KR101179778B1 - 비개착식 지하구조물 시공방법 - Google Patents

비개착식 지하구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비개착식으로 지하구조물을 시공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공될 지하구조물의 지붕과 벽체를 구성하는 부분에 강관을 일렬로 압입하고 강관을 절단하여 통로를 만든 후 단위 길이로 제작된 프리캐스트 콘크리트 판을 연결하면서 견인하여 지하구조물의 지붕과 벽체를 시공하는 비개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 지붕 슬래브가 구축될 위치의 양단에 갤러리 관을 길이방향으로 압입시키면서 관의 내부를 굴착하는 갤러리관 시공단계; 갤러리 관 사이에 폭방향을 따라 다수 개의 지붕 슬래브 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 지붕 슬래브 강관 시공단계; 각 갤러리 관의 하부로 높이방향으로 따라 다수 개의 측벽 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 측벽 강관 시공단계; 서로 인접하는 지붕 슬래브 강관의 상부와 하부를 절단하고 절단 부위를 연결하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 마련하는 지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계; 지붕 슬래브 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 지붕 PC 슬래브 판을 연결하면서 견인하는 지붕 PC 슬래브 판 시공단계; 서로 인접하는 측벽 강관의 양측을 절단하고 절단 부위를 연결하여 PC 측벽 판의 이송 통로를 마련하는 PC 측벽 판 통로 형성단계; 측벽 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 PC 측벽 판을 연결하면서 견인하는 PC 측벽 판 시공단계; 갤러리 관의 내부에 소요 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 갤러리 관 충전단계; 갤러리 관, 지붕 PC 슬래브 판 및 측벽 판으로 둘러싸인 내부를 굴착하는 굴착단계; 및 내부의 굴착이 완료된 후 바닥 슬래브를 시공하는 바닥 슬래브 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법이 제공된다.

Description

비개착식 지하구조물 시공방법{Method for constructing underground structure}
본 발명은 비개착식으로 지하구조물을 시공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공될 지하구조물의 지붕과 벽체를 구성하는 부분에 강관을 일렬로 압입하고 강관을 절단하여 통로를 만든 후 단위 길이로 제작된 프리캐스트 콘크리트 판을 연결하면서 견인하여 지하구조물의 지붕과 벽체를 시공하는 비개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
도심지의 재개발과 재건축 그리고 대도시 인근의 대규모 신도시 개발 등에 따른 교통량의 증가와 토지의 효율적인 활용 등의 필요성으로 인해 지하공간의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
지하에 일정 규모의 공간을 구축하는 방법에는 흙막이 가시설을 한 후 소요 심도까지 굴착한 다음 아래에서부터 위로 순차적으로 바닥 슬래브, 벽체, 지붕 슬래브를 시공하는 개착식 방법과 토사의 붕괴를 방지하는 특수한 가시설 내지 본 구조물을 구축한 다음 그 내부를 굴착하는 비개착식 방법이 있다.
비개착식 방법에는 콘크리트 함체를 제작한 후 유압식 잭을 사용하여 함체를 시공 지점으로 밀어넣고 함체 내부를 굴착하는 프론트 잭킹 공법(Front Jacking Method), 오거 타입의 수평천공기로 강관을 지중에 압입시키며 압입시킨 만큼 내부를 오거로 굴착하여 지붕을 형성시킨 후 지보공을 강관 하부에 설치하여 강관으로 구성된 지붕과 지보공 사이의 내부를 굴착하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method), 대구경 강관을 압입, 보강하여 본 구조물로 사용하고 내부에서 벽체부를 굴착하여 시공하는 N.T.R공법(New Tubular Roof Method) 등이 알려져 있다.
프론트 잭킹 공법은 대부분의 토질에 적용이 가능하나 암반지반에서는 선굴착이 필요하므로 침하의 우려가 있으며, 파이프 루프 공법은 소형강관을 사용하고 가시설로만 사용하여 비경제적이며, N.T.R 공법은 천정 및 벽체의 방수를 위해 강관과 강관 사이의 연결 처리 및 강관 부식으로 인한 장기적인 유지보수의 문제가 단점으로 지적되고 있다.
