KR102501991B1 - 강판을 이용한 흙막이벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목공사용 흙막이벽에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 가설 흙막이 구조물의 시공시, 지반에 고정되는 H빔 사이를 토압이 분산되는 절곡강판으로 차단하여 보다 안전하고 견고한 흙막이가 되도록 함은 물론, 절곡강판의 근입깊이에 따라 절곡강판의 절곡률을 조정할 수 있는 턴버클을 구비하여 수직으로 나열되는 지반의 성질에 맞추어 절곡강판의 절곡률을 조절하여 보다 효율적으로 토압을 분산시킬 수 있는 흙막이벽에 관한 것이다.

Description

강판을 이용한 흙막이벽{Retaining wall panel for public works}

본 발명은 토목공사용 흙막이벽에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 가설 흙막이 구조물의 시공시, 지반에 고정되는 H빔 사이를 토압이 분산되는 절곡강판으로 차단하여 보다 안전하고 견고한 흙막이가 되도록 함은 물론, 절곡강판의 근입깊이에 따라 절곡강판의 절곡률을 조정할 수 있는 턴버클을 구비하여 수직으로 나열되는 지반의 성질에 맞추어 절곡강판의 절곡률을 조절하여 보다 효율적으로 토압을 분산시킬 수 있는 강판을 이용한 흙막이벽에 관한 것이다.

일반적으로 가설 흙막이 구조물은 건설현장의 지하공사를 위해 흙을 파낸 뒤 주위의 토사붕괴를 방지하기 위하여 임시적으로 설치되는 칸막이 시공을 일컫는 것으로서, 이때의 칸막이를 흙막이판이라고 하며, 토류벽 또는 토류판이라고도 한다.

가설 흙막이 구조물의 시공은 엄지말뚝 또는 측벽파일이라 불리우는 H빔을 일정한 거리마다 매설하고, 터파기를 하면서 이들 H빔 사이에 흙막이판을 설치하게 된다.

상기한 설치에 따라, H빔 사이를 연결하는 흙막이판은 수직방향으로 전개되어 후방으로부터 가해지는 상당한 토압을 견디어야만 한다. 이때, 토압을 효과적으로 분산시키고자 종래에도 아치형태의 흙막이판을 사용하고 있었다. 국내 공개특허 제10-2013-0017378호 (2013.02.20.공개), 등록특허 제10-0968491호 (2010.06.30.등록), 등록특허 제10-1065017호 (2011.09.07.등록), 등록특허 제10-1061516호 (2011.08.26.등록)가 그 예이다.

상기한 종래 흙막이판은 수직방향을 따라 모두 일정한 곡률을 갖도록 제작된다. 그런데 지반은 수직방향을 따라 모두 동일한 성질로만 분포되어 있지 않는바, 토사층이나 풍화암층인 연약지반과 기반암층이 적층으로 분포될 수 있다. 이러한 토사층, 풍화암층 및 기반암층의 특성에 따른 토압 또한 상이할 수 밖에 없다. 또한, 개별 시공현장의 시공조건에 따라서도 토압 및 제반조건은 각기 상이함은 명백하다.

따라서, 흙막이 가시설을 시공하는 경우에는 주변지반의 지반조건, 굴착깊이에 따른 가중하중 조건, 시공조건 및 상기 조건들에 의한 흙막이벽의 응력이나 변형정도 등에 대하여 다각적으로 검토한 후 각 조건에 적합한 곡률을 갖는 흙막이판을 선택적으로 적용해야 한다.

공개특허 제10-2013-0017378호 (2013.02.20.공개) 등록특허 제10-0968491호 (2010.06.30.등록) 등록특허 제10-1065017호 (2011.09.07.등록) 등록특허 제10-1061516호 (2011.08.26.등록)

본 발명의 목적은 일정한 곡률로만 형성되기에 어떠한 시공조건에서도 모두 동일한 응력만을 제공하는 종래의 아치형 흙막이판을 대신하여, 동일한 절곡강판이라 하더라도 개별 시공현장의 시공조건에 따라 절곡강판의 토압에 대한 저항정도를 조절할 수 있는 강판을 이용한 흙막이벽을 제공하는데 있다.

더 나아가, 특정 시공현장의 시공조건 하에서도, 토사층, 풍화암층 및 기반암층이 적층 분포되고, 이러한 지반조건에 따라 근입깊이에 따른 적층별 토압은 서로 다르게 작용한다. 본 발명의 목적은 이러한 지반조건으로 인해 근입깊이에 따라 서로 다르게 작용하는 토압에 대해 절곡강판의 응력을 조절할 수 있도록 함으로써 효과적으로 토압을 분산시킬 수 있는 강판을 이용한 흙막이벽을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 강판을 이용한 흙막이벽은 지반에 고정되는 H빔 사이를 토압이 분산되는 절곡강판으로 차단하여 보다 안전하고 견고한 흙막이가 되도록 함은 물론, 절곡강판의 근입깊이에 따라 절곡강판의 절곡률을 조정할 수 있는 턴버클을 구비하여 수직으로 나열되는 지반의 성질에 맞추어 절곡강판의 절곡률을 조절하여 보다 효율적으로 토압을 분산시킬 수 있는 것을 기본으로 한다.

