KR100957599B1 - 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙막이 시공으로 지반을 굴착한 후 지하구조물을 시공할 시 시공의 단계가 간소화되도록 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 지반에 대한 굴착이 점진적으로 이루어지면서 흙막이를 위해 서로 이격되게 설치되는 제1벽체와 제2벽체 사이에 수평 연결부재와 압축가새가 하방향으로 순차적으로 설치되고, 수평 연결부재와 압축가새가 상방향으로 순차적으로 제거되면서 지하구조물이 시공되도록 함에 따라 흙막이를 위한 벽체를 지지하기 위한 버팀대를 경사지게 설치하는 기존의 레이커(raker) 공법에 비해 흙막이 벽체의 안정성이 향상되고, 흙막이 시공과 지하구조물의 시공이 단순화되어 공기(工期)가 단축되는 특징이 있다. 또한, 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 다수개의 엄지말뚝으로 형성되는 제1벽체를 지지하기 위한 제2벽체를 이루는 다수개의 버팀기둥이 케이싱에 의해 천공된 천공홀에 삽입되도록 한 후 상기 천공홀에 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 지반에 견고하게 고정되도록 함에 따라 흙막이 벽체의 안정성이 더욱 증대될 뿐만 아니라, 상기와 같이 키커 블록에 의해 고정되는 제2벽체나 제2벽체를 이루는 버팀기둥이 지하구조물의 프레임으로 사용되도록 함에 따라 지하구조물 시공이 간소화되고, 시공비용이 절감될 수 있게 된다.
본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 흙막이단계, 굴착단계, 기초형성단계, 지하구조물 설치단계를 포함한다. 흙막이단계는 지하구조물이 시공될 위치의 지반에 흙막이를 위한 제1벽체와 제2벽체가 서로 정해진 거리만큼 이격되어 설치되도록 하는 단계이다. 굴착단계는 제1벽체와 제2벽체 사이 지반을 정해진 깊이만큼 부분적으로 굴착한 후, 굴착된 내부공간에 수평 연결부재와 압축가새를 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정시키는 과정을 반복하여 지반이 설정된 굴착완료깊이까지 굴착되면서 순차적으로 다수개의 수평 연결부재와 압축가새가 제1벽체와 제2벽체 사이에 상하방향으로 이격되게 설치되도록 하는 단계이다. 기초형성단계는 굴착완료깊이까지 지반이 굴착되어 형성된 내부공간의 바닥면으로 콘크리트를 타설하여 지하구조물의 기초가 형성되도록 하는 단계이다. 지하구조물 설치단계는 제1벽체와 제2벽체 사이에 설치된 수평 연결부재를 제거하면서 기초 상에 지하구조물이 설치되도록 하는 단계이다.

Description

가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법{Basement-structure construction method to use temporary earth Retaining Structure}

본 발명은 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 지반의 굴착과 흙막이 시공이 동시에 수행되도록 하고, 지하구조물의 시공과 흙막이 시공에 사용된 자재요소의 제거가 동시에 수행되도록 하며, 흙막이 시공에 사용되는 벽체가 지하 구조물의 프레임으로 활용되도록 함에 따라 시공이 간소화되어 공기 및 공사비가 절감되는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.

주택, 빌딩, 공공시설물 등의 각종 건축/토목 구조물을 시공하게 될 시 공간의 활용을 증대시킬 목적으로 지하에도 구조물이 형성되도록 하는 경우가 많은데, 이와 같은 지하구조물을 시공하기 위해서는 지하구조물이 위치되는 지반을 둘러싸는 흙의 유동을 방지하기 위한 흙막이 공사가 선행되는 것이 일반적이다.

흙막이 공사는 쉬트파일로 이루어지는 흙막이 벽체, 엄지말뚝으로 이루어지는 토류판에 의한 흙막이 벽체, 철근 콘크리트로 이루어지는 흙막이 벽체 등 다양한 공법과 구성으로 이루어지는 흙막이 벽체를 시공하는 단계와, 흙막이 벽체를 지지하기 위한 지지부재를 설치되는 단계로 이루어지는데, 이와 같은 흙막이 공사 과정에서 지하구조물을 위치되는 지반이 굴착되게 된다. 그리고, 지반의 굴착이 완료되면 콘크리트를 타설하여 지하구조물의 기초를 형성시킨 후, 상기 기초 상에 지하구조물을 시공하게 된다.