본 발명은 종래의 비개착식 공법이 갖는 단점들을 해소하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 토피고가 낮아 토하중이 작고 경간이 짧은 소규모의 지하구조물을 신속하고 경제적이며 안전하게 시공할 수 있는 비개착식 지하구조물의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 지붕 슬래브가 구축될 위치의 양단에 갤러리 관을 길이방향으로 압입시키면서 관의 내부를 굴착하는 갤러리관 시공단계; 갤러리 관 사이에 폭방향을 따라 다수 개의 지붕 슬래브 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 지붕 슬래브 강관 시공단계; 각 갤러리 관의 하부로 높이방향으로 따라 다수 개의 측벽 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 측벽 강관 시공단계; 서로 인접하는 지붕 슬래브 강관의 상부와 하부를 절단하고 절단 부위를 연결하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 마련하는 지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계; 지붕 슬래브 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 지붕 PC 슬래브 판을 연결하면서 견인하는 지붕 PC 슬래브 판 시공단계; 서로 인접하는 측벽 강관의 양측을 절단하고 절단 부위를 연결하여 PC 측벽 판의 이송 통로를 마련하는 PC 측벽 판 통로 형성단계; 측벽 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 PC 측벽 판을 연결하면서 견인하는 PC 측벽 판 시공단계; 갤러리 관의 내부에 소요 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 갤러리 관 충전단계; 갤러리 관, 지붕 PC 슬래브 판 및 측벽 판으로 둘러싸인 내부를 굴착하는 굴착단계; 및 내부의 굴착이 완료된 후 바닥 슬래브를 시공하는 바닥 슬래브 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법이 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지붕 슬래브 강관은 수평으로 또는 아치형으로 압입된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계는 상부 절단면을 가이드 강판으로 연결하고 하부 절단면과 강관의 하면 사이의 높이에 대응되는 직경을 가지는 소구경 강관을 각 지붕 슬래브 강관에 삽입한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, PC 측벽 판 통로 형성단계는 양측 절단면을 각각 가이드 강판으로 연결하고 최하단 측벽 강관에 소구경 강관을 삽입한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지붕 PC 슬래브 판은, 지붕 슬래브 강관의 위치에 대응되는 위치의 상면에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터가 돌출되게 설치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, PC 측벽 판은, 최하단의 측벽 강관의 위치에 대응되는 위치의 양측면에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터가 설치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 바닥 슬래브는 최하단 측벽 강관의 위에 위치하도록 시공된다.
본 발명에 따르면 갤러리 관, 지붕 슬래브 강관 및 측벽 강관은 PC 슬래브 판 및 측벽 판의 이송 통로로서 기능하고 실질적인 구조체는 PC 슬래브 판 및 측벽 판 그리고 이들의 접합부를 강접하는 갤러리 관 내부의 충전 콘크리트의 복합체가 된다. 즉, 본 발명에 따라 시공되는 지하구조물은 일종의 PC 복합화 구조가 된다. 따라서 현장타설 작업이 최소화되고 벽체의 구축이 프리캐스트화되어 공기가 단축되고 공사가 간편하다. 또한 지붕 및 벽체에서의 누수 염려가 없고 최종 구조물의 외관이 양호하며 품질 관리가 용이하다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1의 (가) 내지 (아)는 본 발명에 따른 비개착식 지하구조물 시공방법을 순서대로 나타낸 사시도이다.
도 2는 지붕 슬래브 강관을 절단하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 형성하는 방법을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 지붕 PC 슬래브 판의 일 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 PC 측벽 판의 일 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 지하구조물 시공 공정 중 갤러리 관 내부에 콘크리트를 충전하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지하구조물 시공 공정 중 바닥 슬래브를 시공하는 공정을 나타낸 단면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1의 (가) 내지 (아)는 본 발명에 따른 비개착식 지하구조물 시공방법을 순서대로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비개착식 지하구조물의 시공방법은, 지붕 슬래브가 구축될 위치의 양단에 갤러리 관(11)(11)을 길이방향으로 압입시키면서 관의 내부를 굴착하는 갤러리관 시공단계(가); 갤러리 관(11)(11) 사이에 폭방향을 따라 다수 개의 지붕 슬래브 강관(12)을 갤러리 관(11)과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 지붕 슬래브 강관 시공단계(나); 각 갤러리 관(11)(11)의 하부로 높이방향으로 따라 다수 개의 측벽 강관(13)을 갤러리 관(11)(11)과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 측벽 강관 시공단계(다); 서로 인접하는 지붕 슬래브 강관(12)의 상부와 하부를 절단하고 절단 부위를 연결하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 마련하는 지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계(라); 지붕 슬래브 강관(12)의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 지붕 PC 슬래브 판(14)을 연결하면서 견인하는 지붕 PC 슬래브 판 시공단계(마); 서로 인접하는 측벽 강관(13)의 양측을 절단하고 절단 부위를 연결하여 PC 측벽 판의 이송 통로를 마련하는 PC 측벽 판 통로 형성단계(바); 양쪽 측벽 강관(13)의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 PC 측벽 판(15)을 연결하면서 견인하는 PC 측벽 판 시공단계(바); 각 갤러리 관(11)의 내부에 소요 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 갤러리 관 충전단계(사); 갤러리 관(11)(11), 지붕 PC 슬래브 판(14) 및 측벽 판(15)으로 둘러싸인 내부를 굴착하는 굴착단계; 및 내부의 굴착이 완료된 후 바닥 슬래브(16)를 시공하는 바닥 슬래브 시공단계(아)를 포함한다.
