KR100648409B1 - 가설 흙막이 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하구조물을 시공하기 위한 가설흙막이 공법에 관한 것으로 기존 흙막이 부재들의 구조를 변경하지 않고 이들을 그대로 사용하면서도 버팀목의 설치간격을 넓혀 줄 수 있도록 하기 위해서 수직파일(10)의 외측에 작용하는 흙벽의 측압에 상응하는 크기의 하중을 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16) 사이에 미리 도입시키고 이를 수직파일(10)에 지속적으로 작용시키는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 공법임.

본 발명은 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16)사이에 미리 도입시킨 하중에 의해서 보강용 횡가목(16)에는 내측으로 처짐이 발생하는 반면에 수직파일(10)은 외측으로 변위되려고 하기 때문에 흙벽과 밀착되어서 공사장 주변의 지반이 침하되지 않도록 해주고 버팀목의 설치간격을 넓혀줄 수 있어서 터파기 공사기간 단축과 공사비 절감효과를 얻을 수 있다.

가설 흙막이 공법, 수직파일, 보강용 횡가목, 버팀목, 가압수단, 간격유지부재.

Description

가설 흙막이 공법{A method of construction for temporary retaining wall}

도 1 은 본 발명에 의한 가설 흙막이 공법의 시공상태를 보인 종단면도.

도 2 는 본 발명에 의한 가설 흙막이 공법의 시공상태를 보인 평면도.

도 3 은 종래 가설 흙막이 공법의 시공상태를 보인 종단면도.

도 4 는 종래 가설 흙막이 공법의 시공상태를 보인 평면도.

도 5 는 흙벽의 측압에 의해서 가설 흙막이의 수직파일과 보강용 횡가목이 변형되는 상태를 예시한 사시도.

본 발명은 지하구조물을 시공하기 위한 터파기 현장에서 흙벽의 붕괴를 방지하기 위하여 설치하였다가 지하 구조물의 공사완료 후에 제거하는 가설 흙막이 공법에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 가설 흙막이의 수직파일과 보강용 횡가목의 접촉부위에 흙벽의 측압에 상응하는 크기의 하중을 미리 부여하고, 부여된 하중이 수직파일에 지속적으로 작용되도록 함으로서 버팀목의 사용 갯수를 감소시켜 줄 수 있도록 함과 아울러서 버팀목의 설치간격을 크게 넓혀줌으로서 원활한 작업공간을 확보해 줄 수 있는 가설 흙막이 공법에 관한 것이다.

종래의 일반적인 가설 흙막이 공법은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 H-형강으로 된 수직파일(10)을 임의의 간격으로 지하에 세우고, 터파기를 하면서 수직파일(10)들 사이에 토류판(12)을 끼우며 일정 깊이까지 터파기가 이루어지면 수직파일(10)들의 전면에 고정된 받침대(14)에 띠장이라고 불리우는 H-형강으로 된 보강용 횡가목(16)을 설치하고, 단부에 스크류잭(18)의 한쪽이 고정되어 있는 H-형강으로 된 버팀목(strut)(20)으로 보강용 횡가목(16)을 지지시켜 주는 것이었다.

이와 같은 가설흙막이는 도 5에 도시된 바와 같이 버팀목(20)들의 설치간격이 수직파일(10)들의 설치간격보다 넓을 경우 즉, 보강용 횡가목(16)의 지지간격이 커질수록 수직파일(10)들의 후면쪽으로 부터 작용하는 흙벽의 측압(P)에 의해서 보강용 횡가목(16)의 처짐이 크게 증가하게 되고, 수직파일(10)도 크게 변위되어 흙벽이 밀리면서 공사장주변의 지반침하가 발생하여 흙벽 붕괴에 의한 공사장 매몰사고와 같은 대형사고를 유발할 위험성이 커지게 된다.

종래에는 버팀목의 간격이 조밀하기 때문에 횡가목의 처짐이 작아 설계시 횡가목의 처짐을 특별히 고려하지 않고 모멘트와 전단력에 대하여 검토 하였

다.

그러나 버팀목의 간격을 넓히게 되면 측압으로 인하여 횡가목에 발생하는 휨모멘트의 크기는 하중의 종류가 집중하중일 경우 지간거리에 비례하여 커지고 등분포하중일 경우 지간거리의 제곱에 비례하여 커진다.

