KR20010009979A - 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 각종 터파기공사에서 지반내의 굴착벽면 또는 사면의 토사붕괴를 방지하기 위한 가설용 흙막이벽에 관한 것으로서, 특히 구조상 흙막이벽을 하나의 조립체로 안정되게 형성시킬 뿐만 아니라, 휨강성이 커서 안전하고, 경량제품으로서 시공작업상 운반 및 조립 설치가 용이하도록 하여 주는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조 및 그 시공방법을 제공하기 위하여, 기초지반(10)상에 일정간격으로 H파일(20)이 설치되어 그 사이에 지반을 굴착하면서 토류판을 설치하여 사면 또는 굴착벽면을 보호유지시키는 가설용 흙막이벽에 있어서, 양단에 상하로 소정크기의 개구홈(31)이 형성되고 전면부에 소정크기의 끼움홈(32)이 형성되어진 파이프 (30)를 H파일(20)사이의 일측 플랜지부(21)에 밀착되게 끼워지게 하되, 상기 H파일(20)부근에 고정설치된 수직철근(40)에 파이프(30)의 양단에 형성된 개구홈 (31)을 관통시켜 파이프조립체(P)로 연속적으로 적층시켜 고정결합된 것을 특징으로 한다.

Description

파이프를 이용한 가설용 흙막이벽 구조 및 그 시공방법{A Retaining Wall Structure for using Pipes and It's Construction Method}

본발명은 각종 터파기공사에서 지반내의 굴착벽면 또는 사면의 토사붕괴를 방지하기 위한 가설용 흙막이벽에 관한 것으로서, 특히 구조상 흙막이벽을 하나의 조립체로 안정되게 형성시킬 뿐만 아니라, 휨강성이 커서 안전하고, 또한 경량제품으로서 시공작업상 운반 및 조립 설치가 용이한 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 가설용 흙막이벽은 구축하고자 하는 구축물을 시공하기에 앞서 공사의 안전성을 확보하기 위하여 선시공으로 이루어지는 공정으로서, 가설용 흙막이벽은 통상 지반내를 일정한 트렌치의 형태로 굴착하는 건축물의 기초공사, 공동구공사·지하철공사 등 각종 터파기공사에서 토압으로 인하여 지반의 붕괴가 예상되는 굴착벽면을 안정시키는 형태가 있고, 다른 하나는 지반위에서 구축물을 구축시 측방에 노출된 옹벽 또는 사면을 본공사에 앞서 사전에 안정시켜 구축물을 구축하는 2가지의 형태로 구별된다.

이 가설용 흙막이벽은 굴착된 벽면 또는 사면을 보호·유지하기 위하여 H파일사이에 토류판, 강재 버팀목등을 설치하여 굴착벽면 또는 사면의 토사붕괴를 방지함으로써 본공사의 안전성을 확보하는 역할을 하게 된다.

그런데, 현재까지 터파기 공사장에서 널리 많이 사용되고 있는 흙막이벽 공법은 굴착벽면을 안정화시키기 위하여 H형말뚝들을 소정의 간격으로 지중에 타입하고, 터파기를 진행하면서 H형말뚝들의 사이사이에 목재토류판을 끼워넣어서 가설용 흙막이벽을 완성해 나가는 방법을 사용하고 있으며, 또한, 도로공사시 사면을 안정시키는 흙막이벽 공사도 이와 유사하게 시공되고 있다.

이러한 흙막이벽에 사용되는 목재토류판은 공사가 장기화되는 경우, 특히 습기가 많은 지역에 설치하게 되면 목재가 부식되면서 강도가 약해져서 토압에 의해 쉽게 파손되므로 안전사고의 위험이 있었으며, 목재자체가 수입자재로서 가격이 비싸고 그 사용횟수도 적으며, 한편, 깊은 심도의 토류판으로 사용된 후 철거하지 못하고 지중에 매립될 경우에는 목재토류판이 부식되어 국부적인 취약지점이 되므로 지반침하의 중요한 원인을 제공하게 되는 결함이 있었다.

