KR102498619B1 - 수직형 앵커를 이용한 흙막이 벽체 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어스 앵커의 설치각도를 변화시킬 수 있는 가변 앵커 헤드(anchor head) 조립체와 변단면 앵커 브래킷을 이용하여 어스 앵커를 설치함으로써, 현장 상황 등에 따라 필요에 맞추어서 정밀하게 정해진 연직경사각도를 가지도록 어스 앵커를 설치할 수 있고, 그에 따라 어스 앵커에 인장력이 고르게 분배되도록 하여 흙막이 벽체의 안정적인 지지 구조를 구현할 수 있게 되는 "수직형 앵커를 흙막이 벽체" 및 "그 시공방법"에 관한 것이다.

Description

수직형 앵커를 이용한 흙막이 벽체 및 그 시공방법{Self-standing Type Retaining Wall and Constructing Method thereof}

본 발명은 어스 앵커(earth anchor)를 설치하여 배면토압을 지지하는 자립식 흙막이 벽체와 이를 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 어스 앵커의 설치각도를 변화시켜서 어스 앵커의 미세 각도를 조정할 수 있는 가변 앵커 헤드(anchor head) 조립체와 변단면 앵커 브래킷을 이용하여 어스 앵커를 설치함으로써, 현장 상황 등에 따라 필요에 맞추어서 정밀하게 정해진 각도를 가지면서 경사지게 어스 앵커를 설치할 수 있고, 그에 따라 어스 앵커에 인장력이 고르게 분배되도록 하여 흙막이 벽체의 안정적인 지지 구조를 구현할 수 있게 되는 "수직형 앵커를 이용한 흙막이 벽체" 및 "그 시공방법"에 관한 것이다.

지반 굴착공사를 수행할 때 굴착 지반의 붕괴 방지, 지하수의 차수 등을 위하여 H형 단면을 가지는 H형강으로 이루어진 엄지말뚝을 지반 굴착예정선을 따라 사전에 정해진 간격을 두고 지반에 연직하게 관입 설치하고, 엄지말뚝의 사이에는 토류판을 배치하여 배면토압을 엄지말뚝과 토류판에 의해 지지하는 흙막이 벽체를 구축하게 된다. 일반적으로는 전면에 띠장을 설치하여 배면토압에 대한 지지력을 증가시키게 되지만 띠장을 설치하는 대신에 엄지말뚝을 관통하여 배면토사에 정착되는 어스 앵커를 설치하는 무띠장 흙막이 벽체가 제안되고 있고, 특히 최근에는 어스 앵커를 엄지말뚝의 상단에 정착하는 형태의 "자립식" 흙막이 벽체 또는 "자립식" 흙막이 구조물이 대한민국 등록특허 제10-1847462호 등에 의해 제안되고 있다. 편의상 본 명세서에서는 어스 앵커를 간단히 "앵커"라고 약칭한다.

그런데 종래의 자립식 흙막이 벽체의 경우, 앵커가 정착되는 앵커 헤드가 엄지말뚝에 설치되어야만 하는 구성을 가지고 있기 때문에, 부득이 각각의 엄지말뚝마다 앵커 헤드를 설치해야 했고, 이러한 이유 때문에 앵커 헤드의 설치개수가 많아져서 시공효율이 저하되고 시공비가 증가되는 문제점이 야기되었다. 특히, 종래 기술에서는 앵커 헤드가 엄지말뚝에만 설치되므로 앵커의 설치 개수를 줄인다는 것은 결국 엄지말뚝의 설치개수도 줄이는 것이 되고, 이것은 이웃하는 앵커 사이의 횡방향(흙막이 벽체의 폭방향)으로 2개의 엄지말뚝 사이의 간격을 증가시켜서 흙막이 벽체의 지지력을 약화시키게 됨을 의미한다. 즉, 종래 기술에서 "앵커의 설치개수 감소"는 결국 "엄지말뚝 설치 개수의 감소" 및 "흙막이 벽체의 지지력 약화"를 야기하게 되는 것이다. 따라서 종래 기술에서는 앵커 헤드의 설치 개수를 줄이는 것이 결코 용이하지도 않고 바람직하지도 않다. 결국 종래 기술에서는 어쩔 수 없이 많은 개수의 앵커 헤드 및 앵커를 설치하여야 하며, 그만큼 시공효율이나 시공비용면에서 매우 불리하다.

앵커를 설치하고 그 상단을 앵커 헤드에 정착함에 있어서, 실제 시공시에는 시공오차 등으로 인하여 강선으로 이루어진 앵커의 본체가 배치되는 각도("앵커의 배치각도")와, 앵커 헤드에서 앵커의 상단부가 정착되는 각도("앵커의 정착각도")가 상이하게 될 수 있다. 일반적으로 앵커의 강선은 긴장력이 도입된 상태로 앵커 헤드에 정착되는데, 이와 같이 앵커의 정착각도가 앵커의 배치각도가 상이할 경우에는 앵커의 상단이 꺾이게 되어, 앵커를 긴장하는 과정에서 앵커의 강선에 인장력이 일정하게 분배되지 못한 채 도입되고 결국 인장력에 의한 응력이 일부 강선에 집중하는 현상이 발생하게 된다. 이는 흙막이 벽체의 안정성을 크게 저하시키는 원인이 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1847462호(2018. 04. 11. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 엄지말뚝 및 앵커를 이용한 자립식 흙막이 벽체를 시공함에 있어서, 앵커의 정착각도를 변화시킬 수 있는 가변 앵커 헤드(anchor head) 조립체와, 상기 가변 앵커 헤드 조립체가 놓이게 되는 경사진 형태의 변단면 앵커 브래킷을 이용하여 앵커를 정착하여 설치함으로써, 현장 상황 등에 따라 필요에 맞추어서 전체적으로 정해진 앵커의 배치각도를 가지게 하며, 특히 앵커의 상단부에서의 앵커 정착각도가 배면토사에 매립되어 있는 앵커 본체(강선)의 각도 즉, 앵커의 배치각도와 일치하도록 정밀하게 조절하여 앵커를 설치할 수 있고, 그에 따라 인장력이 앵커에 고르게 분배되도록 하여 안정적인 흙막이 벽체의 지지구조가 형성되도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 필요에 따라 흙막이 벽체의 엄지말뚝에 어스 앵커로서 추가적인 중간앵커를 설치할 수 있는데, 엄지말뚝에서 중간앵커가 관통하는 부분에 방수(防水) 구조를 형성함으로써, 엄지말뚝에서 중간앵커가 관통하는 부분에 배면토사로부터의 지하수가 유입되어 중간앵커가 부식되거나 또는 지하수가 흙막이 벽체의 전면으로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 엄지말뚝 및 후방 단부가 배면토사에 정착되는 수직형 앵커를 포함하는 흙막이 벽체로서, 복수개의 엄지말뚝 상부에는 횡방향으로 수평하게 연장된 2개의 수평 지지빔이 설치되고, 수평 지지빔의 상면에는 수직형 앵커의 정착을 위한 변단면 앵커 브래킷이 배치되고, 변단면 앵커 브래킷 위에는 가변 앵커 헤드 조립체가 위치하며, 수직형 앵커의 상단부는 가변 앵커 헤드 조립체에 정착되는데; 변단면 앵커 브래킷은 수평면에서 횡방향과 직교하는 종방향으로 연장되는 부재로 이루어져서 2개의 수평 지지빔에 걸쳐지도록 수평 지지빔 위에 놓이되, 횡방향으로 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 위치하며; 변단면 앵커 브래킷의 상면은 수직형 앵커의 강선이 배치되는 각도와 직교하는 종방향의 경사각도로 전방이 아래로 내려가도록 기울어진 전방 하향 경사면을 가지며; 가변 앵커 헤드 조립체는, 하부 회전지지체와, 수직형 앵커의 강선이 끼워져서 고정되는 부재로서 상기 하부 회전지지체 위에 밀착하여 배치된 상태에서 종방향 및 횡방향으로 슬라이딩되는 상부 회전 정착부재를 포함하여 구성되어, 수직형 앵커의 상단부에서 수직형 앵커가 정착되는 종방향 경사각도 및 횡방향 경사각도를 변화시켜 조정할 수 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 자립식 흙막이 벽체가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 위와 같은 본 발명의 자립식 흙막이 벽체를 시공하는 방법이 제공된다.

상기한 본 발명에 따른 자립식 흙막이 벽체 및 그 시공방법에 있어서, 변단면 앵커 브래킷에는 앵커의 배치각도에 변화가 있을 때에도 앵커가 변단면 앵커 브래킷을 관통할 수 있도록 종방향으로 연장된 장공(長孔)으로 이루어진 관통공이 형성될 수 있고, 하부 회전지지체는 볼록한 반구(半球) 형상을 가지고 있고, 앵커가 관통할 수 있도록 중앙 부분에는 앵커통과공이 형성되어 있으며; 상부 회전 정착부재는, 하부 회전지지체의 볼록한 반구(半球) 형상에 대응되어 밀착되도록 될 수 있도록 오목한 반구(半球) 형상의 하면을 가지고 있고; 상부 회전 정착부재에는 복수개의 테이퍼진 웨지홈(이 상부 회전 정착부재를 관통하도록 형성되어 있어서, 앵커를 이루는 각 강선은 상부 회전 정착부재의 웨지홈을 통해서 상부 회전 정착부재를 관통하여 상부 회전 정착부재의 상면 위로 돌출되고, 상부 회전 정착부재의 상면 위로 돌출된 앵커의 강선에는 웨지가 물리게 되고, 앵커가 긴장되어 그 긴장력에 의해 앵커가 아래로 당겨지면서 웨지가 상부 회전 정착부재의 테이퍼진 웨지홈에 끼워지게 되어 앵커가 정착되는 구성을 가질 수 있다.

특히, 상기한 본 발명에 따른 자립식 흙막이 벽체 및 그 시공방법에 있어서, 하부 회전지지체에서 앵커통과공 주위의 외부 표면에는 제1체결부가 복수개로 형성되어 있고; 상부 회전 정착부재의 오목한 반구 형상 하면에는 하부 회전지지체의 제1체결부와 맞물려서 체결되는 복수개의 제2체결부가 형성되어서; 상부 회전 정착부재가 하부 회전지지체의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직일 때 상부 회전 정착부재의 제2체결부는 애초에 체결되어 있던 제1체결부와의 체결이 해제되면서 새로운 위치에서 다른 제1체결부와 체결됨으로써, 상부 회전 정착부재가 슬라이딩되어 움직이게 되어 상부 회전정착부재의 기울어진 각도가 변화된 상태가 안정적으로 유지되는 구성을 가질 수 있다.

