KR102505449B1 - 흙막이 벽체 시공용 케이싱 및 이를 이용한 흙막이 벽체 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙막이 벽체 시공시 콘크리트 말뚝 사이에 틈이 발생되지 않도록 하여 흙막이 벽체의 강도와 차수 성능을 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 흙막이 벽체 시공용 케이싱 및 이를 이용한 흙막이 벽체 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱(100)은 관 형태의 케이싱 본체(110)와, 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거(10)에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키(120)와, 상기 키의 하부에 케이싱 본체의 외주면을 따라 상기 키와 동일한 길이로 돌출되게 상기 케이싱 본체의 상하 전구간에 걸쳐 형성된 나선날개(130)를 포함한다.

Description

흙막이 벽체 시공용 케이싱 및 이를 이용한 흙막이 벽체 시공방법{Casing for retaining wall construction and method for retaining wall construction using the same}

본 발명은 흙막이 벽체 시공시 콘크리트 말뚝 사이에 틈이 발생되지 않도록 하여 흙막이 벽체의 강도와 차수 성능을 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 흙막이 벽체 시공용 케이싱 및 이를 이용한 흙막이 벽체 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 흙막이 가시설은 건축 및 토목 구조물의 지하 구조체 시공 시 지반의 붕괴를 방지하기 위하여 설치되는 임시 구조물로서, 흙막이 벽체에 작용하는 토압과 수압 등의 측압에 대해 저항하고 주변의 지반 침하와 인접 구조물의 보호를 목적으로 시공된다.

이러한 흙막이 가시설은 흙막이 벽체와 흙막이 벽체를 지지하는 각종 지지물들을 포함하고, 흙막이 벽체는 굴착공사에 있어서 토사의 붕괴를 막기 위하여 굴착면에 설치된다.

그리고 흙막이 가시설은 지지 형식에 따라 스트러스 공법, 어스앵커 공법, 레이커 공법 및 소일 네일링 공법 등으로 구분된다.

또한, 흙막이 가시설은 흙박이벽체의 형식에 따라 엄지말뚝 공법, 강널말뚝 공법, 주열식 공법 및 지하연속벽시공법 등으로 구분되며, 주열식 공법은 SCW 공법 및 CIP 공법으로 대별된다.

이중, CIP(cast-in- pile) 공법은 지반 굴착장비를 이용하여 지반을 천공하는 공법으로서, 천공 후 보강부재로서 철근을 삽입하고 몰탈을 타설하여 한 개의 현장 타설 콘크리트말뚝을 형성시키고, 이를 연속적으로 시공하여 흙막이 벽체를 시공하게 된다.

이때, 천공된 지반의 붕괴를 막기 위하여 케이싱이 사용된다.

상기 지반 굴착장비는 크레인 등의 중장비에 기립 설치되어 있는 리더에 스크류 오거와 케이싱 오거가 설치되고, 스크류 오거와 케이싱 오거 하부에 각각 스크류와 케이싱이 장치되어 서로 다른 방향으로 회전하면서 지반을 굴착하도록 구성되어 있다.

즉, 케이싱이 지반에 일측으로 회전하면서 삽입됨과 동시에 케이싱 내부에서 케이싱과 반대방향으로 스크류가 회전하면서 케이싱 내부의 토사를 밖으로 배출하는 것이다.

이후 필요한 깊이로 천공되면 스크류를 인출한 후 보강부재를 삽입하고 몰탈을 타설하여 콘크리트 말뚝을 형성시키고, 이후 케이싱을 지반으로부터 인출해 내면 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 흙막이 벽체 시공용 케이싱은 케이싱 오거로부터 회전력을 원활하게 부여받을 수 있도록 상단 외측에 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키가 형성되어 있기 때문에 이 키의 돌출 길이 만큼 인접하는 케이싱과 이격된 상태로 지반에 매설될 수 밖에 없다.

따라서, 종래의 흙막이 벽체는 말뚝콘크리트 사이에 10 내지 20 cm 정도의 틈이 형성되게 되고 이 틈으로 인하여 강도가 크게 저하되고 차수 성능이 취약할 수 밖에 없는바, 이에 대한 개선이 요구된다.

국내등록특허공보 제10-1243928호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 콘크리트 말뚝 사이에 틈이 발생되지 않도록 하여 흙막이 벽체의 강도와 차수성능을 향상시킬 수 있는 흙막이 벽체 시공용 케이싱 및 이를 이용한 흙막이 벽체 시공방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱은 관 형태의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키와, 상기 키 하부에 케이싱 본체의 외주면을 따라 상기 키와 동일한 길이로 돌출되게 상기 케이싱 본체의 상하 전구간에 걸쳐 형성된 나선날개를 포함한다.

