KR20130085353A - 흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물 - Google Patents

흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴착지반 내에 토사, 암석 등의 침입을 방지하는 흙막이 벽을 견고하게 시공할 수 있는 흙막이 벽 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물을 개시한다. 본 발명은 지반의 굴착경계선을 따라 강관말뚝들을 시공하고, 강관말뚝들의 강성을 보강하기 위하여 강관말뚝을 통하여 지중과 강관말뚝들의 상단에 고정되도록 제1 그라운드앵커를 설치한다. 굴착경계선 안쪽의 굴착부지에 강관말뚝들과 간격을 두고 강재말뚝들을 시공하고, 굴착부지를 굴착한 후 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치한다. 강재말뚝들을 따라 임시 흙막이 판들을 하강시켜 토사를 지탱하도록 굴착지반에 박아서 설치하고, 강관말뚝들과 강재말뚝들 사이의 굴착지반을 선행 굴착한다. 선행 굴착이 되어 있는 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치하고, 강관말뚝들과 강재말뚝들을 연결하도록 트러스를 설치하며 강재말뚝들의 안쪽에 위치하는 굴착지반을 본 굴착한다. 본 발명에 의하면, 지반의 굴착 시 강관말뚝들을 통하여 설치되는 제1 그라운드앵커와 강재말뚝들에 설치되는 임시 흙막이 판들에 의하여 버팀대 없이 흙막이 벽을 간편하고 견고하게 시공할 수 있다. 따라서 흙막이 벽들의 설치, 예를 들면 경사지와 같이 서로 대향되는 흙막이 벽들의 높이가 다른 경우, 흙막이 벽들 사이의 간격이 멀어 버팀대를 사용할 수 없는 경우 등에 매우 유용하게 채택할 수 있다. 또한, 트러스의 설치를 위한 굴착 시 강재말뚝들에 토사를 지탱하는 임시 흙막이 판들을 설치하여 넓은 공간의 대심도 굴착을 안전하고 효율적으로 실시할 수 있다.

Description

흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물{CONSTRUCTION METHOD FOR RETAINING WALL AND CONSTRUCTION APPARATUS FOR THEREOF AND RETAINING WALL STRUCTURE}
본 발명은 흙막이 벽에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴착지반(Excavated ground) 내에 토사, 암석 등의 침입을 방지하는 흙막이 벽을 견고하게 시공할 수 있는 흙막이 벽 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물에 관한 것이다.
흙막이 공법은 직접기초, 말뚝기초, 지하구조물 등을 시공하기 위한 굴착 시 주변의 토사, 암석이나 지하수가 굴착지반 내에 침입하는 방지하기 위하여 구조물을 설치하는 공법이다. 흙막이 공법은 버팀대 공법(Strut method), 레이커 공법(Raker method), 그라운드앵커 공법(Ground anchor method or Earth anchor method) 등 다양하게 개발되어 있다. 흙막이 공법의 선정은 지반, 시공, 굴착 조건 등을 고려해야 한다. 최근 흙막이 공법은 굴착 깊이(토피고)가 깊어짐에 따라 흙막이 벽 또는 토류판(Soil retaining plate)의 보강을 위하여 여러 공법들을 복합적으로 채택하여 시공하고 있다.
흙막이 공법의 일례로 미국 특허 제6,536,181호의 복합 흙막이 벽과 지하 구조물의 시공 방법(Composite retaining wall and construction method for underground structure)는 지반에 시공되어 있는 복수의 말뚝(Pile)들에 흙막이 벽을 설치하고, 흙막이 벽의 안쪽에 버팀대, 띠장(Wale), 서포트(Support) 등을 설치하여 토압에 저항할 수 있도록 시공하고 있다. 그라운드앵커가 흙막이 벽의 강도를 보강하기 위하여 흙막이 벽을 통과하여 지반에 설치되어 있다.
흙막이 공법의 다른 예로 미국 특허출원공개 제2011/0142550호의 의자형 자립식 흙막이 벽의 시공방법(Method for constructing a chair-type, self-supported earth retaining wall)은 복수의 제1 말뚝들과 제2 말뚝들을 서로 평행하게 지반에 시공하고, 제1 말뚝열(Pile array)과 제2 말뚝열 각각에 흙막이 벽을 시공하고 있다. 제1 말뚝열과 제2 말뚝열은 연결재(Connection member), 즉 버팀대와 레이커에 의하여 연결하고 있다. 그라운드앵커 또는 소일 네일링(Soil nailing)이 흙막이 벽의 강도를 보강하기 위하여 흙막이 벽을 통과하여 지반에 설치되어 있다.
