KR100736241B1 - 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및순차매립공법 - Google Patents

Abstract

건물의 지하옹벽을 제거하는 새로운 공법을 제공한다. 종래 지하옹벽제거공사는 흙막이 토공사 및 토사의 중복반입과 중복반출로 인해 공기(工期)의 지연과 공비의 증가가 불가피했다. 본 발명은 철거대상 지하옹벽이 인접 대지경계에 극히 가깝게 접하고 있어서 옹벽의 외측에 옹벽을 제거하기 위한 토공사 공간을 확보하기 어려운 경우조차도 그 인접대지를 침범함이 없이 옹벽 내측으로부터 경제적으로 옹벽제거공사를 진행할 수 있어서 주변 이웃들의 민원의 소지를 근본적으로 없앨 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 공법은 철거하고자 하는 지하옹벽을 소정의 지지구조물로 지지시킨 상태에서 옹벽의 내측에서 휠쏘컷터 등을 사용하여 그 하단부부터 제거하여 올라옴과 동시에 그 제거되는 높이만큼의 토사 되메우기 과정을 반복적으로 실시하는 방법이다. 본 공법에 따라 지하옹벽은 그 하단측으로부터 위쪽을 향하여 상향식으로 순차 제거되어 나온다.

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Description

지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법{Gradual Bottom-up Slice and Gradual Infilling Method for Removing Underground Retaining Wall}

도 1은 본 발명에 따른 지하옹벽 제거공법의 공정을 도시한 불록도이다.

도 2a는 지하옹벽 내부구조물 제거공정의 일례를 나타내는 부분단면도이다.

도 2b는 지하옹벽 내부구조물 제거공정의 일례를 나타내는 부분절개 사시도이다.

도 3a는 레이커파일 및 레이커 설치공정을 나타내는 단면도이다.

도 3b는 레이커파일 및 레이커 설치공정을 나타내는 사시도이다.

도 3c는 레이커 설치의 상세도로서 도 3b의 A부분 및 B 부분 상세도이다.

도 3d는 레이커 설치이후 임시유지 구조물 제거를 나타내는 단면도이다.

도 4a는 옹벽지지파일 설치 단면도이다.

도 4b는 옹벽지지파일 설치 정면도이다.

도 4c는 옹벽지지파일을 연결판을 통해 옹벽에 부착고정하는 공정을 나타내는 부분상세사시도이다.

도 4d는 옹벽에 레이커 및 옹벽지지파일의 설치가 완료된 상태를 나타내는 부분사시도이다.

도 5a는 옹벽외측에 차수층을 형성하기 위하여 지하수위 이하의 옹벽에 대하여 차수재 주입구멍을 뚫어 그 구멍을 통해 차수재를 주입하는 것을 도시한 부분사시도이다.

도 5b는 옹벽외측에 차수층을 형성하기 위하여 지하옹벽 외측에서 지상으로부터 지중으로 향하여 수직방향으로 차수재 주입구멍을 뚫어 그 구멍을 통해 차수재를 주입하는 것을 도시한 부분사시도이다.

도 6은 옹벽의 하부에 부착되어 남아있던 기초부를 제거하는 상태를 도시한 사시도이다.

도 7a는 옹벽하단부로부터의 대략 장방형 절단 불록체를 절개하는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 7b는 지하옹벽 절단블록체의 경사절단 및 그 인양전 뒷다짐 과정을 도시한 단면도이다.

도 7c는 지하옹벽 절단블록체를 정면에서 보았을 때 상광하협(上廣下狹)과 상협하광(上狹下廣)의 사다리꼴 모양이 횡방향으로 교대로 형성되는 경우를 도시한 절개형상정면도이다.

도 7d는 옹벽절단블록체를 정면에서 보았을 때 상광하협(上廣下狹)과 상협하광(上狹下廣)의 사다리꼴 모양이 횡방향으로 교대로 형성되는 경우에 옹벽 절단블록체의 대략 1/2높이 만큼 토사가 채워진 상태에서 먼저 상협하광형(上狹下廣形)의 것이 제거되는 것을 도시한 정면도이다.

도 7e는 옹벽절단블록체를 정면에서 보았을 때 상광하협(上廣下狹)과 상협하광(上狹下廣)의 사다리꼴 모양이 횡방향으로 교대로 형성되는 경우에 먼저 상협하광형(上狹下廣形)이 제거된 이후에 옹벽절단블록체의 대략 2/3 내지 3/4높이만큼 토사가 더 채워진 상태에서 상광하협형(上廣下狹形)의 것이 제거되는 것을 도시한 정면도이다.

도 7f는 전술한 도 7a 내지 도 7efh 도시한 방식을 통해 옹벽의 하단부로부터 또다시 부분절개 제거공정이 순차 진행됨에 따라 더 이상 옹벽지지가 필요하기 않게 된 하단측 레이커의 제거 및 상단측 재설치개념을 도시한 단면도이다.

도 7g는 도 7f의 과정을 진행함에 있어서 토사되메움이 진행되어 더 이상 옹벽지지의 필요가 없게 된 하단측 레이커를 제거하는 한편 옹벽의 제거가 완료된 부분에 대해서는 그 옹벽을 지지하는데 사용되었던 레이커파일을 인발하는 개념을 도시한 단면도이다.

도 7h는 도 7g의 과정을 더 진행함에 있어서 지하층고가 높은 옹벽 쪽에 대한 지지기능을 담당하고 있던 레이커파일 중에서 그 공정의 진행에 따라 사명을 다하여 더 이상 존치의 필요가 없어진 경우 이를 제거하는 개념을 도시한 단면도이다.

