KR100273864B1 - 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법 - Google Patents

Abstract

본발명은 지하구조부 공사시에 각 지층슬라브는 흙막이벽과 일체가 되도록 하면서 영구외벽은 흙막이벽과 분리되게 타설하여서, 건축물의 지하구조부를 견고한 구조로서 보다 안전하게 시공할 수 있도록 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법에 관한 것으로, 본발명의 기술적 구성상의 특징은 해당 지하층 축조 구역내의 지중에 정착시킨 버팀기둥(1)들 및 지지기둥(2)들의 상단부를 경계로하여 지상에는 지상구조부(20) 공사를 진행하는 동시에, 그 경계 하부의 지중에는 지하구조부(20) 공사를 진행하여서 전체적인 건축공사를 신속하게 진행시킬 수 있도록 한 것에 있어서, 상기 지하구조부(20)는 지표면으로부터 각 층별로 굴토후에 노출된 버팀기둥(1)들 사이에 토류판(4) 끼워넣어서 흙막이벽(3)을 설치하면서, 노출된 흙막이벽(3)의 버팀기둥(1)들과 지지기둥(2)들이 일체로서 연결되도록 역타설하여서 지하 기초바닥(A)까지 각 지층슬라브(21)를 설치하고, 지하 기초바닥(A)으로부터 상기 흙막이벽(3)과 단면상 분리되도록 최상부의 지층슬라브(21)까지 영구외벽(22)을 순차적으로 타설하여서 시공되도록 한 것이다.

Description

흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법

본발명은 건축물시공시 지하구조부와 지상구조부 공사를 동시에 수행하는 탑다운(TOP DOWN)공법에 관한 것으로, 특히 지하구조부 공사시에 각 지층슬라브는 흙막이벽과 일체가 되도록 하면서 영구외벽은 흙막이벽과 분리되게 타설하여서, 건축물의 지하구조부를 견고한 구조로서 보다 안전하게 시공할 수 있도록 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법에 관한 것이다.

이전부터 각종의 건축물공사에는 개착식 흙막이공법이 주로 채택되어 왔으며, 이러한 개착식 흙막이공법을 이용한 건축물공사는 해당 구역의 예정된 굴토계획선을 따라 지중에 엄지말뚝을 설치한 후에, 굴토작업을 수행하면서 노출된 엄지말뚝 사이에 토류판을 끼워서 설치하는 공정을 반복하여서 기초바닥까지 흙막이벽을 설치하고, 그 흙막이벽 내의 굴토된 기초바닥으로부터 외벽체와 함께 각 지층슬라브를 순차적으로 타설하여서 본구조체를 시공하게 되었다.

이는, 건축물의 지하구조부 축조시에 개착식 흙막이벽 설치작업과 본구조체 공사를 구분하여서 수행하게 됨으로써, 특별한 장비나 기술력이 필요하지 않고, 시공이 용이하면서도 소요 공사비용이 비교적 저렴한 등의 장점으로 인하여, 각종의 건축물 시공현장에서 폭넓게 활용되어 왔다.

그러나, 이와 같은 개착식 흙막이공법을 이용한 건축물공사는, 첫째 시공중에 작용되는 주변의 토압을 흙막이벽으로 감당하게 되어 굴착규모나 굴착깊이가 증가되는 대형의 지하구조부를 축조하는 데에 취약한 문제점이 있었으며, 둘째 건축물이 밀집된 도심지에서는 흙막이벽 외측의 완벽한 다짐이 사실상 불가능하여서 지층의 변형 및 침하로 인한 주변 건축물의 위해가 발생되는 문제점이 있었으며, 셋째 흙막이벽과 지하층 외벽체 사이에 불필요한 작업 공간을 확보하게 되어 지하구조부의 용적률이 축소되는 문제점이 있었으며, 넷째 흙막이벽 설치작업이 완료된 이후에 비로소 본구조체 공사를 수행하게 되는 만큼 공사기간이 연장되는 등의 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 형태의 탑다운(TOP DOWN)공법이 건축물 공사현장에서 적극 활용되고 있는 바, 그 중의 하나는 해당 지하층 축조 구역내의 지중에 근입시켜서 정착된 합성기둥들과 지지기둥들의 상부를 경계로하여 지면 상부로는 지상구조부 공사를 진행하는 동시에, 지면 하부로는 지하구조부 공사를 진행하여서 전체적인 건축공사를 신속하게 진행시킬 수 있도록 하되, 상기 지하구조부는 각 층별로 굴토작업을 수행하여 노출된 합성기둥 후면에 데크플레이트 고정시켜서 흙막이벽을 설치하면서, 그 흙막이벽과 일체가 되도록 기초바닥까지 합성벽체와 함께 지층슬라브를 역타설하여서 본구조체를 이루도록 시공하는 흙막이벽을 이용한 탑다운공법이 알려져 있다.

