KR100877974B1 - 스트럿을 이용한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및순차매립공법 - Google Patents

Abstract

건물의 지하옹벽을 제거함에 있어서, 흙막이 토공사 및 토사의 중복반입과 중복반출로 인해 공기(工期)의 지연과 공사비의 증가가 불가피하였으나, 철거하고자 하는 지하옹벽을 복수의 스트럿으로 지지시킨 상태에서 옹벽의 내측에서 휠쏘컷터, 브레이커(breaker) 등을 사용하여 그 하단부부터 제거하여 올라옴과 동시에 그 제거되는 높이만큼의 토사 되메우기 과정을 반복적으로 실시하는 방법을 제공한다.

따라서, 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 있다.

특히, 레이커 파일 및 레이커를 설치하는 대신 수평 방향의 스트럿을 이용하여 지하옹벽을 지지하게 되므로 지하옹벽 철거전 준비작업이 용이하고 대형 레이커 파일을 설치하지 않음에 따라 지하옹벽의 철거비용이 줄어들고 안전사고의 위험이 감소하게 된다.

지하옹벽, 흙막이 토공사, 토사 되메우기, 옹벽기둥, 스트럿, 바닥슬래브, 철거, 휠쏘컷, 인접대지

Description

스트럿을 이용한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법{Reverse Removing Method of underground retaining wall using bottom-up cut and gradual land infilling with struts}

본 발명은 건물의 지하옹벽을 제거하는 공법에 관한 것으로서, 특히 인접대지를 침범함이 없이 지하옹벽 안쪽에서 지하옹벽의 제거공사를 진행할 수 있어 주변 이웃들의 민원의 소지를 근본적으로 없앨 수 있는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 관한 것이다.

건물의 지하층을 구축하기 위한 토목공사의 주요 내용 중의 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 매립존치되며, 구축되는 대부분의 지하옹벽은 직접 흙에 접하여 토압을 지지한다. 재령(材齡) 30년이 넘는 국내 건물들은 건물이 상당규모의 바닥면적을 갖는 빌딩으로서 지하층을 갖는 경우일지라도 대부분 그 지하층의 깊이가 대략 3층 이하이며 깊이는 약 4m ~ 17m정도가 되는데, 오래된 건물들이 이처럼 비교적 낮은 지하층을 가지는 이유는 과거에는 차량 대수가 많지 않아 지하 주차공간 의 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, 구(舊)건물 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 내력벽(옹벽)이 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 위험하다.

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 흙막이 라인이 철거대상이었던 잔류된 지하옹벽라인과 겹치거나 교차하는 경우에 흙막이공사를 위한 파일 천공작업 등에 문제점이 발생하는데 이를 해결하기 위하여 부득이하게 단지 그 존치된 지하옹벽을 제거하기 위한 목적만의 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.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 '지하옹벽을 제거하기 위한 상향식 순차제거 및 순차매립공법'을 2006.09.07.자로 특허출원하였으며, 이는 특허 10-0736241호(이하 '선등록의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법'이라 한다)로 등록된 바 있다.전술한 선등록의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법은, 문제로 되는 지하옹벽을 철거하기 위하여 대단히 번거롭고 공기가 길며 비용이 많이 드는 토공사가 필요한 경우, 특히 신축하고자 하는 건물의 지하옹벽 라인이 철거대상으로 되는 지하옹벽라인과 겹치는 경우에 매우 효과적으로 사용할 수 있는 공법이다.

구체적으로 전술한 선등록의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법은, 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 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 지하옹벽을 지지하도록 하는 레이커파일 및 레이커 설치공정과; 지하옹벽을 그 아래측으로부터 소정의 형상과 크기로 절개하는 지하옹벽 부분절개공정과; 그리고, 상기 공정에 의해 지하옹벽의 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 순차 인양 및 토사 순차 되메우기공정;을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 지하옹벽을 제외한 나머지 지하구축물을 완전히 제거한 후 레이커 파일 및 레어커를 설치하여 지하옹벽을 지지하고, 이 상태에서 지하옹벽을 하단부에서부터 부분절개하여 제거한 후 토사 되메우기를 실시하는 과정을 지하옹벽의 하단측으로부터 순차적으로 실시함으로써, 토압에 의해 지하옹벽이 무너지는 것을 방지하면서 안전하게 지하옹벽을 철거하는 것이다.

