WO2012099288A1

WO2012099288A1 - 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: WO2012099288A1
Application number: PCT/KR2011/000464
Authority: WO
Inventors: 안재천
Original assignee: 주식회사 거원엔지니어링
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-07-26
Also published as: KR101057680B1

Abstract

본 발명은 재사용 및 보강 가능한 I형 강판 흙막이 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 천공기등 지중 천공 장비를 이용하여 정확한 수직도로 천공을 한 후 그라우트 호스를 미리 부착한 H형 강재를 건입하고, H형 강재 사이 지반을 오거로 교반하여 장애물을 제거한 후(연약지반에서는 오거 작업 불필요함) I형 강판을 연속적으로 연결하며 바이브레이터 등의 장비로 소정의 심도까지 밀어 넣어 지중에 안정된 흙막이 구조물을 설치한후 지하층 터파기 공사를 시행하며 필요한 경우 내측에 보강용 H형강을 추가 설치할 수 있고 지하 구조물 완성 후 사용된 흙막이 구조물의 각 강재들을 인발하여 재사용하도록 함으로써 지반붕괴 및 지하수 유입을 차단하고 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제공한다.

Description

재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법

본 발명은 터파기 또는 경사면의 흙막이 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 간격으로 지중에 H강재를 입설하고, 상기 H강재의 홈에 삽입되는 플랜지가 양단에 부착되고 연결 및 보강이 가능한 금속재 흙막이 판넬을 삽입하여 흙막이 구조물을 설치하도록 한 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 지하철 공사에서 지반 굴착을 하거나, 도로 공사와 같은 절개지나 절벽 등 건설현장에서 굴착으로 인해 배면의 흙이 무너져 내리는 것을 방지하기 위해 일정 간격으로 "H" 형상의 포스트를 지중에 세워서 고정시킨 후 이 포스트 사이에 사각 형상의 목재 토류판을 끼워 넣거나 콘크리트 주상체를 연속으로 설치하여 토사의 붕괴 또는 붕괴시 상해가 발생되지 않도록 하고 있다. 또한 건축물의 공사 현장에서도 지상 및 지하방호벽에 상기와 같은 방법으로 토류판을 설치하여 사용하고 있다.

첫째, 목재 토류판의 경우는, 먼저 포스트로 H강재를 지중에 등간격으로 설치하고 나서 토류판의 양단이 H강재의 외측 수직홈에 끼워지도록 한 후 하방으로 밀어넣는 방식을 취하고 있다.

포스트와 포스트 사이에 복수개의 토류판들 결합시 토류판 하나하나를 크레인과 같은 장비 또는 인력으로 들어올린 후 각각을 끼워넣어야 함에 따라 그 작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있어 왔다.

특히 토류판 설치를 위해서는 H강재 사이를 초과 굴착하고 토류판을 끼워넣은 후 뒷부분을 흙으로 다시 채우게 되므로 작업이 번거롭고 위험하며 배면 지반에 침하를 유발하게 되는 문제가 발생한다.

둘째, 콘크리트 주상체의 경우는 입설된 H강재 사이에 수직 방향으로 소정 간격으로 천공을 한 후 철근 망과 콘크리트를 투입하야 연속적으로 콘크리트 기둥을 만드는 것으로서 주상체간 수직도가 맞지 않아 정밀한 시공이 어렵다. 또 시멘트 액이 지중에 퍼져 나가 지중 환경 오염이 발생하며, H강재 주변도 콘크리트로 채우므로 주상체 철근은 물론 H강재 회수가 불가능하여 공사비가 많이 소요된다.

특히 건출물 지하 현장에서 주상체 수직도가 건축물 쪽으로 기울게 되면 지하 건축물의 시공에 지장을 초래하는 경우가 빈번한 현실이다.

한편, 상기한 일반적인 토류벽 설치 구조의 문제점을 개선하기 위하여 단품의 금속재 강판을 토류판으로 삽입 설치하는 흙막이 구조에 대해서 한국공개특허 10-2008-0026013호(이하, '종래기술'이라 칭함)가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 흙막이 설치 구조물의 설치 상태 사시도이고, 도 2는 종래 기술의 H형 강재와 금속재 강판의 분해 사시도이며, 도 3은 종래 기술의 흙막이 구조물을 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이,

H형 강재(10)에 가이드 레일(20)을 부착시켜 공간부(21)를 형성하고, 공간부(21)에 금속재 강판(30)을 삽입하여 토류벽을 설치하는 구조이다. 상기 가이드 레일(20)은 L형 강재를 체결구(23)를 이용하여 H형 강재(10)에 부착하여 공간부(21)를 형성한다. 그리고 상기 금속재 강판(30)은 단품으로 이루어진다. 즉, 수직으로 하나의 금속재 강판(30)을 삽입하여 토류벽을 설치하는 구조이다.

이와 같은 종래 기술은, 여러장의 토류판을 포스트 사이에 삽입하여 토류벽을 설치하는 일반적인 기술에 비하여 단품의 금속재 강판을 삽입하여 토류벽을 형성하는 것으로서, 물차단 기능이 향상되고, 설치 및 회수작업시 한번에 금속재 강판(30)을 타설 또는 인발할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 이와 같은 종래 기술은, 포스트로 설치되는 H형 강재(10)에 가이드 레일(20)로서 L형 강재를 부착하여 공간부(21)를 형성해야 하므로, 작업 공정이 많고, H형 강재(10)에 체결구(23)를 이용하여 가이드 레일을 부착하기 때문에 H형 강재(10)의 회수에 큰 힘이 필요하며, 체결 구멍을 뚫기 때문에 H형 강재(10) 단면이 훼손되며, H형 강재(10)의 변형이 유발될 수 있어서 재사용율이 떨어진다는 단점이 있다.