본 발명에서 갤러관 관(11), 지붕 슬래브 강관(12) 및 측벽 강관(13)을 압입하고 지붕 PC 슬래브 판(14)과 PC 측벽 판(15)을 견인하기 위해 지하구조물이 시공될 위치의 길이방향의 시점과 종점에 미리 작업구를 구축할 필요가 있다. 이러한 작업구는 강관 추진을 위한 반력벽과 유압 잭의 설치 공간 그리고 압입되는 강관과 견인되는 PC 판의 길이를 고려하여 폭이 결정되며 깊이는 지하구조물의 높이에 의해 결정될 수 있으며, 결정된 폭의 양쪽 끝에 지하구조물의 폭방향을 따라 다수 개의 H말뚝을 일정한 간격을 두고 설치하고 수직으로 굴착하면서 H말뚝 사이에 토류판을 설치하고 마주보는 H말뚝을 버팀보로 지지하면서 소요 깊이까지 굴착하여 완성될 수 있다. 작업구의 굴착은 1단계로 갤러리 관과 지붕 슬래브 강관의 압입 지점까지 굴착하고 갤러리 관과 지붕 슬래브 강관을 압입한 다음 굴착과 측벽 강관의 압입을 순차적으로 진행하는 방법으로 계획 심도까지 나머지 부분을 나누어서 굴착할 수 있다. 이러한 작업구를 구축하기 위한 굴착방법은 이 분야에서 주지되고 관용되는 H말뚝과 토류판을 이용한 것이고 강관을 압입하여 본 구조물을 구축하고 내부를 굴착하여 지하구조물을 시공하는 공지된 비개착식 지하구조물 구축공법에서 널리 사용되고 있는 것을 적용하면 되므로 더욱 상세한 설명은 생략한다. 작업구 굴착을 위한 흙막이 방법은 H말뚝과 토류벽을 이용하는 것 이외에 다양한 방법이 공지되어 있으므로 현장 여건을 고려하여 임의로 선택될 수 있음은 물론이다. 또한 반력벽과 유압잭의 설치 그리고 강관을 용이하게 압입하기 위한 가이드 레일의 설치 등도 이 분야에서 공지되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
작업구가 구축되고 반력벽 및 유압잭 등의 설치가 완료되면, 지붕 슬래브가 구축될 위치의 양단에서 길이방향으로 갤러리 관(11)을 압입시키면서 관의 내부를 굴착하여 갤러리 관을 시공한다. 갤러리 관(11)은 상부 토사의 토압이나 유압 잭으로 압입시 압력에 충분히 견딜 수 있는 두께와 직경 1.5~3.0m의 강관으로 구성되며 길이는 작업구의 여건에 따라 1~6m의 범위에서 적절히 선택될 수 있다. 갤러리 관(11)의 길이방향 연결은 갤러리 관(11)의 맞댐 용접 또는 갤러리 관(11)의 직경보다 작은 연결링을 이용한 연결 등 강관의 연결을 위해 이 분야에서 공지된 임의의 방법이 사용될 수 있다. 갤러리 관(11) 내부의 굴착작업은 인력 또는 장비를 이용해 이루어질 수 있다.
갤러리 관(11)의 시공이 완료되면, 갤러리 관(11) 사이에 일렬로 다수 개의 지붕 슬래브 강관(12)을 갤러리 관(11)과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하여 지붕 슬래브 강관(12)을 시공한다. 갤러리 관(11)과 지붕 슬래브 강관(12)은 같은 방향으로 압입되며 지붕 슬래브 강관(12)은 갤러리 관(11)과 동일한 직경을 가지거나 보다 작은 직경을 가질 수 있다. 압입되는 지붕 슬래브 강관(12)의 수는 최종 지하구조물의 경간에 의해 결정될 수 있으며 도시된 4개로 한정되는 것은 아니다. 지붕 슬래브 강관(12)은 구축될 지하구조물의 폭방향을 따라 일렬로 시공되며 지하구조물의 지붕의 형상에 따라 수평으로 또는 아치형으로 압입될 수 있다.
