KR20230147400A

KR20230147400A - 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR20230147400A
Application number: KR1020220046374A
Authority: KR
Inventors: 김상효; 김대윤
Original assignee: 김상효; 김대윤
Priority date: 2022-04-14
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2023-10-23

Abstract

본 발명은 굴착영역(1)의 가장자리를 둘러 다수의 엄지말뚝(100)이 상호 간격을 두고 열지어 설치된 흙막이 구조물에 관한 것으로서, 상기 엄지말뚝(100)의 내측에 간격을 두고 설치된 보강말뚝(200); 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록, 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단에 설치된 상단 고정부재(300a); 지반의 굴착에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상기 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 되도록, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 설치된 간격부재(300);를 포함하고, 상기 간격부재(300)의 설치에 따라 도입되는 프리스트레싱에 의해, 상기 보강말뚝(200)에는 상단에 비해 중앙부 또는 하부가 내측으로 돌출된 배부름 변형이 발생하고, 배부름 변형이 발생한 상기 보강말뚝(200)의 프리스트레스 힘에 의해 상기 엄지말뚝(100)의 지지력이 보강되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물을 제시함으로써, 굴착영역에서 지보재가 차지하는 공간을 최소화하면서도, 인접지반의 사용을 최소화할 수 있고, 지하공사 이후 인접지반에 매설된 가시설물의 철거에 의한 완전한 복구가 가능하도록 한다.

Description

프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물 및 그 시공방법{RETAINING WALL STRUCTURE USING PRESTRESSED REINFORCING PILE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 건설 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

지하구조물의 시공을 위한 시공영역의 확보를 위하여, 굴착영역(1)의 가장자리를 둘러 다수의 엄지말뚝(10)이 상호 간격을 두고 열지어 설치되고, 그 사이에 다수의 토류판이 설치되어 배후토사의 토압에 저항하는 엄지말뚝 흙막이 구조물이 널리 사용되고 있다.

토압에 의한 엄지말뚝(10)의 상단의 내측 변형, 중앙의 배부름 변형 등을 방지하기 위하여, 엄지말뚝(10)의 사이에 버팀보(20)를 격자구조로 설치하고, 이들 버팀보(20)의 처짐, 좌굴 등을 방지하기 위하여 다수의 중간말뚝(30)을 설치하는 공법이 개발되었다.(도 1)

이는 굴착영역(1)을 다수의 지보재(버팀보, 중간말뚝 등)가 차지하므로, 지하구조물의 시공이 어렵다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 배후토사에 매설된 어스앵커(40)에 의해 엄지말뚝(10)을 지지하는 공법이 개발되었다.(도 2)

어스앵커(40)는 굴착영역(1)의 인접지반 하부에 매설되어야 하는데, 도심지의 경우 기존의 지하구조물로 인하여 인접지반의 사용이 제한적이라는 점, 인접지반에 대한 지하구조물의 시공 시 방해가 된다는 점 등의 문제가 있다.

위 종래기술의 도면부호는 당해 종래기술의 설명에 대하여만 한정되는 것으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 굴착영역에서 지보재가 차지하는 공간을 최소화하면서도, 인접지반의 사용을 최소화할 수 있고, 지하공사 이후 인접지반에 매설된 가시설물의 철거에 의한 완전한 복구가 가능하도록 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 굴착영역(1)의 가장자리를 둘러 다수의 엄지말뚝(100)이 상호 간격을 두고 열지어 설치된 흙막이 구조물로서, 상기 엄지말뚝(100)의 내측에 간격을 두고 설치된 보강말뚝(200); 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록, 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단에 설치된 상단 고정부재(300a); 지반의 굴착에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상기 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 되도록, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 설치된 간격부재(300);를 포함하고, 상기 간격부재(300)의 설치에 따라 도입되는 프리스트레싱에 의해, 상기 보강말뚝(200)에는 상단에 비해 중앙부 또는 하부가 내측으로 돌출된 배부름 변형이 발생하고, 배부름 변형이 발생한 상기 보강말뚝(200)의 프리스트레스 힘에 의해 상기 엄지말뚝(100)의 지지력이 보강되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물을 제시한다.

