KR100794609B1 - 충전강관 루프와 콘크리트 벽체를 이용한 지하구조물축조방법 - Google Patents

충전강관 루프와 콘크리트 벽체를 이용한 지하구조물축조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하구조물 축조방법에 관한 것으로, 다수개의 강관을 압입하여 시공예정 지하구조물의 루프를 구축한 후, 상기 강관 루프의 양측에서 하향으로 벽체 트렌치를 굴착하고 콘크리트를 타설, 양생하여 양측 벽체를 구축한 다음, 강관 루프와 양측 콘크리트 벽체 사이의 내부 공간을 굴착하여 지하구조물을 축조하는 방법에 있어서, 상기 루프를 구성하는 강관의 압입과 동시에 시공될 양측 벽체의 하부에 미리 하부 갤러리관을 압입한 후 벽체 시공을 시행하는 것을 특징으로 한다.
지하구조물, 터널, 충전강관, 파이프 루프, 트렌치 벽체, 박스형, 아치형

Description

충전강관 루프와 콘크리트 벽체를 이용한 지하구조물 축조방법{Construction method of underground structure using concrete filled pipe roof and concrete wall}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 수직갱 굴착 및 강관 압입 준비 공정을 보여주는 개략도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 상부 갤러리관 압입 공정을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 슬라브관 및 하부 갤러리관 압입 공정을 보여주는 도면.

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부 갤러리관을 서로 연결하는 연결강관을 압입하는 공정을 보여주는 도면.

도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부 갤러리관에 지지강관을 압입하는 공정을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 슬라브관에 콘크리트를 충전하는 공정을 보여주는 도면.

도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 측벽 형성용 공간을 피씨판을 이용하여 굴착하는 공정을 보여주는 도면.

도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 측벽 형성용 공간을 수직홀을 이용하여 굴착하는 공정을 보여주는 도면.

도 6c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 측벽 형성용 공간을 수직홀을 이용하여 굴착하는 공정을 보여주는 사시도.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부 갤러리관 및 측벽 형성용 공간에 콘크리트를 타설하는 공정을 보여주는 도면.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 상부 갤러리관에 콘크리트를 충전하고 구조물 내부를 굴착한 후 바닥 콘크리트를 타설하여 지하구조물을 완성하는 공정을 보여주는 도면.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 메인강관 압입 공정을 보여주는 도면.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 서브강관 압입 공정을 보여주는 도면.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 지지보 구축 및 하부 갤러리관 압입 공정을 보여주는 도면.

도 12a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부 갤러리관을 서로 연결하는 연결강관을 압입하는 공정을 보여주는 도면.

도 12b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부 갤러리관에 지지강관을 압입하는 공정을 보여주는 도면.

도 13a은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 측벽 형성용 공간을 피씨판을 이용하여 굴착 공정을 보여주는 도면.

도 13b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 수직홀을 이용하여 측벽 형성용 공간 굴착 공정을 보여주는 도면.

도 13c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 수직홀을 이용하여 측벽 형성용 공간 굴착 공정을 보여주는 사시도.

도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 하부강관 및 측벽 형성용 공간에 콘크리트를 타설하는 공정을 보여주는 도면.

도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지하구조물 축조방법에 있어서 메인강관 및 서브강관에 콘크리트를 충전하고 구조물 내부를 굴착한 후 바닥 콘크리트를 타설하여 지하구조물을 완성하는 공정을 보여주는 도면.

도 16 내지 도 22는 종래 박스형 지하구조물 축조방법을 개략적으로 순서대로 나타낸 도면.

도 23 내지 도 28은 종래 아치형 지하구조물 축조방법을 개략적으로 순서대로 나타낸 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110a, 110b : 상부 갤러리관 120 : 슬라브관

130a, 130b : 하부 갤러리관 140 : 연결강관

142 : 지지강관 150 : 트렌치 벽체

152 : 가이드 벽체 154 : 측벽 지지용 피씨판

156 : 스트러트 158 : 수직홀

160 : 바닥 콘크리트 210a, 210b : 메인강관

220 : 서브강관 225 : 지지보

230a 230b : 하부 갤러리관 240 : 연결강관

242 : 지지강관 250 : 트렌치 벽체

258 : 수직홀 260 : 바닥 콘크리트

본 발명은 지하구조물 축조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강관을 이용하여 지하에 거대한 루프(Concrete filled Tube Roof)를 형성하고 벽체(Trench Wall)를 구축한 후 강관의 하부를 굴착함으로써 지하구조물을 축조하는 방법에 있어서 벽체의 지반조건이 연약할 경우에 효과적으로 적용 가능한 지하구조물 축조방법에 관한 것이다.

