제1차수판(20)이 중간 파일로부터 이탈되지 않고 토압 및 수압을 견딜 수 있도록 하기 위함이다. 또한 제1차수판(20)이 외곽 파일의 전면에 대해 100°이상의 면을 둘러 배치되는 것은, 이하에서 설명될 토류판(40)에 토압 및 수압이 가해질 때 토류판(40) 양단에 대한 파지력을 증대시키기 위함이다.

또한 제1차수판(20)은 외곽 파일(10a)의 전면에서 외주면을 따라 연장되는 보강판(21)과, 접선 방향으로 연장되는 지지판(22)으로 구성되고, 상기 보강판(21)과 지지판(22)은 상호 분기되어 형성되며, 그 사이로 토류판(40)이 장착된다. 보다 정확하게는, 상기 지지판(22)의 배면에 토류판(40)이 장착된다.

제2차수판 설치단계(S30)에서는, 상기 파일 사이의 차수를 위한 제2차수판(30)을 상기 파일군(G)에서 타측의 외곽 파일(10c) 전면에서 상기 외곽 파일(10c)의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일(10b)의 배면으로 연장되게 배치하되, 상기 중간 파일(10b)의 배면에서 상기 제1차수판(20)과 일부 겹쳐지게 형성하여 배치한다.

제2차수판(30)은 중간 파일의 배면에서 제1차수판(20)과 겹쳐지는 부위에서 제1차수판(20)과의 간섭을 피하기 위하여 절곡되어 있는 점을 제외하고는, 상기 제1차수판(20)에서와 동일한 구성 및 작용효과를 갖는다. 즉, 제2차수판(30)도 보강판(31)과 지지판(32)으로 구성되고 토압 및 수압에 저항하면서 차수성을 증대시키는 역할을 한다.

다음으로 토류판 시공단계(S40)에서는, 상기 파일군(G)의 제1차수판(20)과 인접한 파일군(G)의 제2차수판(30) 사이에 토류판(40)을 시공한다. 보다 정확하게는 제1차수판(20)과 제2차수판(30)의 보강판(21)과 지지판(22) 사이에 토류판(40)의 각단을 삽입하여 상기 지지판(22)에 장착된다.

한편, 본 실시예에 대한 변형예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 흙막이벽 구간에서는 제1차수판(20)과 제2차수판(30)이 사용되지 않고 콘크리트 파일(10)과 H형강(50)이 사용될 수 있다. 이는 토류판(40)에 의한 토압에 대한 대응에 한계가 있는 지점에 대해서는, 기존 CIP 공법과 같이 시공하되, H형강(50)을 회수 가능하게 시공하면서 차수성 및 강성을 증대시키기 위함이다.

보다 상세히 설명하면, 토압이 큰 지점에서는 흙막이벽의 설치위치에 따라 콘크리트 파일을 연속으로 설치하고, 복수개의 콘크리트 파일 중 인접한 두 개의 콘크리트 파일 사이에는, 차수성 및 강성 증대를 위해 H형강(50)을 시공하되, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 H형강(50)에서 전면 플랜지(51)는 인접한 콘크리트 파일 전면 접선에 평행하게 배치되고, 배면 플랜지(53)는 상기 콘크리트 파일의 배면측에 위치된다.

이와 같이 H형강(50)의 전면 플랜지(51)가 콘크리트 파일의 전면 접선에 일치하게 배치되므로, 기존 CIP 공법에서와 같이 터파기 후 면따기를 할 필요가 없고, 상기 제1차수판(20) 및 제2차수판(30)과 동일면에 형성되어 별도의 부재 장착 없이도 띠장의 설치가 가능하게 되는 장점을 갖는다.

또한 H형강(50) 주변으로는 그라우팅재가 사용되지 않거나 사용되더라도 소량만 사용되므로 별도의 인발제를 H형강(50)에 도포하지 않더라도 H형강(50)의 인발이 용이하다.