상기 간격부재(300)는, 상기 보강말뚝(200)에서 최대 배부름 변형이 발생한 최대돌출부(201)를 기준으로, 상기 최대돌출부(201)의 상부에 설치됨과 아울러, 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 상부 간격부재(310);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상부 간격부재(310)는, 제1 상부 간격부재(311); 상기 제1 상부 간격부재(311)의 하부에 설치되고, 상기 제1 상부 간격부재(311)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 넓게 형성된 제2 상부 간격부재(312);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 간격부재(300)는, 상기 최대돌출부(201)의 하부에 설치됨과 아울러, 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 좁게 형성된 하부 간격부재(320);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하부 간격부재(320)는, 제1 하부 간격부재(321); 상기 제1 하부 간격부재(321)의 하부에 설치되고, 상기 제1 하부 간격부재(321)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 좁게 형성된 제2 하부 간격부재(322);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보강말뚝(200)의 외면 또는 내면에 폭방향을 따라 설치된 띠장(110);을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 엄지말뚝(100)의 단면이 상기 보강말뚝(200)의 단면에 비해 크게 형성된 것이 바람직하다.

토압에 의한 상기 엄지말뚝(100)의 상단의 변형을 방지하도록, 상기 엄지말뚝(100)의 상단에서 후방을 향하여 연장형성된 상단 앵커부재(210);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상단 앵커부재(210)는, 상기 엄지말뚝(100)의 상단에서 외측으로 연장형성된 외측연장부(211); 상기 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되도록, 상기 외측연장부(211)의 외측에서 하측으로 연장형성된 하측연장부(212);를 포함하는 것이 바람직하다.

하단이 상기 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되고, 상단이 상기 상단 앵커부재(210)에 결합한 어스앵커(220);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 흙막이 구조물의 시공방법으로서, 지중에 상기 엄지말뚝(100)을 매설하는 엄지말뚝 설치단계; 상기 엄지말뚝(100)의 내측에 간격을 두고 상기 보강말뚝(200)을 매설하는 보강말뚝 설치단계; 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단에 상기 상단 고정부재(300a)를 설치하여, 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록 하는 상단 결합부재 설치단계; 상기 굴착영역(1)을 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)이 노출되도록 하는 굴착단계; 상기 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하여, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상기 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)을 갖도록 하는 간격부재 설치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법을 제시한다.

상기 굴착단계 및 간격부재 설치단계는, 상기 굴착영역(1)의 일부를 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 상부가 노출되도록 하는 상부 굴착단계; 상기 상부 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 넓게 형성되도록 하는 상부 노출부 간격부재 설치단계; 상기 굴착영역(1)을 추가로 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 하부가 노출되도록 하는 하부 굴착단계; 상기 하부 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 좁게 형성되도록 하는 하부 노출부 간격부재 설치단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상부 노출부 간격부재 설치단계는, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 상기 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 간격조정장치(400)를 설치하는 간격조정장치 설치단계; 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 상기 간격조정장치(400)에 의해 조정하는 간격조정단계; 상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 간격부재 결합단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 간격부재 결합단계는, 상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 간격부재(300)의 상부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계; 상기 간격조정장치(400)를 조정하여, 상기 간격부재(300)의 하부의 양면이 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 접촉하도록 하는 단계; 상기 간격부재(300)의 하부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상부 노출부 간격부재 설치단계는, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 상기 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 간격조정장치(400)를 설치하는 간격조정장치 설치단계; 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 상기 간격조정장치(400)에 의해 조정하는 간격조정단계; 상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 간격부재(300)의 상부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계; 상기 간격부재(300)의 하부와 상기 엄지말뚝(100) 또는 상기 보강말뚝(200)의 사이에 간격조정판(301)을 설치하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 굴착영역에서 지보재가 차지하는 공간을 최소화하면서도, 인접지반의 사용을 최소화할 수 있고, 지하공사 이후 인접지반에 매설된 가시설물의 철거에 의한 완전한 복구가 가능하도록 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