그러나, 상기한 선등록의 상향식 지하옹벽 제거공법은 지하옹벽에 가해지는 토압을 레이커 및 레이커 파일을 통해 지지하게 되므로 레이커 파일의 크기가 과도하게 커지거나 레이커의 갯수가 많아지거나 레이커가 길이방향으로 길게 연결 설치되어야 하는 경향이 있어, 레이커에 큰 하중이 작용할 뿐만 아니라, 레이커에 의해 지지되지 않는 지하옹벽 부분이 토압에 의해 밀려들어 레어커 파일 및 결합부 보강을 위한 거셋 플레이트의 경계면에 전단력이 집중되어 거셋 플레이트 부분이 지하옹벽을 뚫고 나가는 현상이 발생할 수 있는 문제점이 발견되었다.

또, 전술한 선등록의 상향식 지하옹벽 제거공법은 지하옹벽을 제외한 나머지 지하구축물을 완전히 제거한 상태에서 레이커 파일을 박고 레이커를 설치하도록 하고 있으므로, 레이커 파일 및 레이커를 설치하기 이전에 지하옹벽이 토압에 의해 무너질 수 있다. 따라서, 지하옹벽을 제외한 지하구축물의 제거시 바닥 슬래브 및 옹벽 내측 내력벽의 일부를 남긴 상태로 제거한 후 레이커 파일 및 레이커를 설치하게 되는데, 이들 잔류 지하구축물이 레이커 설치에 장애가 될 수 있고 이들을 치우기 위한 작업으로 인해 작업 시간 및 비용이 증가할 수 있다.

또한, 전술한 선등록의 상향식 지하옹벽 제거공법은 옹벽 버팀방식이 레이커 에 의하므로 구조검토상 옹벽의 깊이가 약 GL-12m 이상일 경우에는 레이커의 시공이 사실상 불가능하며, 지하층의 평면상의 넓이가 좁음에도 불구하고 레이커를 설치하였을 경우 장비의 작업동선이 나오지 않는 등의 시공상 문제점도 발견되었다.

따라서 단일 현장에서 지하구조물의 크기와 면적, 또한 수개의 지하구조물이 있을 경우 각각의 깊이에 따라 전구간 또는 구조물의 필요 구간별로 옹벽지지방식을 레이커가 아닌 다른 지지방식, 예컨대 스트럿을 이용하여 지지하는 것이 효과적일 수 있음을 알게 되었다.

본 발명은 상기한 본 출원인의 선등록 상향식 지하옹벽 제거공법의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이커 파일을 설치하지 않고 수평 방향으로 설치된 다수의 스트럿을 이용하여 지하옹벽을 지지한 상태에서 지하옹벽을 절단 및 제거한 후 토사를 되메우기하는 과정을 지하옹벽의 하단부측으로부터 상측으로 가면서 순차적으로 실시함으로써, 지하옹벽에 가해지는 토압을 균일하게 분산시킴과 동시에 응력의 집중을 방지하여 철거중 지하옹벽이 무너지는 것을 방지할 수 있는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 지하층의 각 바닥 슬래브 위에서 스트럿 가설 차량을 이용하여 스트럿을 설치하도록 함으로써 스트럿의 설치가 용이하고, 스트럿의 설치가, 완료된 후 당해층의 바닥 슬래브를 제거하는 과정이 하향식으로 순차 진행됨에 따라 지하옹벽의 토압을 효과적으로 분산시킴과 동시에 작업수행이 용이한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 스트럿을 이용하여 격자형 구조물을 형성함으로써 지하옹벽의 토압을 효과적으로 분산시킴과 동시에 스트럿의 크기를 줄일 수 있도록 한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법을 제공하는데 목적이 있다.

