KR100813664B1 - 단면 2차 모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법 - Google Patents

단면 2차 모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법 Download PDF

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KR100813664B1 KR1020070054454A KR20070054454A KR100813664B1 KR 100813664 B1 KR100813664 B1 KR 100813664B1 KR 1020070054454 A KR1020070054454 A KR 1020070054454A KR 20070054454 A KR20070054454 A KR 20070054454A KR 100813664 B1 KR100813664 B1 KR 100813664B1
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Abstract

본 발명은, 제1주보와 제1주보의 내측에 마련되는 제2주보를 미리 지중에 설치한 후 지반을 굴착함에 따라서 제1주보와 제2주보 사이를 연결하는 제1보강재를 설치하여 굴착 깊이에 따라서 제1주보, 제2주보 및 제1보강재로 이루어지는 주보의 단면 2차 모멘트가 확장되어 주보의 물량 대비 극대화된 굴착 깊이를 구현할 수 있는 새로운 흙막이 시공 방법에 관한 것이다.
흙막이, 단면 2차 모멘트

Description

단면 2차 모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법{METHOD FOR CONSTRUCTING LAND-SIDE PROTECTION WALL}
도 1은 본 발명에 의한 일 실시례에 따라 주보설치단계를 거친 굴착지반의 평면도,
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 굴착지반이 굴착되는 방법을 순서적으로 도시한 것,
도 3은 동일 깊이에 위치한 보강재용 굴착부를 굴착하고 제1보강재를 설치하는 방법을 순서적으로 도시한 것,
도 4a 내지 도 4c는 제1주보, 제2주보, 및 이들 사이에 연결되는 제1보강재의 여러가지 연결상태를 도시한 것,
도 5a 내지 도 5e는 도 1의 굴착지반이 본 발명에 의한 다른 실시례에 따라 굴착되는 방법을 순서적으로 도시한 것,
도 6은 본 발명의 실시례에 따라 시공된 흙막이의 여러가지 종단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시례에 따라 시공된 흙막이의 종단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시례에 따라 시공된 흙막이의 평면도 및 종단면도,
도 9는 본 발명의 다른 실시례에 따라 시공된 흙막이의 평면도 및 종단면도,
도 10 및 도 11은 도 8 및 도 9에 대응하여 지중연속벽 대신 흙막이판을 사용한 실시례,
도 12 내지 도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 여러가지 사례들의 시공 순서도,
도 20은 본 발명이 적용된 다른 실시례의 평면도 및 종단면도,
도 21은 본 발명이 적용된 다른 실시례의 종단면도,
도 22는 본 발명이 적용된 다른 실시례의 종단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 지중연속벽 120 : 제1주보
130 : 제2주보 140 : 흙막이판
210 : 본굴착부 220 : 보강재용 굴착부
310 : 제1보강재 320 : 제2보강재
410 : 버팀대 701 : 레이커
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0032823호 "2열 파일을 이용한 흙막이 공법",
대한민국 공개특허공보 제10-2005-0010616호 "건축용 흙막이 횡트러스 버팀 공법 및 구조",
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0030868호 "흙막이벽 구축용 트러스식 지보구조체"
본 발명은 흙막이 시공 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 제1주보와 제1주보의 내측에 마련되는 제2주보를 미리 지중에 설치한 후 지반을 굴착함에 따라서 제1주보와 제2주보 사이를 연결하는 제1보강재를 설치하여 굴착 깊이에 따라서 주보의 단면 2차 모멘트가 확장되어 주보의 물량 대비 극대화된 굴착 깊이를 구현할 수 있는 새로운 흙막이 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 흙막이는 지하 구조물을 건설할 때, 지반이 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 굴착된 지하 공간에 설치되는 임시 구조물 또는 영구 구조물로서, 토목의 경우에는 지하철 건설 등에 많이 사용되고 있으며, 건축의 경우에는 빌딩의 지하층 건설에 많이 사용되고 있다.
그러나 현재의 흙막이 공법은 많은 수의 버팀대(STRUT)가 사용되어 비경제적이며, 버팀대(STRUT)로 인하여 작업 공간 확보가 어려울 뿐만 아니라, 구조적으로도 비효율적이다.
한편, 본 명세서에 일체화된 종래의 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10- 2006-0032823호 "2열 파일을 이용한 흙막이 공법", 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0010616호 "건축용 흙막이 횡트러스 버팀 공법 및 구조", 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0030868호 "흙막이벽 구축용 트러스식 지보구조체" 등이 공개되어 있다.
상기의 종래 기술들은 기본적으로 굴착예정면의 굴착과 흙막이의 주보(post)의 시공이 독립적으로 이루어진다.
즉, 굴착예정면의 굴착이 완료된 후 흙막이 주보의 시공이 완료되거나, 혹은 흙막이 주보의 시공이 완료된 후 굴착예정면이 굴착된다.