상기한 미국 특허 제6,536,181호는 버팀대의 설치에 의하여 작업공간이 축소되고, 작업의 방해를 받게 된다. 또한, 경사지와 같이 서로 대향되는 흙막이 벽들의 높이가 다른 경우나 흙막이 벽들의 사이의 간격이 먼 경우 적용하기 어려운 단점이 있다. 그라운드앵커는 연약 지반에 적용하기 어렵고, 그라운드앵커의 설치를 위해서는 이웃하는 토지의 소유주에게 허락을 받아야 하므로, 그라운드앵커는 도시에서 설치하는 경우가 많지 않다.
상기한 미국 특허출원공개 제2011/0142550호는 제1 말뚝열과 제2 말뚝열의 시공에 의하여 강도를 보강하고 있으나, 제1 말뚝열과 제2 말뚝열을 연결하는 연결재에 의해서는 굴착 깊이를 깊게 굴착하는 대심도 굴착 시 토압을 지탱하지 못하여 붕괴 사고가 발생되는 경우가 있다. 또한, 그라운드앵커의 설치에 제한을 많이 받는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 흙막이 공법의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 지반의 굴착 시 버팀대 없이 흙막이 벽을 간편하고 견고하게 시공할 수 있는 새로운 흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 트러스의 설치를 위한 굴착 시 강재말뚝들에 임시 흙막이 판들을 설치함으로써, 토압에 의하여 강재말뚝들이 밀려나는 현상을 방지하여 안전하게 시공할 수 있는 흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 흙막이 벽의 시공 방법이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 흙막이 벽의 시공 방법은, 지반의 굴착경계선을 따라 복수의 강관말뚝들을 시공하는 단계와; 복수의 강관말뚝들의 강성을 보강하기 위하여 복수의 강관말뚝을 통하여 지중과 복수의 강관말뚝들의 상단에 고정되도록 제1 그라운드앵커를 설치하는 단계와; 굴착경계선 안쪽의 굴착부지에 복수의 강관말뚝들과 간격을 두고 복수의 강재말뚝들을 시공하는 단계와; 굴착부지를 굴착한 후 복수의 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치하는 단계와; 복수의 강재말뚝들을 따라 복수의 임시 흙막이 판들을 하강시켜 토사를 지탱하도록 굴착지반에 박아서 설치하는 단계와; 복수의 강관말뚝들과 복수의 강재말뚝들 사이의 굴착지반을 선행 굴착하는 단계와; 선행 굴착이 되어 있는 복수의 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치하는 단계와; 복수의 강관말뚝들과 복수의 강재말뚝들을 연결하도록 트러스를 설치하는 단계와; 복수의 강재말뚝들의 안쪽에 위치하는 굴착지반을 본 굴착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 흙막이 벽의 시공 장치는, 토사의 지탱을 위하여 강재말뚝을 따라 하강되어 굴착지반에 박힐 수 있도록 강재말뚝에 장착되어 있는 임시 흙막이 판과; 임시 흙막이 판의 상방에 배치되도록 강재말뚝에 장착되어 있고, 강재말뚝의 양측단을 끼울 수 있도록 한 쌍의 가이드레일들이 일면에 간격을 두고 배치되어 있으며, 한 쌍의 가이드레일들의 서로 마주하는 면은 그 간격이 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 좁아지도록 경사면으로 형성되어 있는 슬라이드와; 슬라이드를 강재말뚝에 고정할 수 있도록 강재말뚝의 양측단과 한 쌍의 가이드레일들 사이에 박아 넣어져 있는 한 쌍의 쐐기들과; 임시 흙막이 판의 상단을 가압하여 임시 흙막이 판을 굴착지반에 박을 수 있도록 슬라이드에 장착되어 있는 유압실린더를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 흙막이 벽 구조물은, 지반의 굴착경계선을 따라 시공되어 있는 복수의 강관말뚝들과; 복수의 강관말뚝들과 간격을 두고 굴착부지에 시공되어 있는 복수의 강재말뚝들과; 복수의 강관말뚝들의 강성을 보강하기 위하여 복수의 강관말뚝들을 통하여 복수의 강관말뚝들의 상단과 지중 사이에 고정되도록 설치되어 있는 제1 그라운드앵커와; 복수의 강관말뚝들 사이에 설치되어 있는 흙막이 벽과; 복수의 강관말뚝들과 복수의 강재말뚝들을 연결하도록 설치되어 있는 트러스와; 토사의 지탱을 위하여 복수의 강재말뚝들을 따라 하강시켜 굴착지반에 박을 수 있도록 복수의 강재말뚝들에 설치되어 있는 복수의 임시 흙막이 판들을 포함한다.