또, 본 발명은 기존건물이 철골조일 경우 별도의 옹벽 지지파일을 설치하지 않고도 지하옹벽과 스트럿 사이의 결합을 견고하게 유지함은 물론 지하옹벽의 제거를 위하여 절단선을 미리 생성해야 하는 불편을 해소할 수 있도록 한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법은, 토압을 받고 있는 지하옹벽과 바닥 슬래브 및 내부기둥을 제외한 옹벽 내측 지하구축물을 제거하는 지하옹벽 내부구조물 제거공정과; 바닥 슬래브 내에 진입한 차량을 이용하여 수평 방향으로 복수의 스트럿(Strut)을 설치함으로써 상기 스트럿에 의해 상기 지하옹벽이 지지되도록 한 후, 당해층의 바닥 슬래브 및 내부기둥을 제거하는 과정을 지하 전층에 걸쳐 순차적으로 반복하여 실시하는 하향식 스트럿 설치공정과; 지하옹벽을 그 아래측으로부터 소정의 형상과 크기로 절개 또는 파쇄하는 지하옹벽 부분절개공정과; 상기 지하옹벽 부분절개공정에 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;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 상기 지하옹벽 내부구조물 제거공정 이후 하향식 스트럿 설치공정 이전에 상기 바닥 슬래브에서 스트럿 설치를 위한 작업 차량을 지지할 수 있도록 각 층의 바닥 슬래브와 그 아래층의 바닥 슬래브 사이에 다수의 잭 서포터(Jack Supporter)를 설치하는 잭 서포터 설치공정을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 상기 스트럿은 각각 마주보는 두 지하옹벽에 각각 일단이 결합되도록 전후방향 또는 좌우방향으로 설치되는 직선스트럿, 이웃하는 두 옹벽에 각각 일단이 결합되도록 경사방향으로 설치되는 사선스트럿, 각 스트럿을 연결하여 격자 형태로 만드는 보강스트럿 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 기존 지하층이 철골조인 경우 상기 스트럿은 적어도 그 일단이 상기 지하옹벽과 일체로 형성된 옹벽기둥에 결합되는 것을 특징으로 하며, 기존 지하층이 철근.콘크리트조일 경우 옹벽지지용 파일에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 상기 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정은, 상기 옹벽기둥 또는 옹벽지지파일을 제외한 나머지 지하옹벽만을 제거한 후 옹벽기둥 또는 옹벽지지파일이 존치된 상태로 토사 되메우기를 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 상기 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정을 그라운드 라인까지 완료한 이후 지중에 존치되었던 상기 옹벽기둥 또는 옹벽지지파일을 인발하여 제거하는 공정을 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 상기 옹벽기둥의 인발이 용이하도록 지하옹벽과 상기 옹벽기둥 사이의 경계면을 매끄럽게 커팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 그라운드 라인상의 바닥층(즉 지상 바닥층)을 제거하기에 앞서서 또는 상기 지하옹벽 부분절개공정에 앞서서, 지하옹벽을 관통하도록 또는 지하옹벽에 바로 접하는 지하옹벽 외측의 지중에 수직방향으로 차수재 주입구멍을 뚫어 그 차수재 주입구멍을 통해 차수재를 가압주입하거나, 또는 지하옹벽의 외측에 시트파일(Sheet Pile)을 박아넣어, 인접도로 또는 지중 지장물의 침하를 방지하고 건수의 유입이나 옹벽제거시 배면토사의 유입을 막는 차수 및 흙막이공정을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 레이커 파일 및 레이커를 설치하는 대신 수평 방향의 스트럿을 이용하여 지하옹벽을 지지하게 되므로, 지하옹벽 철거전 준비작업이 용이하고 대형 레이커 파일 또는 많은 수의 레이커를 설치하지 않음에 따라 지하옹벽의 철거비용이 줄어드는 효과가 있다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 철거하지 않은 바닥 슬래브 위에 탑재된 스트럿 가설 차량을 이용하여 스트럿을 설치한 후 바닥 슬래브를 철거하는 방식을 하향식으로 진행함에 따라 스트럿의 설치 작업이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 스트럿 설치 전에 바닥 슬래브 하부에 다수의 잭 서포터를 설치함에 따라 스트럿 가 설 차량의 하중에 의해 바닥 슬래브가 무너지는 안전사고를 예방할 수 있다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 필요한 위치에 스트럿을 설치하고 스트럿을 연결하여 격자형태로 만들게 되므로 지하옹벽에 가해지는 토압을 안정적이고 효과적으로 분산시킬 수 있게 된다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 기존건물기둥이 철골조일 경우 지하옹벽과 일체로 형성된 옹벽기둥에 스트럿의 단부가 지지되므로 별도의 옹벽 지지파일의 설치작업 및 절단선 형성작업을 선행하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 모든 지하옹벽이 제거되고 토사 되메우기가 완료된 후 옹벽기둥을 인발하여 제거하게 되므로 작업을 더욱 안전하고 신속하게 할 수 있게 된다.

