KR100938395B1 - 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재-콘크리트 합성형 벽체파일을 이용하여 지하차도를 시공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하차도의 좌우 양쪽 측벽이 형성되는 쪽에는 강합성 콘크리트 벽체파일을 항타 시공하여 H-Pile 토류벽과 콘크리트 지하차도 벽체의 역할을 동시에 하도록 하여, 기존 콘크리트 지하차도에 비하여 공기를 획기적으로 절감하는 지하차도 시공방법에 관한 것이다.

본 발명의 지하차도 시공방법은, 형강이 외부로 노출되어있는 강합성 벽체파일을 지반에 매입하는 단계와, 상기 강합성 벽체파일의 내측 지반을 굴착하는 단계와, 상기 강합성 벽체파일간에 버팀보를 설치하는 단계와, 상기 강합성 벽체 파일간의 하부에 하부슬래브를 타설하는 단계와, 상기 강합성 벽체파일 상부에 상부 슬래브를 타설하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강합성 콘크리트 파일벽체의 내부로 노출된 C.T.형강이나 ㄷ형강을 이용하여 띠장의 설치, 하부 슬래브 및 상부 슬래브와의 연결을 위한 스터드 볼트 및 철근의 용접, 추가 강판 용접을 통한 벽체파일의 방수, 그리고 스터드 볼트나 메탈라스의 용접을 통한 내부 마감 콘크리트의 시공이 가능하여 기존 공법에 비하여 획기적으로 공기를 단축할 수 있다.

강합성 벽체파일, 버팀보, 보걸이, 하부슬래브, 상부슬래브

Description

강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법{The Construction Method of Underpass using Steel-Concrete Composite Wall Pile}

본 발명은 강재-콘크리트 합성형 벽체파일을 이용하여 지하차도를 시공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하차도의 좌우 양쪽 측벽이 형성되는 쪽에는 강합성 콘크리트 벽체파일을 항타 시공하여 H-Pile 토류벽과 콘크리트 지하차도 벽체의 역할을 동시에 하도록 하여, 기존 콘크리트 지하차도에 비하여 공기를 획기적으로 절감하는 지하차도 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 지하차도는 박스형 지하차도(도 1a)와 U자형 지하차도(도 1b)로 분류된다. 도 1a는 박스형 지하차도의 단면도이고, 도 1b는 U자형 지하차도의 단면도이다.

통상 도 1a와 같은 박스형 지하차도는, 두 개의 차량통행 구간(상행선 및 하행선)을 갖추고 중앙부에는 서로 교행하는 차량의 접촉을 방지하는 차단 벽 또는 차단 기둥을 갖추고, 기본 구조로는 하부 지면 위에서 통행하는 차량을 직접 지지하는 하부슬래브(100)와, 도로의 좌우 양측 측면에서 그 바깥쪽의 토압을 지지하는 측면벽체(110)와, 지하차도 상부의 천정 역할과 함께 그 바깥쪽으로는 지하차도 상부를 통과하는 차량 등이 통과하는 또 다른 도로의 지반 역할을 하는 상부슬래브(120)로 형성된다. 도 2b와 같은 U자형 지하차도의 경우에는 상부슬래브가 존재하지 않는 구조이다.

우선 박스형 지하차도(도 1a)를 중심으로 종래기술에 의한 지하차도의 일반적인 시공법을 살펴본다. 도 2는 기존의 일반적인 지하차도 시공법을 설명하기 위한 단면 개념도로서, 향후 차량이 통과하게 될 차량 진행 방향을 기준으로 놓고 볼 때, 이를 횡단해서 본 단면도이며, 도 2a 부터 공사의 점진적인 진행에 따른 시계열적 단면의 변화를 도 2f까지 단계적으로 도시하고 있다.

도 2a의 1단계는 지하차도를 시공하기 위한 초기 단계의 단면도로서, 도로 예정지의 좌우 양 측단에는 H파일(50)을 박아 H파일 토류벽이 형성되고, 향후 차로가 될 중앙부에는 적절한 간격으로 중간말뚝(51)이, 그리고 상부에는 복공판(53)이 공사의 편의를 위해 가설되어 있다. 도 2f의 6단계는 완성단계에 있는 지하차도의 모습으로서 하부슬래브, 측면벽체 및 상부슬래브가 모두 완성되어 있다.