이와 같은 흙막이 공사와 관련한 기술로는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0050042호 "안내판이 설치된 엄지말뚝과 광폭형 쉬트파일의 연결을 이용한 토류벽 가시설 설치공법"이 안출되어 있는데, 상기의 토류벽 가시설 설치공법은 H형 엄지말뚝 플랜지에 지수재와 가이드 철판을 설치하여 H형 엄지말뚝과 L-W형 및 W-U형 쉬트파일을 연결하면서 벽체를 시공한 후 그 내부를 굴착하는 W-U형 쉬트파일을 이용한 토류벽 가시설 공법에 있어서, 지중에 지주역할을 하는 가이드 철판이 설치된 H형 엄지말뚝과; 상기의 H형 엄지말뚝과 H형 엄지말뚝 사이를 연결하여 벽체를 형성하는 L-W형 및 W-U형 쉬트파일과; H형 엄지말뚝과 L-W형 및 W-U형 쉬트파일이 연결된 내부공간을 굴착하면서, H형 엄지말뚝을 가로로 연결하는 띠장과 벽체를 지지하는 지보재를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기와 같은 흙막이공사를 포함한 지하구조물의 시공방법과 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0663109호 "무지보 업-다운 방식의 흙막이 지보공을 이용한 지하 구조물 시공방법"이 안출되어 있는데, 상기의 지하 구조물 시공방법은 굴착 경계면을 따라 흙막이 벽체를 시공하고, 흙막이 벽체의 내측부 전체를 소정 깊이까지 굴착하고 흙막이 벽체의 지보공을 시공함으로써, 지반을 터파기하여 지하 구조물을 시공하는 방법에 있어서, 소정 깊이까지 지반 굴착 및 흙막이 벽체 지보공을 수행한 후부터는, 흙막이 벽체로부터 소정 거리 떨어진 위치까지 안식각을 유지한 상태로 사면을 이루도록 버팀대 아래측의 지반 중앙을 터파기하여 중앙 굴착부를 형성하는 단계; 상기 중앙 굴착부의 바닥면에 기초구조물 및 기둥을 시공하는 단계; 지하 구조물의 지하층에 해당하며 횡방향으로는 그 주변이 흙막이 벽체와 폐합되어 흙막이 벽체를 지지하는 제1 지하층 구조물을 상기 기둥의 횡방향으로 시공하는 단계; 상기 중앙 굴착부의 기초구조물과 기둥 주변에 사면 형태로 남아 있던 사면토사를 지하의 한층 높이 이상으로 굴착하는 단계; 횡방향으로는 그 주변이 흙막이 벽체와 폐합되어 흙막이 벽체를 지지하는 제2 지하층 구조물을, 상기 지하 한층 높이 이상으로 굴착된 사면토사의 표면 위쪽의 공간에 시공하는 단계; 상기 중앙 굴착부 주위의 잔류 토사를 굴착하는 단계; 및 굴착된 바닥면에 콘크리트를 타설하여 바닥 슬래브를 시공하는 단계를 수행함으로써 지반을 굴착하여 지하 구조물을 시공하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 흙막이 시공방법과 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 서로 이격되게 설치된 흙막이 벽체 사이에 버팀대가 수평하게 설치되어 흙막이 벽체가 지지되도록 하는 일반적인 흙막이 벽체 지지공법이 적용된 것이어서 흙막이 벽체에 대한 지지력을 높이는데 한계가 있어 흙막이 벽체의 안정성이 낮은 문제점이 있었다.

