KR20190036591A - 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흙막이 엄지말뚝에 브라켓을 설치하고, 상기 브라켓에 강봉 또는 강선을 설치하여, 상기 강봉 또는 강선에 긴장력을 가하여 토압을 지지하는 프리스트레스 빔 자립공법을 도입함으로써, 버팀보 설치 개수를 대폭 줄임으로써 넓은 작업공간을 확보하여 장비작업의 효율성 증가로 인한 공사기간의 단축 및 강재의 사용량이 감소되어 공사비 절감 및 시공성 향상을 도모하도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝은 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝과; 상기 엄지말뚝의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓과; 상기 브라켓 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 제작하는 단계(S 1); 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 항타 근입하는 단계(S 3); 상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S 4); 상기 엄지말뚝에 설치된 인장재를 인장하는 단계(S 5); 상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 토류판을 설치하는 단계(S 6)로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법{Thrust pile with prestress and self-supporting type pile construction using it}
본 발명은 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법에 관한 것으로, 특히 자립식 흙막이 벽체에 발생하는 휨응력을 감소시키기 위해 강봉 또는 강선에 사전에 긴장력을 적용하여 배면 토압에 의해 발생되는 휨모멘트 및 수평변위를 감소시키도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법에 관한 것이다.
현재 일반적으로 지하구조물 시공을 위하여 지반의 깊은 굴착시 흙막이 벽체를 유지하기 위하여 어스앵커 공법을 많이 이용하고 있다.
여기서, 상기한 어스앵커 공법은 인접부지를 10M 이상 근입하여 어스앵커를 정착하지만 인접부지의 이용이 제한 될 경우에는 굴착고 약 2.5m 마다 스트러트(strut) 또는 레이커(raker) 방식을 적용할 수밖에 없는데 경제성 및 공사 조건상 크게 불리한 문제가 있다.
또한, 버팀보 및 앵컬흘 이용한 종래의 공법은 버팀보를 터파기 수직방향으로 2∼3m 간격으로 촘촘하게 설치함으로써 작업공간이 협소하여 중장비 사용에 불편함을 초래하고, 또한 앵커를 활용할 경우에는 도심지 굴착에서 사유지 침범 및 기존 구조물 파손과 인근 지하수가 유입되어 공사에 상당한 어려움을 초래하는 문제가 있다.
등록특허 10-1609805(등록일: 2016년 03월 31일)
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 흙막이 엄지말뚝에 브라켓을 설치하고, 상기 브라켓에 강봉 또는 강선을 설치하여, 상기 강봉 또는 강선에 긴장력을 가하여 토압을 지지하는 프리스트레스 빔 자립공법을 도입함으로써, 버팀보 설치 개수를 대폭 줄임으로써 넓은 작업공간을 확보하여 장비작업의 효율성 증가로 인한 공사기간의 단축 및 강재의 사용량이 감소되어 공사비 절감 및 시공성 향상을 도모하도록 한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝은 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝과; 상기 엄지말뚝의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓과; 상기 브라켓 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 제작하는 단계(S 1); 지반에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 항타 근입하는 단계(S 3); 상기 항타 근입된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝에 모래를 충전하는 단계(S 4); 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝에 설치된 인장재를 인장하는 단계(S 5); 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 토류판을 설치하는 단계(S 6)로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝과 이를 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 작업공간 확보로 시공기간의 단축이 필요한 경우, 건축이나 토목구조물에서 버팀보나 앵커로 지지가 곤란한 경우, 사유지 침범이나 지중매설물로 인한 앵커 시공이 곤란한 경우, 앵커 시공으로 인한 피해가 우려되는 경우, 버팀보로 인해 작업의 효율성이 현저히 저하되는 경우, 기타 공기단축 및 공사비 절감이 요구되는 경우에 적용할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 종래의 공법에서 지보재 설치공정의 생략 및 원활한 굴착작업의 진행으로 설치비용 및 공기기간을 20-30% 이상을 단축할 수 있다.
특히 종래의 일반 공법에 비해 강재량 감소로 인하여 경제성을 제고할 수 있고, 무지보공법으로 본체 구조물 시공시 간섭을 최소화할 수 있다.
셋째, 본 발명은 변위발생 지속시 변위 강제 억제방식으로 안정성이 보장된다.
즉, 종래의 공법은 파괴시 전단파괴로 위험하나, 본 발명은 변위발생 지속시 보완 대응이 가능하고, 프리스트레스로 인한 변위 회복 및 하중상쇄로 안정성을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 휨모멘트 분포도,
도 3은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝의 브라켓을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이를 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공상태를 도시한 예시도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 휨모멘트 분포도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P))은 자립식 흙막이 벽체에 발생하는 휨응력을 감소시키기 위해 엄지말뚝(100)에 브라켓(200)을 설치하고, 상기 브라켓(200)에 강봉 또는 강선으로 이루어진 인장재(300)를 사전에 긴장력을 적용하여 지반 굴착의 배면 토압에 의해 발생되는 휨모멘트와 수평변위를 감소시키도록 한 구조체이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝의 브라켓을 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P))은 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(200)과; 상기 브라켓(200) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(300)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)은 엄지말뚝(100), 브라켓(200) 및 인장재(300)가 유기적으로 결합된 구조체이다.