그리고, 본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱을 이용한 흙막이 벽체 시공방법은 스크류 오거에 스크류가 장착되고, 케이싱 오거 하부에 관 형태의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키를 구비한 제1케이싱이 장착되는 단계; 스크류 오거와 케이싱 오거가 서로 다른 방향으로 회전하면서 지반에 제1케이싱이 매설됨과 동시에 스크류가 제1케이싱 내부의 토사를 케이싱의 외부로 배출시키면서 제1지반공이 형성되는 단계; 상기 제1케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제1케이싱이 탈거되는 단계; 제1케이싱이 탈거된 케이싱 오거에 관 형태의 케이싱 본체와 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키와 상기 키 하부에 케이싱 본체의 외주면을 따라 상기 키와 동일한 길이로 돌출되게 상기 케이싱 본체의 상하 전구간에 걸쳐 형성된 나선날개를 구비한 제2케이싱이 장착되는 단계; 상기 제2케이싱의 나선날개가 제1케이싱의 키에 맞물리도록 위치된 상태에서 상기 스크류 오거와 케이싱 오거가 서로 다른 방향으로 회전하여 상기 제1케이싱과 제2케이싱 사이의 토사가 나선날개를 통해 지상으로 배출되면서 상기 제2케이싱이 매설됨과 동시에 상기 스크류가 제2케이싱 내부의 토사가 케이싱 외부로 배출시키면서 제2지반공이 형성되는 단계; 및 상기 제2케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제2케이싱이 탈거되는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 제1케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 제1케이싱이 탈거되는 단계 이후에는 상기 제1케이싱의 내부에 강관 및 환봉이 삽입되는 단계와, 상기 제1케이싱의 내부에 몰탈이 타설되는 단계와, 상기 몰탈의 양생이 완전하게 이루어지기 전에 케이싱 오거를 통해 제1케이싱이 지상으로 인출되는 단계가 순차적으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제2케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제2케이싱이 탈거되는 단계 이후에는 상기 제2케이싱의 내부에 강관 및 환봉이 삽입되는 단계와, 상기 제2케이싱의 내부에 몰탈이 타설되는 단계와, 상기 몰탈의 양생이 완전하게 이루어지기 전에 케이싱 오거를 통해 제2케이싱이 지상으로 인출되는 단계와, 상기 제1케이싱의 몰탈과 제2케이싱의 몰탈이 연결되면서 일체화된 콘크리트 말뚝들로 이루어진 흙막이 벽체가 형성되는 단계가 순차적으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱은 케이싱 본체의 상단 양측면에 형성된 키의 하부에 케이싱 본체의 상하 전구간에 걸쳐 나선날개가 형성되어 있기 때문에 케이싱을 매설하는 과정에서 나선날개가 케이싱 본체 주변의 토사를 지상으로 자동배출시키게 되며, 이후에 케이싱 내부에 강관 및 환봉을 삽입하고 몰탈을 타설하여 콘크리트 말뚝을 형성시킬 때 몰탈이 양생되기 전에 두 케이싱을 인출시키면, 양생되기 전 몰탈이 서로 연결되면서 종래와 같이 콘크리트 말뚝 사이에 틈이 형성되지 않고 일체화된 콘크리트 말뚝들로 이루어진 흙막이 벽체가 완성되는바, 흙막이 벽체의 강도와 차수 성능을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 나선날개로 인하여 종래의 케이싱에 비하여 굴진 속도가 크게 향상되므로 케이싱을 신속하게 지반에 매설할 수 있게 되는바, 공기를 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 구성하는 흙막이 벽체 시공용 케이싱의 사시도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱을 이용한 흙막이 벽체 시공방법에 따라 흙막이 벽체 시공 과정을 순서대로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따라 완성된 흙막이 벽체의 평면도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 1은 본 발명을 구성하는 흙막이 벽체 시공용 케이싱의 사시도로서, 본 발명에 따른 흙막이 벽체 시공용 케이싱(100)은 관 형태의 케이싱 본체(110)와, 상기 케이싱 본체(110)의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키(120)를 구비한다.

상기 케이싱 본체(110)와 키(120)는 종래 케이싱을 구성하는 케이싱 본체와 키와 대비할 때 대동소이하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 케이싱 본체(110)의 외주면에는 나선날개(130)가 형성된다.

상기 나선날개(130)는 키(120)의 하부에서부터 케이싱 본체(110)의 하단까지 상하 전구간에 걸쳐 연속적으로 형성되며, 상기 키(120)와 동일한 길이로 돌출되게 형성된다.

따라서, 본 발명의 케이싱(100)은 종래의 케이싱(A)과 비교할 때 나선날개(130)가 형성된 점이 상이하다.