지하상가, 지하철 및 지하철 역사, 지하주차장, 지하차도, 지하통신구, 터널, 지하도수로 등의 지하구조물을 축조하기 위해 기존에 가장 많이 사용해 온 방법은 개착식(Open Cut) 공법이나 이는 지상교통의 흐름을 방해하고 공사소음 및 주변의 침하로 인한 민원발생 등의 문제점을 야기시켜 왔다.

이에 대한 대안으로 국내에서는 외국의 프론트 잭킹(Front Jacking)이나 파이프 루프(Pipe Roof) 공법과 같은 비개착식 공법이 도입되어 사용되어 오고 있다.

이러한 공법들은 발진기지를 지상에 설치하고 횡단 구조물을 형성할 때에는 그 적용성이 우수하나 도로 레벨보다 낮은 즉, 지하공간에서 발진하는 형식의 횡단 지하구조물을 축조할 경우에는 효율성이 매우 떨어진다.

특히 도심지 내에서 횡단 지하차도나 철도 구조물을 축조할 경우와 지하철과 같이 심도가 대략 15m 이하에서 형성되는 지하구조물의 경우 많은 작업 공정을 효과적으로 적용하기가 열악하고 불안정하기 때문에 그 적용성이 매우 낮아진다. 따라서 위의 공법들은 우리나라와 같이 주변 환경과 지질조건이 까다롭고 협소한 장소에서는 사용에 제약이 따를 뿐만 아니라 고가로서 경제적으로도 부담이 되어 왔던 것이 사실이다.

그래서 본 출원인의 특허인 대한민국 특허 제322844호와 특허 제322845호가 제안되었다.

도 16 내지 도 20은 특허 제322844호에 의한 지하구조물의 시공단계를 나타낸 단면도로서, 시공순서는 도 16에 도시된 바와 같이 대형강관(갤러리관)(110a)(110b) 2개를 지하구조물의 진행방향으로 나란히 압입하면서 내부 토사를 제거한 후, 도 17에 도시된 바와 같이 대형강관(110a)(110b) 내부에서 직각방향으로 다수의 소형강관(슬라브관)(120)들을 연이어 압입하면서 내부 토사를 제거한 후 콘크리트를 충전한 다음, 도 18, 19에 도시된 바와 같이 갤러리관(110a)(110b)의 하부로 수직하게 굴착하고 콘크리트를 타설하여 벽체(150)를 형성한 다음, 도 20에 도시된 바와 같이 갤러리관(110a)(110b) 내부에 콘크리트를 타설하여 벽체와 슬라브를 연결하고 루프와 벽체로 형성된 공간 내부를 굴착한 후, 바닥 콘크리트(160)를 타설함으로써 지하구조물의 축조가 완료된다.

도 21 내지 도 28은 특허 제322845호에 의해 지하구조물을 시공하는 순서를 도시한 단면도로서, 시공순서는 도 21에 도시된 바와 같이 좌우 메인강관(210a)(210b)을 지하구조물의 루프 길이방향으로 압입하고, 도 22에 도시된 바와 같이 상기 좌우 메인강관(210a)(210b) 사이에 다수개의 서브강관(220)을 터널의 루프 길이방향으로 압입하여 강관을 아치형으로 배치한 다음, 도 23에 도시된 바와 같이 상기 좌우 메인강관(210a)(210b)에서 하향으로 토류벽을 유지하면서 벽체(250)를 굴착하고, 도 24에 도시된 바와 같이 상기 메인강관(210a)(210b)의 하향으로 형성된 공간에 콘크리트를 타설하여 터널 측벽(250)을 형성한 다음, 도 25에 도시된 바와 같이 상기 측벽(250)의 경화 후 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220)의 흙을 제거하고 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220) 하부를 절개하되 터널의 횡방향으로 양측벽까지 절개하여 절개부분에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 아치형 거더 지지보(225)를 형성하고, 도 26에 도시된 바와 같이 상기 지지보(225)가 경화한 후 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220) 내부에 순차적으로 콘크리트를 채워 경화시키고, 도 27에 도시된 바와 같이 상기 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220)의 내부 콘크리트 경화 후 터널의 내부 흙을 단계별로 제거하고, 도 28에 도시된 바와 같이 상기 터널의 내부 흙파기 완료 후 터널의 바닥에 콘크리트(260)를 타설하는 단계로 지하구조물의 축조가 완료된다.