이러한 종래 기술에 의하여 흙막이를 시공하면 동일한 주보에 의할 경우에는 굴착 깊이에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 굴착 깊이를 깊게 하고자 할 경우에는 주보의 지지력을 확대하기 위하여 수많은 보강재가 필요하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제1주보와 제1주보의 내측에 마련되는 제2주보를 미리 지중에 설치한 후 지반을 굴착함에 따라서 제1주보와 제2주보 사이를 연결하는 제1보강재를 설치하여 굴착 깊이에 따라서 제1주보, 제2주보 및 제1보강재로 이루어지는 주보의 단면 2차 모멘트가 확장되어 주보의 물량 대비 극대화된 굴착 깊이를 구현할 수 있는 새로운 흙막이 시공 방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 굴착예정면의 가장자리를 따라 다수의 제1주보를 설치하고, 상기 제1주보 내측에 다수의 제2주보를 설치하는 주보설치단계(S10);
상기 제1주보와 제2주보의 사이인 보강재용 굴착부를 굴착하면서 상기 제1주보와 제2주보가 연결되도록 보강재를 연결하는 보강재용 굴착부 굴착 및 보강재 연결단계(S20);
상기 제2주보와 서로 대향되어지는 또 다른 제2주보 사이인 본굴착부를 굴착하는 본굴착부 굴착단계(S30);
상기 보강재용 굴착부 굴착 및 보강재 연결단계(S20)와 본굴착부 굴착단계(S30)가 2회이상 반복되어지는 굴착반복단계(S40);
상기 굴착반복단계(S40)의 본굴착 굴착단계(S30)에서 본굴착부(210)의 제2주보(130) 하부 내측에 상기 제2주보9130)가 버티어지도록 레이커(701)를 경사지게 설치 및 해체하는 레이커 설치 및 해체단계(S50)로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 주보설치단계에서 굴착예정면의 가장자리를 따라 지중연속벽을 형성하는 것일 수 있다. 혹은 상기에 있어서, 상기 굴착단계에서 굴착예정면의 가장자리에 위치한 상기 제1주보를 따라 흙막이판을 설치할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 제1보강재는 상기 제1주보 및 상기 제2주보에 볼팅 또는 용접되어 연결될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 주보설치단계에서, 상기 제1주보 및 상기 제2주보의 근입부의 강성을 증가시키기 위하여 제1주보 및 상기 제2주보 사이의 하부지반을 개량할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 굴착단계는, 본굴착된 지반의 하부에 지반의 굴착면을 가로지르면서 상기 제2주보사이를 연결하는 버팀대를 설치하는 단계와, 본굴착의 진행에 따라 본굴착된 지반의 중간부에 위치하게 되는 상기 버팀대를 철거하는 단 계를 더 포함할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 주보설치단계에서 상기 굴착예정면의 가장자리로부터 굴착배면을 향하여 이격되게 보조지중연속벽을 형성하는 한편 상기 보조지중연속벽을 따라 복수의 제1보조주보를 서로 간격을 가지도록 설치하며, 상기 시공된 흙막이는 제2보강재(320)에 의하여 상기 제1주보의 상부가 상기 제1보조주보의 상부와 연결된 것일 수 있다. 제2보강재는 주보설치단계에서 설치되거나 혹은 굴착단계에서 설치될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 주보설치단계에서 상기 제1주보로부터 굴착배면을 향하여 이격되게 복수의 제1보조주보를 서로 간격을 가지도록 설치하며, 상기 시공된 흙막이는 제2보강재에 의하여 상기 제1주보의 상부가 상기 제1보조주보의 상부와 연결된 것일 수 있다.
상기에 있어서, 상기 굴착단계를 거친 후 상기 제1주보와 상기 제2주보 사이의 공간에 영구벽체인 구조물벽체를 시공할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 제1주보는 강널말뚝일 수 있다. 즉, 이 경우에 강널말뚝은 제1주보로서 기능하는 동시에 지중연속벽으로 기능하게 된다.
먼저 본 발명의 설명 이전에 본 발명에서 강화하고자 하는 단면의 2차 모멘트(area moment of inertia)에 대하여 먼저 설명한다.
흙막이에서 주보(post)는 지지하는 지반으로부터 측방의 힘을 받고 이는 주보에게 굽힘응력을 일으키는 요인이 된다.
주보가 받게 되는 굽힘응력은 단면의 2차 모멘트에 반비례하며, 단면의 2차 모멘트는 중심축으로부터의 거리를 제곱한 값을 단위면적에 대하여 적분한 값이다.
따라서 주보의 단면 2차 모멘트가 클수록 동일 중량의 주보가 지지할 수 있는 힘은 커지게 된다.
통상적으로 주보(Post)로서 사용되는 H-Beam의 형태 또한 이러한 단면 2차 모멘트를 향상시킬 수 있는 구조이다.
그러나 본 발명에서 구현하고자 하는 형태는 두개의 주보(제1주보 및 제2주보)를 이격되게 마련한 후 그 주보이 제1보강재에 의하여 연결됨으로써 완성된 주보를 이루게 함으로써, 각 주보이 굽힘의 중심축으로부터의 거리가 훨씬 멀어지게 되어, 동일 면적을 가진 주보 2개가 연속되어 있는 것보다 훨씬 더 큰 단면 2차 모멘트를 가지게 되며, 따라서 동일한 중량에 의한 주보일 경우에도 보다 큰 지지력을 가질 수 있으므로 보다 깊이 흙막이를 시공할 수 있도록 하는 것이다.