상기 케이싱(100)은 흙막이 벽체 시공시 케이싱 오거에 결합되어 회전가압을 통해 종래의 케이싱에 인접하게 지반에 매설된다. 이 과정에서 상기 나선날개(130)가 회전하면서 토사를 절삭해 주기 때문에 종래의 케이싱에 비하여 굴진 속도가 크게 향상되게 되고 그 결과 케이싱(100)이 신속하게 지반에 매설되면서 공기가 단축된다.

한편, 상기 나선날개(130)를 통해 절삭된 토사는 회전하는 나선날개(130)를 따라 지상으로 자동 배출된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 흙막이 벽체 시공용 케이싱(100)을 이용하여 흙막이 벽체 시공하는 방법을 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 스크류 오거(20)와 케이싱 오거(10) 하부에 각각 스크류(21)와 제1케이싱(A)을 장착한다.

상기 제1케이싱(A)은 관 형태의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거(10)에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키(B)를 구비한 종래의 케이싱이다.

그리고, 제1케이싱(A)을 천공할 지반에 올려 놓고 케이싱 오거(10)를 동작시킨다. 이렇게 하면 케이싱 오거(10)를 따라 제1케이싱(A)이 회전하게 되고 이 상태에서 케이싱 오거(10)가 제1케이싱(A)에 압력을 가하게 되면 제1케이싱(A)이 지반에 매설되기 시작한다.

이와 동시에 제1케이싱(A) 내부에 스크류(21)를 위치시킨 다음 스크류 오거(20)를 동작시키면 상기 스크류(21)가 제1케이싱(A)과 반대방향으로 회전하면서 제1케이싱(A) 내부의 지반을 굴착하기 시작하며, 제1케이싱(A) 내부의 토사가 케이싱(100) 외부로 배출되면서 제1지반공(H1)이 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 목표로 하는 깊이까지 제1지반공(H1)이 형성되면 상기 제1케이싱(A)의 내부로부터 스크류(21)를 인출시키고 케이싱 오거(10)로부터 제1케이싱(A)을 탈거한다. 그리고 제1케이싱(A)이 탈거된 케이싱 오거(10)에 제2케이싱(100)을 장착한다.

상기 제2케이싱(100)은 관 형태의 케이싱 본체(110)와, 상기 케이싱 본체(110)의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거(10)에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키(120)와, 상기 키(120) 하부에 케이싱 본체(110)의 외주면을 따라 상기 키(120)와 동일한 길이로 돌출되게 형성된 나선날개(130)를 구비한 본 발명의 케이싱이다.

제1케이싱(A)이 탈거된 케이싱 오거(10)에 제2케이싱(100)이 장착되면, 상기 제1케이싱(A)의 키에 나선날개(130)가 맞물리도록 제1케이싱(A)에 제2케이싱(100)을 인접하게 위치시킨 다음, 상기 스크류 오거(20)와 케이싱 오거(10)를 서로 다른 방향으로 회전시킨다.

이렇게 하면, 상기 제1케이싱(A)에 인접하게 제2케이싱(100)이 매설되면서 제2지반공(H2)이 형성된다. 아울러, 상기 제1케이싱(A)과 제2케이싱(100) 사이의 토사는 상기 제2케이싱(100)의 나선날개(130)를 통해 지상으로 모두 배출된다.

이러한 방식으로 제1케이싱(A)과 제2케이싱(100)을 교대로 인접하게 지반에 매설한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2지반공(H2)이 형성되면, 상기 제2케이싱(100)의 내부로부터 스크류(21)를 인출시키고 케이싱 오거(10)로부터 제2케이싱(100)을 탈거한다.

그리고, 상기 제1케이싱(A)의 내부에 강관 및 환봉(200)을 삽입한 다음, 상기 제1케이싱(A)의 내부에 몰탈(300)을 타설하여 콘크리트 말뚝(C)을 형성시킨다.

상기 몰탈(300)은 보강부재(200)의 안정적인 삽입을 위하여 강관 및 환봉(200) 삽입 전에 일부가 선타설될 수도 있다. 즉, 강관 및 환봉(200) 삽입 전에 1차 타설되고 강관 및 환봉(200) 삽입 후에 2차 타설되도록 하는 것이다.

한편, 상기 제1케이싱(A)에 강관 및 환봉(200)이 삽입되고 몰탈(300)이 타설되는 동안, 상기 제2케이싱(100)의 내부로부터 스크류(21)를 인출시키고 케이싱 오거(10)로부터 제2케이싱(100)을 탈거하고 상기 제2케이싱(100)의 내부에 강관 및 환봉(200)을 삽입한다.

이때, 제2케이싱(100)에 인접하게 또 다른 제1케이싱(A1)이 교대로 매설된다.

