KR20120063048A

KR20120063048A - 토류판재 지지장치 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR20120063048A
Application number: KR1020100124063A
Authority: KR
Inventors: 박강호
Original assignee: 박강호
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-15

Abstract

본 발명은 지반 굴착시, 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이의 굴착면에 토류판재 지지장치를 설치하여 흙이 무너져 내리는 것을 방지하면서 토압이 토류판재와 지지장치 및 엄지말뚝으로 전달되도록 함으로써, 등분포의 토압이 작용하는 토류판재의 지간을 짧게하여 토류판재의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 목재 사용량의 절감에 따라 산림자원의 보호에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라 토류판재를 지지하는 지지수단의 내구성이 좋고, 설치 및 해체가 용이하여 시공이 용이하면서 반복사용이 가능함으로 공기 단축 및 공사비용을 대폭 절감할 수 있는 토류판재 지지장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

Description

토류판재 지지장치 및 이의 시공방법{Board protecting landslide support unit and installation method thereof}

본 발명은 토류판재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지반 굴착시, 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이의 굴착면에 토류판재 지지장치를 설치하여 흙이 무너져 내리는 것을 방지하면서 토압이 토류판재와 지지장치 및 엄지말뚝으로 전달되도록 함으로써, 토류판재의 설계시, 휨모멘트의 경감으로 토류판재의 두께를 줄일 수 있으며, 토류판재의 설치 및 해체과정이 용이하도록 하는 토류판재 지지장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

지하 구조물 공사를 위한 터파기 공사시, 도심지 등 부지의 여유가 부족한 경우, 통상적으로 수직굴착이 적용되는데, 수직굴착으로 인하여 발생되는 토압에 의해 굴착면이 무너지는 것을 방지하도록 흙막이 시설이 설치되며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 'H'형상의 엄지말뚝(10)(10')을 일정간격으로 이격되게 설치하고, 그 사이에 다수의 목재 토류판(20)을 적층 설치함으로써, 수직굴착으로 인하여 발생되는 배면지반의 변형을 억제하고 있다.

상기 엄지말뚝(10)(10')에 적층되는 토류판(20)은 엄지말뚝(10)(10')이 설치되는 간격인 1.8M의 길이이며, 굴착깊이 및 토질상태에 따라 6~8cm 두께의 목재로 제작되는 것이 통상적이나, 상기 토류판에서 토압을 1차적으로 수평방향으로 지지하면서 엄지말뚝으로 전달하고, 엄지말뚝은 전체토압을 지지하는 구조로, 토압이 과다하게 작용할 경우에는 강도를 증가시키기 위해 두껍게 제작하여 설치하기도 한다.

그러나 상기 토류판은 목재로 제작되기 때문에 재질의 불균질성, 옹이 등 단면결손으로 인하여 배면토압을 지지하지 못해 파손되는 사고가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 지하구조물 완성 후에는, 흙막이 시설물의 해체과정이 깊고 협소한 공간에서 이루어지므로, 작업시 안전성과 토류판 회수의 어려움으로 인해 재활용이 불가능해짐과 아울러 대부분 매립되고 있는 실정으로, 이는 목재 사용량이 과다하여 수요충족을 위한 산림자원의 훼손이 불가피한 문제점이 있었고, 매립된 토류판의 부식에 따라 지반이 침하되므로 공사 후, 하자요인의 발생 원인이 되는 문제점이 있었다.

이에 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 휨모멘트가 적게 작용하도록 토류판재의 지간을 줄여 토압을 분산시킴으로써 토류판재의 두께를 감소시킬 수 있는 토류판재 지지장치 및 이의 시공방법을 제공함에 있다.

본 발명 토류판재 지지장치는,

굴착면 배면의 토압에 대응하도록 일정간격 이격되게 굴착지반에 설치되는 'H'형상의 엄지말뚝과;

토류판재 상.하부에 고정되면서 상기 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 가로 방향으로 설치되어 토류판재에 작용하는 휨모멘트의 값을 줄일 수 있도록 하는 지지수단과;

상기 지지수단에 고정되어 굴착면 배면의 흙이 무너져 내리는 것을 방지하는 토류판재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 등분포의 토압이 작용하는 토류판재의 지간을 짧게하여 토류판재에 작용하는 토압을 작은 단위로 분산시킴으로써, 토류판재의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 목재 사용량의 절감에 따라 산림자원의 보호에 크게 기여할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 토류판재를 지지하는 지지수단의 내구성이 좋고, 설치 및 해체가 용이하여 시공이 용이하면서 반복사용이 가능함으로 공기 단축 및 공사비용을 대폭 절감할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 토류판에 토압이 전달되는 상태를 나타낸 평단면도
도 2는 본 발명 지지수단의 분리사시도
도 3은 본 발명의 평단면도
도 4는 본 발명의 설치상태 정면구성도
도 5는 본 발명에 토압이 전달되는 상태를 나타낸 측단면도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.도 2는 본 발명 지지수단의 분리사시도이고, 도 3은 본 발명의 평단면도이다.

