KR100626328B1 - 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하철의 운행에 지장을 주지 않고 새로운 역사를 시공할 수 있는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 관한 것이다. 그 구성은 그 내부 바닥으로 지하철 레일을 수용하며 지중에 설치되어 있는 콘크리트 구조체의 상부측에서 토사층을 천공하여 수직파일을 설치한 다음 콘크리트 구조체까지 흙을 파내는 굴토 작업단계와; 굴토 작업된 콘크리트 구조체 상의 길이 방향 양측으로 일정간격을 두고 설치된 수직파일에 버팀보를 고정 설치하는 단계와; 콘크리트 구조체의 측벽 길이 방향을 따라 측벽이 격순 형태를 이루면서 제거되도록 복수의 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 콘크리트 와이어톱을 넣어 수직/수평으로 측벽을 절단시킨 후, 1차적으로 측벽을 제거하는 단계와; 상기 1차 측벽제거 단계에서 제거된 측벽 부위에 수직으로 지지 기둥 구조물을 형성하고, 상기 콘크리트 구조체의 천정 상면이 일체로 고정되도록 천정을 보강하는 단계와; 상기 콘크리트 구조체의 1차 측벽제거 단계 후, 남은 측벽을 제거하는 2차 측벽제거 단계로 이루어진 특징이 있다.

절단, 와이어톱, 수직 파일.

Description

운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법{method for extending and removing wall of subway structure in subway service line}

도 1 ∼도 6은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법의 설치순서를 나타내는 도면.

도 7은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 벽체 1차제거단계를 나타내는 도면.

도 8은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 벽체 2차제거단계를 나타내는 도면.

도 9 는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 절단된 벽체를 상면에서 본 상태를 나타내는 도면.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

6,8: 수직파일 9: 버팀보

11: 락볼트 또는 어스 앙커(earth angchor)

10: 콘크리트 구조체 12: 천정

20: 지지 기둥 구조물 30: 콘크리트 슬래브

40: 외벽구조물

본 발명은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하철의 운행에 지장을 주지 않고 새로운 역사를 시공할 수 있는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 관한 것이다.

일반적으로, 지하철도는 도로 등의 하부 즉, 일정 깊이의 지중에 콘크리트 구조체 등을 설치하고 상기 콘크리트 구조체의 내부에 수용 고정되어 있다.

그리고, 이러한 지하철도 위를 철도차량이 주행하면서 승객의 이동을 돕는다.

이러한 지하철은 노선 구간 사이에 새로운 정거장을 신설할 경우에는 많은 비용을 들여 시공해야 한다.

또한 기존에 시공되어 있는 지하철 구간에 새로운 정거장을 신설할 위치가 정해져도, 지하철을 계속 운행시키려면 공사기간 동안 기존의 레일 구간을 변경해서 시공해야 하는 문제점이 있다. 이는 공사가 진행되는 동안 지하철을 이용하는 승객에게 안전보장과 불편함을 주지 않기 위해 공사구간을 피해 새로운 선로를 만들어 승객운송에 차질이 없어야 한다.

또한, 신설되는 노선은, 기존 노선을 우회하여 시공해야 하기 때문에, 우회하는 거리 만큼의 용지를 더 확보해야 할뿐만 아니라, 공사기간도 더욱 길어지는 문제점이 있다.

신설되는 노선에 정거장을 시공하기 위해서는 기존의 통과되는 콘크리트 구 조체를 완전히 분해하여 새로 시공해야 한다.

이에 따라 시공비가 높게 책정되어 경제적인 손실이 매우 커질뿐만 아니라, 정거장의 확장 공사기간 동안 추가 용지의 증대에 따라 교통의 혼잡을 초래하므로 많은 문제점을 유발시키고 있는 실정이다.