또한, 토류벽의 높이가 일정하지 않고 현장마다 각각 다른데, 토류판으로 사용되는 금속재 강판의 사이즈를 매번 현장에 맞는 수직높이를 가지도록 제작해야 한다는 단점이 있으며, 금속재 강판의 제작 가능한 높이를 넘는 현장에서는 적용할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 종래기술은 금속재 강판을 수직방향으로 이어 붙여서 복수개를 설치할 수 없고 단품의 금속재 강판만을 사용해야 하기 때문에 토류벽의 깊이에 의해 매우 한정적으로 적용될 수밖에 없는 단점이 있다.

또한 종래기술은, H형강재를 지중에 설치하고, 금속재 강판을 H형강과 가이드강판 사이의 공간부에 삽입하여 강제로 지중에 밀어넣어 설치하는 공법으로서, 지반이 단단하거나 돌이 걸릴 경우에는 시공이 어렵다.

따라서 균일한 연약지반에만 쓸 수 있는 제약이 있는데 연약지반에서는 토압이 커서 금속재 강판의 두께가 얇은 경우 보강 대책이 없어 매번 가이드 홈의 크기나 강판의 두께를 토압에 견딜 수 있도록 제작해야 하고, 이로 인해 공사비 절감이나 재활용의 의미가 퇴색된다.

본 발명의 목적은, I형 강판을 수직방향으로 연속적으로 결합하여 시공할 수 있도록 함으로써, 목재 토류판이나 콘크리트 주상체 연속벽을 이용하는 흙막이 구조물의 단점을 개선하고, 단품의 금속재 강판을 이용하는 종래기술의 단점을 개선하여 시공이 편리하고 안정적이고 경제적이며 모든 토사에 적용성이 양호한 토류벽을 형성할 수 있도록 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

상기의 문제점들을 해결하기 위해 개발된 본 발명에 의한 "재사용 및 보강 가능한 I형 강판 흙막이 구조물 및 그 시공방법"은 오거(Auger)와 같은 천공기등 지중 천공 장비를 이용하여 정확한 수직도로 천공을 한 후 그라우트 호스를 미리 부착한 H형 강재를 건입하고, H형 강재 사이 지반을 오거로 교반하여 장애물을 제거한후 후(연약지반에서는 오거 작업 불필요함) I형 강판을 연속적으로 연결하면서 바이브레이터 등의 장비로 소정의 심도까지 밀어 넣어 지중에 안정된 흙막이 구조물을 설치하고, 지하층 터파기 공사를 시행하며 필요한 경우 내측에 보강용 H형강을 추가 설치할 수 있는 지반붕괴 및 지하수 유입을 차단하는 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제공한다.

또한 I형 강판 여러장을 연속적으로 연결하며 지중에 밀어 넣을 수 있어서 다양한 굴착깊이에 대응할 수 있고 공사 도중에도 필요할 경우 추가로 연결하여 밀어넣을수 있어 비상시 대응성이 완벽하며, 굴착 과정 도중 토압이 클 경우 필요한 만큼 내측에 보강용 H형 강재를 설치하는 방법을 제공한다.

또한 지하수 차단를 위하여 I형 강판간 연결면에는 차수용 고무패킹재를 부착하고 배면에는 테이프를 부착하며, H형 강재와 I형 강판간 접속부위의 지하수 차단을 위해 그라우팅용 호스를 미리 부착한 H형 강재를 건입하므로써 이 호스를 통해 필요시 차수재를 그라우팅하여 지하수 유입을 차단하는 방법을 제공한다.

또한 모든 흙막이 구조물이 금속재로 이루어지므로 강성이 확실히 보장되며 사전에 설치된 후 굴착이 이루어지기 때문에 안정성이 향상되고 작업이 단순화되어 공기가 단축되는 흙막이 구조물 및 그 시공방법을 제공한다.

또한 모든 부재는 공사 완료 후 인발하여 재활용하기 때문에 자원 낭비를 줄이고, 시멘트 등 환경오염물질을 전혀 사용하지 않으므로 친환경적이며, 모든 토사에 적용이 가능한 일반적인 흙막이 구조물과 그 시공 방법을 제공한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 설치방법은,

H형 강재를 등간격으로 지중에 삽입 설치하는 포스트 설치공정과;

두 개의 H형 강재 사이에 I형 강판을 연속적으로 이어가며 설계된 심도까지 삽입하는 토류벽 설치공정과;

터파기를 진행하면서 상기 I형 강판의 앞면에 보강재를 삽입하여 설치하는 터파기 및 보강재 설치공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 상기와 같이 흙막이 구조물 설치하여 지하 구조물을 시공하면서 하부에서부터 띠장을 제거할때 보강재를 분리 철수하고, 지하 구조물 시공 완료후 상기 I형 강판과 H형 강재를 인발하여 타 현장에서 재사용하는 인발 및 재사용 공정을 더 포함한다.

