KR102571246B1

KR102571246B1 - Pc 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법

Info

Publication number: KR102571246B1
Application number: KR1020230028196A
Authority: KR
Inventors: 우종열; 김성수; 김상원
Original assignee: 주식회사 힐 엔지니어링; 무성토건 주식회사; 주식회사 이에스엔지니어링
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-08-28
Anticipated expiration: 2043-03-03

Abstract

본 발명은 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 수직 보강 기둥을 설치한 후 제1띠장을 결합하되 수직 보강 기둥 사이에 콘크리트 영구 벽체를 형성함으로써, 주열식 흙막이 공법에서 흙막이 벽체를 지하 외벽과 일체화하여 영구 벽체로 활용하고, 지하 외벽 하중을 지지하는 별도의 파일 기초 시공이 불필요한 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체는 주열식 흙막이 형성을 위해 지반에 연속 근입되는 복수의 PC 흙막이 파일; 상기 PC 흙막이 파일의 전면 지반을 굴착하여 노출된 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 지하 구조물 높이와 동일한 길이를 갖도록 수직 방향으로 접합되는 수직 보강 기둥; 지하 각층 슬래브 위치에서 상기 수직 보강 기둥의 전면에 수평 방향으로 구비되는 제1띠장; 상기 제1띠장의 전면에 구비되어 제1띠장을 지지하는 스트럿; 및 이웃하는 상기 수직 보강 기둥 사이에 설치되는 콘크리트 영구 벽체; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법{Underground permanent wall using PC retaining pile and construction method thereof}

본 발명은 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 수직 보강 기둥을 설치한 후 제1띠장을 결합하되 수직 보강 기둥 사이에 콘크리트 영구 벽체를 형성함으로써, 주열식 흙막이 공법에서 흙막이 벽체를 지하 외벽과 일체화하여 영구 벽체로 활용하고, 지하 외벽 하중을 지지하는 별도의 파일 기초 시공이 불필요한 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.

건축물 하부의 지하 구조물 시공을 위해 지반 굴착 작업 시, 현장 내로 굴착 지반 외부의 토사나 물이 유입되거나 주변 지반 또는 인접 구조물의 침하나 붕괴를 방지하기 위해 굴착면에서 토압 및 수압 등 측압에 저항 가능한 흙막이를 가설 구조물로 설치한다.

특히, 도심지 공사에서는 CIP(Cast in-place pile) 공법이나 슬러리월(slurry wall) 공법, 흙막이 PHC 공법 등과 같이 굴착 중 주변 지반 침하가 상대적으로 작아 안정성이 높은 콘크리트 흙막이 벽체가 많이 사용된다.

한편, 합벽은 흙막이 벽체 전면에 시공되는 지하 외벽으로, 벽체 양측에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하는 일반 벽체와 달리 실내 측에만 거푸집을 설치하고 흙막이 벽체를 외측 거푸집으로 활용한다.

이러한 합벽은 흙막이 벽체에 밀착 시공하므로 지하 내부 공간을 최대한 활용할 수 있고, 공사 속도가 빠르며, 흙막이 해체와 외벽 외부 되메움 공정이 없어 주변 지반 침하가 작다. 이에 부지 여유가 없는 도심지 공사에 널리 사용된다.

합벽으로 지하 외벽을 시공하는 경우 토압은 대부분 지하 외벽에 접한 흙막이 벽체에서 부담한다.

지하연속벽인 슬러리월은 슬러리월 자체를 구조물의 영구 지하 외벽으로 설계한다. 반면, 소구경 현장타설말뚝으로 시공되는 주열식 벽체인 CIP 공법에서는 흙막이 벽체의 콘크리트 품질 문제로 인해 흙막이 벽체는 가설 흙막이 벽체로만 사용하고, 합벽으로 시공되는 RC 벽체가 영구 토압을 모두 지지하는 것으로 설계된다.

최근에는 CIP 공법을 대체하여 PC 파일이나 PHC 파일 등을 이용한 주열식 흙막이 공법의 적용이 늘고 있다(등록특허 제10-2070912호, 제10-2264594호 등). 이때 PC 파일 등은 공장 제작품으로 품질이 우수하고 균질함에도 불구하고 합벽과 구조적으로 일체화하기 어려워 가설 흙막이 벽체로만 사용할 뿐 영구 구조체로 활용하지 못하고 있다.