그뿐만 아니라, 운행중인 구간을 완전하게 재시공해야 하기 때문에 발생되는 폐자재 등으로 인해 환경 등을 오염시키는 문제가 있습니다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 현재 운행중인 지하철에 지장을 주지 않고 새로운 정거장을 시공할 수 있는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법은, 그 내부 바닥으로 지하철 레일을 수용하며 지중에 설치되어 있는 콘크리트 구조체의 상부측에서 토사층을 천공하여 수직파일을 설치한 다음 콘크리트 구조체까지 흙을 파내는 굴토 작업단계와; 굴토 작업된 콘크리트 구조체 상의 길이 방향 양측으로 일정간격을 두고 설치된 수직파일에 버팀보를 고정 설치하는 단계와; 콘크리트 구조체의 측벽 길이 방향을 따라 측벽이 격순 형태를 이루면서 제거되도록 복수의 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 콘크리트 와이어톱을 넣어 수직/수평으로 측벽을 절단시킨 후, 1차적으로 측벽을 제거하는 단계와; 상기 1차 측벽제거 단계에서 제거된 측벽 부위에 수직으로 지지 기둥 구조물을 형성하고, 상기 콘크리트 구조체의 천정 상면이 일체로 고정되도록 천정을 보강하는 단계와; 상기 콘크리트 구조체의 1차 측벽제거 단계 후, 남은 측벽을 제거하는 2차 측벽제거 단계로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 구체적으로 설명한다.

도 1∼도 6은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법의 설치순서를 나타내는 도면이고, 도 7은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 1차 벽체제거 단계를 나타내는 도면이고, 도 8은 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 2차 벽체제거 단계를 나타내는 도면이며, 도 9는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법 중 절단된 벽체를 상면에서 본 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 먼저 도 1 에 도시된 바와 같이, 새로운 노선의 정거장을 신설하기 위해 지중에 시공되어 있는 터널형의 콘크리트 구조체(10)의 상부 측에서 오가드릴(auger drill) 또는 T₄장비를 이용하여 토사층을 천공하고, 천공된 곳으로 수직파일(6)을 설치한 다음 콘크리트 구조체(10)까지 흙을 파내는 굴토 작업을 한다.

상기의 콘크리트 구조체(10)의 상부측에 수직으로 형성된 수직 파일(6)은 지반선상의 도로에서 차량이 원활하게 이동할 수 있도록 복공판(2)을 깔아서 설치할시에 수직하중을 받쳐주는 역할을 한다.

상기와 같이 지중에 수직으로 박혀져 있는 수직 파일(6)은 콘크리트 구조벽체 상부측에 일정 간격을 이루며 길이 방향으로 박혀져 고정되고, 새로 시공되는 정거장 크기에 따라, 콘크리트 구조체(10)의 바깥측에도 일정간격 넓이 만큼 띄운상태로 또 다른 수직 파일(8)을 박아서 외벽측의 흙더미가 콘크리트 구조체(10) 측으로 무너지지 않도록 지지시킨다.

상기와 같이 수직 파일(6)이 지중에 박혀진 후에는 굴착된 측벽에서 발생되는 외력에 의한 측압을 받쳐주기 위해 버팀보(9)를 수직파일(6),(8)에 직각되게 고정시킨다.

측압을 받쳐주기 위한 버팀보(9)는 수직 파일(6)에 직각되게 고정되므로 콘크리트 구조체(10) 상까지 파헤쳐져 있는 흙더미가 무너지지 않도록 수평력을 받쳐준다.

상기 버팀보(9)는 도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조체(10) 상에 고정된 수직 파일(6)의 끝단까지 고정되고, 상기 콘크리트 구조체(10)의 측면에는 수평형태의 버팀보(9) 설치가 용이하지 않기 때문에 외벽측에 수직으로 박혀져 있는 수직 파일(8)의 자체 측벽방향으로 밀쳐지지 않도록 락볼트 또는 어스앙커(11)를 박아서 지지시키고 있다.