이하 본 발명에 의한 제1실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시례에 따라 주보설치단계를 거친 굴착지반의 평면도이며, 도 2a 내지 도 2h는 도 1의 굴착지반이 굴착되는 방법을 순서적으로 도시한 것이며, 도 3은 동일 깊이에 위치한 보강재용 굴착부를 굴착하고 제1보강재를 연결하는 방법을 순서적으로 도시한 것이며, 도 4a 내지 도 4c는 제1주보, 제2주보, 및 이들 사이에 연결되는 제1보강재의 여러가지 연결상태를 도시한 것이다.
삭제
본 발명에 의한 흙막이를 시공하기 위하여 먼저, 굴착예정면의 가장자리를 따라 다수의 제1주보(120)를 설치하고 상기 제1주보의 내측에 다수의 제2주보를 설치한다.(S10 ; 주보설치단계) 상기 재1주보(120)와 또다른 제1주보(120) 사이에는 지중연속벽(110)을 형성한다.
상기 지중연속벽(110)은 굴착예정면의 가장자리를 따라 지반에 설치되는 것으로, 지중연속벽(110)으로는 대표적으로 주열식 지중연속벽 혹은 벽식 지중연속벽 공법이 일반적으로 알려져 있다. 그러나 경우에 따라서는 콘크리트말뚝뿐만이 아니라 강널말뚝 등으로도 사용될 수 있다.
즉 지중에 미리 연속적으로 시공되어 벽으로서 기능한다면 본 발명의 지중연속벽으로 해석될 수 있다.
제1주보(120)들은 지중연속벽(110)을 따라 마련되며, 즉 굴착예정면의 가장자리를 따라 마련되며, 서로간에 간격을 가지도록 지반에 타입된다. 본 실시례에서는 지중연속벽(110)이 주열식 지중연속벽으로 이루어지며, 또한 제1주보(120)들은 지중연속벽(110) 내부에 타입되는 것으로 상정하였다. 그러나 이는 실시례에 따라 변경될 수 있는 것으로서, 제1주보(120)들은 직접적으로 지중연속벽(110)을 지지할 수 있는 구조를 갖추고, 굴착단계 이전에 미리 지중에 마련되는 것으로 충분하다.
제2주보(130)들은 제1주보(120)들의 내측, 즉 제1주보(120)로부터 굴착예정면을 향하여 이격되게 마련되며, 또한 제2주보(130)들은 서로 일정한 간격을 가지도록 지반에 타입된다.
이렇게 하여 도 1과 같은 주보설치단계가 완료된 흙막이의 평면상태가 시공된다.
이때 굴착예정면은 제2주보(130)들에 의하여 둘러싸인 본굴착부(210)와 제2주보(130)들과 제1주보(120)들에 의하여 둘러싸인 보강재용 굴착부(220)로 구분하여 생각될 수 있다.
삭제
주보설치단계를 거친 후 굴착부지의 굴착예정면을 굴착하게 된다.
이때 굴착단계는 도 2a 내지 도 2h로 설명될 수 있다.
먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)를 소정의 깊이로 굴착한 후 제1주보(120)와 제2주보(130)를 연결하도록 제1보강재(310-1)를 설치한다.
동일한 깊이에 마련되는 제1보강재(310)의 설치방법은 도 3a ~ 도 3f에 의하여 보다 상세히 설명될 수 있다.
도 3a에서 도시된 바와 같이 1,4,7 구간을 먼저 굴착한 후, 도 3b에 도시된 바와 같이 1,4,7 구간에 제1보강재(310)를 설치하며, 이후 도 3c에 도시된 바와 같이 2,5구간을 굴착한 후, 도 3d에 도시된 바와 같이 2, 5 구간에 제1보강재(310)를 설치하며, 이후 도 3e에 도시된 바와 같이 3,6구간을 굴착한 후 도 3f에 도시된 바와 같이 3,6구간에 제1보강재(310)를 설치한다.
즉, 제1주보(120)와 제2주보(130)의 사이인 보강재용 굴착부(220)를 굴착하면서 상기 제1주보(120)와 제2주보(130)가 연결되도록 보강재(310)를 설치한다(S20 ; 보강재용 굴착부 굴착 및 보강재 연결단계)
이와 같이 부분적으로 굴착한 후 부분적으로 제1보강재를 설치하는 것은 동시에 모든 부분을 굴착한 후 다음으로 제1보강재를 설치하는 것에 비하여, 점진적으로 제1주보(120)와 제2주보(130)에 의한 단면 2차 모멘트가 향상되면서 굴착이 진행되므로 지반이 붕괴될 수 있는 위험을 차단하는 것이다.
이와 같이 동일한 깊이에 마련되는 제1보강재(310)의 설치방법은 다른 깊이 에 마련되는 제1보강재(310)의 설치 방법에 그대로 적용될 수 있다.
또한 제1보강재(310)를 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 설치하는 방법으로서는 볼팅 또는 용접이 적용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 여러 형태의 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 설치되는 여러 가지 형태의 제1보강재(310)를 도시한 것으로서 볼팅에 의하여 제1주보(120)와 제2주보(130)에 연결되는 상태를 도시한 것이다.
특히 도 4b 및 도 4c는 제1주보(120)와 제2주보(130)로 H-Beam으로 이용하고 있는 것이다.
