KR20080086254A - 강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도로 구비된 PC강연선을 이용하여 차수벽의 지지력을 향상시키고, 차수벽의 내측을 보강해 외부에서 가해지는 토압 등을 막기 위한 PC강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법에 관한 것이다. 건설 현장에 타설되는 강관 말뚝 내에 PC강연선을 설치함으로써, 차수벽의 지지력을 향상시키고, 지반 굴토시 차수벽 벽면에 별도로 구비된 PC강연선으로 차수벽의 내측을 보강해 굴착지반에서 확실한 지지보 역할을 한다.

차수벽, 자립형 차수벽, PC강연선, 흙막이 공법

Description

강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법{A construction method for concrete retaining wall using anchor Soldier pile-style extracting, non-extracting-type soil nailing}

도 1은 본 발명의 PC강연선을 이용한 자립식 차수벽의 시공을 도시한 순서도.

도 2a는 PC강연선 삽입을 위해 지반의 천공을 도시한 일측면도.

도 2b는 천공된 공내에 삽입되는 흙막이용 강관을 도시한 일측면도.

도 2c는 강관 내에 PC강연선을 삽입한 후, 그라우팅으로 정착체 형성을 도시한 일측면도.

도 2d는 PC강연선 상부에 설치되는 하중계를 도시한 일측면도.

도 2e는 강관내부에 그라우팅의 실시를 도시한 일측면도.

도 2f는 PC강연선 두부에 캡콘크리트를 실시를 도시한 일측면도.

도 2g는 차수벽 형성 후, 건축물 공사를 위해 지반의 굴토를 도시한 일측면도.

도 2h는 굴토된 차수벽 내측에 PC강연선의 부착을 도시한 일측면도.

도 3은 교차된 PC강연선을 연결하는 연결 소켓을 도시한 사시도.

도 4는 PC강연선을 나타낸 상태도.

도 5는 차수벽 외측에 이물질의 침투를 막기 위한 보강용 폴리에틸렌(PE)의 주입을 도시한 평면도.

도 6은 본 발명상의 강관 내부에 PC강연선을 정착체에 체결 고정하여 설치한 상태를 일실시예로서의 종단면도로 나타낸 상태도.

도 7은 도 2c~도 2g에 나타나 있는 정착체의 구조설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A. 차수벽 설치단계 B. 차수벽 보강단계 C. 보강용 PE주입

40. 차수벽 41. PC강연선 41a.강선

43. 강관 44. 정착부 45. 캡콘크리트

46. 강봉 47. 하중계 48. 그립(grip)

50. 연결소켓 51. 강선삽입공 52. 외측

53. 내측케이스 54. PE구조체 55. 강봉

56. 강선

본 발명은 각종 건축공사현장은 물론 도로사면, 항만 등의 옹벽구간 등에서 지반 굴토시 차수와 흙막이를 위해 시공하는 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도로 구비된 PC강연선을 사용해 차수벽의 지지력을 향상시키고, 차수벽의 내측을 보강해 외부에서 가해지는 토압 등을 막기위한 PC강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법에 관한 것이다.

건축물의 시공을 위해 한정된 토지를 효율적으로 활용하기 위하여 건축물 축조시 대부분 굴토작업을 실시하고 있으며, 지하를 굴착하는 과정에서 인접 건물이나, 도로 등의 기존 시설물을 파손하지 않고 공사가 가능하도록 하기 위하여 일반적으로 흙막이용 차수벽이 설치된다.

상기 흙막이용 차수벽을 설치하기 위한 방법에는 매우 다양한 공법들이 적용되고 있으며, 그 방법으로는 예컨데 일정간격으로 H파일을 항타한 후, H파일 사이에 토류판을 끼우는 방법, 소일 시멘트 월을 구축하는 방법, 현장타설 콘크리트 말뚝공법, 그리고 소일 네일링 공법 등이 사용되고 있다.