상기 포스트 설치공정은,

H형 강재를 삽입 설치하기 위하여 등간격으로 수직도를 일치시켜 천공홀을 천공하는 천공단계와;

상기 천공홀에 H형 강재를 건입 설치하는 H형 강재 건입단계와;

상기 H형 강재가 건입된 천공홀에 모래 또는 흙을 채우는 천공홀 채움단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 H형 강재 건입 단계는,

하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀이 형성된 그라우트 호스를 H형 강재의 플랜지 홈 내측에 부착하여 천공홀 속에 삽입설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 그라우트 호스를 부착한 H형 강재를 삽입 설치한 경우, 상기 토류판 설치공정이 종료되면, 지하수 유무에 따라 선택적으로 상기 그라우트 호스를 통해 차수재를 주입하여 H형 강재와 I형 강판의 플랜지 사이를 그라우팅하는 차수재 그라우팅공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차수재로는, 추후 강재의 인발을 원활하게 하기 위해 약액 계열의 L.W그라우트재나, 팽창재를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 토류벽 설치공정은,

상기 H형 강재의 사이의 토류벽 설치 영역에 대해서 지중교란 작업을 수행하여 장애물을 제거하는 장애물 제거단계와;

상기 H형 강재의 플랜지 사이의 홈에 I형 강판의 플랜지가 끼워지게 삽입하고, I형 강판의 상부에 다른 I형 강판을 삽입하여 상하 두개의 I형 강판을 연결시키는 I형 강판 연결단계와;

상기 I형 강판을 지중으로 삽입하면서 상기 I형 강판 연결단계를 연속 수행하여 설계된 심도까지 삽입설치하는 I형 강판 삽입단계를 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 I형 강판 연결 단계는,

상하부에 서로 맞대어 연결하는 I형 강판의 사이에 패킹재를 부착하여 상하로 맞물리고, 상하부의 I형 강판에 각각 형성된 체결공에 대응되는 볼트공이 형성된 체결 플레이트를 앞뒤면에 대고 볼트와 너트로 조여서 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 I형 강판 연결단계에서,

패킹재를 사이에 두고 맞물린 상하의 I형 강판의 연결라인의 배면에 차수용 테이프를 더 부착하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재 설치공정은,

상기 I형 강판의 수직방향으로 일정한 간격마다 좌우 앞면에 쌍을 이루도록 돌출 형성된 스토퍼에 걸리고 상기 H형 강재의 플랜지 사이에 삽입되는 보강재를 수평으로 삽입 설치하되, 터파기에 의해 판단되는 지반의 상태에 따른 설계에 의거하여 보강이 요구되는 위치 및 간격으로 복수의 보강재를 터파기와 함께 순차적으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물은,

일정한 간격으로 지중에 수직으로 설치되는 복수의 H형 강재와;

상기 H형 강재의 플랜지 홈에 양단 플랜지가 삽입되어 이웃하는 두 개의 H형 강재 사이에 상하로 연속 연결되어 지중에 삽입 설치되는 복수의 I형 강판과;

상기 I형 강판의 수직방향으로 일정한 간격마다 양측의 앞면에 돌출 형성되어 쌍을 이루는 스토퍼와;

양단부가 상기 쌍을 이루는 스토퍼의 상부에 얹혀져서 상기 H형 강재의 플랜지와 I형 강판 사이에 삽입 설치되는 복수의 보강재와;

상기 I형 강판의 양측 상하부에 체결공이 형성되고, 상기 체결공에 대응되는 볼트공이 형성되어 상하부의 I형 강판의 앞뒤면에 대고 볼트와 너트로 체결하여 상하부의 I형 강판을 연결하는 체결플레이트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 체결 플레이트에 의해 상하부에 연결되는 두개의 I형 강판의 사이에 삽입 부착되는 차수용 고무 패킹재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고무패킹재가 삽입된 두개의 I형 강판의 연결부 배면에는 차수용 테이프가 더 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 H형 강재에는, 하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀이 형성된 그라우트 호스가 H형 강재의 플랜지 홈 내측에 부착되어 설치되고, 연속적으로 연결된 I형 강판을 설치 한 후 그라우팅재를 주입하여 상기 H형 강재의 후면 플랜지와 상기 I형 강판의 플랜지의 접촉 영역에 차수용 그라우팅부를 더 형성하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 포스트용 H형 강재와 흙막이판용 I형 강판을 이용하여 원지반 지중에 흙막이 구조물을 소정의 심도까지 설치한 후 지하 터파기 공사를 시행하므로 흙막이판 뒷채움 부실에 의한 배면 지반의 침하를 방지한 효과가 있다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 천공기에 의해 정확한 수직도로 지중에 건입된 H형 강재에 흙막이용 I형 강판을 수직방향으로 밀어넣을 수 있는 구조이어서 강재 흙막이판의 강성이 크고 작업 공정이 단순하며, 연속적으로 결합할수 있는 구조이므로 원하는 심도까지 다양하게 시공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 토압이 큰 지반의 경우에 굴착 진행중에 원하는 위치에 흙막이판 보강용 H형 강재를 설치할 수 있으므로 동일한 규격의 흙막이용 I형 강판을 지반의 강약에 관계없이 언제나 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 H형 강재와 흙막이용 I형 강판을 작은 충격으로 지중에 눌러 설치하거나 제거할 수 있어 진동에 의한 주변 구조물에 피해가 최소화되며, 소음공해 유발을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 차수를 위해 흙막이용 I형 강판연결부에 지수용 고무를 설치하고 굴착 배면측 연결부에는 테이프 처리하며, I형 강판과 H형 강재의 연결부위는 이미 설치하여놓은 소형 그라우트 호스를 통해 수직방향으로 차수재를 충진하므로써 소량의 차수재로 지하수 유입을 차단할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 한번 재작된 동일한 규격의 흙막이용 I형 강판, 보강용 H형 강재 및 포스트용 H형 강재 모두를 제거하여 지반의 강약이나 굴착 심도에 관계없이 재사용할 수 있어 자원의 낭비를 줄이고 공사비가 절약되며, 지중에 인위적 재료를 남겨두지 않으므로 환경오염을 시키지 않는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 흙막이 설치 구조물의 설치 상태 사시도.