도 1은 종래의 지보재를 이용한 흙막이 구조물의 단면도.
도 2는 종래의 어스앵커를 이용한 흙막이 구조물의 단면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 흙막이 구조물의 제1 실시예의 단면도.
도 4 내지 6은 흙막이 구조물의 시공방법의 제1 실시예의 공정도.
도 7은 상부 간격부재의 단면도.
도 8은 흙막이 구조물의 시공방법의 제2 실시예의 공정도.
도 9,10은 흙막이 구조물의 시공방법의 제3 실시예의 공정도.
도 11은 하부 간격부재의 단면도.
도 12는 흙막이 구조물의 시공방법의 제4 실시예의 공정도.
도 13은 흙막이 구조물의 제2 실시예의 단면도.
도 14는 흙막이 구조물의 제3 실시예의 단면도.
도 15는 흙막이 구조물의 제4 실시예의 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 굴착영역(1)의 가장자리를 둘러 다수의 엄지말뚝(100)이 상호 간격을 두고 열지어 설치된 흙막이 구조물에 관한 것으로서, 엄지말뚝(100), 보강말뚝(200), 상단 고정부재(300a), 간격부재(300)를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명의 기술적 특징을 부각시키기 위하여, 보강말뚝(200)의 변형 정도 및 간격부재(300)의 크기를 다소 과장되게 표현한 것이다.

보강말뚝(200)은 엄지말뚝(100)의 내측(굴착영역 측)에 간격을 두고 설치된다,

상단 고정부재(300a)는 엄지말뚝(100)의 상단과 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 미리 설계된 상단간격(D1)이 되도록 고정하기 위해 설치된다.

즉, 설계단계에서 필요로 하는 프리스트레스트 보강말뚝의 소요강성에 따라 결정되는 상단간격(D1)에 맞추어 위 상단 고정부재(300a)를 제작하여 설치한다.

프리스트레싱력의 도입을 위하여, 간격부재(300)는 지반의 굴착에 의해 형성되는 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 되도록, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 설치된다.

이와 같이, 간격부재(300)의 설치에 따라 도입되는 프리스트레싱력에 의해, 보강말뚝(200)에는 상단에 비해 중앙부 또는 하부가 내측으로 돌출된 배부름 변형이 발생한다.

흙막이 구조물이 완성되면, 배면토압에 대해 보강말뚝(200)은 압축부재의 역할을 하게 되고, 엄지말뚝(100)은 인장부재의 역할을 하게 되므로, 엄지말뚝(100) 및 토류판에 의해 구성되는 흙막이 구조물은 배후토사의 토압에 대하여 더욱 안정적으로 저항할 수 있다.

즉, 배부름 변형이 발생한 보강말뚝(200)의 초기 프리스트레스트 인장력(prestessed tension force)에 의해 엄지말뚝(100)의 지지력이 보강되는 것이다.

이는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 보강말뚝(200)의 초기 인장력에 의해, 배면토압에 대한 저항력이 훨씬 증가하게 되고, 굴착심도를 증대시킬 수 있다.

둘째, 굴착영역(1)에 별도의 지보재가 설치되지 않으므로, 지하구조물의 시공이 편리하다.

셋째, 사실상 인접지반을 거의 사용하지 않으므로, 도심지에서의 시공이 용이하고, 인접지반에 대한 지하구조물의 시공 시 방해가 되지 않는다.

넷째, 엄지말뚝, 보강말뚝 등은 모두 시공 완료 후 쉽게 철거할 수 있고, 재사용할 수 있으므로 경제적이다.

본 발명에 의한 흙막이 구조물의 설계 시, 말뚝(100,200)의 휨강성, 지반조건 등을 고려하여, 간격부재(300)의 폭(최적간격), 간격부재(300) 사이의 배치거리 등을 결정한다.

간격부재(300)의 설치를 위하여, 엄지말뚝(100)과 보강말뚝(200)의 사이에 유압잭과 같은 간격조정장치(400)를 설치하고, 그 사이를 조정하게(벌리거나 오무리게) 되는데, 이때 배면토압을 지지하는 엄지말뚝(100)에 비해 보강말뚝(200)의 휨변형이 크게 발생하므로, 보강말뚝(200)에 초기 인장력을 도입하기가 유리하다.