그러나 상기 흙막이 공법들은 H파일 천공, CIP 공법의 천공, SCW공법의 천공시 천공홀 규격이 최소 Φ350mm 이상이므로 인접 대지 경계선에서의 이격거리가 최소 700mm이상 확보되어야 하는 단점이 있으며, 이로 인한 주택가 밀집지역에서 대지 경계선 침범이 빈번해지고, 장비의 규격이 커서 협소한 공간에서의 작업이 용이하지 못할 뿐만 아니라 주변 구조물에 대한 영향이 크고, 소음과 진동이 매우 커서 민원의 소지가 높다는 문제점이 있다.

특히, 토류벽 공사의 경우 토류벽의 뒷채움 작업으로 인하여 주변 지반의 이완 현상이 일어나기 쉬우므로 침하 작용을 초래하여 주변 구조체에 대해 영향이 매 우 크다는 단점을 가지고 있다. 또한, CIP 공법의 경우 침하의 우려는 없으나, 격공을 연속 시공할 수 없어 공사기간이 지연되고, 그 결과 공사비용이 토류벽 공사의 300% 이상 증가되며, 천공시 소음 진동으로 인하여 민원의 발생소지가 높을 뿐만 아니라 기둥간의 연결성이 좋지 못하여 차수성이 떨어지고, 토사 유실의 가능성이 커서 별도의 누수에 대책이 필요하다는 문제점을 안고 있다. 또, SCW공법의 경우 연속적인 공사가 가능하다는 이점은 있으나 장비의 대형화로 인한 소음 진동이 매우 커서 민원이 자주 야기되고, 공사비용 또한 토류벽 공사의 300% 이상 증가되는 단점이 있으며, 지반 구조상 사토질, 풍화토가 포함될 경우에는 공사시 현장 지반 여건상의 제약이 매우 심하다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 건설 현장에 타설되는 강관 말뚝 내에 PC강연선을 설치함으로써, 차수벽의 지지력을 향상시키고, 지반 굴토시 차수벽을 별도로 구비된 PC강연선으로 차수벽의 내측을 보강하므로써 건축현장에서 굴착지반에 확실한 지지보를 제공하고, 이에 따른 차수벽구조의 강화를 도모하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 상술한 문제점을 해결한 본 발명자의 특허출원 제 05-39549호 발명에 또한 특정부분을 추가하여 개선한 발명으로, 이 특허발명에 비해 구조체가 견딜 수 있는 강도를 일층 증강시키고, 또한 지중에 설치된 강선을 필요에 따라 제거하므로써 환경상의 문제점을 해결하는데 목적을 둔 것이다.

본 발명을 도면에 나타낸 일실시예를 들어 이하에 상세히 설명한다.

본 발명은 전술한 바와 같이 PC강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 우선, 지반천공 후, 강관을 항타에 의해 삽입하고, 인장이 부여된 PC강연선을 강관 내에 삽입한다. 그런 다음 이 PC강연선에 콘크리트를 타설하여 정착체를 형성시키고, 상기 강연선에 인장(tension)을 부여하며, 상기 강연선 상단부에는 하중계를 설치하여, 강관내부에서의 설치를 완료한다. 그런 다음 도 2e, 2f에서와 같이 강관 내부에 그라우트를 충전한 후, PC강연선의 두부에 캡콘크리트를 타설하는 차수벽 설치단계를 거쳐, 도2h에서와 같이 다수의 강관(43)을 횡 방향으로 집속하기 위하여 이 PC강연선의 강선이 교차되는 곳에 고정용 연결소켓(50)을 부착하고, 이 강연선에 인장을 부여하여, 도 3에서 도시된 연결소켓 내부에서 강연선을 교차되게 배열, 고정한다.

