KR950011722B1 - 강관주열식 흙막이(pipe angle wall)공법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

강관주열식 흙막이(PIPE ANGLE WALL)공법

제1도는 기존의 죽중식 오거파일공법의 설명도.

제2도는 기존의 강관널말뚝 이음형상의 종류를 나타낸 참고도.

제3도는 기존의 강널말뚝 타입방법의 각종 예시도.

제4도는 본 발명에 의한 강관주열식 흙막이 공법으로 시공한 강관의 평면도.

제5도는 제4도의 하단부 정면도.

제6도는 강관의 하단부 정면도.

제7도는 제6도의 저면도.

제8도는 제7도의 I-I선 단면도.

제9도는 본 발명에 적용하는 윙비트의 정면도.

제10도는 본 발명의 강관 하단에 윙비트를 장착한 상태의 단면도.

제11도는 본 발명의 강관 사이에 앵글을 압입하고 이앵글의 내각쪽에 소형강관을 부착압입한 경우, 그 강관의 위치변화를 나타낸 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 강관 2 : 돌출나선

3 : (윙비트 장착용)홈 4 : 윙비트

5 : 앵글 6 : 결합돌기

7 : 소형강관

본 발명의 강관 주열식 흙막이공법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 강관과 앵글을 줄줄이 설치하여 지중에 주열상 흙막이벽을 구축하는 P.A.W(Pipe Angle Wall)공법에 관한 것이다.

이제껏 개발되어 활용해 왔던 주열식 흙막이 공법으로서는, 강관을 단순히 줄지어 설치하는 강관주열공법과 강관동지를 미리 장치된 이음철물로 결합하는 강관널말뚝공법이 있다. 또, 흙막이 벽으로서 실용적으로 제공되는 강관주열공법에는 죽중식 오거파일(竹中式 Auger Pile)공법이 있다. 이 공법은 강관에 중간채용 콘크리트를 타설하는 동시에 주열간의 지수, 토사유출방지를 위한 제1도와 같이 강관 사이나 배면부에 소일시멘트 기둥을 마련하든지, 약액주입을 실시하든지 한다.

또, 강관널말뚝공법은 강관의 접점부에 마련한 이음철물에 특징이 있으며, 이에 따라서 주열간의 지수성, 배면토사이 유출방지가 된다. 통상의 경우, 강관널말뚝은 선단 개방된 상태로 주로 진동해머를 이용하여 타입하므로 관내는 토사가 채워진 채의 상태로 사용되나 필요에 따라서는 관내의 토사를 오거 등으로 배출하며, 철근콘크리트를 관내에 채워 보강하는 공법등이 있다. 강관널말뚝은 강관을 이어서 널말뚝의 기능을 갖게 하므로 휨강성이 크고 깊은 수심에 대응할 수가 있다.

이러한 강관널말뚝벽의 특징은 다음과 같다.

(I)강관은 지름, 판두께를 자유로 선택할 수 있으며, 지름을 크게하더라도 사용 강재량이 그다지 다르지 않다.

(II)널말뚝과 말뚝의 기능을 동시에 발휘한다.

(III)이음에 처리를 하면 방수이음이 가능하다.

(IV)본체의 일부로 하면 강널말뚝 우물통으로서 깊은 수심에 사용할수 있다.

(V)공사중의 안전성이 높고 시공하기도 쉽다.

(VI)강관널말뚝의 전용(轉用)은 통상 불가능하다.

(VII)강널말뚝 보다 비싸다.

따라서, 본체 기초의 일부로 사용하는 것으로서, 물막이 공사에 보편적으로 시공하는 적당한 공법이라고 말할 수 있다.

그리고, 강관널말뚝이음처리가 용이한 시공예는 제2도에 도시되어 있으며, 종래 개발된 강널말뚝의 타입 방법은 제3도에 예시한 바와 같이 중굴방식과 압입 방식의 병용(가), 선굴방식(나), 제트방식과 압입방식의 병용(다), 진동방식과 제트방식의 병용(라) 등이 있다.

제트공법은 고압수를 말뚝선단부에서 분사시켜 선단지반을 굴착하여 말뚝을 매설시키는 공법으로서, 압입공법으나 중굴공법의 병용으로 저소음 시공이 가능하지만 충분한 급배수 설비가 필요하며, 또 호박돌층, 경질지반 등에 대한 시공에는 부적합하다. 삼식(森式)제트리프터공법이 채용된 것이 그 시초이다. TAIP 공법은 중굴공법과의 병용예이다.

이 공법의 공통적인 특징으로서는,

① 현장타설방식의 공법과 같이 타입말뚝공법 등에 비하여 소음, 진동이 적고, 또 강널말뚝공법 등에 비하여 토압에 대한 변형량 바탕의 침하, 구조물에의 나쁜영향이 적다.

② 케이싱이나 가이드 등을 병용하여 말뚝을 세우는데 시공정도가 높다(수직정도 1/200 정도).

③ 현장타설방식에 비하여 시공속도가 빠르다.

④ 공장제작의 기성말뚝을 사용하므로 품질이 일정하며 강도가 확실한 점등을 들 수 있다.

