KR20010028793A - 마이크로 파일을 이용한 프리캐스트 옹벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목,건축분야에서 사용되는 옹벽의 저판에 간단히 타입 또는 타설할 수 있는 마이크로 파일(Micro Pile)을 설치하여 기존의 옹벽 단면을 크게 줄일 수 있도록 한 것이다 (마이크로 파일은 고강도 개념을 가진 소형 파일이다).

옹벽은 주로 활동(미끄러짐 현상)과 전도(토압에 의해 넘어가는 현상)를 저항하기 위해 단면의 크기가 결정되는 데, 이러한 저판에 설치된 마이크로 파일이 활동과 전도에 대해 효율적으로 대항하여 옹벽 단면의 크기를 크게 줄일 수 있고,단면이 줄어들므로써 운반이 수월해져 콘크리트의 현장타설에 의한 제작외에 공장에서 제작하여 현장에서 설치하는 프리캐스트 공법 적용이 용이해 질 수 있다.

본 발명의 마이크로 파일을 이용한 옹벽은 도로,단지등의 토목,건축공사에 활용될 경우 공사비 절감, 공기단축, 공장제작에 의한 철저한 품질관리, 시공의 용이성 등을 장점으로 가진다.

Description

마이크로 파일을 이용한 프리캐스트 옹벽{Precast Retaining Wall Using High Strength Micro Pile}

본 발명은 토목, 건축분야에 속하며, 기존의 옹벽은 작용하는 토압에 대해 옹벽 자체의 무게와 저판위에 얹혀진 토사로 전도, 활동에 저항하는 것으로 설계,시공되었다.

또한 파일기초 옹벽이라도 주로 300 m/m 이상의 큰 파일을 사용하여 지반이약한 경우, 지지력 저항용으로 파일이 사용되었으며, 직접기초에 적은 갯수의 고강도 소형 파일을 이용하여 활동, 전도에 저항하도록 한 옹벽은 없었다.

본 발명은 지지력을 지반이 직접 저항해 주는 직접기초의 옹벽에서 적은 갯수의 마이크로 파일을 이용하여 옹벽에서 문제가 되는 활동, 전도에 효과적으로 저항하게 함으로써 옹벽단면을 크게 줄일 수 있고, 또한 이런 경우 옹벽 자체의 중량을 크게 줄일 수 있어 콘크리트 현장 타설이 아닌 공장제작에 의한 프리캐스트 (Precast) 시공법이 가능해 진다.

따라서 공사비 절감, 간편한 시공성, 공사기간 단축, 용이한 품질관리 등의장점을 갖도록 하는데 목적이 있다.

제 1도는 본 발명에서 제안된 마이크로 파일을 이용한 옹벽의 사시도 이다.

제 2도는 옹벽 저판에 설치된 파일이 토압에 저항하는 관계를 도시한 것이다.

제 3도는 옹벽의 수직 연결부의 상세도이다.

제 4도는 제 3도의 단면 A-A의 정면도이다.

제 5도는 제 3도의 단면 B-B의 정면도이다.

제 6도는 제 3도의 수직연결 대신 케이블을 이용한 옹벽 조립 방법을 나타낸 사시도이다.

제 7도는 유형 강봉(U-Type)을 이용한 옹벽 조립시 이음 상세도이다.

제 8도는 마이크로 파일의 다른 형상을 나타낸 것이다.

기존 옹벽의 벽체(1) 및 기초저판(2)은 수평토압(9,10)(∑H)으로 인한 활동및 전도에 저항하기 위하여 벽체(1) 및 기초저판(2)의 두께를 크게하는 방법을 사용하거나 또는 저판에 기초저판(2)과 일체로 옹벽 전체 길이에 걸쳐 활동방지벽 (Shear key)을 설치하였다.

이는 옹벽의 벽체(1) 및 기초저판(2)을 크게하여 운반을 어렵게 하였으며 현장에서의 제작만을 요구하도록 하여 비경제적이었으며 활동방지벽(Shear key)을시공함에 있어 어려움을 가지고 있었다.

그러나 본 발명은 위에서 말한 활동 및 전도에 저항하기 위하여 마이크로 파일(4)을 설치하여 활동 및 전도 뿐아니라 옹벽의 벽체(1) 및 기초저판(2)의 두께를 크게 줄일수 있어 프리캐스트 옹벽을 제작하여 운반한 후 현장에서 설치하는 간단한 시공을 이룰수 있을 것이다.