이와 같이 보강말뚝(200)의 휨변형이 크게 발생하도록 하기 위하여, 엄지말뚝(100)의 단면이 보강말뚝(200)의 단면에 비해 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

굴착영역(1)에 설치되는 모든 엄지말뚝(100)에 대하여, 본 발명에 의한 보강말뚝(200)을 결합하여 보강할 수도 있고, 경우에 따라 일부 엄지말뚝(100)에 대하여만 보강말뚝(200)을 결합하여 보강할 수도 있다.

구체적으로, 보강말뚝(200)에 대하여 상술한 배부름 변형을 발생시켜, 엄지말뚝(100)에 대하여 안정적으로 프리스트레스 힘(prestessing force)이 도입되도록 하기 위하여, 간격부재(300)는 상부 간격부재(310)와 하부 간격부재(320)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

보강말뚝(200)에서 최대 배부름 변형이 발생한 최대돌출부(201)를 기준으로, 상부 간격부재(310)는 최대돌출부(201)의 상부에 설치됨과 아울러, 상부의 폭(d1)에 비해 하부의 폭(d2)이 넓게 형성된다.(도 7)

굴착심도가 커지는 경우, 다수의 간격부재가 설치되는 것이 바람직한데, 이 경우 상부 간격부재(310)는, 제1 상부 간격부재(311); 제1 상부 간격부재(311)의 하부에 설치되고, 제1 상부 간격부재(311)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 넓게 형성된 제2 상부 간격부재(312);를 포함하여 구성된다.

최대돌출부(201)의 하부에 설치되는 하부 간격부재(320)는 위 상부 간격부재(310)와 반대로, 상부의 폭(d3)에 비해 하부의 폭(d4)이 좁게 형성된다.(도 11)

하부 간격부재(320)의 경우에도, 제1 하부 간격부재(321); 제1 하부 간격부재(321)의 하부에 설치되고, 제1 하부 간격부재(321)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 좁게 형성된 제2 하부 간격부재(322);를 포함하는 것이 바람직하다.

열지어 설치된 다수의 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)을 폭방향을 따라 구속하기 위하여 띠장(110)이 설치된다.

띠장(110)은 엄지말뚝(100)의 내면, 보강말뚝(200)의 외면(엄지말뚝(100)과 보강말뚝(200)의 사이영역), 보강말뚝(200)의 내면 등에 폭방향을 따라 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 압축부재의 역할을 하는 보강말뚝(200)의 횡좌굴을 방지하기 위하여, 띠장(110)은 보강말뚝(200)의 외면 또는 내면에 결합하는 것이 바람직하다.

띠장(110)이 엄지말뚝(100)과 보강말뚝(200)의 사이영역에 결합하는 경우, 상단 고정부재(300a) 및 다수의 간격부재(300)와 저촉되지 않는 영역에 설치된다.

상단 고정부재(300a)는 엄지말뚝(100)의 상단과 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록, 엄지말뚝(100)의 상단과 보강말뚝(200)의 상단에 설치된다.

이는 실질적으로 위 간격부재(300)와 동일한 역할을 하는 것으로서, 상부 간격부재(310)와 같이 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 구조를 취할 수 있다.

토압에 의한 상기 엄지말뚝(100)의 상단의 변형을 방지하도록, 엄지말뚝(100)의 상단에서 후방을 향하여 상단 앵커부재(210)가 연장형성된 구조를 취하는 경우, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 상단의 고정지지점 역할이 더욱 안정적으로 이루어지도록 한다는 효과가 있다.(도 5)

이러한 상단 앵커부재(210)는, 엄지말뚝(100)의 상단에서 외측으로 연장형성된 외측연장부(211); 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되도록, 외측연장부(211)의 외측에서 하측으로 연장형성된 하측연장부(212);를 포함하는 구조에 의해 구현될 수 있다.

인접지반에 여유공간이 있는 경우, 어스앵커(220)를 설치하여 위 상단 앵커부재(210)를 보강할 수 있다.

