KR20130118529A - 매설 구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물 시공방법 - Google Patents

매설 구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 속이 빈 중공의 원통형 구조체로서, 상하 방향을 따라 절단되어 양측의 절단부가 형성되고, 양측의 절단부 사이에 걸림공(21);이 형성된 것을 특징으로 하는 매설 구조물(20) 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제시함으로써, 구조적으로 안정적이고, 시공이 용이하며 공사비용과 공사기간을 감소시킬 수 있도록 한다.

Description

매설 구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물 시공방법{UNDERGROUND STRUCTURE AND STRUCTURE FOR PROTECTING LANDSLIDE USING THE SAME}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 매설 구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물 시공방법에 관한 것이다.
흙막이 구조물이란, 건설공사 현장에서 비탈지거나 굴토해낸 자리에 설치되어, 낙석이나 파편의 비산을 방지하며, 기초공사 등을 위한 굴토구간의 터파기시 흙벽이 무너져 내리는 것을 방지하기 위하여 임시적으로 설치되는 구조물을 일컫는다.
즉, 흙막이 구조물은 터파기를 안전하게 하기 위한 수단으로 충분한 강도와 강성을 가져 작용하중에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
종래에 가장 널리 사용되는 흙막이 공법으로는 레이커(raker) 공법, 어스앵커 공법, 버팀보(strut) 공법 등이 있다.
이와 같은 흙막이 공법은 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저 레이커(raker) 공법의 경우, 굴착심도가 깊으면 레이커 부재의 장대화에 의한 좌굴 문제가 발생하며, 보강 단수 증가 및 중간말뚝 시공에 의하여 시공성이 불량하고 공사비가 증가되는 문제점이 있다.
또한, 레이커에 의하여 구조물의 바닥 슬래브에 open hole이 과다하게 발생됨에 따라 방수성이 저하되고, 레이커 절단에 의한 자재손실의 문제점이 있다.
어스앵커 공법의 경우, 지하 수위가 높을 때 그라우팅 실효성이 적어 침하가 우려되고, 정착부위의 토질의 상태에 따라 지지력이 불확실해진다는 문제점이 있다.
또한, 대지경계에 충분한 여유가 없을 때는 어스앵커 시공이 불가능하다는 문제점이 있다.
버팀보(strut) 공법의 경우, 굴착면적이 크게 되면 버팀보가 길어지게 되므로 온도변화에 의한 수축팽창과 자체의 비틀림, 이음부의 좌굴 등을 포함한 흙막이 구조물 전체의 변형으로 주변 지반이 침하될 수 있다.
또한, 촘촘하게 배치된 버팀보에 의하여 작업성이 저하되고, 공사비가 매우 과다해진다는 문제점이 있다.
즉, 종래에 사용되는 흙막이 공법의 총체적인 문제점은 다음과 같이 세가지로 볼 수 있다.
첫째, 굴착면적이 클 경우, 버팀보 길이의 장대화로 인하여 좌굴현상 및 비틀림이 발생하며 공사비가 매우 과다하여 현실적으로 적용이 불가능한 문제점이 있다.
둘째, 레이커, 버팀보, 앵커 등의 설치작업으로 인하여 공사 비용이 커지고, 공사기간이 늘어난다는 문제점이 있다.
셋째, 고심도 또는 연약지반에서 공사를 수행할 경우 레이커, 앵커의 길이가 길어지며 보강단수가 과다하여 시공성이 불량해지고, 흙막이 구조물의 변형을 초래한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 구조적으로 안정적이고, 시공이 용이하며 공사비용과 공사기간을 감소시킬 수 있는 매설구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 매설 구조물(20)은 속이 빈 중공의 원통형 구조체로서, 상하 방향을 따라 절단되어 양측의 절단부가 형성되고, 상기 양측의 절단부 사이에 걸림공(21);이 형성된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 양측의 절단부가 내측으로 경사지게 절곡되어 걸림부(22);를 형성하고,상기 걸림공(21)은 상기 양측의 걸림부(22) 사이에 형성된 것이 바람직하다.