상기 특허들은 강관 루프와 콘크리트 벽체를 이용한 지하구조물 축조공법으로 변화가 심한 국내 토질에 다목적으로 대응할 수 있으며 무진동, 무소음으로 주변환경을 변화시키지 않고 필요한 지하공간을 축조할 수 있으며 공기단축 및 안정 성이 우수하고 경제적인 지하구조물 축조공법이라는 공통점을 가지고 있다.

차이점은 특허 제322844호의 경우 강관 루프가 갤러리관과 슬라브관으로 구성되어 전체적인 구조물이 박스형인 반면, 특허 제322845호는 강관 루프가 메인강관과 서브강관 및 지지보로 구성되어 전체적인 구조물이 아치형이라는 점에 있다.

한편, 양 특허 모두 벽체의 접지 지반조건이 연약할 경우에는 지반의 지지력을 보강하여 침하에 대해 안정성을 확보하는 방안이 강구되어야 한다. 이를 위해 종래에는 연약지반 지지확보용 강관 말뚝을 타입하거나, 지반 보강 그라우팅을 시행하거나, 트렌치 벽체의 근입장을 연장하거나, 강재 함체로 지지하면서 굴착하는 방법들이 적용되었다.

그러나, 이들 공법은 시공이 어려울 뿐만 아니라 많은 시간이 소요되어 공기지연 및 공사비 증가의 원인이 된다.

본 발명은 상기한 종래 특허들을 개량한 것으로, 강관 루프와 콘크리트 벽체를 이용한 지하구조물 축조방법에 있어서 벽체의 지반조건이 연약할 경우에 효과적으로 적용 가능한 지하구조물 축조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 다수개의 강관을 압입하여 시공예정 지하구조물의 루프를 구축한 후, 상기 강관 루프의 양측에서 하향으로 벽체 트렌치를 굴착하고 콘크리트를 타설, 양생하여 양측 벽체를 구축한 다음, 강관 루프와 양측 콘크리트 벽체 사이의 내부 공간을 굴착하여 지하구조물을 축조하는 방법에 있어서, 상기 루프를 구성하는 강관의 압입과 동시에 시공될 양측 벽체의 하부에 미리 하부 갤러리 관을 압입한 후 벽체 시공을 시행하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법에 의해 달성된다.

이때, 상기 강관 루프는 양측단을 구성하는 상부 갤러리관과 상기 상부 갤러리관 사이에 갤러리관의 길이방향에 대해 수직하게 연이어 압입된 다수개의 슬라브관으로 구성되거나 상기 강관 루프는 좌우측단을 구성하는 메인강관과 상기 메인강관 사이에 아치형으로 압입된 다수개의 서브강관과 상기 서브강관들을 가로질러 소정 간격으로 설치된 지지보로 구성된다

그리고, 상기 하부 갤러리관을 서로 연결하도록 하부 갤러리관의 길이방향에 대해 수직하게 소정 간격으로 다수개의 연결강관이 압입되거나, 상기 하부갤러리관에는 각각 하부 갤러리관에 수직하게 지지강관이 관통하여 압입될 수 있다.

또한, 벽체 시공시 상부 갤러리관 또는 메인강관의 길이방향으로 소정 간격으로 상부 갤러리관 또는 메인강관에서 상기 하부 갤러리관까지 수직홀을 형성시키고 이 수직홀을 이용해 벽체를 굴착하는 것이 가능하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 지하구조물을 이루는 벽체의 지반조건이 연약할 경우에 효과적으로 대응하기 위한 것으로, 지하구조물의 루프를 구성하는 강관의 압입과 병행하여 벽체의 지지지반의 영역을 확장시켜 지반 저항 성능을 향상시키고 또한 지중에 축조되는 구조물을 삼차원적으로 짜임새 있게 구축하여 전체 강성을 향상시켜 구조물의 안전성을 확보할 수 있도록 하는 하부 갤러리관을 압입하는 방법을 적용하며, 루프 구조를 구성하는 방법에 따라 제 1 실시예와 제 2 실시예로 구분한다.

