KR20090120092A - 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙막이 벽 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽 및 그 시공방법에 관한 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 터파기할 대지의 경계면을 따라 1열로 서로 접촉되게 설치되는 다수의 기성 콘크리트 말뚝과, 말뚝의 상부에 씌여지며 H형강으로 구성되고 H형강의 복부에는 다수의 그라우팅용 구멍이 형성된 모자 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽이 제공된다.

흙막이 벽, 기성 콘크리트 말뚝, 모자 빔, 연결장치

Description

기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽 및 그 시공방법{Precast Concrete Wall and Construction Method using the same}

본 발명은 흙막이 벽 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽 및 그 시공방법에 관한 것이다.

흙막이공은 터파기 공사 중의 토압과 수압 등의 측압에 대해 저항하고 주변지반의 침하와 인접구조물의 보호를 목적으로 시공되는데 직접 흙에 접하는 흙막이 벽과 이를 지지하는 지보공으로 구성되며 흙막이 벽을 구성하는 재료와 지보공의 형식에 따라 구분한다. 현재 많이 사용되고 있는 흙막이 벽으로는 도 5에 나타낸 바와 같이 H-파일+토류판, 강널말뚝, 주열식 흙막이 벽(C.I.P, S.C.W 등), 지하연속벽 등이 있다. 일반적으로 H-파일+토류판은 지하수가 존재하지 않는 곳에 설치하고 지하수가 존재하는 곳에서는 주열식 흙막이 벽, 지하연속벽 등이 사용된다.

H-파일+토류판으로 구성되는 흙막이 벽은 H-파일을 1.8m 전후의 중심 간격으로 굴착주위를 따라서 설치하고 굴착과 동시에 토류판으로 연결하여 흙막이 벽으로 이용하는 공법으로 토류판으로는 주로 목재가 사용되고 있다. 주열식 흙막이 벽은 어스드릴을 이용해 지반을 천공하여 H형강이나 철근을 삽입하고 현장타설 몰탈 또 는 콘크리트를 부어 말뚝을 만들거나(C.I.P) 천공된 부분의 흙에 시멘트 몰탈을 첨가하여 흙-시멘트 혼합말뚝(S.C.W)을 만들어 이를 흙막이 벽으로 이용하는 공법이다. 지하연속벽은 굴착면 붕괴와 지하수 침투를 방지하기 위해 안정액(벤토나이트)을 사용하여 벽체부분의 지반을 굴착하고 조립철근망 삽입 후에 콘크리트를 타설하여 지중에 철근콘크리트 연속벽체를 형성하는 공법이다. 최근 수년 사이 오거장비의 경량화와 기능의 다양화 및 고압분사장비 등의 발달로 인해 시공속도의 향상과 비용절감 등이 가능해 지면서 주열식 흙막이 벽의 사용이 증가하고 있다.

한편, 흙막이 벽은 토압, 상재하중 및 수압 등에 의해 횡방향으로 수평이동하거나 그 상단부에 변위가 발생하거나 배부름 현상 등이 발생하여 지하 토공작업자의 안정성 확보에 문제가 생길 수 있다. 특히 흙막이 벽이 C.I.P나 H-말뚝을 이용한 방식일 경우 개개의 말뚝이 서로 연결되어 있지 않으므로 횡력에 대해 독립적으로 저항하게 되므로 개개의 말뚝에 대해 횡력에 대한 수평이동, 변위 및 배부름 현상이 발생하지 않도록 조치를 취해야 하며 이를 위해 말뚝을 계획 굴토 저면 보다 4m 이상 근입시키고 상부에는 띠장과 버팀보를 배치하고 있다. 그러나 말뚝의 상단부는 자유단 상태이므로 횡력에 의해 쉽게 변위가 발생하여 토사가 이동함에 따라 주변 지반이 침하하거나 건물이 기울어지고 균열이 발생하는 등 많은 문제가 발생한다.

본 발명은 말뚝의 상단부가 자유단 상태임에 따라 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로 개개의 말뚝 상단부를 고정점처럼 연결시켜 주면서 터파기 공사 완료 후에는 쉽게 해체할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 터파기할 대지의 경계면을 따라 1열로 서로 접촉되게 설치되는 다수의 기성 콘크리트 말뚝과, 말뚝의 상부에 씌여지며 H형강으로 구성되고 H형강의 복부에는 다수의 그라우팅용 구멍이 형성된 모자 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽이 제공된다.