또한, 상기 절곡강판의 후방면에는 토압이 분산될 수 있도록 삼각, 사디리꼴, 호형 중 어느 하나의 형태를 갖는 분산구가 소정간격으로 반복형성될 수 있다.

또한, 상기 턴버클은 상기 절곡강판에 일체로 구비되거나, 또는 분리가능하게 구비될 수 있다.

또한. 상기 절곡강판에는 근입방향을 따라 소정거리로 이격설치되는 복수의 수직결합구가 구비되고, 상기 수직결합구에는 수직긴장봉을 삽입결합시켜 상기 절곡강판의 응력을 보강할 수 있다.

또한, 상기 절곡강판을 가로지르는 띠장이 상기 H빔에 결합설치되고, 상기 띠장에 결합설치되어 상기 절곡강판의 전방면을 압박고정하는 압박부재가 구비될 수 있다.

상기한 구성을 통해 본 발명은 주변지반의 지반조건, 굴착깊이에 따른 가중하중 조건, 시공조건 및 상기 조건들에 의한 흙막이벽의 응력이나 변형정도 등에 대응하여, 턴버클을 이용해 절곡강판의 토압에 대한 저항정도 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한, 절곡강판을 재활용할 수 있어 환경오염 및 자원낭비를 줄일 수 있고, 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명 강판을 이용한 흙막이벽의 사시도.
도 2는 본 발명 강판을 이용한 흙막이벽의 평면도.
도 3은 본 발명 강판을 이용한 흙막이벽의 측면 개념도.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로, 이들 도면에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 공지기술에 속하거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 3과 같이, 본 발명 강판을 이용한 흙막이벽은 지반(1)에 이격하여 연속으로 근입되는 H빔(10), 상기 H빔(10) 사이에서 후방의 지반(1)을 향해 절곡형성되는 절곡강판(20), 및 상기 절곡강판(20)의 절곡률 조정이 가능하도록 상기 절곡강판(20)의 전방면에 설치되는 턴버클(30)을 포함한다.

상기 H빔(10)은 평행한 전방플랜지와 후방플랜지를 웨브(web)로 수직 연결한 통상의 H형강이다. 바람직하게 이러한 H빔(10)은 지반(1)의 토사층(1a)과 풍화암층(1b)을 지나 하단부가 기반암층(1c)에 단단히 근입된다.

상기 절곡강판(20)은 일정한 두께를 갖는 금속재질의 판체이다. 이 판체는 수평방향의 일정한 폭과, 수직방향의 일정한 높이를 갖는다. 이러한 절곡강판(20)의 수평폭은 하나의 상기 H빔(10)과 이웃하는 다른 하나의 상기 H빔(10)의 사이가 되고, 상기 H빔(10)의 근입깊이 방향을 따라 절곡강판(20)이 수직높이로 근입된다. 이때, 절곡강판(20)의 양측단은 하나의 H빔(10) 플랜지와 다른 하나의 H빔(10) 플랜지 사이에 지지된다.

이러한 상기 절곡강판(20)은 후방의 지반(1)을 향해 볼록하게 절곡형성된다. 도 2에서와 같이, 본 발명 전체 걸쳐 절곡강판(20)의 절곡형성이라 함은 절곡강판(20)의 수평폭 중 일부가 1회 이상 특정 각도로 굽어서 구비되는 것은 물론, 수평폭 전체가 일정한 곡률로 굽어지는 것을 포함하는 개념이다. 더 나아가, 상기와 같은 절곡강판(20)의 절곡은 절곡강판(20)의 수직높이 양쪽, 즉 수평폭의 중간부를 중심으로 수직높이 양쪽이 서로 대칭으로 형성됨을 의미한다. 이렇게 절곡강판(20)이 수평폭의 중심부를 중심으로 수직높이 양쪽으로 대칭을 이뤄 후방을 향해 볼록하게 절곡형성됨으로써, 절곡강판(20)의 후방에서 전방을 향해 작용하는 토압이 절곡강판(20)의 수평폭 양쪽으로 고르게 분산되고, 이에 따라 휨모멘트에 대한 저항과 허용전단응력이 증대되어 안전율이 크게 향상된다. 따라서 토압이 절곡강판(20)의 수평폭 어느 한 쪽으로만 작용하여 절곡강판(20)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가, 절곡강판(20)의 수직높이에 따른 토압의 효과적인 분산은 후술할 상기 턴버클(30)을 이용해 달성 가능하다.