한편, 흙막이 벽체를 경사지게 설치되는 버팀대인 레이커(raker)로 지지하는 공법인 레이커(raker) 공법이 안출되어 현재 활용되고 있는데, 이와 같은 레이커 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는데, 도 1의 (a) 내지 (d)는 종래 레이커(raker) 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이 벽체와 키커 블록(kicker block)이 설치되는 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 2의 (a) 내지 (e)는 종래 레이커(raker) 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이 벽체를 지지하기 위한 레이커가 흙막이 벽체와 키커 블록 사이에 경사지게 설치되는 과정을 보여주기 위한 도면이며, 도 3의 (a) 내지 (h)는 레이커가 제거되면서 지하구조물을 이루는 기초, 벽체, 슬래브가 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면이다.

도면을 참조하여 레이커 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법을 상술하면 다음과 같다.

먼저, 도 1의 (a) 내지 (d)에서와 같이 굴착기(1)를 이용하여 지하구조물이 시공될 지반을 굴착하면서 흙막이 벽체(10)를 설치한 후, 굴삭기(2)를 이용하여 지반을 경사지게 파내게 되는데, 흙막이 벽체(10)는 일정간격으로 다수개가 설치되도록 한다.

그리고, 도 1의 (d)에서와 같이 수평하게 터파기된 지반에 레이커(14)가 지지될 수 있도록 콘크리트가 블록형태로 타설된 키커 블록(kicker block)을 설치하게 된다.

다음으로, 도 2의 (a) 내지 (e)에서와 같이 굴삭기(2)를 이용하여 경사지게 굴삭된 지반을 수평하게 터파기하면서 키커 블록(12)과 레이커(14)를 서로 이격되게 설치하게 된다.