도 7i는 레이커가 역활을 다함에 따라 최종적으로 남아있던 레이커지지파일에 대해서도 그 인발을 행하는 것을 나타내는 단면도이다.

도 7j는 지하옹벽이 모두 제거되고 그라운드라인까지 토사되메우기가 이루어진 상태에서, 지중에 수직으로 매립되어 잔류되어 있던 지하옹벽지지파일을 최종적 으로 인발해 내는 것을 도시한 단면도이다.

도 8은 도7j까지의 공정이 모두 종료되어 지중에 아무런 장애물이 없는 상태를 도시한 단면도이다.

(주요도면부호에 대한 설명)

10 : 지하옹벽 12 : 옹벽 내부의 내력벽

14 : 옹벽측 기둥 16 : 바닥슬라브

18 : 보 20 : 기초바닥콘크리트

30 : 레이커파일(엄지말뚝) 32 : 레이커(경사버팀부재)

34: 연결판 36 : 앵커볼트

40 : 옹벽지지파일 42 : 앵커볼트

43 : 옹벽지지파일의 플랜지부에 형성된 앵커볼트체결구멍

44 : 연결판 45 : 용접부

46 : 옹벽 절개홈

50 : 지하수위 52, 56 : 차수재 주입구멍

54 , 58 : 차수재

D1, D2 : 기초바닥 잠정적 잔존길이

D3 : 옹벽지지파일간의 수평방향 설치간격

H1 : 옹벽지지파일 연결판간의 수직방향 배치간격

H2 : 절개홈 사이의 수직간격

W1 : 절개홈의 수평길이

W2 : 옹벽지지파일의 폭

GL: 그라운드라인

본 발명은 건물을 철거하는 공법에 관한 것이며, 더 구체적으로는 건물의 지하옹벽을 제거하는 새로운 공법에 관한 것이다.

건물의 지하층을 구축하기 위한 토목공사의 주요 내용중의 하나는 터파기와 관련한 흙막이 공사이다. 여러 가지 흙막이공법 적용에 따라 지하옹벽이 구축된 다음 흙막이 토목공사용 가설부재(흙막이 파일, 토류판, CIP 등)는 인발되어 제거되거나 일부는 지중에 매립존치됨으로써 구축된 지하옹벽은 직접 흙에 접하여 토압을 지지한다. 재령(材齡) 30년이 넘는 국내 건물들은 그 건물이 상당규모의 바닥면적 을 갖는 빌딩으로서 지하층을 갖는 경우일지라도 대부분 그 지하층의 깊이가 대략 3층 이하이며 깊이는 약 4~17m정도가 되는데, 오래된 건물들이 이처럼 비교적 낮은 지하층을 가지는 이유는 과거에는 차량 대수가 많지 않아 지하 주차공간의 확보가 필수불가결한 요청이 아닌 것과 관련한다. 철거대상이 되는 재령 30년이상의 과거건물들의 지하옹벽은 흙막이 파일과 토류벽 및 엄지말뚝을 사용하거나 지반의 조건에 따라 CIP를 사용한 토공사에 기초하여 구축된 것이 대부분이다.

본 발명에 의한 옹벽철거공법이 적용될 수 있는 지하층의 깊이는 기본적으로 대략 지하 1층~지하 3층 정도인 경우에 유용하나 기존건물 구조와 관련한 옹벽지지 방식에 따라 그 이상도 가능하다. 따라서 일반적으로 철거의 대상으로 되는 건물들의 재령이 대부분 30년이 넘는 노후된 건물로서 그 지하층의 깊이가 대개 지하 3층 이하인 것을 감안할 때 본 발명에 따른 옹벽 철거공법은 지하층을 포함한 건물 전체를 철거한 후 동일한 대지 경계 내에 건물을 신축하고자 하는 경우의 국내 대부분의 노후된 건물들에 대하여 무리없이 적용될 수 있다.

지하층을 갖는 건물을 철거한 이후에 동일한 대지경계 내에 새 건물을 신축하고자 할 경우, 구건물 지상부(地上部)에 대한 철거는 비교적 어려움이 없으나, 그 지하부분, 특히 지하옹벽은 상당한 토압을 받고 있는 부분이기 때문에 지하옹벽으로 둘러싸인 내부의 공간, 즉 지하실 내부공간으로부터 직접 그 옹벽을 무단 파괴하여 철거할 경우에는 토압을 지탱하던 내력벽이 한순간에 없어지는 결과로 되어 그 옹벽의 철거와 동시에 그 옹벽에 의해 버텨지고 있던 토압이 한꺼번에 작용함으로써 철거공간 내로 일시에 흙이 무너져 내릴 수 있기 때문에 대단히 큰 위험이 상 존한다.

이러한 이유로 건물의 철거공사시 지하층의 내부기둥을 포함한 바닥슬라브의 대부분이 모두 철거된 경우일지라도 토압을 받고 있는 건물의 외벽인 지하옹벽은 철거할 수 없는 경우가 많아 결국 그 옹벽을 그대로 남겨둔 상태에서 지하내부 공간 전체를 신속히 외부 반입토사로 되메우기 하게 된다.