또, 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법에 따르면, 차수공정을 통하여 지하옹벽 외부에 건수가 존재하더라도 작업도중 건수 유입 또는 토사 유입과 같은 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 시트파일을 이용하여 차수공정을 수행하는 경우 그 차수작업을 용이하게 실시할 수 있으며, 토사유입을 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 의한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법이 도시 된 순서도이고, 도 6은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 예가 도시된 평면도이며, 도 7은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 예가 도시된 측면도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 및 바닥 슬래브의 제거과정이 도시된 공정도이고, 도 9는 기초 바닥 및 지하옹벽의 하단부를 제거한 후 기초 되메우기를 한 상태의 모습이 도시된 단면도이다. 또, 도 10은 지하옹벽이 모두 제거되고 그라운드 라인까지 토사 되메우기가 이루어진 상태에서, 옹벽기둥을 최종적으로 인발하는 모습이 도시된 단면도이며, 도 11은 모든 공정이 종료되어 지중에 아무런 장애물이 없는 상태가 도시된 단면도이다.

본 발명은 기본적으로 다음의 7가지 공정으로 이루어진다. 이들 공정 중 일부는 필수공정이지만, 일부는 필수공정으로도 또는 부가공정으로도 적용될 수 있으며, 부가공정의 경우 반드시 그 순서에 행해지는 것은 아니다. 그리고, 각 공정의 필수 또는 부가 여부의 구체적인 내용은 다음의 설명으로부터 잘 이해될 수 있을 것이다.

제1공정 : 지하옹벽 제거 준비공정(필수공정)

철거하고자 하는 건물의 지상부분이 철거된 이후에 스트럿 가설 차량이 움직일 수 있도록 지하부의 최상층 바닥 슬래브(15) 상부의 내부기둥 및 그 슬래브 상부의 내부벽체를 제거하는 공정이며, 스트럿 설치를 위한 예비공정에 해당한다. 여기서 상기 바닥 슬래브(15) 및 그 하부의 내부기둥을 제거하지 않는 이유는, 이후에 진행되는 공정에서 스트럿(20)의 설치를 위한 스트럿 가설 차량이 바닥 슬래브(15) 위에서 이동하며 스트럿 가설작업을 할 수 있도록 차량 하중 등을 지지하기 위한 것이다. 그리고, 상기 바닥 슬래브(15)를 철거하지 않음에 따라 바닥 슬래브(15)가 지하옹벽(10)과 함께 지하옹벽(10)에 가해지는 토압을 지지하게 되므로 지하옹벽(10)의 전도 및 침강이 방지된다. 물론, 상기 스트럿(20)의 설치 이후에는 스트럿(20)이 지하옹벽(10)을 지지하여 토압을 지지하게 되므로 당해층의 바닥 슬래브(15)를 제거하더라도 아무런 문제가 발생하지 않게 된다.

제2공정 : 잭 서포터 설치공정(부가공정)

잭 서포터(Jack Supporter; 도시 생략)는 길이 조절이 가능한 수직 지지부재로서, 상층의 바닥 슬래브 하측과 하층의 바닥 슬래브 상측 사이에 설치된다. 상기 잭 서포터는 바닥 슬래브(15) 위에 놓이는 부재(스트럿 등)와 바닥 슬래브(15) 위에서 이동하며 스트럿(20)을 설치하는 스트럿 가설 차량 등의 하중을 지지하기 위한 것으로서, 바닥 슬래브(15)를 사이에 두고 연직 방향으로 연속하여 설치되는 것이 바람직하다. 이 제2공정은 바닥 슬래브(15)가 차량의 하중을 충분하게 지탱할 수 없는 경우에 실시하는 부가공정에 해당하므로, 도 5에서는 점선으로 나타내었다.