도 2는 종래 기술의 H형 강재와 금속재 강판의 분해 사시도.

도 3은 종래 기술의 흙막이 구조물을 나타낸 평면도.

도 4는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 요부 분해 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 설치 상태를 보인 정면도.

도 6은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 보강재 설치 단면의 평면도.

도 7은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 토류판넬 연결을 보인 평면도.

도 8은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 I형 강판의 구성도.

도 9는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공방법을 보인 공정도.

도 10은 본 발명에 의한 흙막이 시공방법의 천공홀 형성 설명도.

도 11은 천공홀에 H형 강재 건입 설명도

도 12는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공방법의 장애물 제거 공정도.

도 13는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 I형 강판 연결 설명도.

도 14는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 터파기 및 보강재 설치 공정도.

도 15는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공에서 그라우트부 형성 설명도.

도 16은 본 발명에 의한 그라우트 호스 구성도.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 요부 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 설치 상태를 보인 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 보강재 설치 구간 평면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 I형 강판 연결구간 평면도이고, 도 8은 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 I형 강판의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이,

일정한 간격으로 지중에 수직으로 설치되는 복수의 H형 강재(100)와;

상기 H형 강재(100)의 플랜지 홈(103)에 양단 플랜지(202)가 삽입되고 상하로 연속 연결되며, 이웃하는 두 개의 H형 강재(100) 사이에 지중에 삽입 설치되는 복수의 I형 강판(200)과;

상기 I형 강판(200)의 수직방향으로 일정한 간격마다 양측의 앞면에 돌출 형성되어 쌍을 이루는 스토퍼(210)와;

양단부가 상기 쌍을 이루는 스토퍼(210)의 상부에 걸리고 상기 H형 강재(100)의 플랜지(101)와 I형 강판(200) 사이에 꽉 끼워져 삽입 설치되는 복수의 보강재(230)와;

상기 I형 강판(200)의 양측 상하부에 체결공(221)이 형성되고, 상기 체결공(221)에 대응되는 볼트공이 형성되어 상하부의 I형 강판(200)의 앞뒤면에 대고 볼트와 너트(223)로 체결하여 상하부의 I형 강판(200)을 연결하는 체결플레이트(222)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서 상기 보강재(230)에는 스페이서(240)가 부착되어 상기 H형 강재(100)의 플랜지(101)와 I형 강판(200) 사이에 보강재(230)가 꽉 끼워지도록 구성된다.

상기 체결 플레이트(222)에 의해 상하부에 연결되는 두개의 I형 강판(200)의 사이에 삽입 부착되는 차수용 고무 패킹재(250)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

두개의 I형 강판(200)의 연결부 배면에는 차수용 테이프(도면에 도시안됨)가 더 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 H형 강재(100)에는, 하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀(261)이 형성된 그라우트 호스(260)가 H형 강재(100)의 플랜지(102) 내측면에 부착되어 설치되고, 연속적으로 연결된 I형 강판(200)을 설치한 후 그라우팅재를 주입하여 상기 H형 강재(100)의 후면 플랜지(102)와 상기 I형 강판(200)의 플랜지(202)의 접촉 영역에 차수용 그라우팅부(310)(도 15참조)를 더 형성하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 8은 I강판의 구성도이다.

상기 I형 강판(200)은 평판부(201)의 양측단부에 플랜지(202)가 형성된 I형 판넬로서 제작되고, 상기 I형 강판(200)의 수직방향으로 일정한 간격마다 양측의 앞면에 돌출 형성되어 쌍을 이루는 스토퍼(210)가 형성된다. 상기 I형 강판(200)의 플랜지(202)는, 상기 H형 강재(100)의 앞뒤 플랜지(101)(102) 사이의 간격보다 소정 길이(약 2 ~ 5cm) 짧은 길이로 형성된다. 이는 삽입 및 인발 작업시 간격으로 인하여 쉽게 삽입 및 인발이 가능하도록 한 것이다. 또한 I형 강판(200)은 가로와 높이를 복수의 규격으로 규격화시켜 제작하고, 가로 길이에 맞추어서 상기 H형 강재(100)의 설치 간격이 결정된다. 도 8에서는 상부 I형 강판(Panel)과, 하부 I형 강판을 실시 예로 도시한 것으로서, 서로 다른 길이로 구성된다. 예를들어, 하부 I형 강판을 500cm의 길이로 제작하고, 상부 I형 강판을 200cm의 길이로 제작한 것을 예로 한다.

도 9는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공방법을 보인 공정도이다.