특히, 본 발명의 흙막이 벽체에서는 추가적으로 중간앵커가 더 구비될 수 있는데, 구체적으로 엄지말뚝은 전방 플랜지, 후방 플랜지 및 웨브를 가지는 형강으로 이루어지고; 엄지말뚝의 전방 플랜지와 후방 플랜지에는 중간앵커가 통과하게 되는 관통공이 각각 형성되어 있으며; 각도조정 파이프는 전방 플랜지의 관통공과 연통되며; 중간앵커의 후방단부는 후방 플랜지의 관통공으로 나오도록 배치되어 배면토사 내에 영구적으로 매립되어 고정되며; 중간앵커의 전방 단부는 전방 플랜지의 관통공을 지나서 각도조정 파이프의 밖으로 돌출되어 앵커헤드와 쐐기에 의해 각도조절 파이프의 전방단부에 정착되는데; 각도조정 파이프의 내부에는 중간앵커가 관통하는 제1방수마개가 설치되어 각도조정 파이프의 내부 단면을 폐쇄하여 차수 및 방수 구조를 형성함으로써, 각도조정 파이프를 통해서 엄지말뚝의 전면으로 지하수가 유출되는 것을 방지하게 되는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면 본 발명에서 엄지말뚝 및 앵커를 이용한 자립식 흙막이 벽체를 시공하되, 앵커의 정착각도를 변화시킬 수 있는 가변 앵커 헤드(anchor head) 조립체와, 상기 가변 앵커 헤드 조립체가 놓이게 되는 경사진 형태의 변단면 앵커 브래킷을 이용하여 수직형 앵커를 정착하여 설치함으로써, 수직형 앵커가 설계된 배치각도를 가지게 하되, 수직형 앵커의 상단부에서의 앵커 정착각도에 대해 종방향 경사각도 및 횡방향 경사각도를 필요에 맞추어서 미세하게 조정할 수 있게 되는 바, 앵커의 배치각도와 앵커의 정착각도가 일치한 상태로 정밀하게 수직형 앵커를 설치할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면 수직형 앵커의 정착에 의한 인장력이 고르게 분배되어 작용하게 만들 수 있으며, 그에 따라 더욱 안정적인 흙막이 벽체의 지지구조를 구축할 수 있게 되는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 앵커 헤드가 놓이는 변단면 앵커 브래킷이 엄지말뚝이 아닌 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이의 위치에 설치될 수 있으므로, 엄지말뚝의 설치 개수에는 영향을 전혀 주지 않으면서도 앵커의 설치 개수를 필요한 정도로 감소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 더욱 경제적으로 흙막이 벽체를 구축할 수 있게 되는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

본 발명의 흙막이 벽체에 있어서, 엄지말뚝에는 추가적인 중간앵커가 더 설치됨으로써 흙막이 벽체의 배면토압 지지력을 더욱 향상시킬 수 있는데, 이 경우 엄지말뚝에서 중간앵커가 관통하게 되는 부분에 방수(防水) 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 방수 구조에 의하면 엄지말뚝에서 중간앵커가 관통하게 되는 부분을 통해서 배면토사로부터 지하수가 유입되어 벽체의 전면으로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되어, 지하수의 누출로 인하여 발생하는 중간앵커의 부식 등의 문제를 사전에 예방할 수 있게 되고, 중간앵커에 의한 후방으로의 긴장력이 지속적이고 안정적으로 유지할 수 있으며, 흙막이 벽체의 영구적인 구조안정성을 확보할 수 있게 되는 효과 및 장점이 발휘된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흙막이 벽체의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 3은 엄지말뚝으로서 멀티 웨브 빔을 이용한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 흙막이 벽체에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 1의 원 B 부분에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 5는 전방에 위치하는 수평 지지빔을, 휨에 대한 강축 방향을 달리하여 배치한 본 발명의 또다른 실시예의 흙막이 벽체에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 6은 본 발명에서 변단면 앵커 브래킷과 가변 앵커 헤드 조립체에 수직형 앵커의 상단부가 정착되어 있는 상태를 상세히 보여주는 개략적인 확대도이다.
도 7은 도 6에 도시된 상태에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 상태에 대한 개략적인 측면도이다.
도 9는 변단면 앵커 브래킷이 또다른 형태의 빔 부재로 이루어진 실시예를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 분해 사시도이다.
도 10은 수직형 앵커의 상단부가 후방에 위치하는 수평 지지빔 보다 더 후방의 위치로 진입하여 변단면 앵커 브래킷에 정착된 실시예의 흙막이 벽체에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체의 개략적인 조립 사시도이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체의 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체의 개략적인 반단면 사시도이다.
도 16은 본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체에서 수직형 앵커의 횡방향 경사각도가 변화된 상태를 보여주는 도 11에 대응되는 개략적인 조립 사시도이다.
도 17은 본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체에서 상부 회전 정착부재의 움직임에 의해 수직형 앵커의 횡방향 경사각도와 종방향 경사각도가 모두 변화된 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 18은 본 발명의 흙막이 벽체가 주열식 흙막이 벽체로 구성된 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 19는 도 18의 화살표 Q-Q에 따른 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 20은 본 발명의 흙막이 벽체가 SCW 형태의 흙막이 벽체로 구성된 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 21은 중간앵커가 더 설치된 본 발명에 따른 흙막이 벽체의 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 22는 도 21의 화살표 J-J 위치에서의 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 23은 도 21에 도시된 실시예에 대하여 도 21의 원 G 부분을 보여주는 개략적인 확대 사시도이다.
도 24의 (a) 및 (b)는 각각 도 23에서 앵커 슬리브가 엄지말뚝에 설치되어 있는 상태만을 발췌하여 각각 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 25의 (a) 및 (b)는 각각 추가적인 웨브가 더 구비된 형강으로 이루어진 엄지말뚝의 또다른 실시예에서 앵커 슬리브가 설치되어 있는 것을 보여주는 도 24의 (a)에 대응되는 개략적인 사시도와 이에 대한 개략적인 평면도이다.
도 26의 (a) 및 (b)는 각각 복수개의 웨브가 구비된 엄지말뚝의 또다른 실시예에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도이다.
도 27의 (a) 및 (b)는 각각 단순한 H형강 2개를 이용한 엄지말뚝의 또다른 실시예에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도이다.
도 28의 (a) 및 (b)는 각각 멀티 웨브 형강으로 이루어진 엄지말뚝의 또다른 실시예에 대한 도 26의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도이다.
도 29의 (a) 및 (b)는 각각 2개의 ㄷ형강을 이용한 엄지말뚝의 또다른 실시예에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도이다.
도 30은 도 23의 조립 상태에 대한 개략적인 분해사시도이다.
도 31은 도 30의 화살표 K-K에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 32는 배면토사의 전면에 엄지말뚝이 설치된 상태에서의 도 23의 화살표 K-K 위치에서의 개략적인 단면도이다.
도 33의 (a) 및 (b)는 각각 제1방수마개의 실시예를 보여주는 개략적인 사시도 및 선 M-M에 따른 개략적인 단면도이다.
도 34의 (a) 및 (b)는 각각 제1방수마개의 또다른 실시예를 보여주는 개략적인 사시도 및 선 F-F에 따른 개략적인 단면도이다.
도 35는 주름관을 이용하는 경우에 제2방수마개가 앵커 슬리브의 내부에 설치되어 있는 상태를 보여주는 도 31에 대응되는 개략적인 단면 사시도이다.
도 36은 도 35에 도시된 상태에 대한 도 32에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도이다.
도 37의 (a) 내지 (e)는 각각 본 발명에 따른 흙막이 벽체를 시공하는 방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 횡방향의 측단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 후술하는 청구범위를 포함하여 본 명세서 전체에서, 흙막이 벽체를 기준으로 배면토사(S)가 접하게 되는 방향을 "후방" 또는 "배면"이라고 기재하고, 이와 반대되는 방향 즉, 지반이 굴착되는 방향을 "전방" 또는 "정면"이라고 기재한다. 또한 엄지말뚝(1)이 길게 연장되는 방향을 "연직방향"이라고 기재하고, 수평면에서 이와 직교하는 방향 즉, 흙막이 벽체의 폭방향을 "횡방향"이라고 기재하며, 수평면에서 횡방향과 직교하는 방향을 "종방향"이라고 기재한다. 특히, 앵커의 강선이 기울어지는 것을 설명함에 있어서, 횡방향으로 바라본 측면에서 엄지말뚝(1)으로부터 멀어지거나 또는 가까워지도록 기울어지는 것은 "종방향 경사"라고 기재하고, 흙막이 벽체를 정면으로 바라본 상태 즉, 종방향으로 흙막이 벽체를 바라본 상태에서 엄지말뚝(1)으로부터 앵커의 강선이 횡방향으로 기울어지는 것을 "횡방향 경사"라고 기재한다. 아울러, 본 명세서에서는 어스 앵커(earth anchor)를 "앵커"라고 약칭하고 있는데, 이 때 "앵커"라는 용어는 어스 앵커 이외에 록볼트(rock bolt), 소일 네일링(soil nailing) 등을 모두 포함하는 의미로 이해하여야 한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 "자립식" 흙막이 벽체(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 엄지말뚝으로서 멀티 웨브 빔을 이용한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 흙막이 벽체에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 1의 원 B 부분 즉, 수직형 앵커(3a)의 상단부가 정착되어 있는 부분에 대한 개략적인 부분 확대도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 흙막이 벽체(100)는, 횡방향으로 간격을 두고 지반에 연직하게 관입 설치된 복수개의 엄지말뚝(1)을 포함하는데, 특히 본 발명의 흙막이 벽체(100)에서는 후방 단부가 배면토사(S)에 정착되도록 수직형 앵커(3a)가 설치된다. 도 1 및 도 2에 예시된 본 발명의 실시예에서는 엄지말뚝(1)이 연직방향의 단면이 영문자 H자 형상이 되도록 상,하부 플랜지와 1개의 웨브(web)를 가지는 H형강으로 이루어져 있으나, 도 3에 예시된 본 발명의 또다른 실시예처럼 상,하부 플랜지와 2개의 웨브 또는 복수개의 웨브를 가지는 멀티 웨브 형강이 엄지말뚝(1)으로 사용될 수 있는 바, 본 발명의 흙막이 벽체(100)에서는 다양한 연직방향 단면형상을 가지는 강재 형강이 엄지말뚝(1)으로 사용될 수 있다. 아래에서는 편의상 도 1 및 도 2에 예시된 실시예를 예시하여 본 발명을 설명한다.

도 1 내지 도 4에서는 복수개의 엄지말뚝 사이에 배면토사를 지지하는 토류판이 끼워져 있는 구조의 흙막이 벽체를 예시하고 있지만 본 발명의 흙막이 벽체는 이와 같이 토류판을 구비한 것에 한정되지 않으며, 후술하는 것처럼 엄지말뚝 사이에 숏크리트 벽체가 설치되어 있는 구조의 흙막이 벽체, 주열식 흙막이 벽체(CIP 흙막이 벽체), SCW(Soil Cement Wall) 형태의 흙막이 벽체 등으로 이루어질 수도 있다. 다만 편의상 아래에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 토류판을 구비한 흙막이 벽체를 예시하여 본 발명을 설명한다.