상기 양측의 걸림부(22) 사이의 간격을 유지하도록, 상기 걸림공(21)에 상하 방향으로 상호 간격을 두고 설치된 복수의 보강부재(30);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보강부재(30)는 사다리꼴 구조인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 매설 구조물(20)을 이용한 흙막이 구조물로서, 지중에 매설된 상기 매설 구조물(20); 후단이 상기 매설 구조물(20)에 결합하는 연결부재(40); 상기 연결부재(40)의 전단이 결합하는 흙막이 벽체(10);를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물을 함께 제시한다.
상기 연결부재(40)는 로드부(41); 상기 흙막이 벽체(10)에 지지되도록, 상기 로드부(41)의 전단에 형성된 헤드부(42); 상기 걸림공(21)을 통과하여 상기 매설 구조물(20)에 록킹하도록, 상기 로드부(41)의 후단에 형성된 록킹부(43);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 헤드부(42)는 상기 흙막이 벽체(10)의 엄지말뚝 또는 띠장에 결합되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 록킹부(43)에는 상기 걸림부(22)와 끼워져 결합되도록 전방 양측에 록킹홈(44)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 로드부(41)와 상기 록킹부(43)는 착탈 가능하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 록킹부(43)는 상기 걸림공(21)을 통과한 후, 소정 각도 회전에 의해 상기 걸림공(21)의 가장자리에 록킹하도록 높이와 폭이 상이하게 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 흙막이 구조물을 이용한 흙막이 구조물 시공방법으로서, 상하 방향으로 소정의 거리만큼 상호 간격을 두고 복수의 관통공(11)이 형성된 상기 흙막이 벽체(10)를 설치하는 흙막이 벽체 설치단계; 상기 관통공(11)에 대응하는 위치에 상기 걸림공(21)이 형성된 상기 매설 구조물(20)을 지중에 설치하는 매설 구조물 설치단계; 상기 흙막이 벽체(10)가 노출되도록 굴착하는 굴착단계; 상기 관통공(11)과 상기 걸림공(21)이 연통하도록 지중을 천공하는 지중 천공단계; 상기 연결부재(40)를 상기 관통공(11)과 상기 걸림공(21) 사이에 관통 결합하는 연결부재 관통 결합단계; 상기 걸림공(21)을 통과한 상기 연결부재(40)를 회전에 의하여 상기 록킹부(43)가 상기 걸림공(21)에 걸리도록 하는 연결부재 회전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물 시공방법을 함께 제시한다.
상기 지중 천공단계는 케이싱 천공 또는 직천공을 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 효율적인 구조로 시공성을 높이고, 구조적으로 안정적이고, 시공이 용이하며 공사비용과 공사기간을 감소시킬 수 있는 매설구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제공한다.
도 1 이하는 본 발명에 의한 매설구조물 및 이를 이용한 흙막이 구조물의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 흙막이 구조물의 제 1 실시예의 사시도.
도 2는 흙막이 구조물의 제 1 실시예의 평면도.
도 3은 흙막이 구조물의 제 2 실시예의 사시도.
도 4는 흙막이 구조물의 제 2 실시예의 평면도.
도 5는 연결부재의 평면도.
도 6은 흙막이 구조물의 제 3 실시예의 사시도.
도 7은 흙막이 구조물의 제 4 실시예의 사시도.
도 8은 흙막이 구조물의 제 4 실시예의 단면도.
도 9는 흙막이 구조물의 제 4 실시예의 평면도.
도 10은 직천공용 록킹부의 평면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 매설 구조물(20)은 속이 빈 중공의 원통형 구조체로서, 상하 방향을 따라 절단되어 양측의 절단부가 형성되고, 양측의 절단부 사이에 걸림공(21);이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 흙막이 구조물은 상기 매설 구조물(20)을 이용한 것으로서, 지중에 매설된 상기 매설 구조물(20); 후단이 매설 구조물(20)에 결합하는 연결부재(40);연결부재(40)의 전단이 결합하는 흙막이 벽체(10);를 포함하여 구성된다(도 1).
먼저, 매설 구조물(20)의 원통형의 구조는 지중에 매설되었을 때 가장 안정적인 구조라는 장점이 있다.
또한, 재활용된 구조체를 사용하여도 무방하여 환경적 측면에서 바람직하며, 속이 빈 중공의 구조체이기 때문에 원가 절감의 효과도 얻을 수 있다.
종래의 흙막이 구조물은 대부분 지보재로써 레이커, 버팀보, 앵커 등을 사용한다.
