KR20120001289A - Ｈ형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법 - Google Patents

Ｈ형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 이웃하도록 지중에 설치되는 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일; 및, 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 웨브에 의하여 형성되는 공간부에 타설되는 채움 콘크리트;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽과, 이의 바람직한 구축공법에 관한 것이다. 아울러 본 발명은 상부 플랜지 및 하부 플랜지의 양측 단부는 외측으로 돌출된 단턱이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 길이 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽을 포함한다.
본 발명을 이용하는 경우에는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일에 형성되는 단턱 및 인접하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일 사이에 형성되는 공간부에 타설되는 채움 콘크리트로 인하여 토사나 지하수 등의 유입물이 지하 연속벽 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으므로, 지하 연속벽의 지수 성능이 확보된다.

Description

Ｈ형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법{UNDERGROUND CONTINUOUS WALL USING H SHAPED PRECAST CONCRETE PILE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법에 관한 것으로, H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 연속 배치하고 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 연속 배치로 형성된 공간부에 채움 콘크리트를 타설 시공하는 방식의 지하 연속벽에 관한 것이다.
지하 구조물의 시공은 지반을 굴착하고 흙막이벽을 설치한 다음, 지하구조물을 구축하는 순서로 이루어진다.
이때 굴착 지반의 붕괴를 막기 위한 흙막이벽으로는 MIP(mixed in place pile), CIP(cast in place pile), PIP(packed in place pile), 프리캐스트 콘크리트 파일(10) 등 지중에 연속적으로 파일(10)을 위치시키는 지하 연속벽 공법이 있다. 이러한 지하 연속벽 공법에서는 파일(10)을 촘촘히 배치하여 인접하는 파일(10) 사이의 공간을 통하여 유입되는 토사나 지하수를 차단하였다. 도1은 CIP 공법에 의하여 시공되는 흙막이벽을 도시한다.
그러나 기존의 지하 연속벽 공법에서 사용된 파일(10)은 대개 원형 단면을 가진 것으로, 토사나 지하수의 유입을 차단하는 데에 한계가 있었다. 따라서 흙막이벽의 지수 성능을 향상시키기 위한 방안으로 파일(10) 사이에 라스모르타르를 이용한 지수막(12)을 형성하는 베노토 주열공법(도2의 (a))이나, 파일(10)을 포개어 배치하는 오버래핑 공법(도2의 (b))이 사용되었다. 특히, 프리캐스트 콘크리트 파일(10)을 이용한 경우에는 연속적으로 배치되는 프리캐스트 콘크리트 파일(10) 사이의 파일 접속부에 형성된 홈에 모르타르(14)를 주입하여 지하수와 토사의 유입을 방지하였다(도2의 (c)).
그러나 상기 방법들은 파일(10)의 시공과 더불어 별도로 차수 대책을 하여야 하므로, 시공이 복잡하고, 공사의 세분화로 인한 공기 및 공사비 증가의 문제점이 있었다.
아울러 프리캐스트 콘크리트 파일(10)의 경우에는, 파일(10) 제작 과정 및 시공상의 오차에 의하여 구조물의 계획상의 위치를 유지하기 어렵고, 지중에 삽입되는 파일(10)의 수직도 관리 또한 용이하지 않았다.
한편, 지하 연속벽을 구축하기 위하여 지중에 삽입되는 파일(10)은 하단 부분이 기초판보다 낮은 부분에 위치하게 된다. 그런데 기초판 하부에 위치하는 파일(10) 부분은 횡방향에서 작용하는 수압이나 토압으로 인한 압축력의 영향이 크게 작용한다. 이러한 횡하중은 기초판과 파일(10) 접합부에 위치하는 파일(10) 부분에 손상을 유발하여, 지하 연속벽 자체의 사용성을 저하할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 토사나 지하수 등의 유입물이 지하 연속벽 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법을 제공하고자 한다.
둘째, 본 발명은 이웃하는 파일 사이의 시공 오차를 흡수할 뿐만 아니라, 수직도 관리가 용이한 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법을 제공하고자 한다.
셋째, 본 발명은 지하 연속벽과 기초판이 접하는 부분에 위치하는 파일 부분의 파괴로 인한 지하 연속벽의 사용성 저하를 방지할 수 있는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 및 이의 구축공법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 이웃하도록 지중에 설치되는 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일; 및, 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 웨브에 의하여 형성되는 공간부에 타설되는 채움 콘크리트;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽을 제공한다. 이때 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 상부 플랜지 및 하부 플랜지의 양측 단부는 외측으로 돌출된 단턱이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
아울러 본 발명은 (a) H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 제작하는 단계; (b) 상기 H형 프리캐스트 콘크리트 파일 웨브의 양측에 오거 스크류를 위치시키는 단계; (c) 상기 오거 스크류가 위치된 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 지중에 압입설치한 다음 오거 스크류를 제거하는 방법으로 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 각각 이웃하도록 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 설치하는 단계; 및, (d) 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 웨브에 의하여 형성되는 공간부에 채움 콘크리트를 타설하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽 구축공법을 제공한다.
즉, H형 프리캐스트 콘크리트 파일에 형성되는 단턱 및 인접하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일 사이에 형성되는 공간부에 타설되는 채움 콘크리트로 인하여 토사나 지하수 등의 유입물이 지하 연속벽 내부로 유입되는 것을 방지함으로써, 지하 연속벽의 지수 성능을 확보한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 본 발명을 이용하는 경우에는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일에 구비된 단턱 및 인접하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일 사이에 형성되는 공간부에 타설되는 채움 콘크리트로 인하여 토사나 지하수 등의 유입물이 지하 연속벽 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명을 이용하는 경우에는 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일 상호 간의 시공 오차를 흡수할 뿐만 아니라, H형 프리캐스트 콘크리트 파일의 수직도 관리가 용이하다.
셋째, 본 발명을 이용하는 경우에는 지하 연속벽과 기초판이 접하는 부분에 위치하는 파일 부분에 고강도 콘크리트를 사용함으로써, 지하 연속벽과 기초판의 접합부의 파괴로 인한 지하 연속벽의 사용성 저하를 예방할 수 있다.
도1은 종래 PIP공법에 의하여 시공되는 흙막이벽을 나타내는 사시도.
도2는 종래 흙막이벽을 위한 차수 대책의 실시예를 나타내는 평면도.
도3은 본 발명에 따른 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽의 실시예.