본 발명에 따른 흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물은, 지반의 굴착 시 강관말뚝들을 통하여 설치되는 제1 그라운드앵커와 강재말뚝들에 설치되는 임시 흙막이 판들에 의하여 버팀대 없이 흙막이 벽을 간편하고 견고하게 시공할 수 있다. 따라서 흙막이 벽들의 설치, 예를 들면 경사지와 같이 서로 대향되는 흙막이 벽들의 높이가 다른 경우, 흙막이 벽들 사이의 간격이 멀어 버팀대를 사용할 수 없는 경우나 굴착부지와 이웃하는 토지를 사용할 수 없는 경우 등에 매우 유용하게 채택할 수 있다. 또한, 트러스의 설치를 위한 굴착 시 강재말뚝들에 토사를 지탱하는 임시 흙막이 판들을 설치함으로써, 토압에 의하여 강재말뚝들이 밀려나는 현상을 방지하여 넓은 공간의 대심도 굴착을 안전하고 효율적으로 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물에서 강관말뚝과 제1 그라운드 앵커의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물에서 흙막이 벽을 시공하기 위한 시공 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 평단면도이다.
도 5는 도 3의 정면도이다.
도 6은 도 5와 유사한 도면으로 임시 흙막이 판과 가압유닛의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물에서 제2 그라운드앵커의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 8은 내지 도 10은 본 발명에 따른 흙막이 벽의 시공 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11과 도 12는 본 발명에 따른 흙막이 벽의 시공 방법에서 대심도 굴착을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 흙막이 벽의 시공 방법 및 그 시공 장치 및 흙막이 벽 구조물에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물(100)은 복수의 강관말뚝(Steel pipe pile: 110)들, 복수의 강재말뚝(Steel pile: 120)들과 복수의 흙막이 벽(130)들을 구비한다. 강관말뚝(110)들은 지반(10)의 굴착경계선(12)을 따라 서로 간격을 두고 일렬로 시공되어 있다. 강관말뚝(110)들이 시공되는 굴착경계선(12)의 안쪽은 굴착이 실시되는 굴착부지(14)이다. 관말뚝(110)들은 보어(Bore: 112)를 갖는다. 강재말뚝(120)들은 강관말뚝(110)들과 평행하도록 굴착부지(14)에 서로 간격을 두고 일렬로 시공되어 있다. 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들은 서로 대향되도록 시공되어 있다. 본 실시예에 있어서, 강재말뚝(120)들은 H형강(H beam or H section steel), 강관말뚝 등으로 구성될 수 있으며, 바람직하기로는 H형강으로 구성된다. 복수의 흙막이 벽(130)들 또는 복수의 토류판들은 강관말뚝(110)들 사이에 굴착지반(20)의 굴착벽면(22)을 지지하도록 시공되어 토사, 암석이나 지하수가 굴착지반(20) 내에 침입하는 것을 차단한다.
도 1과 도 8을 참조하면, 복수의 복공판(Cover plat: 140)들이 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들의 상부에 설치되어 있다. 제1 수평재(Horizontal member: 142)가 강관말뚝(110)들의 외면 상부에 장착되어 있다. 제2 수평재(144)가 강재말뚝(120)들의 외면 상부에 제1 수평재(142)와 평행하도록 장착되어 있다. 제1 및 제2 수평재(142, 144)는 ㄷ형강(Channel beam)으로 구성될 수 있다. 복수의 지지재(Support member: 146)들이 제1 및 제2 수평재(142, 144)들의 상면에 간격을 두고 장착되어 있다. 지지재(146)들은 H형강(H beam), I형강(I beam or I section steel)으로 구성될 수 있다. 복공판(140)들은 굴착공간(24)을 덮도록 지지재(146)들의 상면에 지지되어 장착되어 있다. 제1 수평재(142), 제2 수평재(144), 지지재(146)들과 복공판(140)들은 볼팅(Bolting), 용접(Welding)에 의하여 고정될 수 있다.
도 1, 도 2와 도 8을 참조하면, 굴착지반(20)의 안정을 도모하기 위하여 강관말뚝(110)들의 강성을 보강하는 제1 그라운드앵커(Ground anchor: 150)가 강관말뚝(110)들을 통하여 시공되어 있다. 제1 그라운드앵커(150)는 앵커체(Anchor body: 152), 인장재(Tension member)로 복수의 제1 강선(154)들과 앵커헤드(Anchor head: 156)로 구성되어 있다. 강관말뚝(110)들의 하단에 이웃하는 지중의 암반(30), 그라우트(Grout) 등에 정착될 수 있다. 제1 강선(154)들의 하단은 앵커체(152)에 고정되어 있고, 상단은 강관말뚝(110)들 밖으로 인출되어 있다. 본 실시예에 있어서, 앵커체(152)는 암반(30)에 정착되어 있는 것이 도시되고 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로 앵커체(152)는 보어(112)의 하부에 장착될 수 있다. 앵커체(152)와 제1 강선(154)들의 정착을 위하여 강관말뚝(110)들의 보어(112)에 시멘트 페이스트(Cement paste), 시멘트 모르타르(Cement mortar) 등이 그라우팅(Grouting)될 수 있다.