그러나 이러한 구조는 굴착면적이 클 경우에 버팀보의 사용이 불가능하고, 대지경계에 충분한 여유가 없거나 연약지반일 경우에는 앵커의 사용이 불가능하다는 단점이 있다.
또한, 굴착심도가 깊은 경우에 레이커 공법은 지보재의 장대화에 의해 공사비가 증가하고, 지보재의 좌굴 현상에 의한 지반의 침하, 흙막이 구조물의 변형이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 타이로드(TIE ROD)공법이 사용되는데, 일반적인 타이로드 공법은 지중에서 타이로드를 저항체(파일 또는 콘크리트 블록)에 고정시키지 못하므로 굴착 공사시 흙막이 벽체(10) 배면 지반을 타이로드가 저항체에 연결되는 지점까지 굴착해야 한다.
또한, 성토공사에서는 일정 높이를 성토한 후, 타이로드를 저항체에 고정한 후에, 다음단계의 성토를 실시하는 과정을 통하여 타이로드를 저항체에 체결한다.
따라서, 공사비용이 증가하며 공사기간이 늘어나게 된다는 문제점이 있다.
본 발명에 의한 매설 구조물(20)을 이용한 흙막이 구조물은 매설 구조물(20)과 연결부재(40)를 이용하여 종래의 공법에서 사용된 지보재의 역할을 대체함으로써, 천공길이를 감소시키고 더 안정적인 구조를 취할 수 있다.
따라서, 공사비를 절감하고 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 기존의 타이로드 공법과는 달리 본 발명은 지중에서 연결부재(40)를 매설 구조물(20)에 결합시키기 때문에 굴착작업이 수월하며, 흙막이 벽체(10) 주변에 구조물이 위치하더라도 공사가 가능하고, 공사기간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 흙막이 구조물은 매설 구조물(20)의 걸림공(21)에 연결부재(40)가 통과하여 걸림부(22)에 결합함으로써, 연결부재(40)에 의해 매설 구조물(20)과 흙막이 벽체(10)가 상호 연결되는 구조를 형성한다(도 1,2).
따라서, 매설 구조물(20)은 연결부재(40)에 의해 흙막이 벽체(10)에 연결되어 흙막이 벽체(10)가 굴착면을 지지하도록 흙막이 벽체(10)에 저항력을 제공하는 기능을 한다.
여기서, 연결부재(40)는 흙막이 벽체(10)에 충분한 저항력을 제공할 수 있는 강봉을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 연결부재(40)의 길이는 흙막이 벽체(10)와 매설 구조물(20) 사이의 이격 간격에 대응하게 형성하는 것이 바람직하다.
연결부재(40)는 매설 구조물(20)에 상하 방향을 따라 형성된 걸림공(21)과 대응하도록 흙막이 벽체(10)에 상하 방향을 따라 복수로 설치하는 것이 기능을 더 효과적으로 발휘할 수 있고, 구조적 측면에서 안정적이다.
흙막이 벽체(10)가 엄지말뚝, 토류판, 띠장 등에 의해 구성되는 경우, 연결부재(40)의 전단은 엄지말뚝 또는 띠장에 형성된 관통공(11)에 결합하는 것이 바람직하다.
매설 구조물(20)은 양측의 절단부가 내측으로 경사지게 절곡되어 걸림부(22);를 형성하고, 걸림공(21)은 양측의 걸림부(22) 사이에 형성된 구조를 취할 수 있다(도 3,4).
이와 같이 절곡형의 걸림부(22)를 포함할 경우, 매설 구조물(20)이 받는 하중이 걸림부(22)의 경사 방향을 따라 분산되기 때문에 매설 구조물(20)의 변형을 저지하여 구조적 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
매설 구조물(20)은 걸림공(21)에 상하 방향으로 상호 간격을 두고 설치된 복수의 보강부재(30);를 설치할 수 있다(도 6,7,8).
여기서, 복수의 보강부재(30)는 양측의 걸림부(22) 사이의 간격을 유지하도록 하는 역할을 한다.
이러한 구조를 취할 경우, 매설 구조물(20)이 연결부재(40)의 하중에 의하여 변형되지 않고 원형을 유지할 수 있도록 하여 내구성 및 구조적 측면에서 안정적이라는 장점이 있다.
보강부재(30)는 기능을 충족시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 관계없지만, 사다리꼴 구조인 것이 구조적 측면에서 안정적이다.