아울러 이 경우 지하 외벽 두께가 두꺼워지고, 철근량이 증가하여 비경제적이다. 또한 연약지반에서는 지하 외벽 하부에 파일 기초를 별도로 시공해야 하는데, 지하 외벽이 인접 대지와 가까운 경우 파일 시공이 용이하지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 PC 흙막이 파일을 이용한 주열식 흙막이 공법에서 지하 외벽을 흙막이 벽체와 일체화하여 흙막이 벽체를 영구 벽체로 활용할 수 있는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 지하 외벽의 하중을 지지하기 위한 별도의 파일 기초 시공이 필요 없는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 주열식 흙막이 형성을 위해 지반에 연속 근입되는 복수의 PC 흙막이 파일; 상기 PC 흙막이 파일의 전면 지반을 굴착하여 노출된 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 지하 구조물 높이와 동일한 길이를 갖도록 수직 방향으로 접합되는 수직 보강 기둥; 지하 각층 슬래브 위치에서 상기 수직 보강 기둥의 전면에 수평 방향으로 구비되는 제1띠장; 상기 제1띠장의 전면에 구비되어 제1띠장을 지지하는 스트럿; 및 이웃하는 상기 수직 보강 기둥 사이에 설치되는 콘크리트 영구 벽체; 로 구성되고, 상기 수직 보강 기둥이 접합되는 PC 흙막이 파일의 전면에는 수직 방향으로 구비되는 제1접합플레이트가 결합되고, 상기 제1접합플레이트의 전면에는 복수의 고정편이 상하로 상호 이격되게 용접에 의해 접합되며, 상기 수직 보강 기둥은 웨브와 플랜지로 구성된 T형강으로 형성되어 상기 수직 보강 기둥의 웨브가 상기 제1접합플레이트의 고정편에 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직 보강 기둥의 웨브에는 복수의 콘크리트 유동공이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 이웃하는 상기 수직 보강 기둥의 사이에는 콘크리트 영구 벽체 타설을 위한 데크플레이트가 수직 보강 기둥의 플랜지 내측에 걸려 지지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직 보강 기둥이 설치된 PC 흙막이 파일 사이에 구비되는 PC 흙막이 파일의 전면에는 상기 제1띠장과의 사이에 하중전달부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직 보강 기둥의 전면에는 상기 제1띠장에서 하부로 이격된 위치에 수평 방향으로 제2띠장이 구비되고, 상기 제2띠장과 상기 제2띠장의 상부에 위치하는 스트럿 사이에는 역레이커가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 이웃하는 상기 수직 보강 기둥 사이에는 제2띠장과 대응되는 높이에 하중전달보가 수평 방향으로 구비되고, 상기 수직 보강 기둥이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일의 전면에는 상기 하중전달보와의 사이에 하중전달부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 시공하기 위한 것으로, (a) 주열식 PC 흙막이 벽체 형성을 위해 복수의 PC 흙막이 파일을 지반에 연속 근입하는 단계; (b) 상기 PC 흙막이 벽체의 전면 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 수직 방향으로 수직 보강 기둥을 설치하는 단계; (d) 지하 슬래브가 설치될 위치에서 상기 수직 보강 기둥의 전면에 수평 방향으로 제1띠장을 설치하고, 상기 제1띠장의 전면에 스트럿을 설치하는 단계; (e) 상기 제1띠장 및 스트럿의 상부에 슬래브를 시공하는 단계; 및 (f) 상기 수직 보강 기둥 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 영구 벽체를 시공하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 PC 흙막이 벽체 형성을 위해 지반에 근입된 복수의 PC 흙막이 파일 중 일부 PC 흙막이 파일의 전면에 설치된 수직 보강 기둥 전면에 제1띠장과 스트럿을 순차적으로 설치하되, 이웃하는 수직 보강 기둥 사이에 콘크리트 영구 벽체가 형성되는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법을 제공할 수 있다.

이에 따라 PC 흙막이 파일을 이용한 주열식 흙막이 공법에서, 수직 보강 기둥 이 PC 흙막이 파일과 콘크리트 영구 벽체를 구조적으로 일체화하여 영구 구조물인 지하 외벽을 형성할 수 있다.

그러므로 콘크리트 영구 벽체의 벽 두께를 최소화하여 콘크리트 물량을 절감하고, 내부 공간을 최대한 활용할 수 있다.

아울러 콘크리트 영구 벽체에 작용하는 연직 하중이 수직 보강 기둥을 통해 PC 흙막이 파일로 전이되므로, PC 흙막이 파일이 지하 외벽의 파일 기초 역할을 하여 별도로 지하 외벽 하중을 지지하기 위한 파일 기초를 시공할 필요가 없다.

