KR100699359B1

KR100699359B1 - 포스트-텐션장치가 설치된 지하연속벽체 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR100699359B1
Application number: KR1020060077575A
Authority: KR
Inventors: 강시영
Original assignee: (주)대경씨앤이; 강시영
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-03-23

Abstract

본 발명은 포스트-텐션장치가 설치된 지하연속벽체 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 인입되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서, 상기 철근케이지에는 콘크리트를 타설 양생시킨 후 지하연속벽체에 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 안내 벽 설치단계, 트렌치 굴착단계, 디샌딩단계, 철근케이지 설치단계, 선행패널 구축단계, 선행패널 반복구축단계, 상기와 같은 방법으로 선행패널들을 일정간격으로 구축한 후 선행패널 사이사이에도 상기 트렌치 구축단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 수행하여 후행패널을 구축하는 후행패널 구축단계가 포함된 지하연속벽체의 시공방법에 있어서, 상기 철근케이지 설치단계에서 철근케이지를 제작할 때 포스트-텐션장치를 마련하는 단계가 부가되며, 상기 선행패널 구축단계, 선행패널 반복구축단계 및 후행패널 구축단계를 완료하고 콘크리트가 양생된 이후에는 상기 선행패널 및 후행패널의 포스트-텐션장치에 인장기구를 이용하여 PS강재에 인장력을 주고 그 끝부분을 콘크리트에 정착시켜 주는 포스트-텐션부여단계가 부가된 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 철근케이지에 포스트-텐션장치를 설치하여 굴착된 트렌치 내에서 수중콘크리트를 타설 양생시킨 후 포스트-텐션장치에 인장력을 부여하여 콘 크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지함으로써 지하연속벽체의 수밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 단순히 철근케이지만이 인입 시공된 지하연속벽체에 비하여 벽체두께를 20~30%줄일 수 있고 이렇게 벽체두께가 줄어드는 만큼 자재비, 시공비 등의 절감은 물론 건축시공면적이 증대되도록 한다.

지하연속벽체, 포스트-텐션장치, 인장력부여, 강도보강

Description

포스트-텐션장치가 설치된 지하연속벽체 및 그 시공방법{Underground diaphragm wall with post-tensioning equipment and construction method the same}

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 포스트-텐션장치가 설치된 지하연속벽체를 개략적으로 나타낸 구조도,

도 2a는 본 발명의 지하연속벽체에 적용된 철근케이지를 발췌하여 나타낸 구조도,

도 2b는 도 2a에서 포스트-텐션장치를 발췌하여 나타낸 정면도,

도 2c와 도 2d는 본 발명의 요부인 포스트-텐션장치에 대한 각기 다른 실시 예를 나타낸 측면도,

도 2e는 도 2b에서 외부정착부재 부분을 발췌하여 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 지하연속벽체의 시공방법을 나타낸 작업흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 지하연속벽체의 시공방법에서 선행패널과 후행패널의 굴착순서를 예시한 평면도,

도 5a 내지 도 5m은 본 발명에 따른 지하연속벽체의 시공방법을 각 단계별로 발췌하여 나타낸 공정도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치에 대한 다른 실시 예를 나타낸 도면,

도 7a, 도 7b와 도 8a, 도 8b는 본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치에 대한 또 다른 실시 예들을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 철근 20,20a~20c: 포스트-텐션장치

21: 닥트 22: PS강재

23: 외부지압판재 24: 외부정착부재

25: 보강철근 26: 압축 링

27a,27b: 내부지압판재 28: 내부정착부재

29: 간격부재 40: 콘크리트

110: 내측안내 벽 120: 외측안내 벽

130: 선행패널용 트렌치 140: 트레미 관

150: 후행패널용 트렌치 160: 캡 빔

c: 철근케이지 p: 선행패널

s: 후행패널

본 발명은 지하연속벽체 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 철근케이지에 포스트-텐션장치(post-tension equipment)를 설치하여 굴착된 선/후행패널용 트렌치 내에서 콘크리트를 타설 양생시킨 후 포스트-텐션장치에 인장력을 부여하여 콘크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지함으로써 지하연속벽체의 수밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 단순히 철근케이지만이 인입 시공된 지하연속벽체에 비하여 벽체두께를 줄일 수 있고 이렇게 벽체두께가 줄어드는 만큼 자재비, 시공비 등의 절감은 물론 건축시공면적이 증대되는 지하연속벽체 및 그 시공방법에 관한 것이다.

통상적으로, 지하연속벽체 또는 다이아프램 월(diaphragm wall)이라고 불리는 지하연속벽체의 구축방법은 기존 건물과 인접한 경계면을 따라 협소한 공간에서 작업이 가능하게 되므로 도심지 공사에 특히 유리하며, 또한 기초토공사에서 흙막이ㅇ차수벽 및 내력벽으로서의 기능을 동시에 수행하기 때문에 전반적으로 공기 단축과 공사비절감을 가져올 수 있는 공법이어서, 요즈음의 건설현장에 많이 적용되기에 이르렀다.