그 이유는 다음과 같다.
사다리꼴 구조의 보강부재(30)를 걸림공(21)에 설치할 경우, 보강부재(30)의 각도가 양측의 걸림부(22) 내측의 경사각과 거의 일치하도록 결합하는 것이 가능하다.
따라서, 양측의 걸림부(22) 내측과 보강부재(30) 사이의 빈 공간이 거의 존재하지 않게 되어, 일체형 결합의 구조를 취할 수 있기 때문이다(도 6).
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 흙막이 구조물은 매설 구조물(20), 연결부재(40), 흙막이 벽체(10)로 구성된다.
여기서 연결부재(40)는 로드부(41); 흙막이 벽체(10)에 지지되도록, 로드부(41)의 전단에 형성된 헤드부(42); 걸림공(21)을 통과하여 매설 구조물(20)에 록킹하도록, 로드부(41)의 후단에 형성된 록킹부(43);로 구성된다.
헤드부(42)의 직경은 흙막이 벽체(10)의 관통공(11)의 직경에 비하여 크게 형성되는 것이 구조적 측면에서 바람직하다.
이에, 록킹부(43)가 매설 구조물(20)에 록킹한 상태에서 헤드부(42)가 흙막이 벽체(10)를 지지할 수 있게 된다.
헤드부(42)는 앞서 설명한 바와 같이, 흙막이 벽체(10)에 지지되도록 하기 위하여, 엄지말뚝 또는 띠장에 형성된 관통공(11)에 결합한다.
록킹부(43)에는 걸림부(22)와 끼워져 결합되도록 전방 양측에 록킹홈(44)이 형성되는 것이 바람직하다(도 5).
록킹부(43)에 록킹홈(44)이 형성되면, 연결부재(40)가 흙막이 벽체(10)에 의해 전방을 향하는 하중을 받는 경우, 록킹홈(44)이 걸림부(22)의 끝단에 걸리므로 유동이 방지되고, 안정적인 구조를 얻을 수 있는 장점이 있다(도 4).
로드부(41)와 록킹부(43)는 착탈 가능하게 형성되는 것이 바람직하다.
로드부(41)와 록킹부(43)의 분리가 가능하면, 공사가 완료된 후 매설 구조물(20)의 제거 시, 연결부재(40)에 의한 방해를 최소화할 수 있기 때문이다.
따라서, 제거 작업이 수월해져 공기를 단축시키고 시공성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
록킹부(43)가 매설 구조물(20)에 록킹하는 원리는 다음과 같다.
록킹부(43)는 걸림공(21)을 통과한 후, 소정 각도 회전에 의해 걸림공(21)의 가장자리에 걸림으로써 유동이 방지된다.
이를 위하여, 록킹부(43)의 구조는 높이(h)와 폭(w)이 상이하게 형성되는 것이 바람직하다(도 3,4).
구체적으로, 록킹부(43)의 단면의 폭(w)은 걸림공(21)의 최소폭(d1)에 비하여 크게 형성되고, 흙막이 벽체(10)의 관통공(11)의 반경(d2)에 비하여 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 록킹부(43)가 흙막이 벽체(10)의 관통공(11)을 통과하고 매설 구조물(20)의 걸림공(21)을 통과한 후, 연결부재(40)를 회전시켜 록킹부(43)가 걸림공(21)의 가장자리에 걸림으로써 유동하지 않게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 시공 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 공법은, 상하 방향으로 소정의 거리만큼 상호 간격을 두고 복수의 관통공(11)이 형성된 흙막이 벽체(10)를 설치하는 흙막이 벽체 설치단계; 관통공(11)에 대응하는 위치에 걸림공(21)이 형성된 매설 구조물(20)을 지중에 설치하는 매설 구조물 설치단계; 흙막이 벽체(10)가 노출되도록 굴착하는 굴착단계; 관통공(11)과 걸림공(21)이 연통하도록 지중을 천공하는 지중 천공단계; 연결부재(40)를 관통공(11)과 걸림공(21) 사이에 관통 결합하는 연결부재(40) 관통 결합단계; 걸림공(21)을 통과한 연결부재(40)를 회전에 의하여 록킹부(43)가 걸림공(21)에 걸리도록 하는 연결부재 회전단계;를 포함하여 구성된다(도 9).