도 1 내지 도 3은 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 설치 상태를 도시하는 사시도.
도 4는 T형 수직 보강 기둥의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 T형 수직 보강 기둥의 결합 상태를 도시하는 평면도.
도 6은 유동공이 형성된 수직 보강 기둥을 도시하는 사시도.
도 7은 이웃하는 수직 보강 기둥 사이에 데크플레이트가 설치된 상태를 도시하는 평면도.
도 8은 하중전달부재가 구비된 PC 흙막이 파일을 도시하는 사시도.
도 9는 하중전달부재와 제1띠장의 결합 관계를 도시하는 측단면도.
도 10은 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 측단면도.
도 11은 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 평면도.
도 12는 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 사시도.
도 13은 접합구가 구비된 상태를 도시하는 측단면도.
도 14는 하중전달보의 설치 상태를 도시하는 사시도.
도 15 내지 도 20은 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법에 대한 단계별 공정을 도시하는 도면.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 설치 상태를 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 도 3 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체는 주열식 흙막이 형성을 위해 지반(1)에 연속 근입되는 복수의 PC 흙막이 파일(2); 상기 PC 흙막이 파일(2)의 전면 지반(1)을 굴착하여 노출된 복수의 PC 흙막이 파일(2) 중 일부 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 지하 구조물 높이와 동일한 길이를 갖도록 수직 방향으로 접합되는 수직 보강 기둥(3); 지하 각층 슬래브(4) 위치에서 상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에 수평 방향으로 구비되는 제1띠장(5a); 상기 제1띠장(5a)의 전면에 구비되어 제1띠장(5a)을 지지하는 스트럿(6); 및 이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에 설치되는 콘크리트 영구 벽체(7); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 PC 흙막이 파일(2)을 이용한 주열식 흙막이 공법에서, 지하 외벽을 흙막이 벽체와 일체화하여 흙막이 벽체를 영구 벽체로 활용하고, 지하 외벽의 하중을 지지하기 위한 별도의 파일 기초 시공이 필요 없는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체 및 이의 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

지하 구조물 시공을 위한 흙막이 벽체는 주열식 흙막이로서 복수의 PC 흙막이 파일(2)을 굴착 경계부의 지반(1)에 연속 근입하여 형성되는 PC 벽체이다.

상기 PC 흙막이 파일(2)은 공장 등에서 사전 제작되는 프리캐스트 콘크리트 부재로, 경량화를 위해 내부에 중공(21)이 형성될 수 있다.

상기 PC 흙막이 파일(2)은 전면과 후면이 각각 평탄면으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 PC 흙막이 파일(2)의 양 측면은 일측은 오목, 타측은 볼록하게 호 형상으로 만곡되도록 형성되어, 인접하는 PC 흙막이 파일(2)과 상호 맞물리게 구성될 수 있다.

인접하는 PC 흙막이 파일(2)의 접합부 외측에는 지하수가 유입되는 것을 방지하기 위해 소구경 고압분사 그라우팅에 의해 그라우트체(20)를 시공할 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 일부 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 수직 방향으로 구비된다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 터파기 시 수평 방향으로 일정 간격 이격되게 복수 개가 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 수직 보강 기둥(3)은 연속 시공된 PC 흙막이 파일(2) 중 2개 또는 3개마다 설치될 수 있다.

상기 PC 흙막이 파일(2)은 터파기 전 지반(1)에 근입되는 것으로서, 전면 지반(1) 굴착 시 토압에 저항할 수 있도록 시공될 지하 구조물보다 깊은 심도로 시공하여 하단을 지반(1)에 정착한다.

반면, 상기 수직 보강 기둥(3)은 PC 흙막이 파일(2)의 전면 지반(1)을 굴착하여 노출된 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 결합한다. 그러므로 상기 수직 보강 기둥(3)은 터파기 굴착 심도와 대응되는 높이 즉, 지하 구조물 높이와 동일한 길이를 갖도록 구성할 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 웨브와 한 쌍의 플랜지로 구성된 H형강일 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)이 H형강인 경우, 일측 플랜지를 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 케미컬 앵커 등의 앵커부재로 고정할 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에는 PC 흙막이 파일(2)에 작용하는 토압을 지지하기 위한 제1띠장(5a)과 스트럿(6)이 구비된다(도 1).

상기 제1띠장(5a)은 복수의 수직 보강 기둥(3)을 가로로 가로지르도록 수평 방향으로 구비된다.

상기 스트럿(6)은 상기 제1띠장(5a)의 전면에 구비되어 제1띠장(5a)을 지지한다. 상기 스트럿(6)은 제1띠장(5a)과 평면상 직교 또는 경사지게 배치될 수 있다.

상기 제1띠장(5a) 및 스트럿(6)은 지하 각층 슬래브(4) 하부에 구비될 수 있다. 이 경우 상기 제1띠장(5a)과 스트럿(6)은 슬래브(4) 하중을 지지하는 영구 보 부재로 사용할 수 있고, 슬래브(4) 시공 후 제거되는 가설 부재로 사용할 수도 있다.

상기 제1띠장(5a)과 스트럿(6)은 H형강으로 구성될 수 있다.

상기 콘크리트 영구 벽체(7)는 이웃하는 수직 보강 기둥(3)의 사이에 콘크리트가 타설되어 형성된다(도 3).

상기 수직 보강 기둥(3)은 콘크리트 영구 벽체(7)를 PC 흙막이 파일(2)과 구조적으로 일체화한다. 이에 따라 콘크리트 영구 벽체(7)와 수직 보강 기둥(3) 및 PC 흙막이 파일(2)이 영구 구조물인 지하 외벽을 형성한다.

즉, 상기 PC 흙막이 파일(2)은 흙막이 가시설 역할을 할 뿐 아니라 전면의 콘크리트 영구 벽체(7)와 함께 영구 지하 외벽을 형성한다.

이에 따라 콘크리트 영구 벽체(7)의 벽 두께를 최소화함으로써 콘크리트 물량을 절감하고, 내부 공간을 최대한 활용할 수 있다.