상기와 같이 도 2a상태로 시공한 후, 도 2b와 같이 보강재용 굴착부(220)를 굴착한 후 그 굴착된 공간에 제1보강재(310-2)를 시공한다. 이러한 보강재용 굴착부(220)의 굴착과 제1보강재(310-2)의 시공은 도 3a 내지 도 3f의 시공 방법이 그대로 적용될 수 있다.
도 2b와 같이 제1보강재(310-2)가 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 연결되면, 도 2c와 같이 상기 제2주보(130)와 서로 대항되어지는 또다른 제2주보(130) 사이인 본굴착부(210)를 일정 깊이까지 굴착한다.(S30 ; 본굴착부 굴착단계)
이후 도 2d 및 도 2e와 같이 보강재용 굴착부(220)를 굴착하고 제1보강재(310-3)를 연결하는 보강재용 굴착단계와, 본굴착부(210)를 굴착하는 본굴착 단계가 반복된다.
이후 도 2f 및 도 2g와 같이 보강재용 굴착부(220)를 굴착하고 제1보강재(310)를 연결하는 보강재용 굴착단계(S20)와, 본굴착부 굴착단계(S30)가 2회이상반복된다.(S40 ; 굴착반복단계)
이러한 단계가 반복된 후, 보강재용 굴착부(220)는 도 2h와 같이 되메움되어, 최하단의 제1보강재(310-4)는 지반에 매립되어 전체적인 주보의 지지력을 더욱 향상시킨다.
이와 같이 흙막이를 시공하면 제1주보(120) 및 제2주보(130)가 단독적으로 혹은 단순 연결하여 사용하는 것보다, 제1주보(120)와 제2주보(130)가 제1보강재(310)에 의하여 서로 연결되어 그 굽힘중심축으로부터의 거리가 증가하게 됨으로써 제1주보, 제2주보, 및 제1보강재로 이루어지는 주보의 단면 2차 모멘트가 상승하게 되며, 또한 제1보강재(310)가 그 굴착 깊이의 증가에 따라 단계적으로 설치됨으로써 굴착 깊이에 따라 주보가 필요한 지지력을 충분히 가질 수 있다.
따라서 이러한 시공방법에 의하여 매우 깊은 굴착부를 가지는 흙막이를 매우 적은 중량의 주보 및 제1보강재에 의하여 구현할 수 있다.
이하 본 발명에 의한 제2실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시례에 따라 주보설치단계를 거친 굴착지반의 평면도이며, 도 5a 내지 도 5e는 도 1의 굴착지반이 굴착되는 방법을 순서적으로 도시한 것이다.
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주보설치단계(S10)를 제1실시예와 동일하게 거친 후 굴착부지의 굴착예정면을 굴착하게 된다.
이때 굴착단계는 도 5a 내지 도 5e로 설명될 수 있다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)를 소정의 깊이로 굴착한 후 제1주보(120)와 제2주보(130)를 연결하도록 제1보강재(310-1)를 설치한다.
동일한 깊이에 마련되는 제1보강재(310-1)의 설치방법은 도 3a ~ 도 3f에 의한 과정이 그대로 적용될 수 있을 것이다.
상기와 같이 도 5a상태로 시공한 후, 도 5b와 같이 보강재용 굴착부(220)와 본굴착부(210)를 굴착한 후, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310-2)를 시공하며, 본굴착부(210)에는 버팀대(410-1)를 시공한다. 제1보강재(310-2)의 시공방법은 앞서 설명한 것과 동일하며, 버팀대(410)는 본굴착된 지반의 하부에 굴착면을 가로지르면서 제2주보(130) 사이가 서로 버티어지도록 설치한다.
또한 도 5b와 같은 시공 또한 본굴착 단계와, 보강재용 굴착단계가 이루어짐을 확인할 수 있다. 다만 이때 굴착 자체는 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)의 구분없이 전체적으로 굴착될 수 있지만, 최종적으로는 보강재용 굴착부(220)에 제1보강재(310-2)를 설치하게 되어, 결과적으로는 보강재용 굴착단계가 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.
이때 버팀대(410-1)는 본 흙막이의 시공에 있어서, 굴착되는 지반의 최하부가 가장 취약하다는 점을 감안하여, 굴착된 지반의 하부에 더욱 큰 지지력을 부여하기 위한 것이다.
도 5b와 같이 제1보강재(310-2)가 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 연결되며 또한 버팀대(410)가 제2주보(130) 사이에 연결되면, 도 5c와 같이 도 5b의 작 업을 반복한다.
즉, 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)가 굴착되며, 또한 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310-3)가 추가로 설치되며, 본굴착부(210)에는 버팀대(410-2)가 추가로 설치된다.
도 5c와 같이 제1보강재(310-3)가 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 연결되며 또한 버팀대(410-2)가 본굴착부(210)의 제2주보(130) 사이에 설치되면, 도 5d와 같이 도 5c의 작업을 반복한다.
이때 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)의 굴착과, 제1보강재(310-4)의 추가 작업은 종전과 동일하지만, 버팀대(410)의 설치는 종전에 이미 설치되어 지반의 굴착에 따라 지반의 중간부에 위치하게 되는 버팀대(410-1)을 이용한다.