이 경우 다음 공정인 신축건물 지하 터파기 공사시 신축하고자 하는 건물의 지하옹벽 라인이 철거대상이었던 잔류된 지하옹벽라인과 겹치는 경우에 흙막이공사를 위한 파일 천공작업 등에 문제점이 발생 하는데 이를 해결하기 위하여 부득히 그 존치된 지하옹벽을 제거하기 위한 목적의 흙막이 공사 및 굴토를 시행하여 잔류되었던 지하옹벽을 제거한 다음에 또다시 2차 되메우기를 함으로써 신축하고자 하는 대지경계 내의 지중에 아무런 장애물이 없는 나대지(裸垈地) 상태를 만들고, 이처럼 지중에 아무런 장애물이 없는 나대지에 대하여 비로소 신축하고자 하는 건물의 지하옹벽선에 맞춘 토공사를 재시작하지 않으면 안된다.

본 발명에 따른 철거공법은 문제로 되는 지하옹벽을 철거하기 위하여 이처럼 대단히 번거롭고 공기가 길며 비용이 많이 드는 토공사가 필요한 경우, 특히 신축하고자 하는 건물의 지하옹벽 라인이 철거대상으로 되는 지하옹벽라인과 겹치는 경우의 적용시 매우 효과적이다.

그런데 위와 같이 번거롭고 비용이 많이 드는 경우조차도 존치된 지하옹벽의 외부로부터 그 존치된 옹벽을 제거하기 위한 목적의 흙막이 공사 및 굴토를 시행하고자 할 경우, 그 옹벽 외부로부터 흙막이 공사를 하기 위하여 그 토공사에 필요한 장비반입공간 등을 확보하지 않으면 안되기 때문에 불가피하게 주변도로 등에 대하여 점용허가 등을 얻지 않으며 안되는 경우도 드물지 않은데 이는 소음, 인접건물에 대한 균열의 우려 및 대지경계의 불가피한 침입 등에 따른 대단히 큰 민원을 야기한다. 뿐만 아니라 만일 철거하고자 하는 지하옹벽이 인접 대지경계에 극히 가깝게 접하고 있어서 옹벽의 외측에 옹벽을 제거하기 위한 필요 최소한의 토공사 공간을 확보할 수 없을 경우와 같이 도저히 지하옹벽 철거공사 자체를 불가능하게 하는 경우도 없지 않다. 이는 도심의 지가(地價)가 대단히 고가여서 건축주들이 가능한 한, 땅 한 평이라도 더 넓혀서 건축하기 위해 대부분의 건물들을 대지경계선에 바로 인접하여 그 지하옹벽을 구축하는 실정과도 무관하지 않다.

본 발명에 따른 지하옹벽 제거공법은 이처럼 종래 지하옹벽을 제거함에 있어서 필요한 흙막이 토공사 및 토사의 중복반입과 중복반출에 다른 공기(工期)의 지연과 공비의 증가를 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 지하옹벽이 인접 대지경계에 극히 가깝게 접하고 있어서 옹벽의 외측에 옹벽을 제거하기 위한 토공사 공간을 확보하기 어려운 경우조차도 그 인접대지를 침범함이 없이 옹벽 내측으로부터 손쉽게 공사를 진행할 수 있어서 주변 이웃의 민원의 소지를 근본적으로 없앨 수 있는 획기적인 방법을 제공한다.

또한 본 발명에 따른 지하옹벽 제거공법은 주변건물이나 지반에 대하여 균열이나 침하 등과 같은 악영향을 일으키지 않으며 소음없이 시공할 수 있는 간편한 공법을 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 것이다.

첫째, 지하옹벽을 제거하기 위한 별도의 흙막이 가설공사를 시행하지 않고도 지하옹벽을 직접 안전하게 철거함과 아울러 동시적으로 진행되는 단 한 번의 옹벽내측 토사되메우기만으로 신축하고자 하는 옹벽라인상에 아무런 지중장애물이 존재하지 않는 형태의 나대지를 만들 수 있음으로써 건물 신축의 토공사 공기를 대폭 단축하고 공비를 크게 절감할 수 있는 경제적인 지하옹벽제거공법을 제공한다.

둘째, 지하옹벽을 그 철거하고자 하는 지하옹벽의 내측으로부터 직접 철거함으로써 종래 지하옹벽 철거시 빈번한 민원의 소지였던 인접대지에 대한 악영향, 특히 주변건물에 대하여 균열 또는 지반의 침하문제, 소음문제, 공용도로의 점용문제 등과 같은 민원을 일으키지 않는 새로운 지하옹벽제거공법을 제공한다.

세째, 철거하고자 하는 지하옹벽이 인접 대지경계에 극히 가깝게 접하고 있거나 그밖의 이유로 지하옹벽을 철거하기 위한 가설공사용 여유공간을 확보할 수 없는 등 기존의 공법을 적용하기 힘든 난공사(難工事)에 대해서도 용이하게 적용할 수 있는 새로운 지하옹벽제거공법을 제공한다.

네째, 신축하고자 하는 건물의 지하옹벽라인과 철거하고자 하는 구건물의 지하옹벽라인이 서로 중첩되는 경우에 특히 유용하게 적용할 수 있는 새로운 지하옹벽제거공법을 제공한다.

이하 본 발명의 구성을 그 실시예로서 도시한 첨부도면을 인용하여 이하 상 세히 설명한다.

본원 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 기본적으로 다음 일곱 단계의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이들 일곱단계 중 일부의 단계들은 필수공정으로도 또는 부가공정으로도 적용될 수 있는데 그 필수 또는 부가여부의 구체적 내용은 이하의 설명으로부터 잘 이해될 수 있을 것이다.

