KR100355513B1 - 강선을 이용한 매달기식 수직구 건설 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강선을 이용한 매달기식 수직구 건설 공법에 관한 것이다.

본 발명은, 복수의 파일(1)을 계획 심도까지 일정한 간격으로 원 형태로 지반에 설치하는 1 단계와; 수직 방향의 강선통과구멍(3')이 일정한 간격으로 구비된 원형의 강재 프레임(3)을 파일(1)들의 상단에 연결 설치하는 2 단계와; 파일(1)들에 의해 형성되는 가상의 원 안쪽 지반을 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록이 갖는 높이와 동일한 깊이로 굴착하는 3 단계와; 굴착된 지반의 내주면을 따라 복수의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)을 설치하고, 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)을 강재 프레임(3)과 강선(4)으로 연결하여 고정하는 4 단계와; 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)과 굴착된 지반의 내주면 사이에 콘크리트로 뒷채움 주입을 실시하는 5 단계와; 3 단계에서 5 단계까지 반복하여 계획한 심도까지 수직구를 축조하는 6 단계와; 수직구 바닥에 바닥판(30)을 타설하는 7 단계로 이루어진다.

따라서, 간단한 시공으로 공사기간을 단축시키고 정확한 시공으로 구조물의 안정성을 높일 수 있게 하였다.

Description

강선을 이용한 매달기식 수직구 건설 공법 {SHAFT CONSTRUCTION SYSTEM USING PC STEEL WIRE}

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법에 관한 것으로, 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 강선에 매달아 조립함으로써 수직구 시공을 간편하게 하고, 정확한 시공에 의해 구조물의 안정성을 높일 수 있게 한 것이다.

현재, 통상적인 수직구 굴착 공사는 대부분 흙막이에 의한 개착공법(흙막이 Open cut 공법)으로 진행되고 있다.

흙막이 개착공법은 지반을 일정한 깊이까지 단계적으로 굴착하고, 굴착된 지반의 안쪽으로 흙막이 벽체, 버팀목, 띠장 등의 지보공을 설치하여 지반이 이완되거나 붕괴하지 않도록 지지해 나가면서 계획한 심도까지 반복하여 굴착한 뒤, 바닥부터 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 수직구 벽체를 시공하는 과정으로 진행된다.

그런데, 이러한 현장타설공법은 작업절차가 복잡하고 현장에서 콘크리트를 양생하게 됨으로써 장기간의 터널 시공 기간이 요구될 뿐만 아니라 규격화가 어려워 균일한 시공 품질을 기대할 수 없는 단점이 있다.

프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법은 위와 같은 현장타설공법의 단점을 개선하여, 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 현장에서 조립하여 수직구를 축조함으로써 공사 기간을 단축하고, 균일한 시공 품질을 유지할 수 있게 한 것이다.

도 1은 수직구 건설에 사용되는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(이하, 콘크리트 블록이라 약칭함.)을 도시한 것으로, 철근과 콘크리트로 구성되어 있으며 일정한 면적과 두께를 지니면서 전체가 소정의 곡률로써 휘어진 형태를 이루고 있다.

콘크리트 블록(10)의 중앙에는 수직구 건설 과정에서 뒷채움 주입을 위한 주입구멍(11)이 형성되어 있으며, 상하 및 좌우 단부에는 타 콘크리트 블록과의 연결을 위한 복수개의 체결부(12)를 구비한다.

체결부(12)는 콘크리트 블록(10)의 모서리에 요부(13)를 형성하고, 그 단부면에 볼트구멍(15)이 형성된 철재 체결판(14)을 콘크리트 블록(10)과 일체화시켜 구비한 것으로, 요부(13)를 통해 볼트 등을 끼워 타 콘크리트 블록의 체결판과 체결시킨다. 이와 같은 방법으로 서로 인접하여 여러개를 연속적으로 설치하게 되면 원통형의 수직구 벽체를 형성하게 된다.

한편, 이를 이용한 수직구 건설 공법은 다음과 같은 단계로 진행된다.

먼저, 수직구가 위치될 지반에 H파일을 계획 심도까지 설치한다. 파일은 수직구의 단면형상을 따라 일정한 간격을 지니도록 원 형태로 설치된다.

그런 다음 파일들에 의해 형성되는 가상의 원 안쪽 지반을 콘크리트 블록이 갖는 높이와 동일한 깊이로 단계적으로 굴착한다. 여기까지의 단계는 통상적인 현장타설공법 또는 흙막이 개착공법과 유사한 진행과정을 갖는다.

그리고, 도 2에서와 같이 굴착된 지반의 내주면을 따라 콘크리트 블록(10)을 부착한다. 이때, 콘크리트 블록(10)의 부착 방법에 따라 도시된 바와 같이용접판(2)을 이용하여 파일(1)에 용접으로 고정시키는 용접에 의한 방법, 앵커(Anchor)를 이용한 부착 방법, 콘크리트 블록(10)의 뒤쪽에 콘크리트를 주입하여 경화시키는 뒷채움 주입에 의한 방법 등이 있다.