이러한 지하연속벽체의 구축방법은 무수히 많은 방법이 개발되고 있고 이들 중에서 두어 개를 발췌하여 설명하여 본다.

대한민국 등록특허공보 제10-0142486에는 크롤러주행 장치에 상부로 세워 연장시킬 수 있는 리더장치와, 이 리더장치에 현가시킨 오가드라이브유닛(auger drive unit)과, 이 오가드라이브유닛에 로테이터(rotator)를 통해 연결된 연결로드, 교반로드 및 오가헤드로 지반을 굴착하도록 하는 것에 있어서, 상기 연결로드에 부착된 스크루로 굴착작업시 토사를 일부 배출시키도록 하고, 교반로드의 중간 부분에 배출공을 형성한 배출장치를 장착하여 굴착작업의 종료시점에 이르러서는 오가헤드의 하부 측으로 시멘트몰탈을 배출시키면서 교반하고, 굴착작업완료 후 교반로드를 상승 작동시킬 때에는 굴착작업시 스크루에 의해 배출된 배토량 만큼의 시멘트몰탈을 교반로드 중간부분에서 공급하면서 교반날개로 교반하여 토사에 고르게 혼합시켜 주는 방법으로 지중연속 벽을 구축하는 것이 그 특징이다.

상기와 같은 지중연속 벽의 구축방법은 단순히 오거드라이브유닛에 연결로드, 교반로드 및 오가헤드를 이용하여 원통형의 구멍으로 굴착하되 원통형 구멍이 서로 접하면서 지중연속 벽이 구축되는 것인바, 지중연속 벽의 표면이 평면에서 보았을 때 연속적인 호형으로 평탄하지 못한 것이며, 이로 인하여 지중연속 벽을 가설벽체로 밖에 활용할 뿐 건축물의 본체벽면으로 활용할 수 없다는 문제점이 있었다.

특히, 지중에 굴착된 원통형의 구멍에 시멘트몰탈을 주입 타설하고 복수의 보강용 철근을 단순 삽입하는 것이 전부인바, 이를 가설벽체로 활용한다 하더라도 설계치대로의 강도를 위해서는 굴착공의 직경이 대구경으로 되어야 하며, 이로 인하여 벽체의 두께가 두꺼워질 수밖에 없음은 물론 그 내측에 본체건축물의 지하 벽을 다시 구축하여야 한다. 따라서 본체건축물의 지하 벽을 구축하는 면적만큼 건축시공면적이 줄어들음에도 불구하고 경제적인 측면의 자재비, 시공비 등은 오히려 증가되는 문제점이 있었다.

이러한 지하연속벽체의 시공방법과는 달리 본체건축구조물로 활용할 수 있는 것이 실용신안등록 제20-0076104호에 개시되어 있는데, 이를 실용신안공보에 기재 된 것을 토대로 하여 간략하게 설명하여 본다. 여기서는 지하연속벽체를 구축함에 있어서, 일정간격을 가지도록 선행패널을 구축하고 이 선행패널 사이사이에 후행패널을 구축하여 연속 벽을 구축하되 선행패널과 후행패널 사이의 경계면이 철근케이지를 통해 서로 결합되는 형상으로 일체화시킨 것이었다.

상기 지하연속벽체의 구축과정을 좀 더 자세하게 설명하면, 먼저 지하연속벽체를 시공하고자 하는 형상대로 안내 벽을 설치하고, 이후에 거푸집이나 기타 가설재 대신에 굴착장비의 하나인 장방형의 커터를 이용하여 지반을 일정깊이로 굴착하여 트렌치(trench)를 형성하되, 이 트렌치를 굴착할 때 트렌치의 좌우벽면의 토사붕괴를 방지하기 위하여 지반안정 액을 트렌치 내로 채워 넣고 순환시키면서 디샌딩 장비(slurry de-sander)를 이용하여 토사를 분리 배출시켜 잔토로 처리한다. 상기와 같은 작업을 수행하여 설계한대로의 심도까지 굴착함과 동시에 철근케이지를 제작하고 이렇게 제작된 철근케이지를 트렌치 내로 인입한 후 트레미 관(tremie pipe)을 설치한다.

이후에 트레미 관을 통하여 트렌치의 하부로부터 수중콘크리트를 타설하면서 트렌치 내의 지반안정 액을 흡입하여 제거하되 지반안정 액이 완전 제거되도록 수중콘크리트를 타설한 후 트레미 관을 뽑아 제거하고 콘크리트를 양생시켜 선행패널을 구축한다. 이와 같은 방법으로 선행패널들을 일정간격으로 구축한 후 선행패널 사이사이에도 상기와 같은 방법을 통해 후행패널을 구축함으로써 지하연속벽체를 연속적으로 형성하는 것이었다.