본 발명의 흙막이 벽체(100)에서는, 횡방향으로 수평하게 연장된 2개의 수평 지지빔(4)이 복수개의 엄지말뚝 상부에 걸쳐서 설치되며, 수평 지지빔(4)의 상면에는 수직형 앵커(3a)의 정착을 위한 변단면 앵커 브래킷(5)이 배치되고, 변단면 앵커 브래킷(5)에는 종래의 일반적인 앵커 헤드가 배치되어 수직형 앵커(3a)의 상단부가 변단면 앵커 브래킷(5)에 놓인 앵커 헤드에 정착된다. 종래의 일반적인 앵커 헤드는, 테이퍼진 형태의 웨지홈이 형성되어 있는 구성을 가지는데, 웨지홈에 끼워진 앵커의 강선에 웨지가 물린 채 끼워지게 된다. 이러한 종래의 앵커 헤드의 구성은 공지된 것이다. 본 발명에서는 이러한 일반적인 앵커 헤드를 대신하여 필요에 따라 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 가변 앵커 헤드 조립체(6)가 설치되고, 수직형 앵커(3a)의 상단부가 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착되는 구성을 가질 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 흙막이 벽체(100)는, 위와 같은 구성을 가지도록 엄지말뚝(1)의 설치 작업, 수직형 앵커(3a)의 설치 작업, 수평 지지빔(4)의 설치 작업, 앵커 브래킷(5)의 설치 작업, 가변 앵커 헤드 조립체(6)의 설치 작업, 및 수직형 앵커(3a)의 정착 작업을 포함하는 방법에 의해 구축된다. 여기서, 수직형 앵커(3a)의 설치 작업과, 수평 지지빔(4)을 설치하고 변단면 앵커 브래킷(5)을 배치하고 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 위치시키는 작업은 어느 것을 우선적으로 수행하여도 동시에 병행하여 수행하여도 무방하다. 수직형 앵커(3a)는 엄밀하게 의미에서 "수직"하게 배치되는 것은 아니지만 대체적으로 수직에 가까운 각도로 설치되므로 편의상 "수직형"이라는 용어를 사용하여 명명하였다.

횡방향으로 수평하게 연장된 수평 지지빔(4)은 2개가 수평면에서 간격을 두고 나란하게 배치되는데, 2개의 수평 지지빔 중에서 1개의 수평 지지빔은 엄지말뚝(1)의 전방에 위치하고 다른 1개의 수평 지지빔은 엄지말뚝(1)의 후방에 위치하여, 2개의 수평 지지빔(4) 사이에 엄지말뚝(1)이 위치하도록 형태로 2개의 수평 지지빔(4)이 서로 간에 간격을 두고 나란하게 배치되어 엄지말뚝(1)의 상부에 설치된다. 이 때 2개의 수평 지지빔(4)은 각각 엄지말뚝(1)에 돌출되도록 일체로 구비된 보걸이(빔 받침)(9) 위에 놓여서 설치될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 예시된 실시예에서 2개의 수평 지지빔(4)은 모두 휨에 대한 강축(强軸)이 연직방향이 되도록 설치되어 있다. 즉, 수평 지지빔(4)이 상,하부 플랜지와 웨브로 이루어진 I 빔으로 이루어질 때 웨브가 연직방향으로 배치되도록 2개의 수평 지지빔(4)이 설치되어 있는 것이다. 그러나 수평 지지빔(4)의 배치 형태가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 2개의 수평 지지빔(4)의 모두 또는 그 중의 어느 하나는 휨에 대한 강축이 수평방향이 되도록 즉, 수평 지지빔(4)이 I 빔으로 이루어졌을 때, 그 웨브가 수평하게 배치되도록 수평 지지빔(4)이 배치될 수도 있는 것이다. 도 5에는 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도로서, 위와 같이 2개의 수평 지지빔(4) 중에서 전방에 위치하는 수평 지지빔을 휨에 대한 강축이 수평방향으로 되도록 배치한 실시예의 흙막이 벽체에 대한 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명에서 수평 지지빔(4)은 휨에 대한 강축을 상황에 맞추어서 적절하게 변화시키면서 설치할 수 있는 것이고, 더 나아가 수평 지지빔(4)으로는 다양한 길이 방향 단면 형상을 가지는 빔을 사용할 수 있는 것이다.

도 1 내지 도 4에 예시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면, 수평 지지빔(4)의 상면에는 변단면 앵커 브래킷(5)이 배치된다. 수직형 앵커(3a)는 그 후방 단부가 배면토사(S)에 정착되도록 설치되고, 그 상단부는 배면토사(S)의 위쪽으로 연장되어 2개의 수평 지지빔(4) 사이를 지나서 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통한 후, 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 놓이는 공지의 앵커 헤드를 이용하여 정착된다. 필요에 따라서는 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 공지의 앵커 헤드를 대신하여 본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 배치하고, 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통한 수직형 앵커(3a)를 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착할 수도 있다. 편의상 아래에서는 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 이용하여 수직형 앵커(3a)를 정착하는 실시예를 예시하여 본 발명을 설명한다.

도 6에는 수평 지지빔(4) 위에 놓인 제1실시예에 따른 변단면 앵커 브래킷(5)과 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 수직형 앵커(3a)의 상단부가 정착되어 있는 상태를 상세히 보여주는 개략적인 확대도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6에 도시된 상태에 대한 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 6에 도시된 상태에 대한 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 우선 변단면 앵커 브래킷(5)에 대하여 상세히 설명하면, 변단면 앵커 브래킷(5)은 수평면에서 횡방향과 직교하는 종방향으로 연장되는 부재로 이루어져서 2개의 수평 지지빔(4)에 걸쳐지도록 수평 지지빔(4) 위에 놓이게 되는데, 그 상면은 전방이 아래로 내려가도록 기울어진 경사면("전방 하향 경사면")을 가지고 있다. 이러한 변단면 앵커 브래킷(5)은 빔 부재 등으로 이루어질 수 있는데, 도면에 예시된 제1실시예의 경우, 변단면 앵커 브래킷(5)은 수평 지지빔(4) 위에 놓이는 하부 플랜지(50), 웨브(52) 및 경사면을 이루는 상부 플랜지(51)를 포함하며 종방향으로 연장된 빔 부재로 이루어져 있다. 전방 하향 경사면을 가질 수 있도록 상부 플랜지(51)는 앵커의 배치각도에 맞추어서 전방이 아래로 향하도록 경사지게 구비되어 있다. 특히, 상부 플랜지(51)는 설계된 앵커의 배치각도와 직교하는 종방향의 경사각도를 가진다.

도 6 내지 도 8에 예시된 것처럼 수직형 앵커(3a)의 상단부는 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통하여야 하므로 변단면 앵커 브래킷(5)에는 관통공(53)이 형성되어 있는데, 특별히 본 발명에서 관통공(53)은 종방향으로 소정 길이를 가지는 장공(長孔)으로 형성된다. 이와 같이 변단면 앵커 브래킷(5)의 관통공(53)이 장공으로 형성됨으로써, 실제 현장에서 시공할 때 앵커의 배치각도에 변화가 있을 경우에도 수직형 앵커(3a)는 쉽게 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통할 수 있게 된다.

그러나 본 발명에 있어서 변단면 앵커 브래킷(5)은 위에서 예시한 하부 플랜지(50), 복수개의 웨브(52) 및 경사면을 이루는 상부 플랜지(51)로 이루어진 더블 웨브 빔으로만 한정되지 않는다. 도 9에는 변단면 앵커 브래킷(5)이 또다른 형태의 빔 부재로 이루어진 실시예를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 9에 예시된 제2실시예에 따른 변단면 앵커 브래킷(5)은 ㄷ자 형태의 단면을 가지는 한 쌍의 절곡 빔이 횡방향으로 간격을 두고 배치되어 있되 접합부재(54)에 의해 한 쌍의 절곡 빔이 일체화되어 있는 구성을 가진다. 물론 도 9에 도시된 변단면 앵커 브래킷(5)은 앞서 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 변단면 앵커 브래킷의 다른 실시예와 마찬가지로 전방이 아래로 내려가도록 기울어진 경사면 즉, 전방 하향 경사면으로 이루어진 경사면을 그 상면으로 가지고 있다. 도 9의 실시예에서는 한 쌍의 절곡 빔 사이의 간격이 수직형 앵커(3a)가 관통하는 장공(長孔) 형태의 관통공(53)에 해당한다.

위에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 제1 실시예의 변단면 앵커 브래킷을 상세히 설명하고 도 9를 참조하여 제2 실시예의 변단면 앵커 브래킷을 상세히 설명하였으나, 본 발명에 구비되는 변단면 앵커 브래킷(5)은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 종방향으로 연장되어 2개의 수평 지지빔(4)에 걸쳐져서 수평 지지빔(4) 위에 놓이며 상면은 전방 하향 경사면으로 이루어지고 수직형 앵커(3a)가 관통하게 되는 장공 형태의 관통공(53)을 구비한 것이면 다양한 형태와 형상의 부재가 본 발명의 변단면 앵커 브래킷(5)에 해당할 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에서 변단면 앵커 브래킷(5)의 상면은, 앵커의 배치각도와 직교하는 종방향의 경사각도를 가지는 전방 하향 경사면으로 이루어져 있으므로, 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 앵커를 정착할 수 있는 앵커 헤드를 위치시키고 수직형 앵커(3a)의 상단부를 앵커 헤드에 정착하게 되면, 수직형 앵커(3a)는 자연스럽게 설계된 앵커의 배치각도를 가지게 된다. 특히, 본 발명에 변단면 앵커 브래킷(5)은, 엄지말뚝(1)의 상단이 아니라, 2개의 수평 지지빔(4)에 걸쳐져서 수평 지지빔(4) 위에 놓이므로, 도 1에 예시된 것처럼 2개의 변단면 앵커 브래킷(5) 사이에 1개나 2개 또는 그 이상의 개수의 엄지말뚝(1)이 위치하도록 횡방향으로 상당한 간격을 두고 설치할 수 있다.

앞서 설명하였듯이 종래 기술에서는 앵커 헤드가 엄지말뚝에만 설치되므로, 앵커의 설치 개수를 증감시킨다는 것은 곧바로 엄지말뚝의 설치 개수 증감을 의미하며, 이는 2개의 엄지말뚝 사이의 간격 변화를 가져와서 흙막이 벽체의 지지력에 큰 영향을 주게 된다. 그러나 본 발명에서는 앵커 헤드가 놓이는 변단면 앵커 브래킷(5)이 엄지말뚝(1)이 아닌 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이의 위치에 설치될 수 있으므로, 본 발명의 경우 엄지말뚝의 설치 개수에는 영향을 전혀 주지 않으면서도 앵커의 설치 개수를 필요한 정도로 증감시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 종래 기술과는 달리 2개의 엄지말뚝 사이의 간격 변화를 전혀 주지 않아서 흙막이 벽체의 지지력에 변화를 일으키지 않으면서도 앵커의 설치 개수를 늘리거나 감소시키고 그에 맞추어서 앵커의 긴장 상태(앵커에 의해 도입되는 긴장력의 크기)를 조절할 수 있게 되는 것이다.