예시한 종래의 강관주열식 흙막이공법은 강관의 재활용이 불가능하며 공사원가 상승원인이 되어 활용에 제약을 받고 있고 강널말뚝 공법은 어스 오거 드릴(Earch Augon Dill)또는 버켓(Bucket) 방식등으로 천공설치하기 때문에 대구경에 주로 활용되므로 가설벽 설치에 많은 공간을 소요하고 인발 재활용에도 어려움 있어 원가상승 요인이 돼 주로 수중공사에 본체 구조체로서 제한된 범위내에서 활용되고 있다.

본 발명의 P.A.W 공법은 이와같은 종래의 주열식 공법의 단점을 보완하여 강관 흙막이의 특성을 최대한 활용함과 동시에 강관의 재활용성을 한껏 높여 공사 원가를 절감하는데 그 주된 목적이 있다.

즉, 본 발명에서 제공하는 신규의 강관주열식 공법은 지중에 선단천공압입하고자 하는 강관의 하단부 외면에 돌출나선을 형성하고 그 내부에는 윙비트 고정 구조를 형성하여 지중선단천공작업과 윙비트의 착탈작업 할때 필요에 따라 수월하게 한 것이다.

이같은 본 발명의 강관 주열식 흙막이공법(P.A.W)에 따르면, 다수의 강관이 일정간격으로 주열을 이루어 선단천공압입하는 방법은 워터제트공법과 강관의 강성을 이용하고 동시에 그 하단에 장착되는 윙비트와 오거드릴의 중량과 회전력을 병용하는 강관선단천공 압입작업은 정확한 천공수직도와 천공굴진심도를 보장받아 지중에 압입할 수 있게 되는 것이다.

이하, 바람직한 실시예에 근거하여 작성한 제4도 내지 제11도를 참조하여 더욱 구체적으로 본 발명을 설명한다.

먼저, 제4도는 본 발명의 P.A.W 공법을 활용하여 강관주열식 말뚝을 시공한 경우의 평면을 나타낸 것이고 제5도는 그 하단부를 정면에서 바라다 본 그림이며, 제6도는 강관의 하단 외면에 형성한 돌출나선을 그리고 제7도와 제8도는 그 내면에 형성된 윙비트 장착용 홈의 구조를 각각 나타낸 것이다.

이들 그림에서 보듯이 본 발명에 의한 신공법은 지중에 선단천공압입할 강관(1)의 하단 외면 둘레에 돌출 나선(2)을 형성하고 그 내면에는 윙비트를 끼워 물릴 수 있는 홈(3)을 설치하고 여기에 윙비트(4)를 물려 지중선단천공압입작업을 윙비트와 워터제트에 의하여 실시하도록 되어 있으며, 지중에 선단천공압입한 강관(1)과 강관(1) 사이마다 앵글(5)을 추가로 박아서 강관간의 틈을 메꿔 강관널 말뚝을 시공하는 것이 주된 특징으로 되어 있다.

상기 돌출나선(2)은 소정의 굵기를 가진 원형 또는 각형 철근을 대략 1-1.5피치 가량 용접해 붙여 이룬 것으로서, 나선방향은 강관(1)의 회전선단천공 압입방향으로 하여 천공이 쉽게 이뤄지도록 한다. 또, 홈(3)은 아무리 강관(1)이라고 하더라도 제살을 깍아 형성하는 것은 홈 살 부분의 강도저하를 초래할 우려가 있으므로 삭정하여 홈을 이루기보다는 제6도에서 보는 바와같이 강편을 ク자상으로 절곡하여 용접해 붙이는편이 강도유지상 훨씬 바람직하고, 나아가 수직홈 보다는 빗선형 홈으로 형성하고 동시에 강관(1)을 압입할때 회전하는 방향으로 경사진 홈으로 형성하는 것이 지중에서의 윙비트(4)의 착탈작업은 한결 편하고 또한 원활하다.

만약에 상기 윙비트 장착용 홈(3)이 수직형인 경우에는 강관(1)을 수직으로 압입 또는 인발하여 윙비트(4)를 장착하고 혹은 분리시켜야 하는데 이렇게 하자니 회전타입되는 강관(1)의 홈(3)에 윙비트(4)의 결합돌기(6)가 끼어들 수 없으므로 장착하기 어렵다. 홈(3)이 강관(1)의 회전굴진방향과 반대방향으로 경사진 경우에는 굴진천공작업이 불가능하다. 이런 이유때문에 상기 홈(3)은 반드시 강관(1)의 회전굴진 방향으로 기울게 형성되어야 한다.

상기와 같이 강관(1)을 선단천공압하는데는 우선 개개의 강관사이에 적당한 간격이 유지되어야 한다(제5도). 윙비트(4)의 정착과 확공 및 간격유지장치가 준비된 강관(1)을 현장타설용 어스 오거드릴에 장착하고 시멘트 밀 주입관을 통하여 압력수를 공급해 강관(1)과 윙비트(4)와의 사이에 남는 고안으로 분출하면서 어스 오거드릴의 자중과 회전력에 의하여 강관(1)에 장착된 윙비트(4)로 하여금 지중선단천공굴진작업의 수행과 동시에 강관(1)을 압입시키게 된다.