또한 상기 수직 보강 기둥(3)이 콘크리트 영구 벽체(7)와 함께 SRC 구조를 이루므로 영구 벽체의 강성이 크게 증가하고, 콘크리트 영구 벽체(7)의 내부에 배근되는 수직 철근량을 최소화할 수 있다.

아울러 콘크리트 영구 벽체(7)에 작용하는 연직 하중은 수직 보강 기둥(3)을 통해 PC 흙막이 파일(2)로 전이되므로, 상기 PC 흙막이 파일(2)은 지하 외벽의 파일 기초 역할을 한다. 따라서 지하 외벽 하중을 지지하기 위한 파일 기초를 별도로 시공할 필요가 없다.

상기 수직 보강 기둥(3)의 측면에는 콘크리트 영구 벽체(7)와의 일체화를 위해 스터드볼트(미도시)가 결합될 수 있다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 설치 상태가 도시된다. 구체적으로 도 1은 콘크리트 타설 전 상태를 도시하고, 도 2는 슬래브(4)가 시공된 상태를 나타낸다. 아울러 도 3은 콘크리트 영구 벽체(7)가 시공된 상태를 나타낸다.

도 4는 T형 수직 보강 기둥의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 5는 T형 수직 보강 기둥의 결합 상태를 도시하는 평면도이다.

도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수직 보강 기둥(3)이 접합되는 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 수직 방향으로 구비되는 제1접합플레이트(22)가 결합되고, 상기 수직 보강 기둥(3)은 웨브(31)와 플랜지(32)로 구성되어 웨브(31)가 상기 제1접합플레이트(22)에 결합되는 T형강으로 구성될 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 PC 흙막이 파일(2)에 일체화하여 수직 보강 기둥(3)과 PC 흙막이 파일(2)을 동시에 지반(1)에 근입할 수 있다. 그러나 이 경우 PC 흙막이 파일(2)을 시공하기 위해 지반(1)에 천공되는 천공홀의 지름이 과도하게 커져 비경제적이다.

따라서 PC 흙막이 파일(2)을 먼저 시공한 다음, PC 흙막이 파일(2)의 전면 지반(1)을 굴착하여 터파기하고 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 수직 보강 기둥(3)을 접합하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 수직 보강 기둥(3)으로 H형강을 사용하면, 수직 보강 기둥(3)의 일측 플랜지를 앵커부재로 PC 흙막이 파일(2)에 고정할 때 타측 플랜지가 간섭되어 앵커부재를 시공하기 어렵다.

이에 상기 수직 보강 기둥(3)으로 웨브(31)와 플랜지(32)로 구성된 T형강을 사용할 수 있다. 따라서 상기 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 수직 방향으로 길게 연속 형성된 제1접합플레이트(22)를 앵커부재(24) 등으로 먼저 고정한 후, 상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)를 제1접합플레이트(22)에 용접 등의 방법으로 고정할 수 있다.

상기 제1접합플레이트(22)는 두께가 얇고 상하로 길이가 긴 강판으로 구성되는 것으로, PC 흙막이 파일(2)에 접합 시 전면으로 돌출되는 부분이 적다. 따라서 지상에서 미리 PC 흙막이 파일(2)에 제1접합플레이트(22)를 접합한 다음, PC 흙막이 파일(2)과 함께 제1접합플레이트(22)를 지반(1)에 설치할 수 있다.

상기 제1접합플레이트(22)는 PC 흙막이 파일(2)과 별도로 제작하여 현장에서 접합하거나, 경우에 따라 상기 PC 흙막이 파일(2) 제작 시 PC 흙막이 파일(2)과 일체로 제작할 수 있다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 제1접합플레이트(22)와 접합되어 H형 단면을 이룬다.

도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1접합플레이트(22)의 전면에는 복수의 고정편(220)이 상하로 상호 이격되게 용접에 의해 접합되고, 상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)는 상기 고정편(220)에 볼트 결합될 수 있다.

상기 PC 흙막이 파일(2)은 지반(1)에 천공홀을 천공한 후 양중하여 순차적으로 천공홀에 삽입 시공한다. 그런데 순차 시공되는 PC 흙막이 파일(2)들은 일정하게 열을 유지하기 어려워 PC 흙막이 벽체 전면이 평탄하지 않을 수 있다.

이 경우 상기 수직 보강 기둥(3)으로 고정형 단면을 사용하면, 인접하는 수직 보강 기둥(3) 및 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에 시공되는 콘크리트 영구 벽체(7)의 열을 일정하게 유지하기 어렵다.

따라서 지중에 설치된 복수 개의 PC 흙막이 파일(2)들의 열이 일정하지 않더라도 수직 보강 기둥(3)이 제1접합플레이트(22)에 접합되는 위치를 적절하게 조절함으로써, 수직 보강 기둥(3)의 설치 위치를 일정하게 유지하여 콘크리트 영구 벽체(7) 면을 평탄하게 형성하도록 제1접합플레이트(22)의 전면에 고정편(220)을 구비할 수 있다.