그러나 상기와 같은 실용신안등록의 지하연속벽체에 있어서는 선행패널과 후 행패널을 구축할 때 장방형의 드럼커터로 트렌치가 형성되므로 지하연속벽체의 표면이 평탄하여 본체건축물로 활용할 수 있으나, 트렌치 내에 단순히 철근케이지를 인입하고 그 하부로부터 수중콘크리트를 타설하여 양생시키는 것이어서 강도보강에 한계가 있으며, 따라서 지하연속벽체의 충분한 강도보강과 설계안전도를 유지하기 위해서는 지하연속벽체의 두께를 통상 80㎝~100㎝로 두껍게 구축할 수밖에 없으며, 결국에는 지하연속벽체가 두꺼워지는 면적만큼 건축시공면적이 줄어들고 경제적인 측면에선 자재비, 시공비 또한 증가된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 그 목적은 철근케이지에 포스트-텐션장치를 설치하여 굴착된 트렌치 내에서 수중콘크리트를 타설 양생시킨 후 포스트-텐션장치에 인장력을 부여하여 콘크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지함으로써 지하연속벽체의 수밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 단순히 철근케이지만이 인입 시공된 지하연속벽체에 비하여 벽체두께를 20~30% 줄일 수 있고 이렇게 벽체두께가 줄어드는 만큼 자재비, 시공비 등의 절감은 물론 건축시공면적이 증대되는 지하연속벽체 및 그 시공방법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 인입되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서, 상기 철근케이지는 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체에 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단부분으로부터 하부를 향해 내려갔다가 상부로 올라오도록 유자형상(U字形狀)으로 설치된 닥트, 이 닥트의 양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 적어도 1개 이상의 PS(pre stressing)강재, 이 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 양단과는 기밀이 유지되게 설치되는 외부지압판재, 상기 외부지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 닥트의 유자형상부분에는 PS강재에 인장력을 부여하였을 때 콘크리트 벽체에 걸리는 응력을 정착시키면서 강도보강을 꾀할 수 있도록 방사상으로 보강철근이 배열될 수 있다.

또한 본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 적어도 1개 이상의 PS강재, 상기 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열시키기 위한 내부지압판재, 이 내부지압판재를 관통한 PS강재를 고정시키는 내부정착부재, 상기 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과는 기밀이 유지되게 설치되는 외부지압판재, 상기 외부지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트에 그 상단으로부터 하부로 삽입되어 다시 되돌아 나오도록 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 적어도 1개 이상의 PS강재, 상기 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열되어 걸리는 호형의 내부지압판재, 상기 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과는 기밀이 유지되게 설치되는 지압판재, 상기 지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 적어도 1개 이상의 PS강재, 상기 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열시키되 PS강재 단부를 펼쳐서 역어 고정시킨 간격부재, 상기 닥트의 상단에 설치된 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과 기밀이 유지되게 설치되는 외부지압판재, 상기 외부지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치의 닥트는 철근케이지에 설치하여 측면에서 보았을 때, 지하연속벽체의 중간부위인 닥트의 중간부분을 한쪽으로 구부러졌다가 되돌아오도록 한 만곡형상의 곡선으로 설치하거나, 지하연속벽체의 좌우(내측과 외측)로 반복하여 구부러지는 파형곡선(S자곡선)으로 설치할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 특징은 지하연속벽체를 시공하고자 하는 형상대로 안내 벽을 설치하는 안내 벽 설치단계, 이후에 굴착장비의 하나인 장방형의 드럼커터를 이용하여 지반에 일정깊이로 굴착하여 트렌치(trench)를 형성하는 트렌치 굴착단계, 이 트렌치를 굴착할 때 지반안정 액을 트렌치 내로 채워 넣고 순환시키면서 디샌딩 장비(slurry de-sander)를 이용하여 토사를 분리 배출시키는 디샌딩단계, 상기 트렌치의 굴착을 완료한 후에 미리 제작된 철근케이지를 트렌치 내로 인입하고 트레미 관을 설치하는 철근케이지 설치단계, 상기 트레미 관을 통하여 트렌치의 하부로부터 콘크리트를 타설하면서 트렌치 내의 지반안정 액을 흡입 제거하여 수중콘크리트를 타설하고 트레미 관을 뽑아 제거한 후 콘크리트를 양생시켜 선행패널을 구축하는 선행패널 구축단계, 상기 트렌치 굴착단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 반복하여 일정간격으로 다수개의 선행패널을 구축하는 선행패널 반복구축단계, 상기와 같은 방법으로 선행패널들을 일정간격으로 구축한 후 선행패널 사이사이에도 상기 트렌치 구축단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 수행하여 후행패널을 구축하는 후행패널 구축단계가 포함된 지하연속벽체의 시공방법에 있어서, 상기 철근케이지 설치단계에서 철근케이지를 제작할 때 포스트-텐션장치를 마련하는 단계가 부가되며, 상기 선행패널 구축단계, 선행패널 반복구축단계 및 후행패널 구축단계를 완료하고 콘크리트가 양생된 이후에는 상기 선행패널 및 후행패널의 포스트-텐션장치에 인장기구를 이용하여 PS강재에 인장력을 주 고 그 끝부분을 콘크리트에 정착시켜 주는 포스트-텐션부여단계가 부가된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지하연속벽체의 시공방법에서 포스트-텐션부여단계 이후에 포스트-텐션장치를 이루는 PS강재 주위의 닥트 안에 시멘트 밀크 또는 시멘트 몰탈을 주입하여 양생시키는 그라우트 주입 단계가 부가되고, 상기 선행패널 및 후행패널의 상단정착부에 콘크리트를 피복하여 포스트-텐션장치를 보호하도록 하는 캡 빔 구축단계가 부가될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 지하연속벽체 및 그 시공방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일시예의 지하연속벽체를 개략적으로 나타낸 구조도이며, 도 2a는 본 발명의 지하연속벽체에 적용된 철근케이지를 발췌하여 나타낸 구조도이고, 도 2b 내지 도 2e는 철근케이지의 포스트-텐션장치를 발췌하여 상세하게 나타낸 도면들이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 지하연속벽체는 일정간격을 가지도록 다수의 선행패널(p)이 구축되고 이 선행패널(p) 사이사이에 후행패널(s)이 구축되어 일체로 되며, 상기 선행패널(p)과 후행패널(s)에는 내부에 철근케이지(c)를 인입하고 이후에 콘크리트(40)를 타설하여 양생시킨 것이다.