본 발명 토류판재 지지장치(100)는, 굴착면 배면의 토압에 대응하도록 일정간격 이격되게 굴착지반에 설치되는 'H'형상의 엄지말뚝(110)(110')이 구성되고, 토류판재(130) 상.하부에 고정되면서 상기 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110') 사이에 가로 방향으로 설치되어 토류판재(130)에 작용하는 휨모멘트의 값을 줄일 수 있도록 하는 지지수단(120)이 구성되며, 상기 지지수단(120)에 고정되어 굴착면 배면의 흙이 무너져 내리는 것을 방지하는 토류판재(130)를 포함하여 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 지지수단(120)은, 상기 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110') 사이에 위치하는 프레임(121)이 구비되고, 상기 프레임(121)의 양측에 착탈가능하게 고정되어 엄지말뚝(110)(110')의 플랜지(111)에 밀착되는 지지부재(122)가 구비되며, 상기 지지부재(122)와 프레임(121)을 고정하는 고정부재(123)가 구비되고, 상기 프레임(121)에 고정되어 토류판재(130)에 밀착되는 브라켓(124)을 포함하여 구비된다.

상기 고정부재(123)는, 억지끼움으로 결합할 수 있으나, 볼트로 체결하는 것이 바람직하다.

상기 브라켓(124)과 토류판재(130)를 유동방지부재(125)로 고정시키는 것이 바람직하며, 상기 유동방지부재(125)는 브라켓에 일체로 돌출되게 형성될 수도 있고, 못일 수도 있다.

상기 토류판재(130)는, 상기 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110') 사이에 결합되는 길이이면서 두께는 1~2cm 이고, 높이는 1M 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 제작 및 시공과정을 설명한다.

먼저, 굴착지반에 설치되는 엄지말뚝(110)과 엄지말뚝(110') 사이 간격만큼의 길이이면서 두께는 1~2cm 이고, 높이는 1M 이하의 크기로 토류판재(130)를 형성한다.

상기 토류판재(130)의 상.하부에 지지수단(120)의 브라켓(124)을 밀착시키는데, 상기 브라켓(124)은 프레임(121)에 동일 수직선상으로 고정되어 프레임(121)과 브라켓(124)이 토류판재(130)에 같이 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 토류판재(130)에 밀착된 브라켓(124)을 통해 못과 같은 유동방지부재(125)로 브라켓(124)과 토류판재(130)를 고정시킬 수 있으며, 상기 브라켓(124) 측면에 핀과 같은 유동방지부재(125)를 돌출시켜 토류판재(130)에 박히면서 고정시킬 수도 있는 것이다.

또한, 상기 프레임(121)의 양단에 지지부재(122)를 고정부재(123)로 고정시키는데, 상기 고정부재(123)는 지지부재(122)와 프레임(121)의 양단에 형성된 체결공(123a)(123b)을 통해 체결고정하는 볼트가 바람직하나, 상기 지지부재(122)와 프레임(121)의 양단에 형성된 체결공(123a)(123b)에 봉부재를 억지끼움으로 결합하여 고정시킬 수도 있으며, 이의 과정으로 토류판재(130)에 지지수단(120)이 고정되는 것이다.

상기의 과정으로 지지수단(120)이 토류판재(130)에 고정되면, 굴착지반에 일정간격 이격된 다수의 설치공에 엄지말뚝(110)(110')을 각각 설치하고, 엄지말뚝(110)(110') 사이를 해당층의 깊이로 굴착한 상태에서 상기 엄지말뚝(110)(110')의 플랜지(111) 사이를 통해 지지수단(120)이 고정된 토류판재(130)를 대각선으로 삽입하여 엄지말뚝(110)(110')의 플랜지(111) 사이에 위치하도록 결합한 후, 상기 토류판재(130)의 일측을 중심으로 타측을 전방으로 이동시키면, 해당층의 깊이로 굴착된 굴착면과 동일한 높이의 플랜지(111)에 프레임(121) 양측에 고정된 지지부재(122)가 도 4에 도시된 바와 같이, 밀착되도록 한다.

상기 플랜지(111)에 지지부재(122)가 밀착되면서 토류판재(130)와 굴착지반 사이의 공간을 채움하는 토사의 압력이 토류판재(130)와 지지부재(122)로 전달됨과 동시에 상기 지지부재(122)는 플랜지(111)에 견고하게 밀착되면서 토류판재(130)를 견고하게 고정시킬 수 있는 것이다.

여기서, 상기 플랜지(111)에 밀착된 지지부재(122)는 쐐기 및 점용접으로 고정시킬 수도 있는 것이다.

상기 굴착면과 동일 선상으로 플랜지(111)에 지지부재(122)가 밀착되어 고정되면, 상기 플랜지(111)에 고정된 지지부재(122)와 토류판재(130)에 지지수단(120)이 고정된 토류판재(130)를 적층하고, 토류판재(130)와 굴착면 사이의 공간에 토사를 채움하는 과정을 반복하여 해당층에 토류판재(130)를 설치할 수 있으며, 상기 해당층 하부층을 상기의 과정을 반복하여 플랜지(111)에 토류판재를 설치할 수 있는 것이다.