상기 고정편(220)은 복수 개가 제1접합플레이트(22)의 길이 방향 즉, 상하 방향으로 상호 이격되게 구비될 수 있다.

상기 고정편(220)은 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31) 일측에 밀착되어 볼트 체결에 의해 상호 접합될 수 있다. 이를 위해 상기 고정편(220)과 웨브(31)에는 볼트결합공(221, 311)이 각각 형성될 수 있다.

이때 상기 고정편(220)과 웨브(31)에 형성된 볼트결합공(221, 311) 중 적어도 어느 하나의 볼트결합공(221, 311)은 전후로 길이가 긴 장공으로 형성할 수 있다. 이에 따라 상기 수직 보강 기둥(3)과 PC 흙막이 파일(2)의 간격을 적절하게 조절한 후 볼트를 체결할 수 있다.

상기 제1접합플레이트(22)를 미리 PC 흙막이 파일(2)에 부착하여 선시공하는 경우, 상기 고정편(220)이 제1접합플레이트(22)에 결합되어 있으면 고정편(220)이 돌출되어 간섭되므로 PC 흙막이 파일(2)의 시공이 어렵고 고정편(220)의 파손 우려가 있다.

따라서 상기 고정편(220)은 PC 흙막이 파일(2)을 시공하고, PC 흙막이 파일(2)의 전면 지반(1)을 굴착한 후 용접 등의 방법으로 제1접합플레이트(22)에 부착하는 것이 바람직하다.

도 6은 유동공이 형성된 수직 보강 기둥을 도시하는 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)에는 복수의 콘크리트 유동공(312)이 관통 형성될 수 있다.

상기 콘크리트 영구 벽체(7)를 시공할 때에는 양측 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트를 타설해야 한다. 이 경우 상기 수직 보강 기둥(3)의 간섭으로 인해 각 구간마다 나눠서 개별적으로 콘크리트를 타설해야 하는 번거로움이 있다.

그러므로 상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)에 콘크리트 유동공(312)을 관통 형성하여, 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트 타설 시 유동공(312)을 통해 콘크리트가 인접 구간으로 유입되어 채워지게 할 수 있다.

상기 유동공(312)은 콘크리트 영구 벽체(7)와 수직 보강 기둥(3)을 구조적으로 일체화하는 역할도 한다.

도 7은 이웃하는 수직 보강 기둥 사이에 데크플레이트가 설치된 상태를 도시하는 평면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3)의 사이에는 콘크리트 영구 벽체(7) 타설을 위한 데크플레이트(71)가 수직 보강 기둥(3)의 플랜지(32) 내측에 걸려 지지되도록 구비될 수 있다.

상기 콘크리트 영구 벽체(7) 형성을 위해 양측 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트 타설 시, 후면은 PC 흙막이 파일(2)이 거푸집 역할을 하므로 별도로 거푸집을 설치할 필요가 없으나 전면은 개방되어 있으므로 거푸집을 설치해야 한다.

이때 일반적인 거푸집을 사용할 경우 내부에 거푸집을 지지하기 위한 가설 지지대를 설치해야 하여 번거롭다. 또한 역타 공법에서는 하향으로 지반을 굴착하므로 가설 지지대를 설치하기 곤란하다.

그러므로 상기 수직 보강 기둥(3)을 이용하여 영구 존치되는 영구 거푸집으로서 데크플레이트(71)를 고정 설치할 수 있다.

상기 데크플레이트(71)는 양단이 양측 수직 보강 기둥(3)의 플랜지(32) 내측에 각각 걸려 지지되도록 설치 가능하다.

도 8은 하중전달부재가 구비된 PC 흙막이 파일을 도시하는 사시도이고, 도 9는 하중전달부재와 제1띠장의 결합 관계를 도시하는 측단면도이다.

도 1, 도 8, 도 9 등에 도시된 바와 같이, 상기 수직 보강 기둥(3)이 설치된 PC 흙막이 파일(2) 사이에 구비되는 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 상기 제1띠장(5a)과의 사이에 하중전달부재(8)가 구비될 수 있다.

종래 흙막이 벽체의 전면에 띠장이 직접 설치되는 것과 달리, 본 발명에서는 제1띠장(5a)이 수직 보강 기둥(3)의 전면에 설치된다. 이에 토압에 의한 하중이 수직 보강 기둥(3)을 통해 제1띠장(5a)에 집중하중으로 작용한다.

이 경우 인접하는 수직 보강 기둥(3) 사이 간격이 크면 수직 보강 기둥(3)에 의해 전달되는 하중의 크기가 커지고, 지점 거리가 증가하면서 제1띠장(5a)에 작용하는 모멘트가 증가한다. 이에 제1띠장(5a)의 단면이 커져야 해 경제성이 떨어진다.

또한 상기 PC 흙막이 파일(2)들은 인접하는 PC 흙막이 파일(2)들과 강결되어 있지 않다. 그러므로 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2)들은 제1띠장(5a)에 직접 지지되지 않아 토압 작용 시 전방으로 변형이 크게 발생할 수 있다.