1단계 공사가 끝나면 뒤이어 도 2b의 2단계와 같이 H파일 토류벽의 안쪽 내부를 굴착하여 버팀보(55)를 설치하고, H파일 토류벽 쪽에는 토사의 압력에 견딜 수 있도록 어스앵커(56)를 설치한다. 다음 3단계(도 2c)에서는 굴착된 내부 공간의 바닥에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 하부 슬래브(57)를 시공하고, 4단계(도 2d)에서는 버팀보(55)의 일부를 해체하고 좌우 벽체(58)를 시공하면서, 동 벽체(58)의 바깥쪽 공간에는 측면 뒷채움 공사를 하게된다. 그리고 5단계(도 2e)에서 남은 버팀보(55)를 모두 해체하고 상부 슬래브(59)를 타설, 시공한다. 이어서 6단계(도 2f)에서 임시로 사용되어온 가시설을 해체하고, 상부슬래브(59)의 위쪽 바깥을 포장하면 지하차도가 완성된다.

그러나, 상기와 같은 종래기술의 지하차도 시공법은 가설 구조물의 설치, 내부 거푸집 설치, 콘크리트 양생, 가설 구조물의 해체 등의 순서로 시공하기 때문에 상당한 공기가 소요되는 단점이 있으며 현장 여건에 따라 좁은 공간에서 거푸집 설치 및 제거 작업을 수행하는 경우도 있어 시공성이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 지하차도 시공법은, 지하차도의 좌우 양 측단의 토류벽이 형성되는 쪽에는 강합성 콘크리트 벽체파일을 항타 시공하여 H-Pile 토류벽과 콘크리트 지하차도 벽체의 역할을 동시에 하도록 하여, 기존 콘크리트 지하차도에 비하여 공기를 획기적으로 절 감하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 강합성 벽체파일이 가설 구조물의 역할과 영구 지하차도 벽체의 역할을 동시에 하도록 하여 H-Pile 토류벽의 시공과 해체의 공정이 필요 없고, 공장에서 제작한 벽체파일을 현장에서 항타 시공하여 그 내부 지반을 굴착하면 바로 지하차도 벽체가 완성되도록 하여, 지하차도 벽체 공사를 위한 거푸집 설치 및 콘크리트 타설 공정이 생략되어 공기를 획기적으로 단축할 수 있는 지하차도 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 지하차도 시공방법은, 노출강판이 외부로 노출되어 있는 강합성 벽체파일을 지반에 매입하는 단계와, 상기 강합성 벽체파일의 내측 지반을 굴착하는 단계와, 상기 강합성 벽체파일간에 버팀보를 설치하는 단계와, 상기 강합성 벽체 파일간의 하부에 하부슬래브를 타설하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부슬래브 타설단계 이후에 상부슬래브를 타설하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하고,

또한, 상기 내측 지반을 굴착하는 단계 이후에 상기 벽체파일간의 연결부 홈에 무수축 그라우팅을 주입하여 방수를 하는 것을 특징으로 하며,

또한, 버팀보를 설치하는 단계는, 상기 벽체파일의 노출강판 부위에 용접 부착된 보걸이에 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부슬래브 타설단계는 상기 벽체파일의 노출강판 부위에 용접된 스터드 볼트와 모멘트 플레이트를 사용하여 일체화되도록 시공되는 것을 특징으로 하고,

또한, 상기 상부슬래브 타설단계는, 상기 강합성 벽체파일에 매립된 철근과 연결되어 일체화되도록 시공되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 벽체파일의 최종 방수단계는 벽체파일과 벽체파일 사이의 연결부 내측에 강판을 용접하여 방수하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하며,

또한, 최종적으로 벽체의 마감단계는 벽체파일의 노출강판 부위에 메탈라스 등을 용접하여 마감 콘크리트를 타설하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 첫째, 지하차도를 시공함에 있어 강재-콘크리트 합성형 벽체파일을 지하차도 좌우 양 측벽으로 시공함으로써 기존의 H-Pile 토류벽의 역할과 지하차도 벽체단면의 역할을 동시에 할 수 있도록 함으로써, 종래와 같이 임시의 H파일 토류벽을 설치했다가 해체할 필요가 없다.

둘째, 합성형 벽체파일을 시공하고 벽체파일에서 차로 측 방향으로 노출되는 노출강판을 통하여 띠장의 연결, 하부 슬래브 및 상부 슬래브의 연결, 벽체파일의 방수 및 내부 마감이 가능토록 할 수 있다.

