KR20120015540A - 복합형 강가시설 및 그 시공방법 - Google Patents

복합형 강가시설 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

복합형 강가시설 및 그 시공방법이 개시된다. 본 발명의 복합형 강가시설 시공방법은, 미리 정해진 간격으로 복수개의 지주대를 암반층까지 근입시키는 단계; 복수개의 지주대의 바깥쪽 둘레를 따라 그라우팅 파이프가 결합된 복수개의 시트 파일을 항타하여 벽체를 형성하는 단계; 그라우팅 파이프를 통해 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하는 그라우팅 단계; 및 벽체의 하단부에 차수벽을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 차수벽의 설치 과정에서 벽체의 하단과 암반층의 상단 사이로 유입될 수 있는 유입수를 미리 차단하여 차수벽의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

복합형 강가시설 및 그 시공방법{COMPOSITE TYPE STEEL TEMPORARY CONSTRUCTION AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은, 복합형 강가시설 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차수벽의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 복합형 강가시설 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 교각기초, 지하차도, 완충저류조시설 등의 구조물을 건설하기 위해서는, 해당 지반을 굴토한 후 토압에 의한 굴토면의 붕괴 및 유입수의 침투를 방지하기 위한 기초 가시설을 시공하는 작업이 선행된다.
이러한 기초 가시설은 전통적으로 시트 파일(sheet pile)을 암반층까지 근입시키는 방법으로 시공된다. 그러나 상대적으로 취약한 강성을 갖는 시트 파일을 암반층까지 근입시키는 작업은 시공기간의 단축과 공사비의 절감을 저해하는 요소가 된다.
최근에는 시공성을 향상시키기 위해, 시트 파일을 암반층까지 근입시키지 않는 대신에 시트 파일의 안쪽에 미리 정해진 간격으로 H형 파일을 암반층까지 근입시키는 시공방법이 소개된 바 있다.
그런데, 위와 같이 시트 파일과 H형 파일의 복합형 구조를 갖는 기초 가시설은, 시트 파일이 암반층까지 근입되지 않으므로 시트 파일의 하단과 암반층의 상단 사이에 틈새가 발생할 수 있고 이러한 틈새를 통해 토사 및 유입수가 유입될 수 있으므로 이에 대한 구조 및 시공상의 대책이 요구된다.
본 발명의 목적은, 차수벽의 설치 과정에서 벽체의 하단과 암반층의 상단 사이로 유입될 수 있는 유입수를 미리 차단하여 차수벽의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 복합형 강가시설 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 미리 정해진 간격으로 복수개의 지주대를 암반층까지 근입시키는 단계; 상기 복수개의 지주대의 바깥쪽 둘레를 따라 그라우팅 파이프가 결합된 복수개의 시트 파일을 항타하여 벽체를 형성하는 단계; 상기 그라우팅 파이프를 통해 상기 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하는 그라우팅 단계; 및 상기 벽체의 하단부에 차수벽을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 시트 파일의 하단부에는, 상기 그라우팅 파이프에 연결되어 상기 그라우팅 파이프를 통해 이송되는 상기 충전재를 토출하는 토출관이 결합될 수 있다.
상기 토출관은, 상기 그라우팅 파이프의 하단부가 삽입 연결되는 관형부; 및 상기 관형부로부터 연장되되 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부를 포함할 수 있다.
상기 복합형 강가시설 시공방법은, 상기 그라우팅 단계가 완료되면, 상기 시트 파일로부터 상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계는, 상기 토출관으로부터 상기 그라우팅 파이프를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그라우팅 파이프는, 적어도 하나의 브래킷을 통해 상기 시트 파일에 결합될 수 있다.
상기 토출관은 상기 시트 파일에 용접 방식으로 결합되고, 상기 그라우팅 파이프는 억지끼워맞춤 방식으로 상기 토출관에 연결되며, 상기 적어도 하나의 브래킷은 상기 시트 파일의 상단부에 용접 방식 또는 볼트 방식으로 결합될 수 있다.
상기 복합형 강가시설 시공방법은, 상기 그라우팅 단계가 완료되면, 상기 시트 파일로부터 상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계를 더 포함하며, 상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계는, 상기 시트 파일로부터 상기 적어도 하나의 브래킷을 분리하는 단계; 및 상기 토출관으로부터 상기 그라우팅 파이프를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그라우팅 파이프의 상단은, 상기 시트 파일의 상단보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 복합형 강가시설 시공방법은, 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 지주대에 전달하는 합성연결부재를 상기 벽체와 상기 지주대 사이에 설치하는 단계; 상기 복수개의 지주대의 가로 방향으로 띠장을 설치하는 단계; 및 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 띠장에 전달하는 벽체 지지용 구조체를 상기 벽체와 상기 띠장 사이에 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 벽체 지지용 구조체는, 몸체부; 상기 몸체부의 일측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제1 결합관; 상기 몸체부의 타측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제2 결합관; 및 상기 제1 결합관 및 상기 제2 결합관 중 적어도 하나의 상기 플랜지부로부터 절곡 형성되는 걸림부를 포함할 수 있다.
