KR20220128814A - 시공성이 향상된 cip를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법으로, 일정간격으로 다수개의 케이싱을 관입하고 상기 케이싱 내부를 굴착하는 제1 단계; 상기 케이싱 내부에 H빔을 관입하고 레미콘을 타설하여 다수개의 기둥구근을 일정간격으로 설치하는 제2 단계; 상기 케이싱을 인발하는 제3 단계; 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 1개의 임시케이싱을 관입하고 상기 임시케이싱 내부를 굴착하는 제4 단계; 상기 임시케이싱 내부에 양질토를 삽입하는 제5 단계; 상기 임시케이싱을 인발하는 제6 단계; 상기 양질토 내부에 제트그라우팅관을 삽입하고 회전 및 인발하면서 상기 제트그라우팅관이 그라우팅재를 분사하며 주변토질을 개선하는 제7 단계; 및, 주변토질 개선으로 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 상기 그라우팅재와 상기 양질토 그리고 주변 토사가 혼합되어 형성된 스마트월이 형성되는 제8 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법에 관한 것이다.

Description

시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법{CONSTRUCTION METHOD OF RETAINING WALL USING CIP WALL}

본 발명은 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 강관을 이용하여 종래 CIP공법의 문제점을 개선함으로써 강성이 보다 증대되고 경제적인 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법에 관한 것이다.

CIP(Cast In Placed Pile) 공법은 지하구조물의 구축을 위한 굴착공사시 굴착으로 인한 주변의 지반붕괴를 방지하기 위한 흙막이 벽체를 구축하는 공법의 하나로, 지반굴착 이전에 어스오거 등의 대구경 굴삭기로 필요한 깊이까지 천공한 후, 천공한 공 내에 현장콘크리트 말뚝말뚝을 연속하여 지중에 설치하여 주열식으로 흙막이 벽체를 형성하는 공법이다.

이러한 CIP공법은 지반조건에 구애받지 않고 거의 모든 지반에 적용이 가능하며, 굴착이 완료되어 지하구조물을 구축할 때 지하 외부옹벽과의 합벽이 가능하므로, 지하구조물을 근접하여 시공할 수 있어 터파기를 최소화시킬 수 있을 뿐 아니라 대지 내 지하구조물의 구축공간을 최대화할 수 있어 토지이용률을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

한편 지하수위가 높거나 연약지반에서는 천공시에 공벽이 붕괴되거나 주변지반의 이완을 방지하기 위하여 안정액 또는 강관 케이싱을 사용하게 된다. 강관 케이싱은 어스오거에 의한 굴착과 동시에 지중에 시공하여야 하며 공내 철근배근 및 콘크리트 타설이 완료되면 콘크리트가 경화되기 전에 인발하여 재사용하게 된다.

또 대심도 굴착은 토압과 지하수에 의한 흙막이 벽체 배면의 압력 증가를 수반하게 되므로, 일반적으로 흙막이 벽체의 강성 증대를 위하여 일정한 간격으로 CIP 내부에 H형강 등의 보강재를 설치하고 있다.

더욱이 대심도 굴착이 필요한 경우에는 일반적으로 일정심도 이하에서는 암반 굴착을 피할 수 없으므로, 여기에 CIP공법이 적용되는 경우 CIP 흙막이 벽체를 암반의 상부 토사지반까지만 구축하고, 암반 이하에 대하여는 CIP 내부에 설치하는 상기의 H형강 등의 보강재를 암반으로 연장하여 설치하고, 이를 엄지말뚝으로 하여 토류판을 끼워 흙막이 벽체를 구성하거나 숏크리트를 시공하게 된다.

그런데, 흙막이 벽체의 강성증대를 목적으로 하는 상기의 H형강은 고가의 자재이고 강관 케이싱 역시 재사용이 가능하나 설치, 인발해체에 따른 시간과 비용의 투입이 불가피하게 발생하게 된다.

이와 함께 강재 케이싱의 인발해체시 H형강과의 간섭으로 H형강에 뒤틀림 현상이 발생하게 되는 바, 이러한 현상은 CIP자체의 품질을 저하시킬 뿐 아니라 암반의 굴착면에 토류판을 시공하는 것을 어렵게 하고, 심한 경우는 고가의 강관 케이싱을 그대로 매립 사장시킬 수 밖에 없어 장비비, 자재비 등의 공사금액 증가는 물론 시공성 저하로 공기지연의 원인이 되기도 한다.