도4는 본 발명에 따른 H형 프리캐스트 콘크리트 파일을 이용한 지하 연속벽의 구축공법의 단계별 공정을 나타내는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도3의 (a)와 (b)는 각각 본 발명에 따른 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽의 실시예를 나타내는 평면도와 사시도이다.
본 발명의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽은 도3의 (a)와 (b)가 도시하고 있는 바와 같이, 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)가 각각 이웃하도록 지중에 설치되는 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 및, 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22), 하부 플랜지(24) 및 웨브(26)에 의하여 형성되는 공간부(30)에 타설되는 채움 콘크리트로 구성된다.
여기에서는 미리 공장 제작된 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용하므로, 균일한 품질과 우수한 지지력을 얻을 수 있으며, 공기 단축도 가능하다. 특히, H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 단면상의 너비를 춤보다 크게 제작하는 경우에는, 지하 연속벽 조성시 소요되는 파일의 개수를 줄일 수 있어 공기 단축이 더욱 용이하다. H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 실시예로 파일 단면의 춤과 너비를 각각 640mm, 1050mm로 제작할 수 있다.
또한 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22), 하부 플랜지(24) 및 웨브(26)에 의하여 형성되는 공간부(30)에 타설되는 채움 콘크리트는 지하 연속벽을 통한 토사 및 지하수의 유입을 차단한다.
한편, 본 발명의 지하 연속벽을 구성하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)은 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)의 양측 단부에서 외측으로 돌출된 단턱(40)이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 단턱(40)은 인접하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 단턱(40)과 상호 맞물리는 형상으로 제작됨이 바람직하며, H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 단턱(40)이 서로 맞물리도록 지하에 삽입시킬 수 있으므로, H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 수직도 관리가 용이하다.
또한 단턱(40)은 외부의 토사 등이 유입되는 경로를 우회시킴으로써, 채움 콘크리트와 더불어 지하 연속벽의 지수 성능 향상에 기여한다. 이러한 단턱(40) 및 채움 콘크리트는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 자체 또는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 제작 및 시공상의 오차에 대응하여 탄력적으로 지하 연속벽의 지수 성능을 보장한다.
여기에서 단턱(40)은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 길이 방향을 따라 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 단턱(40)이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 하부를 제외한 부분에 형성되는 경우에는 기초판(50) 하부에 위치하는 지하 연속벽을 통한 지하수의 이동이 자유로워, 친환경적인 시공이 가능하다.
아울러 본 발명은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)는 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)와 기초판(50)이 접하는 부분이 고강도 콘크리트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽을 포함한다.
기초판(50)과 지하 연속벽의 접합부에 위치하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 부분은 토압이나 수압으로 인한 횡하중 부담이 상당한 편이다. 따라서 이 부분에 위치하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)를 고강도 콘크리트로 제작하는 경우에는 이 부분의 파괴로 인한 지하 연속벽 전체의 사용성 저하를 방지할 수 있다. 특히, 압축강도 70MPa 이상의 초고강도 콘크리트를 이용하는 경우에는 지하 연속벽을 구성하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 단면의 축소 및 구조체의 자중 감소가 더욱 뚜렷하다.
다음으로 도4의 (a)내지 (d)는 본 발명에 따른 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽 구축공법의 단계별 공정을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽 구축공법에서는 우선 (a) H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 제작한다(도4의 (a)).
여기에서 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)은 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)의 양측 단부는 외측으로 돌출된 단턱(40)이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 길이 방향을 따라 형성되어 구성될 수 있다. 또한 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)는 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)와 기초판(50)이 접하는 부분이 고강도 콘크리트로 구성되는 것을 포함한다. 아울러 단턱(40)은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 일부 또는 전부에 형성될 수 있다.
도4의 (a)가 도시하고 있는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)은 단턱(40)이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 중앙 부분에만 형성되어 있다.
다음으로 (b) H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 웨브(26)의 양측에 오거 스크류를 위치시킨다(도4의 (b)).
그리고 (c) 상기 오거 스크류가 위치된 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 지중에 압입설치한 다음(도4의 (c-1) 및 (c-2)) 오거 스크류를 제거(도4의 (c-3))하는 방법으로 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)가 각각 이웃하도록 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 설치한다.
H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 지중에 압입될 때는 오거 스크류가 회전하여 지반으로 굴진하며 굴토 작업이 진행되는데, 이러한 굴토 작업과 구조체인 지하 연속벽 압입시공이 동시에 진행되므로 공기를 단축할 수 있다. 뿐만 아니라, 내부 굴착 공법의 채용으로 소음 및 진동이 최소화될 수 있다.
마지막으로 (d) 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22), 하부 플랜지(24) 및 웨브(26)에 의하여 형성되는 공간부(30)에 채움 콘크리트를 타설하여 지하 연속벽의 시공을 마무리한다.
공간부(30)는 상기 (c)단계에서 포함되는 오거 스크류의 제거 과정에서 지중에 있는 토사가 외부로 배출되어 형성되는 부분인데, 토사 배출이 원활하게 이루어지지 않았다면 공간부(30)에 채움 콘크리트를 타설하기 전에 공간부(30)를 청소하도록 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 언더패스(under pass)가 형성된 입체교차로의 수직벽체, 옹벽, 지하주차장, 조정지 등 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
10: 파일
12: 지수막
14: 모르타르
20: H형 프리캐스트 콘크리트 파일
22: 상부 플랜지
24: 하부 플랜지
26: 웨브
30: 공간부
40: 단턱
50: 기초판