이러한 흙막이벽을 이용한 탑다운공법은,도1a 및 도1b에서와 같이, 지하구조부(100) 축조시에 흙막이벽(110)과 단면상 일체로서 합성벽체(110)와 지층슬라브(120)를 역타설하여서 본구조체를 이루도록 시공하게 됨으로써, 흙막이벽(110) 설치작업과 병행하여서 합성벽체(120)와 지층슬라브(130) 타설하게 되어 공사기간을 단축시켜주면서도, 흙막이벽(110)과 단면상 일체가 되는 합성벽체(120)로서 주변의 토압에 대응하는 견고한 구조로서 지하구조부를 시공할 수 있는 등의 잇점을 가지는 것이 사실이다.

그러나, 이와 같은 종래의 흙막이벽을 이용한 탑다운공법은, 첫째 합성벽체(120)와 지층슬라브(130) 자중에 의한 무리한 수직하중을 받게되는 합성기둥(140)이 좌굴되거나 침하되어 지하구조부 시공중에 붕괴사고가 발생될 염려가 있었으며, 둘째 합성벽체(120) 단면내에 합성기둥(140)이 매립됨에 따라 그 합성벽체(120)에 배근되는 매립철근(121)이 상호 일체로 연결되지 못하고 합성기둥(140) 사이에 단락된 상태로서 배근되어 본구조체가 구조적으로 취약한 문제점이 있었으며, 셋째 합성기둥(140) 후면에 데크플레이트(150)를 설치하기 위해서는 지중에 정착된 합성기둥(140) 자체가 완전히 들어나도록 굴토작업을 수행하게 되는 만큼 굴토작업량이 증대되고, 특히 암반층이 지면가까이 형성된 지반 경우에는 굴착작업의 어려움이 가중되어 작업능률이 저하되는 문제점이 있었으며, 넷째 지중에 정착된 합성기둥(140)들이 수직도가 불량한 경우에는 합성벽체(120) 자체의 수직도를 유지하기 위하여 예정된 설계면적 내부로 침범하여서 지하공간이 협소해지는 문제점 등이 있었다.

본발명은 각 지층슬라브는 흙막이벽과 일체가 되도록 역타설한 후에, 영구외벽은 흙막이벽과 단면상 분리되도록 기초바닥으로부터 순차적으로 타설하여서, 첫째 지하구조부 시공중에 버팀기둥에 작용되는 하중을 극소화하는 동시에 작용되는 주변 토압에 효율적으로 대응할 수 있도록 하여 건축물 시공상의 안정성을 제고하여주며, 둘째 영구벽체 내에 매립철근이 단락됨이 없이 연결 배근되게 하여서 보다 견고한 구조로서 지하구조부를 축조할 수 있도록 하여주며, 셋째 버팀기둥들의 수직도 여부에 구애됨이 없이 지하구조부를 예정된 설계용적으로 시공할 수 있도록 하여서 건축물 시공상의 신뢰성을 제고하여주는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법을 제공하는 데에 목적이 있다.