특허공보 공고번호 특1995-0002434에서 공지하고 있는 바와 같이, 강관 내부에 충진물을 충진시켜 강관 주열식 흙막이 벽체를 구축하고자 하는 시도가 있었다.

상기한 강관 주열식 흙막이 벽체는 선단이 개방된 강관을 진동헤머로 타격하여 강관 내에 토사가 충진되도록 하여 강관소일파일을 형성시키거나 보강이 필요한 경우 철근콘크리트를 관내에 채워 보강하는 것으로서, 심도가 크지 아니하여 암반굴착을 필요로 하지 않는 경우에만 적용할 수 있을 뿐, 대심도로서 암반의 굴착을 요하는 경우에는 그 적용이 불가능하여 적용상의 한계가 있다.

다른 한편으로, 어스오거로 지중을 굴착하는 동시에 그 외측의 강관케이싱을 지중에 회전 압입하는 바, 강관케이싱의 삽입이 용이하도록 강관의 선단부 외측에는 비트가 장착된다. 그런데 강관케이싱을 지중에 매립되는 말뚝용 강관으로 사용하게 되면 고가의 비트를 회수할 수 없어 비경제적이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 주열식 현장타설 말뚝(CIP, cast injected concrete pile) 구조를 개선하여 천공홀에서 철근이 자동으로 확장하여 소정의 위치에 배근되므로 시공성 및 경제성이 높은 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 철골은 회수할 수 있어 철골을 재사용하고 상기 철골 부피만큼 타설되는 레미콘량을 감소시키는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 실시예들은 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법으로, 일정간격으로 다수개의 케이싱을 관입하고 상기 케이싱 내부를 굴착하는 제1 단계; 상기 케이싱 내부에 H빔을 관입하고 레미콘을 타설하여 다수개의 기둥구근을 일정간격으로 설치하는 제2 단계; 상기 케이싱을 인발하는 제3 단계; 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 1개의 임시케이싱을 관입하고 상기 임시케이싱 내부를 굴착하는 제4 단계; 상기 임시케이싱 내부에 양질토를 삽입하는 제5 단계; 상기 임시케이싱을 인발하는 제6 단계; 상기 양질토 내부에 제트그라우팅관을 삽입하고 회전 및 인발하면서 상기 제트그라우팅관이 그라우팅재를 분사하며 주변토질을 개선하는 제7 단계; 및, 주변토질 개선으로 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 상기 그라우팅재와 상기 양질토 그리고 주변 토사가 혼합되어 형성된 스마트월이 형성되는 제8 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제5 단계는 상기 양질토를 삽입하기 전 표면의 홈에 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 팽창성 필러를 설치한 후 물을 뿌려 팽창시킨 다음 경화시키는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 H빕은 강관과 각형강관 중 하나 이상일 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 주열식 현장타설 말뚝(CIP, cast injected concrete pile) 구조를 개선하여 시공성 및 경제성이 높은 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 제공한다.을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 철골은 회수할 수 있어 철골을 재사용하고 상기 철골 부피만큼 타설되는 레미콘량을 감소시키는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 연속 흙막이벽의 시공공법의 시공방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이벽에 철골띠장을 장착한 상태를 나타낸 도면이다.

타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 매체를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법의 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 연속 흙막이벽의 시공공법의 시공방법을 설명하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이벽에 철골띠장을 장착한 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법으로, 일정간격으로 다수개의 케이싱을 관입하고 상기 케이싱 내부를 굴착하는 제1 단계; 상기 케이싱 내부에 H빔을 관입하고 레미콘을 타설하여 다수개의 기둥구근을 일정간격으로 설치하는 제2 단계; 상기 케이싱을 인발하는 제3 단계; 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 1개의 임시케이싱을 관입하고 상기 임시케이싱 내부를 굴착하는 제4 단계; 상기 임시케이싱 내부에 양질토를 삽입하는 제5 단계; 상기 임시케이싱을 인발하는 제6 단계; 상기 양질토 내부에 제트그라우팅관을 삽입하고 회전 및 인발하면서 상기 제트그라우팅관이 그라우팅재를 분사하며 주변토질을 개선하는 제7 단계; 및, 주변토질 개선으로 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 상기 그라우팅재와 상기 양질토 그리고 주변 토사가 혼합되어 형성된 스마트월이 형성되는 제8 단계;를 포함한다.