Claims (5)

  1. 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)가 각각 이웃하도록 지중에 설치되는 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20); 및,
    상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22), 하부 플랜지(24) 및 웨브(26)에 의하여 형성되는 공간부(30)에 타설되는 채움 콘크리트;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽.
  2. 제1항에서,
    상기 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)의 양측 단부는 외측으로 돌출된 단턱(40)이 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 길이 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽.
  3. 제2항에서,
    상기 단턱(40)은 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 일부 또는 전부에 형성되는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)는 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(24)와 기초판(50)이 접하는 부분이 고강도 콘크리트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽.
  5. (a) H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 제작하는 단계;
    (b) 상기 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20) 웨브(26)의 양측에 오거 스크류를 위치시키는 단계;
    (c) 상기 오거 스크류가 위치된 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 지중에 압입설치한 다음 오거 스크류를 제거하는 방법으로 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22) 및 하부 플랜지(24)가 각각 이웃하도록 복수 개의 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 설치하는 단계; 및,
    (d) 상기 이웃하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)의 상부 플랜지(22), 하부 플랜지(24) 및 웨브(26)에 의하여 형성되는 공간부(30)에 채움 콘크리트를 타설하는 단계; 로
    이루어지는 것을 특징으로 하는 H형 프리캐스트 콘크리트 파일(20)을 이용한 지하 연속벽 구축공법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112709221A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 福建建中建设科技有限责任公司 一种矩形加腋预制混凝土桩施工工艺

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