이러한 목재토류판의 결함을 해소하기 위하여 국내 실용신안공보 공고번호 제97-7151호에서와 같은 가설용 흙막이벽 블록이 개발되어 알려져 있다.

이 가설용 흙막이벽 블록(1)은 도1에 도시된 바와 같이, 그 상하면이 적층이 용이하도록 서로 대향된 요철형상의 계단부(2a)(2b)를 가지며, 전체적으로는 휨강성을 증대시키기 위하여 채널형상의 단면을 가지고 있는 것으로, 이 블록들은 폐자재의 폴리에틸렌과 부자재(모래, 왕겨, 연탄재, 석분 및 시멘트등)의 혼합체를 일정크기로 사출성형시켜서 제작된다.

이러한 가설용 흙막이 블록은 폐자재를 활용하는 이점이 있으며, 또한 채널형사의 단면을 갖기 때문에 휨강성이 우수한 장점을 가지는 것은 사실이다.

그러나, 이들 흙막이 블록은 종전의 목재토류판에 비하여 비교적 중량이 무겁기 때문에 작업자들에게 설치운반등 취급이 용이하지 않다는 문제점을 갖고 있다.

또한, 흙막이 벽체용 토류판의 경우, 작업현장에서 그다지 소중하게 취급되는 품목이 아닌 관계로 즉, 운반이나 취급도중 취급부주의로 콘크리트 또는 모르타르로서 제조되는 종래의 가설용 흙막이블록은 각이 지는 코너부들이 부분적으로 파손되어 원래의 기능을 제대로 유지하기 어려운 문제점들이 발생된다.

본발명은 종래의 목재토류판과 가설용 흙막이벽블록이 가지는 상기의 문제점들을 해결하기 위하여, 이들 종전의 토류판에 대체하는 수단으로서, 피브이씨 (P.V.C.)제 또는 에프알피(F.R.P.)제등의 파이프들을 H파일 사이에 적층함으로써 흙막이벽을 구축하는 방법을 창안하게 되었다.

그런데, 종전의 흙막이공법에서는 지반을 굴착하면서 소정크기의 직사각형 목재토류판을 단순히 H파일사이에 끼우기만 하면 되었으나, 본발명에서는 원형단면의 파이프들을 이용하여 흙막이벽을 시공하고자 하는 기술이기 때문에 이들 파이프의 단면형태가 원형으로 형성되어 있어 토압에 의하여 밀려 회전모멘트가 작용함으로써 토사가 빠져 나오게 되어 구조물 구축에 있어 지장을 주게 된다.

따라서, 기존의 토류판 대체품으로써 원형단면의 파이프를 이용하는 본발명은 파이프가 회전모멘트를 받지 않도록 파이프에 별도의 구조 및 고정수단이 요구되어지며, 또한, 개개의 파이프들을 사용하기 때문에 파이프들 간에 일체성을 부여하기 위해서는 이들 파이프들을 하나의 조립체로 연결되게 하여 주는 수단이 필요하게 된다.

본발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 파이프 양단에 상하로 소정크기의 개구홈을 형성시키고, 양단의 전면부에 소정크기의 끼움홈이 형성되도록 공장에서 가공제작된 복수개의 파이프들을 H파일의 일측 플랜지부에 밀착되게 끼워서, 파이프 양단에 형성된 개구홈을 관통하여 수직철근을 끼워 하나의 파이프조립체로 결합시키고, 파이프 양단 전면부에 형성된 끼움홈을 통하여 결합되는 고정구로 H파일의 외측플랜지부에 파이프를 고정시켜 H파일과 파이프조립체를 결합시키게 함으로써 흙막이벽으로서의 기능을 수행하고자 하는 것이다.

따라서, 본발명의 목적은 자체 휨강성이 큰 파이프를 연속적으로 적층시켜 하나의 조립체로서 연결하여 구조적으로 일체화시킴으로써 견고한 흙막이벽을 제공하여 주는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.