상기 제5 단계는 상기 양질토를 삽입하기 전 표면의 홈에 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 팽창성 필러를 설치한 후 물을 뿌려 팽창시킨 다음 경화시키는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 H빕은 강관과 각형강관 중 하나 이상인 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 흙막이벽은 천공홀(10)을 형성하는 단계로부터 개시된다. 보다 상세히 설명하면, 시공 위치에서 지하 공간을 형성할 위치를 결정하고 지하 터파기 전에 흙막이벽(100)의 설치 위치에 따라 지반을 천공하여 천공홀(10)을 형성한다. 천공홀(10)은 서로 밀착되게 형성되고, 하나의 천공홀(10)을 형성하여 콘크리트 타설하여 양생한 후에 인접하게 천공홀(10)을 형성할 수도 있고, 인접하게 천공홀들을 연속으로 형성할 수도 있다.

그리고 상기 천공홀(10)에 삽입될 철근조립체(20)를 제작하고, 상기 철근조립체(20)에 높이방향을 따라 일정간격으로 접합철판부(30)를 결합한다. 예를 들면, 지하 터파기 공사가 지하 2층 규모라면 지층 슬라브면, 지하 1층 슬라브면 및 지하 2층 바닥면에 대응하는 평면상에 접합철판부(30)가 위치되도록 상기 철근조립체(20)에 결합한다. 또는 파일(40) 간의 접합강도를 증가시키고 수밀성을 향상시키기 위해서는 높이방향으로의 접합철판부(30) 간의 간격을 보다 촘촘하게 배치할 수도 있다. 즉, 접합철판부(30)의 수평면상의 배치 위치 및 개수는 공사 현장의 상황 및 설계 요구조건에 맞추어 변경될 수 있다.

또한 상기 접합철판부(30)는 다양한 방법으로 상기 철근조립체(20)에 결합될 수 있고, 예를 들면, 용접에 의해 결합될 수 있다.

그리고 상기 접합철판부(30)는 상기 천공홀(10)의 내주연에 대응되면서 이보다 작은 외경을 갖도록 제작되는 것으로, 상기 천공홀(10)은 일반적으로 원통형으로 제작되므로, 상기 접합철판부(30)도 상기 천공홀(10)의 내주연에 대응하는 원통형으로 제작된다.

또한 상기 접합철판부(30)가 결합된 철근조립체(20)에는, 일정간격으로 구멍(33)이 천공된 맨젯튜브(31)가 추가로 결합될 수 있다. 상기 맨젯튜브(31)는 L.W 공법(Labiles Water Glass)을 실시하기 위한 것으로, CIP 공법에 의해 제작된 파일 간의 차수를 위한 구성이다. 종래에는 L.W 공법을 시행하기 위해서 CIP 공법에 의해 제작된 파일 배면에 별도로 지반을 천공하여 맨젯튜브를 천공홀에 삽입하여 그라우팅 주입액을 지반에 주입하였었다. 그런데 본 발명에서는 철근조립체에 맨젯튜브를 직접 결합하여 CIP 공법을 위하여 천공한 천공홀에 함께 주입하므로, L.W 공법을 위하여 추가로 천공할 필요가 없어진다.

또한 종래의 공법에서는 맨젯튜브가 천공홀의 깊이만큼 완전히 삽입되었는지 외부에서 확인할 수 없었으나, 본발명에서는 맨젯튜브(31)가 외부에서 철근조립체(20)에 확실하게 결합된 상태에서 천공홀(10)에 삽입되므로, 그라우팅 주입액이 천공홀의 전체 깊이에 고르게 분출될 수 있고 차수 취약 지점에 정확하게 주입액이 분출될 수 있다.