제1공정 : 지하옹벽의 내부구조물 제거공정

철거하고자 하는 건물의 지상부분이 철거된 이후에 행해지는 지하부분 제거공정으로서, 토압을 받고 있는 지하옹벽 이외의 부분인 바닥 슬라브와 내부기둥 및 보를 제거하는 공정이다. 단, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 옹벽(1 )내부에서 옹벽에 접하는 내력벽(12), 옹벽에 근접한 기둥(14) 및 그 옹벽(10)과 내력벽(12) 사이에 설치된 바닥슬라브(16) 및/또는 내력벽과 옹벽 사이에 걸쳐진 보(18)는 본 발명에 따른 초기공정의 진행 동안 옹벽을 지지하는 데에 조력(助力)할 수 있으므로 본 공정에서는 제거되지 않고 후술하는 제2공정이 완료되기까지 잠정적으로 더 존치될 수 있다. 아울러 이 공정에서 지하 최저층의 바닥슬라브(20)는 그 바닥면적 전부를 제거하지 않고 옹벽라인으로부터 소정거리 떨어진 거리(D1) 만 큼(예컨대 약 2m 정도)을 옹벽라인을 따라 남겨두는 것이 옹벽의 거동을 억제할 수 있어서 바람직하다.

제2공정 : 레이커파일 및 레이커 설치공정

지하옹벽이 내측방향으로 전도(顚倒)되는 것을 방지하기 위한 지지말뚝으로서, 도 3a에 도시한 바와 같이 철거된 공간내 지중에 레이커파일(Raker Pile:엄지말뚝)(30)을 박는다. 레이커파일의 설치간격은 토압과 구조물(지하옹벽)의 상태에 따라 구조설계에 의해 다르게 결정되는 것이지만, 대체로 레이커간 수평방향 간격은 내력벽이 있는 곳을 제외하고는 5m를 넘지 않게 설치하는 것이 바람직하며, 레이커파일의 지중근입량(地中根入量)은 지질상태에 따라야 하나 최소한 1.5m-2m이상을 유지하는 것이 바람직하다.

레이커파일(30)의 설치 이후 이 레이커파일(30)에 지지되는 옹벽버팀용 레이커(32)를 경사를 달리하여 소정의 단수(段數)(예컨대 3단)로 설치하며, 이때 옹벽측 레이커단부의 지하옹벽면에 대한 지지는 도 3 b 및 도 3c에 도시한 바와 같이 레이커를 소정 두께(예컨대 t=15mm)의 거셋플레이트(Gusset Plate)(34) 등을 통해 지하옹벽(10)에 근입된 복수개의 앙카볼트(36)(예컨대 직경 25 mm짜리)에 체결함으로써 또는 이에 부가하여 2차 케미칼앵커링 처리함으로써 행할 수 있다.

레이커파일(30) 및 레이커(32)의 설치가 완료된 이후, 도 3d에 도시한 바와 같이, 제1공정에서 존치되었던 옹벽(10 ) 내부의 옹벽측 기둥(14) 및 옹벽 내측의 내력벽(12), 그 내력벽(12)과 옹벽(10) 사이에 설치된 바닥슬라브(16) 및/또는 내력벽(12)과 옹벽(10) 사이에 걸쳐진 보(18), 그리고 옹벽라인으로부터 대략 2m정도 유지시켰던 바닥기초(20)를 소정길이(D2), 즉 대략 옹벽의 1m 이내까지 제거하여(D2≤1m) 차후 옹벽기초를 제거하기 쉽도록 한다.

본 공정에서 레이커의 설치는 한 쪽에서 일정방향으로 차례대로 시공하는 것을 원칙으로 하며, 임시로 유지시켰던 옹벽측 기둥과 지하중간층 바닥 슬라브 등을 레이커의 설치와 병행하여 제거토록 하는 것은 이후에 진행되는 후술하는 공정과 관련하여 지하옹벽의 내측 중량을 최대한 줄이기 위한 것이다.

제3공정 : 지하옹벽지지파일 설치공정

지하옹벽의 높이가 낮아 지하옹벽 전체의 하중의 크기가 비교적 적을 경우에는(예컨대, 지하 1층, 옹벽깊이 1~4m ), 레이커(32)에 의한 경사버팀지지만으로도 충분히 지하옹벽(10)을 들어올린 상태를 유지할 수 있어서(즉, 지하옹벽이 토압 등을 받아 옹벽 내측으로 전도(顚倒)하려는 수평방향력 및 지하옹벽이 자중에 의해 침강하려는 수직력을 레이커(32)가 모두 지지), 다수의 레이커(32)가 지하옹벽(10)을 들어올린 상태를 유지하는 동안에 그 지하옹벽을 그 하단부로부터 절개, 제거해 낼 수 있으나, 만약 지하옹벽의 높이가 비교적 높아서(예컨대 지하 2층 이상, 옹벽높이 5m 이상) 지하옹벽 자체의 무게와 옹벽외측 토압이 많을 때에는 복수의 레이커를 사용하더라도 그 레이커만으로는 지하옹벽을 떠받치기 어려운 경우도 있다. 따라서 이러한 경우에도 본 발명에 따른 상향식 슬라이스공법을 적용하기 위해서는 지하옹벽을 아래로부터 잘라내어 제거하는 동안 지하옹벽이 수직방향으로 침강하지 않도록 더 안정적으로 떠받쳐 지지하기 위한 별도의 수직력버팀부재가 필요하다.

