KR100376589B1 - 영구 구조체의 철근콘크리트 보를 흙막이용 버팀대로 이용하는 지하 구조물 구축방법 - Google Patents

Abstract

영구 구조물의 일부를 지하 공사를 위한 임시 시설물로 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 지하 구조물의 바닥 구조가 철근콘크리트 보로 설계된 경우 영구 구조물인 철근콘크리트 보를 토공사용 버팀대로 사용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3)을 박고; 건축물이 설치될 곳의 경계선에 내부 옹벽(22)을 설치하고; 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3) 상단이 일체가 되도록 지상 1층의 콘크리트 보(4)를 타설하고; 제1단계 굴착하고; 다음 층 바닥의 철근콘크리트 보(4)를 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3)과 접합하여 설치하고; 다시 제2단계 굴착하고 단계를 반복하여 최하부층까지 굴착하고; 기초를 설치하고; 그리고 최하부 층 바닥 콘크리트를 타설하여 상부를 향해 공사해 올라오는 단계로 이루어진다.

본 발명은 영구 구조물의 철근콘크리트 보를 토공사를 위한 임시 시설물로 활용하고, 철근콘크리트 보를 용이하게 시공할 수 있는 시스템 거푸집을 개발하여, 보 거푸집을 하강시키면서 작업하기 때문에 작업이 쉬우며 작업속도가 빠른 장점이 있다.

Description

영구 구조체의 철근콘크리트 보를 흙막이용 버팀대로 이용하는 지하 구조물 구축방법{Underground construction method using permanent reinforced concrete girders as temporary struts}

영구 구조물의 일부를 지하 공사를 위한 임시 시설물로 이용하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 지하 구조물의 바닥 구조가 철근콘크리트 보로 설계된 경우 영구 구조물인 철근콘크리트 보를 토공사용 버팀대로 사용하는 방법에 관한 것이다.

도심지와 같이 땅값이 비싼 지역에서는 토지 이용효율을 높이기 위하여 지하 깊이 땅을 파고 구조물을 설치한다. 지하에 구조물을 설치하기 위하여 통상 가설 흙막이 벽을 설치하고, 가설 흙막이 벽에 걸리는 하중을 버팀대로 지탱하면서 지하 맨 아래쪽부터 구축해 상부로 올라가는 방법을 통상 채택한다. 이 때 설치하는 버팀대는 임시 구조물로서 구조물 공사를 하는데 장애요인이 된다. 즉 건설용 자재를 내리거나 콘크리트를 타설할 때 매우 불편하고 작업 중 해체하거나 이설해야 하는 불편도 따른다. 만약 영구 구조물로서 설치되는 구조부재를 임시 시설물로 사용할 수 있다면 임시 시설물을 해체하는 작업을 생략할 수 있어 전체 공사비는 매우 절감할 수 있을 것이다.

발명자는 구조체가 철근콘크리트 보로 설계된 경우 영구 구조물인 철근콘크리트 보를 토공사를 위한 임시 버팀대(strut)로 이용할 수 있는 방법을 개발하였다.

본 발명의 목적은 영구 구조물의 철근콘크리트 보를 토공사를 위한 임시 시설물인 버팀대로 활용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 철근콘크리트 보를 용이하게 시공할 수 있는 시스템 거푸집을 제공하는 것이다.

제1도 내지 제4도는 본 발명의 공사순서를 나타내는 도면이다.

제5도는 현장타설 철근콘크리트 보 거푸집의 구조를 나타낸 도면이다.

제6도는 본 발명에서 사용하는 철근콘크리트 보의 처리형태를 예시한 도면이다.

제7a-7f도는 센터 파일을 설치하는 과정을 보인 도면이다.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *

1: 지반 3: 센터 파일

4: 철근콘크리트 보 50: 보 거푸집

21: 흙막이용 H형강 22: 내부 옹벽

41: 1차 가이드 케이싱 42: 2차 가이드 케이싱

44: 가이드철물

본 발명의 전체적인 공사순서는 다음과 같다.