또한, 상기 절곡강판(20)의 절곡형성은 삼각형, 사다리꼴 또는 호형(弧形) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 도 2에서 처럼, 바람직하게 수평폭을 따라 절곡강판(20)은 이등변삼각형, 등변사다리꼴 또는 아치형태의 호형 중 어느 하나인 대칭형태로 형성된다. 이때, 당연하게도 이등변삼각형의 밑변, 등변사리꼴에서 더 길다란 길이를 갖는 아랫변은 생략된다. 그리고, 여기서 이등변삼각형의 꼭지각, 등변사다리꼴의 짧은 변인 윗변 전체, 및 호형의 곡선중간지점은 절곡강판(20)의 가장 후방에 해당하는 최후방 절곡지점(20P)이 된다.

또한, 도 2에서와 같이, 상기 절곡강판(20)의 후방면에는 토압이 분산되도록 직각, 삼각, 사다리꼴 및 호형(弧形) 중 어느 하나의 형태로 형성되는 분산구(21)가 구비될 수 있다.

상기 분산구(21)는 상기 절곡강판(20)의 수평폭 및 수직높이를 따라 소정간격으로 반복형성되어 절곡강판(20)을 보강한다. 이를 통해 절곡강판(20)에 가해지는 토압이 분산구(21)로 인해 효과적으로 분산되어 절곡강판(20)의 휨모멘트에 대한 저항을 증대시켜 내구성을 향상시키게 된다.

또한, 상기 절곡강판(20)에는 근입방향인 수직높이를 따라 소정거리 이격하여 수직결합구(22)가 복수개로 설치될 수 있다. 상기 수직결합구(22)는 절곡강판(20)의 후방면에도 설치될 수 있으며, 바람직하게는 절곡강판(20)의 전방면에 설치된다.

상기 수직결합구(22)는 링형태의 수직몸체가 상기 절곡강판(20)에 일체로 형성되는데, 상기 수직몸체인 링테의 일부가 절단되어 절개단으로 형성되어, 수직몸체의 내륜이 외부와 연결되도록 형성한다. 이렇게 구비되는 수직결합구(22)의 내륜에 수직긴장봉(23)이 삽입결합된다. 상기 수직긴장봉(23)은 절곡강판(20)의 수직높이 방향을 따라 전개되어 수직결합구(22)를 일렬로 연결하여 휨모멘트에 대한 절곡강판(20)의 저항과 허용전단응력을 증대시킨다. 이러한 수직결합구(22)와 수직긴장봉(23)은 절곡강판(20)의 최후방 절곡지점(20P)을 기준으로 수평폭의 양쪽에 대칭으로 형성됨이 바람직하다.

상기 턴버클(30)은 상기 절곡강판(20)의 전방면에 설치되어 절곡강판(20)의 절곡률을 조정하는 것으로, 절곡강판(20)에 일체로 형성되거나, 또는 탈착가능하게 결합설치될 수 있다.

상기 턴버클(30)은 양쪽으로 구비되는 한쌍의 나사봉(31)과, 상기 한쌍의 나사봉(31)을 회전에 의해 동시에 긴장 또는 이완시키는 버클너트(32)로 이루어진다.

상기한 구성을 갖는 턴버클(30)의 한쌍의 나사봉(31)은 각각 상기 절곡강판(20)의 전방면에 일체로 고정설치될 수 있다.

또한, 한쌍의 나사봉(31)의 일단부는 봉결합단(31a)으로 형성되고, 절곡강판(20)의 전방면에는 수평폭 방향의 양쪽으로 조정결합구(24)가 대칭으로 형성되어, 상기 나사봉(31)의 봉결합단(31a)이 결합설치될 수 있다. 여기서, 상기 조정결합구(24)는 링형태로 형성되며, 링형태의 일부가 절곡강판(20)의 전방면에 일체로 구비된다. 그리고 이러한 조정결합구(24)의 내륜에 대응하여 삽입결합되도록 나사봉(31)의 봉결합단(31a)이 절곡형성된다.

바람직하게 상기 턴버클(30)은 상기 절곡강판(20)의 수평폭에 대해 최후방 절곡지점(20P)을 기준으로 대칭으로 형성된다. 이렇게 절곡강판(20)에 대해 대칭으로 형성되는 턴버클(30)의 버클너트(32)를 긴장하거나 이완함에 따라 절곡강판(20)의 수평폭 절곡률이 조정된다.