앵커를 설치하는데 소요되는 비용이 상당하므로, 만일 앵커를 이용하여 흙막이 벽체의 지지력을 보강할 때에는 앵커의 설치 개수를 증가시키는 것보다는 앵커의 설치 개수는 줄이되 각각의 앵커에 의해 도입되는 보강력 즉, 앵커 각각의 긴장력을 증가시키는 것이 더욱 경제적이다. 위에서 설명한 것처럼 종래 기술과 달리 본 발명에서는 엄지말뚝의 설치 개수 및 엄지말뚝 사이의 간격에는 영향을 전혀 주지 않으면서도 수직형 앵커의 설치 개수를 필요한 정도로 증감시킬 수 있으므로, 흙막이 벽체에 대해 앵커를 이용하여 동일한 보강력을 부여할 경우, 본 발명에서는 앵커 각각의 긴장력을 증가시키는 대신에 앵커의 설치 개수를 줄일 수 있게 되며, 그에 따라 더욱 경제적으로 흙막이 벽체를 구축할 수 있게 되는 장점이 발휘되는 것이다.

한편, 도 1 내지 도 9에 예시된 실시예에서는 수직형 앵커(3a)의 상단부가 2개의 수평 지지빔(4) 사이로 진입하여 변단면 앵커 브래킷(5)에 정착되고 있으나, 필요에 따라서는 2개의 수평 지지빔(4) 중에서 후방에 위치하는 수평 지지빔 보다 더 후방의 위치로 수직형 앵커(3a)의 상단부가 아래에서 위로 진입하여 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통하여 앵커 헤드에 정착될 수도 있다. 도 10에는 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도로서, 위와 같이 수직형 앵커(3a)의 상단부가 2개의 수평 지지빔(4) 중에서 후방에 위치하는 수평 지지빔 보다 더 후방의 위치로 진입하여 변단면 앵커 브래킷(5)에 정착된 실시예의 흙막이 벽체에 대한 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 실시예의 경우, 수직형 앵커(3a)를 더욱 연직한 상태로 배치할 수 있게 되는 바, 현장의 상황에 맞추어서 원하는 연직도를 가지도록 수직형 앵커(3a)를 시공할 수 있게 된다.

아래에서는 본 발명에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)와 이를 이용하는 구성에 대해 설명한다. 본 발명에서는 필요에 따라 수직형 앵커(3a)를 정착하는 부재에 해당하는 앵커 헤드로서 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 이용할 수 있다. 즉, 필요에 따라서는 변단면 앵커 브래킷(5)의 경사면에 종래의 앵커 헤드가 아닌 본 발명에 따른 신규한 구성의 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 설치하고, 변단면 앵커 브래킷(5)의 관통공(53)을 통과한 수직형 앵커(3a)의 상단부를 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착할 수 있는 것이다. 본 발명에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)는 이와 같이 긴장된 수직형 앵커(3a)의 상단부가 정착되는 부재로서, 수직형 앵커(3a)의 정착각도를 변화시킬 수 있는 구성을 가지고 있으며, 특히 수직형 앵커(3a)의 정착각도에 대해 종방향 경사각도뿐만 아니라 횡방향 경사각도에 대해서도 미세 조정이 가능한 구성을 가지고 있다.

도 11에는 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)의 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있고, 도 12 및 도 13에는 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)의 구성을 각각 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 14 및 도 15에는 각각 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)의 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있는데, 도 14는 조립된 상태에서 도 12의 화살표 D-D 위치에서의 반단면 사시도이고, 도 15는 분해된 상태에서의 도 12의 화살표 D-D 위치에서의 반단면 사시도이다. 편의상 도 11 내지 도 15에서는 수직형 앵커(3a)를 이루는 강선과, 강선을 물어서 웨지홈에 끼워지는 웨지에 대한 도시는 생략하였다.

도면에 예시된 것처럼 본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체(6)는, 볼록한 반구(半球) 형상으로 이루어진 하부 회전지지체(61)와, 수직형 앵커(3a)의 강선이 끼워져서 고정되는 부재로서 상기 하부 회전지지체(61) 위에 밀착하여 배치된 상태에서 종방향 및 횡방향으로 슬라이딩되면서 앵커의 정착각도에 대해 종방향 경사각도뿐만 아니라 횡방향 경사각도를 변화시키게 되는 상부 회전 정착부재(62)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 하부 회전지지체(61)는 변단면 앵커 브래킷(5)의 상면에 놓이는 부재로서, 도면에 도시된 것처럼 볼록한 반구(半球) 형상을 가지고 있고, 수직형 앵커(3a)가 관통할 수 있도록 중앙 부분에는 앵커통과공(611)이 형성되어 있고, 앵커통과공(611)의 주위에서 외부 표면에는 제1체결부(610)가 복수개로 형성되어 있다. 도면에 예시된 실시예의 경우 제1체결부(610)는 오목한 홈의 형태로 이루어져 있으나, 후술하는 것처럼 제1체결부(610)는 볼록한 돌기의 형태로 이루어질 수도 있다.

상부 회전 정착부재(62)는 수직형 앵커(3a)의 강선 단부가 끼워져서 고정되는 부재이며, 이를 위하여 복수개의 테이퍼진 웨지홈(601)이 상부 회전 정착부재(62)를 관통하도록 형성되어 있다. 상부 회전 정착부재(62)는 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착되도록 하부 회전지지체(61) 위에 배치되므로, 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 볼록한 반구(半球) 형상에 대응되어 밀착될 수 있도록 상부 회전 정착부재(62)의 하면은 오목한 반구(半球) 형상의 면으로 이루어져 있다. 이러한 상부 회전 정착부재(62)의 오목한 반구 형상 하면에는 하부 회전지지체(61)의 제1체결부(610)와 맞물려서 체결되는 복수개의 제2체결부(620)가 형성되어 있다. 앞서 설명한 것처럼 도면에 예시된 실시예에서는 제1체결부(610)가 오목한 홈으로 이루어져 있으므로 이에 맞물리기 위하여 제2체결부(620)는 볼록한 돌기로 이루어져 있다. 그러나 이와 반대로 제1체결부(610)가 볼록한 돌기로 이루어지고 제2체결부(620)는 이에 맞물릴 수 있는 오목한 홈으로 이루어질 수도 있다.

위와 같은 구성을 가지는 가변 앵커 헤드 조립체(6)는 변단면 앵커 브래킷(5)의 경사면에 밀착되도록 놓이게 되는데, 변단면 앵커 브래킷(5)의 관통공(53)을 통과한 수직형 앵커(3a)의 상단부는 하부 회전지지체(61)의 앵커통과공(611)을 통과하게 되고, 수직형 앵커(3a)를 이루는 각 강선은 일반적인 텐던이나 긴장재의 정착 방식과 마찬가지로 상부 회전 정착부재(62)의 웨지홈(601)을 통해서 상부 회전 정착부재(62)를 관통하여 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출된다. 이렇게 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출된 수직형 앵커(3a)의 강선에는 웨지(60)가 물리게 되고, 수직형 앵커(3a)가 긴장되어 그 긴장력에 의해 수직형 앵커(3a)가 아래로 당겨지면서 웨지(60)가 상부 회전 정착부재(62)의 테이퍼진 웨지홈(601)에 끼워지게 되어 수직형 앵커(3a)가 정착된다.

앞서 설명한 것처럼, 본 발명에서 변단면 앵커 브래킷(5)의 상면은, 앵커의 배치각도와 직교하는 종방향의 경사각도를 가지는 전방 하향 경사면으로 이루어져 있으므로, 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 위치시키고 수직형 앵커(3a)의 상단부를 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착하게 되면, 수직형 앵커(3a)는 자연스럽게 설계된 앵커의 배치각도를 가지게 된다. 그러나 실제 시공시에는 시공오차 등으로 인하여 앵커의 상단부가 정착되는 각도 즉, 앵커의 정착각도를 조정할 필요가 생길 수 있다. 즉, 시공오차로 등으로 인하여 실제 시공 현장에서는 앵커의 정착각도가 앵커의 배치각도와 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 위에서 설명한 바와 같이 하부 회전지지체(61)와 상부 회전 정착부재(62)를 포함하여 구성된 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 이용함으로써 위와 같은 앵커의 정착각도와 앵커의 배치각도간의 불일치 상황에 대처하여 이를 해소할 수 있게 된다.

도 16에는 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)의 도 11에 대응되는 개략적인 조립 사시도로서, 상부 회전 정착부재(62)가 횡방향으로 슬라이딩에 의해 움직여서 수직형 앵커(3a)의 횡방향 경사각도가 변화된 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도가 도시되어 있다. 도 17에는 본 발명의 실시예에 따른 가변 앵커 헤드 조립체(6)에서 상부 회전 정착부재(62)가 횡방향 및 종방향의 양쪽으로 슬라이딩에 의해 움직여서 수직형 앵커(3a)의 횡방향 경사각도와 종방향 경사각도가 모두 변화된 상태를 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 17에서 점선으로 표시된 것은 가변 앵커 헤드 조립체(6)에서 상부 회전 정착부재(62)의 위치가 변화되기 전의 상태를 나타낸다.

본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체(6)에서는, 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직일 수 있으며, 그에 따라 상부 회전정착부재(62)는 그 기울어진 각도가 변화되고 그에 따라 상부 회전정착부재(62)에 정착되는 수직형 앵커(3a)의 상단부가 기울어진 각도 즉, 수직형 앵커(3a)의 정착각도가 변화되는 것이다. 이 때 도 16에 예시된 것처럼 상부 회전 정착부재(62)를 횡방향으로만 이동시켜서 수직형 앵커(3a)의 정착각도 중에서 횡방향 경사각도만을 변화시킬 수도 있지만, 도 17에 예시된 것처럼 상부 회전 정착부재(62)를 횡방향뿐만 아니라 종방향으로도 이동시켜서 수직형 앵커(3a)의 횡방향 경사각도뿐만 아니라 종방향 경사각도 역시 함께 변화시킬 수도 있다. 물론 상부 회전 정착부재(62)를 종방향으로만 이동시켜서 수직형 앵커(3a)의 종방향 경사각도만을 변화시킬 수도 있다. 도 17에서 L1은 상부 회전 정착부재(62)를 종,횡방향으로 이동시키기 전의 상태에서 상부 회전 정착부재(62)의 중심점을 나타내고, L2는 상부 회전 정착부재(62)를 종,횡방향으로 이동시킨 후의 상태에서 상부 회전 정착부재(62)의 중심점을 나타낸다.

서로 접하고 있는 하부 회전지지체(61)의 반구 형상 상면에는 제1체결부(610)가 형성되어 있고, 상부 회전 정착부재(62)의 반구 형상 하면에는 제2체결부(620)가 형성되어 있어서, 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착되었을 때, 제1체결부(610)와 제2체결부(620)가 서로 맞물리게 되어, 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태를 유지하게 된다. 그런데 위와 같이 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직이면, 상부 회전 정착부재(62)의 제2체결부(620)는 애초에 체결되어 있던 제1체결부(610)와의 체결이 해제되면서 새로운 위치에서 다른 제1체결부(610)와 체결되고, 그에 따라 상부 회전 정착부재(62)가 슬라이딩되어 움직인 후의 상태 즉, 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화된 상태를 안정적으로 유지하게 된다. 도면에 예시된 것처럼 제1체결부(610)가 오목 홈으로 이루어지고 제2체결부(620)가 볼록한 돌기로 이루어진 경우, 상부 회전 정착부재(62)가 슬라이딩되어 움직이게 되면 제2체결부(620)가 처음에 끼워져 있던 제1체결부로부터 빠져 나와서 새로운 제1체결부에 끼워지면서, 상부 회전 정착부재(62)의 변화된 위치가 안정적으로 유지되는 것이다.