본발명의 다른 목적은 파이프의 중량이 가벼운 경량제품으로서 시공작업상 운반, 설치 및 해체가 용이할 뿐만 아니라, 취급도중에도 쉽게 파손되지 아니하여 시공능률을 높혀 주는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.

본발명의 또다른 목적은 흙막이벽을 형성시킨 파이프를 회수하여 반복하여 재활용함으로써 경제성을 제고시켜 주는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.

도1은 종래 토류판에 의한 가설용 흙막이벽의 구조를 나타내는 사시도

도2는 본발명의 가설용 흙막이벽을 나타내는 사시도

도3은 도2에서 H파일에 결합되는 파이프를 일부 분리시킨 확대사시도

도4는 본발명 상하측 파이프조립체간의 수직철근의 겹침상태의 도면

도5는 본발명에 따른 파이프와 H파일과의 연결부를 나타내는 평단면도

도6은 도5의 A-A선 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10:지반 20:H파일 21:플랜지부

22:웨브 30:파이프 31:개구홈

32:끼움홈 40:수직철근 41:고정용쐐기

50:고정구 51:나비볼트 52:ㄷ자형 꺽쇠

53:너트 P:파이프조립체 s:토사

이하, 첨부도면들에 도시되는 대표적인 실시예를 통하여 본발명의 기술구성을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본발명은 기초지반(10)상에 일정간격으로 H파일(20)이 설치되어 그 사이에 지반을 굴착하면서 토류판을 설치하여 사면 또는 굴착벽면을 보호유지시키는 가설용 흙막이벽에 있어서,

양단에 상하로 소정크기의 개구홈(31)이 형성되고 전면부에 소정크기의 끼움홈(32)이 형성되어진 파이프(30)를 H파일(20)사이로 끼워지게 하되, 상기 H파일 (20)부근 소정위치의 지반에 배치고정되는 수직철근(40)에 파이프(30)의 양단에 형성된 개구홈(31)이 관통되어 파이프를 연속적으로 적층시켜 파이프조립체(P)로 엮어지게 하며, 상기 파이프조립체들을 순차적으로 H파일(20)의 플랜지부(21)에 밀착지지시켜 설치됨을 그 기술구성의 특징으로 한다.

도2는 본발명의 가설용 흙막이벽의 대략적인 사시도를 나타내며, 도3은 H파일에 결합되는 파이프를 일부 분리시킨 확대사시도이며, 도4는 상하측 파이프조립체간의 수직철근의 겹침상태를 보여주는 도면이며, 도5는 본발명의 요부에 대한 확대 평단면도이며, 도6은 도5의 A-A선 결합부에 대한 확대단면도이다.

도2 및 도3에서 도시하는 바와 같이, 본발명에서 사용되는 파이프(30)는 양단부에 상하로 소정크기로 개구홈(31)이 형성되고, 그 양단 전면부에 끼움홈(32)이 형성되어 있는 부재이다.

통상적으로 파이프는 단면형태가 원형의 단면으로 완제품의 길이가 4-6m단위로서 판매되고 있으나, 본발명에서 사용되는 파이프는 공장에서 2m의 단위길이로써 피브이씨(P.V.C.)제 또는 에프알피(F.R.P.)제등으로 그 양단에 개구홈(31)과 끼움홈(32)이 미리 형성된 기성제품으로 가공 제작되어진다.

상기 개구홈(31)은 상측 파이프조립체와 하측 파이프조립체를 엮어주는 수직철근(40) 2개가 겹칠시 이를 수용하는 정도의 크기로 형성되어 있으며, 끼움홈(32)은 내측으로 길게 대략 30㎝의 길이를 가지도록 연장되어 있어 고정구(50)를 고정시키는 것이외에, 도시하지는 않았으나 이 끼움홈(32)에 걸고리형태의 디딤판을 끼워 발판으로 사용할 수도 있음을 밝혀 둔다.