그리고 본 실시예에서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 H형강(50)에서 전면 플랜지(51)와 웨브(52)는 상기 웨브(52)와 배면 플랜지(53)에 대한 수직방향 타격에 의해 상기 전면 플랜지(51)로부터 분리될 수 있도록 일정 간격별로 점용접된다. 이는 흙막이벽과 건축물의 벽체가 일체화되어 시공될 경우에도, H형강(50)의 일부가 건축물의 벽체로 사용될 수 있게 하면서 H형강(50)의 다른 일부를 회수할 수 있도록 함으로서 다양한 현장 여건이나 공법에 대응할 수 있게 함과 아울러, 자원을 재활용하면서 재료비를 절감할 수 있는 이점을 갖게 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

즉, 본 발명에서 콘크리트 파일은 CIP 공법에 의해 제작되는 파일을 대표적인 형태로 설명하고 있지만, PHC 공법으로 제작되는 파일도 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

10a 10b 10c : 콘크리트 파일 G : 파일군
20 : 제1차수판 21 : 보강판 22 : 지지판
30 : 제2차수판 31 : 보강판 32 : 지지판
40 : 토류판
50 : H형강 51 : 전면 플랜지 52 : 웨브
53 : 배면 플랜지

Claims

흙막이벽의 설치위치에 따라 지반을 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 철근조립체를 삽입하며, 상기 천공홀에 모르타르를 타설하고 양생하여 상호 인접 배치되는 적어도 3개의 콘크리트 파일(10a, 10b, 10c)로 이루어지는 파일군(G)을 흙막이벽의 설치위치를 따라 일정간격을 두고 생성하는 단계;
상기 파일 사이의 차수를 위한 제1차수판(20)을 상기 파일군(G)에서 일측의 외곽 파일(10a) 전면에서 상기 외곽 파일(10a)의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일에 인접한 중간 파일(10b)의 배면으로 연장되게 배치하는 단계;
상기 파일 사이의 차수를 위한 제2차수판(30)을 상기 파일군(G)에서 타측의 외곽 파일(10c) 전면에서 상기 외곽 파일(10c)의 외주면을 따라 배치하고 상기 외곽 파일(10c)에 인접한 중간 파일(10b)의 배면으로 연장되게 배치하되, 상기 중간 파일(10b)의 배면에서 상기 제1차수판(20)과 일부 겹쳐지게 형성하여 배치하는 단계;
상기 파일군(G)의 제1차수판(20)과 인접한 파일군(G)의 제2차수판(30) 사이에 토류판(40)을 시공하는 단계;를 포함하고,
상기 제1차수판(20)과 제2차수판(30)은, 외곽 파일(10a, 10c)의 단면 중 전면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되고, 중간 파일(10b)의 단면 중 배면에 해당하는 180°중 100°이상의 면을 둘러 배치되며,
상기 제1차수판(20)과 제2차수판(30)에는, 외곽 파일(10a, 10c)의 전면에서 외주면을 따라 연장되는 보강판(21, 31)과, 접선 방향으로 연장되는 지지판(22, 32)이 분기되어 형성되고,
상기 토류판(40)은 상기 보강판(21, 31)과 지지판(22, 32) 사이에서 상기 지지판(22, 32)의 배면에 장착되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법.
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제1항에 있어서,
토압이 큰 지점에서는 흙막이벽의 설치위치에 따라 콘크리트 파일을 연속으로 설치하고,
복수개의 콘크리트 파일 중 인접한 두개의 콘크리트 파일 사이에는, 차수 및 강성 증대를 위해 H형강(50)을 시공하되, 상기 H형강(50)에서 전면 플랜지(51)는 인접한 콘크리트 파일 전면 접선에 평행하게 배치되고, 배면 플랜지(53)는 상기 콘크리트 파일의 배면측에 위치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법.
제4항에 있어서,
상기 H형강(50)에서 전면 플랜지(51)와 웨브(52)는 상기 웨브(52)와 배면 플랜지(53)에 대한 수직방향 타격에 의해 상기 전면 플랜지(51)가 분리될 수 있도록 일정 간격별로 점용접되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 토류판을 이용한 지하 흙막이 공법.