제3공정 : 하향식 스트럿 설치공정(필수공정)

스트럿(Strut; 20)은 지하옹벽(10)이 내측방향으로 전도(顚倒)되는 것을 방지하기 위한 수평 방향으로 설치되는 지지부재로서, 각각 마주보는 두 지하옹벽(10)에 각각 일단이 지지되도록 전후방향 또는 좌우방향으로 설치되는 직선스트럿(21), 이웃하는 두 지하옹벽(10)에 각각 일단이 지지되도록 경사방향으로 설치되는 사선스트럿(22) 중의 적어도 어느 하나로 이루어진다. 물론, 상기한 직선스트 럿(21) 또는 사선스트럿(22)을 연결하여 격자 형태가 되도록 하는 보강스트럿(23)을 추가로 설치할 수도 있으며, 상기 스트럿(20)의 양단 중 적어도 어느 일단측에는 상기 스트럿(20)에 일단이 결합되고 타단은 그 하층의 지하옹벽(10)에 결합되는 브라켓(25)이 추가 설치될 수도 있다.

즉, 제3공정에서는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 램프 등을 통해 바닥 슬래브(15)에 진입한 차량을 이용하여 수평 방향으로 복수의 스트럿(20)을 설치함으로써 상기 스트럿(20)에 의해 상기 지하옹벽(10)이 지지되도록 하는 것이다. 이러한 스트럿(20)의 설치가 완료되면 차량이 램프 등을 통해 빠져나가고 당해층의 바닥 슬래브(15)가 철거되며, 다시 다음 작업을 위하여 당해층의 바닥 슬래브(15)를 지지하는 내부기둥 및 그 아래층의 내부 구조물이 철거된다.

이어 그 아래층의 바닥 슬래브(15)로 스트럿 가설 차량이 진입하여 다시 복수의 스트럿(20)을 설치하게 된다.

한편, 기존건물이 철골조인 경우 상기 스트럿(20)은 상기 지하옹벽(10)과 일체로 형성된 옹벽기둥(11)을 지지하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우 별도의 옹벽 지지파일을 설치하지 않더라도 지하옹벽(10)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다. 물론, 옹벽기둥(11)이 없는 지하옹벽(10)의 경우에는 필요에 따라 전술한 선등록 기술에서와 같이 옹벽 지지파일을 설치할 수도 있다.

이상의 과정을 지하1층에서부터 순차적으로 아래층으로 내려가면서 반복하여 실시하게 되므로 하향식 스트럿 설치 공정이라 하며, 이 공정에서 스트럿(20)을 설치한 직후에 당해층의 바닥 슬래브(15)를 제거하는 이유는 스트럿 설치 전에는 바 닥 슬래브(15)가 지하옹벽(10)과 함께 토압을 지지하도록 함과 동시에 차량이 올라가 이동하며 작업할 수 있는 기반이 되도록 하기 위한 것이고, 스트럿이 설치된 후에는 당해층 바닥 슬라브를 제거하여야만 다시 그 아래층에서의 스트럿 설치작업을 할 수 있기 때문에 이러한 작업의 편의성을 증대시키기 위한 것이다.

한편, 지하층고가 깊어질수록 스트럿 가설 차량의 램프를 통한 지하층 내로의 진입이 어려울 수 있는데, 이 경우에는 일정부분에 복공판을 설치하여 크레인 등을 이용하여 스트럿 가설 차량을 당해층의 바닥 슬래브 위에 올려놓거나 빼내게 되며, 이러한 방법은 하부의 폐기물을 반출하는 경우에도 적용된다. 물론, 지하층고가 낮더라도 인접대지와의 경계로 인해 램프를 가설하기 어려운 경우에는 마찬가지로 크레인 등을 사용하여 작업차량을 작업현장 내외로 인출할 수 있음은 당연하다.