이러한 맨젯튜브(31)에 천공된 구멍(33)에 이물질의 유입을 차단하고 상기 맨젯튜브를 철근조립체에 결합함과 아울러, 그라우팅 주입액을 분사할 때 상기 구멍으로 분출될 수 있도록 상기 구멍은 비교적 쉽게 파손 가능한 결합수단(34)으로 밀폐되면서 철근조립체에 결합된다. 이러한 결합수단(34)으로 쉽게 구할 수 있는 것으로는 테이프 종류가 있고, 본 실시예에서는 청테이프가 사용되었다.

이렇게 접합철판부(30)가 철근조립체(20)에 결합되면 상기 철근조립체(20)를 천공홀(10)에 삽입하고, 상기 천공홀(10)에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

이러한 방식으로 다수개의 파일(40)로 이루어진 흙막이벽(100)이 설치 위치를 둘러 설치되면, 맨젯튜브(31)에 그라우팅 주입액을 주입하여 파일 배면에서 그라우팅이 지반에 침투하면서 퍼져 나가면서 파일 간의 지반을 고형화하여 파일 사이로의 누수를 방지하게 된다.

그라우팅이 주입되어 고형화되면, 양생된 흙막이벽으로 둘러싸여진 토양을 굴토하면서 노출되는 상기 접합철판부(30) 간을 결속한다.

상기 흙막이벽(100)을 이루는 각 파일(40)에서 접합철판부를 노출시키고, 노출된 접합철판부 간을 연결철판(35)을 통해 용접 등의 방법으로 결속한다. 이러한 파일 간 결합에 의해 파일(40) 간의 결속력이 강화되고 추가적으로 수밀성이 향상될 수 있게 된다.

이렇게 제작되고 상호간 결합된 흙막이벽(100)에는 동일한 높이로 접합철판부(30)가 노출될 수 있으므로, 상기 접합철판부(30)를 이용하여 철골띠장(50)을 결합한다. 예를 들면, 상기 접합철판부(30)와 철골띠장(50)을 용접 등의 방식으로 결합할 수 있다. 이때 원형인 접합철판부(30)와 평면형인 철골띠장(50)의 접합 면적이 부족하거나 철골띠장(50)의 지지를 위하여 상기 접합철판부(30)에는 철골좌대(60)를 접합하여 그 위에 철골띠장(50)이 배치되게 시공할 수도 있다.

또한 접합철판부(30)와 철골띠장(50)은 서로 동일 수평선상에서 접합철판부(30)와 철골띠장(50) 간의 이격없이 결합되므로, 파일(40)과 철골띠장(50) 간의 이격 간격을 매우기 위한 뒷채움재의 사용을 생략할 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 천공홀
20 : 철근조립체
30 : 접합철판부
40 : 파일

Claims (3)

1. 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법으로,
   일정간격으로 다수개의 케이싱을 관입하고 상기 케이싱 내부를 굴착하는 제1 단계;
   상기 케이싱 내부에 H빔을 관입하고 레미콘을 타설하여 다수개의 기둥구근을 일정간격으로 설치하는 제2 단계;
   상기 케이싱을 인발하는 제3 단계;
   상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 1개의 임시케이싱을 관입하고 상기 임시케이싱 내부를 굴착하는 제4 단계;
   상기 임시케이싱 내부에 양질토를 삽입하는 제5 단계;
   상기 임시케이싱을 인발하는 제6 단계;
   상기 양질토 내부에 제트그라우팅관을 삽입하고 회전 및 인발하면서 상기 제트그라우팅관이 그라우팅재를 분사하며 주변토질을 개선하는 제7 단계; 및,
   주변토질 개선으로 상기 기둥구근과 기둥구근 사이에 상기 그라우팅재와 상기 양질토 그리고 주변 토사가 혼합되어 형성된 스마트월이 형성되는 제8 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제5 단계는 상기 양질토를 삽입하기 전 표면의 홈에 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 팽창성 필러를 설치한 후 물을 뿌려 팽창시킨 다음 경화시키는 것을 더 포함하는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 H빕은 강관과 각형강관 중 하나 이상인 것을 포함하는 시공성이 향상된 CIP를 이용한 지하 연속 흙막이벽의 시공공법.

Images