즉, 어스앵커(220)의 하단이 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되고, 어스앵커(220)의 상단이 상단 앵커부재(210)에 결합한 구조를 추가하는 경우, 위 효과를 더욱 안정적으로 얻을 수 있다.(도 13)

본 발명에 의한 흙막이 구조물에서, 프리스트레스 힘에 의해 보강말뚝(200)에 발생하는 휨변형은, 배면토압의 크기, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 강성, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200) 하단의 매립깊이 등의 인자에 따라 다양하게 나타날 수 있다.(도 3,14,15)

도 14와 같이 최대돌출부(201)의 위치가 도 3에 비해 하부에 형성될 수 있는데, 이 경우에는 다수의 상부 간격부재(311,312,313)를 설치하고, 소수의 하부 간격부재(320)를 설치한다.

도 15와 같이 최대돌출부(201)의 위치가 굴착면의 바로 위에 형성될 수도 있는데, 이 경우에는 다수의 상부 간격부재(311,312,313)만을 설치하고, 하부 간격부재(320)의 설치를 생략한다.

이하, 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 시공방법의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

지중에 엄지말뚝(100)을 매설하고, 엄지말뚝(100)의 내측에 설계단계에서 결정된 적정간격을 두고 보강말뚝(200)을 매설한다.(도 4)

엄지말뚝(100)의 상단과 보강말뚝(200)의 상단에 상단 고정부재(300a)를 설치하여, 엄지말뚝(100)의 상단과 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록 한다.(도 5)

굴착영역(1)을 굴착하여, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)이 노출되도록 하고, 위 굴착단계에 의해 형성된 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 간격부재(300)를 설치하여, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 되도록 한다.(도 6 내지 12)

즉, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 대하여 간격부재(300)를 설치함에 따라, 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 하부에 발생하도록 한다.

구체적으로, 보강말뚝(200)에서 최대 배부름 변형이 발생한 최대돌출부(201)를 기준으로, 그 상부는 엄지말뚝(100)과 보강말뚝(200) 사이의 간격이 점진적으로 벌어지는 구간이고, 그 하부는 간격이 점진적으로 좁아지는 구간이므로, 양자의 간격부재 설치공정이 다소 상이하다.

먼저, 최대돌출부(201) 상부의 간격부재 설치공정에 대하여 설명한다.

굴착영역(1)의 일부를 굴착하여, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 상부가 노출되도록 한다.(도 6)

위 상부 굴착단계에 의해 형성된 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 넓게 형성되도록 한다.

이를 위하여, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 유압잭과 같은 간격조정장치(400)를 임시로 설치한다.

엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 간격조정장치(400)에 의해 조정한다.

간격부재(300)의 설치영역에 간격부재(300)를 배치하고, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합한다.

여기서, 간격부재(300)는 상술한 상부 간격부재(310)를 적용할 수 있는데, 이는 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 것이다.(도 7)

간격부재(300)의 설치영역에 간격부재(300)를 배치하고, 먼저 간격부재(300)의 상부를 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 볼트결합구조 등에 의해 결합한다.

이때, 간격조정장치(400)로 인하여, 간격부재(300)의 하부의 양면과 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200) 사이가 이격될 수 있는데, 이 경우 간격조정장치(400)를 조정하여(간격을 좁혀서), 간격부재(300)의 하부의 양면이 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 접촉하도록 한 후, 볼트결합 등의 결합작업을 할 수 있다.

한편, 간격부재(300)로서 반드시 상술한 상부 간격부재(310)(상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 형강)를 사용할 필요는 없고, 상하부의 폭이 동일하게 형성된 간격부재(H 빔 조각 등)와, 간격조정판(301)(shim plate)의 조합구조를 적용할 수도 있다.(도 8)

다양한 두께의 간격조정판(301)을 준비하여, 필요에 따라 조합하여 사용할 수 있다.

즉, 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 간격조정장치(400)를 설치하고, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 간격조정장치(400)에 의해 조정한다.

간격부재(300)의 설치영역에 간격부재(300)를 배치하고, 간격부재(300)의 상부를 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합한 후, 간격부재(300)의 하부와 엄지말뚝(100) 또는 보강말뚝(200)의 사이에 하나 또는 복수의 간격조정판(301)을 설치한다.(도 8)

상술한 상부 간격부재(310)(상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 형강)와, 간격조정판(301)의 조합구조를 사용할 수도 있음은 물론이다.