본 공정은 이러한 경우에 필요한 필수적 또는 부가적 공정으로서, 그 시공순서는 전술한 제2공정 직후이며, 도 4a 내지 도 4d에 도시한 바와 같이, 레이커(32)의 설치가 완전히 끝난 후 옹벽측 바닥 기초부분을 소정간격(D3), 예컨대 약 5~7m 간격으로 절단 내지 파취하여 기초콘크리트를 완전히 제거시켜 바닥을 노출시킨 다음 본 공정의 핵심요소인 옹벽지지파일(40)을 5~7m 간격으로 설치한다. 이 옹벽지지파일(40)은 본 발명의 공법에 의해 지하옹벽을 그 아래로부터 제거해낼 수 있도록 지하옹벽을 떠받친 상태로 안정적으로 유지하는 기능을 갖는다.

지하옹벽지지파일 설치공정은 구체적으로, 도 4a 내지 도 4d에 도시한 바와 같이, 지하옹벽(10)에 대하여 소정높이(H1)(예컨대 H1=1.5m) 간격으로 복수개씩(예컨대 6~9개씩) 군(群)을 이루어 삽입된 앙카볼트(42)(예컨대 25mm)에 소정 형상(예컨대 사각형)의 금속제 연결판(44)을 체결하고, 이 연결판에 옹벽(10)에 대해 수직으로 밀착시켜 세운 지하옹벽지지파일을 용접하는 방식에 의해 옹벽(10)과 옹벽지지파일(40)을 완전히 일체화함으로써 이루어지며, 이 옹벽지지파일(40)의 하단은 지중에 충분히 근입되어 견고하게 지지된다. 따라서 지하옹벽(10)은 그 하중이 옹벽지지파일(40)을 통해 수직방향으로 지반에 전달되며 수평방향으로의 전도력은 전술한 레이커(32) 및 레이커파일(30)에 의해 지지된다.

한편, 옹벽지지파일(40)이 설치된 부분에 대해서는 수평방향으로 휠쏘컷터날 이 통과할 수 없기 때문에, 도 4b에 도시한 바와 같이, 옹벽지지파일(40)을 옹벽(10)에 부착하여 세우기 이전에 그 옹벽지지파일이 위치하게 될 수직부분에 대하여 미리 상하방향 소정간격(H2)(예컨대, H2=1~1.2m)으로 수평절단금(46)을 넣어두어야 한다. 옹벽지지파일이 접하는 옹벽에 미리 넣어지는 이 수평절단금(46)의 수평방향 폭(W1)은 당연히 옹벽지지파일의 플랜지 폭(W2)보다 더 크게 한다(W1＞W2).

본 발명에 따른 지하옹벽 제거공법에 있어서 지하옹벽이 그 하단부로부터 순차 제거되어 나오면 그 순차 제거되는 양만큼 되메우기도 동시에 순차적으로 이루어지는 것이기 때문에 옹벽지지파일(40)이 지중에 지지되는 상태(매립깊이)도 지하옹벽제거공사의 경시적(經時的) 진행이 비례하여 더욱 깊어져 견고하게 지지되며, 아울러 옹벽지지파일(40)이 지지하는 지하옹벽의 하중의 크기는 지하옹벽제거공사의 경시적(經時的) 진행이 비례하여 점점 작아지게 된다.

한편, 레이커(32)의 제거 및 옹벽에 대한 옹벽지지파일(40) 연결부(앵커볼트에 의해 옹벽(10)과 옹벽지지파일(40)이 접합된 부위)의 연결해제는 후술하는 공정에 의해 그 해당높이만큼의 옹벽제거 및 토사 되메우기가 이루어졌을 때 행하여진다.

본 공정에서 미설명부호 43(도 4c)은 옹벽지지파일(40)의 연결판(44)에 대한 용접부(45)의 접착(용접)강도가 부족할 경우에 옹벽지지파일(40)의 플랜지부를 관통하여 체결되는 볼트를 나타낸다.

본 공정은 지하옹벽의 하중이 큰 경우, 예컨대 철거하고자 하는 지하옹벽의 높이가 지하 2층 이상인 때에 적용하는 것이 바람직한 경우로서 설명하였지만 지하 2층 미만인 경우에도 안전을 고려하여 적용할 수 있음은 물론이다.

제4공정 : 차수(遮水)그라우팅 공정

제4공정은 필수적인 공정이 아니라 필요에 따라 선택적으로 추가할 수 있는 부가공정으로서, 제거하고자 하는 지하옹벽의 바깥쪽에 건수(乾水)가 흐르는 경우에 지하옹벽(10)을 그 하단부로부터 상향식으로 순차 수평 슬라이싱하여 제거할 때, 철수된 지하공간 내로 건수유입과 토사의 유실을 막기 위한 공정이다. 도 5a는 지하옹벽(10) 내측으로부터 지하옹벽을 바라본 사시도로서 도면 부호 50은 지하수위이고, 도면부호 52는 차수 그라우팅재를 주입하기 위하여 코어드릴로 지하옹벽(10)을 천공한 구멍을 나타낸다. 이 차수재 주입구멍(52)을 통해 옹벽 외측을 향하여 차수재(54)가 가압주입된다. 이 차수그라우팅재 주입용 천공구멍(52)은 차후에 후술하는 지하옹벽 절단블록체를 인양하기 위한 강철심 와이어를 체결하기 위한 구멍으로 활용될 수도 있다.

도 5b는 지하옹벽 외측에 공사에 필요한 여유공간이 있을 경우, 전술한 도 5a에 따른 차수공정 대신에 옹벽 외측에서 수직방향으로 지반을 굴착하여 그 굴착된 구멍(56)을 차수재(58) 주입구멍으로 하는 것을 도시한 것이다.