상기와 같이 수직 파일(8)에 버팀보(9)의 설치작업이 끝난 후에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조체(10)의 측벽을 길이 방향으로 제거한다.

상기 콘크리트 구조체(10) 상의 측벽을 제거할 시에는 천정(12) 하중에 의해 무너지는 것을 방지하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 측벽의 벽체상을 길이방향으로 격순 형태를 이루면서 1차 측벽 제거 작업을 실시한다. 이때에 1차 측벽제거 작업시에 제거되는 콘크리트 구조체(10)의 측벽에는 콘크리트 와이어톱이 끼워 져 절단될 측벽의 모서리 부분에 천공 홀(26)이 형성되도록 미리 작업해 둔다.

상기와 같이 절단될 측벽의 모서리에 형성된 천공 홀(26) 부분에 콘크리트 와이어톱(다이어몬드 와이어톱)이 걸어지도록 끼운 후에 작동시키면 천공 홀과 홀사이를 통과시킨 콘크리트 와이어톱이 회전되면서 걸려져 있는 벽체 부분이 절단된다.

콘크리트 구조체(10) 상에 절단된 측벽의 벽체 제거는 측벽을 큰 크기로 절단해서 제거할 수도 있지만 벽체를 크게 절단했을 경우에는 콘크리트 구조체의 무게로 인해 이동이 원활하지 않다.

따라서, 절단되는 콘크리트 구조체(10)의 측벽의 벽체를 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 세부분(A,B,C)으로 구획해서 각각을 낱개로 절단해서 뽑아 제거하는 것이 좋다.

콘크리트 구조체(10)의 측벽 제거순서는 미리 뚫어 놓은 천공 홀(26)에 벽체의 수직부분으로 콘크리트 와이어톱(7)을 끼운상태에서 이를 작동시키면 사이에 놓인 콘크리트는 쉽게 절단된다.

콘크리트 구조체(10)의 측벽의 벽체가 콘크리트 와이어톱(7)에 의해 우선 수직으로 절단시켜 놓고, 수직으로 절단된 콘크리트 구조체(10)의 천정(12)측에 매달려 있는 하부측을 먼저 수평으로 절단하고, 마지막에 상부측을 수평으로 절단시키면 쉽게 제거된다.

상기와 같은 순서에 의해 절단시키지 않고, 수직으로 먼저 절단한 후 상단부를 먼저 절단하면, 마지막에 하단부를 절단할시에 절단된 벽체가 내려 앉으면서 와이어톱을 짖누르기 때문에 와이어톱이 끊어지거나 회전되지 않고 멈춰져 계속해서 절단작업을 할 수 없다.

따라서, 콘크리트 구조체(10)의 측벽을 제거하는 순서는 도 7,8에 도시된 바와 같이, A,B,C의 순서대로 제거하는 것이 바람직하다. 이는 콘크리트 구조체(10)의 측벽의 어느 부분이 먼저 제거되어도 천정(12)이 무너지는 경우는 발생하지 않으나, 천정(12)의 하중을 조금이라고 받쳐줄 수 있기 때문에 C부분을 가장 나중에 뽑아내는 것이 좋다. 반대로 C부분의 측벽을 먼저 제거하게 되면, 천정(12)을 받치고 있는 측벽의 A,B부분이 공중에 떠있게 되므로 수직하중이 발생된다.

또한, 천정(12)에 매달려 있는 측벽의 A,B부분을 나중에 절단하게 되면 절단된 면이 하부측으로 떨어지기 때문에 충격에 의한 문제가 발생될 수 있어 좋지않은 것으로 본 발명의 순서에 의해 절단하고 뽑아내는 것이 바람직하다.

이때에 콘크리트 구조체(10) 상을 운행중인 차량에 방해가 되지 않도록 콘크리트 와이어톱이 회전되면서 발생되는 슬라임 튀김 방지 등을 위해, 홈통(도시않음)을 콘크리트 와이어톱이 작동되는 벽체의 바깥측에 설치해 두면 절단작업시 운행중인 차량에 방해되지 않는다.