지붕 슬래브 강관(12)의 시공이 완료되면, 각 갤러리 관(11)(11)의 하부로 높이방향으로 따라 일렬로 다수 개의 측벽 강관(13)을 갤러리 관(11)과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하여 측벽 강관(13)을 시공한다. 측벽 강관(13)은 갤러리 관(11)과 동일한 방향으로 압입되며 갤러리 관(11)과 동일한 직경을 가지거나 보다 작은 직경을 가질 수 있다. 도시된 4개의 측벽 강관(13)은 예시적인 것으로, 압입되는 측벽 강관(13)의 수는 최종 지하구조물의 높이에 의해 결정될 수 있다. 측벽 강관(13)은 구축될 지하구조물의 높이방향을 따라 일렬로 시공된다.
이상과 같이 강관(갤러리 관(11), 지붕 슬래브 강관(13), 측벽 강관(13))의 압입작업이 완료되면 지붕 PC 슬래브 판(14)을 시공하기 위해 지붕 슬래브 강관(12)의 내부에 이송 통로를 구축하는 작업을 진행한다.
도 2는 지붕 슬래브 강관을 절단하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 형성하는 방법을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 지붕 PC 슬래브 판(14)의 이송 통로를 형성하기 위해 서로 인접하는 지붕 슬래브 강관(12)의 상부와 하부를 절단하고 절단 부위를 연결한다. 지붕 슬래브 강관(12)의 상하부 절단은 지붕 PC 슬래브 판(14)의 두께를 고려하여 결정되며 상부 절단면에는 이웃하는 지붕 슬래브 강관(12)의 절단면을 서로 연결하여 지붕 PC 슬래브 판(14)의 원활한 견인 및 토사의 강관 내 유입을 방지하기 위한 가이드 강판(121)을 부착한다. 가이드 강판(121)은 이웃하는 지붕 슬래브 강관(12)의 절단면을 연결할 수 있는 폭을 가지며 단위 길이의 강판을 연결하여 전체적으로 지붕 슬래브 강관(12)의 길이를 가진다. 그리고 가이드 강판(121)의 위쪽 이웃하는 지붕 슬래브 강관(12) 사이에는 원지반의 이완, 누수 또는 토사의 유입을 방지하기 위해 시멘트 몰탈(113)을 그라우팅할 수 있다. 한편, 지붕 슬래브 강관(12)의 내부 아래쪽에는 지붕 PC 슬래브 판(14)의 수평 맞춤과 견인시 마찰을 최소화하기 위한 지지대(122)를 설치할 수 있다. 지지대(122)로는 하부 절단면과 강관의 하면 사이의 높이에 대응되는 직경을 가지는 소구경 강관이 사용될 수 있으나 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다.
지붕 슬래브 강관(12)의 내부에 이송 통로가 형성되고 지지대(122)의 설치가 완료되면 일정 길이로 제작된 지붕 PC 슬래브 판(14)을 견인한다. 견인방법은 강관 추진을 위해 시점에 설치된 유압잭을 이용해 뒤에서 밀고 종점에 견인장치를 설치하여 앞쪽에서 당기는 방식으로 견인할 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 지붕 PC 슬래브 판의 일 예를 나타낸 것이다.
지붕 PC 슬래브 판(14)은 지붕 슬래브 강관(12)의 위치에 대응되는 위치의 지붕 PC 슬래브 판(14)의 상면에는 길이방향(지붕 슬래브 강관의 축방향에 대응되는 방향)을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터(141)가 일렬로 설치되어 있다. 지붕 PC 슬래브 판(14)의 제작시 미리 길이방향을 따라 강재 띠판(142)을 설치하고 이 강재 띠판(142)에 스터드 커넥터(141)를 용접하는 것에 의해 고정될 수 있다. 스터드 커넥터(141)는 후술하는 바와 같이 지붕 PC 슬래브 판과 지붕 슬래브 강관 사이에 충전되는 콘크리트가 일체로 합성되도록 한다. 지붕 PC 슬래브 판(14)의 4면의 단부면에는 각각 슬래브 판을 서로 연결하기 그리고 PC 측벽 판의 철근 및 갤러리 관의 내부에 충전되는 콘크리트와 연결하기 위해 철근(143)(144)을 노출해 둘 수 있고, 길이방향의 단부면에는 프리스트레스 도입 또는 지붕 PC 슬래브 판의 연속화를 위한 긴장재를 삽입할 수 있는 쉬스관(145)을 노출해 둘 수 있다. 한편, 도면에서는 지붕 PC 슬래브 판이 평평한 판 형태를 갖는 것으로 도시되었으나, 지하구조물의 지붕이 아치형을 이룰 경우 일정한 곡률을 갖는 아치형 내지 호형으로 제작된다.