즉 굴착 지반의 중간부에 위치하게 되는 버팀대(410-1)을 해체하고, 이 해체된 버팀대(410-1)를 굴착된 지반의 최하부에 다시 설치하는 것으로 한다.
굴착 지반의 중간부에 위치하게 되는 버팀대(410-1)는, 이미 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 마련되는 제1보강재(310)에 의하여 그 단면 2차 모멘트가 증가하여 충분한 지지력을 발휘하므로, 재료의 절감 및 후속 공정 등을 위하여 철거하는 것이다.
도 5d와 같이 제1보강재(310-4)가 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 연결되며 또한 버팀대(410-1)가 제2주보(130) 사이에 연결되면, 도 5e와 같이 도 5d의 작업을 반복한다.
이 공정 또한 본굴착부(210)와 보강재용 굴착부(220)의 굴착과, 제1보강재(310-5)의 추가 작업은 종전과 동일하며, 버팀대(410-2)의 설치는 도 5d의 버팀대(410-1)의 해체 및 설치와 마찬가지로, 본 굴착의 진행에 따라 지반의 중간부에 위치하게 되는 버팀대(410-2)을 이용한다.
즉 굴착 지반의 중간부에 위치하게 되는 버팀대(410-2)를 해체하고, 이 해체된 버팀대(410-2)를 굴착된 지반의 최하부에 다시 설치하는 것으로 한다.
상기와 같이 본굴착부(210)에 버팀대(410)를 설치함으로써 매우 깊은 깊이를 가지는 흙막이를 매우 용이하게 시공할 수 있다.
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도 6은 본 발명의 실시례에 따라 시공된 흙막이의 여러가지 종단면도로서, 제1주보(120)과 제2주보(130) 사이에 설치되는 제1보강재(310)의 여러가지 형태들을 그 종단면상에서 도시한 것이다.
제1보강재(310)는 수평보로서 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 경사보로서 설치되어 트러스형 구조를 이룰 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시례에 따라 시공된 흙막이의 종단면도로서, 제1주보(120) 및 제2주보(130)의 근입부의 강성을 증가시키기 위하여 제1주보(120) 및 제2주보(130)의 하부지반(A)이 개량된 것을 도시한 것이다.
이와 같은 하부지반(A)의 개량은 주보설치단계에서 미리 시공된 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시례에 따라 시공된 흙막이의 평면도 및 종단면도 이다.
본 실시례에서는 주보설치단계(S10)에서 상기 제1주보(120)의 외측에 다수의 제1보조주보(120a)를 설치하는 것으로, 상기 실시례에서는 제1주보(120)간에는 지중연속벽(110)이 형성될 뿐만 아니라 상기 지중연속벽(110)으로부터 굴착배면을 향하여 이격되게 보조지중연속벽(110a)를 형성하여 실질적으로 2중의 다중연속벽을 형성하며, 또한 보조지중연속벽(110a)을 따라 복수의 제1보조주보(120a)가 서로 간격을 가지도록 마련된다.
이와 같이 주보설치단계에서 지중연속벽(110), 보조지중연속벽(110a), 제1주보(120), 제1보조주보(120a), 제2주보(130)가 미리 지중에 마련된 후 앞서와 동일한 공정으로 굴착예정면을 굴착할 수 있다.
또한 굴착전 혹은 굴착을 시작하면서 제1주보(120)와 제1보조주보(120a)의 상부를 연결하는 제2보강재(320)가 설치된다.
한편, 제2보강재(320)는 제1주보(120)와 제1보조주보(120a)와 제2주보(130)의 상부를 모두 연결하도록 마련될 수도 있을 것이다.
이러한 구조는 지중연속벽(110)과 보조지중연속벽(110a) 사이의 지반이 중력식 옹벽으로 작용하는 소일 탱크(Soil Tank)의 구조를 가지게 되어 흙막이 벽의 강성을 더욱 높일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시례에 따라 시공된 흙막이의 평면도 및 종단면도이다.
도 9에서는 도 8과 달리 보조지중연속벽(110a)을 형성하지 않은 상태로 제1보조주보(120a)를 사용한 점만이 도 8과 상이할 뿐이다.
이와 같이 제1보조주보(120a)만을 이용하는 경우에도 전도에 대한 저항력을 상당히 높일 수 있을 것이라 예상된다.
한편, 앞서 설명들은 주보설치단계에서 지중연속벽(110)이 미리 형성된다는 전제하에 설명하였다.
그러나 일반적인 흙막이 시공의 경우 지중연속벽은 물론이며, 엄지말뚝 사이에 연결되는 흙막이판(혹은 토류판이라고도 함.)을 이용하는 사례가 매우 흔하다.
따라서 본 발명에도 흙막이판을 이용하여 흙막이를 시공하는 방법이 매우 용이하게 적용될 수 있다.
다만 흙막이판은 지중연속벽과는 달리 본 발명의 주보설치단계에서는 설치될 수 없으며, 본 발명의 굴착단계에서 시공될 수 있다. 보다 엄밀히는 본 발명의 보강재용 굴착단계가 진행되는 정도에 따라 흙막이판도 점차적으로 설치될 수 있다.