건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3)을 박고; 건축물이 설치될 곳의 경계선에 내부 옹벽(22)을 설치하고; 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3) 상단이 일체가 되도록 지상 1층의 콘크리트 보(4)를 타설하고; 제1단계 굴착하고; 다음 층 바닥의 철근콘크리트 보(4)를 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3)과 접합하여 설치하고; 다시 제2단계 굴착하고 단계를 반복하여 최하부층까지 굴착하고; 기초를 설치하고; 그리고 최하부 층 바닥 콘크리트를 타설하여 상부를 향해 공사해 올라오는 단계로 이루어진다.

첨부한 구체예의 도면을 참조하며 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도 내지 제4도는 본 발명의 공사순서를 나타내는 도면이다.

제1도와 제2도와 같이 건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3)을 박고; 건축물이 설치될 곳의 경계선에 H형강(21)과 내부 옹벽(22)을 설치한다. H형강과 내부 옹벽은 흙막이용 벽이 됨과 동시에 본 구조물이 될 수 있다.

흙막이용 벽은 본 구체예에서는 H형강(21)과 내부 옹벽(22)이 결합하여 거동하는 복합옹벽(이 방법은 발명자가 개발한 것으로 이하 이런 형태의 옹벽을 CRS옹벽이라 약칭한다)을 도시하였지만 여러 가지 형태를 사용할 수 있다. 예를 들면 슬러리 월, 주열식 흙막이와 내부 옹벽, 엄지말뚝식 토류판 가설 흙막이 벽과 내부 옹벽 등 가설 흙막이 벽으로 사용되는 모든 종류와 그 내부에 설치된 옹벽에 적용할 수 있다. 여기서 내부 옹벽이란 용어는 H형강(21) 내부에 있는 옹벽이란 뜻으로 사용한다.

그리고 건축물의 건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3, center pile)을 박는다.

종래에 가설 버팀대 공법에서는 버팀대(또는 스트러트)의 좌굴장이 길면 저항할 수 있는 능력이 급격히 저하되기 때문에 버팀대의 중간에 지지점을 주어 좌굴장을 줄이는 역할을 하였다. 따라서 영구 구조물이 완성되고 난 다음에는 제거하여야 할 가설물이었다. 철근콘크리트 보(4)로 설계된 구조물에서 철근콘크리트 보를 미리 설치하여 토공사 중에 버팀대로 활용하고 토공사가 끝나고 나면 영구 구조물로 기능하게 된다. 따라서 토공사용 임시 버팀대를 설치하고 해체할 필요가 없기 때문에 매우 유리하다. 그리고 임시 버팀대를 설치한다면 본 공사를 할 때 버팀대가 작업을 방해하기 때문에 작업이 매우 어려웠지만 본 발명에서는 이런 불편함을 해소해 준다.

제2도는 1층 바닥의 철근콘크리트 보를 타설한 상태이다.

본 발명에서도 지상 1층 바닥의 철근콘크리트 보(4)를 먼저 완성하여 흙막이용 버팀대로 활용한다. 상기 철근콘크리트 보(4)는 일반 거푸집으로 제작해도 되지만 본 발명에서 작업을 쉽게 하기 위하여 시스템 거푸집도 개발하였다(제5도 참조). 상기 시스템 거푸집은 하강시켜 반복사용할 수 있는 구조로 되어 있다.

제3도는 지상 1층 바닥의 콘크리트 보를 타설하기 위해 설치한 거푸집을 하강시켜 지하 1층 바닥 철근콘크리트 보를 타설하기 위한 단계이다. 물론 거푸집을 하강시키기 전에 1층 바닥 하부는 터파기가 완성되어 있어야 한다. 상기 보 거푸집을 하강시키기 위한 거푸집의 구조는 뒤에 제5도에서 상세하게 설명할 것이다.

제4도는 지하 1층 바닥 철근콘크리트 보의 콘크리트 타설이 완료되면 다시 아래 층으로 보 거푸집을 하강시킨다. 지하 터파기를 하면서 선 완성한 철근콘크리트 보(4)가 내부 옹벽(22)을 지탱해 주므로 버팀대의 역할을 한다.

제5도는 현장타설 철근콘크리트 보 거푸집의 구조를 나타낸 도면이다. 제5a도는 단면도이고 제5b도는 측면도이다.