이와 같은 방법으로 콘크리트 블록(10)을 부착한 뒤, 각 콘크리트 블록(10)을 볼트로써 체결하여 일체화시킨다. 콘크리트 블록간의 체결방법은, 앞서 설명한 바와 같이 서로 대면하는 각 콘크리트 블록(10)의 체결판(14)들을 볼트로써 관통시킨 뒤, 너트를 체결하여 고정시킨다.

다음 단계에서는 콘크리트 블록(10)의 주입구멍(11)을 통해 콘크리트 블록(10)과 굴착된 지반의 내주면과의 사이에 뒷채움 주입을 실시하게 된다. 이때, 콘크리트 블록(10)을 파일(1)에 부착하는 단계에서 콘크리트 주입에 의한 부착 방법을 사용하였을 경우 본 과정은 생략될 수 있다.

그리고, 하부 지반을 단계적으로 굴착하면서 위와 같은 과정을 계획 심도까지 반복한 후, 바닥판을 타설함으로써 수직구를 완성하게 된다.

이와 같은 콘크리트 블록을 이용한 종래의 수직구 건설 방법에 있어, 용접 또는 앵커를 이용하는 종래의 조립 방법은 콘크리트 블록을 정확한 위치에 조립하기 어려워 작업에 많은 시간이 소요되고 작업의 완성도가 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 수직구의 방수성이 취약할 뿐만 아니라 국부적인 응력집중시 이에 대한 안전성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 콘크리트 블록을 강선을 이용하여 연결, 조립함으로써 수직구 시공을 간편하게 하고 정확한 시공으로 구조물의 안정성을 높일 수 있는 수직구 건설 공법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 파일을 계획 심도까지 일정한 간격으로 원 형태로 지반에 설치하는 1 단계와; 수직 방향의 강선통과구멍이 일정한 간격으로 구비된 원형의 강재 프레임을 파일들의 상단에 연결 설치하는 2 단계와; 파일들에 의해 형성되는 가상의 원 안쪽 지반을 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록이 갖는 높이와 동일한 깊이로 굴착하는 3 단계와; 굴착된 지반의 내주면을 따라 복수의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 설치하고, 이를 강재 프레임과 강선으로 연결하여 고정하는 4 단계와; 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록과 굴착된 지반의 내주면과의 사이에 콘크리트로 뒷채움 주입을 실시하는 5 단계와; 3 단계에서 5 단계까지 반복하여 계획한 심도까지 수직구를 축조하는 6 단계와; 수직구 바닥에 바닥판을 타설하는 7 단계로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면 간단한 시공으로 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 구조물의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 수직구 건설용 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록의 사시도,

도 2는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 종래의 수직구 벽체 시공 방법을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록의 사시도,

도 4는 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법의 흐름도,

도 5a 내지 도 5k는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법의 시공 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; H파일 3 ; 강재 프레임

4 ; 강선 5 ; 유압잭

20 ; 콘크리트 블록 21 ; 뒷채움 주입구멍

22 ; 강선통과구멍 23 ; 체결부

30 ; 바닥판

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 도시한 것으로, 철근과 콘크리트를 배합하여 구성되고, 일정한 면적과 두께를 지니면서 전체가 소정의 곡률로써 휘어진 형태로 되어 있다.

콘크리트 블록(20)의 중앙에는 수직구 건설 과정에서 뒷채움 주입을 위한 주입구멍(21)이 형성되며, 한쌍의 강선통과구멍(22)이 콘크리트 블록(20)을 높이 방향으로 관통하여 적정 간격으로 구비된다. 또한, 상하 및 좌우 단부에는 타 콘크리트 블록과의 연결을 위한 체결부(23)가 구비된다.

체결부(23)는 콘크리트 블록(20)의 모서리에 요부(24)를 형성하고, 그 단부면에는 볼트구멍(26)이 형성된 철재의 체결판(25)이 콘크리트 블록(20)과 일체화된 상태로 구비되게 함으로써 요부(24)를 통해 볼트 등을 끼워 타 콘크리트 블록의 체결판과 체결한 뒤 고정시킬 수 있게 한 것이다. 이와 같이 콘크리트 블록(20)을 서로 인접하여 여러개를 연속적으로 연결 설치하게 되면 원통형을 이루게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법의 시공 흐름도를 나타낸 것으로, 본 발명은 파일설치→프레임 설치→굴착→콘크리트 블록 설치→뒷채움 주입→바닥판 시공 과정으로 진행된다.

이하에서는, 도 5a 내지 도 5k를 참조하여 각 단계별 진행과정을 상세히 설명한다.