그리고 기성 콘크리트 말뚝은 피에이치씨(PHC) 말뚝인 것을 특징으로 한다.

한편 모자 빔의 복부에는 다수의 연결공이 형성되고, 모자 빔의 연결공으로 삽입되어 모자 빔을 말뚝과 결합시키는 연결장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 연결장치는 머리판과, 머리판의 하면에 결합된 중공관과, 중공관의 내부에 충전되는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 채움재는 몰탈 또는 콘크리트인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면 터파기할 대지의 경계면을 따라 지반을 천공하고 그 구멍에 기성 콘크리트 말뚝을 삽입하는 단계와, 상기 말뚝의 상부에 H형강으로 구성되는 모자 빔을 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽의 시공방법이 제공된다.

그리고 말뚝과 모자 빔이 측압에 대해 일체로 거동할 수 있도록 연결장치를 이용해 이들을 서로 견고하게 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 연결장치는 머리판과, 머리판의 하면에 결합된 중공관과, 중공관의 내부에 충전되는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 채움재는 몰탈 또는 콘크리트인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 개개의 말뚝 상단부를 고정점처럼 연결시켜 줌에 따라 횡력에 의해 개개의 말뚝 상단부에 변위가 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있으며 경우에 따라 최상단 버팀대 및 띠장을 생략하는 것이 가능하다.

또한 공장에서 미리 제작된 기성 콘크리트 말뚝을 사용함에 따라 흙막이 벽을 현장타설말뚝으로 하는 것에 비해 양생에 따른 공기 지연을 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 흙막이 벽을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모자 빔을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연결장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 흙막이 벽을 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 흙막이 벽은 다수의 기성 콘크리트 말뚝(10)과 말뚝(10)의 상부에 씌여지는 모자 빔(Cap Beam, 20)으로 구성된다.

기성 콘크리트 말뚝(10)은 터파기할 대지의 경계면을 따라 1열로 서로 접촉되게 설치된다. 기성 콘크리트 말뚝은 현장타설 콘크리트 말뚝에 대비되는 것으로 공장에서 미리 제작된 콘크리트 말뚝을 말하며 내부는 비어있는 단면형상을 갖는다. 종류에는 보통 철근콘크리트를 말뚝체로 하는 RC 말뚝과 프리스트레스트 콘크리트를 말뚝체로 하는 PC 말뚝, 더욱 강도를 높인 고강도의 PHC 말뚝이 있다.

본 발명에서 기성 콘크리트 말뚝으로는 RC 말뚝, PC 말뚝 또는 PHC 말뚝이 사용될 수 있으며 바람직하게는 PHC 말뚝이 좋다. PHC 말뚝은 기성 콘크리트 말뚝의 일종으로서 KS F 4306에서는 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝(Pretensioned spun High strength Concrete Pile)으로 정의하고 있으며 콘크리트 강도는 800kg/㎠를 넘는 고강도이다.

상기 말뚝(10)의 상부에는 모자 빔(20)이 씌여진다. 모자 빔(20)은 H형강으로 구성되며 그 복부에는 다수의 그라우팅용 구멍(21)이 형성되어 있으며 후술하는 바와 같이 말뚝과의 결합을 보다 견고히 하기 위한 연결장치를 설치할 수 있도록 다수의 연결공(22)을 형성할 수 있다. 이때, 그라우팅용 구멍(21)은 말뚝(10)과 말뚝(10)이 서로 접하는 부분의 배면에, 즉 차수를 위해 그라우팅을 실시하는 부분에 위치하도록 형성한다. 모자 빔(20)은 말뚝 직경보다 약간 큰 크기를 갖는 것을 적용하여 원활히 끼울 수 있도록 한다. 이렇게 말뚝(10)의 상부에 모자 빔(20)을 씌움에 따라 개개의 말뚝 상단부를 고정점처럼 연결시켜 횡력(측압)에 의해 개개의 말뚝 상단부에 변위가 발생되는 것을 최대한 억제할 수 있으며 경우에 따라 최상단 버팀대 및 띠장을 생략하는 것이 가능하다. 한편 지하공사 완료 후에는 간단히 제 거할 수 있고 재사용도 가능하며 폐기물이 발생하지 않아 친환경적이다.