반면 측압으로 인한 횡가목의 처짐은 하중의 종류가 집중하중일 경우 지간거리의 3승에 비례하여 커지고 등분포하중일 경우 지간거리의 4승에 비례하여 커진

다.

즉 횡가목이 동일 단면일 경우 버팀목의 간격을 넓히면 횡가목이 받는 응력의 크기변화보다 처짐의 변화가 훨씬 크게 증가하므로 횡가목이 휨모멘트와 전단력에 저항한다 하여도 처짐의 기준을 초과하게 되므로 버팀목의 간격을 넓히는데 제한이 있었다.

따라서 종래에는 도 3과 도 4에 된 바와 같이 많은 량의 보강용 횡가목(16)과 버팀목(20)을 사용하여 이들을 조밀한 간격으로 설치해 주어야만 했었기 때문에 설치와 제거에 많은 비용과 작업이 요구되었었고, 많은 버팀목(20)은 터파기작업을 할 때 큰 어려움을 주었었다.

이와 같은 일반적인 가설 흙막이 공법의 문제점을 해결하기 위한 것으로는 대한민국 특허 제 0188465 호로 알려진 바 있는 프리스트레스에 의한 흙막이 공법을 들 수 있는데,이 공법은 시트파일(sheet pile)과 같은 굴착용 파일을 세로방향으로 삽입하고, 그 파일의 전면에 가로방향으로 띠장재를 설치한 후 그 연결모서리를 버팀보로 지지하고, 다시 띠장재의 표면에는 겹띠장재를 볼트로 부착하고, 그 양단에 브래키트를 설치하고 고정대로 부착하되 브래키트의 구멍에 케이블을 끼우고 인장시켜 줌으로서 겹띠장재에 프리스트레스 모멘트가 발생하여 토류압에 저항되게 함을 특징으로 하는 것이 었다.

이와 같은 프리스트레스에 의한 흙막이 공법은 버팀보의 사용갯수를 감소시켜 줄 수 있고, 버팀보의 간격을 넓혀 줄 수 있는 장점은 있으나 겹띠장재를 별도로 제작하고, 이 겹띠장재의 플랜지와 대응하는 기존 띠장재의 플랜지에 일정간격 으로 나사구멍을 형성시켜서 기존 띠장재에 겹띠장재를 고장력 볼트로 부착하며, 겹띠장재에 양쪽끝이 지지되는 케이블을 인장시켜 주어야만 했었기 때문에 비용과 인력이 많이 들 뿐만 아니라 겹띠장재를 기존 띠장재에 부착하는데도 많은 시간이 소요되었었고, 전면으로 돌출된 브래키트를 포함하는 겹띠장재가 기존 띠장재로 부터 돌출하여 흙막이와 지하구조물 사이의 작업공간을 일부 차지하게 되므로 지하구조물의 시공에 필요한 작업공간을 확보하기 위해서는 터파기 면적을 늘려주어야만 했었기 때문에 비용대 효과면에서 경제성이 부족하고 시공이 까다로운 등의 단점이 있었다.

본 발명은 수직파일과 보강용 횡가목 사이에 흙벽의 측압에 상응하는 크기의 하중을 미리 지속적으로 작용되도록 해주어서 보강용 횡가목에는 어느 정도의 처짐이 발생하는 대신에 수직파일이 흙벽과 밀착되도록 해줌으로서 버팀목의 간격이 넓을수록 보강용 횡가목이 처짐에 의하여 제한을 크게 받았던 종래기술 보다 각 흙막이 부재들의 허용응력범위 내에서 버팀목의 설치간격을 최대한 넓혀 줄 수 있으므로 터파기의 작업효율을 증가시켜 주어서 공사기간단축과 공사비용 절감효과를 얻을 수 있고 지하구조물을 시공할 때에도 버팀목에 의한 간섭을 크게 감소시켜 줄 수 있는 것임을 특징으로 하는 가설 흙막이 공법을 제공하는데 기술적 과제를 둔것이다.