상기 철근케이지(c)는 철근(10)을 가로와 세로는 물론 대각선방향으로 엮은 것이고, 상기 철근케이지(c)에는 콘크리트(40)를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체의 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있도록 하는 포스트-텐션장치(20)가 부가되어 있다.

상기 포스트-텐션장치(20)는 선행패널(p)과 후행패널(s)을 구축한 후 포스트-텐션장치(20)를 이루는 PS강재(22)에 인장력을 부여할 수 있는 구성이면 어떠한 방식이라도 무방하다. 이렇게 지하연속벽체에 포스트-텐션장치(20)를 마련하여 인장력을 부여하면, 콘크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지함으로써 지하연속벽체의 수밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 단순히 철근케이지(c)만이 인입 시공된 지하연속벽체에 비하여 벽체두께를 20~30%줄일 수 있고 이렇게 벽 두께가 줄어드는 만큼 자재비, 시공비 등의 절감은 물론 건축시공면적을 증대시킬 수 있는 것이다.

상기 포스트-텐션장치(20)는 정면에서 보았을 때, 선/후행패널(p, s)의 상단부분으로부터 하부를 향해 내려갔다가 상부로 올라오도록 유자형상으로 닥트(21)가 설치되며, 이 닥트(21)에 그 양단에서 돌출 연장되게 그 내부로 다수의 PS강재(22)가 관통 설치되어있고, 이 PS강재(22)의 양단에 PS강재(22)들이 관통되면서 상기 닥트(21)의 양단과는 기밀이 유지되게 지압판재(23)가 설치되며, 상기 지압판재(23)에는 이를 관통하여 연장된 PS강재(22)를 고정시킬 수 있는 정착부재(24)가 설치되어 있다.

상기 포스트-텐션장치(20)의 닥트(21)는 철근케이지(c)에 설치하여 측면에서 보았을 때, 지하연속벽체의 외측으로부터 받는 토압력에 대항하도록 도 2c와 같이 지하연속벽체의 중간부위인 닥트(21)의 중간부분을 한쪽으로 구부러졌다가 되돌아오도록 한 만곡형상의 곡선으로 설치할 수 있음은 물론, 도 2d와 같이 지하연속벽 체의 좌우(내측과 외측)로 반복하여 구부러지는 파형곡선(S자곡선)으로 설치할 수도 있다.

상기 닥트(21)의 유자형상부분에는 콘크리트(40)를 타설하여 양생시킨 후 PS강재(22)에 인장력을 부여하였을 때 콘크리트 벽체에 걸리는 응력을 정착시키면서 강도보강을 꾀할 수 있도록 방사상으로 보강철근(25a)이 배열되어 있다.

또한 상기 지압판재(23)의 주변외측에는 지압판재(23)주위의 콘크리트를 보강하기 위한 나선형의 보강철근(25b)이 설치되어 있고, 상기 지압판재(23)와 닥트(21)에는 닥트(21)내부로 그라우트를 주입하기 위한 그라우트주입구(27)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지하연속벽체의 시공방법을 첨부된 도 3 내지 도 5m을 참고로 하여 상세하게 설명하여 본다. 먼저, 도 5a와 같이 평면에서 보았을 때, 지하연속벽체를 시공하고자 하는 형상의 내/외측에 지하연속벽체의 두께만큼 이격되게 내/외측안내 벽(110,120)을 설치한다. 상기 내/외측안내 벽(110,120)의 깊이는 대략 1~1.5m 정도로 시공하여 구축한다.