<제 1 실시예>

(상부 갤러리관 압입)

먼저 상부 갤러리관을 압입하기 위한 준비단계로서 도 1에 도시된 바와 같이 지표에서 수직으로 지하구조물의 시공위치까지 수직갱(1)을 굴착하여 작업구를 형성시킨다. 이렇게 형성된 작업구는 강관을 압입하기 위한 발진기지로 사용되며, 지하구조물의 길이가 길어지면 발진기지를 중앙부에 설치하여 양방향으로 강관을 압입할 수 있으며, 작업구간 내 일정 간격마다 여러 개소의 중간 발진기지를 설치하여 장연장의 지하구조물도 시공할 수 있다.

작업구의 시공이 완료되면 강관 추진 작업시 반력에 견딜 수 있도록 반력벽(2)을 설치한 후 강관 추진을 위한 유압 잭(3)과 같은 압입수단을 설치하고 압입수단을 이용하여, 도 2에 도시된 바와 같이 상부 갤러리관(110a)(110b)을 시공예정 지하구조물의 루프 좌우단에서 지하구조물의 길이방향으로 순차적으로 압입하면서 내부 토사를 제거한다.

(슬라브관 및 하부 갤러리관 압입)

상부 갤러리관(110a)(110b)의 압입이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 갤러리관(110a)(110b) 중 일측 갤러리관에서 타측 갤러리관으로 연이어 다수개의 슬라브관(120)을 압입한다.

상기와 같은 루프 형성을 위한 슬라브관(120)의 압입과 병행하여, 벽체가 형성될 지반 하부에 하부 갤러리관(130a)(130b)을 압입한다. 이 하부 갤러리관(130a)(130b)은 벽체가 형성되었을 때 벽체에 작용하는 하중에 의한 하부지반의 응력을 완화시키고 벽체 하부에 강성 골조체를 형성시켜 벽체의 국부적인 지반 안정성을 확보하기 위한 것이다. 또한 벽체 굴착에 따라 발생하는 지하수 및 토사의 반출통로로 활용된다.

이때, 하부 갤러리관의 하부 반단면 주변에 시멘트 계열 몰탈 그라우팅을 실시하여 연약한 지반에 대한 보강을 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 도 4a에 도시된 바와 같이 상부 갤러리관(110a)(110b)과 벽체 및 하부 갤러리관(130a)(130b)으로 구성되는 양측 벽체 간을 서로 연결시켜서 삼차원 골조구조로 구성하여 전체 강성을 증대시키고, 지지지반이 연약하여 지내력이 확보되지 않거나 시공시 지반침하를 방지하기 위해 하부 갤러리관(130a)(130b)의 축방향에 대해 직각방향으로 다수개의 연결강관(140)을 압입할 수 있다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이 하부 갤러리관(130a)(130b)의 축방향에 대해 직각방향으로 지지강관(142)을 관통시켜 소정 길이만큼 돌출시킴으로써 벽체 하부 구근부의 지지면적(지내력 분포 면적)을 확장하여 작용 지압응력을 저감시킬 수 있다.

(슬라브관 콘크리트 충전)

슬라브관(120)의 압입이 완료된 후, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 슬라브관 (120)내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전한다. 또한, 하부 갤러리관(130a)(130b)을 연결하는 연결강관(140) 또는 지지강관(142)이 압입된 경우 연결강관(140) 또는 지지강관(142) 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전한다.

(지하구조물 측벽용 트렌치 굴착)

지하구조물의 벽체를 축조하기 위하여 상부 갤러리관(110a)(110b)을 하향으로 소정의 크기만큼 절개하여 하향으로 굴착한다. 이때, 강관 절개에 따른 갤러리관(110a)(110b)의 형상 유지 및 지반침하, 강관 응력 분포에 대한 안정성을 확보하기 위해 통상적으로 H-형강, L형강, C형강 등과 같은 보강링으로 강관 내부에 소정 간격으로 용접 배치한다.