도 10 내지 도 11은 도 8 내지 도 9에 대응하면서 또한 도 8 내지 도 9의 지중연속벽 대신 흙막이판을 채택한 실시례의 평면도 및 종단면도이다.
도 10에서는 흙막이판(140)과 보조지중연속벽(110a) 사이의 지반이 중력식 옹벽으로 기능하는 소일 탱크(Soil Tank)의 구조를 가지게 되어 흙막이 벽의 강성을 더욱 높일 수 있다.
도 11에서는 제1보조주보(120a)만을 이용하는 경우에도 전도에 대한 저항력을 상당히 높일 수 있을 것이라 예상된다.
이와 같이 흙막이판(140)을 이용하여 흙막이를 시공하는 여러가지 사례들을 설명한다. 물론 이하의 여러가지 사례들은 지중연속벽을 적용하는 경우에도 대부분 그대로 적용될 수 있는 것이다.
도 12a 내지 도 12f는 지하구조물 설치시에 본 발명을 실시하는 사례이다.
도 12a와 같이, 제1주보(120) 및 제2주보(130)을 설치한 후 본굴착부(210)를 굴착하고 또한 보강재용 굴착부(220)를 굴착하여, 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에는 제1보강재(310)을, 제2주보(130) 사이에는 버팀대(410)를 설치한다. 이때 최상부의 상기 버팀대(410)는 도 12a와 같이 트러스구조물로 할 수도 있다. 이때 제1주보(120)를 따라 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 12a 공정 후 도 12b와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 버팀대(410)를 설치하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 12b 공정 후 도 12c와 같이 추가 굴착한 후, 굴착된 부위에 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)을 시공하며, 또한 하부에 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 타설한다.
도 12c 공정 후 도 12d와 같이 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 구조물 벽체(502)를 시공한 후 하부구조물(503)을 설치한다.
도 12d 이후 도 12e와 같이 버팀대(410)를 해체하며, 이후 도 12f와 같이 상부 구조물(504)를 설치한 후 최상부의 버팀대(410)를 해체하고 되메움한다.
도 13a 내지 도 13e는 지하구조물 설치시에 본 발명을 이용한 다른 사례이 다.
도 13a와 같이, 제1주보(120) 및 제2주보(130)을 설치한 후 본굴착부(210)를 굴착하고 또한 보강재용 굴착부(220)를 굴착하여, 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에는 제1보강재(310)을, 제2주보(130) 사이에는 트러스(또는 박스형) 지지대(420)를 설치한다. 이때 제1주보(120)를 따라 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 13a 공정 후 도 13b와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 상부 슬라브(510-1)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 13b 공정 후 도 13c와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 중간 슬라브(510-2)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 13c 공정 후 도 13d와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 최종 슬라브(510-3)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공되며, 이후 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 구조물 벽체(또는 영구벽체, 502)를 시공한다.
도 13d 이후 도 13e와 같이 상부의 버팀대(410)를 해체하고 되메움한다.
도 14a 내지 도 14e는 지하구조물 설치시에 본 발명을 이용한 다른 사례이다.
도 14a와 같이, 제1주보(120) 및 제2주보(130)을 설치한 후 본굴착부(210)를 굴착하고 또한 보강재용 굴착부(220)를 굴착하여, 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에는 제1보강재(310)를 연결하고, 제2주보(130)오 대향되는 또다른 제2주보(130) 사이에 설치되는 버팀대(410)는 상기 도 14a에서와 같이 트러스구조물로 설치할 수도 있다. 이때 제1주보(120)를 따라 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 14a 공정 후 도 14b와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 상부 슬라브(510-1)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 14b 공정 후 도 14c와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 중간 슬라브(510-2) 및 슬라브 상간 벽체(510-4)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공된다.
도 14c 공정 후 도 14d와 같이 본굴착부(210) 및 보강재용 굴착부(220)를 추가 굴착하고, 본굴착부(210)에는 최종 슬라브(510-3)를 시공하며, 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)와 흙막이판(미도시)이 시공되며, 이후 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 구조물 벽체(또는 영구벽체, 502)를 시공한다.
도 14d 이후 도 14e와 같이 상부의 버팀대(410)인 트러스구조물을 해체하고 되메움한다.
실시례에 따라서는 도 14e 대신에 도 14d 이후 도 14f로 진행하여, 상부의 버팀대(410)를 해체한 후 지상 구조물을 시공할 수도 있다.
도 15a 내지 도 15d는 본 발명을 이용하는 다른 사례이다.
도 15a는, 제1주보(120) 및 제2주보(130)를 설치한 후 본굴착과 보강재용 굴착을 반복(제1보강재와 흙막이판의 시공도 함께 이루어짐)하여 도 15a와 같이 범(berm, 601)을 이용하여 자립 굴착을 이룬 상태의 종단면도 및 사시도이다.
이후 도 15b(종단면도 및 사시도)와 같이 제2주보(130)에 레이커(701)를 설치한다.
상기의 레이커(raker; 경사버팀대)는 본굴착부(210)의 제2주보(130) 하부 내측에 경사지게 설치되는 것으로 상기 제2주보를 직접 지지해주는 압축부재이다.
다음으로 도 15c와 같이 범(berm, 601)을 제거하여 트렌치를 형성한다.