이와 같이 내/외측안내 벽(110,120)을 시공하여 콘크리트(40)의 양생이 완료되고 나면 선행패널용 트렌치(130)를 굴착한다. 이러한 트렌치의 굴착작업은 굴착장비의 하나인 장방형의 드럼커터(131)를 이용하여 지반에 일정깊이로 굴착하여 트렌치(trench)를 형성하는 것인데, 선행패널(p)은 드럼커터(131)의 폭이 2.8m이나 그 유효한 폭을 2.4m로 산정하여 2.5배의 폭으로 길게 설정한다. 이렇게 설정된 선행패널(p)을 구축하기 위해서 선행패널용 트렌치(130)를 천공할 때에는, 도 4 및 도 5b 내지 도 5d에 나타낸 바와 같이, 한쪽을 굴착하고 다른 한쪽을 굴착한 후 그 중앙의 나머지 부분을 굴착한다.

상기와 같이 선행패널용 트렌치(130)를 굴착할 때에는 지반안정 액을 선행패널용 트렌치(130) 내로 채워 넣고 순환시키면서 디샌딩 장비(slurry de-sander)를 이용하여 토사를 분리 배출시키되, 굴착 중에 일수현상이 발생하는지 주의 깊게 살펴보면서 수행한다.

이때, 지반안정 액의 기능은 굴착된 트렌치의 벽면에 침투하여 겔화됨에 따라 서서히 침적하여 필터 케이크(filter cake)를 형성함으로써 트렌치 벽면의 붕괴를 방지하고, 또 한편으로는 지반안정 액 중에 굴착된 토사를 부유시켜 지표 밖으로 운반하는 역할을 한다. 그러므로 지반안정 액의 성질은 적당한 비중, 점성, 유동성 등을 보유하여 물리적, 화학적 안정성을 가져야 한다.

상기 지반안정 액의 종류는 주재료 및 첨가재를 적절히 조합하고 배합을 조정함으로서 지반의 토질조건에 적합한 품질로 구분되며, 지반안정 액의 재료 중에서 벤토나이트(bentonite)가 가장 많이 사용되고 있다. 굴착 중에 지반안정 액을 관리하는 기준은 액비중이 1.07~1.3, 점도는 30~40sec/500㏄, ph가 9.6~11, 여과탈수량이 15㏄/30분 이하의 범위가 적당하며 이 범위의 상한치에 도달하든가 필터 케이크의 두께가 2㎜/30분 이상의 되는 경우에는 지반안정 액을 폐기한다.

상기에서 일수현상이라 함은 지하수위가 낮아서 액압이 과대하게 작용하는 경우, 지반안정 액의 점성이 작고 비중이 크며, 단층, 균열, 실동이 있는 지반 또는 사력층, 호박돌층, 전석층의 지반인 경우 등에 지반안정 액이 지반 중에 유실되 어 소정의 지반안정 액 수위를 유지하기 어려운 상태를 말한다. 굴착 중에 일수현상이 발생하면 즉시 굴착장비인 드럼커터를 인양하여 트렌치 벽면의 붕괴에 의한 매몰을 예방하며, 지반안정 액의 순환을 중단하고 점성이 높은 지반안정 액을 급속히 공급하며, 일수방지제를 첨가한 지반안정 액을 별도의 파이프를 통하여 일수층 부위에 직접 주입한다.

상기와 같이 선행패널용 트렌치(130)를 천공하는 동안, 도 2a와 같은 선행패널용 트렌치(130)에 삽입 설치되는 철근케이지(c)를 제작한다. 상기 철근케이지(c)에는 이를 제작할 때 철근(10)으로 기본골격을 마련하고 이에 포스트-텐션장치(20)를 부가하는 방식으로 마련한다. 이때, 철근케이지(c)에 설치된 포스트-텐션장치(20)의 닥트(21)는 도 2c와 같이 지하연속벽체의 측면에서 보았을 때, 중간부분이 한쪽으로 구부러졌다가 되돌아오도록 한 만곡형상의 곡선이나, 도 2d와 같이 지하연속벽체의 좌우(내측과 외측)로 반복하여 구부러지는 파형곡선(S자곡선)중에서 선택적으로 설치하면 된다.

상기와 같은 과정을 통해 소정의 심도까지 선행패널용 트렌치(130)의 굴착을 완료한 후에는, 도 5e와 같이, 미리 제작된 철근케이지(c)를 중장비의 하나인 크레인을 이용하여 들어 올린 후, 선행패널용 트렌치(130) 내로 인입하고, 트레미 관(140)을 설치한다.

이후에, 도 5f와 같이, 상기 트레미 관(140)을 통하여 선행패널용 트렌치(130)의 하부, 즉 철근케이지(c)의 하부로부터 수중콘크리트를 타설함과 동시에 선행패널용 트렌치(130) 내의 지반안정 액을 흡입 제거하면서 콘크리트(40)를 타설 한다. 이렇게 콘크리트(40)의 타설을 완료한 후 트레미 관(140)을 뽑아 제거한 상태에서 콘크리트(40)를 양생시킴으로써 선행패널(p)의 구축이 완료되게 된다.