여기서, 관통공(11)은 연결부재(40)가 관통하도록 연결부재(40)의 수에 대응하게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 관통공(11)은 흙막이 벽체(10)를 지중에 설치하기 전에 형성할 수도 있지만, 흙막이 벽체(10)를 지중에 설치하고, 굴착한 후에 천공하는 단계에서 형성할 수도 있다.
굴착단계에서는 흙막이 벽체(10)에 형성되어 있는 관통공(11)이 노출되도록 소정 깊이를 굴착한다.
지중 천공단계에서는 지반조건에 따라 케이싱 천공 또는 직천공을 실시할 수 있다.
대부분의 경우에는 케이싱 천공이 가능하지만, 지반조건이 매우 열악한 경우에는 록킹부(43)에 천공비트(45)가 결합된 직천공용 록킹부(46)를 사용하여 케이싱 없이 직접 천공하는 것이 바람직하다(도 10).
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 흙막이 벽체 40 : 연결부재
11 : 관통공 41 : 로드부
20 : 매설 구조물 42 : 헤드부
21 : 걸림공 43 : 록킹부
22 : 걸림부 44 : 록킹홈
30 : 보강부재 45 : 천공비트
46 : 직천공용 록킹부

Claims (12)

  1. 속이 빈 중공의 원통형 구조체로서, 상하 방향을 따라 절단되어 양측의 절단부가 형성되고,
    상기 양측의 절단부 사이에 걸림공(21);이 형성된 것을 특징으로 하는 매설 구조물(20).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양측의 절단부가 내측으로 경사지게 절곡되어 걸림부(22);를 형성하고,
    상기 걸림공(21)은 상기 양측의 걸림부(22) 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 매설 구조물(20).
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 양측의 걸림부(22) 사이의 간격을 유지하도록, 상기 걸림공(21)에 상하 방향으로 상호 간격을 두고 설치된 복수의 보강부재(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매설 구조물(20).
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 보강부재(30)는
    사다리꼴 구조인 것을 특징으로 하는 매설 구조물(20).
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 매설 구조물(20)을 이용한 흙막이 구조물로서,
    지중에 매설된 상기 매설 구조물(20);
    후단이 상기 매설 구조물(20)에 결합하는 연결부재(40);
    상기 연결부재(40)의 전단이 결합하는 흙막이 벽체(10);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결부재(40)는
    로드부(41);
    상기 흙막이 벽체(10)에 지지되도록, 상기 로드부(41)의 전단에 형성된 헤드부(42);
    상기 걸림공(21)을 통과하여 상기 매설 구조물(20)에 록킹하도록, 상기 로드부(41)의 후단에 형성된 록킹부(43);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 헤드부(42)는 상기 흙막이 벽체(10)의 엄지말뚝 또는 띠장에 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 록킹부(43)에는 상기 걸림부(22)와 끼워져 결합되도록 전방 양측에 록킹홈(44)이 형성된 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 로드부(41)와 상기 록킹부(43)는 착탈 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 록킹부(43)는 상기 걸림공(21)을 통과한 후, 소정 각도 회전에 의해 상기 걸림공(21)의 가장자리에 록킹하도록 높이와 폭이 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
  11. 제 10항의 흙막이 구조물을 이용한 흙막이 구조물 시공방법으로서,
    상하 방향으로 소정의 거리만큼 상호 간격을 두고 복수의 관통공(11)이 형성된 상기 흙막이 벽체(10)를 설치하는 흙막이 벽체 설치단계;
    상기 관통공(11)에 대응하는 위치에 상기 걸림공(21)이 형성된 상기 매설 구조물(20)을 지중에 설치하는 매설 구조물 설치단계;
    상기 흙막이 벽체(10)가 노출되도록 굴착하는 굴착단계;
    상기 관통공(11)과 상기 걸림공(21)이 연통하도록 지중을 천공하는 지중 천공단계;
    상기 연결부재(40)를 상기 관통공(11)과 상기 걸림공(21) 사이에 관통 결합하는 연결부재 관통 결합단계;
    상기 걸림공(21)을 통과한 상기 연결부재(40)를 회전에 의하여 상기 록킹부(43)가 상기 걸림공(21)에 걸리도록 하는 연결부재 회전단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물 시공방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 지중 천공단계는
    케이싱 천공 또는 직천공을 하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물 시공방법.
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