다음으로 도 15d와 같이 트렌치에 전단키(501a)를 타입하고 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 타설하여 수평저항력을 확보한 후 레이커(701)를 해체한다. 즉 상기 굴착반복단계(S40)으 본굴착부 굴착단계(S30)에서 본굴착부(210)의 제2주보(130) 하부 내측에 상기 제2주보(130)가 버티어지도록 레이커(701)를 경사지게 설치 및 해체하는 레이커 설치 및 해체단계가 추가되어질 수도 있다.(S50 : 레이커 설치 및 해체단계)
이에 의하여 전단키(501a)가 부착된 역 L형 부벽식 옹벽의 구조가 형성될 수 있다. 물론 실시례에 따라서는 전단키(501a)를 생략할 수도 있다.
도 16a 내지 도 16f는 본 발명을 이용하는 다른 사례이다.
도 16a는, 제1주보(120) 및 제2주보(130)를 설치한 후 본굴착과 보강재용 굴착을 반복(제1보강재와 흙막이판의 시공도 함께 이루어짐)한 상태이다.
이후 도 16b와 같이 트렌치를 굴착한 후 제2주보(130)에 1단 레이커(701-1)를 설치한다.
다음으로 도 16c와 같이 트렌치를 추가 굴착한 후 제2주보(130)에 2단 레이커(701-2)를 설치한다.
다음으로 도 16d와 같이 트렌치를 추가 굴착한 후 트렌치에 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 타설한다.
다음으로 도 16e와 같이 보강재용 굴착부(220)의 공간인 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 콘크리트(501)를 타설하여 구조물 벽체(502)를 형성하는 구조물 벽체 형성단계를 포함할 수도 있다.
다음으로 도 16f와 같이 굴착을 마무리하고 마지막으로 포장(801)을 한다.
도 17a 내지 도 17e는 본 발명을 이용하는 다른 사례로서, 도 16의 변형 형태이다.
도 17a는, 제1주보(120) 및 제2주보(130)를 설치한 후 본굴착과 보강재용 굴착을 반복(제1보강재와 흙막이판의 시공도 함께 이루어짐)한 상태이다.
이후 도 17b와 같이 트렌치를 굴착한 후 제2주보(130)에 레이커(701)를 설치한다.
다음으로 도 17c와 같이 트렌치에 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 타설한다.
다음으로 도 17d와 같이 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 구조물 벽체(502)를 시공한다.
다음으로 도 17e와 같이 굴착을 마무리하고 마지막으로 포장(801)을 한다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명을 이용하는 다른 사례로서, 수평저항력이 부족한 경우에 대처하는 방법에 관한 것이다.
먼저 도 18a를 설명한다. 제1주보(120) 및 제2주보(130)가 설치된 후 본 발명에 의한 공법에 따라 굴착이 진행되어 상부에는 버팀대(410)로서 트러스구조물이 마련되어 있으며, 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이의 보강재용 굴착부(220)에는 제1보강재(310)가 마련되며, 제1주보(120)를 따라 흙막이판(미도시)이 마련되어 있다. 즉 상기 다른 실시예에서는 버팀대(410)로 트러스구조물을 이용하고 본굴착부(210)에 다수의 슬라브(510)를 탑다운공법으로 시공하는 슬라브시공단계를 포함할 수도 있다. 도 18a는 탑다운 공법으로 슬라브(510-1), 슬라브(510-2)가 시공되어 있는 상태이다. 이 경우 먼저 제2주보(130)를 레이커(701)에 의하여 아일랜드 공법을 적용하여 지지한다.
다음으로 도 18b와 같이 하부에 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 타설한다.
다음으로 도 18c와 같이 최종 슬라브(510-3)을 시공하며, 또한 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이에 구조물 벽체(502)를 시공하여 합벽식 영구벽체가 형성된다.
도 19a 내지 도 19f는 본 발명을 이용하는 다른 사례이다.
도 19a는, 제1주보(120) 및 제2주보(130)를 설치한 후 본굴착과 보강재용 굴착을 반복(제1보강재와 흙막이판의 시공도 함께 이루어짐)하여 도 15a와 같이 범(berm, 601)을 이용하여 자립 굴착을 이룬 상태이다.
다음으로 도 19b와 같이 레이커(701)를 설치하며, 도 19c와 같이 범(601) 부위을 굴착하고 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이를 굴착한 후 제1보강재(310)를 설치하고 다시 되메움한다.
다음으로 도 19d와 같이 제1주보(120)와 제2주보(130) 사이의 하부에 제1보강재(310)를 시공한 후 측방변위 억제용 콘크리트(501)를 시공한다.
다음으로 도 19e와 같이 바닥에 콘크리트를 타설함으로써 기초바닥을 시공한 후 도 19f와 같이 레이커를 해체한다. 이때 레이커의 하부는 매몰처리하거나 또는 해체될 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용된 다른 실시례의 평면도 및 종단면도이다.
본 실시례에서는 본 발명의 제1주보로서 H 빔 대신에 강널말뚝(910)을 이용하였다. 또한 강널말뚝(910)은 서로 연결되면서 마련되어 일종의 지중연속벽으로서 기능한다.