한편, 도 6a에 도시된 바와 같이, 벽체 형성용 공간부 굴착시 상부 갤러리관(110a)(110b)의 하부 양측에 가이드 벽체(Guide Wall)(152)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 가이드 벽체(152)는 벽체 굴착 구간의 작업성을 확보하고 상부 갤러리관(110a)(110b)과 슬라브관(120)의 상부에 재하되는 상재하중을 원활하게 지반에 전달시키기 위한 안전 보호장치로서의 역할을 하게 된다.

설치방법은 상부 갤러리관(110a)(110b)의 하부를 절단한 후 상부 벽체 굴착 구간의 작업성을 확보할 수 있도록 소정 깊이로 굴착한 후 굴착면에서 그라우팅재나 철근망을 설치하고 형틀 기능과 구조적 보강 기능을 갖는 피씨판을 겹쳐서 설치하고 굴착면에 피시판 사이에 그라우팅함으로써 설치가 완료된다.

다음으로, 굴착면에 토사의 붕괴를 방지하기 위하여 특별히 제작된 콘크리트 피씨판(토류판)(154)을 양면으로 설치하고 피씨판(154)과 피씨판(154) 사이에는 스 트러트(156)를 설치하여 굴착면이 붕괴되는 것에 대비하여야 하며, 굴착시 피씨판(154)크기만큼 굴착하고, 피씨판(154)을 설치해야만 한다. 이때 과도한 선행굴착은 피하여야 한다. 이와 같이 반복작업으로 소정의 심도까지 굴착을 완료한 후 후술하는 바와 같이 철근 콘크리트를 타설하여 벽체를 완료한다. 이때, 피씨판은 제작시 방수처리를 하고 피씨판과 피씨판의 연결부에는 지수팽창제를 사용하여 밀봉을 함으로써 벽체의 방수를 완벽하게 처리한다.

한편, 도 6b, 6c에 도시된 바와 같이 벽체 굴착시 상부 갤러리관(110a)(110b)의 길이방향으로 소정 간격으로 상부 갤러리관(110a)(110b)에서 상기 하부 갤러리관(130a)(130b)까지 수직홀(158)을 형성시키고 이 수직홀(158)을 이용해 벽체를 굴착하는 것도 가능하다.

이때 수직홀(158)의 붕괴를 방지하고 안전성을 확보하기 위해 케이싱을 소정 길이 단위로 반입하여 설치하면서 천공작업을 실시하는 것이 바람직하다. 이 수직홀(158)은 벽체 굴착시 발생한 토사의 반출구나 유입 지하수의 통수로로서 활용하여 벽체 굴착공사의 기간 단축 및 작업자의 시공 안전성을 확보할 수 있게 된다.

(하부 갤러리관 콘크리트 충전 및 지하구조물 측벽 콘크리트 타설)

측벽용 공간의 굴착 시공이 완료되면, 하부 갤러리관(130a)(130b)의 상부를 벽체 폭만큼 관 길이방향으로 소정 스팬으로 절개하여 상부 벽체의 수직철근이 연속적으로 하부 갤러리관(130a)(130b)까지 배근되도록 한다. 이는 벽체와 하부 갤러리관의 구조적 일체성을 확보하고 또한 절개부를 통해 배치된 수직철근의 전단에 대한 저항력과 콘크리트의 전단마찰강도 및 쐐기작용 성능을 확보하기 위함이다.

그 후 도 7에 도시된 바와 같이 지하구조물의 하부 강성과 지지능력을 향상시키고자 배치한 하부 갤러리관(130a)(130b)에 철근을 배근하고, 하부 갤러리관(130a)(130b)으로부터 벽체 상부까지 콘크리트를 타설하고 양생한다.

(상부 갤러리관 콘크리트 충전)

벽체 시공이 완료되면 도 8에 도시된 바와 같이 상부 갤러리관(110a)(110b))에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전한다.

(지하구조물 내부 굴착)

그 후 상기 상부 갤러리관(110a)(110b), 슬라브관(120), 측벽(150) 및 하부 갤러리관(130a)(130b)으로 구성된 지하구조물 내부의 토사를 단계별로 굴착한다. 굴착은 중앙 부분을 우선 굴착하고 측벽부를 차후에 굴착한다.