위와 같이 하부 회전지지체(61)와 상부 회전 정착부재(62)에 각각 복수개의 제1체결부(610)와 제2체결부(620)가 형성되어 있는 구성에 의하면, 상부 회전 정착부재(62)가 애초에 하부 회전지지체(61)에 설치되었을 때에도 그 위치를 안정적으로 유지할 수 있지만, 상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직인 후에도 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화된 상태를 안정적으로 유지하게 된다. 특히, 제1체결부(610)와 제2체결부(620)의 전부 또는 어느 한쪽의 것을 복수개로 형성하게 되면, 그 복수개로 형성된 사이의 간격만큼씩 단계적으로 상부 회전정착부재(62)를 슬라이딩시켜 움직일 수 있게 된다.

위에서 설명한 것처럼 본 발명에서 엄지말뚝 및 수직형 앵커를 이용한 흙막이 벽체를 시공하되, 앵커의 정착각도를 변화시킬 수 있는 가변 앵커 헤드(anchor head) 조립체와, 상기 가변 앵커 헤드 조립체가 놓이게 되는 경사진 형태의 변단면 앵커 브래킷을 이용하여 수직형 앵커를 정착하여 설치함으로써, 수직형 앵커가 정해진 앵커의 배치각도를 가지게 하되, 수직형 앵커의 상단부에서의 앵커 정착각도에 대해 종방향 경사각도 및 횡방향 경사각도를 필요에 맞추어서 미세하게 조정할 수 있게 되는 바, 앵커의 배치각도와 앵커의 정착각도가 일치한 상태로 정밀하게 수직형 앵커를 설치할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면 수직형 앵커의 정착에 의한 인장력이 고르게 분배되어 작용하게 만들 수 있으며, 그에 따라 더욱 안정적인 흙막이 벽체의 지지구조를 구축할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 앵커 헤드가 놓이는 변단면 앵커 브래킷(5)이 횡방향으로 엄지말뚝(1)이 아닌 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이의 위치에 설치될 수 있으므로, 엄지말뚝의 설치 개수에는 영향을 전혀 주지 않으면서도 수직형 앵커의 설치 개수를 필요한 정도로 감소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 더욱 경제적으로 흙막이 벽체를 구축할 수 있게 된다.

위에서는 엄지말뚝 사이에 토류판이 설치되는 흙막이 벽체를 예시하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 흙막이 벽체는 이와 같이 토류판을 구비한 것에 한정되지 않는다. 본 발명의 흙막이 벽체는, 위에 설명한 구조를 가지도록 엄지말뚝과 수직형 앵커(3a), 그리고 수평 지지빔(4), 변단면 앵커 브래킷(5) 및 가변 앵커 헤드 조립체(6)가 설치되고, 엄지말뚝 사이에 숏크리트 벽체가 설치되어 있는 구조의 흙막이 벽체로 이루어질 수도 있다.

또한 본 발명의 상기한 구성은 주열식 흙막이 벽체(CIP 흙막이 벽체)에도 적용될 수 있다. 도 18에는 본 발명의 흙막이 벽체가 주열식 흙막이 벽체로 구성된 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 19에는 도 2에 대응되는 횡방향 단면도 즉, 도 18의 화살표 Q-Q에 따른 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 도 18 및 도 19에 예시된 것처럼 본 발명의 흙막이 벽체는, 지반에 연직한 지중공(地中孔)을 지반 굴착선을 따라 복수개 연속하여 천공 형성하고 각각의 지중공 내에 엄지말뚝을 삽입배치한 후 소일시멘트, 콘크리트 등의 채움재를 채워서 엄지말뚝이 매립되도록 주열말뚝을 각각 연속하여 형성하는 방법에 의해 시공되는 주열식 흙막이 벽체로 이루어지되, 위에 설명한 구조를 가지도록 엄지말뚝과 수직형 앵커(3a), 그리고 수평 지지빔(4), 변단면 앵커 브래킷(5) 및 가변 앵커 헤드 조립체(6)가 설치되는 흙막이 벽체로 이루어질 수 있는 것이다.

더 나아가 본 발명의 흙막이 벽체는 SCW(Soil Cement Wall) 형태의 흙막이 벽체로 이루어질 수 있다. 도 20에는 본 발명의 흙막이 벽체가 SCW 형태의 흙막이 벽체로 구성된 실시예를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 본 발명에서 흙막이 벽체는 위에 설명한 구조를 가지도록 엄지말뚝과 수직형 앵커(3a), 그리고 수평 지지빔(4), 변단면 앵커 브래킷(5) 및 가변 앵커 헤드 조립체(6)가 설치되어 있되, 종래와 마찬가지로 지반에 연직한 지중공(地中孔)을 지반 굴착선을 따라 복수개로 천공하면서 시멘트 밀크를 지중공 내에 채운 후에, 엄지말뚝이 지중공 내에 삽입배치되는 구조를 가지도록 구축되는 SCW(Soil Cement Wall) 형태의 흙막이 벽체로 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 흙막이 벽체에 있어서, 엄지말뚝(1)에는 추가적인 중간앵커(3)가 더 정착될 수도 있다. 중간앵커(3)가 전방에서 후방을 향하여 엄지말뚝(1)을 관통하여 그 후방 단부는 배면토사(S) 내에 영구적으로 고정되고 전방 단부는 엄지말뚝(1)의 전면에서 정착되는 형태로 중간앵커(3)가 더 구비될 수 있는 것이다. 도 21에는 도 1에 예시된 구성을 가지고 있되 중간앵커(3)가 더 설치된 흙막이 벽체(100)의 실시예에 대한 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 22에는 도 21의 화살표 J-J 위치에서의 개략적인 횡방향의 단면도가 도시되어 있다. 도 22에서는 편의상 변단면 앵커 브래킷(5), 가변 앵커 헤드 조립체(6), 및 수직형 앵커(3a)의 도시를 생략하였다.

이와 같이 중간앵커(3)가 추가로 더 설치됨으로써 흙막이 벽체의 배면토압 지지력은 더욱 향상된다. 본 발명에서 엄지말뚝(1)은 전방플랜지와 후방플랜지, 그리고 웨브(web)를 가지는 H형강으로 이루어질 수 있는데, 이 경우 중간앵커(3)를 더 설치하기 위해서는 중간앵커(3)가 관통하게 되는 파이프 형태의 앵커 슬리브(40)가 엄지말뚝(1)에 구비될 수 있다. 도 23에는 도 21에서 중간앵커(3)가 엄지말뚝(1)에 정착되는 부분 즉, 도 21의 원 G부분에 대한 개략적인 부분 사시도가 도시되어 있는데, 편의상 도 23에서는 다른 구성은 모두 생략하고 엄지말뚝(1)과 앵커 슬리브(40), 그리고 중간앵커(3)를 정착하기 위한 구성들만 도시하였다. 도 24의 (a) 및 (b)에는 도 23에서 앵커 슬리브(40)가 엄지말뚝(1)에 설치되어 있는 상태만을 발췌하여 각각 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도 25의 (a) 및 (b)는 엄지말뚝의 또다른 실시예로서 추가적인 웨브가 더 구비된 형강으로 이루어진 엄지말뚝에서 앵커 슬리브(40)가 설치되어 있는 것을 보여주는 도면으로서, 도 25의 (a)에는 도 24의 (a)에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 25의 (b)에는 도 25의 (a)에 도시된 엄지말뚝(1)에 대한 연직방향으로의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 24의 (a)와 (b), 그리고 도 25의 (a)와 (b)에서는 편의상 앵커 지압판(10)에 대해서도 도시를 생략하였다.

본 발명에서 엄지말뚝(1)은 도면에 도시된 것처럼 전방 플랜지(11)와 후방 플랜지(12), 그리고 웨브(web)(13)를 가지는 H형강으로 이루어질 수 있다. 엄지말뚝(1)에는 중간앵커(3)가 전방에서 후방을 향하여 관통하게 되고, 중간앵커(3)의 후방 단부는 배면토사(S) 내에 영구적으로 고정되며, 중간앵커(3)의 전방 단부는 엄지말뚝(1)의 전면에서 정착된다. 엄지말뚝(1)에는 중간앵커(3)가 관통하게 되는 파이프 형태의 앵커 슬리브(40)가 구비될 수 있는데, 도 23 내지 도 25의 실시예에서는 앵커 슬리브(40)가 웨브(13)에 구비되어 있다. 즉, 웨브(13)의 일부를 절취하여 제거하고, 그 빈 자리에 파이프 형태의 앵커 슬리브(40)를 앵커의 설치 각도에 맞추어서 웨브(13) 및 전,후방 플랜지(11, 12)와 접합하여 일체를 이루도록 설치하는 것이다.

이와 같이 앵커 슬리브(40)가 구비된 엄지말뚝(1)은 도 23과 도 24의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 하나의 웨브(13)만을 구비한 형강일 수도 있지만, 도 25의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 추가적인 보강웨브(13a)가 더 구비된 "부분 멀티 웨브 형강"일 수도 있다. 엄지말뚝(1)이 부분 멀티 웨브 형강으로 이루어진 경우, 앵커 슬리브(40)는 부분 멀티 웨브 형강의 평단면 중앙에 위치하는 웨브에 일체로 구비된다.

또한 앞서 설명하였듯이 엄지말뚝(1)은 복수개의 웨브(13)가 구비된 멀티 웨브 형강으로 이루어질 수도 있다. 도 26의 (a) 및 (b)에는 각각 엄지말뚝의 또다른 실시예로서 복수개의 웨브(13)가 구비되어 있는 멀티 웨브 형강으로 이루어진 엄지말뚝에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 26의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 본 발명에서, 엄지말뚝(1)은 전방 플랜지(11)와 후방 플랜지(12), 그리고 복수개의 웨브(13)를 포함하는 멀티 웨브 형강으로 이루어질 수 있는 것이다. 도면에 예시된 것처럼 웨브(13)가 두 개일 경우, 앵커 슬리브(40)는 2개의 웨브(13) 사이에 배치될 수 있다.

특히, 위와 같이 엄지말뚝(1)으로 이용하기 위하여, 2개의 웨브(13)를 구비한 멀티 웨브 형강을 형성함에 있어서는, 단순한 H형강을 횡방향으로 일체로 연결하는 방식을 이용할 수도 있다. 도 27의 (a) 및 (b)에는 각각 엄지말뚝의 또다른 실시예로서 전방 플랜지(11)와 후방 플랜지(12), 그리고 한 개의 웨브(13)를 가지는 단순한 H형강 2개를 플랜지가 서로 연속되도록 횡방향으로 연속배치하고 일체화시킴으로써 복수개의 웨브(13)가 구비된 엄지말뚝을 구성한 실시예에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도가 도시되어 있다.