H형 강재(100)를 등간격으로 지중에 삽입 설치하는 포스트 설치공정(S10)과;

두 개의 H형 강재(100) 사이에 I형 강판(200)을 연속적으로 이어가며 설계된 심도까지 삽입하는 토류벽 설치공정(S20)과;

터파기를 진행하면서 상기 I형 강판(200)의 앞면에 보강재(230)를 삽입하여 설치하는 터파기 및 보강재 설치공정(S40)을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같이 설치된 흙막이 구조물의 각 강재들은, 지하 구조물 시공후에 인발하여 타 현장에서 재사용할 수 있다.

도 10은 본 발명에 의한 흙막이 시공방법의 천공홀 형성 설명도이고, 도 11은 천공홀에 H형 강재 건입 설명도이다.

상기 포스트 설치공정(S10)은,

H형 강재(100)를 삽입 설치하기 위하여 등간격으로 수직도를 일치시켜 천공장비를 이용하여 천공홀(301)을 천공하는 천공단계(S11)와;

상기 천공홀(S11)에 H형 강재(100)를 건입 설치하는 H형 강재 건입단계(S12)와;

상기 H형 강재(100)가 건입된 천공홀(301)에 모래 또는 흙을 채우는 천공홀 채움단계(S12)를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 H형 강재 건입 단계(S12)에서 하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀(261)이 형성된 그라우트 호스(260)를 H형 강재(100)의 후면 플랜지(102) 내측에 부착하여 천공홀(301) 속에 삽입 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 H형 강재(100)를 지중에 설치하는 방법으로서, 등간격으로 H형 강재(100)를 지중에 직접 박아서 설치할 수도 있으나, 차수 기능을 보강하기 위한 그라우트부(310)를 형성하기 위한 그라우트 호스를 H형 강재에 부착하여 삽입 설치하한다. 이 경우에는 천공홀을 형성한 후에 H형 강재를 삽입 설치한다.

따라서 H형강재(100)를 정확한 수직도로 맞추어서 설치하기 위해서 천공장비를 이용하여 도 10과 같이 천공하고, 도 12와 같이 천공홀(301)속에 H형 강재(100)를 건입 설치한다.

도 16에 도시된 바와 같이 그라우트 호스(260)는, 이중 라인으로 이루어지고, 단부가 막히고, 일정한 간격으로 다수의 배출홀(261)이 형성된다. 그라우트 호스(260)를 H형 강재(100)에 부착하여 상기 천공홀(301)에 건입 설치한다. 그라우트 호스(260)는, H형 강재(100)의 후면 플랜지(102)의 내측면에 부착하며, 테이프 등으로 간단하게 부착한다. 이렇게 테이프로 부착한다고 하여도 천공홀(301) 속에 건입하는 것이기 때문에 그라우트 호스(260)는 이탈되지 않는다.

그라우트 호스(260)를 부착한 H형 강재(100)를 건입 설치한 후, 천공홀(301) 소에 모래나 흙으로 채워서 H형 강재(100)가 흔들리거나 수직도가 틀어지는 것을 방지한다.

본 발명은, 천공기에 의해 정확한 수직도로 지중에 건입된 H형 강재에 흙막이용 I형 강판을 수직방향으로 밀어넣을 수 있는 구조이어서 강재 흙막이판의 강성이 크고 작업 공정이 단순하며, 연속적으로 결합할수 있는 구조이므로 원하는 심도까지 다양하게 시공할 수 있는 효과가 있다.

도 12는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공방법의 장애물 제거 공정도이다.

상기 토류벽 설치공정(S20)은,

상기 H형 강재(100)의 사이의 토류벽 설치 영역에 대해서 지중교란 작업을 수행하여 장애물을 제거하는 장애물 제거단계(S21)와;

상기 H형 강재(100)의 플랜지 사이의 홈(103)에 I형 강판(200)의 플랜지(202)가 끼워지게 삽입하고, I형 강판(200)의 상부에 다른 I형 강판(200)을 삽입하여 상하 두개의 I형 강판(200)을 연결시키는 I형 강판 연결단계(S22)와;

상기 I형 강판을 지중으로 삽입하면서 상기 I형 강판 연결단계(S22)를 연속 수행하여 설계된 심도까지 삽입설치하는 I형 강판 삽입단계(S23)를 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 장애물 제거단계(S21)는, 이중 오거를 이용하여 I형 강판(200)를 삽입 설치할 영역을 지중교란한다. 따라서, I형 강판(200)이 삽입 설치될 영역에 있는 돌이나 방해물이 옆으로 밀려 이동되기 때문에 쉽게 I형 강판(200)을 삽입 설치할 수 있다. 지중교란 후에 I형 강판(200)을 삽입 설치하는 방법은 통상의 장비를 이용하여 지중에 삽입 설치할 수 있게 된다.

본 발명의 흙막이 구조물 및 그 시공방법은 천공홀을 형성하여 H형 강재를 건입 설치하고, 지중 교란을 한 후에 흙막이용 I형 강판을 지중에 삽입 설치하는 것이므로, 작은 충격으로 지중에 눌러 설치하거나 제거할 수 있어 진동에 의한 주변 구조물에 피해가 최소화되며, 소음공해 유발을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 13는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 I형 강판 연결 설명도이다.