상기에서 설명한 바와 같은 선행패널(p)의 구축은, 도 5g에 나타낸 바와 같이, 서로 이웃하는 선행패널(p)들이 소정의 일정한 간격을 갖도록 다수의 선행패널(p)을 구축한다. 상기 선행패널(p)들 간의 간격은 드럼커터(131)의 폭보다 약간 작은 폭, 즉 양단이 적어도 10㎝이상의 오버 컷팅(Over cutting)이 이뤄지는 간격으로 설계되어져야 한다. 실제로는, 상기 드럼커터(131)의 폭이 2.8m이므로 서로 이웃하는 선행패널(p)간의 간격은 2.6m로 설계한다.

상기의 선행패널(p)을 다수개 구축하는 과정은, 위에서 설명하였듯이, 지하연속벽체를 시공하고자 하는 형상대로 이미 내/외측안내 벽(110,120)이 설치되어 있는바, 상기 트렌치를 구축하는 단계로부터 상기 선행패널을 구축하는 단계에 이르는 과정을 반복하여 일정간격으로 다수개의 선행패널(p)을 반복 구축하면 된다.

상기와 같은 방법으로 선행패널(p)들을 일정간격으로 구축한 후, 선행패널(p) 사이사이에도 상기 트렌치 구축단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 수행하여 후행패널(s)을 구축한다.

상기 후행패널(s)을 구축하는 과정은, 상기 선행패널(p)을 구축하는 방법과 다른 것이 선행패널(p)들 사이를, 도 5h에 나타낸 바와 같이, 한 번의 공정으로 후행패널용 트렌치(150)를 굴착하는 것이며, 이때 서로 이웃하는 선행패널(p)들의 측면부분이 드럼커터(131)에 의해 10㎝정도씩 오버 컷팅(over cutting)되도록 굴착하는 것이다.

이외의 과정은, 도 5i와 도 5j에 나타낸 바와 같이, 상기에서 설명한 트렌치를 굴착할 때의 디샌딩 단계는 물론 철근케이지(c)와, 선행패널 구축단계에 이르는 과정이 동일하게 이루어지나, 단지 철근케이지(c)가 후행패널용 철근케이지(c1)로 된다는 점에서 차이가 있을 뿐이다.

상기와 같이 선행패널 구축단계, 선행패널 반복구축단계 및 후행패널 구축단계를 완료하여 선행패널(p)과 후행패널(s)의 콘크리트(40)가 양생된 이후에는, 도 5k와 같이, 인장기구를 이용하여 상기 선행패널(p) 및 후행패널(s)의 포스트-텐션장치(20)의 PS강재(22)끝단을 당겨 포스트-텐션장치(20)에 설계대로 인장력을 부여한 후 인장기구를 제거한다.

상기 포스트-텐션장치(20)는 닥트(21)와 PS강재(22)는 지하연속벽체의 측면에서 보았을 때, 중간부분이 한쪽으로 구부러졌다가 되돌아오도록 한 만곡형상의 곡선 또는 지하연속벽체의 좌우(내측과 외측)로 반복하여 구부러지는 파형곡선(S자곡선)으로 설치되어 지하연속벽체의 외측으로부터 받는 토압력에 대항하는 힘이 증대되므로 강도보강이 이뤄지며, 또한 닥트(21)의 유자형상부분에 방사상으로 보강철근(25a)이 배열되어 있으므로 콘크리트 벽체에 걸리는 응력을 정착시키면서 강도보강을 꾀할 수 있다.

상기 선행패널(p) 및 후행패널(s)의 포스트-텐션장치(20)에 인장력을 부여한 후에는 도 5l과 같이, 포스트-텐션장치(20)를 이루는 닥트(21) 내의 내부공간으로 지압판재(23)의 그라우트주입구(27)를 통해 시멘트 밀크 또는 시멘트 몰탈을 주입하여 PS강재(22)주위의 닥트(21)내부공간을 채운 상태로 양생시킨다.