이와 같은 파이프(30)들은 H파일(20)사이의 지반을 굴착하면서 H파일사이의 간격(대략 2m정도이나 파이프의 길이보다 약간 길다)내에 끼워져서 흙막이용으로 사용하게 되며, 지반의 조건에 따라 흙막이벽에 작용하는 토압(외력)에 대응하도록 파이프의 규격을 조정하여 사용할 수도 있음을 밝혀 둔다.

따라서, 기존의 토류판의 대체로 사용되는 본발명의 파이프는 단위중량이 경량이기 때문에 작업자 2명이 운반 및 설치 등 작업의 용이성을 갖는 이점이 있다.

또한, 구조물의 구축작업이 완료된 후, 본발명의 파이프로 이루어진 흙막이벽을 철거할 경우에는 H파일(20)과 파이프(30)를 고정결합시킨 고정구(50)를 해제시켜 파이프를 분리회수함으로써 파이프의 재활용이 가능한 이점이 있다.

도4 내지 도6에서 도시하는 바와 같이, 상기 수직철근(40)은 파이프(30)의 양단에 형성된 개구홈(31)내로 수직철근(40)이 관통하면서 끼워져 파이프들이 토압에 밀려 회전되지 않도록 방지하여 주는 고정기능의 역할을 하게 됨으로써 본발명에 있어서 필수적인 구성이라 할 수 있으며, 이 수직철근(40)이 파이프양단 상하에 형성된 개구홈(31)들에 관통됨으로써 복수개의 파이프들을 발 형태로 엮어지게 하여 파이프조립체(P)로 조립설치하게 된다.

이때, 하나의 파이프조립체(P)를 엮어주는 수직철근(40)의 길이는 대략 6-7개의 파이프를 관통할 정도의 길이를 갖는 것이 좋으며, 상기 파이프들로 조립되어지는 파이프조립체(P)는 인접파이프조립체와의 연결부 개구홈(31)내에서 수직철근 (40)이 적어도 인접 파이프조립체의 1개의 파이프를 관통하면서 약간 더 돌출되어 겹쳐서 결합되어 지지됨으로써 상하 파이프조립체간에 구조적으로 일체성을 높혀 주게 된다.

즉, 도4의 도시와 같이, 상기 파이프들로 조립되어지는 파이프조립체(P)는 상측 파이프조립체와 하측 파이프조립체간에 수직철근(40)이 적어도 인접된 파이프조립체의 1개의 파이프를 관통하면서 약간 더 돌출되어 겹쳐서 지지시키는 상태를 보여주고 있는데, 뒷채움으로 채워진 토사의 토압에 의하여 수직철근(40)은 파이프 (30)와 함께 H파일의 외측 플랜지부(21)로 밀리면서 고정력을 확보하게 되며, 이때 인접 파이프조립체도 이 토압이 전달됨으로써 함께 저항하게 되는 일체성을 갖게 되는 것이다.

한편, 상하측의 수직철근(40)을 겹쳐 연결시키는 방법은 이음부에 서로 맞대고 용접을 시키거나 철선으로 단순히 이어주는 방법을 통하여 연결시킬 수 있으며, 이와 같이 수직철근을 이어주게 되면 상측 파이프조립체와 하측 파이프조립체간에 지지력을 높혀주게 되어 파이프조립체간에 더욱더 견고하고 일체화된 구조체로서의 기능을 부여하게 된다.

또한, 도5에서 도시하는 바와 같이, H파일(20)의 웨브(22)와 파이프(30)사이의 공간부에는 고정용쐐기(41), 예를 들면 스티로폴등의 플래스틱조각 또는 작은 목재판을 끼우거나 채움재를 주입시킴으로써 파이프의 양단 개구홈(31)에 끼워진 수직철근(40)이 개구홈(31)으로부터 이탈되지 않도록 방지시켜 주게 된다.