셋째, 기존의 지하차도 공법에 비하여 가설 구조물의 시공과 내부 콘크리트 벽체의 타설에 소요되는 공기가 생략되므로 전체적인 공기를 획기적으로 절감할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 지하차도 시공에 사용되는 강합성 벽체파일의 단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 버팀보의 설치를 설명하기 위한 단면도(좌측)와 부분 확대도(우측)이다. 도 5는 본 발명에 따라 시공된 지하차도의 단면도이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 지하차도 좌우의 양 측벽을 구성하게 되는 합성형 벽체파일(1)은 중공의 사각파일로서 고강도 콘크리트(4)에 매립된 원형형상의 이형강봉(3)을 통하여 프리텐션 방식으로 긴장력을 가하였고,

4개의 면 중, 일 측면에는 노출강판(2)이 노출되어 있다. 향후 상기 노출강판(2)의 노출면은 벽체의 벽면을 형성하게 될 도로 쪽 방향으로 노출된다.

상기 강합성 벽체파일(1)에서 노출강판(2)에는 용접을 통하여 다양한 형태의 부재를 접합할 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 버팀보의 설치를 설명하기 위한 단면도(좌측)와 부분 확대도(우측)이다. 시공 중에는 강합성 벽체파일(1)이 H-Pile 토류벽 역할을 해야 하므로, 벽체파일(1)에 띠장(7) 및 버팀보(5)의 연결이 가능하여야 한다. 강합성 벽체파일(1)에서 노출강판(2)에 도 4와 같이 보걸이(6)를 용접하여 부착하면 띠장(7) 및 버팀보(5)의 설치가 가능하다.

노출강판(2)에 띠장(7) 및 버팀보(5)를 설치하여 벽체파일(1)이 시공 중에는 가설 구조물의 역할을 할 수 있도록 하고, 완공 후에는 상부 슬래브 및 하부 슬래브와의 연결재로 활용하여 영구 지하차도 구조체를 구성할 수 있게 한다.

도 5는 본 발명에 따라 시공된 지하차도의 단면도이다. 강합성 벽체파일(1)로 콘크리트 지하차도의 좌우 양 측벽면을 대체하기 위해서는 도 5와 같이 하부 슬래브(100) 및 상부 슬래브(120)와 벽체파일(1)을 연결시켜야 한다. U-type 지하차도의 경우는 도 5에서 하부 슬래브(120)만 설치하면 된다.

도 6은 본 발명에 따른 강합성 벽체파일과 하부슬래브의 연결부분을 설명하는 사진이다. 벽체파일(1)과 하부 슬래브(100)의 연결부분에는 하부 슬래브(100)에서 작용하는 전단력과 모멘트를 벽체파일(1)에 전달해야 하는데, 이는 도 6과 같이 벽체파일(1)의 노출강판(2)에 스터드 볼트(10)와 모멘트 플레이트(40) 등을 용접하여 시공하면 된다.

도 7은 본 발명에 따른 강합성 벽체파일과 상부 슬래브의 연결을 설명하는 단면도이다. 도 7a와 같은 박스형 지하차도 구간에서 벽체파일(1)과 상부 슬래브(120)의 연결부에서는 상부 슬래브에서 작용하는 휨모멘트와 전단력 등을 벽체파일(1)로 전달하여야 하는데, 이는 도 7과 같이 벽체파일(1)에 이형강봉(3) 외에 매립한 철근(11a)을 연장하여 상부 슬래브 콘크리트와 연결하고, 경우에 따라서 벽체파일의 내부에 속채움 콘크리트(30) 및 보강철근(11)을 설치하여 연결한다. 또한, 배력철근(13)은 한쪽은 노출강판(2)에 용접하여 부착하고 다른 쪽은 벽체파일 보강철근(11)에 연결하는 방식으로 배근 할 수도 있다. 도 7b는 U자형 지하차도 구간의 캡(CAP) 공사에 있어, 노출강판에 보강철근(11)을 용접하고 캡(CAP)콘크리트(12)로 마감한 단면 형상을 보여주고 있다.

지하차도의 벽체는 방수가 매우 중요하다. 도 8은 본 발명의 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도 양 측벽의 방수방법을 설명하기 위한 단면도이다. 강합성 벽체파일의 연결부에서의 방수는 도 8과 같이 인접한 노출강판(2) 사이에 추가 강판(14)을 용접하여 연결부가 노출되지 않도록 한다. 또한 강합성 벽체파일(1) 간의 연결부위에는 무수축 그라우팅을 주입하여 방수처리한다.