상기 선행패널(p) 및 후행패널(s) 상면인 내/외측안내 벽(110,120) 사이에는 도 5m과 같이, 내측안내 벽(110)을 철거하고 캡 빔용 철근배근 및 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 캡 빔(cap beam, 160)을 구축함으로써 포스트-텐션장치(20)를 보호하도록 한다. 상기와 같이 선행패널(p) 및 후행패널(s) 상면에 구축한 캡 빔(160)의 양생이 완료되고 나면 터파기 작업을 수행하면 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 선행패널(p) 및 후행패널(s)에 직립방향으로 포스트-텐션장치(20)를 이용하여 인장력을 부여함으로써 콘크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지하여 지하연속벽체의 수밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 지하연속벽체인 선행패널(p) 및 후행패널(s)의 두께를 줄일 수 있는 것이다.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기에서의 포스트-텐션장치(20a)는 선/후행패널(p, s)의 상단에서 하부를 향해 곡선으로 늘어트린 일자형의 닥트(21a)가 설치되고, 이 닥트(21a)의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통되는 다수의 PS강재(22a)가 설치되어 있으며, 상기 닥트(21a)의 하단에 PS강재(22a)들이 관통되면서 기밀이 유지되게 압축 링(26)이 설치되고, 상기 PS강재(22a)들의 하단에 PS강재들을 분산 배열시키기 위한 내부지압판재(27a)가 설치되면서, 이 내부지압판재(27a)를 관통한 PS강재들을 고정시키는 내부정착부재(28)가 마련되어 있으며, 상기 닥트(21a)의 상단에는 상기 PS강재들이 관통되면서 상기 닥트(21a)의 상단과 기밀이 유지되게 외부지압판재(23)가 설치되어 있고, 상기 외부지압판재(23)에 이를 관통 하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재(24)로 구성되어 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기에서의 포스트-텐션장치(20b)는 선/후행패널(p, s)의 상단에서 하부를 향해 곡선으로 늘어트린 일자형의 닥트(21a)가 설치되어 있고, 이 닥트(21a)에 그 상단으로부터 하부로 삽입되어 다시 되돌아 나오도록 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통되는 다수의 PS강재(22b)가 설치되어 있으며, 상기 닥트(21a)의 하단에 PS강재(22B)들이 관통되면서 기밀이 유지되게 압축 링(26)이 설치되고, 상기 PS강재(22b)들의 하단에 PS강재들을 분산 배열되어 걸리는 호형의 내부지압판재(27b)가 마련되어 있으며, 상기 닥트(21a)의 상단에는 PS강재들이 관통되면서 상기 닥트(21a)의 상단과 기밀이 유지되게 외부지압판재(23)가 설치되고, 상기 외부지압판재(23)에는 이를 관통하여 연장된 PS강재(22b)를 고정시킬 수 있는 외부정착부재(24)를 포함하여 구성되어 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 지하연속벽체에서 포스트-텐션장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기에서의 포스트-텐션장치(20c)는 선/후행패널(p, s)의 상단에서 하부를 향해 곡선으로 늘어트린 일자형의 닥트(21a)가 설치되고, 이 닥트(21a)의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통되는 다수의 PS강재(22a)가 설치되며, 상기 닥트(21a)의 하단에는 PS강재들이 관통되면서 기밀이 유지되게 압축 링(26)이 설치되고, 상기 PS강재(22a)들의 하단에는 PS강재들을 분산 배열시키되 PS강재(22a) 단부를 펼쳐서 역어 고정시킨 간격부재(29)가 설치되고, 상기 닥트(21a)의 상단에 PS강재(22a)들이 관통되면서 상기 닥트(21a)의 상단과 기 밀이 유지되게 외부지압판재(23)가 설치되며, 상기 외부지압판재(23)에는 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재(24)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 다른 실시 예들의 지하연속벽체에 있어서, 포스트-텐션장치(20a~20c)를 적용할 때, 선행패널(p) 및 후행패널(s)에 부여하고자 하는 인장력에 따라 다양하게 채택하여 사용할 수 있는 것이다.

본 발명의 지하연속벽체에 적용된 PS강재는 여러 가닥의 PS강선을 꼬아 엮은 PS강연선(Pre stressing Strand)으로 도시하고 설명하였지만, 이외에 PS강선(Pre stressing Wire: 지름 8㎜이하의 고강도 강), PS강봉(Pre stressing Bar: 지름 10㎜ 이상의 고강도 강) 및 강관 등을 채택하여 사용할 수 있음은 당연하다.

본 발명에 따른 지하연속벽체에서 요부의 하나인 포스트-텐션장치는 도시하고 설명한 것 이외에도 다양하게 변형실시 가능한 것인바, 본 발명의 목적범위를 이탈하지 않는 한 변형되는 실시 예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 지하연속벽체 및 그 시공방법은, 철근케이지에 포스트-텐션장치를 마련하여 굴착된 선행패널용 및 후행패널용 트렌치 내에 설치하고 수중콘크리트를 타설 양생시킨 후 포스트-텐션장치에 인장력을 부여하면 콘크리트의 최대약점인 균열 발생을 방지함으로서 지하연속벽체의 수 밀성이 높아지고 내구성을 증대시켜 강도보강을 꾀하며, 이로 인하여 단순히 철근케이지만이 인입 시공된 지하연속벽체에 비하여 벽체두께를 20~30%줄일 수 있고 이렇게 벽체두께가 줄어드는 만큼 자재비, 시공비 등의 절감은 물론 건축시공면적이 증대되는 등의 특유한 효과가 있다.

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일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며, 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 설치되되 이 철근케이지에는 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체의 강도보강을 위하여 그 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서,

상기 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단부분으로부터 하부를 향해 내려갔다가 곡선으로 상부로 올라오도록 유자형상(U字形狀)으로 설치된 닥트, 이 닥트의 양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 1개 이상의 PS강재, 이 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 양단과는 기밀이 유지되게 설치되는 지압판재, 상기 지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 정착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며, 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 설치되되 이 철근케이지에는 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체의 강도보강을 위하여 그 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서,

상기 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 1개 이상의 PS강재, 이 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열시키기 위한 내부지압판재, 이 지압판재를 관통한 PS강재를 고정시키는 내부정착부재, 상기 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과는 기밀이 유지되게 설치되는 지압판재, 상기 지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며, 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 설치되되 이 철근케이지에는 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체의 강도보강을 위하여 그 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서,