도1a는 종래 실시예의 요부발췌 종단면도

도1b는 종래 실시예의 요부발췌 횡단면도

도2는 지중에 버팀기둥 및 지지기둥들을 설치하는 공정을 예시한 것임

도3은 지상구조부와 지하구조부 공사를 착수하는 공정을 예시한 것임

도4는 지층슬라브 역타설 공정을 예시한 것임

도5는 영구외벽을 순차적으로 타설하여서 시공이 완료된 지하구조부를 나타낸 것

임

도6a는 버팀기둥을 나타낸 일부사시도

도6b는 버팀기둥의 횡단면도

도7a는 본발명 실시예의 요부발췌 종면도

도7b는 본발명 실시예의 요부발췌 횡단면도

도8은 본발명의 일실시예를 나타낸 것임

도9는 본발명의 다른실시예를 나타낸 것임

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 버팀기둥 1a: 스터드 2: 지지기둥

3: 흙막이벽 4: 토류판 5: 철근콘크리트 받침기둥

6: 가설받침대 7: 보조기둥 8: 시멘트기둥

10: 지상구조부 11: 층간슬라브 20: 지하구조부

21: 지층슬라브 22: 영구외벽 23: 소일시멘트월

본발명도, 해당 지하층 축조 구역내의 지중에 정착시킨 버팀기둥(1)들 및 지지기둥(2)들의 상단부를 경계로하여 지상에는 지상구조부(20) 공사를 진행하는 동시에, 그 경계 하부의 지중에는 지하구조부(20) 공사를 진행하여서 전체적인 건축공사를 신속하게 진행시킬 수 있도록 하는 점에 있어서는 종래의 것과 기술적 개념을 같이한다.

단, 본발명의 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법은 도2 및 도5에 도시되는 바와 같이, 상기 지하구조부(20)는 지표면으로부터 각 층별로 굴토후에 노출된 버팀기둥(1)들 사이에 토류판(4) 끼워넣어서 흙막이벽(3)을 설치하면서, 노출된 흙막이벽(3)의 버팀기둥(1)들과 지지기둥(2)들이 일체로서 연결되도록 역타설하여서 지하 기초바닥(A)까지 각 지층슬라브(21)를 설치하고, 지하 기초바닥(A)으로부터 상기 흙막이벽(3)과 단면상 분리되도록 최상부의 지층슬라브(21)까지 영구외벽(22)을 순차적으로 타설하여서 시공됨을 기술적 구성상의 특징으로 한다.

즉 이와 같은 본발명은, 지하구조부(20) 시공시에 각 지층슬라브(21)는 흙막이벽(3)과 일체가 되도록 역타설하여서 기초바닥(A)까지 선시공 한 후에, 기초바닥(A)으로부터 흙막이벽(3)과 단면상 분리되도록 영구외벽(22)을 순차적으로 타설하여서 본구조체를 이루도록 시공함으로써, 첫째 지하구조부(20) 시공중에 작용되는 주변의 토압을 흙막이벽(3)의 버팀기둥(1)과 일체가 되도록 역타설되는 지층슬라브(21)들로서 지지시키고, 버팀기둥(1)들은 단지 지층슬라브(21) 자중에 의한 수직하중만을 감당하여서 좌굴되거나 침하됨을 방지하여 안정적으로 지하구조부(20)을 시공할 수 있도록 하며, 둘째 흙막이벽(3)으로부터 분리되게 영구외벽(22)를 시공함에 따라 그 영구외벽(22) 내부에 매립철근(21a)들이 단락됨이 없이 상호 일연체로서 연결되게 배근하여서 보다 견고한 구조로서 지하구조부(20)를 시공할 수 있게 하여주며, 셋째 흙막이벽(3)과 단면상 분리되게 영구외벽(22)를 설치하게 되는 만큼 기 설치된 버팀기둥(1)들의 수직도 불량 여부에 구애됨이 없이 예정된 설계면적을 확보할 수 있는 등의 장점을 가지게 되는 것이다.

이하, 본발명의 흙막이벽을 이용한 탑다운공법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 도2에서와 같이, 준비된 버팀기둥(1)들 및 지지기둥(2)들을 해당 지하층 축조 구역내의 지중에 근입 정착시키는 공정을 수행한다.

상기 버팀기둥(1)은 지하층 축조 구역의 예정된 계획선을 따라 일정간격마다 항타하여서 지중에 설치하게 되고, 버팀기둥(1)들이 설치된 내측의 지중에 지지기둥(2)들을 설치하게 된다. 이때, 상기 지지기둥(2)들의 설치될 위치의 기초바닥에 미리 타설된 철근콘크리트 받침기둥(5)에 일체로 지지되도록 정착시켜서 설치하게 된다.

상기 버팀기둥(1)들은 도6a 및 도6b와 같이 H형강으로 만들어지며 그 버팀기둥(1)들의 내측에는 지층슬라브(21)들이 연결될 위치마다 다수의 스터드(1a)를 1개조로 용접 고정하여서 지중에 정착시키게 된다.

여기에서, 상기 버팀기둥(1)들이 설치된 외측 주변 둘레의 지중에 소요 깊이로서 소일시멘트월(23)을 설치하여, 지면에 가까운 연약지반을 소일시멘트월(23)으로 안정화시켜서, 상기 버팀기둥(1) 내에서 지중 굴토작업을 수행할 때에 연약지반의 절취면이 붕괴됨을 방지하여 주도록 한다.