상기 그라우팅 파이프가 결합된 복수개의 시트 파일을 항타하여 벽체를 형성하는 단계에서 상기 그라우팅 파이프는 워터제트용으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 암반층까지 근입되며, 미리 정해진 간격으로 배치되는 복수개의 지주대; 상기 복수개의 지주대의 바깥쪽 둘레를 따라 복수개의 시트 파일을 항타하여 마련되는 벽체; 상기 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하도록 상기 시트 파일에 결합되는 그라우팅 파이프; 및 상기 벽체의 하단부에 설치되는 차수벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 복합형 강가시설은, 상기 시트 파일의 하단부에 결합되며, 상기 그라우팅 파이프에 연결되어 상기 그라우팅 파이프를 통해 이송되는 상기 충전재를 토출하는 토출관을 더 포함할 수 있다.
상기 토출관은, 상기 그라우팅 파이프의 하단부가 삽입 연결되는 관형부; 및 상기 관형부로부터 연장되되 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부를 포함할 수 있다.
상기 복합형 강가시설은, 상기 시트 파일에 상기 그라우팅 파이프를 결합시키기 위한 적어도 하나의 브래킷을 더 포함할 수 있다.
상기 토출관은 상기 시트 파일에 용접 방식으로 결합되고, 상기 그라우팅 파이프는 억지끼워맞춤 방식으로 상기 토출관에 연결되며, 상기 적어도 하나의 브래킷은 상기 시트 파일의 상단부에 용접 방식 또는 볼트 방식으로 결합될 수 있다.
상기 그라우팅 파이프의 상단은, 상기 시트 파일의 상단보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 복합형 강가시설은, 상기 벽체와 상기 지주대 사이에 개재되어 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 지주대에 전달하는 합성연결부재; 상기 복수개의 지주대의 안쪽에서 상기 지주대의 가로 방향으로 마련되는 띠장; 및 상기 벽체와 상기 띠장 사이에 개재되어 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 띠장에 전달하는 벽체 지지용 구조체를 더 포함할 수 있다.
상기 벽체 지지용 구조체는, 몸체부; 상기 몸체부의 일측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제1 결합관; 상기 몸체부의 타측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제2 결합관; 및 상기 제1 결합관 및 상기 제2 결합관 중 적어도 하나의 상기 플랜지부로부터 절곡 형성되는 걸림부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 벽체의 하단부에 차수벽을 설치하기에 앞서 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하는 그라우팅 작업을 수행함으로써, 차수벽의 설치 과정에서 벽체의 하단과 암반층의 상단 사이로 유입될 수 있는 유입수를 미리 차단하여 차수벽의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 벽체를 형성하는 시트 파일에 선 조립된 그라우팅 파이프를 통해 그라우팅 작업을 수행함으로써, 그라우팅 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 강가시설의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 복합형 강가시설에서 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 사시도이다.
도 3은 도 2의 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 부분 단면도이다.
도 4는 도 2의 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 평면도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 벽체 지지용 구조체의 측면도이다.
도 7은 도 1의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법의 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9f는 도 8의 복합형 강가시설 시공방법의 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2의 변형 실시예이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 강가시설의 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 복합형 강가시설에서 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 사시도이며, 도 3은 도 2의 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 부분 단면도이고, 도 4는 도 2의 그라우팅 파이프가 결합된 시트 파일의 평면도이다. 그리고 도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 벽체 지지용 구조체의 측면도이며, 도 7은 도 1의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이고, 도 10은 도 2의 변형 실시예이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설(composite type steel temporary construction)은, 암반층(R)까지 근입되며 미리 정해진 간격으로 배치되는 복수개의 지주대(10)와, 복수개의 지주대(10)의 바깥쪽 둘레를 따라 복수개의 시트 파일(21, sheet pile)을 항타하여 마련되는 벽체(20)와, 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층에 충전재(F)를 주입하도록 시트 파일(21)에 결합되는 그라우팅 파이프(23, Grouting Pipe)와, 벽체(20)의 하단부에 설치되는 차수벽(60)과, 벽체(20)와 지주대(10) 사이에 개재되어 벽체(20)에 가해지는 토압을 지주대(10)에 전달하는 합성연결부재(30)와, 복수개의 지주대(10)의 안쪽에서 지주대(10)의 가로 방향으로 마련되는 띠장(40)과, 벽체(20)와 띠장(40) 사이에 개재되어 벽체(20)에 가해지는 토압을 띠장(40)에 전달하는 벽체 지지용 구조체(50)를 포함한다.