상기 제2케이싱(100)의 내부에 강관 및 환봉(200)의 삽입이 완료되면, 제1케이싱(A) 내부에 타설된 몰탈이 완전히 몰탈(300)이 완전히 양생되기 전에 케이싱 오거(10)를 이용하여 지상으로 제1케이싱(A)을 인출시켜 콘크리트 말뚝(C)을 형성시키고, 상기 제2케이싱(100)의 내부에 몰탈(300)을 타설한 후에 몰탈(300)이 완전히 양성되기 전에 케이싱 오거(10)를 이용하여 상기 제2케이싱(100)을 인출시켜 콘크리트 말뚝(C)을 형성시키는 공정이 순차적으로 진행된다.

이때, 제2케이싱(100)이 인출되면, 제2케이싱(100) 내의 양생되기 전 몰탈(300)과 제1케이싱(A)측의 양생되기 전 몰탈(300이 연결되면서 일체화된 콘크리트 말뚝(C)들로 이루어진 흙막이 벽체가 형성되고, 이로 인하여 흙막이 벽체의 강도와 차수 성능이 동시에 향상된다.

한편, 교대로 설치된 또 다른 제1케이싱(A1)에서는 제2케이싱(100)에서 이루어지는 공정이 순차적으로 진행된다.

이와 같이, 천공순서에 따라 후속 공정을 순차적으로 연속 수행하게 되면 로스타임 없이 시공기간을 크게 앞당길 수 있게 되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정 간격별로 강도가 우수한 에이치빔(200a)을 보강부재로 사용하면 흙막이 벽체의 강도를 배가시킬 수 있게 된다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

100...제2케이싱 110...케이싱 본체
120...키 130...나선날개
200...강관 및 환봉 300...몰탈
A...제1케이싱 C...콘크리트 말뚝
H1...제1지반공 H2...제2지반공

Claims (3)

1. 삭제
2. 스크류 오거에 스크류가 장착되고, 케이싱 오거 하부에 관 형태의 케이싱 본체와, 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키를 구비한 제1케이싱이 장착되는 단계;
   스크류 오거와 케이싱 오거가 서로 다른 방향으로 회전하면서 지반에 제1케이싱이 매설됨과 동시에 스크류가 제1케이싱 내부의 토사를 케이싱의 외부로 배출시키면서 제1지반공이 형성되는 단계;
   상기 제1케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제1케이싱이 탈거되는 단계;
   제1케이싱이 탈거된 케이싱 오거에 관 형태의 케이싱 본체와 상기 케이싱 본체의 상단 양측면에 돌출되어 케이싱 오거에 형성된 키홈부에 착탈가능하게 끼워지는 키와 상기 키 하부에 케이싱 본체의 외주면을 따라 상기 키와 동일한 길이로 돌출되게 상기 케이싱 본체의 상하 전구간에 걸쳐 형성된 나선날개를 구비한 제2케이싱이 장착되는 단계;
   상기 제2케이싱의 나선날개가 제1케이싱의 키에 맞물리도록 위치된 상태에서 상기 스크류 오거와 케이싱 오거가 서로 다른 방향으로 회전하여 상기 제1케이싱과 제2케이싱 사이의 토사가 나선날개를 통해 지상으로 배출되면서 상기 제2케이싱이 매설됨과 동시에 상기 스크류가 제2케이싱 내부의 토사가 케이싱 외부로 배출시키면서 제2지반공이 형성되는 단계;
   상기 제2케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제2케이싱이 탈거되는 단계를 포함하는 흙막이 벽체 시공용 케이싱을 이용한 흙막이 벽체 시공방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 제1케이싱이 탈거되는 단계 이후에, 상기 제1케이싱의 내부에 강관 및 환봉이 삽입되는 단계와, 상기 제1케이싱의 내부에 몰탈이 타설되는 단계와, 상기 몰탈의 양생이 완전하게 이루어지기 전에 케이싱 오거를 통해 제1케이싱이 지상으로 인출되는 단계가 순차적으로 이루어지고;
   상기 제2케이싱의 내부로부터 스크류가 인출되고 케이싱 오거로부터 제2케이싱이 탈거되는 단계 이후에, 상기 제2케이싱의 내부에 강관 및 환봉이 삽입되는 단계와, 상기 제2케이싱의 내부에 몰탈이 타설되는 단계와, 상기 몰탈의 양생이 완전하게 이루어지기 전에 케이싱 오거를 통해 제2케이싱이 지상으로 인출되는 단계와, 상기 제1케이싱의 몰탈과 제2케이싱의 몰탈이 연결되면서 일체화된 콘크리트 말뚝들로 이루어진 흙막이 벽체가 형성되는 단계가 순차적으로 이루어지는 흙막이 벽체 시공용 케이싱을 이용한 흙막이 벽체 시공방법.

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