상기 I형 강판 연결 단계(S22)는,

상하부에 서로 맞대어 연결하는 I형 강판(200)의 사이에 고무 패킹재(250)를 부착하여 상하로 맞물리고, 상하부의 I형 강판(200)에 각각 형성된 체결공(221)에 대응되는 볼트공이 형성된 체결 플레이트(222)를 앞뒤면에 대고 볼트와 너트(223)로 조여서 연결하는 것을 특징으로 한다. 여기서 고무 패킹재(250)는, I형 강판(200)의 평판부(201)의 상면에만 부착될 수도 있고, 플랜지(202)의 상면에도 함께 부착될 수 있다.

또한, 상기 I형 강판 연결단계(S22)에서,

맞물린 상하의 I형 강판의 연결라인의 배면에 차수용 테이프(도면에 도시안됨)를 더 부착하는 것을 특징으로 한다. 이는 지하수가 없는 아주 건조한 지반에서는 상기 고무 패킹재(250)를 삽입 하지 않고, 배면에 차수용 테이프만 부착하여 시공할 수 있다. 또한 지하수가 흐르는 곳에서는 상기 패킹재(250)를 부착하여 설치함과 아울러 배면에 차수용 테이프를 더 부착하여 이중으로 차수기능을 보강할 수 있다. 또한 이후 과정에서 차수 기능을 위하여 그라우트부(310)를 형성함으로써, H형강재(100)와 I형 강재(200)의 플랜지 사이를 통해 유출될 수 있는 물을 차단하도록 보강한다.

도 15는 본 발명에 의한 흙막이 구조물 시공에서 그라우트부 형성 설명도이다.

상기 그라우트 호스(260)를 부착한 H형 강재(100)를 삽입 설치한 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 토류판 설치공정(S20)이 종료되면, 상기 그라우트 호스(260)를 통해 차수재를 주입하여 H형 강재(100)와 I형 강판(200)의 플랜지 사이를 그라우팅하는 차수재 그라우팅공정(S20a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차수재로는, 약액 계열의 L.W그라우트재나, 팽창재를 이용하는 것을 특징으로 한다. 약액 계열의 그라우트재를 사용하는 이유는, 모래나 흙으로 채워진 천공홀 속으로 스며들어 그라우팅부(310)를 형성하기 위함과 아울러 이후 I형강재나 H형 강재 인발시 쉽게 인발할 수 있도록 하는 그라우트재를 사용한다.

도 14는 본 발명에 의한 흙막이 구조물의 터파기 및 보강재 설치 공정도이다.

상기 보강재 설치공정(S40)은, 터파기 단계(S41), 터파기 진행중 보강이 요구되는 위치 및 간격마다 보강재를 설치하는 단계(S42), 보강재를 설치하면서 설계된 심도까지 터파기가 이루어지면 터파기를 종료하는 단계(S42)를 수행한다. 터파기 및 보강재 설치 공정(S40)이 완료된 상태는 도 5에 도시된 바와 같다.

보강재 설치는, 터파기를 진행하는 중에, 상기 I형 강판(200)의 수직방향으로 일정한 간격마다 좌우 앞면에 쌍을 이루도록 돌출 형성된 스토퍼(210)에 걸리고 상기 H형 강재(100)의 플랜지(101)와 I형 강판(200)의 평판부(201) 사이에 삽입되는 보강재(230)를 수평으로 삽입 설치한다.

보강재(230) 설치는 지반의 상태에 따른 설계에 의거하여 보강이 요구되는 위치 및 간격으로 복수의 보강재를 터파기와 함께 순차적으로 설치하는 것을 특징으로 한다. 상기 보강재(230)는, H 형강을 수평으로 설치하여 I형 강판(200)을 보강하는 것으로서, 양단부에는 스페이서(240)가 부착되어 H형 강재(100)의 앞면 플랜지(101)와 I형 강판(200)의 평판부(201)와의 사이에 꽉 끼워지도록 삽입 설치된다.

한편, 본 발명에서는 H형 강재 사이에 끼워지는 흙막이 판으로서 I형 강판을 예로 들어 설명하였는데, 반드시 I형 강판으로 한정되는 것은 아니고, 평판부의 양측단부가 앞면으로 절곡된 형태의 n형 강판을 이용할 수 있다. 물론 절곡된 단부의 길이는 H형 강재의 플랜지 홈보다는 짧고, n형 강판의 평판부와 H형 강재의 앞면 플랜지 사이의 간격 속에 보강재를 설치할 수 있으면 된다.

한편, 상기와 같이 흙막이 구조물 설치하여 지하 구조물을 시공하면서 하부에서부터 띠장을 제거할때 보강재를 분리 철수하고, 지하 구조물 시공 완료후 상기 I형 강판과 H형 강재를 인발하여 타 현장에서 재사용하는 인발 및 재사용 공정(S50)을 더 포함한다.

인발 및 재사용 공정(S50)은, 지하구조물 시공에 의거하여 띠장을 제거시 해당 높이의 보강재(230)를 분리하여 철거하는 단계(S51)와, 지하 구조물 시공에 공정에 따라 보강재를 단계적으로 철거하고, 지하 구조물 시공이 완료되면, I형 강판(200)과, H형 강재(100)를 인발 장비를 이용하여 인발하는 단계(S52) 및 회수된 I형 강판(200)를 단품으로 각각 분리한 후, 타 현장에 재사용하는 단계(S53)를 포함한다.