상기와 같이 레이커(14)에 의해 지지되는 흙막이 벽체(10)의 시공이 완료되면, 도 3의 (a) 내지 (h)에서와 같이 지하구조물을 이루는 기초(120)과 벽체(10) 및 슬래브(160)를 형성시켜 흙막이 벽체(10)가 지하구조물(100)의 기초(120)와 벽체(10)에 의해 지지되도록 하면서 점진적으로 레이커(14)를 제거하여 지하구조물(100)의 시공이 완료되도록 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 레이커 공법이 적용된 지하구조물의 시공방법의 경우 흙막이 벽체(10)가 레이커(14)에 의해 경사지게 지지되는 것임에 따라 역학적 안정성이 낮아 주변 지반의 침하에 의해 붕괴사고의 위험이 높은 문제점이 있었으며, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 레이커(14)의 설치과정에서 지반의 굴삭과 키커 블록(12)의 설치가 동시에 요구되고, 지하구조물(100)의 설치과정에서 기초(120)나 벽체(10)의 점진적인 시공에 의해 레이커(14)의 점진적으로 제거되는 작업이 요구되는 등 시공방법에 번거로움이 많은 문제점이 있음에 따른 이를 개선하는 새로운 공법의 개발이 현재 요구되고 있는 실정이라 하겠다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 지반에 대한 굴착이 점진적으로 이루어지면서 흙막이를 위해 서로 이격되게 설치되는 제1벽체와 제2벽체 사이에 수평 연결부재와 압축가새가 하방향으로 순차적으로 설치되고, 수평 연결부재와 압축가새가 상방향으로 순차적으로 제거되면서 지하구조물이 시공되도록 함에 따라 흙막이를 위한 벽체를 지지하기 위한 버팀대를 경사지게 설치하는 기존의 레이커(raker) 공법에 비해 흙막이 벽체의 안정성이 향상되고, 흙막이 시공과 지하구조물의 시공이 단순화되어 공기(工期)가 단축될 수 있는 새로운 형태의 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다수개의 엄지말뚝으로 형성되는 제1벽체를 지지하기 위한 제2벽체를 이루는 다수개의 버팀기둥이 천공홀에 삽입되어 상기 천공홀에 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 지반에 견고하게 고정되도록 함에 따라 흙막이 벽체의 안정성이 더욱 증대될 뿐만 아니라, 상기와 같이 키커 블록에 의해 고정되는 제2벽체가 지하구조물의 프레임으로 사용되도록 함에 따라 지하구조물 시공이 간소화되고, 시공비용이 절감될 수 있게 될 수 있는 새로운 형태의 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 지하구조물을 시공하기 위한 방법에 있어서, 상기 지하구조물이 시공될 위치의 지반에 흙막이를 위한 제1벽체와 제2벽체가 서로 정해진 거리만큼 이격되어 설치되도록 하는 흙막이단계와; 상기 제1벽체와 제2벽체 사이 지반을 정해진 깊이만큼 부분적으로 굴착한 후, 굴착된 내부공간에 수평 연결부재와 압축가새를 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정시키는 과정을 반복하여 지반이 설정된 굴착완료깊이까지 굴착되면서 순차적으로 다수개의 수평 연결부재와 압축가새가 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 상하방향으로 이격되게 설치되도록 하는 굴착단계와; 굴착완료깊이까지 지반이 굴착되어 형성된 내부공간의 바닥면으로 콘크리트를 타설하여 상기 지하구조물의 기초가 형성되도록 하는 기초형성단계와; 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 설치된 수평 연결부재를 제거하면서 상기 기초 상에 상기 지하구조물이 설치되도록 하는 지하구조물 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 상기 흙막이단계에서 상기 제1벽체는 다수개의 기둥에 의해 형성되어 흙막이의 기능을 수행하여 상기 제1벽체의 기둥이 엄지말뚝으로 사용되도록 하고, 제2벽체는 다수개의 기둥에 의해 형성되어 상기 제1벽체를 지지하는 기능을 수행하여 상기 제2벽체의 기둥이 버팀기둥으로 사용되도록 하되, 상기 제2벽체의 버팀기둥은 케이싱의 천공으로 지반에 형성된 천공홀에 삽입된 후, 상기 천공홀로 주입되어 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 경화되면서 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 상기 흙막이단계에서 상기 제1벽체의 엄지말뚝은 케이싱의 천공으로 지반에 형성된 천공홀에 삽입된 후, 상기 천공홀로 주입되어 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 경화되면서 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 고정될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 상기 굴착단계에서 인장가새가 더 구비되어 상기 수평 연결부재와 압축가새가 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정된 후, 상기 인장가새가 상기 압축가새와 'X'자 형상으로 교차되게 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 상기 지하구조물 설치단계에서 상기 제2벽체는 제거되지 않고, 상기 지하구조물의 프레임으로 사용되도록 하는데, 상기 제2벽체를 이루는 버팀기둥이 상기 지하구조물의 기둥으로 사용되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 상기 지하구조물 설치단계에서 상기 제2벽체는 제거되되, 상기 제2벽체의 버팀기둥을 고정시키는 키커블록은 상기 지하구조물의 기초로 사용되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에 의하면, 흙막이와 지하구조물의 시공 단계가 간소화되어 공기가 절감되고, 흙막이 시공에 사용되는 벽체가 지하 구조물의 프레임으로 활용됨에 따라 공사비가 절감되는 효과를 가지게 된다.

도 1의 (a) 내지 (d)는 종래 레이커(raker) 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이 벽체와 키커 블록(kicker block)이 설치되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 2의 (a) 내지 (e)는 종래 레이커(raker) 공법이 적용된 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이 벽체를 지지하기 위한 레이커가 흙막이 벽체와 키커 블록 사이에 경사지게 설치되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 3의 (a) 내지 (h)는 레이커가 제거되면서 지하구조물을 이루는 기초, 벽체, 슬래브가 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 4의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이를 위한 제1벽체와 제2벽체가 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 제1벽체와 제1벽체 사이에 수평 연결부재와 압축가새가 설치되면서 터파기가 진행되는 과정을 보여주기 위한 도면;
도 6의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 점진적으로 수평 연결부재와 압축가새가 제거되면서 지하구조물이 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면:
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면;
도 8은 도 7의 'A'부 상세도;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면;
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법(Basement-structure construction method to use temporary earth Retaining Structure:B.R.S공법)은 흙막이 시공으로 지반을 굴착한 후 지하구조물을 시공할 시 시공의 단계가 간소화되도록 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 지반에 대한 굴착이 점진적으로 이루어지면서 흙막이를 위해 서로 이격되게 설치되는 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 하방향으로 순차적으로 설치되고, 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 상방향으로 순차적으로 제거되면서 지하구조물(100)이 시공되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라 흙막이를 위한 벽체를 지지하기 위한 버팀대를 경사지게 설치하는 기존의 레이커(raker) 공법에 비해 흙막이 벽체의 안정성이 향상되고, 흙막이 시공과 지하구조물의 시공이 단순화되어 공기(工期)가 단축된다.