이하, 본 발명에 따른 "PC강연선을 이용한 자립식 차수벽 흙막이 공법"을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명으로 이루어지는 PC강연선을 이용한 자립식 차수벽 흙막이 공법의 시공순서를 도시한 공정도이다. 이 공정도에서 나타나 있는 바와 같이 본 발명은 건축현장의 지반굴토를 위한 차수벽 설치 단계(A)와, 상기 설치된 차수벽에 가해지는 토압을 이용한 지지력을 향상시키기 위한 차수벽 보강 단계(B)와, 이 차수벽 설치단계에서 항타로 설치된 강관과 강관 사이에서 보강용 PE(폴리에틸렌;polyethylene)주입에 의한 차수 보강 설치단계(C)로 구성된 자립식 차수벽 흙막 이 공법으로 구성된다.

먼저, 차수벽의 설치를 위해 지반을 천공하고, 천공된 지반(3)에 차수벽(40) 형성을 위해 강관(43)을 항타에 의해 삽입하고, 이 강관(43) 내부에 PC강연선(41)을 삽입한 후 이 PC강연선과 체결 고정되도록 도 6에서와 도시된 바와 같은 정착체(44)를 설치하고, 그 상부에 인장을 부여한 후, 도 2d~2e에서와 같이 하중계(47)를 설치하며, 아울러 공(S)내에 그라우팅(G)을 실시하여 공(S)내부를 채우고, 도 2f에서와 같이 두부에 캡콘크리트(45)로 씌워 마무리 한다.

차수벽(40) 형성이 완료되면, PC강연선(41)을 인장시켜 강성을 부여한 후, PC강연선(41)을 고정하여 그 설치를 완료한다. 다음 도 5에서와 같이 강관(43)이 형성된 차수벽(40) 외측에 PE(폴리에틸렌) 주입하여 형성되는 PE차수보강체(54)를 강관(43)과 강관(43)사이에 각각 설치하므로써 외부로부터 건축물 설치공간(Y)으로의 토립자 등의 유입을 방지한다.

도 2a는 PC강연선 삽입을 위한 지반의 천공을 도시한 일측면도이다. 도2b는 차수벽(40)을 형성하는 강관(43)을 삽입하기 위해 굴토계획선에 따라 일정한 간격으로 지반을 천공한 후 천공된 공(S)내에 흙막이용 강관(43)을 삽입할 때의 상태를 나타낸 설명도 이다.

도 2c는 강관(43) 내에 PC강연선(41)과 일체로 연결된 정착체(44)를 삽입한 후 그라우팅(G) 실시를 것을 나타낸 설명도 이다.

정착체(44) 주위로 그라우팅(G)이 실시되어(도 2c~2e) 그라우트(G)의 양생이 완료되면, PC강연선(41)에 강성을 부여하기 위해 강선에 인장력을 부여한 후, 도 2d, 2e에서와 같이 상부에 하중계(Load Cell)(47)를 설치하여 하중의 변위를 측정한다.

상기 하중계(47)는 인장에 의한 프리스트레스(Free-stress)를 통해 강연선(41a)에 대한 인장 하중을 측정하여 차수벽체가 강성 벽체로서의 역할을 올바르게 하고 있는지 여부를 체크하여 정보화 시공을 할 수 있도록 한다.

도 2f는 강관(43) 내부에 그라우팅이 완료되고 또한 설치된 상기 하중계(47)위로 캡 콘크리트(45)가 형성완료된 상태의 차수벽을 나타낸 것이다.

도 2g는 차수벽(40) 설치 후, 건축물 공사를 위해 지반을 굴토하는 상태를 도시한 설명도 이다.

도 2h는 PC강연선과 정착체가 그 내부에 설치된 다수의 강관을 연결집속하여 사용할 때의 체결상태도 이다. 도 2h의 좌측끝에는 연결소켓(50)에서 교차배열되고 체결된 인장이 부여된 PC강선을 앙카고정한 것을 나타낸다.

본 발명에서의 상기 PC강연선은, 종래의 강선과 달리 다수의 강선, 특히 그 중에서도 도 4에서와 같이 S꼬임, Z꼬임을 한 PC강연선으로서 그 강도는 통상 종래의 강선에 비해 20%이상의 증가된 강도를 갖는다.