여기서, 「강가시설」이란, 교각기초, 지하차도, 완충저류조시설 등의 구조물을 건설하기 위해, 해당 지반을 굴토한 후 토압에 의한 굴토면의 붕괴 및 유입수의 침투를 방지하기 위한 기초 가시설을 말한다.
지주대(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 강성 재질의 H형 파일(10, H-pile)로 마련된다. 다만, 본 발명에서 지주대는 H형 파일(10)에 한정되지 아니한다. H형 파일(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 간격으로 배치되는데, 전용장비(미도시)를 사용하여 토사층(S) 및 암반층(R)을 천공한 후에 암반층(R)까지 근입된다. 이때, H형 파일(10)의 암반층(R) 근입 거리는 복합형 강가시설의 전체 구조 계산을 통해 미리 정해진다. 한편, H형 파일(10)의 암반층(R) 근입 거리가 짧을수록 시공성이 향상된다. H형 파일(10)은 복합형 강가시설의 토압에 대한 구조적인 강도를 유지/향상시키는 역할을 담당한다. 본 발명에서 시트 파일(21)은 시공성 향상을 목적으로 종래와 달리 암반층(R)의 근입장까지 근입되지 않는데, 이로 인해 시트 파일(21)은 토압에 대한 구조적인 강도가 떨어지게 된다. 이러한 시트 파일(21)의 취약한 구조적인 강도를 보완하는 수단이 H형 파일(10)이다.
벽체(20)는 복수개의 시트 파일(21)이 상호 연결되어 이루어진다. 시트 파일(21)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 대략 'ㄷ'자 형상의 횡단면을 가지며 양측단이 절곡되어 이웃하는 시트 파일(21)과 상호 연결될 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 복수개의 시트 파일(21)은 상호 일체로 연결되어 동일한 패턴으로 절곡되는 요철 구조를 갖는 벽체(20)를 구성한다. 시트 파일(21)은 H형 파일(10)의 바깥쪽 둘레를 따라 배치되며 하단부가 암반층(R)에 안착되도록 설치된다. 이러한 시트 파일(21)은 시트 파일(21)은 토사층(S)을 통한 유입수의 차수를 목적으로 설치되는 부재로, 암반층(R)의 일부분까지 크레인(미도시)과 유압진동해머(미도시)를 사용하여 항타함으로써 시공된다.
이처럼, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설은, 시트 파일(21)과 H형 파일(10)의 복합형 구조로 이루어지기 때문에, 시트 파일(21)을 암반층(R)까지 직접 항타하여 설치하는 종래기술과 달리, 시트 파일(21)의 안쪽에 배치되어 암반층(R)까지 근입되는 H형 파일(10)에 의해 토압에 대한 전체 구조적인 강도를 충분히 확보하면서도, 시트 파일(21)이 그 하단부가 암반층(R)에 안착될 정도만 항타 설치되므로 시공성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 시공기간의 단축 및 공사비의 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설은, 시트 파일(21)의 하단부에 결합되는 토출관(25)과, 시트 파일(21)의 상단부에 그라우팅 파이프(23)를 결합시키기 위한 브래킷(27)을 더 포함한다.
그라우팅 파이프(23)는 시트 파일(21)의 외측 또는 내측에서 시트 파일(21)의 길이 방향으로 배치된다. 즉 도 2 또는 도 10처럼 그라우팅 파이프(23)는 시트 파일(21)의 외측 또는 내측에서 시트 파일(21)의 길이 방향으로 배치된다.
이러한 그라우팅 파이프(23)의 하단부는 토출관(25)의 내측에 삽입되어 억지끼워맞춤 방식으로 연결된다. 다만, 그라우팅 파이프(23)와 토출관(25)의 연결 방식은 억지끼워맞춤 방식에 한정되지 아니한다. 예컨대, 그라우팅 파이프(23)와 토출관(25)은 나사 방식으로 상호 연결될 수 있다. 시트 파일(21)은 그라우팅 파이프(23)가 결합된 상태로 암반층(R)의 상단까지 항타 시공되므로, 그라우팅 파이프(23)는 스틸(steel) 재질 등의 충분한 강성을 갖는 재질로 선택되는 것이 바람직하다. 한편, 시트 파일(21)의 상단이 유압진동해머(미도시) 등에 의해 충격이 가해지는 부분이므로, 그라우팅 파이프(23)의 상단은, 도 2에 도시된 바와 같이, 시트 파일(21)의 상단보다 낮게 배치되는 것이 바람직하다.