도 28의 (a) 및 (b)에는 각각 멀티 웨브 형강으로 이루어진 엄지말뚝의 또다른 실시예에 대한 도 26의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 26의 (a) 및 (b)와 도 27의 (a) 및 (b)에 예시된 실시예의 경우, 앵커 슬리브(40)는 전,후방 플랜지(11, 12) 사이의 간격 전체에 걸쳐서 길게 연장된 파이프 형태를 이루게 되지만, 도 28의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 엄지말뚝(1)이 멀티 웨브 형강으로 이루어진 경우에는 앵커 슬리브(40)가 후방 플랜지(12)로부터 전방 플랜지(11)를 향하여 소정 길이만큼만 연장되어도 무방하다. 즉, 앵커 슬리브(40)의 후방 단부는 후방 플랜지(12)와 완전히 결합되어 있지만 앵커 슬리브(40)의 전방 단부는 전방 플랜지(11)에 이르지 못하게 될 수도 있는 것이다. 엄지말뚝(1)이 멀티 웨브 형강으로 이루어진 경우에는 웨브 사이의 횡방향 간격 공간은 단지 연직방향 상,하로만 연통되어 있으므로 웨브 사이의 공간으로 지하수가 침투하게 되는 경로는 오로지 앵커 슬리브(40)를 통하는 것밖에는 없다. 그런데 후술하는 것처럼 필요에 따라 제2방수마개(42)가 더 설치되는 경우에는 제2방수마개(42)에 의해 앵커 슬리브(40)로의 지하수 침투가 차단되므로, 위에서 예시한 것처럼 앵커 슬리브(40)가 후방 플랜지(12)로부터 전방 플랜지(11)를 향하여 소정 길이만큼만 연장되어도 웨브 사이의 공간으로 지하수가 침투 또는 유입되는 것이 차단된다. 물론 멀티 웨브 형강으로 이루어진 엄지말뚝(1)에서도 앵커 슬리브(40)가 전,후방 플랜지(11, 12) 사이를 완전히 이어주는 형태로 설치되어도 무방하다.

더 나아가, 연직방향으로 ㄷ자 형상의 단면을 가지는 ㄷ형강을 이용하여 엄지말뚝(1)을 구성할 수도 있다. 도 29의 (a) 및 (b)에는 각각 엄지말뚝의 또다른 실시예로서 2개의 ㄷ형강(14)을 이용하여 엄지말뚝을 구성한 실시예에 대한 도 25의 (a) 및 (b)에 대응되는 개략적인 사시도와 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 29에 도시된 것처럼 편측의 상,하 플랜지와 웨브를 가지고 있어서 연직방향으로 ㄷ자 형상의 단면을 가지는 ㄷ형강(14) 2개를, 그 웨브가 서로 간격을 두고 이웃하며 각각의 상,하 플랜지는 멀어지게 되도록 배치하고, 2개의 ㄷ형강(14)을 결합연결판(17)으로 일체화시켜서 엄지말뚝(1)을 형성할 수도 있는 것이다. 이 때, 앵커 슬리브(40)는 마주보는 웨브 사이에 위치하여 일체로 구비된다. 이와 같이 본 발명에서 엄지말뚝(1)은 다양한 구성을 가질 수 있다.

앵커 슬리브(40)는 중간앵커(3)의 설치 각도에 맞추어서 전방에서 후방으로 갈수록 아래로 기울어지도록 배치 설치될 수 있다. 연직방향으로 엄지말뚝(1)에는 복수개의 중간앵커(3)가 간격을 두고 설치될 경우, 앵커 슬리브(40) 역시 앵커의 설치 개수와 연직 간격에 맞추어서 연직방향으로 간격을 두고 엄지말뚝(1)에 복수개로 구비된다.

엄지말뚝(1)의 전방 플랜지(11)와 후방 플랜지(12)에는 각각 중간앵커(3)가 통과하게 되는 관통공이 형성된다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 중간앵커(3)가 설치되는 위치에서 전방 플랜지(11)의 전면에는 앵커 지압판(10)이 일체로 설치되어 있다. 앵커 지압판(10)은 공장에서 사전에 용접 등의 방법에 의해 전방 플랜지(11)의 전면에 밀착되어 일체로 구비된다. 앵커 지압판(10)에는 후방으로 가면서 하향 경사진 형태의 각도조정 파이프(19)가 일체로 구비되어 전방으로 돌출 구비된다. 도면에서 부재번호 15는 앵커 지압판(10)이 연직방향으로 이동하는 것을 방지하기 위하여 필요에 따라 전방 플랜지(11)의 전면에 부착 설치될 수 있는 하향이동방지턱 부재(15)이다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 후방 플랜지(12)에는 보강을 위하여 필요에 따라 후면 밀착보강판(16)이 구비되어 있다. 후면 밀착보강판(16)은 후방 플랜지(12)에 밀착되어 공장에서 용접 등의 작업에 의해 미리 일체화된 형태로 구비된다. 하향이동방지턱 부재(15) 역시 이와 동일하게 공장에서 용접 등의 작업에 의해 전방 플랜지(11)의 전면에 미리 일체화된 형태로 구비된다.

본 발명에서는 이와 같이 중간앵커(3)를 정착하여 설치함에 있어서, 엄지말뚝에서 중간앵커(3)가 관통하는 부분에 방수(防水) 구조를 형성함으로써, 배면토사로부터의 지하수가 앵커 슬리브(40)로 유입되어 중간앵커(3)가 부식되거나 또는 지하수가 흙막이 벽체의 전면(구체적으로는 엄지말뚝의 전면)으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

도 30에는 중간앵커(3)가 정착되어 있는 부분 즉, 도 23의 조립 상태에 대한 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 31 및 도 32는 각각 엄지말뚝(1)에서 앵커 슬리브(40)의 내부 및 중간앵커(3)의 정착 구조를 상세히 보여주는 도면으로서, 도 31에는 도 23의 화살표 K-K에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있고, 도 32에는 배면토사(S)의 전면에 엄지말뚝(1)이 설치된 상태에서의 도 23의 화살표 K-K 위치에서의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

엄지말뚝(1)에서 중간앵커(3)가 관통하는 부분에 방수(防水) 구조를 형성하기 위하여, 도면에 예시된 것처럼 각도조정 파이프(19) 내부에는 제1방수마개(41)가 설치되어 각도조정 파이프(19)의 내부 단면을 폐쇄함으로써, 배면토사(S)로부터의 지하수가 각도조정 파이프(19)를 거쳐서 엄지말뚝(1)의 전면으로 유출되는 것을 방지하게 되게 된다. 제1방수마개(41)는 각도조정 파이프(19)의 내부 단면 형상에 대응되는 형상을 가지는 부재로서, 각도조정 파이프(19)의 내부에 끼워져서 각도조정 파이프(19)의 내부 단면을 폐쇄하여 차수 및 방수 구조를 형성하게 된다. 따라서 만일 배면토사(S)에서 발생된 지하수가 후방 플랜지(12)의 관통공을 통해서 앵커 슬리브(40)로 유입되거나 또는 기타 다른 이유에서 지하수가 발생하더라도, 지하수가 각도조정 파이프(19)를 통과하여 엄지말뚝(1)의 전면으로 유출되는 것이 방지되며, 그에 따라 각도조정 파이프(19)의 전방으로 돌출되어 정착된 중간앵커(3)의 전방단부 및 엄지말뚝(1)의 전면은 지하수로 인한 부식이 위험에서 자유로울 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명에서는 제1방수마개(41)가 각도조정 파이프(19) 내부에 설치되어 각도조정 파이프(19)의 내부 단면을 폐쇄하여 차수 및 방수 기능을 발휘하므로, 각도조정 파이프(19)의 전방으로 지하수가 누출되는 것을 막을 수 있게 된다. 즉, 엄지말뚝(1)의 전면으로 지하수가 유출되는 것을 방지하게 되는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면 정착된 중간앵커(3)의 전방단부 및 엄지말뚝(1)의 전면이 부식되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 되는 것이다.

특히, 제1방수마개(41)를 설치하게 되면, 각도조정 파이프(19)를 통해서 침투하는 지하수로 인하여 중간앵커(3)를 이루는 강선이 부식되거나 또는 콘크리트 내부로 물이 침투하게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 매우 유용한 효과가 발휘된다. 제1방수마개(41)에는 중간앵커(3)가 관통하게 되는 앵커통과공(410)이 형성되어 있으므로, 중간앵커(3)의 전방단부는 제1방수마개(41)의 앵커통과공(410)을 관통하도록 끼워져서 각도조정 파이프(19)의 전방으로 돌출되어 앵커헤드(48)에 정착된다. 도 33의 (a) 및 (b)는 각각 제1방수마개(41)의 실시예를 보여주는 도면으로서, 도 33의 (a)에는 개략적인 사시도가 도시되어 있고 도 33의 (b)에는 도 33의 (a)에 표시된 화살표 M-M에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 제1방수마개(41)는 도 33의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼, 고무, 합성수지 등의 재료로 만들어진 블록(block) 형태로 이루어져서 각도조정 파이프(19)의 내부에 밀실하게 끼워질 수도 있다.

그러나 제1방수마개(41)는 링형태의 수밀재(411)를 이용한 형태로 이루어질 수도 있다. 도 34의 (a) 및 (b)는 각각 제1방수마개(41)의 또다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 도 34의 (a)에는 개략적인 사시도가 도시되어 있고 도 34의 (b)에는 도 34의 (a)에 표시된 화살표 R-R에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 34의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 제1방수마개(41)는 앵커통과공(410)이 형성된 부분을 강성을 가지는 단단한 재질로 이루어지고 가장자리가 고무, 합성수지 등의 재료로 이루어진 형태 즉, 링형태의 수밀재가 구비된 형태의 것으로 이루어져서 각도조정 파이프(19)의 내부에서 단단한 재질 부분이 각도조정 파이프(19)의 단면 중앙부분에 위치하고 링형태의 수밀재(411)가 각도조정 파이프(19)의 내면에 밀착되어 수밀에 의한 차수 및 방수 성능을 발휘하는 형태로 이루어질 수도 있는 것이다. 도면에서는 각도조정 파이프(19) 내에 1개의 제1방수마개(41)만이 설치된 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라서는 2개 이상의 복수개 제1방수마개(41)를 각도조정 파이프(19) 내에 배치할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 엄지말뚝에서 배면토사로부터의 지하수가 앵커 슬리브(40)로 유입되어 중간앵커(3)가 부식되거나 또는 지하수가 흙막이 벽체의 전면으로 유출되는 것을 방지하기 위하여, 필요에 따라서는 추가적으로 제2방수마개(42)가 더 구비될 수 있다. 즉, 선택적으로 앵커 슬리브(40)에서 후방측 내부에 제2방수마개(42)를 더 설치하여 앵커 슬리브(40)의 내부 단면을 폐쇄함으로써, 배면토사(S)로부터의 지하수가 후방 플랜지(12)의 관통공을 통해서 앵커 슬리브(40)로 유입되는 것 자체를 차단하게 되는 추가적인 차수 및 방수구조를 더 형성할 수 있는 것이다.