상기와 같은 방법으로 시공된 흙막이 구조물은, 터파기 및 보강재 설치공정이 완료된 후, 띠장을 설치하여 상호 지지하도록 한다. 이후, 지하 구조물 시공시 하부에서부터 구조물 시공을 하면서 상부로 시공되는 과정 중에 띠장을 제거하는데, 띠장 제거와 함께 본 발명의 흙막이벽의 보강재를 하부에서부터 제거한다. 즉, 높이마다 설치되는 띠장 제거시 해당 높이의 보강재를 미리 제거한다. 보강재 제거는 단순히 끼워넣어 설치한 것이기 때문에 I형 강재의 평판부를 뒤로 밀면서 쉽게 보강재를 이탈시켜 제거할 수 있다. 구조물 시공이 완료된 후, 흙막이벽 철거는, I형 강판을 상부에서 인발기로 인발하여 한번에 I형 강판을 회수할 수 있다. 그리고 H형 강재를 인발하여 회수한다.

따라서, 회수된 I형 강판은, 체결플레이트의 볼트너트만 분해하면 개별 I형 강판으로 분리할 수 있다. 개별 I형 강판은 다시 재사용이 가능하며, 설치시 특별히 변형을 가하거나 천공하거나 용접하지 않기 때문에 분리후 그대로 재사용이 가능해진다. 또한 H형 강재도 천공홀을 형성하여 건입 설치한 것이기 때문에 쉽게 인발이 가능해지고, 용점 또는 천공과 같은 공정이 없기 때문에 그대로 재사용이 가능해진다. 물론, 그라우트 호스는 교체하여 새 그라우트 호스를 부착하여 사용한다. 이와 같이 본 발명에서 사용된 자재들은, 지반의 강약이나 굴착 심도에 관계없이 재사용할 수 있어 자원의 낭비를 줄이고 공사비가 절약되며, 지중에 인위적 재료를 남겨두지 않으므로 환경오염을 시키지 않는 효과가 있다.

Claims

터파기 공사 현장에서 설치되는 흙막이 구조물에 있어서,

일정한 간격으로 지중에 수직으로 설치되는 복수의 H형 강재(100)와;

상기 H형 강재(100)의 플랜지 홈(103)에 양단 플랜지(202)가 삽입되고 상하로 연속 연결되며, 이웃하는 두 개의 H형 강재(100) 사이에 지중에 삽입 설치되는 복수의 I형 강판(200)과;

상기 I형 강판(200)의 양측 앞면에 쌍을 이루어 형성된 스토퍼(210)에 양단부가 걸리고 상기 H형 강재(100)의 플랜지(101)와 I형 강판(200) 사이에 끼워져 수평으로 삽입 설치되는 복수의 보강재(230)로 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, 상기 보강재(230)에는 스페이서(240)가 부착되어 상기 H형 강재(100)의 플랜지(101)와 I형 강판(200) 사이에 보강재(230)가 꽉 끼워지도록 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, 상하부에 연결되는 두개의 I형 강판(200)의 사이에 삽입 부착되는 차수용 고무 패킹재(250)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, 상하부로 연결되는 두개의 I형 강판(200)의 연결부 배면에는 차수용 테이프가 더 부착되어 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, 상기 H형 강재(100)에는, 하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀(261)이 형성된 그라우트 호스(260)가 H형 강재(100)의 플랜지(102) 내측면에 부착되어 H형 강재와 함께 설치되고,

I형 강판(200)을 설치한 후 그라우팅재를 주입하여 상기 H형 강재(100)의 후면 플랜지(102)와 상기 I형 강판(200)의 플랜지(202)의 접촉 영역에 차수용 그라우팅부(310)를 더 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, 상기 I형 강판(200)은,

평판부(201)의 양측단부에 플랜지(202)가 형성된 I형 판넬로서 제작되고, 상기 I형 강판(200)의 수직방향으로 일정한 간격마다 양측의 앞면에 돌출 형성되어 쌍을 이루는 스토퍼(210)가 형성되며, 가로와 높이를 복수의 규격으로 규격화시켜 제작된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
제 1 항에 있어서, I형 강판(200)은,

평판부의 양측단부가 앞면으로 절곡된 형태의 강판으로 구성되고, 절곡된 단부의 길이는 H형 강재의 플랜지 홈보다는 짧고, 평판부와 H형 강재의 앞면 플랜지 사이의 간격 속에 보강재를 설치할 수 있는 간격이 제공되도록 구성된 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물.
터파기 공사의 흙막이 구조물 시공방법에 있어서,

H형 강재(100)를 등간격으로 지중에 삽입 설치하는 포스트 설치공정(S10)과;

두 개의 H형 강재(100) 사이에 I형 강판(200)을 삽입하여 상하로 I형 강판(200)을 연결하면서 설계된 심도까지 삽입하는 토류벽 설치공정(S20)과;

터파기를 진행하면서 상기 I형 강판(200)의 앞면에 보강재(230)를 삽입하여 설치하는 터파기 및 보강재 설치공정(S40)을 수행하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항에 있어서, 상기 포스트 설치공정(S10)은,

H형 강재(100)를 삽입 설치하기 위하여 등간격으로 수직도를 일치시켜 천공장비를 이용하여 천공홀(301)을 천공하는 천공단계(S11)와;

상기 천공홀(S11)에 H형 강재(100)를 건입 설치하는 H형 강재 건입단계(S12)와;