앵커헤드(156)는 인위적으로 가해지는 프리스트레스(Prestress)를 제1 강선(154)들에 전달하는 것으로 지압판(156a)과 정착구(156b)로 구성되어 있다. 지압판(156a)은 강관말뚝(110)들의 상단에 장착되어 있다. 제1 강선(154)들은 지압판(156b)의 구멍에 통과되어 있다. 지압판(156b)은 인장되어 있는 제1 강선(154)들의 정착 시 발생하는 제1 강선(154)들 및 제1 강선(154)들을 고정하는 쐐기(Wedge)의 미끄러짐 현상을 방지하여 제1 강선(154)들의 인장력 손실을 방지한다. 정착구(156b)는 지압판(156a)의 상면에 장착되어 있다. 제1 강선(154)들의 상단은 정착구(156b)에 고정되어 있다.
도 1과 도 8 내지 도 11을 참조하면, 트러스(Truss: 160)가 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들을 연결하여 강도를 보강하도록 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들 사이에 설치되어 있다. 트러스(160)는 복수의 제1 브래킷(Bracket: 162)들, 복수의 제2 브래킷(164)들, 복수의 수평재(166)들, 복수의 경사재(168)들로 구성되어 있다. 제1 및 제2 브래킷(162, 164)들 각각은 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들에 장착되어 있다. 제1 및 제2 브래킷(162, 164)들 각각은 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들에 용접되어 있다. 수평재(166)들은 제1 및 제2 브래킷(162, 164)들을 수평하게 연결하도록 장착되어 있다. 경사재(168)들은 제1 및 제2 브래킷(162, 164)들 중 이웃하는 두 개의 브래킷들을 경사지게 연결하도록 장착되어 있다. 수평재(166)들과 경사재(168)들은 ㄷ형강, I형강, H형강 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 수평재(166)들은 이웃하는 제1 브래킷(162)들을 연결하거나 제2 브래킷(164)들을 연결하도록 장착될 수 있다.
도 1, 도 3 내지 도 6과 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물(100)은 강재말뚝(120)들 각각을 따라 하강되도록 설치되어 있는 복수의 임시 흙막이 판(170)들을 구비한다. 임시 흙막이 판(170)들은 굴착지반(20)에 쉽게 박아 토압을 지탱할 수 있도록 철판(Steel plate)으로 구성되어 있다. 한 쌍의 가이드(Guide: 172)들이 강재말뚝(120)들의 양측단을 따라 임시 흙막이 판(170)들의 하강을 안내할 수 있도록 임시 흙막이 판(170)들의 후면에 서로 간격을 두고 형성되어 있다. 강재말뚝(120)은 가이드(172)들 사이에 끼워진다. 가이드(172)들은 임시 흙막이 판(170)들의 후면 상부, 하부와 중간에 형성되어 있다. 한 쌍의 가압력 지지판(174)들이 임시 흙막이 판(170)들의 상부 양쪽에 장착되어 있다.
본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물(100)은 임시 흙막이 판(170)들을 가압하여 지반에 박기 위한 가압유닛(Pressure unit: 180)을 구비한다. 임시 흙막이 판(170)들과 가압유닛(180)은 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물(100)의 시공을 위한 흙막이 벽의 시공 장치를 구성하게 된다. 가압유닛(180)은 슬라이드(Slide: 182), 한 쌍의 유압실린더(184)들과 한 쌍의 쐐기(186)들로 구성되어 있다.
슬라이드(182)는 강재말뚝(120)들 중 어느 하나에 탈착할 수 있도록 장착되어 있다. 슬라이드(182)는 강재말뚝(120)들에 결합되어 강재말뚝(120)들의 양측단을 따라 미끄럼 이동할 수 있도록 서로 간격을 두고 배치되어 있는 한 쌍의 가이드레일(Guide rail: 182a)들을 갖는다. 가이드레일(182a)들의 서로 마주하는 면은 그 간격이 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 좁아지도록 경사면(182b)으로 형성되어 있다. 가이드레일(182a)들 사이의 슬라이드(182)의 외면에 리브(Rib: 182c)가 수직하게 형성되어 있다. 리브(182c)는 강재말뚝(120)들과 접촉되어 강재말뚝(120)들과슬라이드(182) 사이의 간격을 유지시키고 접촉 면적을 감소시킨다.