실제로 예를 들어 보면 비슷한 높이(3.5m), 같은 조건에서의 기존 옹벽은 벽체(1)의 평균 두께가 40cm, 기초저판(2)의 두께가 40cm 이었으며, 활동방지벽 (Shear key)은 설치하지 않았을 경우가 가장 일반적으로 사용되어 지고 있는 옹벽의 형태이며 이는 수평토압(9,10)으로 인한 활동 및 전도에 만족하도록 설계되어지고 있다.

우선 활동에 대한 안정성을 살펴보면 벽체(1) 및 기초저판(2)의 두께는 주로 활동에 저항하는 힘. 즉 옹벽의 벽체(1) 및 기초저판(2)의 자중 등 모든 연직력의 합(∑W)과 마찰계수(f)의 관계 (f x ∑W)에서 구할 수 있으며 여기에 마이크로 파일(4)의 활동 저항력(12)(파일 투영면적(Ap)과 앞에 위치한 흙의 일축압축강도( σ1)의 관계)을 더해 줌으로써 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

f x ∑W + Ap x α1 / ∑H ＞ 1.5

또한 전도에 대한 안정면에서도 기존의 모든 연직력의 합(∑W)이 전도에 저항하는 모멘트(∑W x m(지점으로 부터의 거리))와 거기에 파일 주변의 마찰력(11) (Mp)에 의한 저항모멘트(Mp x m2(지점으로 부터 파일 까지의 거리))를 더해 주어 전도모멘트(m x ∑H)에 저항하도록 설계할수 있다.

∑W x m + Mp x m2 / m x ∑H ＞ 2.0

그리하여 옹벽 벽체(1) 및 기초저판(2)의 두께를 각각 19cm 와 20cm정도로 줄여서도 활동에 만족하도록 하였으며 프리캐스트 옹벽을 제작할 수 있게 되었다.

이는 콘크리트의 물량에 대해 56% 정도의 절감효과를 이룬 것이다.

그리고 현장 타설 옹벽에서는 이룰 수 없는 건조수축균열에 대해서도 대처 할 수 있다. 기존의 옹벽은 보통 20m 정도에서 옹벽의 늘어나고 줄어듬을 위하여 신축죠인트를 1개소 두고 있으며, 콘크리트 표면에 마땅한 양생작업이 이루어 지지않아 콘크리트의 건조 수축으로 인한 균열을 막기는 쉽지 않았으며, 이는 모든 부분에 걸쳐 품질관리가 제대로 이루어 지지 않아 생기는 것이라 할 수 있었다.

하지만 프리캐스트 옹벽을 사용한다면 공장에서 제작하므로 품질관리가 쉽고 건조수축이 발생하는 동안 공장에서 증기양생을 통해 균열을 막을수도 있을 것이다.

또한 활동방지벽(Shear key)을 설치하였을 경우는 활동방지벽에 의해 얻어지는 활동의 저항력(12)은 기초지반의 토질조건에 따라 다르지만 확실하제 기대할 수가 없다. 이는 활동방지벽을 설치하기 위해서는 기초 지반을 파헤쳐서 흐트려 뜨려야 하기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 프리캐스트 옹벽을 제작할때 미리 마이크로파일 타입용 홀(5)(Hole)을 뚫어 주고 현장 운반후 고강도 소형 콘크리트 파일 또는 강재파일을 타격 매입 하거나 프리보링 후 파일을 설치하는 방법으로 설치하여파일 앞부분에 있는 흙이 활동 및 전도에 저항하도록 할 수 있다.

다음은 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참고하여 상세히 설명한다.

제 1도는 프리캐스트 옹벽과 마이크로 파일(4)을 조립한 후 상태를 도시한 것이다. 제 1도에 도시된 바와 같이 옹벽의 저판(2,3)과 벽체(1)는 일체로 콘크리트 타설되어 운반된 후 기초잡석(7)과 레벨링 몰탈(6)위에 설치되고 이어서 저판(2)의 뒤에 타입용 홀(5)에 마이크로 파일(4)을 100cm ∼ 50cm 간격으로 설치하여 1개소가 설치되고 다음에 설치될 옹벽을 운반하여 수직이음부(3)에 따라 밀착고정시껴 서로 연결한다. 도 1에서 기초저판(2)과 파일(4)의 각도(24)는 60°에서 120°까지 변화 시킬수 있다.

제 2도는 옹벽에 작용하는 수평토압(9,10)을 도시한 것이다. 수평토압 (9,10)으로 인해 발생하는 전도 모멘트에 저항하여 마이크로 파일(4)에서 발생하는파일 주변 마찰력(11)을 나타내고, 활동에 저항하는 흙의 일축압축강도(12)와 마이크로 파일(4)과의 관계를 나타내는 것을 도시한 것이다.