본 발명은 도 1과 도 2에 예시한 바와 같이 H-형강으로 된 수직파일(10)을 임의의 간격으로 지하에 세우고 터파기를 하면서 수직파일(10)들 사이에 토류판(12)을 끼우며 일정 깊이까지 터파기가 이루어지면 수직파일(10)들의 내측에 고정된 받침대(14)에 띠장이라고 불리우는 H-형강으로 된 보강용 횡가목(16)을 설치하고 단부에 스크류잭(18)의 한쪽이 고정되어 있는 H-강형으로 된 버팀목(strut)(20)으로 보강용 횡가목(16)을 지지시켜주는 가설 흙막이 공법에 있어서, 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16)사이에 실린더(22)와 피스턴(24)으로 이루어진 유압잭과 같은 가압수단(26)을 끼워넣고 예시 도면에 표현이 생략된 작동유체공급장치에 의해서 실린더(22)로 유입되는 작동유체로 피스턴(24)을 전진 이동시켜서 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16) 사이에 흙벽의 측압에 상응하는 크기의 하중을 도입시키고, 이 도입된 하중을 지속시켜 줄 수 있도록 상기 가압수단(26) 주위에 간격유지부재(28)를 삽입해 준 다음 실린더(22)로 유입되었던 작동유체를 작동유체공급장치로 회수하여 피스턴(24)을 후진 이동시켜서 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16) 사이에 끼워져 있던 가압수단(26)을 제거하는 것이다.

본 발명에 있어서, 간격유지부재(28)는 가압수단(26)에 의해서 도입된 하중을 지속시켜주기 위한 것이므로 그 하중의 크기에 상당하는 압축력에 저항할 수 있는 강도를 가진 강재나, 급속경화시멘트 몰탈 등을 사용할 수 있으며, 급속경화시멘트 몰탈을 사용 할 경우 가압수단(26)을 나중에 제거해 줄 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 수직파일(10)과 접촉하는 보강용 횡가목(16) 사이에 유압잭과 같은 가압수단(26)에 의해서 수직파일(10)에 작용하게되는 흙벽의 측압(P)에 상응하는 크기의 하중을 미리도입시키고, 간격유지부재(28)로 그 도입된 하중이 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16)에 지속적으로 작용하도록 해주는 것이므로 미리 도입된 하중에 의해서 버팀목(20)으로 지지되는 보강용 횡가목(16)에는 내측으로 어느 정도의 처짐이 발생하는 반면에 수직파일(10)은 외측으로 변위되려고하기 때문에 그 배면쪽의 흙벽과 밀착되어서 공사장 주변의 지반이 침하되지 않도록 해준다.

이와 같은 본 발명은 보강용 횡가목(16)에 처짐이 발생하면서 미리 도입된 하중을 수직파일(10)에 지속적으로 작용시키므로 보강용 횡가목(16)에 발생하는 처짐은 흙막이 구조물의 안전에 영향을 주지 않는다.

따라서 본 발명은 도 2에 잘 표현된 바와 같이 보강용 횡가목(16)에 설계기준을 초과하는 처짐이 발생하여도 수직파일(10)의 지점역활이 이루어지고 수직파일(10)의 배면쪽 흙벽의 지반침하가 억제되므로 버팀목(20)의 간격을 종래기술보다 넓혀 줄 수 있게 된다.

본 발명은 기존 흙막이 부재들의 구조를 변경하지 않고 이들을 그대로 사용하면서도 버팀목의 설치간격을 넓혀 줄 수 있는 것이므로 터파기 공사기간 단축과 공사비용 절감효과를 얻을 수 있고 지하구조물을 시공할 때도 버팀목에 의한 간섭을 크게 감소시켜 줄 수 있는 등의 장점이 있다.

Claims (2)

1. 수직파일(10)을 세우고 터파기한 후 보강용 횡가목(16)을 수직파일(10)의 내측에 설치하고 버팀목(20)으로 보강용 횡가목(16)을 지지하는 가설 흙막이 공법에 있어서, 수직파일(10)과 보강용 횡가목(16) 사이에 수직파일(10)의 외측에 작용하는 흙벽의 측압에 상응하는 크기의 하중을 실린더(22)와 피스턴(24)으로 이루어진 유압잭과 같은 가압수단(26)으로 미리 도입시키고, 도입된 하중을 가압수단(26)주위에 삽입되는 간격유지부재(28)로 지속시켜주는 것을 특징으로 하는 가설 흙막이 공법.
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