콘크리트 구조체(10)의 1차 측벽제거 작업이 끝난부분에는 수직으로 잭서포트 등을 이용해 지지시킴과 동시에 주행중인 철도차량의 주행속도에 의해 신설하는 정거장 공사장의 주변으로 공기가 빨려나가는 현상 또는 공사장 내부가 보이지 않도록 막이벽(도시않음) 등을 설치하는 것이 좋다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조체(10)의 1차 측벽제거 작업이 완료되면, 우선 약해진 콘크리트 구조체(10)가 무너지는 것을 방지하기 위해 신설되는 정거장 외벽구조물(40)을 형성하고, 지지 기둥 구조물(20)을 측벽의 벽체가 제거된 콘크리트 구조체(10)의 측면에 시공한다.

상기와 같이 시공된 지지 기둥 구조물(20)은 콘크리트 구조체(10)의 천정(12)이 무너지지 않도록 보강천정의 슬래브(30)에 앵커 등을 설치한 후에 콘크리트로 천정(12)과 일체가 되도록 시공한다. 즉, 기존 콘크리트 구조체(10)의 천정(12)위에 치핑 및 앵커를 설치하여 접착용 에폭시를 발라 시공되는 콘크리트 슬래브(30)와 일체화시키면 된다.

상기와 같이 기존의 천정(12)과 보강천정의 슬래브(30)를 일체로 결합시키고 있고, 그 양 폭방향에 콘크리트 구조체(10)의 길이방향으로 지지 기둥 구조물(20)을 다수개 형성시키고 있으므로 새로운 지지 형태를 갖게 된다.

콘크리트 구조체(10) 상의 천정(12)이 보강천정의 슬래브(30)에 의해 일체가 되도록 시공되어 있다.

따라서, 콘크리트 구조체(10)의 측벽이 완전히 제거 되어도, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 새로운 외벽구조물(40) 및 지지 기둥 구조물(20)에 의해 지지되기 때문에 기존의 천정(12)은 원래의 위치에서 무너지지 않고 확고히 고정되게 된다.

상기와 같이 지지 기둥 구조물(20)을 시공하고 난후에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 나머지 콘크리트 구조체(10)의 측벽부분을 콘크리트 와이어톱을 이용해 2차 측벽제거 작업시에 완전하게 제거한다.

상기와 같이 1차 측벽제거 작업 및 2차 측벽제거 작업시 제거된 측벽부위에는 벽체가 잘려나간 공간을 비워 두어도 무관하나 주행중인 철도차량에 의해 발생되는 진동으로 균열이 발생될 수 있기 때문에 콘크리트 구조체(10)의 수직하중을 받쳐주도록 잭서포트를 이용하는 것이 좋다.

그리고 나머지 콘크리트 구조체(10)의 측벽 제거는 도 8에 도시된 바와 같이 지게차를 이용하여 제거시키면 된다.

또한, 1차 측벽제거 단계 및 2차 측벽제거 단계에서 콘크리트 와이어톱(7)에 의해 절단되는 측벽은, 도 9에 도시된 바와 같이, 안쪽의 각이 좁게 형성되고, 바깥쪽의 각은 넓게 형성된 사다리꼴 형태로 커팅시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 측벽의 두께방향으로 각도를 주면서 절단시키므로, 절단된 콘크리트 측벽이 철도차량이 운행되는 콘크리트 구조체(10)의 내측으로 떨어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 절단된 측벽을 제거하기 쉬운 특징이 있다.

콘크리트 구조체(10)의 측벽이 콘크리트 와이어톱(7)에 의해 절단되고, 절단된 측벽의 벽체는 중량이 많이 나가는 콘크리트 덩어리이기 때문에 절단된 벽면 중심부측에 천공 홀을 뚫어, 지게차로 절단된 벽체의 홀에 꽂아서 쉽게 뽑아내 제거시킬 수 있다.