토출관(25)은 그라우팅 파이프(23)를 통해 이송되는 충전재(F)를 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층을 향해 토출한다. 토출관(25)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 그라우팅 파이프(23)의 하단부가 삽입 연결되는 관형부(25a)와, 관형부(25a)로부터 연장되되 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부(25b)를 포함한다. 이처럼, 토출관(25)에 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부(25b)를 형성한 것은, 시트 파일(21)을 항타 시공하는 과정에서 토사층(S)에서 발생하는 흙이 토출관(25) 내부로 유입되는 것을 방지하고 토사층(S)에 대한 토출관(25)의 저항을 줄이기 위함이다. 한편, 토출관(25)은, 도 3에 도시된 바와 같은 용접 라인(W1)으로 시트 파일(21)의 하단부에 결합된다. 다만, 본 발명에서 시트 파일(21)에 대한 토출관(25)의 결합 방식은 용접 방식에 한정되지 아니하고 다양하게 선택될 수 있다. 토출관(25)은 그라우팅 파이프(23)과 마찬가지로, 스틸 재질 등의 충분한 강성을 갖는 재질로 선택되는 것이 바람직하다.
브래킷(27)은 시트 파일(21)에 그라우팅 파이프(23)를 결합시키다. 즉, 그라우팅 파이프(23)는 브래킷(27)을 통해 시트 파일(21)에 결합된다. 브래킷(27)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그라우팅 파이프(23)를 에워싸는 만곡부(27a)와 만곡부(27a)의 양측으로부터 연장 절곡되는 한 쌍의 플랜지부(27b,27c)를 포함한다. 한 쌍의 플랜지부(27b,27c)는, 도 4에 도시된 바와 같은 용접 라인(W2)으로 시트 파일(21)의 상단부에 결합된다. 다만, 본 발명에서 시트 파일(21)에 대한 브래킷(27)의 결합 방식은 용접 방식에 한정되지 아니하고 볼트 방식을 포함하여 다양하게 선택될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 브래킷(27)이 시트 파일(21)의 상단부에 1개가 마련되지만, 본 발명에서 브래킷(27)은 그라우팅 파이프(23)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 복수개가 마련될 수 있다. 다만, 그라우팅 파이프(23)의 해체 작업의 편의성 측면에서는 본 실시예와 같이 시트 파일(21)의 상단부에 1개의 브래킷(27)이 마련되는 것이 바람직하다.
위와 같은 구성을 갖는 그라우팅 파이프(23)는 벽체(20)의 하단부에 차수벽(60)을 설치하기에 앞서 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)에 충전재(F)를 주입하는 그라우팅 작업(Grouting)을 위해 마련되는 것이다. 여기서, '그라우팅 작업'이란 벽체(20)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이에 발생할 수 있는 틈새를 충전재(F)로 메워 차수성을 높이기 위한 작업을 말한다. 그라우팅 작업 시, 그라우팅 파이프(23)의 상단에는 그라우팅 호스(미도시)의 일단이 연결되고, 그라우팅 호스의 타단은 그라우팅 펌프(미도시)가 연결된다. 그라우팅 펌프는 충전재(F) 저장탱크(미도시)에 저장된 충전재(F)를 소정의 압력으로 그라우팅 호스를 통해 그라우팅 파이프(23)에 공급한다. 그리고 그라우팅 파이프(23)에 공급되는 충전재(F)는 중력 및 그라우팅 펌프의 압력에 의해 하측 방향으로 이송되고 토출관을 통해 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층을 향해 토출된다. 여기서, 충전재(F)는 '그라우팅 재료'라고도 하며, 시멘트계 충전재(F), 철분질계(鐵粉質系) 충전재(F), 약액(藥液) 충전재(F) 등이 있으나, 본 실시예에서는 시멘트계 충전재(F)가 사용된다.
이처럼, 벽체(20)의 하단부에 차수벽(60)을 설치하기에 앞서 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)에 충전재(F)를 주입하는 그라우팅 작업을 수행하는 것은, 벽체(20)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이에 발생할 수 있는 틈새로 유입되는 유입수로 인해 차수벽(60)의 설치 작업이 어려워지는 것을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 차수벽(60)의 설치 작업 중에 벽체(20)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이의 틈새로 유입수가 들어오게 되면, 차수벽(60)의 시멘트 몰탈(64, 도 7 참조) 타설 작업이 어려워지며 시멘트 몰탈(66)의 양생 과정이 제대로 진행되지 못해 차수벽(60)의 구조적 안정성을 떨어뜨리게 되는데, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설은 차수벽(60) 설치에 앞서 위와 같은 그라우팅 작업을 수행함으로써, 1차적으로 벽체(20)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이의 틈새로 유입되는 유입수를 차단하여 이후 진행될 차수벽(60) 설치 작업의 편의성 및 차수벽(60)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한 본 실시예에 따른 복합형 강가시설은 그라우팅 파이프(23)가 선 조립된 시트 파일(21)을 사용함으로써, 그라우팅 파이프(23)의 상단에 그라우팅 호스(미도시)를 연결하는 간단한 작업만으로 그라우팅 작업을 수행할 수 있기 때문에, 그라우팅 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 복합형 강가시설은 그라우팅 파이프(23)가 토출관(25) 및 브래킷(27)에 의해 시트 파일(21)에 결합되어 그라우팅 파이프(23)가 시트 파일(21)로부터 쉽게 분리될 수 있는 구조이므로, 그라우팅 작업 완료 후 그라우팅 파이프(23)의 해체 작업이 용이하다. 이에 따라, 그라우팅 파이프(23) 내부에서 충전재(F)가 굳기 전에, 즉 차수벽(60) 설치 작업 전에 그라우팅 파이프(23)를 해체함으로써, 그라우팅 파이프(23)를 재활용할 수 있다는 이점이 있다.