이러한 버팀기둥(1) 및 지지기둥(2)들의 설치작업이 완료되면 도3에서와 같이, 상기 버팀기둥(1) 및 지지기둥(2)들의 상단부를 경계로하여 지면 상부로는 버팀기둥(1) 및 지지기둥(2)을 연결시켜서 지상의 층간슬라브(11)를 순차적으로 타설하는 지상구조부(10) 공사를 착수하며, 이때 지면 하부로는 지층슬라브(21)를 역타설하는 지하구조부(20) 공사를 착수하게 된다.

도4는 지하구조부(20) 공사를 수행하는 첫단계의 작업공정으로서, 각 층별로 굴토작업을 수행하여서 지중에 정착된 버팀기둥(1) 및 지지기둥(2)들이 노출시키고, 노출된 버팀기둥(1) 사이에 토류판(4)을 끼워서 흙막이벽(3)을 설치하면서 그 버팀기둥(1) 및 지지기둥(2)들과 일체가 되도록 각 지층슬라브(21)을 타설하는 작업을 반복하여 기초바닥(A)까지 지층슬라브(21)를 역타설한다.

상기 지층슬라브(21) 타설을 위하여 굴토작업을 수행할 때에는 해당지층의 지질구조에 따라 지보공을 설치할 것인지, 또는 굴토바닥면을 평활하게 정지작업한 후에 거푸집패널을 설치 사용할 것인지 여부를 미리 판단하여서, 소요 깊이로서 굴토작업을 수행하게 된다.

또, 이와 같이 굴토작업을 수행할 때에는 상기 지지기둥(2)들은 완전하게 노출시키고, 상기 버팀기둥(1)들은 그 버팀기둥(1)들 사이에 토류판(4)을 설치할 수 있을 정도로서 그 전면 일부만이 노출되게 절토하여서, 시공중에 상기 버팀기둥(1)들이 지중에 견고하게 정착된 상태를 유지할 수 있도록 배려함이 바람직하다.

그리고, 도7a에서와 같이 상기 지층슬라브(21)들은 그 단면내에 상기 버팀기둥(1)들 내측의 길이방향 일정간격마다 수개를 1개조로하여 착설된 스터드(1a)들이 각각 일체로서 매립되게 타설하여서, 상기 지층슬라브(21)들이 스터드(1a)들을 통하여 버팀기둥(1)에 연결 지지되도록 시공하여서 된다.

이때, 상기 지층슬라브(21)는 지하구조부(20) 시공중에 버팀기둥(1)들의 내부를 받쳐주는 지지체의 역할을 수행하게 됨으로써, 버팀기둥(1)을 포함한 흙막이벽(3)에 작용되는 주변의 토압에 효과적으로 대응하게 되는 것이다. 이와 동시에 상기 버팀기둥(1)들은 지층슬라브(21)들의 자중에 의하여 작용되는 하중만을 감당하게 되어 지하구조부(20) 시공중에 버팀기둥(1)들이 좌굴되거나 침하됨을 방지하게 되는 것이다.

도5는 지하구조부(20) 공사중 영구외벽(22)를 설치하는 작업공정으로서, 지하 기초바닥(A)까지 지층슬라브(21)들을 설치한 후에, 지하 기초바닥(A)으로부터 상기 흙막이벽(3)과 단면상 분리되도록 각 치층슬라브(21)와 연결시키면서 최상부의 지층슬라브(21)까지 영구외벽(22)을 순차적으로 타설하는 작업을 수행한다.

이때 도7a 및 7b에서와 같이, 상기 영구외벽(22)은 흙막이벽(3)과 단면상 분리되어서 단순히 맞닿아지는 합벽형태로서 타설하여서, 매립철근 상호간이 버팀기둥(1)에 의하여 단락됨이 없이 일연체로서 연결 배근되어 견고한 구조적강도를 가지게 됨은 물론이고, 버팀기둥(1)의 수직도 여부에 관계없이 예정된 설계용면을 확보할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도8은 본발명의 일실시예를 나타낸 것으로, 상기 지층슬라브(21)들의 시공을 위하여 굴토작업을 수행할 때에, 노출된 지지기둥(2)으로부터 버팀기둥(1)을 향하여 상향 경사지게 연결되는 가설버팀대(6)로서 지지시켜서, 상기 지층슬라브(21) 시공 중에 상기 버팀기둥(1)들이 작용되는 주변의 토압에 견고하게 대응할 수 있도록 한 것이다.