도 3은 교차된 PC강연선(41)을 연결하는 연결 소켓(50)을 도시한 사시도로서, PC강연선(41)의 강선을 상, 하, 좌, 우로 부착연결하기 위해 상기 연결소켓(50)에는 그 4개의 변에 강선 삽입공(51)을 형성한다. 또한 이 연결소켓은 차수벽(40)에 부착되는 외측 케이스(52)와 내측 케이스(53)로 분리구성한다. 도 2h에서와 같이 PC강연선(41)이 교차하는 부위에서 외측케이스(52)를 도 4에서와 같이 용 접 등으로 강관(43)에 부착하고, S꼬임, Z꼬임으로 된 각각의 PC강연선을 이 연결소켓(50)에서 체결 고정한다.

한편, 차수벽(40) 내측에서는 상, 하, 좌, 우로 부착된 PC강연선(41)의 강선에 각 방향으로 인장력을 부여한 후, 강선을 서로 꼬임하여 풀어지지 않게 체결구(46)를 이용해 강선을 고정시킨다.

도 4는 통상의 PC강연선을 일례로 나타낸 것이다. 여기에서 S꼬임과 Z꼬임은 서로 반대방향으로 꼬여있다.

도 2h에서와 같이 연결소켓(50)을 이용해 연속적으로 다수의 강관구조체를 상, 하, 좌, 우방향으로 상호 연결 및 고정한 후 지반 굴토 작업을 실시한다.

이와 같이 연결구조체를 형성하게 되면 차수벽체의 내측에 형성되는 PC강연선(41)에 의해 차수벽체의 자립성과 횡압에 의한 전단 저항력을 일층 증가시키게 된다.

도 5는 차수벽 내측에 이물질의 침투를 막기 위한 보강용 PE구조체(54)를 형성한 것을 도시한 평면도이다. 즉, 굴토가 이루어지지 않은 강관 파이프의 틈새로 토사물 또는 지하수가 유입되는 것을 방지하기 위해 보강용 PE를 주입한 PE구조체(54)를 다수 강관과 강관 사이의 틈서리에 형성되도록 한 것으로 강관튜브 사이의 틈새를 메워 화살표 방향과 같이 땅속의 물이 공사목적지(Y)로 침투되는 것을 방지하는 등 기밀성을 향상시킨다.

또 도 5는 또한 상기 형성된 차수벽의 횡압에 대한 저항력을 증대시키기 위해 차수벽(40) 외부의 적절한 지점에 강봉(55)을 항타 설치한 후, 지중에 설치된 강봉(55)과 다수의 강관(43)에 설치된 PC강연선(41)를 상호 연결·고정하므로써 지반굴착시 가해지는 토압에 대한 강관(43)의 저항력을 크게 하여 차수벽의 안전성을 일층 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명상의 PC강연선(41) 1줄을 예로 들어 정착체(44)에 체결 고정하여 지중에 설치한 것을 나타낸 것이다. 여기에서 PC강연선(41)은 다수의 강선을 S꼬임 또는 Z꼬임으로 꼬아 만든 것으로 도 6에서와 같이 여기에 다수의 돌기부(411)를 형성하므로써 강관내에 충전되는 그라우팅 고형물과의 마찰계수를 증가시켜 지반과의 지지력을 증가시키고, 아울러 PC강선 구조체의 인장강도를 증가시키게 된다. 압축을 받아 인장력이 부여된 상태로 된 돌기부를 형성한 PC강선(41)은 강관내 하부에 설치 고정한 정착체(44)에 도 7에서와 같은 구조에 의해 체결된다.