도 8과 같이, 콘크리트 구조체(10)의 측벽을 완전하게 제거시키면 도 5에 도시된 바와 같이, 측벽은 완전히 제거된 상태로 콘크리트 구조체(10)의 천정(12)만 남게 된다.

콘크리트 구조체(10)는 천정(12)만이 남은 상태로 측벽이 완전히 제거되어도 구조체(10)의 좌/우측에 형성된 지지 기둥 구조물(20) 및 천정(12)과 일체로 결합되어 있는 외벽구조물(40)에 지지 되는 보강 천정의 슬래브(30)에 의해 기존의 천정(12)은 무너지지 않고 제위치에서 고정된 상태로 유지된다.

이와 같이 시공되는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법은, 운행을 지속적으로 하면서 콘크리트 구조체(10)의 제거작업 및 시공작업을 할 수 있는 특징이 있다.

상기와 같이 지하철 노선의 정거장 시공작업이 끝나면, 도 6에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조체(10) 상에 형성된 불필요한 수직 파일(6), 잭서포트 등과 같은 가시설물 등을 철거하고, 도로의 복구작업 등을 실시하면 된다.

또한, 기존 콘크리트 구조체(10)를 그대로 이용하여 새로운 노선의 정거장을 시공하기 때문에 매우 시공이 빠르게 진행되고, 특히 지하철 운행에 차질을 주지 않으면서 공사를 진행할 수 있는 특징이 있다.

따라서, 본 발명에 의해 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 의해 운행중인 노선을 변경하지 않고 시공을 할 수 있다.

노선 변경에 따른 굴착부위가 제한되어 용지를 필요이상으로 매입하지 않기 때문에 사후 복구 공사비 등을 적게 소요시킬 수 있어 매우 경제적이다.

또한, 굴착시에 발생되는 대기오염, 수질오염, 폐기물의 발생 등의 환경문제를 크게 저감시킬 수 있으며, 공기단축으로 인해 지상의 교통장애를 크게 해소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법에 있어서,

   그 내부 바닥으로 지하철 레일을 수용하며 지중에 설치되어 있는 콘크리트 구조체의 상부측에서 토사층을 천공하여 수직파일을 설치한 다음 콘크리트 구조체까지 흙을 파내는 굴토 작업단계와;

   굴토 작업된 콘크리트 구조체 상의 길이 방향 양측으로 일정간격을 두고 설치된 수직파일에 버팀보를 고정 설치하는 단계와;

   콘크리트 구조체의 측벽 길이 방향을 따라 측벽이 격순 형태를 이루면서 제거되도록 복수의 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 콘크리트 와이어톱을 넣어 수직/수평으로 측벽을 절단시킨 후, 1차적으로 측벽을 제거하는 단계와;

   상기 1차 측벽제거 단계에서 제거된 측벽 부위에 수직으로 지지 기둥 구조물을 형성하고, 상기 콘크리트 구조체의 천정 상면이 일체로 고정되도록 천정을 보강하는 단계와;

   상기 콘크리트 구조체의 1차 측벽제거 단계 후, 남은 측벽을 제거하는 2차 측벽제거 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 측벽제거 단계 및 2차 측벽제거 단계는, 벽체를 세부분으로 구획해서 제거하며, 제거순서는 벽체의 수직부분을 먼저 절단하고, 수직으로 절단된 후 매달려 있는 하부 측을 절단하며, 마지막에 매달려 있는 상부측을 절단시켜 부분별로 뽑아내 제거시키는 것을 특징으로 하는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법.
3. 제 2 항에 있어서, 측벽 제거시, 두께방향 안쪽면의 각이 작게 절단되는 것을 특징으로 하는 운행중인 지하철 구조물의 벽체 철거 및 확장 공법.

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