제5공정 : 지하옹벽의 기초바닥 제거공정

도 3b 에 도시된 것처럼 레이커파일(30) 및 레이커(32)에 의해지하옹벽(10)이 전도 및 침하되지 되지 않도록 견고하게 지지된 상태로 되면, 또는 이에 더하여 도 4d에 도시된 것처럼 옹벽(10)이 지하옹벽지지파일(40)에 의해 더욱 지지된 상태로 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 옹벽 하단부에 잔존하여 부착되어 있는 기초(20)가 제거된다. 이 작업은 휠쏘컷팅날을 사용하여 행하여도 되고 이와 아울러 착암기와 같은 브레이커를 병용하여도 좋다. 이러한 과정에 의해 옹벽 하단에 부착되어 있던 기초가 모두 제거되고 그 제거된 부위에 토사가 충진되면 이어서 이하의 공정이 시행된다.

제6공정 : 지하옹벽 상향식 순차제거 및 순차매립공정

도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 중심 공정인 지하옹벽 상향식 순차제거 및 순차매립공정을 나타내며, 지금까지 설명한 전술한 공정들은 본 공정을 실시하기 위한 준비공정에 해당한다고 볼 수 있다.

도 7a는 본 발명의 핵심적 기술사상이 구현되는 방식을 알 수 있는 도면으로서, 도시한 바와 같이, 휠쏘커터날에 의해 옹벽(10)이 그 하단부로부터 소정의 폭만큼씩 수평으로 절개되어 제거되고 그 제거된 부위에 토사(S)가 반입된다.

옹벽(10)은 수평방향으로 소정의 폭(W2)과 높이(H2)만큼씩, 바람직하게는 가로(W2)×세로(H2) = 3~4m×1~1.2m 크기의 대략 직사각형 모양의 절단블록체(10B)형태로 지하옹벽 모체(10)로부터 분리된다. 이때 사용하는 지하옹벽 절단수단으로는 각종 커터(Cutter)가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 콘크리트 및 철근콘크리트를 절단할 수 있으면서 절단반경이 70cm를 넘는 경우에도 사용할 수 있는 장비인 휠쏘컷터(Wheel Saw Cutter)가 현재로서 유용하다. 그러나 본 발명에서 옹벽절단수단으로서 사용하는 도구가 반드시 휠쏘커터에 국한되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 와이어쏘컷터(Wire Saw Cutter), 레이저커터 내지 워터제트커터 등을 사용할 수도 있을 것이다.

휠쏘커터는 지하옹벽에 접하여 설치되는 별도 수평레일기구에 장착되어 원격제어에 의해 무인구동된다. 휠쏘커터의 작동 메카니즘은 교량절단 등 이미 다른 분야에서 사용된 예에서와 같이 널리 공지되어 있으므로 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 7b는 대략 직사각형 형태로 절개된 지하옹벽 절단블록체(10B)를 강철심 와이어(미도시) 등을 걸어 백호우(Back Hoe) 등에 의해 인양하기에 앞서 미리 지하옹벽 절단블록체(10B) 높이(H2)의 소정부분만큼, 예컨대 (1/2)×H2 정도만큼의 토사되메우기를 선행(先行)함으로써, 지하옹벽 절단블록체(10B)의 인발 이후 그 인발된 공간에 대한 토사충전(되메우기) 시간을 가능한 한 줄일 수 있도록 하는 것이며, 지하옹벽을 그 제거되는 동안 조금이나마 더 안정적으로 지지하는 데에 기여한다.

또한 도 7b는 전술한 바와 같이 지하옹벽을 그 하부로부터 수평방향으로 소정높이만큼씩 절개하여 인발해 냄에 있어서 그 인발작업을 용이하게 하기 위하여 그 슬라이싱 각도를 옹벽 바깥쪽 하단을 향하여 경사지도록 한 것을 도시하고 있다 . 이 도면에 의해 알 수 있듯이, 지하옹벽 절단블록체(10B)의 절개면이 옹벽외측을 향하여 소정각도(θ)만큼 하향 경사짐으로써, 점선으로 표시한 것처럼, 그 지하옹벽 절단블록체()를 옹벽 내측으로 소정각도(예컨대 30°~ 45°) 기울여 화살표 A1방향으로 인발할 때에 그 기울여 빼내는 작업이 용이해진다.

한편, 이처럼 지하옹벽 절단블록체(10B)의 상단부를 옹벽 내측으로 소정각도(θ) 기울여 인발해 냄에 있어서, 예컨대 지하옹벽 절단블록체(10B)의 상단을 45°전방으로 기울인 상태에서 그 기울인 지하옹벽 절단블록체(10B)의 뒷면에 토사를 충진한 다음 그 지하옹벽 절단블록체(10B)를 전방으로 기울이기 이전의 직립상태로 되돌려 가압함으로써 그 인발부에 대한 뒷다짐을 행하면서 인발해 낼 수 있는데, 토양에 따라서는 이러한 화살표 A2 방향으로의 동작을 수회 반복하면서 지하옹벽 절단블록체(10B) 조금씩 순차적으로 인발해 내는 것이 바람직하다.

도 7c는 지하옹벽 절단블록체(10B)를 정면에서 보았을 때 그 형상이 직사각형 형상이 아니라, 예컨대 상광하협(上廣下狹)과 상협하광(上狹下廣)의 사다리꼴 모양이 횡방향으로 교대로 형성된 경우를 도시한 것이며, 도 7d 내지 도 7e는 이처럼 교대로 절개된 사다리꼴 옹벽절단블록체(10B)를 인발(引拔)하는 순서 및 그 인발순서와 관련한 토사되메우기량과의 관계를 도시한 도면이다.