최대돌출부(201) 하부의 간격부재 설치공정은 다음과 같다.(도 10 내지 12)

굴착영역(1)을 추가로 굴착하여, 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 하부가 노출되도록 한다.

위 하부 굴착단계에 의해 형성된 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 좁게 형성되도록 한다.

간격조정장치(400)의 설치 및 간격조정공정 등은 상술한 최대돌출부(201) 상부의 간격부재 설치공정과 동일하다.

다만, 간격부재(300)로는 위 하부 간격부재(320)(상부의 폭에 비해 하부의 폭이 좁게 형성된 형강)를 사용할 수 있다.(도 11)

상부 간격부재(310)와 하부 간격부재(320)는 동일한 구조를 상하방향을 바꾸어 사용할 수 있다.

또한, 상하부의 폭이 동일하게 형성된 간격부재(H 빔 조각 등)와, 간격조정판(301)(shim plate)의 조합구조를 적용할 수도 있다.(도 12)

간격부재(300)의 설치영역에 간격부재(300)를 배치하고, 간격부재(300)의 하부를 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합한 후, 간격부재(300)의 상부와 엄지말뚝(100) 또는 보강말뚝(200)의 사이에 하나 또는 복수의 간격조정판(301)을 설치한다.(도 12)

설계단계에서 결정된 소요간격의 확보를 위해 필요한 경우, 간격부재(300)의 상하부에 모두 간격조정판(301)을 설치할 수 있다.

최대돌출부(201)의 하부에서, 엄지말뚝(100)의 노출부와 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 설계된 간격에 비해 과도하게 벌어진 경우에는, 간격조정장치(400)에 의해 그 간격을 좁힌 후, 위와 같은 하부 간격부재(320)를 설치한다.

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.

1 : 굴착영역 100 : 엄지말뚝
110 : 띠장 200 : 보강말뚝
201 : 최대돌출부 210 : 상단 앵커부재
211 : 외측연장부 212 : 하측연장부
220 : 어스앵커 300 : 간격부재
300a : 상단 고정부재 301 : 간격조정판
310 : 상부 간격부재 311 : 제1 상부 간격부재
312 : 제2 상부 간격부재 320 : 하부 간격부재
321 : 제1 하부 간격부재 322 : 제2 하부 간격부재
400 : 간격조정장치 D1 : 상단간격
D2 : 노출부간격 d1 : 상부 간격부재의 상부의 폭
d2 : 상부 간격부재의 하부의 폭
d3 : 하부 간격부재의 상부의 폭
d4 : 하부 간격부재의 하부의 폭