띠장(40)은, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, H형 파일(10)의 안쪽에서 H형 파일(10)의 가로 방향으로 마련된다. 본 실시예에서 띠장(40)은 H형강으로 이루어지나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
벽체 지지용 구조체(50)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시트 파일(21)과 띠장(40) 사이에 개재되어 시트 파일(21)에 가해지는 토압을 띠장(40)에 전달하는 수단으로, 시트 파일(21)과 띠장(40)을 하나의 구조체로 형성하여 복합형 강가시설의 구조적인 강도를 향상시키는 역할을 담당한다.
벽체 지지용 구조체(50)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내주면 양측에 각각 일정구간의 암나사부가 형성되는 중공 형상의 몸체부(52)와, 단부에 시트 파일(21)과 접촉 지지되는 플랜지부(54a)가 형성되며 외주면에 수나사부가 형성되어 몸체부(52)의 일측에서 체결되는 제1 결합관(54)과, 단부에 띠장(40)과 접촉 지지되는 플랜지부(56a)가 형성되며 외주면에 수나사부가 형성되어 몸체부(52)의 타측에서 체결되는 제2 결합관(56)을 포함한다.
이러한 벽체 지지용 구조체(50)는 작업자가 몸체부(52)를 일방향으로 회전시킴으로써 간격 조정이 가능하므로, 시트 파일(21)과 띠장(40)의 간격을 설치 위치마다 정확히 측정할 필요가 없으며, 용접 작업이 생략되므로 설치 및 해체 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.
한편, 벽체 지지용 구조체(50)는 제2 결합관(56)의 플랜지부(56a)로부터 절곡 형성되는 걸림부(55)를 더 포함한다. 이러한 걸림부(55)는 벽체 지지용 구조체(50)의 설치 작업 시 띠장(40)에 안착되어 벽체 지지용 구조체(50)의 설치 작업의 편의성을 더욱 향상시킨다. 즉, 벽체 지지용 구조체(50)의 설치 작업 시 간격 조정을 위해 작업자가 벽체 지지용 구조체(50)를 받쳐 들고 있어야 하거나 별도의 받침대를 설치해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
합성연결부재(30)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시트 파일(21)과 H형 파일(10) 사이에 개재되어 시트 파일(21)에 가해지는 토압을 H형 파일(10)에 전달한다. 즉, 합성연결부재(30)는 시트 파일(21)과 H형 파일(10)을 하나의 구조체로 형성하는 수단이다. 본 실시예에서, 합성연결부재(30)는 시트 파일(21)과 H형 파일(10)의 간격에 대응되도록 절단된 H형강이며, H형 파일(10)의 세로 방향(길이 방향)을 따라 소정의 간격을 두고 복수개가 배치된다. 이러한 합성연결부재(30)는 시트 파일(21)과 H형 파일(10) 사이에 배치된 상태에서 시트 파일(21)과 H형 파일(10)과의 접합 부위를 각각 용접하여 설치된다.
일반적으로, 시트 파일(21)과 H형 파일(10)은 일체형 구조가 아니므로 각각 독립적으로 토압이 전달되어 구조적으로 심각한 문제점이 발생할 수 있는데, 본 발명은, 시트 파일(21)에 가해지는 토압을 H형 파일(10)에 전달하는 합성연결부재(30)를 시트 파일(21)과 H형 파일(10) 사이에 설치함으로, 시트 파일(21)과 H형 파일(10)을 하나의 구조체로 형성하여 위와 같은 구조적인 문제점을 개선할 수 있다.
차수벽(60)은, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 벽체(20)의 하단부에 설치되어 시트 파일(21)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이로 유입되는 토사 및 유입수를 차단하는 역할을 담당한다. 이러한 차수벽(60)은 하단부에 부직포(61)가 설치된 토류판(62) 1장을 설치하고 설치된 토류판(62) 위에 복수개의 토류판(62)을 차례로 적층시킨 후 토류판(62)과 시트 파일(21) 사이에 시멘트 몰탈(64)을 타설하여 시공된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법의 흐름도이고, 도 9a 내지 도 9f는 도 8의 복합형 강가시설 시공방법의 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 8 및 도 9a 내지 도 9f를 참조하여 위와 같은 구성을 갖는 복합형 강가시설 시공방법을 상세히 설명한다.