상기의 구성으로도 흙막이벽으로서의 기능을 하게 되나, 더욱더 견고하게 지지하기 위하여 파이프조립체를 H파일에 고정결합시키는 방법으로서, 도5 및 도6에서 도시하는 바와 같이, 상기 파이프(30)의 양단 전면부에 형성된 끼움홈(32)을 통하여 두부가 파이프 내면에 지지되어 결합되는 나비볼트(51)와 H파일(20)의 플랜지부(21)에 결합되는 ㄷ자형 꺽쇠(52)로 고정결합시키는 고정구(50)를 부가적으로 설치할 수 있다.

즉, H파일(20)의 플랜지부(21)와 파이프(30)간에는 파이프의 양단 전면부에 형성된 끼움홈(32)에 끼워져 두부가 파이프의 내면에 지지되는 나비볼트(51)에 ㄷ자형 꺽쇠(52)를 개재하여 H파일의 외측 플랜지부(21)사이에 끼워 너트(53)로 조여 결합시킴으로써 파이프(30)를 H파일(20)의 플랜지부(21)에 견고하게 고정시켜 주게 된다.

이때, ㄷ자형 꺽쇠(52)는 외측부는 길고, 내측부는 짧게 이루어져 있는데, 외측부와 내측부를 사이에 두고 H파일(20)의 플랜지부(21)를 따라 수직으로 끼워져서 함께 끼워진 나비볼트(51) 및 너트(53)로써 고정시켜 주게 되며, 이때 도시하지는 않았으나, 너트대신에 지렛대의 원터치방식으로 체결하여 주는 체결수단을 사용할 수도 있음을 밝혀 둔다.

이와 같은 상기 고정구(50)는 도3에서 도시하는 바와 같이, 파이프조립체(P) 단위로 일정간격의 높이마다 고정설치하는데, 바람직하기는 5개정도의 파이프를 적층시킨 후에 H파일의 플랜지부에 고정구로 고정시키는 것이 좋다.

이와 같이 구성되는 본발명은 자체 휨강성이 큰 파이프를 복수개 적층하여 하나의 파이프조립체로써 일체화시켜 구조적으로 견고하게 하여 주며, 이들 파이프들은 공장에서 제작되어 그 제작비가 저렴하여 경제적이며, 또한 경량제품으로써 시공작업상 취급이 용이할 뿐만 아니라, 운반이나 취급중에 부분적인 파손의 우려가 적어 시공작업의 능률을 향상시켜 주게 되는 이점이 있다.

상기와 같은 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 시공방법은, 기초지반(10)상에 소정의 간격으로 H파일(20)들을 고정설치하는 단계; H파일(20)부근 소정위치에 수직철근(40)을 배치하여 고정설치하는 단계; H파일(20)사이의 토사를 굴착하면서 양단에 개구홈(31)이 형성된 파이프(30)를 수직철근(40)에 끼워 복수개 적층하여 파이프조립체(P)를 조립하는 단계; 파이프조립체(P)의 일정높이마다 나비볼트 (51) 및 ㄷ자형 꺽쇠(52)로 이루어진 고정구(50)를 H파일(20)의 일측플랜지부(21)에 연결하여 고정시키는 단계;로 이루어져서 파이프조립체(P)를 연속적으로 적층조립하여 시공하는 것으로 구성된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 흙막이벽의 시공방법은 지반(10) 밑으로 토사(s)를 굴착해 가면서 심도깊이를 증가시키면서 구축하는 흙막이벽의 형태나, 지반위로 흙막이벽을 구축하는 형태에 있어, 파이프조립체를 적층설치하는 것은 유사하나, 수직철근(40)의 고정 및 배치방법에 있어서 약간의 차이가 있다.

즉, 지반밑으로 흙막이벽을 시공하는 경우에는 지중에 H파일(20)을 매설하여 H파일 부근 소정위치의 지반에 수직철근(40)을 박아 고정시키고 토사를 굴착하면서 파이프를 적층시키면서 수직철근(40)을 하측으로 겹쳐 이어나가는 형태로써 진행되어진다.