또한, 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 다수개의 엄지말뚝(202)으로 형성되는 제1벽체(20)를 지지하기 위한 제2벽체(22)를 이루는 다수개의 버팀기둥(222)이 천공홀(34)에 삽입되고, 천공홀(34)에 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 형성시키는 키커 블록(kicker block)(38)에 의해 버팀기둥(222)이 지반에 견고하게 고정되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라 흙막이 벽체(20)(22)의 안정성이 더욱 증대될 뿐만 아니라, 상기와 같이 키커 블록(38)에 의해 고정되는 제2벽체(22)가 지하구조물(100)의 프레임으로 사용되도록 함에 따라 지하구조물(100) 시공이 간소화되고, 시공비용이 절감된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 4 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 흙막이 시공방법, 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법, 흙막이용 벽체로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 4의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 흙막이를 위한 제1벽체와 제2벽체가 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면이며, 도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 제1벽체와 제1벽체 사이에 수평 연결부재와 압축가새가 설치되면서 터파기가 진행되는 과정을 보여주기 위한 도면이고, 도 6의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 점진적으로 수평 연결부재와 압축가새가 제거되면서 지하구조물이 시공되는 과정을 보여주기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 'A'부 상세도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법에서 설치되는 제1벽체와 제2벽체를 보여주기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 흙막이단계, 굴착단계, 기초형성단계, 지하구조물 설치단계를 포함한다.

흙막이단계는 도 4의 (a) 내지 (e)에서와 같이 지하구조물(100)이 시공될 위치의 지반에 흙막이를 위한 제1벽체(20)와 제2벽체(22)가 서로 정해진 거리만큼 이격되어 설치되도록 하는 단계이다.

제1벽체(20)는 흙의 유동을 막기 위한 흙막이 기능을 수행하게 되는 것이고, 제2벽체(22)는 제1벽체(20)로부터 이격된 위치에 설치되어 제1벽체(20)를 지지하는 기능을 수행하게 되는 것이다.

이와 같은 제1벽체(20)와 제2벽체(22)는 쉬트파일로 이루어지는 벽체, 엄지말뚝에 의해 형성되는 토류판, 철근 콘크리트로 이루어지는 흙막이 벽체 등 다양한 형태의 것이 사용될 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 제1벽체(20)와 제2벽체(22)는 다수개의 기둥에 의해 형성되는 철근 콘크리트 형태의 벽체로 이루어진다.

여기서, 제1벽체(20)는 흙막이의 기능을 수행함에 따라 다수개의 기둥이 엄지말뚝(202)으로 사용되고, 제2벽체(22)는 제1벽체(20)를 지지하는 기능을 수행함에 따라 다수개의 기둥이 버팀기둥(222)으로 사용된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 제1벽체(20)의 엄지말뚝(202)과 제2벽체(22)의 버팀기둥(222)은 정해진 길이의 H-BEAM이 사용된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 제2벽체(22)의 버팀기둥(222)은 케이싱(36)의 천공으로 지반에 형성된 천공홀(34)에 삽입된 후, 천공홀(34)로 주입되어 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 경화되면서 형성시키는 키커 블록(kicker block)(38)에 의해 고정되도록 하는데, 이에 따라 제2벽체(22)는 견고하게 지반에 고정될 수 있게 되어 제1벽체(20)이 보다 안정되게 제2벽체(22)에 의해 지지될 수 있도록 한다.

이와 더불어, 도 9에서와 같이 제1벽체(20)의 엄지말뚝(202)도 제2벽체(22)의 버팀기둥(222)과 동일하게 시공되어 키커 블록(38)에 의해 고정될 수 있다.