유압실린더(184)들은 슬라이드(182)의 양쪽에 장착되어 있으며, 실린더하우징(184a)과 실린더로드(184b)를 갖는다. 실린더하우징(184a)은 슬라이드(182)에 고정되어 있다. 실린더로드(184b)는 실린더하우징(184a)에 대하여 신축할 수 있도록 장착되어 있다. 유압실린더(184)의 작동에 의하여 전진되는 실린더로드(184b)는 가압력 지지판(174)들을 가압하게 된다. 쐐기(186)들 각각은 강재말뚝(120)들의 양측단과 경사면(182b) 사이에 박아 넣어져 강재말뚝(120)들에 슬라이드(182)를 고정하게 된다. 쐐기(186)들의 제거에 따라 슬라이드(182)는 강재말뚝(120)들로부터 쉽게 분리할 수 있다. 스토퍼(Stopper: 186a)가 슬라이드(182)의 상면에 걸릴 수 있도록 쐐기(186)들 상단에 각각 형성되어 있다.
도 7, 도 11과 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물(100)은 지반(10)의 굴착 시 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들을 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 그라운드앵커(190)를 구비한다. 제2 그라운드앵커(190)는 고리(192), 하나 이상의 제2 강선(194), 브래킷(196)과 앵커헤드(198)로 구성되어 있다.
고리(192)는 강관말뚝(110)들의 하단과 이웃하는 외면 하부에 장착되어 있다. 제2 강선(194)의 하단은 고리(192)에 의하여 강관말뚝(110)들의 외면 하부에 연결되어 있다. 브래킷(196)은 강재말뚝(120)들 중 어느 하나와 강재말뚝(120)들에 장착되어 있는 띠장(200)에 장착되어 있다. 조인트(Joint: 210)가 볼팅(Bolting), 용접 등에 의하여 띠장(200)에 장착되어 있다. 브래킷(196)은 복수의 볼트(212)들의 체결에 의하여 조인트(210)에 고정되어 있다. 조인트(210)는 강재말뚝(120)에 용접되어 있다. 브래킷(196)의 양쪽에 제2 강선(194)의 상단이 통과되는 구멍(196a)이 형성되어 있다. 훅(Hook: 196b)이 띠장(200)에 걸 수 있도록 브래킷(196)의 후면에 형성되어 있다. 앵커헤드(198)는 구멍(196a)을 통하여 인장되어 있는 제2 강선(194)을 고정하도록 브래킷(196)에 장착되어 있다.
지금부터는, 본 발명에 따른 흙막이 벽 구조물을 저심도 굴착 시에 시공하는 방법을 설명한다.
도 1과 도 8의 (a)를 참조하면, 작업자는 지반(10)의 굴착경계선(12)을 따라 강관말뚝(110)들을 일정한 간격으로 수직하게 시공한다. 작업자는 강관말뚝(110)들의 시공한 후, 강관말뚝(110)들을 통하여 제1 그라운드앵커(150)를 시공한다. 제1 그라운드앵커(150)는 강관말뚝(110)들과 함께 시공할 수 있다. 앵커체(152)는 강관말뚝(110)들의 보어(112)를 통과하여 지중의 암반(30) 등에 고정된다. 제1 강선(154)들의 하단은 앵커체(152)에 고정된다. 제1 강선(154)들의 상단은 강관말뚝(110)의 상단에서 앵커헤드(156)에 고정된다. 제1 강선(154)들은 유압잭(Hydraulic jack) 등의 견인수단에 의하여 프리스트레스가 부여되도록 당겨져 앵커헤드(156)에 고정된다.
작업자는 굴착부지(14)에 강관말뚝(110)들과 평행하도록 강재말뚝(120)들을 일정한 간격으로 수직하게 시공한다. 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들은 서로 마주하도록 배치되어 있다. 본 실시예 있어서, 제1 그라운드앵커(150)는 필요에 따라 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들의 시공 후 실시할 수 있다.
도 1과 도 8의 (b)를 참조하면, 작업자는 굴착부지(14)를 굴착한 후, 복공판(140)들, 흙막이 벽(130)들, 트러스(160)와 띠장(200)을 설치한다. 복공판(140)들은 공사 현장의 환경에 따라 설치하지 않을 수도 있다. 이 경우, 복공판(140)의 설치를 위한 제1 및 제2 수평재(142, 144) 대신에 띠장이 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)에 설치될 수 있다.