반면에, 지반상측으로 흙막이벽을 시공하는 경우에는 지반에 H파일(20)의 하부를 정착시키고 H파일 부근 소정위치의 지반에 수직철근(40)을 박아 고정시키면서 파이프를 적층시키면서 수직철근(40)을 상측으로 겹쳐 이어나가는 형태로써 흙막이벽을 구축하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본발명은 자체 휨강성이 큰 파이프를 연속적으로 적층시켜 하나의 조립체로서 연결하여 구조적으로 일체화시킴으로써 견고한 흙막이벽을 제공하여 주는 효과가 있다.

또한, 본발명의 흙막이벽으로 사용되는 파이프의 중량이 가벼운 경량제품으로서 시공작업상 운반, 설치 및 해체가 용이할 뿐만 아니라, 취급도중에도 쉽게 파손되지 아니하여 시공능률을 높혀 주어 흙막이벽의 공사기간을 단축시켜 주는 효과가 있다.

또, 흙막이벽을 형성시킨 파이프를 H파일로부터 분리시켜 회수하여 타 현장에서 반복하여 재활용함으로써 흙막이벽의 설치비용을 절감시켜 경제성을 제고시켜 주는 이점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본발명은 굴착된 벽면의 붕괴방지를 위하여 파이프조립체로 일체화된 견고한 흙막이벽을 형성시킬 뿐만 아니라, 파이프를 조립고정하는 설치작업으로 전반적인 작업성을 증대시켜 주어 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 또한, 파이프로 이루어진 흙막이벽을 간편하게 철거하여 분리회수함으로써 재사용이 가능하여 경제적으로도 흙막이벽의 비용을 절감시키는 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 기초지반(10)상에 일정간격으로 H파일(20)이 설치되어 그 사이에 지반을 굴착하면서 토류판을 설치하여 사면 또는 굴착벽면을 보호유지시키는 가설용 흙막이벽에 있어서,

   양단에 상하로 소정크기의 개구홈(31)이 형성되고 전면부에 소정크기의 끼움홈(32)이 형성되어진 파이프(30)를 H파일(20)사이로 끼워지게 하되, 상기 H파일 (20)부근 소정위치의 지반에 배치고정되는 수직철근(40)에 파이프(30)의 양단에 형성된 개구홈(31)이 관통되어 파이프를 연속적으로 적층시켜 파이프조립체(P)로 엮어지게 하며, 상기 파이프조립체들을 순차적으로 H파일(20)의 플랜지부(21)에 밀착지지시켜 설치한 것을 특징으로 하는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 파이프들로 조립되어지는 파이프조립체(P)는 인접 파이프조립체와의 연결부 개구홈(31)내에서 수직철근(40)이 적어도 인접 파이프조립체의 1개의 파이프를 관통하면서 약간 더 돌출되어 겹쳐서 결합되어 지지되는 것임을 특징으로 하는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 파이프조립체(P)의 일정높이마다 파이프의 양단 전면부에 형성된 끼움홈(32)을 통하여 두부가 그 내면에 결합되는 나비볼트(51)와 H파일(20)의 플랜지부(21)에 결합되는 ㄷ자형 꺽쇠(52)를 너트(53)로 조여 파이프조립체(P)를 H파일(20)에 고정결합시키게 함을 특징으로 하는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 구조.
4. 기초지반(10)상에 소정의 간격으로 H파일(20)들을 고정설치하는 단계; H파일(20)부근 소정위치에 수직철근(40)을 배치하여 고정설치하는 단계; H파일(20)사이의 토사를 굴착하면서 양단에 개구홈(31)이 형성된 파이프(30)를 수직철근(40)에 끼워 복수개 적층하여 파이프조립체(P)를 조립하는 단계; 파이프조립체(P)의 일정높이마다 나비볼트(51) 및 ㄷ자형 꺽쇠(52)로 이루어진 고정구(50)를 H파일(20)의 일측플랜지부(21)에 연결하여 고정시키는 단계;로 이루어져서 파이프조립체(P)를 연속적으로 적층조립하여 시공하는 것을 특징으로 하는 파이프를 이용한 가설용 흙막이벽의 시공방법.