따라서 제1띠장(5a)에 작용하는 하중을 분산시켜 제1띠장(5a)의 단면을 최소화하고, 수직 보강 기둥(3)에 의해 지지되지 않은 PC 흙막이 파일(2)들을 지지할 수 있도록 수직 보강 기둥(3) 사이에서 수직 보강 기둥(3)에 의해 지지되지 않는 PC 흙막이 파일(2) 전면에 하중전달부재(8)를 설치할 수 있다.

상기 하중전달부재(8)는 PC 흙막이 파일(2)에 작용하는 횡력에도 저항 가능하다.

상기 하중전달부재(8) 위치의 PC 흙막이 파일(2) 전면에는 제2접합플레이트(23)가 앵커부재(24)에 의해 고정 결합될 수 있다. 그리고 상기 하중전달부재(8)는 제2접합플레이트(23)의 전면에 용접 등에 의해 결합될 수 있다.

상기 하중전달부재(8)는 다양한 단면으로 형성 가능하며, 도 8의 (a)와 같이 ㄷ형강이나 도 8의 (b)와 같이 H형강으로 구성할 수 있다.

상기 하중전달부재(8)는 제1띠장(5a)을 설치한 후 PC 흙막이 파일(2)과 제1띠장(5a) 사이에 설치할 수 있다.

도 10은 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 측단면도이고, 도 11은 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 평면도이며, 도 12는 제2띠장 및 역레이커가 설치된 상태를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 13은 접합구가 구비된 상태를 도시하는 측단면도이다.

도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에는 상기 제1띠장(5a)에서 하부로 이격된 위치에 수평 방향으로 제2띠장(5b)이 구비되고, 상기 제2띠장(5b)과 상기 제2띠장(5b)의 상부에 위치하는 스트럿(6) 사이에는 역레이커(9)가 구비될 수 있다.

지하 층고가 높아 상하부 슬래브(4) 간 간격이 큰 경우, 토압을 안정적으로 지지하고 PC 흙막이 파일(2)의 휨 변형을 최소화할 수 있도록 상하부 제1띠장(5a) 사이에 제2띠장(5b)이 추가로 설치될 수 있다.

이때 상기 제2띠장(5b)을 지지하기 위해 추가로 스트럿을 설치할 수 있다. 그런데 이 경우 하부 지반 굴착 등 후속 작업에 지장이 있고, 스트럿의 추가 설치로 인한 공기 및 공사비가 추가로 소요된다.

따라서 상기 제2띠장(5b)을 지지하기 위해 별도의 스트럿을 설치하지 않고, 상부의 제1띠장(5a)을 지지하기 위해 이미 설치된 스트럿(6)을 이용할 수 있다.

구체적으로 일단은 제2띠장(5b)의 전면에 지지되고, 타단은 상부의 스트럿(6)에 지지되도록 경사진 역레이커(9)를 설치할 수 있다.

상기 역레이커(9)와 제2띠장(5b)은 콘크리트 영구 벽체(7)의 시공 완료 후 제거될 수 있다.

상기 역레이커(9)는 다양한 단면 형상으로 구성할 수 있으며, H형강, 강관 등을 사용할 수 있다.

상기 역레이커(9)의 단부에는 T형 단면의 접합구(91)가 구비될 수 있다(도 13). 상기 접합구(91)를 이용하여 제2띠장(5b)이나 후술할 외부보강보(52) 또는 스트럿(6)에 역레이커(9)를 착탈 가능하게 결합할 수 있으며, 이 경우 역레이커(9)를 층마다 반복 사용할 수 있다.

도 14는 하중전달보의 설치 상태를 도시하는 사시도이다.

도 11, 도 14에 도시된 바와 같이, 이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에는 제2띠장(5b)과 대응되는 높이에 하중전달보(51)가 수평 방향으로 구비되고, 상기 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 상기 하중전달보(51)와의 사이에 하중전달부재(8)가 구비될 수 있다.

상기 제2띠장(5b)에도 토압을 안정적으로 지지할 수 있도록 양측 수직 보강 기둥(3) 사이에 하중전달부재(8)가 구비될 수 있다.

상기 슬래브(4) 하부에 설치되는 제1띠장(5a)과 스트럿(6)은 슬래브(4) 하중을 지지하는 영구 부재로 사용할 수 있다. 이 경우 제1띠장(5a)은 해체할 필요가 없으므로, 제1띠장(5a)으로 하중을 전달하는 하중전달부재(8)는 제1띠장(5a)에 직접 접합할 수 있다.

반면, 상기 제2띠장(5b)과 역레이커(9)는 지하 외벽의 구축 전까지만 토압을 지지하는 가설 부재로서 콘크리트 영구 벽체(7)의 시공 완료 후 제거된다. 이 경우 상기 하중전달부재(8)를 제2띠장(5b)에 직접 접합하면, 콘크리트 영구 벽체(7)의 시공 완료 후 제2띠장(5b)을 해체하기 어렵다.