한편, 굴착부지(14)의 굴착, 흙막이 벽(130)들의 설치와 트러스(160)의 설치는 굴착 깊이에 맞추어 단계적으로 실시된다. 작업자는 제1 단계의 굴착 후, 강관말뚝(110)들 사이에 굴착지반(20)의 굴착벽면(22)을 지지하도록 흙막이 벽(130)들을 설치하여 토사의 붕괴와 침입을 방지시키고, 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들에 트러스(160)를 설치하여 강도를 보강한다. 띠장(200)은 강재말뚝(120)들의 외면 하부에 강재말뚝(120)들을 연결하도록 수평으로 설치된다.
도 3 내지 도 6과 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 작업자는 제2 단계의 굴착 전에 트러스(160)의 설치를 위하여 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들 사이를 선행굴착(Pre excavation), 즉 트렌치 굴착(Trench excavation)한다. 트렌치 굴착 전에 굴착지반(20)의 토압을 지탱하기 위하여 임시 흙막이 판(170)들을 설치한다. 강재말뚝(120)들의 양측단은 임시 흙막이 판(170)들의 가이드(172)들 사이에 끼워진다. 조인트(210)가 임시 흙막이 판(170)의 상방에 배치되도록 강재말뚝(120)의 외면에 장착된다. 슬라이드(182)가 볼팅에 의하여 조인트(210)에 고정된다. 강재말뚝(120)의 양측단은 가이드레일(182a)들 사이에 끼워진다.
도 6을 참조하면, 유압실린더(184)들의 작동에 의하여 실린더로드(184b)가 전진되면, 실린더로드(184b)의 선단이 가압력 지지판(174)들을 가압하면, 슬라이드(182)는 반력을 받아 강재말뚝(120)을 따라 상승되면서 쐐기(186)들의 쐐기 작용에 의하여 강재말뚝(120)에 고정된다. 슬라이드(182)가 강재말뚝(120)에 고정된 상태에서 임시 흙막이 판(170)은 유압실린더(184)의 누름력에 의하여 실린더로드(18b)의 작동 범위만큼 강재말뚝(120)을 따라 하강되어 굴착바닥(26)에 박히게 된다. 실린더로드(184b)가 후퇴되면, 슬라이드(182)는 자중에 의하여 쐐기(186)들과 분리되면서 강재말뚝(120)을 따라 하강되고, 분리되었던 쐐기(186)들은 하강되어 강재말뚝(120)과 슬라이드(182) 사이에 끼워진다. 하나의 임시 흙막이 판(170)의 설치가 완료되면, 가압유닛(180)은 가이드레일(182a)들 사이에서 쐐기(186)들을 빼낸 후, 강재말뚝(120)으로부터 분리하여 다른 임시 흙막이 판의 설치에 사용할 수 있다.
계속해서, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 작업자는 임시 흙막이 판(170)들의 설치를 완료한 후, 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들 사이를 트렌치 굴착한다. 그리고 작업자는 강관말뚝(110)들 사이에 흙막이 벽(130)들을 설치하고, 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120)들 사이에 트러스(160)를 설치한다. 작업자는 트러스(160)의 설치 후, 임시 흙막이 판(170)들이 박혀 있는 굴착지반(20)을 본 굴착(Main excavation)한다. 작업자는 임시 흙막이 판(170)의 설치, 트렌치 굴착, 흙막이 벽(130)들의 설치, 트러스(160)의 설치, 굴착지반(20)의 본 굴착 등을 단계적으로 실시하여 저심도 굴착, 예를 들면 굴착 깊이 11m 정도로 지반을 굴착한다.
도 9의 (c)와 도 10의 (a) 내지 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 저심도 굴착의 마지막 단계에서 콘크리트 구조물(220)의 시공을 위한 공간을 확보하기 위하여 트러스(160)는 설치되지 않는다. 콘크리트 구조물(220)의 시공은 강관말뚝(110)들과 강재말뚝(120) 사이에 트렌치 굴착되어 있는 굴착바닥(26)에 방수 작업을 위한 선행 밑창 콘크리트(Pre sub-slab concrete: 222a)를 타설하고, 선행 바닥 슬래브(Pre bottom slab: 224a)를 시공한다. 강관말뚝(110) 또는 흙막이 벽(130)들과 선행 바닥 슬래브(224a) 사이에 간격의 유지를 위하여 고임목(230)이 게재된다.