제2방수마개(42)는 앵커 슬리브(40)의 내부 단면 형상에 대응되는 형상을 가지는 부재로서, 앵커 슬리브(40)의 후방에서 앵커 슬리브(40) 내부에 끼워져서 앵커 슬리브(40)의 내부 단면을 폐쇄시키게 된다. 따라서 제2방수마개(42)가 더 구비되는 경우에는 배면토사(S)에서 지하수가 발생하여 후방 플랜지(12)의 관통공으로 유입되더라도 제2방수마개(42)에 의해 차단되므로, 앵커 슬리브(40)의 후방을 통해서는 지하수가 앵커 슬리브(40)의 전방 내부로는 유입되지 못하게 된다. 즉, 제2방수마개(42)에 의해 앵커 슬리브(40)의 후방에도 추가적으로 차수 내지 방수 구조가 만들어지는 것이다. 물론 제2방수마개(42)에는 중간앵커(3)가 관통하게 되는 앵커통과공(420)이 형성되어 있으므로, 앵커 슬리브(40)의 내부를 통과하는 중간앵커(3)은 제2방수마개(42)의 앵커통과공(420)에 끼워져서 후방으로 진출하게 되고, 앞서 설명한 것처럼 중간앵커(3)의 후방 단부는 배면토사에 영구 정착된다.

제2방수마개(42)는 제1방수마개(41)와 마찬가지로 고무, 합성수지 등의 재료로 만들어진 블록(block) 형태로 이루어져서 앵커 슬리브(40)의 내부에 밀실하게 끼워질 수도 있고, 앵커통과공(420)이 형성된 부분을 강성을 가지는 단단한 재질로 이루어지고 가장자리가 고무, 합성수지 등의 재료로 이루어진 형태 즉, 링형태의 수밀재가 구비된 형태의 것으로 이루어져서 앵커 슬리브(40)의 내부에서 단단한 재질 부분이 앵커 슬리브(40)의 단면 중앙부분에 위치하고 링형태의 수밀재가 앵커 슬리브(40)의 내면에 밀착되어 수밀에 의한 차수 및 방수 성능을 발휘하는 형태로 이루어질 수도 있다. 제1방수마개(41)에 대한 도 33의 (a)와 (b), 그리고 도 34의 (a)와 (b)로부터 파악되는 구성은 제2방수마개(42)에도 동일하게 적용될 수 있다. 이와 같이 제2방수마개(42)가 앵커 슬리브(40)에 설치되면 제2방수마개(42)는 앵커 슬리브(40)의 내부 단면을 완전히 폐쇄하게 되고, 그에 따라 앵커 슬리브(40)의 후방이 수 내지 방수되어서 배면토사(S)에서 발생한 지하수는 앵커 슬리브(40)의 후방을 통해서는 앵커 슬리브(40)의 내부로 유입되지 못한다. 그러나 제2방수마개(42)는 필요에 맞추어서 선택적으로 설치할 수 있는 것으로서 생략할 수도 있고, 중간앵커(3)를 설치한 후에 제2방수마개(42)를 앵커 슬리브(40)에 배치할 수도 있다.

중간앵커(3)를 설치함에 있어서 주름관(9)을 이용할 수도 있는데, 이 경우에는 제2방수마개(42)는 주름관(9)의 외부에 끼워지는 형태로 앵커 슬리브(40)의 내부에 밀실하게 설치되어 차수 및 방수 성능을 발휘하게 된다. 도 35 및 도 36에는 각각 이와 같이 주름관(9)을 이용하는 경우 즉, 주름관(9)을 관통하도록 중간앵커(3)가 설치될 경우에 제2방수마개(42)가 앵커 슬리브(40)의 내부에 설치되어 있는 상태를 보여주는 도 31에 대응되는 개략적인 단면 사시도(도 35)와 도 32에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도(도 36)이 도시되어 있다.

한편, 도면에서는 앵커 슬리브(40)의 전체 길이에 있어서 앵커 슬리브(40)의 후방 즉, 후방 플랜지(12)에 근접한 위치에서 앵커 슬리브(40)의 내부에 제2방수마개(42)가 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으며, 이러한 설치 위치가 매우 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 앵커 슬리브(40)의 전체 길이에 있어서 제2방수마개(42)의 설치 위치는 필요에 따라 달리 정할 수도 있다. 즉, 제2방수마개(42)를 도면에 도시된 것보다 좀 더 전방 플랜지(11)에 근접한 위치에 설치할 수도 있는 것이다. 또한 도면에서는 1개의 제2방수마개(42)만이 설치된 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라서는 2개 이상의 복수개 제2방수마개(42)를 앵커 슬리브(40) 내에 배치할 수도 있는 것이다.

이와 같이 필요한 경우에는 제2방수마개(42)를 추가로 더 설치함으로써, 앵커 슬리브(40)의 내부로 지하수가 유입되는 것을 제2방수마개(42)를 통해서 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 앵커 슬리브(40) 내에서 지하수로 인하여 중간앵커(3)가 부식되는 것을 효과적으로 차단할 수 있으며, 더 나아가 지하수가 엄지말뚝(1)의 전면으로 누출되어 문제를 야기하는 것을 선제적으로 차단할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

본 발명에서는 필요에 따라서는 추가적으로 앵커 슬리브(40)의 내부에 시멘트 밀크, 우레탄, 그리스 등과 같이 방수기능을 발휘할 수 있는 방수 채움재(43)를 주입하여 채울 수도 있다. 도 32 및 도 36에 예시된 것처럼 제1, 2방수마개(41, 42) 사이의 간격에서 앵커 슬리브(40)의 내부를 방수 채움재(43)로 채움으로써 배면토사로부터의 지하수가 앵커 슬리브(40)로 유입되어 중간앵커(3)가 부식되거나 또는 지하수가 흙막이 벽체의 전면으로 유출되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 본 발명에서 방수 채움재(43)의 주입은 필수적인 것은 아니며 필요에 따라 선택적으로 채택할 수 있는 것이다. 방수 채움재(43)는 제1,2방수마개(41, 42) 사이의 간격에만 채워질 수도 있다.

아래에서는 위와 같은 구성의 합성벽체(100)를 시공하는 본 발명에 따른 합성벽체의 시공방법을 설명한다. 도 37의 (a) 내지 (e)에는 각각 본 발명의 시공방법에서 수행되는 각각의 과정을 설명하기 위한 개략도가 횡방향의 측단면도의 형태로 과정의 진행순서에 따라 도시되어 있다.

우선 도 37의 (a)에 예시된 것처럼 지반을 굴착하여 엄지말뚝(1)을 설치한다. 이 때, 엄지말뚝(1)에는 앞서 설명한 것처럼 필요한 각종 부재 즉, 앵커 슬리브(40) 등이 공장에서 미리 설치된 상태이다. 후속하여 도 37의 (b)에 예시된 것처럼 엄지말뚝(1)의 전방을 굴착하고, 중간앵커(3)의 설치를 위하여 엄지말뚝(1)의 후방으로 배면토사(S)를 천공한다. 배면토사(S)에 천공 형성된 천공부에 중간앵커(3)를 설치한다(도 37의 (c)). 중간앵커(3)의 설치 전후 또는 이와 병행하여 엄지말뚝(1)의 전면에는 각도조정 파이프(19)를 설치하고(도 37의 (d)), 중간앵커(3)를 긴장하여 각도조정 파이프(19)의 전방단부에 정착한다(도 37의 (e)).

앵커를 설치하고 정착하는 과정에서 필요한 경우에는 앞서 설명한 내용에 따라 엄지말뚝(1)에서 중간앵커(3)가 관통하는 부분에 방수(防水) 구조를 형성한다. 방수 구조를 형성함에 있어서, 앞서 설명한 것처럼 필요에 따라 제2방수마개(42)가 더 설치될 수도 있는데, 이 경우에는 제2방수마개(42)의 앵커통과공(420)에 중간앵커(3)가 관통하도록 제2방수마개(42)를 미리 중간앵커(3)에 설치한 상태에서, 중간앵커(3)를 앵커 슬리브(40)에 삽입하여 배면토사(S)에 정착시킬 수도 있다. 이와 같이 제2방수마개(42)가 앵커 슬리브(40)에 설치되면 제2방수마개(42)는 앵커 슬리브(40)의 내부 단면을 완전히 폐쇄하게 되고, 그에 따라 앵커 슬리브(40)의 후방이 차수 내지 방수되어서 배면토사(S)에서 발생한 지하수는 앵커 슬리브(40)의 후방을 통해서는 앵커 슬리브(40)의 내부로 유입되지 못한다. 그러나 제2방수마개(42)는 필요에 맞추어서 선택적으로 설치할 수 있는 것으로서 생략할 수도 있고, 중간앵커(3)를 설치한 후에 제2방수마개(42)를 앵커 슬리브(40)에 배치할 수도 있다.

또한 방수 구조를 형성하는 경우에는, 엄지말뚝(1)의 전면에 각도조정 파이프(19)를 설치한 상태에서 제1방수마개(41)의 앵커통과공(410)에 중간앵커(3)를 끼워서 제1방수마개(41)를 중간앵커(3)에 결합하고 제1방수마개(41)를 각도조정 파이프(19) 내부에 위치시킨다. 제1방수마개(41)를 설치함에 있어서, 중간앵커(3)의 설치 전에 미리 중간앵커(3)에 제1방수마개(41)를 결합해두고, 이렇게 제1방수마개(41)가 결합된 상태의 중간앵커(3)를 배면토사(S)에 관입 고정할 수도 있다. 이와 같이 제1방수마개(41)가 각도조정 파이프(19)에 설치되면 제1방수마개(41)는 각도조정 파이프(19)의 내부 단면을 완전히 폐쇄하게 된다. 따라서 배면토사(S)에서 발생된 지하수가 후방 플랜지(12)의 관통공으로 유입되어 앵커 슬리브(40)에 채워지는 상황이 발생하더라도 지하수는 각도조정 파이프(19)를 통과하지 못하게 된다. 각도조정 파이프(19)의 전방으로 돌출되어 정착된 중간앵커(3)의 전방단부는 지하수와 접하지 않게 되며 부식이 예방되는 효과가 발휘된다. 특히, 제1방수마개(41)를 설치하게 되면, 각도조정 파이프(19)를 통해서 침투하는 지하수로 인하여 중간앵커(3)를 이루는 강선이 부식되거나 또는 콘크리트 내부로 물이 침투하게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

중간앵커(3)를 정착함에 있어서는, 각도조정 파이프(19)의 전방 단부에 앵커헤드(48)를 설치하고, 각도조정 파이프(19)과 앵커헤드(48)를 지나서 외부로 돌출된 중간앵커(3)의 전방단부를 긴장하여 쐐기를 이용하여 앵커헤드(48)에 정착하게 된다. 그에 따라 의해 배면토사(S)로부터의 토압에 대응하는 지지력이 발휘된다. 필요에 따라서는 정착된 중간앵커(3)의 전방단부 등을 더욱 안전하게 보호하기 위하여 앵커헤드(48)를 덮도록 보호캡(49)을 설치할 수 있다. 위와 같이 중간앵커(3)를 설치하는 실시예에서 앵커헤드(48) 대신에 앞서 설명한 본 발명의 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 사용하는 것도 가능하다.