이와 같이 제2벽체(22)의 버팀기둥(222)과 제1벽체(20)의 엄지말뚝(202)이 키커 블록(38)에 의해 고정되는 구성은 건설/토목 공사에서 일반적으로 사용되고 있는 PRD(Percussion Rotary Drill) 공법을 적용시킨 것이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

굴착단계는 상기와 같이 제1벽체(20)와 제2벽체(22)가 지반에 설치된 상태에서 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이 지반을 굴착하여 지하구조물(100)이 시공될 공간을 확보하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법의 굴착단계는 도 5의 (a) 내지 (e)에서와 같이 굴삭기(2)를 사용하여 정해진 깊이만큼 부분적으로 굴착한 후, 굴착에 의해 형성된 내부공간에 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)를 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 고정시키는 과정을 반복하게 된다. 이에 따라, 지반이 설정된 굴착완료깊이까지 굴착되는 과정에서 순차적으로 다수개의 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 상하방향으로 이격되게 설치되게 된다.

여기서, 도 7에서와 같이 제1벽체(20)와 제2벽체(22)의 강도향상을 위하여 띠장(30), 좌굴방지 보(32)가 추가적으로 설치될 수 있다.

압축가새(26)는 도 8에서와 같이 길이조절이 가능한 구성으로 이루어져 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 간 이격거리에 정확하게 대응하여 흙막이 벽체로 사용되는 제1벽체(20)에 부여되는 토압이 압축가새(26)를 통해 원활하게 제2벽체(22)로 전달될 수 있도록 한다.

한편, 상기와 같은 굴착단계에서 인장가새(28)를 더 구비하여, 도 10에서와 같이 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 고정된 후, 인장가새(28)가 압축가새(26)와 'X'자 형상으로 교차되게 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 고정되도록 하여 제1벽체(20)와 제2벽체(22)가 보다 안정되게 토압에 대응할 수 있도록 할 수도 있다.

기초형성단계는 도 6의 (a)와 (b)에서와 같이 굴착완료깊이까지 지반의 굴착이 완료되면, 굴착에 의해 형성된 내부공간의 바닥면으로 콘크리트를 타설하여 지하구조물(100)의 기초(120)가 형성되도록 하는 단계이다.

지하구조물 설치단계는 도 6의 (c)와 (e)에서와 같이 지하구조물(100)의 기초(120)가 형성된 상태에서 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 설치된 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)를 점진적으로 제거하면서 지하구조물(100)의 기초(120) 상에 지하구조물(100)을 설치하는 단계이다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물 설치단계는 도 6의 (c)와 (e)에서와 같이 제2벽체(22)를 제거하지 않고, 지하구조물(100)의 프레임으로 제2벽체(22)가 사용되도록 하는데, 제2벽체(22)가 그대로 지하구조물(100)의 벽체로 사용될 수도 있고, 제2벽체(22)를 이루는 버팀기둥(222)이 지하구조물(100)의 기둥(180)으로 사용될 수도 있다.