도 8 및 도 9a 내지 도 9f를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설의 시공방법은, 미리 정해진 간격으로 복수개의 지주대(10, H형 파일)를 암반층(R)까지 근입시키는 단계(S110)와, 그라우팅 파이프(23)가 결합된 시트 파일(21)을 항타하여 벽체(20)를 형성하는 단계(S120)와, 토사층(S) 터파기 단계(S130)와, 띠장(40), 벽체 지지용 구조체(60) 및 합성연결부재(30)를 설치하는 단계(S140)와, 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)에 충전재(F)를 주입하는 그라우팅 단계(S150)와, 그라우팅 파이프(23)를 해체하는 단계(S160)와, 벽체(20)의 하단부에 차수벽(60)을 설치하는 단계(S170)와, 암반층 터파기 단계(S180)를 포함한다. 참고로, 도 9b 내지 9d에서 그라우팅 파이프(23)는 시트 파일(21)에 결합된 상태이나, 도면상 그 도시가 생략되었음을 밝혀둔다.
먼저, 도 9a에 도시된 바와 같이, 토사층(S) 및 암반층(R)을 천공하여 복수개의 H형 파일(10)을 근입시키는 단계가 수행된다(S110). 전용장비(미도시)를 사용하여 미리 정해진 간격으로 암반층(R)까지 천공 작업을 진행하여 천공홀을 형성한 후, H형 파일(10)을 천공홀에 근입시킨다. 이때, 토사층(S)에는 케이싱(미도시)을 설치하여 암반층(R) 천공 시 토사유입을 방지하는 한편, H형 파일(10)의 근입 시까지 천공홀을 보호하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 암반층(R)까지 근입된 H형 파일(10)의 바깥쪽 둘레를 따라 그라우팅 파이프(23)가 결합된 시트 파일(21)을 직접 항타하여 벽체(20)를 형성하는 단계가 수행된다(S120). 시트 파일(21)은 토사층(S)을 통한 유입수의 차수를 목적으로 설치되는 부재로, 암반층(R)의 일부분까지 크레인(미도시)과 유압진동해머(미도시)를 사용하여 항타함으로써 시공된다. 이때, 시트 파일(21)에 선 조립된 그라우팅 파이프(23)는, 전술한 바와 같이, 그 하단부가 토출관(25)에 연결되고 그 상단부가 브래킷(27)을 통해 시트 파일(21)에 결합된다.
한편, S120의 단계가 수행될 때는 그라우팅 파이프(23)가 워터제트용으로 사용될 수 있다. 즉 그라우팅 파이프(23)가 결합된 시트 파일(21)을 직접 항타하여 벽체(20)를 형성할 때, 그라우팅 파이프(23)로 고압수를 공급함으로써 항타 작업이 보다 용이해지도록 할 수 있다. 부연하면, 그라우팅 파이프(23)가 결합된 시트 파일(21)을 항타하고 나서 그라우팅 파이프(23)의 내부를 뚫기 위해 그라우팅 파이프(23) 내로 고압수를 분사하는 방식을 고려해볼 수도 있지만 실제 그라우팅 파이프(23)의 내부가 흙 등에 의해 이미 막혀 있는 경우에는 설사 고압수를 그라우팅 파이프(23) 내로 공급하여 분사하더라도 그라우팅 파이프(23)가 잘 뚫리지 않는다. 하지만, 애초에 즉 그라우팅 파이프(23)가 결합된 시트 파일(21)을 항타할 때 이에 연동하여 그라우팅 파이프(23) 내로 고압수를 공급하면 그라우팅 파이프(23)의 내부가 막히는 현상을 예방할 수 있을 뿐만 아니라 그만큼 항타 작업도 편리해지는 이점이 있다. 이처럼 그라우팅 파이프(23)를 워터제트용으로 사용할 때는, 워터제트를 위한 별도의 배관 파이프를 설치할 필요 없이 시트 파일(21)에 이미 결합되어 있는 그라우팅 파이프(23)를 통해 고압수를 분사하면 되기 때문에 별도의 자재가 필요치 않고 또한 별도의 선행 작업 역시 필요치 않아 공기의 단축 효과를 제공할 수 있다. 물론, 그라우팅 파이프(23)가 워터제트용으로 사용된다는 것이 작업 효율을 높이는데 기여할 수는 있지만 모든 항타 작업 시 그라우팅 파이프(23)가 반드시 워터제트용으로 사용될 필요는 없으므로 작업 상황에 맞게 적절하게 선택되면 그것으로 충분하다.
다음으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 토사층(S)을 터파기한 후에, H형 파일(10)의 가로 방향으로 띠장(40)을 설치하고, 시트 파일(21)과 띠장(40) 사이에 미리 정해진 간격으로 벽체 지지용 구조체(50)를 설치하고, 시트 파일(21)과 H형 파일(10) 사이에 합성연결부재(30)를 설치하는 단계가 수행된다(S130,S140).