제4공정 : 지하옹벽의 기초바닥 제거공정(필수공정)

지하 전층에 걸쳐 스트럿(20)에 의해 지하옹벽(10)이 전도 및 침하되지 되지 않도록 견고하게 지지된 상태로 되면, 도 9에 도시된 바와 같이 지하옹벽(10)의 최하단부에 잔존하여 부착되어 있는 기초 및 기초바닥(16)이 제거된다. 이 작업은 와이어쏘 또는 휠쏘컷팅날을 사용하여 행하여도 되고 이와 아울러 착암기와 같은 브레이커를 병용하여도 좋다. 이러한 과정에 의해 지하옹벽(10)의 하단에 부착되어 있던 기초 및 기초바닥(16)이 모두 제거되고 그 제거된 부위에 토사가 충진되면 이어서 이하의 공정이 시행된다.

제5공정 : 지하옹벽 상향식 순차제거 및 순차매립공정(필수공정)

지하옹벽(10)은 수평방향으로 소정의 폭과 높이만큼씩, 바람직하게는 대략 직사각형 모양의 절단블록체 형태 또는 상협하광(上狹下廣) 및 상광하협(上廣下狹)의 형태로 지하옹벽 모체로부터 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, 브레이커(Breaker) 등을 겸용 또는 단독으로 사용할 수도 있다.

휠쏘커터는 지하옹벽(10)에 접하여 설치되는 별도 수평레일기구(미도시)에 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. 또한, 지하옹벽(10)을 절단한 후 인발하는 방법 및 토사를 되메우기하는 방법은 전술한 본출원인의 선등록 특허 10-0736241호에서 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

물론, 지하옹벽(10)의 절단 후 인발이 완료된 상태에서 토사를 되메울 때 해당 철거 및 되메우기 높이에 걸쳐져 있던 스트럿(20)을 아울러 제거하는 공정이 병행 또는 선행되어야 함은 당연하며, 이 경우 지하옹벽(10)은 그 절단시 스트럿(20)이 결합된 옹벽기둥(11) 부분을 제외한 나머지 부분만이 절단 및 제거된다. 그리고, 상기 지하옹벽(10)을 절단하여 인양할 때, 상기 스트럿(20)이 결합되었던 옹벽 기둥(11)과 지하옹벽(10) 사이의 경계면이 매끄럽게 형성되도록 상기 지하옹벽(10)을 매끄럽게 절단할 필요가 있다. 이는 토사를 그라운드 라인(GL)까지 되메우기 한 후 옹벽기둥(11)을 한번에 일체로 인발함에 있어서 토사와의 마찰 등에 의해 옹벽기둥(11)이 잘 빠져나오지 않는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 상기 옹벽기둥(11)은, 후술하는 공정에서 인발되어 제거되는 순간까지 지중에 존치되어 지하옹벽(10)을 지지하는 한편, 옹벽기둥(11)에 결합되는 스트럿(20)도 견고하게 지지하여, 작업도중 지하옹벽(10)이 전도되는 것을 방지하게 된다. 이처럼 옹벽기둥(11)이 지하옹벽(10)의 상향식 순차적으로 제거되어 올라오는 동안 지중에 존치되어 매립된 다음 나중에 한꺼번에 일체로 인발되는 것은 본출원인의 전술한 선등록 특허와 다른 점 중의 하나이다. 그러나 이는 다음에 기술하는 것처럼 부가공정으로 이해되어야 한다.

제6공정 :옹벽기둥 인발제거공정 (부가공정)

전술한 제5공정이 모두 끝남으로써 지하옹벽(10)이 모두 제거되고 이와 동시에 그라운드라인(Ground Line)까지 토사 되메우기가 이루어진 다음에는 도 10에 도시된 바와 같이 최종적으로 옹벽기둥(11)이 인발되어 제거됨으로써, 신축하고자 하는 대지의 지중에는 아무런 장애물이 매립되어 있지 않은 순수한 형태의 나대지를 얻게 되며, 이로써 본 발명에 따른 공법에 의한 지하옹벽 제거공사가 종료한다. 그러나 이 공정은, 상기 옹벽기둥(11)을 인발하지 않더라도 새로운 건축물의 지하옹벽 설치가 가능한 경우에는 수행하지 않아도 되는 부가공정에 해당한다.