물론, 지하구조물(100)의 시공과정에서 제2벽체(22)가 제거될 수도 있는데, 이 경우에도 제2벽체(22)의 버팀기둥(222)을 고정시키는 키커블록(38)은 지하구조물(100)의 기초로서 사용될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 지반에 대한 굴착이 점진적으로 이루어지면서 흙막이를 위해 서로 이격되게 설치되는 제1벽체(20)와 제2벽체(22) 사이에 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 하방향으로 순차적으로 설치되어 터파기작업이 완료되도록 하고, 수평 연결부재(24)와 압축가새(26)가 상방향으로 순차적으로 제거되면서 지하구조물(100)의 시공이 완료되도록 함에 따라 흙막이를 위한 벽체를 지지하기 위한 버팀대를 경사지게 설치하는 기존의 레이커(raker) 공법에 비해 흙막이 벽체(20)(22)의 안정성이 향상되고, 흙막이 시공과 지하구조물의 시공이 단순화되어 공기(工期)가 단축될 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 다수개의 엄지말뚝(202)으로 형성되는 제1벽체(20)를 지지하기 위한 제2벽체(22)를 이루는 다수개의 버팀기둥(222)이 키커 블록(38)에 의해 지반에 견고하게 고정됨에 따라 흙막이 벽체(20)(22)의 안정성이 더욱 증대되는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법은 상기와 같이 키커 블록(38)에 의해 고정되는 제2벽체(22)나 제2벽체(22)를 이루는 버팀기둥(222)이 지하구조물(100)의 벽체나 기둥(180)으로 사용됨에 따라 지하구조물(100)의 시공이 간소화되고, 시공비용이 절감되는 것이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 굴착기 2 : 굴삭기
10 : 흙막이 벽체 12 : 키커 블록
14 : 레이커 20 : 제1벽체
202 : 엄지말뚝 22 : 제2벽체
222 : 버팀기둥 24 : 수평 연결부재
26 : 압축가새 28 : 인장가새
30 : 띠장 32 : 좌굴방지보
34 : 천공홀 36 : 케이싱
38 : 키커블록 100 : 지하구조물
120 : 기초 140 : 벽체
160 : 슬래브 180 : 기둥

Claims (7)

1. 지하구조물을 시공하기 위한 방법에 있어서,
   상기 지하구조물이 시공될 위치의 지반에 흙막이를 위한 제1벽체와 제2벽체가 서로 정해진 거리만큼 이격되어 설치되도록 하는 흙막이단계와;
   상기 제1벽체와 제2벽체 사이 지반을 정해진 깊이만큼 부분적으로 굴착한 후, 굴착된 내부공간에 수평 연결부재와 압축가새를 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정시키는 과정을 반복하여 지반이 설정된 굴착완료깊이까지 굴착되면서 순차적으로 다수개의 수평 연결부재와 압축가새가 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 상하방향으로 이격되게 설치되도록 하는 굴착단계와;
   굴착완료깊이까지 지반이 굴착되어 형성된 내부공간의 바닥면으로 콘크리트를 타설하여 상기 지하구조물의 기초가 형성되도록 하는 기초형성단계와;
   상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 설치된 수평 연결부재를 제거하면서 상기 기초 상에 상기 지하구조물이 설치되도록 하는 지하구조물 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 흙막이단계에서 상기 제1벽체는 다수개의 기둥에 의해 형성되어 흙막이의 기능을 수행하여 상기 제1벽체의 기둥이 엄지말뚝으로 사용되도록 하고, 제2벽체는 다수개의 기둥에 의해 형성되어 상기 제1벽체를 지지하는 기능을 수행하여 상기 제2벽체의 기둥이 버팀기둥으로 사용되도록 하되,
   상기 제2벽체의 버팀기둥은 케이싱의 천공으로 지반에 형성된 천공홀에 삽입된 후, 상기 천공홀로 주입되어 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 경화되면서 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 흙막이단계에서 상기 제1벽체의 엄지말뚝은 케이싱의 천공으로 지반에 형성된 천공홀에 삽입된 후, 상기 천공홀로 주입되어 정해진 높이만큼 타설되는 콘크리트가 경화되면서 형성시키는 키커 블록(kicker block)에 의해 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 굴착단계에서 인장가새가 더 구비되어 상기 수평 연결부재와 압축가새가 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정된 후, 상기 인장가새가 상기 압축가새와 'X'자 형상으로 교차되게 상기 제1벽체와 제2벽체 사이에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지하구조물 설치단계에서 상기 제2벽체는 제거되지 않고, 상기 지하구조물의 프레임으로 사용되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제2벽체를 이루는 버팀기둥이 상기 지하구조물의 기둥으로 사용되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.
7. 제 2항에 있어서,
   상기 지하구조물 설치단계에서 상기 제2벽체는 제거되되,
   상기 제2벽체의 버팀기둥을 고정시키는 키커블록은 상기 지하구조물의 기초로 사용되도록 하는 것을 특징으로 하는 가설흙막이 구조물을 이용한 지하구조물 시공방법.

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