지하옹벽 절단블록체(10B)를 이처럼 상광하협(上廣下狹)의 사다리꼴 모양이 횡방향으로 교대로 형성되도록 절개할 경우에는 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 도 7d에 도시한 것처럼 먼저 이들 교대로 인접하는 두 형상의 절단블록체 중 어느 것도 먼저 제거해 내기 이전에 전체적인 토사(S) 되메우기량을 지하옹벽 절단블록 체(10B) 높이(H2)의 대략 절반인 (1/2)×H2 높이까지 충전한 상태에서 인접하는 지하옹벽 절단블록체(10B) 중에서 하나 걸러씩 상협하광형(上狹下廣) 지하옹벽 절단블록체들(10B-1)를 1차로 제거하고, 그 상태에서 도 7e에 도시한 바와 같이 다시 토사(S) 되메우기를 지하옹벽 절단블록체(10B) 높이(H2)의 (2/3)×H2 내지 (3/4)×H2 높이까지 충전하며, 이어서 하나 걸러씩 남아있던 상광하협(上廣下狹)의 사다리꼴 지하옹벽 절단블록체(10B-2)를 2차로 제거해 낼 수 있다. 이 경우 2차로 제거되는 상광하협형 지하옹벽 절단블록체(10B-2)는 그 매립되어 있는 깊이가 1차로 인발되었던 상협하광형 지하옹벽 절단블록체(10B-1)보다 더 깊지만 그 형상이 상광하협(上廣下狹)으로서, 윗변에 비해 지중에 박힌 아래변이 짧아 인발에 필요한 힘에 그만큼 작아지기 때문에 문제로 되지 않는다. 이러한 절단 블록체의 형상 및 인발순서, 토사되메우기 높이의 차등시공은 절단블록체(10B)의 인발시 옹벽외측의 토사가 옹벽 내측으로 흘러들어올 개구면적을 최소화하는 데에 기여하며, 지하옹벽 절단블록체의 인발 이후에 그 제거된 하단부에 추가로 충전할 토사량 및 충전에 소요되는 시간을 줄이는 결과로 되어 지하옹벽의 저면을 신속하고 안정적으로 지중에 지지하는 데에 기여한다.

한편, 위와 같은 상광하협 지하옹벽 절단블록체(10B-1,2)간의 교차인발(交叉引拔) 및 되메우기 차등충전(差等充塡)시에 있어서도 그 상단 슬라이싱면은, 도 7b에 도시한 바와 같이, 지하옹벽 절단블록체를 옹벽 내측으로 소정각도 기울여 인발할 때에 그 기울여 빼내는 작업을 용이하게 할 수 있도록 하기 위하여 그 슬라이싱 각도를 옹벽 바깥쪽 하단을 향하여 소정각도(θ) 경사지도록 하는 것이 바람직함은 물론이다.

절단블록체가 기존 옹벽으로부터 분리되어 제거되면 즉시 적어도 그 해체되어 나온 이후의 옹벽 하단선 이상의 높이까지 토사 되메우기를 하며 동시에 장비를 이용하여 다짐을 줌으로써 옹벽 밖의 토사가 옹벽 내측으로 유입되어 들어오는 것을 방지하는 한편 옹벽하단의 지반에 대한 지지를 도모한다.

위와 같은 순차적 상향식 슬라이스 공법에 의해 지하옹벽 제거과정은 도 7f내지 도 7i에 도시한 것처럼, 그 하단부로부터 점증적으로 제거되어 나옴과 동시에 그 순차 제거되는 높이만큼씩 되메우기가 동시에 순차적으로 이루어지는 것이며 옹벽 하단부로부터 제거가 이루어짐에 따라 옹벽을 다단으로 경사지지하고 있던 레이커(32)도 그 맨 아래쪽 레이커로부터 순차제거되고 필요에 따라 상단을 지지하기 위해 재설치되며 레이커가 모두 제거된 경우에는 레이커파일(30)도 제거된다.

구체적으로 도 7g는 도 7f의 과정을 진행함에 있어서 토사되메움이 진행되어 더 이상 옹벽지지의 필요가 없게 된 하단측 레이커를 제거하는 한편 옹벽의 제거가 완료된 부분에 대해서는 그 옹벽을 지지하는데 사용되었던 레이커파일을 인발하는 개념을 도시한 것이며, 도 7h는 도 7g의 과정을 더 진행함에 있어서 지하층고가 높은 옹벽 쪽에 대한 지지기능을 담당하고 있던 레이커파일 중에서 그 공정의 진행에 따라 사명을 다하여 더 이상 존치의 필요가 없어진 경우 이를 제거하는 개념을 도시한 것이며, 도 7i는 레이커가 역활을 다함에 따라 최종적으로 남아있던 레이커지지파일에 대해서도 그 인발을 행하는 것을 나타내는 단면도, 그리고 도 7j는 지하옹벽이 모두 제거되고 그라운드라인까지 토사되메우기가 이루어진 상태에서, 지중 에 수직으로 매립되어 잔류되어 있던 지하옹벽지지파일을 최종적으로 인발해 내는 것을 도시한 단면도이다.

제7공정 : 지하옹벽지지파일 인발제거공정

전술한 제6공정이 모두 끝남으로써 지하옹벽이 모두 제거되고 이와 동시에 그라운드라인(Ground Line)까지 토사 되메우기가 이루어진 다음에는 최종적으로 지하옹벽지지파일(40)이 인발되어 제거됨으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 신축하고자 하는 대지의 지중에는 아무런 장애물이 매립되어 있지 않은 순수한 형태의 나대지를 얻게 되며, 이로써 본 발명에 따른 공법에 의한 지하옹벽 제거공사가 종료한다.