한편 슬라브관(120)의 경간 길이가 큰 경우 즉, 양 측벽간의 거리가 클 경우에는 중앙 부분부터 트렌치 굴착을 실시하여 소정의 지반고까지 도달하면 주형보 및 지보공을 이용하여 상부 토압을 지지하는 가시설을 배치하고 중앙기둥을 설치한 후 이 가시설을 철거한다.

(바닥 콘크리트 타설)

지하구조물의 내부 굴착이 완료되면 하부에 배수 시설을 설치하고 도 8에 도시된 바와 같이 바닥 콘크리트(160)를 타설하여 구조물을 완성시킨다.

<제2실시예>

제 2 실시예는 상기 제 1 실시예와는 강관 루프의 시공공정이 상이할 뿐 나머지 시공공정은 동일함으로 반복되는 부분에 대한 설명은 간략히 하거나 생략한 다.

(메인강관 압입)

지표에서 수직으로 지하구조물의 시공위치까지 수직갱을 형성하고, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 수직갱에서 압입수단을 이용하여 시공예정 지하구조물의 좌우측단에서 메인강관(210a)(210b)을 지하구조물의 길이방향으로 압입하고 내부 토사를 제거한다.

(서브강관 압입)

도 10에 도시된 바와 같이 양측 메인강관(210a)(210b) 사이에 다수개의 서브강관(220)을 메인강관(210a)(210b)과 나란히 압입하여 강관 배치가 아치형이 되도록 하면서 내부 토사를 제거한다.

(지지보 구축 및 하부강관 압입)

도 11에 도시된 바와 같이 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220)하부를 절개하되 터널의 횡방향으로 양측벽까지 절개하고 그 하부를 굴착한 후 굴착부분에 콘크리트를 충진시켜 지지보(225)를 형성한다. 이와 동시에 트렌치 벽체가 형성된 지반의 하부에 하부 갤러리관(230a)(230b)을 압입하면서 내부 토사를 제거한다. 이때 하부 갤러리관(230a)(230b)에는 제 1 실시예와 마찬가지로 연결강관(240) 또는 지지강관(242)이 더 압입될 수 있다(도 12a, 12b 참조).

(측벽용 공간 형성 단계)

도 13a에 도시된 바와 같이 상기 메인강관(210a)(210b)에서 하향으로 토류벽을 유지하면서 지하구조물 측벽용 공간을 굴착한다. 이때, 제 l 실시예와 같이, 메 인강관(210a)(210b)의 하부 양측에 가이드 벽체(Guide Wall)(252)를 설치하는 것이 바람직하며, 도 13b, 13c에 도시된 바와 같이 수직홀(258)을 소정 간격으로 선시공한 후 벽체를 굴착하는 것도 가능하다.

(지하구조물 측벽 구축)

도 14에 도시된 바와 같이 지하구조물 측벽용 공간과 하부 갤러리관(230a)(230b)에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설한다.

(메인강관 및 서브강관 콘크리트 충전 단계)

도 15에 도시된 바와 같이 상기 메인강관(210a)(210b)과 서브강관(220)에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전한다.

(내부 굴착 단계)

상기 메인강관(210a)(210b) 및 서브강관(220), 측벽(250) 및 하부 갤러리관(230a)(230b)으로 구성된 지하구조물 내부의 토사를 단계적으로 굴착한다.

(바닥 콘크리트 타설)

도 15에 도시된 바와 같이 지하구조물의 바닥을 구성하는 바닥 콘크리트(260)를 타설하여 구조물을 완성한다.

이상과 같이 시공되는 본 발명에 따른 지하구조물은 지하상가, 지하철 및 지하철 역사, 지하 주차장, 지하차도, 지하통신구, 터널, 지하 도수로 등의 다목적 용도로 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 극연약지반 또는 토질변화가 심한 지역 의 지하구조물 구축 작업이 가능하고, 지반 거동의 극소화로 인한 인접 구조물의 피해 우려를 최소화할 수 있고, 지하 작업에 관계없이 원활한 지상 교통흐름, 철도운행, 보행의 확보가 가능하며, 주변환경에 대란 영향이 최소화되어 소음 분진 등의 민원 우려가 적고, 외부의 기상조건에 관계없이 일관된 작업진행이 가능하다.