철근콘크리트 보 거푸집(50)의 구조는 철근콘크리트 보(4)를 타설한 거푸집을 하강시켜 다시 사용하여 아래층의 보를 타설하기 위해서는 특별한 구조를 가져야 한다. 본 발명의 보 거푸집은 거푸집을 지지하기 위한 지지틀(51), 상기 지지틀 위에 설치되는 수평 거푸집(52), 상기 수평 거푸집(52) 위에 직각으로 설치되는 수직 거푸집(53), 상기 수직 거푸집(53)을 지지하는 수평재(54, wale), 상기 수평재를 지지하는 수직재(55), 상기 수직재(55)에 지지되어 양 수직 거푸집(53)의 간격을 유지해 주는 폼타이볼트(57), 상기 지지틀(51)을 상부 구조에 매달기 위한 달대(60, hanging bar), 상기 지지틀(51)을 하강시킬 때 사용하기 위하여 보(4)의중앙을 관통하는 슬리브(63)를 지나 하강기구(62)에 연결된 쇠줄(61)로 구성된다. 상기 달대의 상부는 해당 작업 위치의 상층부 구조체에 고정시키기 위한 달대 고정수단(64)이 마련된다. 본 구체예에서는 폼타이볼트을 변형시켜 사용하였다.

지지틀(51)의 양 측면에는 작업공간을 확보하고 작업자의 안전을 도모하기 위하여 수직으로 난간대(58)가 설치된다.

해당 층의 작업이 완료되면 폼타이 볼트(57)를 해체하고 수직재(55)와 수평재(54)를 해체하고 하강기구(62)를 가동하여 쇠줄을 내려 아래층으로 지지틀(51)을 이동시키고, 상기 달대(60)는 해체하여 다음 층에서 거푸집을 매달기 위해 다시 사용한다.

본 발명의 구체예는 현장 타설 콘크리트 보를 임시 시설물로 사용하는 경우를 설명했지만 철근콘크리트 보를 공장 제작 PC보를 사용할 수 있음은 당연하다.

제6도는 본 발명에서 사용하는 철근콘크리트 보의 처리형태를 예시한 도면이다. 철근콘크리트 보(4)를 설치함에 바닥 슬래브와 결합방법은 여러 가지가 있다. 보와 슬래브는 일체화되어 거동해야 하므로 보의 단면에 따라 제시되는 여러 가지 결합방법이 있다. 본 발명에서는 통상적으로 사용되는 여러 가지 결합방법을 채택하여 해결한다. 보는 현장타설 콘크리트(RC) 또는 공장제작 콘크리트(PC) 또는 이들을 조합한 어느 방식이든 무방하다.

제7a-7f도는 센터 파일을 설치하는 과정을 보인 도면이다.

센터 파일을 영구 구조체로 사용하기 위해서는 수직 정밀도를 유지해야 한다. 통상적으로 센터파일을 설치하기 위하여 오거(auger)로 천공하면서 철제 케이싱을 삽입하여 공벽이 무너지는 것을 막는다. 천공이 끝나면 케이싱을 삽입하고, H형강을 삽입하고 다음에 케이싱을 제거한다. 이렇게 시공하는 종래의 방법은 수직도를 일정 오차범위 내에 두기 매우 어렵다. 따라서 수직도가 맞지 않을 경우 재작업을 하거나 시공 중 보강하는 작업을 해야 하므로 시간적 경제적 손실이 막심하다. 본 구체예는 센터파일을 정밀한 수직도를 유지하도록 하는 방법이다.

본 발명에서 센터파일을 설치하는 정밀하게 설치하는 방법은 다음과 같다.

기둥이 설 자리에 땅을 걷어 내고, 길이 1-1.2m 정도의 강관을 1차 가이드 케이싱(41, guide casing)으로서 설치한다. 1차 가이드 케이싱 외부에는 콘크리트(43)를 타설하여 1차 가이드 케이싱이 움직이지 않도록 고정한다.

1차 가이드 케이싱 내부에 오거(auger)를 넣어 토사를 천공한다. 통상 암반에 도달할 때까지 천공하고 2차 가이드 케이싱(42)을 삽입한다. 그러나 공벽이 무너질 위험이 있으면 케이싱을 삽입하면서 암반이 나올 때까지 천공할 수도 있다. 1차 가이드 케이싱(41)에 의해 토사 천공은 정밀도가 유지된다.