벽체파일의 내부마감은 노출강판(2)에 도 9와 같이 스터드 볼트(15)나 메탈라스를 용접하여 부착하고 마감 콘크리트(16)를 타설하는 방식으로 시공한다.

이상에서 설명한 지하차도의 시공방법을 다시 종합적으로 요약 정리한다.

본 발명의 지하차도 시공방법에서는, 우선 노출강판(2)이 외부로 노출되어있는 중공의 사각파일로서 고강도 콘크리트(4)에 매입된 원형형상의 이형강봉(3)을 통하여 프리텐션 방식으로 긴장력을 가한 강합성 벽체파일(1)을 지반에 매입하고, 강합성 벽체파일(1)의 내측 지반을 굴착한다. 이어서 강합성 벽체파일(1)간에 버팀보(5)를 설치하고, 강합성 벽체 파일(1)간의 하부에 하부슬래브(100)를 타설하게 된다. 이때, 박스형 지하차도의 경우는 상기 하부슬래브 타설단계 이후에 상부슬래브(120)를 타설한다.

상기 내부지반을 굴착하는 단계 이후에는 상기 벽체파일(1)간의 연결부 홈(20)에 무수축 그라우팅을 주입하여 방수를 하게 되며, 상기 버팀보(5)를 설치하는 단계에서는, 상기 벽체파일(1)의 노출강판(2) 부위에 용접 부착된 보걸이(6)에 버팀보(5)를 연결하여 설치한다. 하부슬래브 타설단계에서는 상기 벽체파일(1)의 노출강판(2) 부위에 용접된 스터드 볼트(10)와 모멘트 플레이트(40)를 사용하여 일체화되도록 시공하며, 상부슬래브 타설단계에서는, 상기 강합성 벽체파일(1)에 매립된 철근(11a)과 연결되어 일체화되도록 시공한다.

벽체파일의 최종 방수단계에서는 벽체파일(1)과 벽체파일(1) 사이에 강판(14)을 용접하여 방수하고, 벽체파일(1)의 최종 마감단계에서는 벽체파일(1)의 노출강판(2) 부위에 메탈라스 등을 용접하여 마감 콘크리트(16)를 타설한다.

도 1a는 박스형 지하차도의 단면도이다.

도 1b는 U자형 지하차도의 단면도이다.

도 2a ~ 도 2f는 종래기술에 의한 지하차도 시공을 단계적으로 설명하기 위한 단면 개념도이다.

도 3은 본 발명의 지하차도 시공에 사용되는 강합성 벽체파일의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 버팀보의 설치를 설명하기 위한 단면도(좌측)와 부분 확대도(우측)이다.

도 5는 본 발명에 따라 시공된 지하차도의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 강합성 벽체파일과 하부슬래브의 연결부분을 설명하는 사진이다.

도 7은 본 발명에 따른 강합성 벽체파일과 상부 슬래브의 연결을 설명하는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도 양 측벽의 방수방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 내부 마감을 보여주는 단면도이다.

Claims (8)

1. 노출강판이 외부로 노출되어 있는 중공의 사각파일로서 고강도 콘크리트에 매입된 원형형상의 이형강봉을 통하여 프리텐션 방식으로 긴장력을 가한 강합성 벽체파일을 지반에 매입하는 단계와;

   상기 강합성 벽체파일의 내측 지반을 굴착하는 단계와;

   상기 내측 지반을 굴착하는 단계 이후에 벽체파일 사이에 형성되어 있는 연결부 홈에 무수축 그라우팅을 주입하여 방수하는 단계와;

   상기 강합성 벽체파일의 노출강판 부위에 용접 부착된 보걸이에 결합된 띠장과 연결 설치되도록 버팀보를 설치하는 단계와;

   상기 강합성 벽체파일간에 형성된 노출강판의 하부에 용접된 스터드 볼트와 모멘트 플레이트를 사용하여 일체화되도록 시공되는 하부슬래브를 타설하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하부슬래브 타설단계 이후에 상부슬래브를 타설하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제2항에 있어서,

   상기 상부슬래브 타설단계는, 상기 강합성 벽체파일에 매립된 철근과 연결되어 일체화되도록 시공되는 것을 특징으로 하는 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 방수하는 단계는 벽체파일과 벽체파일 사이를 강판으로 용접하여 방수하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 벽체파일의 노출강판에 메탈라스를 용접하여 마감 콘크리트를 타설하는 최종마감단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법.

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