도 7은 도 2c~도 2g에 나타낸 정착체(44)의 구조를 나타낸 것으로, 정착체(44)의 일측부를 1차로 에폭시(441) 코팅하고, 다음 2차로 열수축튜브(442)를 그 위로 피복 시키며 다음 3차로 벤딩클립(443)으로 이를 고정시킨 정착제(44)에 나사가공된 홈부(444)를 형성하고 여기에 PC강연선(41)을 나선(481)결합 시키기 위하여, 상기 PC강연선(41)의 이음단부를 그립(grip)(48)안으로 나선결합으로 체결 고정시키고, 이 그립(48)의 다른 쪽 단부에 형성된 나사가공부(481)를 그립(48)과 일체로 체결 형성한 것을 정착체(44)의 나사홈부에 나사결합시켜 체결고정하도록 되어있다. 또한 이와 같이 본 발명에 의하여 정착체(44)와 상기 PC강연선이 체결고정되어 있지만, 필요에 따라 상기 체결고정된 그립·나사가공부를 반대방향회전으로 풀어내어 Z꼬임으로 된 PC강연선을 정착체(44)로부터 분리하여 제거할 수 있다. 즉, PC강연선의 제거식, 비제거식이 모두 가능한 것이다.

본 발명은 각종 건축공사 도로, 항만공사에 있어 지반 굴토시 차수와 흙막이를 위해 별도로 구비된 PC강연선을 사용해 차수벽의 지지력을 향상시키고, 차수벽의 내측을 보강해 외부에서 가해지는 토압 등을 막기위한 PC강연선을 이용한 자립식 차수벽 흙막이 공법으로, 차수벽의 지지력을 향상시키고, 지반 굴토시 차수벽을 별도로 구비된 구조체에 의하여 차수벽의 내측을 보강해 건축현장에서 굴착지반의 확실한 지지보의 역할을 하며, 차수벽인 강관과 강관 사이에 토립자 등의 유출방지를 지반의 보강을 도모할 수 있음은 물론. 상기 강도와 마찰력이 일층 증가된 PC강연선과 이에 체결고정되는 전술한 정착체 구조에 의하여 종래에 비해 현저히 증가된 강선의 인장력과, 이에 따라 현저히 증가된 흙막이 차수벽 구조체의 지지력을 얻을 수 있게 되고, 필요에 따라 환경장해요소를 제거할 수 있게 되었다.

Claims (2)

1. 지반천공 후 강관을 삽입하고, 강선이 부착된 앵커체를 상기 강관에 삽입한 다음 상기 앵커체에 콘크리트를 타설하여 강관내부에 그라우팅을 실시하여 이루어지는 차수벽 설치단계와;

   상기 차수벽 내측에 앵커체를 부착하고, 상기 앵커체의 강선이 교차되는 곳에 고정용 연결소켓을 부착한 후, 연결소켓 내부에서 교차된 강선을 체결 고정하여서 되는 차수벽 보강단계로 구성되는 자립형 차수벽 흙막이 공법에 있어서,

   상기 강선을 다수의 가닥으로 되고 S또는 Z꼬임으로 된 PC강연선으로 하고, 상기 PC강연선에는 다수의 돌기부(411)를 형성하며, 이 돌기부(411)가 형성된 PC강연선(41)을 강관내 하부에 설치한 상기 정착체(44)에 체결 고정하여 차수벽의 강도를 향상시키고, 필요에 따라 상기 PC강선을 Z꼬임으로 하여 상기 정착체로부터 분리제거가 가능하게 체결고정한 차수벽을 설치하는 것을 특징으로 하는 PC강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정착체(44)는 그 일측부를 1차적으로 에폭시 코팅하고, 다음 2차로 열수축튜브(442)를 그 위로 피복 시키고 다음 3차로 벤딩클립(443)으로 이를 고정시킨 정착제(44)에 나사가공된 홈부(444)를 형성하고 여기에 PC강연선(41)을 나 선(481)결합 시키기 위하여, 상기 PC강연선의 이음단부를 그립(grip)(48)에 의해 나선결합으로 체결고정하며, 이 그립(48)의 다른쪽 단부쪽으로는 나사가공부(481)를 그립(48)과 일체로 형성하여 상기 PC강연선을 상기 정착체(44)에 체결고정하도록 한 것을 특징으로 하는 PC강연선을 이용한 자립형 제거 및 비제거식 차수벽 흙막이 공법

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