작업자는 선행 바닥 슬래브(224a)의 시공 후, 임시 흙막이 판(170)들과 가압유닛(180)을 분리하고, 본 굴착을 실시한다. 굴착지반(20)의 본 굴착이 완료되면, 선행 밑창 콘크리트(222a)와 선행 바닥 슬래브(224a)에 연속하도록 본 밑창 콘크리트(222b)와 본 바닥 슬래브(224b)를 순차적으로 시공하고, 선행 바닥 슬래브(224a)에 벽체(226)를 시공한다. 강관말뚝(110) 또는 흙막이 벽(130)들과 벽체(226) 사이에 간격의 유지를 위하여 고임목(232)이 게재된다. 선행 및 본 바닥 슬래브(224a, 224b)와 벽체(226)는 콘크리트의 타설 및 양생에 의하여 시공되는 철근 콘크리트 구조물로 구성될 수 있다. 벽체(226)의 시공이 완료되면, 흙막이 벽(130)들과 벽체(226) 사이에 되메우기(성토) 및 다짐을 실시한다.
도 11과 도 12에 본 발명에 따른 흙막이 방법 및 장치에 의한 대심도 굴착을 설명하기 위한 도면들이 도시되어 있다. 대심도 굴착, 예를 들면 굴착 깊이 17m 정도의 굴착은 앞에서 설명한 저심도 굴착과 마찬가지로 임시 흙막이 판(170)의 설치, 트렌치 굴착, 흙막이 벽(130)들의 설치, 트러스(160)의 설치, 굴착지반(20)의 본 굴착을 등을 단계적으로 실시한다.
도 11의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 작업자는 대심도 굴착을 위하여 강관말뚝(110)들의 시공 시 강관말뚝(110)들과 제2 그라운드앵커(190)의 제2 강선(194)을 함께 시공한다. 하나 이상의 제2 강선(194)의 하단이 강관말뚝(110)들의 외면 하부에 고정되어 있다. 제2 강선(194)은 강관말뚝(110)들과 평행하게 배치되어 강관말뚝(110)들과 함께 지반10)에 시공된다. 제2 강선(194)은 지반(10)이 굴착되면서 강관말뚝(110)들과 함께 노출된다.
도 7을 참조하면, 작업자는 강재말뚝(120)들의 외면에 조인트(210)를 볼팅 또는 용접하여 장착한다. 작업자는 훅(196b)을 띠장(200)에 걸고, 조인트(210)에 브래킷(196)을 볼트(212)들의 체결에 의하여 장착한다. 작업자는 브래킷(196)을 장착한 후, 제2 강선(194)의 상단을 브래킷(196)의 구멍(196)에 통과시킨다. 유압잭 등의 견인수단에 의하여 프리스트레스가 부여되도록 제2 강선(194)을 당기면, 제2 강선(194)은 고리(192)와 브래킷(196) 사이에서 긴장된다. 작업자는 제2 강선(194)의 선단을 앵커헤드(198)에 의하여 브래킷(196)에 고정하여 제2 그라운드앵커(190)의 설치를 완료한다. 제2 그라운드앵커(190)는 강재말뚝(120)들을 보강하여 대심도 굴착을 안전하게 실시할 수 있게 한다. 도 11의 (a), 도 12의 (a) 내지 (c)에 제2 그라운드 앵커(190)는 두 개가 설치되어 있는 것이 예시되어 있다.
도 12의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 작업자는 대심도 굴착을 완료한 후, 콘크리트 구조물(220)의 기초가 되는 선행 밑창 콘크리트(222a), 선행 바닥 슬래브(224a), 본 밑창 콘크리트(222b), 본 바닥 슬래브(224b), 벽체(226)를 시공하고, 흙막이 벽(130)들과 벽체(226) 사이에 되메우기(성토) 및 다짐을 실시한다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 지반 12: 굴착경계선
14: 굴착부지 20: 굴착지반
100: 흙막이 벽 구조물 110: 강관말뚝
120: 강재말뚝 130: 흙막이 벽
140: 복공판 150: 제1 그라운드앵커
152: 앵커체 154: 제1 강선
156: 앵커헤드 160: 트러스
170: 임시 흙막이 파 180: 가압유닛
182: 슬라이드 184: 유압실린더
186: 쐐기 190: 제2 그라운드앵커
192: 고리 194: 제2 강선
196: 브래킷 198: 앵커헤드
200: 띠장 210: 조인트
220: 콘크리트 구조물 224a: 선행 바닥 슬래브
224b: 본 바닥 슬래브 226: 벽체

Claims (6)

  1. 지반의 굴착경계선을 따라 복수의 강관말뚝들을 시공하는 단계와;
    상기 복수의 강관말뚝들의 강성을 보강하기 위하여 상기 복수의 강관말뚝을 통하여 지중과 상기 복수의 강관말뚝들의 상단에 고정되도록 제1 그라운드앵커를 설치하는 단계와;