전술한 본 발명에 따른 공법의 시행에 있어서 레이커파일이나 레이커 또는 옹벽지지파일 등과 같은 구조부재의 갯수 내지 그 치수, 각 파일들의 지중근입량산정, 앵커볼트의 크기 및 정착길이, 연결판 등에 대한 볼트접합 또는 용접접합길이, 절단블록체의 크기 등과 같은 각 디멘젼은 현장조건에 따른 정확한 구조역학적 설계치수에 의해 구해질 수 있는 것으로서, 당연히 본 명세서에서 예시적으로 제시된 치수와 다를 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이는 본 명세서의 특허청구범위에 기재된 것을 특징으로 하는 공법의 적용시, 철거하고자 하는 대상물의 현장조건(건물조건, 지질조건, 인접환경조건 등)에 따라 정확한 구조계산이 뒷받침되어야 하는 것을 의미하는 것이며, 본 발명의 권리범위가 본 명세서에서 예시적으로 제시된 물 리적인 부재치수 등에 국한되게 해석되어서는 안된다는 것을 의미하는 것이다.

본 발명에 따른 전술한 바와 같은 지하옹벽제거공법은 기존 흙막이 공사에 비하여 토사의 중복반입과 중복반출, 반입된 토사의 내부 굴토 등 번거로운 작업을 없앨 수 있어서 공기를 현저히 단축시킬 수 있고, 기존 흙막이 공사에 비하여 공사비를 상당한 수준으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 옹벽외부의 파일천공으로 인한 도로점용 등 흙막이 공사와 관련하여 추가 준비하여야할 제반사항을 일시에 해결할 수 있으며, 소음, 기타 민원 등을 사전에 차단할 수 있으며, 지하옹벽제거가 대단히 어려운 난공사에 대해서도 유용하게 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 토압을 받고 있는 지하옹벽을 제외한 옹벽 내측 지하구축물을 제거하는 지하옹벽 내부구조물 제거공정과;

   지하옹벽 내부의 구조물이 제거됨으로써 생긴 공간의 지중에 레이커파일을 박고 이 레이커파일에 옹벽버팀용 레이커를 걸어 옹벽을 지지하는 레이커파일 및 레이커 설치공정(제1공정)과;

   지하옹벽을 그 아래측으로부터 소정의 형상과 크기로 절개하는 지하옹벽 부분절개공정(제2공정)과; 그리고,

   상기 제2공정에 의해 옹벽의 하단부로부터 부분절개된 지하옹벽 절단블록체를 인양하여 제거함과 아울러 적어도 그 지하옹벽 절단블록체가 제거된 높이 이상으로 토사 되메우기를 실시하는 과정을 반복적으로 실시함으로써 지하옹벽을 그 하단측으로부터 위쪽으로 향하여 상향식으로 제거하는 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정(제3공정);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
2. 제1항에 있어서,

   지하옹벽의 절개는 휠쏘컷터(Wheel Saw Cutter)에 의해 이루어지는 것을 특 징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1공정 이후 제2공정 이전에 소정간격을 두어 지하옹벽지지파일을 옹벽에 일체화시켜 그 지하옹벽지지파일로 하여금 지하옹벽의 수직하중을 지반에 지지시키는 지하옹벽지지파일설치공정이 더 실시되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
4. 제3항에 있어서,

   지하옹벽지지파일설치공정은 지하옹벽에 소정높이 간격으로 복수개씩 군을 이루어 삽입된 앙카볼트에 대하여 소정 형상의 금속재 연결판을 체결하고, 이 연결판에 대하에 옹벽에 수직으로 밀착시켜 세운 지하옹벽지지파일을 접합함으로써 옹벽과 옹벽지지파일을 일체화시키는 한편, 지하옹벽지지파일의 하단이 지중에 근입되어 지반에 지지됨으로써 옹벽의 하중이 지하옹벽지지파일에 의해서 지중에 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 옹벽지지파일을 옹벽에 부착하여 세우기 이전에 미리 그 옹벽지지파일이 위치하게 될 옹벽의 수직부분에 대하여 상하방향 소정간격을 두어 수평절개홈을 형성하며, 이 때 그 수평절개홈의 수평방향 폭은 옹벽지지파일의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 제3공정을 그라운드레벨까지 완료한 이후 지하옹벽지지파일을 인발하여 제거하는 공정을 더 실시하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제2공정에 앞서서 지하옹벽에 차수재 주입구멍을 뚫거나 옹벽의 외측에서 그 옹벽에 바로 접하여 지중에 수직방향으로 이 차수재 주입구멍을 뚫고, 그 차수재주입구멍을 통해 옹벽의 외측을 향하여 차수재를 가압주입하는 공정이 더 실시되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
8. 제1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 제2공정에 따라 상기 지하옹벽이 그 아래측으로부터 소정의 형상과 크기로 부분절개되는 절단블록체는 상협하광사다리꼴과 상광하협사다리꼴이 수평방향으로 교대로 반복형성되는 형태의 것이고, 그 제거순서는 상협하광사다리꼴 절단블록체들이 먼저 제거된 다음 이어서 상광하협 사다리꼴이 제거되며, 이때 상협하광 사다리꼴 절단블록체들을 제거할 때의 토사되메움높이보다 상광하협 사다리꼴 절단블록체들을 제거할 때의 토사되메움높이가 더 높은 것을 특징으로 하는 지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법.

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