여기서 상기 해당층 하부의 토류판재(130)와 하부층 상부의 토류판재(130) 사이에 발생되는 높이의 간격에 맞게 토류판재의 높이를 절단한 후, 절단된 토류판재에 지지수단(120)을 고정시켜 설치할 수 있다.

상기 토압을 지지하는 토류판재(130)의 두께를 산정할 때, M=wℓ²/8 식에 대입하여 이루어진다.

M: 등분포 토압 작용시 휨모멘트이고,

w: 등분포 토압이며,

ℓ: 지간이다.

M= wℓ²/8에서 단위폭 B=1.0M 에 대한 휨모멘트는,

ℓ=0.5, w=5.6tf/m²를 대입하여 계산하면, M=0.175tf/m의 값이 나온다.

상기의 식에 지간을 종래의 토류판의 지간인 1.8을 대입하여 계산하면, M=2.268tf/m의 값이 나오므로, 지간의 감소효과는 휨모멘트 값의 대폭 감소로 이루어지므로 토류판재(130) 두께의 축소가 가능한 것이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 굴착면의 토압을 토류판재(130)에서 1차적으로 지지하나, 상기 토류판재(130)에 작용되는 토압은, 지지수단(120)을 통해 엄지말뚝(110)(110')으로 전달되도록 하면서 토류판재단면구조계산에서는 장축방향이 아닌 단축방향의 토압이 적용되므로 토류판재(130)에 작용되는 휨모멘트가 적게되어 토류판재(130)의 두께를 줄일 수 있는 것이다.

또한, 상기 토류판재(130)를 지지하는 지지수단(120)을 해체시키려면, 상기 지지수단(120)의 고정부재(123)를 지지부재(122)와 프레임(121)으로부터 이탈시킨 상태에서 상기 프레임(121)에 외력을 가해 브라켓(124)이 토류판재(130)로부터 분리됨과 동시에 토류판재(130)로부터 프레임(121)이 분리되고, 상기 지지부재(122) 또한, 외력을 가해 엄지말뚝(110)의 플랜지(111)와 토류판재(130) 사이로부터 용이하게 분리시킬 수 있으므로 반복 사용이 가능한 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명하였으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 토류판재 지지장치 110,110': 엄지말뚝
120: 지지수단 121: 프레임
122: 지지부재 123: 고정부재
124: 브라켓 130: 토류판재

Claims

굴착면 배면의 토압에 대응하도록 일정간격 이격되게 굴착지반에 설치되는 'H'형상의 엄지말뚝과;
토류판재 상.하부에 고정되면서 상기 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 가로 방향으로 설치되어 토류판재에 작용하는 휨모멘트의 값을 줄일 수 있도록 하는 지지수단과;
상기 지지수단에 고정되어 굴착면 배면의 흙이 무너져 내리는 것을 방지하는 토류판재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치.
청구항 1에 있어서, 지지수단은,
상기 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 위치하는 프레임과;
상기 프레임의 양측에 착탈가능하게 고정되어 엄지말뚝의 플랜지에 밀착되는 지지부재와;
상기 지지부재와 프레임을 고정하는 고정부재와;
상기 프레임에 고정되어 토류판재에 밀착되는 브라켓을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치.
청구항 2에 있어서,
상기 고정부재는 볼트인 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치.
청구항 2에 있어서,
상기 브라켓과 토류판재를 유동방지부재로 고정시키는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 토류판재는, 상기 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 결합되는 길이이면서 두께는 1~2cm 이고, 높이는 1M 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치.
엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 결합되는 길이이면서 두께는 1~2cm, 높이는 1M 이하로 토류판재를 형성하는 단계와;
상기 토류판재 상.하부에 지지수단을 고정하는 단계와;
상기 지지수단이 고정된 토류판재를 천공구에 설치된 엄지말뚝과 엄지말뚝 사이에 삽입한 후, 지지수단의 지지부재가 엄지말뚝의 플랜지에 밀착되도록 하는 단계와;
상기 토류판재와 굴착면 사이의 공간에 토사를 채움하여 지지수단이 엄지말뚝에 밀착되어 고정되도록 하는 단계와;
상기 엄지말뚝에 고정된 지지수단과 토류판재에 지지수단이 고정된 토류판재를 적층하고 토류판재와 굴착면 사이의 공간에 토사를 채움하는 과정을 해당형성층까지 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치의 시공방법.
청구항 6에 있어서, 지지수단 고정단계는,
상기 토류판재 상.하부에 지지수단의 브라켓을 밀착시킨 후, 유동방지부재로 고정하는 단계와;
상기 지지수단의 프레임 양측에 지지부재를 밀착시킨 상태에서 고정부재로 고정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치의 시공방법.
청구항 6에 있어서,
상기 굴착면의 토압은, 토류판재와 지지수단을 통해 엄지말뚝으로 전달되면서 장축방향이 아닌 단축방향으로 적용되도록 하여 휨모멘트의 값을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 토류판재 지지장치의 시공방법.