1: 엄지말뚝
2: 토류판
3: 중간앵커
3a: 수직형 앵커
4: 수평 지지빔
5: 변단면 앵커 브래킷
6: 가변 앵커 헤드 조립체
61: 하부 회전지지체
62: 상부 회전 정착부재
100: 흙막이 벽체

Claims (11)

1. 엄지말뚝 및 후방 단부가 배면토사(S)에 정착되는 수직형 앵커(3a)를 포함하는 흙막이 벽체로서,
   복수개의 엄지말뚝 상부에는 횡방향으로 수평하게 연장된 2개의 수평 지지빔(4)이 설치되고, 수평 지지빔(4)의 상면에는 수직형 앵커(3a)의 정착을 위한 변단면 앵커 브래킷(5)이 배치되고, 변단면 앵커 브래킷(5) 위에는 가변 앵커 헤드 조립체(6)가 놓이고, 수직형 앵커(3a)의 상단부는 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착되는데;
   변단면 앵커 브래킷(5)은 수평면에서 횡방향과 직교하는 종방향으로 연장되는 부재로 이루어져서 2개의 수평 지지빔(4)에 걸쳐지도록 수평 지지빔(4) 위에 놓이되, 횡방향으로 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 위치하며, 변단면 앵커 브래킷(5)의 상면은 앵커의 강선이 배치되는 각도와 직교하는 종방향의 경사각도를 가지면서 전방이 아래로 내려가도록 기울어진 전방 하향 경사면을 가지며;
   가변 앵커 헤드 조립체(6)는, 하부 회전지지체(61)와, 수직형 앵커(3a)의 강선이 끼워져서 고정되는 부재로서 상기 하부 회전지지체(61) 위에 밀착하여 배치된 상태에서 종방향 및 횡방향으로 슬라이딩되는 상부 회전 정착부재(62)를 포함하여 구성되고;
   하부 회전지지체(61)는 볼록한 반구(半球) 형상을 가지고 있고, 수직형 앵커(3a)가 관통할 수 있도록 중앙 부분에는 앵커통과공(611)이 형성되어 있으며, 앵커통과공(611) 주위의 외부 표면에는 제1체결부(610)가 복수개로 형성되어 있고;
   상부 회전 정착부재(62)는, 하부 회전지지체(61)의 볼록한 반구(半球) 형상에 대응되어 밀착되도록 될 수 있도록 오목한 반구(半球) 형상의 하면을 가지고 있고, 오목한 반구 형상 하면에는 하부 회전지지체(61)의 제1체결부(610)와 맞물려서 체결되는 복수개의 제2체결부(620)가 형성되어 있으며;
   상부 회전 정착부재(62)에는 복수개의 테이퍼진 웨지홈(601)이 상부 회전 정착부재(62)를 관통하도록 형성되어 있어서,
   수직형 앵커(3a)를 이루는 각 강선은 상부 회전 정착부재(62)의 웨지홈(601)을 통해서 상부 회전 정착부재(62)를 관통하여 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출되고, 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출된 수직형 앵커(3a)의 강선에는 웨지(60)가 물리게 되고, 수직형 앵커(3a)가 긴장되어 그 긴장력에 의해 수직형 앵커(3a)가 아래로 당겨지면서 웨지(60)가 상부 회전 정착부재(62)의 테이퍼진 웨지홈(601)에 끼워지게 되어 수직형 앵커(3a)가 정착되며;
   상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직일 때 상부 회전 정착부재(62)의 제2체결부(620)는 애초에 체결되어 있던 제1체결부(610)와의 체결이 해제되면서 새로운 위치에서 다른 제1체결부(610)와 체결됨으로써, 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화되어 앵커의 상단부에서 앵커가 정착되는 종방향 경사각도 및 횡방향 경사각도가 변화되고, 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화된 후의 상태가 그대로 유지되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
2. 제1항에 있어서,
   변단면 앵커 브래킷(5)에는 앵커의 배치각도에 변화가 있을 때에도 수직형 앵커(3a)가 변단면 앵커 브래킷(5)을 관통할 수 있도록 종방향으로 연장된 장공(長孔)으로 이루어진 관통공(53)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   복수개의 엄지말뚝 사이에 배면토사를 지지하는 토류판이 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   엄지말뚝(1)은 전방플랜지(11), 후방플랜지(12) 및 웨브(13)를 가지는 형강으로 이루어지고;
   엄지말뚝(1)의 전방플랜지(11)와 후방플랜지(12)에는 중간앵커(3)가 통과하게 되는 관통공이 각각 형성되어 있으며;
   엄지말뚝(1)의 전면에서 중간앵커(3)가 관통하는 위치에는 중간앵커(3)의 정착에 의한 후방으로의 앵커 하중을 지지하면서 엄지말뚝(1)에 고르게 분산시키는 앵커 지압판(10)이 일체로 설치되어 있고;
   앵커 지압판(10)에는 중간앵커(3)의 설치 각도에 맞추어서 경사져 있는 각도조정 파이프(19)가 전방 플랜지(11)의 관통공과 연통된 상태로 앵커 지압판(10)에서 전방으로 돌출된 형태로 일체로 설치되어 있으며;
   중간앵커(3)의 후방단부는 후방 플랜지(12)의 관통공으로 나오도록 배치되어 배면토사(S) 내에 영구적으로 매립되어 고정되며;
   중간앵커(3)의 전방 단부는 전방 플랜지(11)의 관통공을 지나서 각도조정 파이프(19)의 밖으로 돌출되어 앵커헤드(48)와 쐐기에 의해 각도조절 파이프(19)의 전방단부에 정착되는데;
   각도조정 파이프(19)의 내부에는 중간앵커(3)가 관통하는 제1방수마개(41)가 설치되어 각도조정 파이프(19)의 내부 단면을 폐쇄하여 차수 및 방수 구조를 형성함으로써, 각도조정 파이프(19)를 통해서 엄지말뚝(1)의 전면으로 지하수가 유출되는 것을 방지하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
8. 제7항에 있어서,
   엄지말뚝(1)의 전,후방 플랜지(11, 12) 사이의 간격에는 중간앵커(3)가 관통하는 앵커 슬리브(40)가 구비되며;
   앵커 슬리브(40)의 내부에는 중간앵커(3)가 관통하는 제2방수마개(42)가 설치되어, 앵커 슬리브(40)의 내부 단면을 폐쇄하여 추가적인 차수 및 방수 구조를 형성함으로써 배면토사(S)로부터의 지하수가 앵커 슬리브(40)로 유입되는 것을 방지하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
9. 제8항에 있어서,
   앵커 슬리브(40) 내에는 방수 채움재(43)가 채워짐으로써 배면토사(S)로부터의 지하수가 앵커 슬리브(40)로 유입되는 것을 추가적으로 차수하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.
10. 엄지말뚝을 설치하는 단계와, 후방 단부가 배면토사(S)에 정착되도록 수직형 앵커(3a)를 설치하는 단계를 포함하는 흙막이 벽체의 시공방법으로서,
    복수개의 엄지말뚝 상부에는 횡방향으로 수평하게 연장된 2개의 수평 지지빔(4)을 설치하는 단계;
    수평 지지빔(4)의 상면에는 수직형 앵커(3a)의 정착을 위한 변단면 앵커 브래킷(5)을 배치하고, 변단면 앵커 브래킷(5) 위에는 가변 앵커 헤드 조립체(6)를 설치하는 단계; 및
    후방 단부가 배면토사(S)에 정착되고 상단부는 변단면 앵커 브래킷(5) 위에 놓인 가변 앵커 헤드 조립체(6)에 정착되도록 수직형 앵커(3a)를 정착하여 설치하는 단계를 포함하며;
    변단면 앵커 브래킷(5)은 수평면에서 횡방향과 직교하는 종방향으로 연장되는 부재로 이루어져 있어서, 변단면 앵커 브래킷(5)을 배치하는 단계에서는 변단면 앵커 브래킷(5)을 2개의 수평 지지빔(4)에 걸쳐지도록 수평 지지빔(4) 위에 놓되 횡방향으로 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 위치시키며;
    변단면 앵커 브래킷(5)의 상면은 앵커의 강선이 배치되는 각도와 직교하는 종방향의 경사각도를 가지면서 전방이 아래로 내려가도록 기울어진 전방 하향 경사면을 가지며;
    가변 앵커 헤드 조립체(6)는, 하부 회전지지체(61)와, 수직형 앵커(3a)의 강선이 끼워져서 고정되는 부재로서 상기 하부 회전지지체(61) 위에 밀착하여 배치된 상태에서 종방향 및 횡방향으로 슬라이딩되는 상부 회전 정착부재(62)를 포함하여 구성되고;
    하부 회전지지체(61)는 볼록한 반구(半球) 형상을 가지고 있고, 수직형 앵커(3a)가 관통할 수 있도록 중앙 부분에는 앵커통과공(611)이 형성되어 있으며, 앵커통과공(611) 주위의 외부 표면에는 제1체결부(610)가 복수개로 형성되어 있고;
    상부 회전 정착부재(62)는, 하부 회전지지체(61)의 볼록한 반구(半球) 형상에 대응되어 밀착되도록 될 수 있도록 오목한 반구(半球) 형상의 하면을 가지고 있고, 오목한 반구 형상 하면에는 하부 회전지지체(61)의 제1체결부(610)와 맞물려서 체결되는 복수개의 제2체결부(620)가 형성되어 있으며;
    상부 회전 정착부재(62)에는 복수개의 테이퍼진 웨지홈(601)이 상부 회전 정착부재(62)를 관통하도록 형성되어 있어서,
    수직형 앵커(3a)를 이루는 각 강선은 상부 회전 정착부재(62)의 웨지홈(601)을 통해서 상부 회전 정착부재(62)를 관통하여 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출되고, 상부 회전 정착부재(62)의 상면 위로 돌출된 수직형 앵커(3a)의 강선에는 웨지(60)가 물리게 되고, 수직형 앵커(3a)가 긴장되어 그 긴장력에 의해 수직형 앵커(3a)가 아래로 당겨지면서 웨지(60)가 상부 회전 정착부재(62)의 테이퍼진 웨지홈(601)에 끼워지게 되어 수직형 앵커(3a)가 정착되며;
    상부 회전 정착부재(62)가 하부 회전지지체(61)의 외부 표면에 밀착된 상태에서 슬라이딩되어 움직일 때 상부 회전 정착부재(62)의 제2체결부(620)는 애초에 체결되어 있던 제1체결부(610)와의 체결이 해제되면서 새로운 위치에서 다른 제1체결부(610)와 체결됨으로써, 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화되어 앵커의 상단부에서 앵커가 정착되는 종방향 경사각도 및 횡방향 경사각도가 변화되고, 상부 회전정착부재(62)의 기울어진 각도가 변화된 후의 상태가 그대로 유지되는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체의 시공방법.
11. 삭제

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