    상기 굴착경계선 안쪽의 굴착부지에 상기 복수의 강관말뚝들과 간격을 두고 복수의 강재말뚝들을 시공하는 단계와;
    상기 굴착부지를 굴착한 후 상기 복수의 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치하는 단계와;
    상기 복수의 강재말뚝들을 따라 복수의 임시 흙막이 판들을 하강시켜 토사를 지탱하도록 굴착지반에 박아서 설치하는 단계와;
    상기 복수의 강관말뚝들과 상기 복수의 강재말뚝들 사이의 상기 굴착지반을 선행 굴착하는 단계와;
    상기 선행 굴착이 되어 있는 상기 복수의 강관말뚝들 사이에 흙막이 벽을 설치하는 단계와;
    상기 복수의 강관말뚝들과 상기 복수의 강재말뚝들을 연결하도록 트러스를 설치하는 단계와;
    상기 복수의 강재말뚝들의 안쪽에 위치하는 상기 굴착지반을 본 굴착하는 단계를 포함하는 흙막이 벽의 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    지중에 박혀 있는 상기 복수의 강관말뚝들의 외면과 상기 굴착지반 위에 노출되어 있는 상기 복수의 강재말뚝들의 외면을 연결하는 제2 그라운드앵커를 설치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 그라운드앵커를 설치하는 단계는,
    상기 복수의 강관말뚝들의 시공 이전에 상기 복수의 강관말뚝들의 외면 하부에 하나 이상의 제2 강선을 연결한 후 상기 굴착경계선을 따라 상기 복수의 강관말뚝들과 상기 제2 강선을 함께 시공하는 단계와;
    상기 본 굴착에 의하여 상기 굴착지반 위에 노출되어 있는 상기 복수의 강재말뚝들의 외면에 브래킷을 설치하는 단계와;
    상기 제2 강선을 당겨서 인장시켜 상기 브래킷에 고정하는 단계로 이루어지는 흙막이 벽의 시공 방법.
  3. 토사의 지탱을 위하여 강재말뚝을 따라 하강되어 굴착지반에 박힐 수 있도록 상기 강재말뚝에 장착되어 있는 임시 흙막이 판과;
    상기 임시 흙막이 판의 상방에 배치되도록 상기 강재말뚝에 장착되어 있고, 상기 강재말뚝의 양측단을 끼울 수 있도록 한 쌍의 가이드레일들이 일면에 간격을 두고 배치되어 있으며, 상기 한 쌍의 가이드레일들의 서로 마주하는 면은 그 간격이 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 좁아지도록 경사면으로 형성되어 있는 슬라이드와;
    상기 슬라이드를 상기 강재말뚝에 고정할 수 있도록 상기 강재말뚝의 양측단과 상기 한 쌍의 가이드레일들 사이에 박아 넣어져 있는 한 쌍의 쐐기들과;
    상기 임시 흙막이 판의 상단을 가압하여 상기 임시 흙막이 판을 상기 굴착지반에 박을 수 있도록 상기 슬라이드에 장착되어 있는 유압실린더를 포함하는 흙막이 벽의 시공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임시 흙막이 판의 일면에 상기 강재말뚝을 따라 미끄럼 이동할 수 있도록 상기 강재말뚝의 양측단이 끼워지는 한 쌍의 가이드들이 서로 간격을 두고 형성되어 있으며, 상기 임시 흙막이 판의 상단에 상기 유압실린더의 가압력을 상기 임시 흙막이 판에 전달하도록 가압력 지지판이 장착되어 있는 흙막이 벽의 시공 장치.
  5. 지반의 굴착경계선을 따라 시공되어 있는 복수의 강관말뚝들과;
    상기 복수의 강관말뚝들과 간격을 두고 굴착부지에 시공되어 있는 복수의 강재말뚝들과;
    상기 복수의 강관말뚝들의 강성을 보강하기 위하여 상기 복수의 강관말뚝들을 통하여 상기 복수의 강관말뚝들의 상단과 지중 사이에 고정되도록 설치되어 있는 제1 그라운드앵커와;
    상기 복수의 강관말뚝들 사이에 설치되어 있는 흙막이 벽과;
    상기 복수의 강관말뚝들과 상기 복수의 강재말뚝들을 연결하도록 설치되어 있는 트러스와;
    토사의 지탱을 위하여 상기 복수의 강재말뚝들을 따라 하강시켜 굴착지반에 박을 수 있도록 상기 복수의 강재말뚝들에 설치되어 있는 복수의 임시 흙막이 판들을 포함하는 흙막이 벽 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    지중에 박혀 있는 상기 복수의 강관말뚝들의 외면과 상기 굴착지반 위에 노출되어 있는 상기 복수의 강재말뚝들의 외면을 연결하도록 설치되어 있는 제2 그라운드앵커를 더 포함하는 흙막이 벽 구조물.
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