토사 천공이 완료되면 에어 해머 또는 비트를 장착하여 암반을 천공한다. 암반은 기초가 설치될 위치 아래 그리고 소정의 근입장을 유지할 수 있을 때까지 천공한다. 암반 천공은 1차 가이드 케이싱(41)과 2차 가이드 케이싱(42)이 조합 작용하여 천공할 때 수직도는 정밀하게 유지된다(8c도). 수직도는 수직도 점검장비(예, KODEN)로서 확인한다.

암반 천공이 끝나면 센터 파일(3)을 삽입하고, 센터파일(3) 외부 그리고 2차 가이드 케이싱(42) 내부에 콘크리트(43)를 채워 센터 파일(3)을 고정시킨다. 센터파일이 고정되면 1, 2차 가이드 케이싱을 철거하면 센터파일 설치가 완료된다.

센터파일의 수직도를 더욱 정밀하게 유지하기 위하여 2차 가이드 케이싱(42) 상단에 가이드철물(44)을 설치한다. 가이드철물은 ㄱ-형강, 철근, 기타 철물을 사용할 수 있지만 ㄱ-형강이 바람직하다.

본 발명은 영구 구조물의 철근콘크리트 보를 토공사를 위한 임시 시설물인 버팀대로 활용하고, 철근콘크리트 보를 용이하게 시공할 수 있는 시스템 거푸집을 개발하여, 보 거푸집을 하강시키면서 작업하기 때문에 작업이 쉬우며 작업속도가 빠른 장점이 있다.

Claims (5)

1. 건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3)을 박고, 건축물이 설치될 곳의 경계선에 내부 옹벽(22)을 설치하고, 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3) 상단이 일체가 되도록 지상 1층의 콘크리트 보(4)를 타설하고, 제1단계 굴착하고, 다음 층 바닥의 철근콘크리트 보(4)를 상기 내부 옹벽(22)과 상기 센터 파일(3)과 접합하여 설치하고, 다시 제2단계 굴착하는 단계를 반복하여 최하부층까지 굴착하고, 기초를 설치하고, 최하부 층 바닥 콘크리트를 타설하여 상부를 향해 공사해 올라오는 단계를 포함하는 지하구조물 구축방법에 있어서:

   상기 건축물의 기둥이 설치될 곳에 센터 파일(3, center pile)을 박는 단계는,

   기둥이 설 자리에 땅을 걷어 내고 길이 1-1.2m 정도의 강관을 1차 가이드 케이싱(41, guide casing)으로서 설치하고;

   상기 1차 가이드 케이싱 외부에는 콘크리트(43)를 타설하여 1차 가이드 케이싱이 움직이지 않도록 고정시키고;

   상기 1차 가이드 케이싱(41) 내부에 오거(auger)를 넣어 토사를 천공하고;

   2차 가이드 케이싱(42)을 상기 1차 가이드 케이싱(41) 내부에 삽입하고;

   상기 2차 케이싱(42) 내부로 에어 해머 또는 비트를 장착하여 암반을 천공하고;

   상기 2차 가이드 케이싱(42) 내부에 센터 파일(3)을 삽입하고; 그리고,

   상기 센터파일(3) 외부 그리고 상기 2차 가이드 케이싱(42) 내부에 콘크리트(43)를 채워 상기 센터파일(3)을 고정시키는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영구 구조체의 철근콘크리트 보를 토공사용 버팀대로 이용하는 지하 구조물 구축방법.
2. 보 거푸집을 지지하기 위한 지지틀(51);

   상기 지지틀(51) 위에 설치되는 수평 거푸집(52);

   상기 수평 거푸집(52) 위에 직각으로 보(4)의 양쪽에 설치되는 수직 거푸집(53);

   상기 수직 거푸집(53)을 지지하는 수평재(54, wale);

   상기 수평재(54)를 지지하는 수직재(55);

   상기 수직재(55)에 지지되어 상기 양 수직 거푸집(53)의 간격을 유지해 주는 폼타이볼트(57);

   상기 지지틀(51)에 하단이 고정되고 상단은 상층부에 고정하는 고정수단(64)을 가진 달대(60, hanging bar); 그리고,

   상기 보(4)의 중앙을 관통하는 슬리브(63)을 지나 상기 보(4)의 상보에 설치된 하강기구(62)에 연결된 쇠줄(61);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 거푸집 구조(50).
3. 제2항에서, 상기 지지틀(51)의 양 측면에 수직으로 설치된 난간대(58)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집 구조(50).
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