제 3도는 옹벽을 길이 방향에 대하여 연결하기 위한 수직이음부(3)를 도시 한 것이다. 옹벽의 벽체(제 4도)에 설치된 스터드 볼트(15)와 매입 플레이트(16)를 이용하여 티형 플레이트(17)(T-Type)를 공장용접으로 제작한 후 옹벽을 현장으로 운반한 후 거취 시키고 다음으로 설치될 옹벽의 벽(제 5도)에 매설된 매입 플레이트(18)의 홈을 이용하여 티형 플레이트(17)(T-Type)를 삽입하여 옹벽을 수직으로하강 시킴으로써 옹벽을 연결한 것이다.

제 4도는 제 3도의 단면 A-A에 대한 정면도를 도시한 것이다. 프리캐스트 옹벽을 공장에서 제작할때 옹벽의 수직이음부(3) 1면의 콘크리트 속에 미리 스터드볼트(15)와 매입 플레이트 (16)를 묻어 두었다가, 제작 완성 후 티형 플레이트(17) (T-Type)를 높이에 맞추어 대고 매입 플레이트(16)와 접하는 부분을 필렛(Fillet)용접으로 연결한다.

제 5도는 제 3도의 단면 B-B에 대한 정면도를 도시한 것이다. 프리캐스트 옹벽을 공장에서 제작할때 옹벽의 수직이음부(3) 1면의 콘크리트 속에 미리 매입 플레이트(18)를 매입하여 제작 완성 한다.

제 6도는 제 3도의 수직이음부(3) 연결을 위해 다른 실시예를 도시한 것이다. 옹벽의 수직이음부(3)는 매끈하게 하거나 또는 서로 맞물림 요철 처리하여 연결토록 하고 벽체의 아래부분에 위치한 헌치(Haunch)부분에 케이블(19)관입용 홀을뚫어 두었다가 프리캐스트 옹벽의 수직연결부를 맞물림하기 직전 케이블(19)을 홀에 관입하여 옹벽을 서로 연결, 케이블을 인장하고, 인장이 완료된 후 케이블 정착부 (20)에 케이블(19)을 정착한다.

제 7도는 제 3도의 수직이음부(3) 연결을 위해 다른 실시예를 도시한 것이다. 옹벽의 제작시 벽체(1)의 수직이음부(3) 양면에 유형 강봉(22)(U-Type)을 매설 해 두었다가 옹벽을 현장에서 조립시, 채움 강봉(21)으로 유형 강봉(22)(U-Type)을서로 연결, 고정시켜 옹벽을 연결한다.

제 8도는 마이크로 파일(4)의 다른 형상을 도시한 것이며 이는 파일의 크 기, 위치, 현장의 조건 및 재질에 따라 변경될 수 있으나 마이크로 파일(4) 표면에돌기(23)를 설치한다. 이는 파일이 활동 및 전도에 더욱 효과적으로 저항하도록 하기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 옹벽을 시공할 경우, 재료비 절감에 따른 공사비 절약, 현장에서의 간단한 조립으로 인한 공사기간의 단축, 공장제작으로 인한 우수한 품질관리, 건조 수축 균열 및 구조적 안정성 등의 장점 및 효과를 얻을수 있다.

Claims (6)

1. 직접기초의 옹벽에서 고강도 콘크리트 또는 강재 마이크로 파일을 옹벽 기 초 저판에 설치하여 옹벽의 활동, 전도에 효과적으로 저항하게 함으로써 부재단면을 크게 줄일 수 있도록 한 프리캐스트 옹벽.
2. 제 1항과 같이 마이크로 파일을 이용하여 단면을 크게 줄일수 있도록 한 옹벽을 현장에서 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하는 시공법을 사용한 현장 타설 옹벽.
3. 제 1항과 같이 마이크로 파일을 이용한 직접기초옹벽에 마이크로 파일 대신봉강, 파이프, 각재, 구조용강재 등의 재료를 사용하여 활동, 전도에 저항하도록 한 옹벽.
4. 제 1항과 같이 마이크로 파일을 이용한 옹벽에서 프리캐스트 옹벽 제품을 조립시 벽체 및 바닥 헌치부 등에 케이블을 넣어 인장함으로써 수직이음부가 벌어지지 않토록 조립하는 옹벽.
5. 제 1항과 같이 마이크로 파일을 이용한 프리캐스트 옹벽이나 파일(Pile)에 돌기를 설치하여 인발력에 대한 저항을 증대시킨 옹벽.
6. 제 1항과 같이 마이크로 파일을 이용한 프리캐스트 옹벽이나 마이크로 파일을 옹벽 저판 뒤쪽에 설치하여 전도, 활동에 저항하도록 한 옹벽.