이때, 강관(1) 하단의 형성된 확공장치인 돌출나선(2)에 의하여 강관(1) 주변이 확공천공되며 강관(1)의 강성과 오거의 회전력은 시공정도를 확실하고 높게 보장하는 역할을 한다. 강관(1)이 목표지중에 도달하면 얼마간의 여굴한 후, 오거를 역회전시키면서 약간 인발하면 윙비트(4)가 강관(1) 아래쪽으로 일정깊이상 내려와 탈착되도록 유도한 다음에 지중에 선단천공압입한 강관(1)으로부터 오거를 해체한다. 그 후 강관(1) 내부의 윙비트 인발장치를 이용하여 윙비트(4)를 인발하면 지중을 관통한 강관(1)만이 지중에 남게 된다(제5도).

간격유지 및 확공장치는 추후 앵글압입작업을 원활히 이룰수 있도록 경질지반을 연약한 지반으로 교란시켜 유지토록하고, 주변의 원형 경질지반은 앵글을 압입할 때 강관(1)과 밀착시키는 역할을 담당하게 된다.

상기와 같은 방법으로 여러 개의 강관(1)을 타입 정착하면 일정간격으로 줄지어 늘어선 주열식 강관(1) 벽체가 형성되며, 굴착하고자 하는 외부벽쪽의 확공 천공부위를 활용, 앵글(5)의 안쪽에 워터제트용 소형강관(7)을 부착, 이 소형강관(7)에 압력수를 공급하면서 리이더와 압입장치를 이용하여 앵글(5)을 강관(1)과 서로 인접한 다른 강관(1) 사이에 압입 정착한다(제4도). 이때, 압입력과 압력수에 의하여 압입되는 앵글(5)은 천공교란되지 아니한 토압에 의하여 이미 압입정착된 강관(1)을 밀어서 미세한 이동을 시켜 밀착되게 한다(제11도).

이같은 현상에 따라 강관(1)과 앵글(5)은 밀착되고 강관(1)과 앵글(5)사이에는 압력에 밀려온 미세한 토립자가 잔존하게 되며, 흙막이 토류벽의 내측 굴착 작업진행에 따라 굴착면은 강관(1)의 강성과 띠장 및 띠장홈메우기 버팀작업등에도 강관(1)은 아무런 변화를 일으키지 않으나 외부 배면측에서는 앵글(5)에 대한 토압이 증가하고 그 증가분 만큼 강관(1)에 더욱 더 밀착하게 되므로 강관(1)과 앵글(5) 사이에 끼어 있는 압력에 밀린 미세한 토립자(머드케익)는 방수촉매제 역활인 불투수층을 이루게 된다.

이상 설명한 바와같은 본 발명의 강관 주열식 흙막이 공법(P.A.W)으로 흙막이 토류벽을 완성하고 지하 구축물을 축조한 후에 되메우기 시행 후, 앵글(5)을 먼저 인발하고 강관(1) 내부는 관통되어 있으므로 모래를 채운 다음에 강관(1)은 처음 일부는 회전인발하고 나머지는 수직인발하면 하부 천공부위까지 자동으로 모래가 충진되므로 지중공극이 존재하지 못하게 돼 주변침하방지를 꾀할 수 있어 민원이 해소되는 장점이 있다.

본 발명에 의해 시공한 강관 토류벽은 특히 합벽시공시 강관과 콘크리트체 사이에서 스티로폴을 정착하여 콘크리트 벽체를 타설하는 방법을 활용하면 되메우기로 인한 부분적인 침하현상도 완전히 배체할 수가 있다.

또한, 주열식 강관으로 토류벽을 시공하면 버팀용 띠장의 간격을 일반 토류벽보다도 2배 가까이 연장시공할 수 있는 강관의 구조적 강성을 이용할 수 있으므로 지하 굴착시 중장비가 활동하기에 충분한 높이의 공간이 확보되고, 이에따라 공기단축에도 큰 도움이 되어 완벽한 시공성이 확보되는 성과도 아울러 거둘수가 있다.

Claims (3)

1. 하단 외면에 확공용 돌출나선과 내면에 윙비트 장착용 홈을 형성한 강관의 하단에 윙비트를 장착하여 목표지중에 강관을 오거 중량과 회전력, 윙비트의 작용, 워터제트와 병용하여 선단천공압입하고, 여굴 후 약간 인발하면서 윙비트를 역회전시켜 윙비트를 하강시켜 탈착한 다음에 오거를 해체, 윙비트를 인발하며, 상기 강관주열의 각 강관 사이에 앵글을 압입하되 이 앵글의 내각면에 다 소형강관을 부착하여 워터제트에 의해 앵글을 압입하는 것을 특징으로 하는 강관 주열식 흙막이 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출나선은 1-1.5피치로 된 강관을 사용하는 강관주열식 흙막이 공법.
3. 제1항에 있어서, 상기 윙비트 장착용 홈은 의 회전굴진방향으로 경사지고 ク자상으로 된 강관을 사용하는 강관 주열식 흙막이 공법.