여기서, 상기 엄지말뚝(100)은 플랜지와 웨브로 이루어진 H빔이다.
또한, 상기 브라켓(200)은 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)으로 구성된다.
여기서, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 동일한 형상으로 엄지말뚝(100)에 서로 대향되게 설치된다.
특히, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 사각형상으로 이루어진 수평판(210)과; 상기 수평판(210)의 단부로부터 직각으로 꺾여 형성되며, 상부가 호형으로 형성되는 수직판(220)과; 상기 수평판(210)과 수직판(220) 간에 경사지게 배치되며, 삼각형상으로 이루어진 경사판(230)과; 상기 수직판(220)에 일정한 직경을 갖도록 다수개가 천공 형성된 정착공(240)으로 구성된다.
여기서, 상기 수평판(210)과 수직판(220) 및 경사판(230)의 형상을 각각 다르게 한 이유는 정착공(240)에 설치되는 인장재(300)의 긴장에 따른 브라켓(200)의 변형을 방지하고, 강재량을 감소시키기 위함이다.
즉, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 수평판(210), 수직판(220), 경사판(230) 및 정착공(240)이 유기적으로 결합된 부재이다.
여기서, 상기 수직판(220)은 수평판(210)과 경사판(230)에 비하여 두께가 더 두껍게 형성된다.
이와 같이 수직판(220)을 더 두껍게 형성한 이유는 상, 하부브라켓(200a, 200b)의 정착공(240)에 설치되는 인장재(300)를 효율적으로 긴장하기 위해 두께를 다르게 형성하고, 상기 수평판(210)과 경사판(230)은 두께가 동일하게 형성된다.
한편, 상기 경사판(230)은 수평판(210)에 부착시 수평판(210)의 내측에는 복수의 큰 경사판(230)이 설치되고, 상기 큰 경사판(230)의 외측에 작은 경사판(230)이 설치된다.
이와 같이 경사판(230)의 크기를 다르게 한 이유는 인장재(300) 긴장시 힘을 많이 받는 부분은 경사판(230)의 크기를 크게 하고, 힘을 적게 받는 부분은 경사판(230)의 크기를 작게 하여 불필요한 강재의 낭비를 방지하기 위함이다.
한편, 상기 상부브라켓(200a)이 엄지말뚝(100)에 설치시에는 엄지말뚝(100)의 최상단과 동일 수평선상으로 상부브라켓(200a)의 수직판(220)이 일치되게 설치된다.
또한, 상기 하부브라켓(200b)은 상기 상부브라켓(200a)으로부터 하향 수직으로 일정거리 유지된 상태로 엄지말뚝(100)에 설치된다.
여기서, 상기 하부브라켓(200b)은 상부브라켓(200a)에 대향되는 위치인 엄지말뚝(100)의 최하단에 근접되는 위치에 엄지말뚝(100)을 수직으로 하여 설치하는 것이 구조적으로 유리하다.
또한, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b) 사이에 전장이 너무 길어질 경우, 엄지말뚝(100)에는 소정의 위치에 중간간격재를 설치할 수 있다.
한편, 상기 인장재(300)는 고강도 구조용 강봉 또는 강선으로 구성할 수도 있음을 밝혀둔다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이를 도시한 예시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공상태를 도시한 예시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 제작하는 단계(S 1); 지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 항타 근입하는 단계(S 3); 상기 항타 근입된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)에 모래를 충전하는 단계(S 4); 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)에 설치된 인장재(300)를 인장하는 단계(S 5); 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 토류판(미도시)을 설치하는 단계(S 6)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝(100)의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(200)과; 상기 브라켓(200) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(300)로 구성되고, 상기 브라켓(200)은 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)으로 구성되고, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 사각형상으로 이루어진 수평판(210)과; 상기 수평판(210)의 단부로부터 직각으로 꺾여 형성되며, 상부가 호형으로 형성되는 수직판(220)과; 상기 수평판(210)과 수직판(220) 간에 경사지게 배치되며, 삼각형상으로 이루어진 경사판(230)과; 상기 수직판(220)에 일정한 직경을 갖도록 다수개가 천공 형성된 정착공(240)으로 구성되며, 상기 수직판(220)은 수평판(210)과 경사판(230)에 비하여 두께가 더 두껍게 형성되며, 상기 수평판(210)과 경사판(230)은 두께가 동일하게 형성되며, 상기 경사판(230)은 수평판(210)에 부착시 수평판(210)의 내측에는 복수의 큰 경사판(230)이 설치되고, 상기 큰 경사판(230)의 외측에 작은 경사판(230)이 설치되며, 상기 상부브라켓(200a)을 엄지말뚝(100)에 설치할 때에는 엄지말뚝(100)의 최상단과 동일 수평선상으로 상부브라켓(200a)의 수직판(220)이 일치되게 설치되며, 상기 하부브라켓(200b)은 상기 상부브라켓(200a)으로부터 하향 수직으로 일정거리 유지된 상태로 엄지말뚝(100)에 설치되며, 상기 하부브라켓(200b)은 상부브라켓(200a)에 대향되는 위치인 엄지말뚝(100)의 최하단에 근접되는 위치에 엄지말뚝(100)을 수직으로 설치하며, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b) 사이가 너무 길어질 경우에는 엄지말뚝(100)의 소정의 위치에 중간간격재를 설치할 수 있으며, 상기 인장재(300)는 고강도 구조용 강봉 또는 강선으로 구성된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P))을 제작하고, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P))을 설치할 대상 지반(G)을 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성한 후, 상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 항타 근입한 후, 상기 항타 근입된 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)에 모래를 충전한 후, 상기 엄지말뚝(100)에 설치된 인장재(300)를 소정의 힘으로 인장시킨 후, 상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 반복 진행하면서 토류판(미도시)을 설치한다.