따라서 상기 하중전달부재(8)를 제2띠장(5b)에 직접 접합하지 않고도 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2)의 하중을 하중전달부재(8)에 의해 제2띠장(5b)으로 전달할 수 있도록 하중전달보(51)를 설치할 수 있다.

상기 하중전달보(51)는 양측 수직 보강 기둥(3) 사이에 수평 방향으로 구비되어 수직 보강 기둥(3)의 플랜지(32) 배면에 지지되도록 설치할 수 있다.

상기 하중전달부재(8)는 PC 흙막이 파일(2)과 하중전달보(51) 사이에서 하중전달보(51)와 직교하는 방향으로 설치된다.

이에 따라 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2)에 작용하는 토압은 하중전달부재(8)의 축력에 의해 하중전달보(51)로 전달되고, 이후 하중전달보(51) 양단의 수직 보강 기둥(3)을 통해 제2띠장(5b)으로 순차적으로 전달된다.

상기 제2띠장(5b)은 하중전달부재(8)와 직접 접합되지 않으므로 쉽게 해체 가능하다.

상기 역레이커(9) 설치 구간의 제2띠장(5b) 전면에는 외부보강보(52)가 구비될 수 있다(도 13).

도 15 내지 도 20은 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법에 대한 단계별 공정을 도시하는 도면이다.

본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법은 도 1 내지 도 14를 참고하여 전술한 본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 시공하는 방법에 대한 것이다.

본 발명 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법에서는 먼저 (a) 주열식 PC 흙막이 벽체 형성을 위해 복수의 PC 흙막이 파일(2)을 지반(1)에 연속 근입한다(도 15).

상기 (a) 단계에서는 터파기 경계부에 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 복수 개의 PC 흙막이 파일(2)을 서로 인접하도록 연속 삽입하여 주열식 PC 흙막이 벽체를 형성한다.

상기 PC 흙막이 파일(2)은 하단이 지반(1) 내에 정착되도록 굴착고보다 깊게 시공한다.

지하수가 유입되는 것을 방지하기 위해 인접하는 PC 흙막이 파일(2) 사이 외측에는 소구경 고압분사 그라우팅을 실시하여 그라우트체(20)를 형성할 수 있다.

상기 PC 흙막이 파일(2)에는 웨브(31)와 플랜지(32)로 구성되는 T형상의 수직 보강 기둥(3)을 접합하기 위한 제1접합플레이트(22)를 앵커부재(24)로 미리 결합할 수 있다.

아울러 상기 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2) 전면에는 하중전달부재(8)를 결합하기 위한 제2접합플레이트(23)를 앵커부재(24)로 미리 결합한 후 PC 흙막이 파일(2)을 천공홀에 삽입할 수 있다.

다음으로 (b) 상기 PC 흙막이 벽체의 전면 지반(1)을 굴착한다(도 16).

상기 PC 흙막이 벽체를 시공 완료한 후에는 PC 흙막이 벽체의 전면 지반(1)을 소정 깊이로 굴착한다.

그리고 (c) 상기 복수의 PC 흙막이 파일(2) 중 일부 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 수직 방향으로 수직 보강 기둥(3)을 설치한다(도 17).

즉, 지반(1) 굴착에 의해 PC 흙막이 벽체의 전면이 노출되면, 소정 높이의 수직 보강 기둥(3)을 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 접합한다.

상기 수직 보강 기둥(3)은 적절한 간격을 갖도록 복수 열로 설치하며, 수 개의 PC 흙막이 파일(2)마다 이격되도록 일정 간격으로 설치한다.

이후 (d) 지하 슬래브(4)가 설치될 위치에서 상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에 수평 방향으로 제1띠장(5a)을 설치하고, 상기 제1띠장(5a)의 전면에 스트럿(6)을 설치한다(도 18).

상기 (d) 단계에서는 지하층 슬래브(4)가 설치될 위치 직하부에 제1띠장(5a)을 설치한다. 상기 제1띠장(5a)은 수직 보강 기둥(3)들을 가로지르도록 수직 보강 기둥(3)의 전면에 수평 방향으로 설치한다.

아울러 상기 PC 흙막이 파일(2), 수직 보강 기둥(3) 및 제1띠장(5a)으로 순차적으로 전달되는 토압을 축력에 의해 지지하도록 제1띠장(5a)의 전면에 스트럿(6)을 설치한다.

그리고 (e) 상기 제1띠장(5a) 및 스트럿(6)의 상부에 슬래브(4)를 시공한다(도 19).

상기 (e) 단계에서는 제1띠장(5a)과 스트럿(6) 상부에 거푸집(미도시)을 설치하고, 콘크리트를 타설하여 슬래브(4)를 시공한다.

상기 슬래브(4) 단부의 콘크리트 영구 벽체(7)는 슬래브(4)를 시공한 다음 후시공된다. 그러므로 슬래브 콘크리트가 벽체 공간으로 유입되지 않도록 슬래브(4)가 설치될 위치 단부에 스토퍼(41)를 설치할 수 있다(도 10, 도 13).