상기 말뚝(10)과 모자 빔(20)은 연결장치로 서로 일체로 연결되는 것이 바람직하다. 연결장치(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 머리판(31)과 상기 머리판(31)의 하면에 결합된 중공관(32)과 상기 중공관(32)의 내부에 충전되는 채움재(33)로 구성된다. 머리판(31)은 상기 모자 빔(20)의 연결공(22) 보다 크게 하여 삽입시 걸리도록 하며 중공관(32)은 연결공(22)을 통해 말뚝(10) 내부로 삽입되며 연결공(22)의 형상 및 크기에 대응하여 그 형상 및 크기가 결정된다. 그리고 측압에 의해 연결공(22)을 통해 말뚝(10) 내부에 삽입된 중공관(32)이 파괴되지 않도록 그 강도를 보강하기 위해 몰탈 또는 콘크리트로 구성되는 채움재(33)를 충전한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 흙막이 벽을 시공하는 방법은 다음과 같다.

먼저 어스드릴을 이용해서 지반을 천공하고 그 구멍에 기성 콘크리트 말뚝을 삽입한다. 이때, 기성 콘크리트 말뚝이 터파기할 대지의 경계면을 따라 1열로 서로 접촉되게 설치되고 수직도가 유지될 수 있도록 한다.

다음으로 말뚝의 상부에 모자 빔을 씌운다. 이때, 말뚝과 모자 빔이 측압에 대해 일체로 거동할 수 있도록 연결장치를 이용해 이들을 서로 견고하게 결합하는 것이 바람직하다.

한편, 말뚝을 단순히 접촉시켜 시공하는 경우에는 말뚝과 말뚝 사이에 공간이 생기기 쉬우므로 투수층 지반의 경우에는 토사나 지하수가 유출되지 않도록 모자 빔에 형성된 그라우팅용 구멍을 통해 말뚝과 말뚝 사이에 약액을 주입한다. 토 사유출 및 누수방지를 위한 약액주입공법으로는 공지된 LW공법, SGR공법, JSP공법들이 선택적으로 적용될 수 있다.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

도 1은 본 발명에 따른 흙막이 벽을 나타낸 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 모자 빔을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 연결장치를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 흙막이 벽의 단면도이다.

도 5는 일반적으로 사용되는 흙막이 벽을 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기성 콘크리트 말뚝

20 : 모자 빔

21 : 그라우팅용 구멍

22 : 연결공

30 : 연결장치

31 : 머리판

32 : 중공관

33 : 채움재

Claims (9)

1. 터파기할 대지의 경계면을 따라 1열로 서로 접촉되게 설치되는 다수의 기성 콘크리트 말뚝과,

   상기 말뚝의 상부에 씌여지며 H형강으로 구성되고 상기 H형강의 복부에는 다수의 그라우팅용 구멍이 형성된 모자 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 기성 콘크리트 말뚝은 피에이치씨(PHC) 말뚝인 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 모자 빔의 복부에는 다수의 연결공이 형성되고,

   상기 모자 빔의 연결공으로 삽입되어 모자 빔을 상기 말뚝과 결합시키는 연결장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 연결장치는,

   머리판과, 상기 머리판의 하면에 결합된 중공관과, 상기 중공관의 내부에 충전되는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 채움재는 몰탈 또는 콘크리트인 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽.
6. 터파기할 대지의 경계면을 따라 지반을 천공하고 그 구멍에 기성 콘크리트 말뚝을 삽입하는 단계와,

   상기 말뚝의 상부에 H형강으로 구성되는 모자 빔을 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽의 시공방법.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 말뚝과 모자 빔이 측압에 대해 일체로 거동할 수 있도록 연결장치를 이용해 이들을 서로 견고하게 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽의 시공방법.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 연결장치는,

   머리판과, 상기 머리판의 하면에 결합된 중공관과, 상기 중공관의 내부에 충전되는 채움재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽의 시공방법.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 채움재는 몰탈 또는 콘크리트인 것을 특징으로 하는 기성 콘크리트 말뚝을 이용한 흙막이 벽의 시공방법.

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