따라서 제2주보(130)는 강널말뚝(910)으로부터 이격되어 설치되며, 또한 강널말뚝(910)과 제2주보(130) 사이에 제1보강재(310)가 설치된다. 설치 방법은 강널말뚝(910)을 제1주보로서 고려하면 앞서의 방법들이 그대로 적용될 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용된 다른 실시례의 종단면도이다.
본 실시례에서는 제1주보(120) 및 제2주보(130)의 중앙 부위를 상부나 하부에 비하여 단면강성을 증가시켜 사용하고 있는 형태를 보여주고 있다.
도 22는 본 발명이 적용된 다른 실시례의 종단면도이다.
본 실시례는 언덕 등의 경사면에 본 발명의 개념을 적용한 경우로서, 초기 굴착에서는 제1주보(120)와 제2주보(130)에 본 발명의 개념이 적용되고, 다음 굴착에서는 이미 설치된 제2주보(130)를 제1주보(120a)로 하고 상기 제1주보(120a) 내측에 다수의 제2주보(130a)를 설치하여, 본 발명의 개념이 적용되고, 다음 굴착에서는 이미 설치된 제2주보(130a)를 제1주보(120b)로하고 상기 제1주보(120b)의 내측에 다수의 제2주보(130b)를 설치하여 본 발명의 개념이 적용됨으로써, 본굴착부(210)의 내측으로 경사지게 되어지는 흙막이 시공방법을 도시한 것이다.
상기의 실시례들은 본 발명의 바람직한 실시례일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
상기와 같이 본 발명은 제1주보와 제1주보의 내측에 마련되는 제2주보를 미리 지중에 설치한 후 지반을 굴착함에 따라서 제1주보와 제2주보 사이를 연결하는 제1보강재를 설치하여 굴착 깊이에 따라서 제1주보, 제2주보 및 제1보강재로 이루어지는 주보의 단면 2차 모멘트가 확장되어 주보의 물량 대비 극대화된 굴착 깊이를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 본굴착부의 제2주보 하부 내측에 압축부재인 레이커를 경사지게 설치하면서 본굴착부를 굴착함으로써 매우 깊은 깊이를 갖는 흙막이를 용이하게 시공할 수 있는 새로운 흙막이 시공 방법을 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 굴착예정면의 가장자리를 따라 다수의 제1주보(120)를 설치하고, 상기 제1주보(120) 내측에 다수의 제2주보(130)를 설치하는 주보설치단계(S10);
    상기 제1주보(120)와 제2주보(130)의 사이인 보강재용 굴착부(220)를 굴착하면서 상기 제1주보(120)와 제2주보(130)가 연결되도록 보강재(310)를 연결하는 보강재용 굴착부 굴착 및 보강재 연결단계(S20);
    상기 제2주보(130)와 서로 대항되어지는 또다른 제2주보(130) 사이인 본굴착부(210)를 굴착하는 본굴착부 굴착단계(S30);
    상기 보강재용 굴착부 굴착 및 보강재 연결단계(S20)와 본굴착부 굴착단계(S30)가 2회이상 반복되어지는 굴착반복단계(S40);
    상기 굴착반복단계(S40)의 본굴착 굴착단계(S30)에서 본굴착부(210)의 제2주보(130) 하부 내측에 상기 제2주보(130)가 버티어지도록 레이커(701)를 경사지게 설치 및 해체하는 레이커 설치 및 해체단계(S50)로 이루어짐을 특징으로 하는 단면2차모텐트가 강화된 흙막이 싱공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주보설치단계(S10)에서 굴착예정면의 가장자리를 따라 상기 제1주보(120)와 또다른 제1주보(120) 사이에 지중연속벽(110)을 형성하는 것을 특징으로 하는 단면 2차 모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강재용 굴착부(220)를 굴착하는 진행에 따라 상기 제1주보(120)와 또다른 제1주보(120) 사이에 흙막이판(140)을 설치하는 것을 특징으로 하는 단면 2차 모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착반복단계(S40)의 본굴착부 굴착단계(S30)에서 본굴착부(210)의 제2주보(130)와 서로 대향되는 또 다른 제2주보(130)가 서로 버티어지도록 본굴착의 진행에 따라 버팀대(410)를 설치 및 해체하는 것을 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주보설치단계(S10)에서 상기 제1주보(120)의 외측에 다수의 제1보조주보(120a)를 설치하는 것을 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 보강재용 굴착부(220)를 굴착하는 진행에 따라 상기 제1주보(120)와 제2주보 사이에 콘크리트(501)를 타설하여 구조물벽체(502)를 형성하는 것을 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1주보(120)는 강널말뚝인 것을 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 버팀대(410)를 트러스구조물로 하고 상기 본굴착부(210)에 다수의 슬라브(510)를 탑다운공법으로 시공하는 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1주보(120)와 제2주보(130)에서 상기 제2주보(130)를 제1주보(120a)로 하고, 상기 제1주보(120a)의 내측에 다수의 제2주보(130a)를 설치하며, 다시 상기 제2주보(130a)를 또다른 제1주보(120b)로 하고, 상기 제1주보(120b)의 내측에 다수의 제2주보(130b)를 설치하는 것을 특징으로 하는 단면2차모멘트가 강화된 흙막이 시공방법.
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