도 5a에서, 수직구가 위치될 지반에 H파일(1)을 계획 심도까지 설치한다. 파일(1)은 수직구의 단면형상을 따라 원 형태로 일정한 간격을 지니도록 설치된다.(1 단계)

도 5b에서, 수직 방향의 강선통과구멍(3')이 일정한 간격으로 구비된 원형의 강재 프레임(3)을 파일(1)들의 상단에 연결 설치한다.(2 단계)

도 5c에서, H파일(1)들에 의해 형성되는 가상의 원 안쪽 지반을 콘크리트 블록이 갖는 높이와 동일한 깊이로 굴착한다.(3 단계)

도 5d 및 도 5e에서, 굴착된 지반의 내주면을 따라 복수의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)을 설치하고, 강선(4)을 강재 프레임(3)의 상부로부터 콘크리트 블록(20) 하부로 통과시켜 강재 프레임(3)의 상부와 콘크리트 블록(20) 하부에서 유압잭(5)으로 강선(4)을 고정하여 콘크리트 블록(20)을 강재 프레임(3)에 고정시킨 뒤, 각 콘크리트 블록(20)을 볼트로써 체결하여 일체화시킨다.(4 단계) 콘크리트 블록간의 체결방법은 앞서 설명한 바와 같이 서로 대면하는 각 콘크리트 블록의 체결판들을 볼트로써 관통시킨 뒤, 너트를 체결하여 고정시킨다.

그리고, 콘크리트 블록(20)의 뒷채움 주입구멍을 통해 콘크리트 블록(20)과 굴착된 지반의 내주면과의 사이에 콘크리트로 뒷채움 주입을 실시한다.(5 단계) 이때, 지반과 콘크리트 블록(20) 사이로 유입된 콘크리트는 시간이 경과함에 따라 점차 경화되면서 콘크리트 블록(20)을 고정시키게 된다.

위와 같은 과정으로 수직구 벽체의 최 상단이 완성되면, 도 5f에서와 같이 그 하부 지반을 단계적으로 굴착한 뒤 다음 콘크리트 블록을 연결한다.

콘크리트 블록을 연결하기 위해서는 서로 인접하고 있는 콘크리트 블록에 각각 연결되어 있는 강선(4)중 서로 다른 콘크리트 블록에 연결되어 있는 인접한 강선 두 개에 고정되어 있는 유압잭(5)을 풀고, 이 두 개의 강선(4)에 하나의 콘크리트 블록(20)을 4 단계에서와 같은 방식으로 고정시킨다. 그리고, 옆의 콘크리트 블록들도 동일한 방법으로 고정시킨 후 4 단계에서와 같은 방법으로 각 콘크리트 블록을 볼트로 체결하여 일체화시키고, 5 단계에서와 같은 방법으로 뒷채움 주입을 실시한다.(6 단계) 이후에는 같은 방법으로 6 단계를 반복하여 계획한 심도까지 수직구를 축조한다.

마지막으로, 수직구 바닥에 바닥판(30)을 타설(7 단계)함으로써 수직구를 완성하게 된다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 용접 또는 앵커를 이용한 종래의 시공 방법에 비해 간단한 시공으로 작업성 향상 및 공사기간의 단축을 가져올 수 있으며, 콘크리트 블록을 정확한 위치로 시공함으로써 구조물의 안정성을 강화하고 방수효과를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 복수의 파일(1)을 계획 심도까지 일정한 간격으로 원 형태로 지반에 설치하는 1 단계와;

   수직 방향의 강선통과구멍(3')이 일정한 간격으로 구비된 원형의 강재 프레임(3)을 상기 파일(1)들의 상단에 연결 설치하는 2 단계와;

   상기 파일(1)들에 의해 형성되는 가상의 원 안쪽 지반을 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록이 갖는 높이와 동일한 깊이로 굴착하는 3 단계와;

   굴착된 지반의 내주면을 따라 복수의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)을 설치하고, 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)을 상기 강재 프레임(3)과 강선(4)으로 연결하여 고정하는 4 단계와;

   상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)과 굴착된 지반의 내주면과의 사이에 콘크리트로 뒷채움 주입을 실시하는 5 단계와;

   상기 3 단계에서 5 단계까지 반복하여 계획한 심도까지 수직구를 축조하는 6 단계와;

   상기 수직구 바닥에 바닥판(30)을 타설하는 7 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)은 강선(4)을 상기 강재 프레임(3)의 상부로부터 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)하부로 통과시켜 상기 강재 프레임(3)의 상부와 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록(20)의 하부에서 고정함으로써 상기 강재 프레임(3)에 고정한 뒤, 인접한 측면을 서로 체결하여 일체화시키는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 강선(4)을 유압잭(5)을 이용하여 고정하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 이용한 수직구 건설 공법.