다음으로, 도 9d에 도시된 바와 같이, 시트 파일(21)에 결합된 그라우팅 파이프(23)를 통해 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)에 충전재(F)를 주입하는 그라우팅 단계가 수행된다(S150). 구체적으로, 그라우팅 펌프(미도시)에 연결되는 그라우팅 호스(미도시)를 그라우팅 파이프(23)의 상단에 연결하고, 그라우팅 펌프를 작동시켜 그라우팅 작업을 수행하다. 이때, 그라우팅 펌프는 충전재(F) 저장탱크(미도시)에 저장된 충전재(F)를 소정의 압력으로 그라우팅 호스를 통해 그라우팅 파이프(23)에 공급한다. 그리고 그라우팅 파이프(23)에 공급되는 충전재(F)는 중력 및 그라우팅 펌프의 압력에 의해 하측 방향으로 이송되고 토출관을 통해 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)을 향해 토출된다. 한편, 본 실시예에서 그라우팅 단계(S150)는 띠장(40), 벽체 지지용 구조체(60) 및 합성연결부재(30)를 설치하는 단계(S140) 이후에 수행되지만, 이와 다르게 띠장(40), 벽체 지지용 구조체(60) 및 합성연결부재(30)를 설치하는 단계(S140) 이전에 수행될 수도 있다.
다음으로, 그라우팅 단계(S150)가 완료되면, 시트 파일(21)로부터 그라우팅 파이프(23)를 해체하는 단계가 수행된다(S160). 구체적으로, 그라우팅 파이프(23)를 해체하는 단계(S160)는 먼저 용접 방식 또는 볼트 방식으로 시트 파일(21)의 상단부에 결합된 브래킷(27)을 적당한 공구를 사용하여 시트 파일(21)로부터 분리한 후, 토출관(25)에 억지끼워맞춤 방식으로 연결된 그라우팅 파이프(23)를 위쪽으로 잡아 빼어 토출관(25)으로부터 그라우팅 파이프(23)를 분리함으로써 수행된다.
다음으로, 도 9e에 도시된 바와 같이, 암반층(R)을 일정 깊이만큼 단계적으로 터파기한 후, 벽체(20)의 하단부에 차수벽(60)을 설치하는 단계가 수행된다(S170). 굴삭기(미도시)를 사용하여 차수벽(60)의 시공위치에 암반층(R) 터파기를 실시하는데 일부분은 인력으로 암반층(R) 면 고르기를 실시한다. 차수벽(60)의 시공위치에 대한 암반층(R) 터파기가 완료되면, 하단부에 부직포(61)가 설치된 토류판(62) 1장을 설치하고 설치된 토류판(62) 위에 복수개의 토류판(62)을 차례로 적층시킨 후 토류판(62)의 바깥쪽에 시멘트 몰탈(64)을 타설하여 차수벽(60)을 완성한다. 본 실시예에서는 6장의 토류판(62)이 사용되었지만, 사용되는 토류판(62)의 개수는 적절하게 변경될 수 있다.
다음으로, 도 9f에 도시된 바와 같이, 암반층(R) 터파기를 완료하는 단계가 수행됨으로써 본 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법이 마무리된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법은, 벽체(20)의 하단부에 차수벽(60)을 설치하기에 앞서 벽체(20)의 하단에 인접한 암반층(R)에 충전재(F)를 주입하는 그라우팅 작업을 수행함으로써, 차수벽(60)의 설치 과정에서 벽체(20)의 하단과 암반층(R)의 상단 사이로 유입될 수 있는 유입수를 미리 차단하여 차수벽(60)의 시공성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법은, 그라우팅 파이프(23)가 선 조립된 시트 파일(21)을 사용함으로써, 그라우팅 파이프(23)의 상단에 그라우팅 호스(미도시)를 연결하는 간단한 작업만으로 그라우팅 작업을 수행할 수 있기 때문에, 그라우팅 작업의 편의성 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 복합형 강가시설 시공방법은 그라우팅 작업 완료 후 그라우팅 파이프(23) 내부에서 충전재(F)가 굳기 전에, 즉 차수벽(60)의 설치 작업 전에 그라우팅 파이프(23)를 해체함으로써, 그라우팅 파이프(23)를 재활용할 수 있다는 이점이 있다. 다만, 본 발명에서 그라우팅 파이프(23)는 차수벽(60)의 설치 작업 전에 해체되지 않고, 복합형 강가시설의 전체 해체 작업 시 해체될 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 지주대(H형 파일) 20 : 벽체
21 : 시트 파일 23 : 그라우팅 파이프
25 : 토출관 27 : 브래킷
30 : 합성연결부재 40 : 띠장
50 : 벽체 지지용 구조체 60 : 차수벽

Claims (20)

  1. 미리 정해진 간격으로 복수개의 지주대를 암반층까지 근입시키는 단계;
    상기 복수개의 지주대의 바깥쪽 둘레를 따라 그라우팅 파이프가 결합된 복수개의 시트 파일을 항타하여 벽체를 형성하는 단계;
    상기 그라우팅 파이프를 통해 상기 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하는 그라우팅 단계; 및
    상기 벽체의 하단부에 차수벽을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트 파일의 하단부에는, 상기 그라우팅 파이프에 연결되어 상기 그라우팅 파이프를 통해 이송되는 상기 충전재를 토출하는 토출관이 결합되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출관은,
    상기 그라우팅 파이프의 하단부가 삽입 연결되는 관형부; 및
    상기 관형부로부터 연장되되 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그라우팅 단계가 완료되면, 상기 시트 파일로부터 상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계는, 상기 토출관으로부터 상기 그라우팅 파이프를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 그라우팅 파이프는, 적어도 하나의 브래킷을 통해 상기 시트 파일에 결합되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토출관은 상기 시트 파일에 용접 방식으로 결합되고,