상기 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트에 그 상단으로부터 하부로 삽입되어 다시 되돌아 나오도록 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 1개 이상의 PS강재, 이 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열되어 걸리는 호형의 내부지압판재, 상기 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과는 기밀이 유지되게 설치되는 지압판재, 상기 지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
일정간격을 가지도록 다수의 선행패널이 구축되고 이 선행패널 사이사이에 후행패널이 구축되어 일체로 된 지하연속벽체로 조성되며, 상기 선행패널과 후행패널에는 내부에 철근케이지가 설치되되 이 철근케이지에는 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 지하연속벽체의 강도보강을 위하여 그 직립방향으로 텐션을 부여할 수 있는 포스트-텐션장치가 부가되고 콘크리트가 타설되어 양생된 지하연속벽체에 있어서,

상기 포스트-텐션장치는 선/후행패널의 상단에서 하부를 향해 늘어트린 일자형상의 닥트, 이 닥트의 상하양단에서 돌출 연장되게 그 내부에 관통 설치되는 1개 이상의 PS강재, 이 닥트의 하단에 PS강재가 관통되면서 기밀이 유지되게 설치되는 압축 링, 상기 PS강재의 하단에 PS강재를 분산 배열시키되 PS강재 단부를 펼쳐서 엮어 고정시킨 간격부재, 상기 닥트의 상단에 설치되되 PS강재가 관통되면서 상기 닥트의 상단과 기밀이 유지되게 설치되는 지압판재, 상기 지압판재에 이를 관통하여 연장된 PS강재를 고정시킬 수 있는 외부정착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 닥트는 철근케이지의 측면에서 보았을 때 지하연속벽체의 외측으로부터 받는 토압력에 대항하도록 지하연속벽체의 중간부위인 닥트(21)의 중간부분을 한쪽으로 구부러졌다가 되돌아오도록 한 만곡형상의 곡선으로 설치되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 닥트는 철근케이지의 측면에서 보았을 때 지하연속벽체의 외측으로부터 받는 토압력에 대항하도록 지하연속벽체의 좌우(내측과 외측)로 반복하여 구부러지는 파형곡선(S자곡선)으로 설치되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 PS강재는 여러 가닥의 PS강선을 꼬아 엮은 PS강연선(Pre stressing Strand), PS강선(Pre stressing Wire: 지름8㎜이하의 고강도 강), PS강봉(Pre stressing Bar: 지름10㎜ 이상의 고강도 강) 및 강관 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체.
지하연속벽체를 시공하고자 하는 형상대로 안내 벽을 설치하는 안내 벽 설치단계, 이후에 굴착장비의 하나인 장방형의 드럼커터를 이용하여 지반에 일정깊이로 굴착하여 트렌치(trench)를 형성하는 트렌치 굴착단계, 이 트렌치를 굴착할 때 지반안정 액을 트렌치 내로 채워 넣고 순환시키면서 디샌딩 장비(slurry de-sander)를 이용하여 토사를 분리 배출시키는 디샌딩단계, 상기 트렌치의 굴착을 완료한 후에 미리 제작된 철근케이지를 트렌치 내로 인입하고 트레미 관을 설치하는 철근케이지 설치단계, 상기 트레미 관을 통하여 트렌치의 하부로부터 콘크리트를 타설하면서 트렌치 내의 지반안정 액을 흡입 제거하여 수중콘크리트를 타설하고 트레미 관을 뽑아 제거한 후 콘크리트를 양생시켜 선행패널을 구축하는 선행패널 구축단계, 상기 트렌치 굴착단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 반복하여 일정간격으로 다수개의 선행패널을 구축하는 선행패널 반복구축단계, 상기와 같은 방법으로 선행패널들을 일정간격으로 구축한 후 선행패널 사이사이에도 상기 트렌치 구축단계로부터 상기 선행패널 구축단계에 이르는 과정을 수행하여 후행패널을 구축하는 후행패널 구축단계가 포함된 지하연속벽체의 시공방법에 있어서,

상기 철근케이지 설치단계에서 철근케이지를 제작할 때 포스트-텐션장치를 설치하는 단계가 부가되며, 상기 선행패널 구축단계, 선행패널 반복구축단계 및 후행패널 구축단계를 완료하고 콘크리트가 양생된 이후에는 상기 선행패널 및 후행패널의 포스트-텐션장치에 인장기구를 이용하여 PS강재에 인장력을 주고 그 끝부분을 콘크리트에 정착시켜 주는 포스트-텐션부여단계가 부가된 것을 특징으로 하는 지하연속벽체의 시공방법.
제9항에 있어서,

상기 포스트-텐션부여단계 이후에 포스트-텐션장치를 이루는 PS강재 주위의 닥트 안에 시멘트 밀크 또는 시멘트 몰탈을 주입하여 양생시키는 그라우트 주입 단계가 부가되고, 상기 선행패널 및 후행패널의 상단정착부에 콘크리트를 피복하여 포스트-텐션장치를 보호하는 단계가 부가된 것을 특징으로 하는 지하연속벽체의 시공방법.