또한, 상기한 구성의 턴버클(30)은 상기 절곡강판(20)의 수직높이 방향을 따라 소정거리로 이격하여 복수개로 설치될 수 있는바, 이러한 구성을 통해, 도 3과 같이, 토사층(1a)과 풍화암층(1b)과 같이 근입깊이에 따라 적층별로 상이한 휨모멘트에 대해 절곡강판(20)의 수직높이별로 절곡강판(20)의 절곡률을 적합하게 조절하여 절곡강판(20)의 저항과 허용전단응력을 조절할 수 있게 된다. 이때, 전술한 바와 같이 절곡강판(20)에는 수직높이 방향으로 연속형성되는 상기 수직결합구(22)에 상기 수직긴장봉(23)이 결합설치되므로, 절곡강판(20)의 수직높이에 따른 응력은 훼손되지 않는다.

토압을 지탱하는 상기 절곡강판(20)을 보조하여 H형강인 띠장(40)이 결합설치될 수 있으며, 이렇게 설치되는 띠장(40)에는 절곡강판(20)의 응력을 보강하는 압박부재(50)가 설치될 수 있다.

상기 압박부재(50)는 플랜지너트(51a)를 일체로 구비하여 H형강인 상기 띠장(40)의 전후방 플랜지에 각각 탈착가능하게 결합설치되는 'ㄷ'자 형태의 플랜지결합구(51)와, 상기 플랜지결합구(51)의 플랜지너트(51a)에 나사결합되어 전후진하는 조절볼트(52), 및 상기 조절볼트(52)의 단부에 구비되어 상기 절곡강판(20)의 전방면을 밀착지지하는 밀착헤드(53)로 이루어진다.

상기 띠장(40)의 플랜지 단부를 'ㄷ'자 형태의 플랜지결합구(51)가 감싸듯이 결합시키면, 플랜지결합구(51)의 상단부로 플랜지너트(51a)가 배치된다. 이렇게 띠장(40)의 전후방 플랜지에 걸림결합되는 전후방 플랜지결합구(51)의 플랜지너트(51a)에 상기 조절볼트(52)를 나사결합한다. 그리고 조절볼트(52)를 회전시키면, 조절볼트(52)가 전진하면서 조절볼트(52)의 전방단부 구비된 상기 밀착헤드(53)가 상기 절곡강판(20)의 전방면을 밀착지지하게 된다. 이로 인해 절곡강판(20)은 휨모멘트에 대해 저항과 허용전단응력이 증대되어 토압에 의해 휘거나 변형되지 않게 된다.

1: 지반 1a: 토사층
1b: 풍화암층 1c: 기반암층
10: H빔 20: 절곡강판
20P: 최후방 절곡지점 21: 분산구
22: 수직결합구 23: 수직긴장봉
24: 조정결합구 30: 턴버클
31: 나사봉 31a: 봉결합단
32: 버클너트 40: 띠장
50: 압박부재 51: 플랜지결합구
51a: 플랜지너트 52: 조절볼트
53: 밀착헤드

Claims (7)

1. 흙막이 가시설을 위해 지반(1)에 이격하여 연속으로 근입되는 H빔(10);
   후방의 지반(1)을 향해 절곡형성된 강판으로, 이웃하는 상기 H빔(10) 사이마다 설치되며, 전방면에는 최후방 절곡지점(20P)에서 수평방향 양측으로 소정거리 이격하여 한 쌍으로 설치되는 조정결합구(24)가 수직높이를 따라 소정거리 이격하여 복수개로 구비되는 절곡강판(20);
   상기 한 쌍의 조정결합구(24)에 각각 탈착가능하게 결합설치되는 한 쌍의 나사봉(31)을 회전에 의해 동시에 긴장 또는 이완시키는 버클너트(32)가 구비되는 턴버클(30); 을 포함하여,
   상기 절곡강판(20)별 절곡률 조절 및 개별 상기 절곡강판(20)의 수직높이에 따른 절곡률 조절이 가능한 강판을 이용한 흙막이벽.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 절곡강판(20)의 후방면에는 토압이 분산되도록 직각, 삼각, 사디리꼴, 호형 중 어느 하나가 소정간격으로 반복형성되는 분산구(21)가 더 구비되는 강판을 이용한 흙막이벽.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 절곡강판(20)에는 근입방향을 따라 소정거리로 이격설치되는 복수의 수직결합구(22)가 구비되고,
   상기 수직결합구(22)에는 수직긴장봉(23)을 삽입결합시켜 상기 절곡강판(20)의 응력을 보강하는 강판을 이용한 흙막이벽.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 절곡강판(20)을 가로지르는 띠장(40)이 상기 H빔(10)에 결합설치되고,
   상기 띠장(40)에 결합설치되어 상기 절곡강판(20)의 전방면을 압박고정하는 압박부재(50)가 더 구비되는 강판을 이용한 흙막이벽.

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