    상기 그라우팅 파이프는 억지끼워맞춤 방식으로 상기 토출관에 연결되며,
    상기 적어도 하나의 브래킷은 상기 시트 파일의 상단부에 용접 방식 또는 볼트 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 그라우팅 단계가 완료되면, 상기 시트 파일로부터 상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계를 더 포함하며,
    상기 그라우팅 파이프를 해체하는 단계는,
    상기 시트 파일로부터 상기 적어도 하나의 브래킷을 분리하는 단계; 및
    상기 토출관으로부터 상기 그라우팅 파이프를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 그라우팅 파이프의 상단은, 상기 시트 파일의 상단보다 낮게 배치되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 지주대에 전달하는 합성연결부재를 상기 벽체와 상기 지주대 사이에 설치하는 단계;
    상기 복수개의 지주대의 가로 방향으로 띠장을 설치하는 단계; 및
    상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 띠장에 전달하는 벽체 지지용 구조체를 상기 벽체와 상기 띠장 사이에 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벽체 지지용 구조체는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 일측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제1 결합관;
    상기 몸체부의 타측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제2 결합관; 및
    상기 제1 결합관 및 상기 제2 결합관 중 적어도 하나의 상기 플랜지부로부터 절곡 형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 그라우팅 파이프가 결합된 복수개의 시트 파일을 항타하여 벽체를 형성하는 단계에서 상기 그라우팅 파이프는 워터제트용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설 시공방법.
  13. 암반층까지 근입되며, 미리 정해진 간격으로 배치되는 복수개의 지주대;
    상기 복수개의 지주대의 바깥쪽 둘레를 따라 복수개의 시트 파일을 항타하여 마련되는 벽체;
    상기 벽체의 하단에 인접한 암반층에 충전재를 주입하도록 상기 시트 파일에 결합되는 그라우팅 파이프; 및
    상기 벽체의 하단부에 설치되는 차수벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시트 파일의 하단부에 결합되며, 상기 그라우팅 파이프에 연결되어 상기 그라우팅 파이프를 통해 이송되는 상기 충전재를 토출하는 토출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 토출관은,
    상기 그라우팅 파이프의 하단부가 삽입 연결되는 관형부; 및
    상기 관형부로부터 연장되되 하측 방향으로 갈수록 외경이 감소하는 테이퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 시트 파일에 상기 그라우팅 파이프를 결합시키기 위한 적어도 하나의 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 토출관은 상기 시트 파일에 용접 방식으로 결합되고,
    상기 그라우팅 파이프는 억지끼워맞춤 방식으로 상기 토출관에 연결되며,
    상기 적어도 하나의 브래킷은 상기 시트 파일의 상단부에 용접 방식 또는 볼트 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 그라우팅 파이프의 상단은,
    상기 시트 파일의 상단보다 낮게 배치되는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 벽체와 상기 지주대 사이에 개재되어 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 지주대에 전달하는 합성연결부재;
    상기 복수개의 지주대의 안쪽에서 상기 지주대의 가로 방향으로 마련되는 띠장; 및
    상기 벽체와 상기 띠장 사이에 개재되어 상기 벽체에 가해지는 토압을 상기 띠장에 전달하는 벽체 지지용 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 벽체 지지용 구조체는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 일측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제1 결합관;
    상기 몸체부의 타측에서 나사 체결되며 플랜지부가 형성되는 제2 결합관; 및
    상기 제1 결합관 및 상기 제2 결합관 중 적어도 하나의 상기 플랜지부로부터 절곡 형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 강가시설.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160107431A (ko) * 2015-03-04 2016-09-19 윤종현 수중구조물 시공장치 및 이를 이용한 시공방법
CN111665130A (zh) * 2020-06-03 2020-09-15 华侨大学 一种自膨胀桩支护结构的模型装置及使用方法
WO2022099990A1 (zh) * 2020-11-16 2022-05-19 江苏科技大学 一种装配式轮胎板桩墙及其施工方法

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