Claims

굴착영역(1)의 가장자리를 둘러 다수의 엄지말뚝(100)이 상호 간격을 두고 열지어 설치된 흙막이 구조물로서,
상기 엄지말뚝(100)의 내측에 간격을 두고 설치된 보강말뚝(200);
상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록, 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단에 설치된 상단 고정부재(300a);
지반의 굴착에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상기 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)이 되도록, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 설치된 간격부재(300);를 포함하고,
상기 간격부재(300)의 설치에 따라 도입되는 프리스트레싱에 의해, 상기 보강말뚝(200)에는 상단에 비해 중앙부 또는 하부가 내측으로 돌출된 배부름 변형이 발생하고,
배부름 변형이 발생한 상기 보강말뚝(200)의 프리스트레스 힘에 의해 상기 엄지말뚝(100)의 지지력이 보강되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항에 있어서,
상기 간격부재(300)는,
상기 보강말뚝(200)에서 최대 배부름 변형이 발생한 최대돌출부(201)를 기준으로, 상기 최대돌출부(201)의 상부에 설치됨과 아울러, 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 넓게 형성된 상부 간격부재(310);를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제2항에 있어서,
상기 상부 간격부재(310)는,
제1 상부 간격부재(311);
상기 제1 상부 간격부재(311)의 하부에 설치되고, 상기 제1 상부 간격부재(311)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 넓게 형성된 제2 상부 간격부재(312);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제2항에 있어서,
상기 간격부재(300)는,
상기 최대돌출부(201)의 하부에 설치됨과 아울러, 상부의 폭에 비해 하부의 폭이 좁게 형성된 하부 간격부재(320);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제4항에 있어서,
상기 하부 간격부재(320)는,
제1 하부 간격부재(321);
상기 제1 하부 간격부재(321)의 하부에 설치되고, 상기 제1 하부 간격부재(321)의 하부의 폭에 비해 상부의 폭이 좁게 형성된 제2 하부 간격부재(322);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항에 있어서,
상기 보강말뚝(200)의 외면 또는 내면에 폭방향을 따라 설치된 띠장(110);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.
제1항에 있어서,
상기 엄지말뚝(100)의 단면이 상기 보강말뚝(200)의 단면에 비해 크게 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항에 있어서,
토압에 의한 상기 엄지말뚝(100)의 상단의 변형을 방지하도록, 상기 엄지말뚝(100)의 상단에서 후방을 향하여 연장형성된 상단 앵커부재(210);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항에 있어서,
상기 상단 앵커부재(210)는,
상기 엄지말뚝(100)의 상단에서 외측으로 연장형성된 외측연장부(211);
상기 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되도록, 상기 외측연장부(211)의 외측에서 하측으로 연장형성된 하측연장부(212);를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항에 있어서,
하단이 상기 굴착영역(1)의 인접지반에 매설되고, 상단이 상기 상단 앵커부재(210)에 결합한 어스앵커(220);를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 흙막이 구조물의 시공방법으로서,
지중에 상기 엄지말뚝(100)을 매설하는 엄지말뚝 설치단계;
상기 엄지말뚝(100)의 내측에 간격을 두고 상기 보강말뚝(200)을 매설하는 보강말뚝 설치단계;
상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단에 상기 상단 고정부재(300a)를 설치하여, 상기 엄지말뚝(100)의 상단과 상기 보강말뚝(200)의 상단 사이의 간격이 일정한 상단간격(D1)을 유지하도록 하는 상단 결합부재 설치단계;
상기 굴착영역(1)을 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)이 노출되도록 하는 굴착단계;
상기 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하여, 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격이 상기 상단간격(D1)보다 넓은 노출부간격(D2)을 갖도록 하는 간격부재 설치단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.
제11항에 있어서,
상기 굴착단계 및 간격부재 설치단계는,
상기 굴착영역(1)의 일부를 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 상부가 노출되도록 하는 상부 굴착단계;
상기 상부 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 넓게 형성되도록 하는 상부 노출부 간격부재 설치단계;
상기 굴착영역(1)을 추가로 굴착하여, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)의 하부가 노출되도록 하는 하부 굴착단계;
상기 하부 굴착단계에 의해 형성된 상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이에 상기 간격부재(300)를 설치하되, 상부의 간격에 비해 하부의 간격이 좁게 형성되도록 하는 하부 노출부 간격부재 설치단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.
제12항에 있어서,
상기 상부 노출부 간격부재 설치단계는,
상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 상기 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 간격조정장치(400)를 설치하는 간격조정장치 설치단계;
상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 상기 간격조정장치(400)에 의해 조정하는 간격조정단계;
상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 간격부재 결합단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.
제13항에 있어서,
상기 간격부재 결합단계는,
상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 간격부재(300)의 상부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계;
상기 간격조정장치(400)를 조정하여, 상기 간격부재(300)의 하부의 양면이 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 접촉하도록 하는 단계;
상기 간격부재(300)의 하부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.
제12항에 있어서,
상기 상부 노출부 간격부재 설치단계는,
상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이영역 중, 상기 간격부재(300)의 설치영역의 상부 또는 하부에 간격조정장치(400)를 설치하는 간격조정장치 설치단계;
상기 엄지말뚝(100)의 노출부와 상기 보강말뚝(200)의 노출부 사이의 간격을 상기 간격조정장치(400)에 의해 조정하는 간격조정단계;
상기 간격부재(300)의 설치영역에 상기 간격부재(300)를 배치하고, 상기 간격부재(300)의 상부를 상기 엄지말뚝(100) 및 보강말뚝(200)에 결합하는 단계;
상기 간격부재(300)의 하부와 상기 엄지말뚝(100) 또는 상기 보강말뚝(200)의 사이에 간격조정판(301)을 설치하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 보강말뚝을 이용한 흙막이 구조물의 시공방법.