또, 도9는 본발명의 다른실시예를 나타낸 것으로, 상기 흙막이벽(3)은 굴토작업을 수행하기 이전에 버팀기둥(1) 사이의 지중에 보조기둥(7)을 근입 정착시키고, 그 버팀기둥(1)과 보조기둥(7) 사이에 시멘트몰탈을 제트 그라우팅하여서 형성된 시멘트기둥(8)으로 이루어지도록 한 것이다. 이러한 흙막이벽(3)은 버팀기둥(1)들이 시멘트기둥(8) 내에 매설되는 구조로서 굴토작업시 버팀기둥(1)들이 노출됨이 없이 지중에 견실하게 정착된 상태를 유지하게 됨으로써, 상기 흙막이벽(3) 자체의 구조적 강성을 증대시켜주는 잇점을 기대할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본발명은 각 지층슬라브를 기설치된 흙막이벽과 연결되도록 역타설하여서 선시공한 후에 지층부 최하부로부터 흙막이벽과 분리되도록 영구외벽을 순차적으로 타설 시공함으로써, 지하구조부 시공을 보다 안정적으로 수행하면서도 보다 견고한 본구조체를 얻을 수 있도록 하며, 예정된 설계면적을 확보하여 주는 등의 유용한 효과를 가지게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 해당 지하층 축조 구역내의 지중에 정착시킨 버팀기둥(1)들 및 지지기둥(2)들의 상단부를 경계로하여 지상에는 지상구조부(20) 공사를 진행하는 동시에, 그 경계 하부의 지중에는 지하구조부(20) 공사를 진행하여서 전체적인 건축공사를 신속하게 진행시킬 수 있도록 한 것에 있어서,

   상기 지하구조부(20)는 지표면으로부터 각 층별로 굴토후에 노출된 버팀기둥(1)들 사이에 토류판(4) 끼워넣어서 흙막이벽(3)을 설치하면서, 노출된 흙막이벽(3)의 버팀기둥(1)들과 지지기둥(2)들이 일체로서 연결되도록 역타설하여서 지하 기초바닥(A)까지 각 지층슬라브(21)를 설치하고, 지하 기초바닥(A)으로부터 상기 흙막이벽(3)과 단면상 분리되도록 최상부의 지층슬라브(21)까지 영구외벽(22)을 순차적으로 타설하여서 시공됨을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버팀기둥(1)들이 설치된 외측 주변 둘레의 지중에 소요 깊이로서 소일시멘트월(23)을 설치하여서 됨을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.
3. 제1항에 있어서, 굴토작업을 수행할 때에는 상기 지지기둥(2)들은 완전하게 노출시키고, 상기 버팀기둥(1)들은 그 버팀기둥(1)들 사이에 토류판(4)을 설치할 수 있을 정도로서 그 전면 일부만이 노출되게 절토하여서, 시공중에 상기 버팀기둥(1)들이 지중에 견고하게 정착된 상태를 유지할 수 있게 함을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.
4. 제1항에 있어서, 상기 지층슬라브(21)들의 시공을 위하여 굴토작업을 수행할 때에, 노출된 지지기둥(2)으로부터 버팀기둥(1)을 향하여 상향 경사지게 연결되는 가설버팀대(6)로서 지지시키도록 함을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.
5. 제1항에 있어서, 상기 지층슬라브(21)들은 그 단면내에 상기 버팀기둥(1)들 내측의 길이방향 일정간격마다 수개를 1개조로하여 착설된 스터드(1a)들이 각각 일체로서 매립되게 타설하여서, 상기 지층슬라브(21)들이 스터드(1a)들을 통하여 버팀기둥(1)에 연결 지지되도록 시공하여서 됨을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.
6. 제1항에 있어서, 상기 흙막이벽(3)은 굴토작업을 수행하기 이전에 버팀기둥(1) 사이의 지중에 보조기둥(7)을 근입 정착시키고, 그 버팀기둥(1)과 보조기둥(7) 사이에 시멘트몰탈을 제트 그라우팅하여서 형성된 시멘트기둥(8)으로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 흙막이벽을 이용한 개량형 탑다운공법.