상기 H형 강재(100)가 건입된 천공홀(301)에 모래 또는 흙을 채우는 천공홀 채움단계(S12)를 수행하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 9 항에 있어서, 상기 H형 강재 건입 단계(S12)에서 하단부가 막히고 일정한 간격마다 토출홀(261)이 형성된 그라우트 호스(260)를 H형 강재(100)의 후면 플랜지(102) 내측에 부착하여 H형 강재와 함께 천공홀(301) 속에 삽입 설치하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항에 있어서, 상기 토류벽 설치공정(S20)은,

상기 H형 강재(100)의 사이의 토류벽 설치 영역에 대해서 지중교란 작업을 수행하여 장애물을 제거하는 장애물 제거단계(S21)와;

상기 H형 강재(100)의 플랜지 사이의 홈(103)에 I형 강판(200)의 플랜지(202)가 끼워지게 삽입하고, I형 강판(200)의 상부에 다른 I형 강판(200)을 삽입하여 상하 두개의 I형 강판(200)을 연결시키는 I형 강판 연결단계(S22)와;

상기 I형 강판을 지중으로 삽입하면서 상기 I형 강판 연결단계(S22)를 연속 수행하여 설계된 심도까지 삽입설치하는 I형 강판 삽입단계(S23)를 수행하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항에 있어서, 상기 토류벽 설치 공정(S20)은,

상하로 연결되는 I형 강판(200)의 사이에 고무 패킹재(250)를 부착하여 상하로 맞물리고, 상하부의 I형 강판(200)에 각각 형성된 체결공(221)에 대응되는 볼트공이 형성된 체결 플레이트(222)를 앞뒤면에 대고 볼트와 너트(223)로 조여서 연결하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 토류벽 설치 공정(S20)은,

상하로 연결되는 I형 강판(200)의 연결라인의 배면에 차수용 테이프를 더 부착하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항에 있어서,

상기 포스트 설치공정(S10)에서 그라우트 호스(260)를 부착한 H형 강재(100)를 삽입 설치하고,

상기 토류판 설치공정(S20)이 종료되면, 상기 그라우트 호스(260)를 통해 차수재를 주입하여 H형 강재(100)와 I형 강판(200)의 플랜지 사이를 그라우팅하는 차수재 그라우팅공정(S20a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 14 항에 있어서, 상기 차수재로는, 약액 계열의 L.W그라우트재 또는 팽창재를 이용하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
제 8 항에 있어서, 상기 보강재 설치공정(S40)은,

터파기 단계(S41)와, 터파기 진행중 보강이 요구되는 위치 및 간격마다 보강재를 설치하는 단계(S42)와, 보강재를 설치하면서 설계된 심도까지 터파기가 이루어지면 터파기를 종료하는 단계(S42)를 수행하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물의 시공방법.
수직 포스트로서 H형강재를 설치하기 위한 천공홀을 등간격으로 형성하는 천공홀 형성 단계와;

H형 강재에 일정간격으로 배출홀이 형성된 그라우트 호스를 부착하여 상기 천공홀에 삽입 설치하는 H 형강재 건입단계와;

상기 천공홀에 모래나 흙으로 채워 H형 강재를 지지하는 천공홀 채움단계와;

상기 H형 강재 사이의 흙막이벽 설치 영역에 지중교란 작업을 수행하는 지중교란 단계와;

두개의 H형 강재 사이에 I형 강재를 삽입하여 지중으로 내리면서 상단면에 패킹재를 부착하고 다른 I형 강재를 상부에서 삽입하여 상하부 I형 강재를 연결하는 I형 강재 연결단계와;

상기 I형 강재 연결 단계를 반복하면서 흙막이벽 설치 심도까지 연속 연결되는 I형 강재를 삽입 설치하는 I형 강재 설치단계와;

상기 I형 강재 설치 완료 후, 상기 그라우트 호스를 통해 그라우트재를 충진시켜 H형 강재의 플랜지홈 내측에 차수용 그라우팅부를 형성하는 그라우팅단계와;

터파기를 진행하면서 설계상 요구되는 위치 및 간격으로 보강재를 상기 H형 강재의 앞면 플랜지와 상기 I형 강재의 평판부 사이에 수평으로 삽입 설치하는 보장재 설치단계를 순차로 수행하여 흙막이 구조물을 시공하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 시공방법.
제 17 항에 있어서, 상기 터파기 및 보강재 설치단계에 의해 흙막이 구조물을 설치한 후, 지하 구조물을 시공하면서 하부에서부터 띠장을 철거할때 해당 높이의 보강재를 분리 철거하고, 지하 구조물 시공 완료후 상기 I형 강판과 H형 강재를 인발하여 타 현장에서 재사용하는 인발 및 재사용 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 시공방법.
제 18 항에 있어서, 상기 인발 및 재사용단계는,

지하구조물 시공에 의거하여 띠장을 제거시 해당 높이의 보강재(230)를 분리하여 철거하는 단계(S51)와, 지하 구조물 시공에 공정에 따라 보강재를 단계적으로 철거하고, 지하 구조물 시공이 완료되면, I형 강판(200)과, H형 강재(100)를 인발 장비를 이용하여 인발하는 단계(S52) 및 회수된 I형 강판(200)를 단품으로 각각 분리한 후, 타 현장에 재사용하는 단계(S53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 및 보강이 가능한 흙막이 구조물 시공방법.