또한, 상기 굴착 단계별로 변위 계측 및 관리를 시행한다.
여기서, 상기 항타 근입단계(S 3)는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)의 브라켓(200) 방향이 굴착배면을 향하도록 한 상태로 천공홀(H)에 근입한다.
즉, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)의 근입방향을 굴착배면 방향으로 설치한 이유는 자립식 흙막이 벽체에 발생하는 휨응력을 감소시키기 위함으로, 엄지말뚝(100)에 브라켓(200)을 설치하고, 상기 브라켓(200)에 인장재(300)를 설치하여 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 형성한 후, 사전에 긴장력을 적용하여 굴착지반 배면 토압에 의해 발생되는 휨모멘트 및 수평변위를 감소시키기 위함으로, 상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P) 후면부에 인장재(300)에 의한 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P) 근입 후 인장하여 배면토압에 저항토록 하기 위함이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법은 흙막이 엄지말뚝(100)에 브라켓(200)을 설치하고, 상기 브라켓(200)에 강봉 또는 강선으로 이루어진 인장재(300)를 설치하여, 상기 인장재(300)에 긴장력을 가하여 토압을 지지하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 도입함으로써, 버팀보 설치 개수를 대폭 줄임으로써 넓은 작업공간을 확보하여 장비작업의 효율성 증가로 인한 공사기간의 단축 및 강재의 사용량이 감소되어 공사비 절감 및 시공성 향상을 도모하는 작용효과가 있다.
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.
100: 엄지말뚝 200: 브라켓
200a: 상부브라켓 200b: 하부브라켓
210: 수평판 220: 수직판
230: 경사판 240: 정착공
300: 인장재
G: 지반 H: 천공홀
P: 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝 T: 가시설

Claims (6)

  1. 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과;
    상기 엄지말뚝의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(200)과;
    상기 브라켓(200) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(300)로 구성됨을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브라켓(200)은 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)으로 구성되고, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 사각형상으로 이루어진 수평판(210)과; 상기 수평판(210)의 단부로부터 직각으로 꺾여 형성되며, 상부가 호형으로 형성되는 수직판(220)과; 상기 수평판(210)과 수직판(220) 간에 경사지게 배치되며, 삼각형상으로 이루어진 경사판(230)과; 상기 수직판(220)에 일정한 직경을 갖도록 다수개가 천공 형성된 정착공(240)으로 구성됨을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝.
  3. 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 제작하는 단계(S 1);
    지반(G)에 일정한 간격을 두고, 소정의 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2);
    상기 천공홀(H)에 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)을 항타 근입하는 단계(S 3);
    상기 항타 근입된 엄지말뚝(100)에 모래를 충전하는 단계(S 4);
    상기 엄지말뚝에 설치된 인장재를 인장하는 단계(S 5);
    상기 엄지말뚝(100)의 전면부를 굴착 진행함과 동시에 토류판을 설치하는 단계(S 6)로 이루어짐을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝은 일정한 길이를 갖는 H빔으로 이루어진 엄지말뚝(100)과; 상기 엄지말뚝의 소정의 위치에 상호 대향되게 볼팅 결합되는 브라켓(200)과; 상기 브라켓(200) 간에 수직으로 고정 설치되는 인장재(300)로 구성됨을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브라켓(200)은 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)으로 구성되고, 상기 상부브라켓(200a)과 하부브라켓(200b)은 일정한 두께 및 폭을 갖는 사각형상으로 이루어진 수평판(210)과; 상기 수평판(210)의 단부로부터 직각으로 꺾여 형성되며, 상부가 호형으로 형성되는 수직판(220)과; 상기 수평판(210)과 수직판(220) 간에 경사지게 배치되며, 삼각형상으로 이루어진 경사판(230)과; 상기 수직판(220)에 일정한 직경을 갖도록 다수개가 천공 형성된 정착공(240)으로 구성됨을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 항타 근입단계(S 3)는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝(P)의 브라켓(200) 방향이 굴착배면을 향하도록 한 상태로 천공홀(H)에 근입함을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 엄지말뚝을 이용한 자립식 가설 흙막이 시공방법.
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