기타공정 : 차수(遮水)그라우팅 등의 공정(부가공정)

차수 그라우팅 공정은 필수적인 공정이 아니라 필요에 따라 선택적으로 추가할 수 있는 부가공정으로서, 제거하고자 하는 지하옹벽의 바깥쪽에 건수(乾水)가 흐르는 경우 또는 제거하고자 하는 옹벽 외측의 토사 매립상태가 불량한 경우, 또는 지하옹벽 상향식 순차제거 및 순차매립공정(전술한 제5공정) 수행시, 부분 토사되메우기를 하더라도 그 되메움 부분을 통해 비예측적인 큰 토압이 작용하여 토사가 밀려나오는 소위 히빙(Heaving) 현상이 심할 것을 예상하여 이를 대비하고자 하는 경우에 실시하는 공정이다. 이러한 차수 그라우팅 등의 공정을 수행하게 되면, 지하옹벽(10)을 그 하단부로부터 상향식으로 순차 수평 슬라이싱하여 제거할 때, 지하옹벽 외측으로부터의 건수유입 및 토사유입을 효과적으로 막을 수 있다.

이러한 차수 그라우팅 공정은 상기 제5공정 이전에 실시할 수 있다. 즉, 지하옹벽(10)을 관통하도록 또는 지하옹벽(10)에 바로 접하는 지하옹벽(10) 외측의 지중에 수직방향으로 차수재 주입구멍을 뚫은 후 그 차수재 주입구멍을 통해 차수재를 가압주입하여 차수하는 것이다.

한편, 상기 공정을 상기 제1공정 이전의 선행공정으로서, 지하옹벽(10)의 외측에 지하옹벽(10)에 근접하도록 시트파일(Sheet Pile; 도시 생략)을 박아넣는 방법으로 수행할 수도 있다. 이 방법은 인접대지와의 간격이 좁아서 일반적인 작업이 곤란한 경우에 적합하며, 시트파일의 설치작업을 지상 바닥층(GL라인 바닥층) 위의 작업차량에서 수행해야 하기 때문에 제1공정에 앞서 수행하는 것이 바람직하다. 이 방법의 경우 건수의 유입 및 토사의 유입을 충분히 차단할 수 있으면서도 시공방법이 간단하고 시공이 용이하다는 장점이 있다. 시트파일을 제거하는 시점은 옹벽에 대한 순차제거및 토사의 순차매립이 모두 완료된 이후 나대지(裸垈地) 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 본 발명에 따른 공법의 시행에 있어서 스트럿과 같은 구조부재의 갯수 내지 그 치수 등과 같은 각 디멘젼은 현장조건에 따른 정확한 구조역학적 설계치수에 의해 구해진다. 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 명세서 및 도면에서 예시적으로 제시된 갯수나 형상 등에 국한되게 해석되어서는 안된다는 것을 의미하는 것이다.

또한 본 명세서에서 지하옹벽을 제거하기 위하여 지하옹벽을 절단 또는 절개한다는 표현에 있어서, ‘절단’ 또는 ‘절개’의 의미가 반드시 휠쏘커터나 와어어쏘와 같은 도구를 사용하여 옹벽을 선형적(線形的)으로 분리하여 제거하는 것만을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며, 옹벽을을 브레이커(Breaker)와 같은 파쇄기를 사용하여 부정형(不定形)으로 분리하여 제거하는 것도 아울러 ‘절단’ 또는 ‘절개’의 개념에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법이 도시된 순서도.

도 2는 종래의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법에서 레이커 파일 및 레이커의 설치 형태가 도시된 사시도.

도 3은 종래의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법에서 기초부를 제거한 상태가 도시된 사시도.

도 4는 종래의 상향식 지하옹벽 제거 및 매립공법에서 지하옹벽이 절단되어 인발된 후 토사 되메우기를 실시한 상태가 도시된 도면.

도 5는 본 발명에 의한 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법이 도시된 순서도.

도 6은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 예가 도시된 평면도.

도 7은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 예가 도시된 측면도.

도 8은 본 발명의 요부 구성인 스트럿의 설치 및 바닥 슬래브의 제거과정이 도시된 공정도.

도 9는 기초 바닥 및 지하옹벽의 하단부를 제거한 후 기초 되메우기를 한 상태의 모습이 도시된 단면도.

도 10은 지하옹벽이 모두 제거되고 그라운드 라인까지 토사 되메우기가 이루어진 상태에서, 옹벽기둥을 최종적으로 인발하는 모습이 도시된 단면도.