지하 구조물이 복수 층으로 구성되는 경우, 상기 (b) 단계 내지 (e) 단계를 최하층까지 상부에서 하부로 각 층마다 반복 시공한다.

이때 상기 수직 보강 기둥(3) 역시 적절한 길이(1.5m~2m)의 철골 부재를 하향으로 연결하면서 시공한다.

마지막으로 (f) 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 영구 벽체(7)를 시공한다(도 20).

즉 지하 최하층까지 굴착이 완료되고, 각 지하층 슬래브(4) 시공이 완료되면, 기초를 타설하고 최하층에서부터 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 영구 벽체(7)를 상향 순타 시공한다.

상기 콘크리트 영구 벽체(7) 시공을 위해 양측 수직 보강 기둥(3) 사이에는 데크플레이트(71)가 시공될 수 있다.

1: 지반 2: PC 흙막이 파일
20: 그라우트체 21: 중공
22: 제1접합플레이트 220: 고정편
221: 볼트결합공 23: 제2접합플레이트
24: 앵커부재 3: 수직 보강 기둥
31: 웨브 311: 볼트결합공
312: 유동공 32: 플랜지
4: 슬래브 41: 스토퍼
5a: 제1띠장 5b: 제2띠장
51: 하중전달보 52: 외부보강보
6: 스트럿 7: 콘크리트 영구 벽체
71: 데크플레이트 8: 하중전달부재
9: 역레이커 91: 접합구

Claims

주열식 흙막이 형성을 위해 지반(1)에 연속 근입되는 복수의 PC 흙막이 파일(2);
상기 PC 흙막이 파일(2)의 전면 지반(1)을 굴착하여 노출된 복수의 PC 흙막이 파일(2) 중 일부 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 지하 구조물 높이와 동일한 길이를 갖도록 수직 방향으로 접합되는 수직 보강 기둥(3);
지하 각층 슬래브(4) 위치에서 상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에 수평 방향으로 구비되는 제1띠장(5a);
상기 제1띠장(5a)의 전면에 구비되어 제1띠장(5a)을 지지하는 스트럿(6); 및
이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에 설치되는 콘크리트 영구 벽체(7); 로 구성되고,
상기 수직 보강 기둥(3)이 접합되는 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 수직 방향으로 구비되는 제1접합플레이트(22)가 결합되고, 상기 제1접합플레이트(22)의 전면에는 복수의 고정편(220)이 상하로 상호 이격되게 용접에 의해 접합되며,
상기 수직 보강 기둥(3)은 웨브(31)와 플랜지(32)로 구성된 T형강으로 형성되어 상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)가 상기 제1접합플레이트(22)의 고정편(220)에 볼트 결합되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
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제1항에서,
상기 수직 보강 기둥(3)의 웨브(31)에는 복수의 콘크리트 유동공(312)이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
제1항에서,
이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3)의 사이에는 콘크리트 영구 벽체(7) 타설을 위한 데크플레이트(71)가 수직 보강 기둥(3)의 플랜지(32) 내측에 걸려 지지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
제1항에서,
상기 수직 보강 기둥(3)이 설치된 PC 흙막이 파일(2) 사이에 구비되는 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 상기 제1띠장(5a)과의 사이에 하중전달부재(8)가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
제1항에서,
상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에는 상기 제1띠장(5a)에서 하부로 이격된 위치에 수평 방향으로 제2띠장(5b)이 구비되고,
상기 제2띠장(5b)과 상기 제2띠장(5b)의 상부에 위치하는 스트럿(6) 사이에는 역레이커(9)가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
제7항에서,
이웃하는 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에는 제2띠장(5b)과 대응되는 높이에 하중전달보(51)가 수평 방향으로 구비되고, 상기 수직 보강 기둥(3)이 설치되지 않은 PC 흙막이 파일(2)의 전면에는 상기 하중전달보(51)와의 사이에 하중전달부재(8)가 구비되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체.
제1항에 의한 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체를 시공하기 위한 것으로,
(a) 주열식 PC 흙막이 벽체 형성을 위해 복수의 PC 흙막이 파일(2)을 지반(1)에 연속 근입하는 단계;
(b) 상기 PC 흙막이 벽체의 전면 지반(1)을 굴착하는 단계;
(c) 상기 복수의 PC 흙막이 파일(2) 중 일부 PC 흙막이 파일(2)의 전면에 수직 방향으로 수직 보강 기둥(3)을 설치하는 단계;
(d) 지하 슬래브(4)가 설치될 위치에서 상기 수직 보강 기둥(3)의 전면에 수평 방향으로 제1띠장(5a)을 설치하고, 상기 제1띠장(5a)의 전면에 스트럿(6)을 설치하는 단계;
(e) 상기 제1띠장(5a) 및 스트럿(6)의 상부에 슬래브(4)를 시공하는 단계; 및
(f) 상기 수직 보강 기둥(3) 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 영구 벽체(7)를 시공하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 PC 흙막이 파일을 이용한 지하 영구 벽체의 시공 방법.