특히 트렌치 벽체의 지지지반 조건이 연약할 경우에 강관을 활용하여 전체 구조물의 강성을 확보하고 원단면에 반경방향으로 분포하는 외압저항능력이 균등하게 방사상으로 분포되어 지반 저항력을 효과적으로 분포시킬 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

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  9. 시공될 지하구조물의 루프를 이루는 상부 갤러리관을 지하구조물의 길이방향으로 압입하면서 내부 토사를 제거하는 상부 갤러리관 압입 공정과;
    상기 상부 갤러리관 중 어느 하나의 상부 갤러리관에서 다른 하나의 상부 갤러리관으로 다수개의 슬라브관을 연이어 압입하면서 내부 토사를 제거하고 동시에 상기 상부 갤러리관의 하부로 시공될 지하구조물의 벽체 높이만큼 이격하여 상부 갤러리관과 나란하게 하부 갤러리관을 압입하면서 내부 토사를 제거하는 슬라브관 및 하부 갤러리관 압입 공정과;
    상기 슬라브관 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 슬라브관 콘크리트 충전 공정과;
    상기 상부 갤러리관에서 하향으로 지하구조물 측벽용 공간을 굴착하는 지하구조물 측벽용 공간 형성 공정과;
    상기 하부 갤러리관에 철근을 배근하면서 동시에 지하구조물 측벽용 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 하부 갤러리관 및 측벽 콘크리트 타설 공정과;
    상기 상부 갤러리관에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 상부 갤러리관 콘크리트 충전 공정과;
    상기 상부 갤러리관, 측벽 및 하부 갤러리관으로 구성된 지하구조물 내부의 토사를 굴착하는 공정과;
    지하구조물의 바닥을 구성하는 바닥 콘크리트를 타설하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지하구조물 측벽용 공간 형성 공정은 상부 갤러리관의 길이방향으로 소정 간격으로 상부 갤러리관에서 상기 하부 갤러리관까지 수직홀을 형성시키고 이 수직홀을 이용해 벽체를 굴착하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 슬라브관 및 하부 갤러리관 압입 공정은 하부 갤러리관 중 일측 갤러리관에서 타측 갤러리관으로 연결강관을 압입하면서 내부 토사를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 슬라브관 및 하부 갤러리관 압입 공정은 하부 갤러리관의 길이방향에 대해 수직하게 지지강관을 관통시켜 소정 길이만큼 돌출시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  13. 예정 지하구조물의 좌우측단에서 메인강관을 지하구조물의 길이방향으로 압입하고 내부 토사를 제거하는 메인강관 압입 공정과;
    상기 메인강관 사이에 아치형으로 다수개의 서브강관을 압입하고 내부 토사를 제거하는 서브강관 압입공정과;
    상기 서브강관의 하부를 절개하되 지하구조물의 횡방향으로 양측벽까지 절개하고 그 하부를 굴착한 후 굴착부분에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 지지보를 형성함과 동시에 상기 메인강관 하부에 하부 갤러리관을 지하구조물의 길이방향으로 압입하면서 내부 토사를 제거하는 지지보 형성 및 하부 갤러리관 압입 공정과;
    상기 메인강관에서 하향으로 지하구조물 측벽용 공간을 굴착하는 지하구조물 측벽용 공간 형성 공정과;
    상기 하부 갤러리관 및 지하구조물 측벽용 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 하부 갤러리관 콘크리트 충전 및 지하구조물 측벽 구축 공정과;
    상기 메인강관과 서브강관에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 강관 콘크리트 충전 공정과;
    상기 메인강관, 서브강관, 측벽 및 하부 갤러리관으로 구성된 지하구조물 내부의 토사를 제거하는 공정과;
    상기 하부 갤러리관을 연결하고 지하구조물의 바닥을 구성하는 바닥 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지하구조물 측벽용 공간 형성 공정은 메인강관의 길이방향으로 소정 간격으로 메인강관에서 상기 하부 갤러리관까지 수직홀을 형성시키고 이 수직홀을 이용해 벽체를 굴착하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 지지보 형성 및 하부 갤러리관 압입 공정은 하부 갤러리관 중 일측 갤러리관에서 타측 갤러리관으로 연결강관을 압입하면서 내부 토사를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 지지보 형성 및 하부 갤러리관 압입 공정은 하부 갤러리관의 길이방향에 대해 수직하게 지지강관을 관통시켜 소정 길이만큼 돌출시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하구조물 축조방법.
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