도 11은 모든 공정이 종료되어 지중에 아무런 장애물이 없는 상태가 도시된 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 지하옹벽

11: 옹벽기둥

15: 바닥 슬래브

16: 기초 바닥

20: 스트럿

21: 직선스트럿

22: 사선스트럿

23: 보강스트럿

25: 브라켓

Claims (10)

1. 스트럿 설치용 작업차량이 철거하고자 하는 지하옹벽 내부의 바닥 슬래브(15) 상에서 수평 방향으로 복수의 스트럿(Strut; 20)을 설치함으로써 상기 스트럿(20)에 의해 지하옹벽(10)이 지지되도록 한 후, 당해층 바닥 슬래브(15) 및 그 하층의 내부 구조물을 제거하는 과정을 지하 각층마다 순차적으로 반복하여 실시하는 하향식 스트럿 설치공정과;

   지하옹벽(10)을 그 아래측으로부터 소정의 형상과 크기로 절개 또는 파쇄하는 지하옹벽 부분절개공정과;

   상기 지하옹벽 부분절개공정에 의해 지하옹벽(10)의 하단부로부터 부분절개된 지하옹벽 절단블록체를 인양하여 제거함과 아울러 적어도 그 지하옹벽 절단블록체가 제거된 높이 이상으로 토사 되메우기를 실시하는 과정을 반복적으로 실시함으로써 지하옹벽(10)을 그 하단측으로부터 위쪽으로 향하여 상향식으로 제거하는 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지하옹벽(10)의 절개는 휠쏘컷터(Wheel Saw Cutter) 또는 브레이커(breaker)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하향식 스트럿 설치공정 이전에 스트럿 가설 차량의 하중을 지지할 수 있도록 각 층의 바닥 슬래브와 그 아래층의 바닥 슬래브 사이에 다수의 잭서포터(Jack Supporter)를 설치하는 잭 서포터 설치공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스트럿(20)은 그 양단이 각각 마주보는 두 지하옹벽(10)에 각각 결합되도록 전후방향 또는 좌우방향으로 설치되는 직선스트럿(21) 또는 그 양단이 각각 이웃하는 두 지하옹벽(10)에 각각 결합되도록 경사방향으로 설치되는 사선스트럿(22) 또는 상기 직선스트럿과 사선스트럿을 연결하여 격자 형태로 만드는 보강스트럿(23) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 스트럿(20)의 양단 중 적어도 어느 일단측에는 상기 스트럿(20)에 일단이 결합되고 타단은 그 하층의 지하옹벽(10)에 결합되는 브라켓(25)이 추가 설치되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
6. 제1항에 있어서,

   기존건물이 철골조일 경우 상기 스트럿(20)은 적어도 그 일단이 상기 지하옹벽(10)과 일체로 형성된 옹벽기둥(11)에 지지되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정은, 상기 옹벽기둥(11)을 제외한 나머지 지하옹벽(10) 만을 제거하면서 토사 되메우기를 실시하는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 지하옹벽 절단블록체 순차인양 및 토사 순차 되메우기공정을 그라운드라인까지 완료한 이후 상기 옹벽기둥(11)을 한꺼번에 인발하여 제거하는 공정이 더 실시되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지하옹벽 부분절개공정에 앞서서 지하옹벽의 제거에 따른 건수의 유입 및 토사의 유입을 방지하기 위하여 차수공정을 더 실시하며, 이 차수공정은 지하옹벽(10)을 관통하도록 또는 지하옹벽(10)에 바로 접하는 지하옹벽 외측의 지중에 수 직방향으로 차수재 주입구멍을 뚫은 후 그 차수재 주입구멍을 통해 차수재를 가압주입하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하향식 스트럿 설치공정에 앞서서 지하옹벽의 제거에 따른 건수의 유입 및 토사의 유입을 방지하기 위하여 차수공정을 더 실시하며, 이 차수공정은 지상 바닥층이 철거되기 이전에 지하옹벽(10)의 외측에서 지하옹벽(10)에 근접하여 지중에 시트파일(Sheet Pile)을 박아넣는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 지하옹벽의 상향식 순차제거 및 순차매립공법.

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