지붕 PC 슬래브 판(14)은 본 발명에 따른 지하구조물의 지붕을 구성하는 구조부재로서 지하구조물의 상부에 작용하는 하중과 작업 조건을 고려하여 적절한 단면과 길이를 갖도록 공장에서 미리 제작되어 현장으로 반입되거나 현장 근처에 마련된 작업장에서 제작하여 반입될 수 있다. 또한 경간이 길어질 경우 휨 강성을 높이고 균열 발생을 억제하기 위해 내부에 긴장재를 배치하여 미리 압축력을 도입할 수 있다. 단위 길이를 갖는 지붕 PC 슬래브 판은 미리 견인된 지붕 PC 슬래브 판과 일체화시키면서 계속적으로 지하구조물의 길이방향으로 견인하는 방법으로 시공된다. 지붕 PC 슬래브 판의 제작시 전방과 후방에 각각 노출된 철근(144)을 연결하고 연결 부위에 콘크리트를 타설하여 미리 견인된 지붕 PC 슬래브 판과 후행하는 지붕 PC 슬래브 판을 일체화할 수 있다. 대안으로, 지붕 PC 슬래브 판의 견인이 완료된 후 지붕 PC 슬래브 판 제작시 미리 매입된 쉬스관(145) 내부에 긴장재를 배치하고 긴장재를 긴장함므로서 선후행지붕 PC 슬래브 판을 일체화시키면서 지붕 PC 슬래브 판의 휨 강성을 높이고 균열 발생을 억제할 수 있다.
지붕 PC 슬래브(14)의 시공이 완료되면, 지붕 PC 슬래브 판(14)의 시공과 유사한 방법으로 PC 측벽 판(15)을 시공한다.
먼저, PC 측벽 판(15)의 이송 통로를 형성하기 위해 상하로 서로 인접하는 측벽 강관(13)이 상하로 서로 연통될 수 있도록 절단하고 절단 부위를 연결한다. 측벽 강관(13)의 절단은 PC 측벽 판(15)의 두께를 고려하여 결정되며 절단면에는 지붕 슬래브 관과 마찬가지로 이웃하는 측벽 강관(13)의 절단면을 서로 연결하여 PC 측벽 판(15)의 원활한 견인 및 배면 토사의 강관 내 유입을 방지하기 위한 가이드 강판을 부착한다. 그리고 최하단에 위치하는 측면 강관(13)에는 지지대를 설치한다. 그리고 가이드 강판의 배면 즉 원지반 쪽의 이웃하는 측벽 강관 사이에는 원지반의 이완, 누수 또는 토사의 유입을 방지하기 위해 그라우팅을 실시할 수 있다.
측벽 강관(13)의 내부에 이송 통로가 형성되면 일정 길이로 제작된 PC 측벽 판(15)을 견인한다. 견인방법은 강관 추진을 위해 시점에 설치된 유압잭을 이용해 뒤에서 밀고 종점에 견인장치를 설치하여 앞쪽에서 당기는 방식으로 견인할 수 있다. PC 벽체 판(15)은 본 발명에 따른 지하구조물의 벽체를 구성하는 구조부재로서 지하구조물의 상부에 작용하는 하중과 작업 조건을 고려하여 적절한 단면과 길이를 갖도록 공장에서 미리 제작되어 현장으로 반입되거나 현장 근처에 마련된 작업장에서 제작하여 반입될 수 있다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 PC 측벽 판의 일 예를 나타낸 것이다.
PC 측벽 판(15)의 길이방향 양단부면 및 높이방향의 상단부면에는 각각 측벽 판을 길이방향으로 서로 연결하기 위해 그리고 지붕 PC 슬래브 판의 철근 및 갤러리 관의 내부에 충전되는 콘크리트와 연결하기 위해 철근(151)(152)을 노출해 둘 수 있고, 길이방향의 양단부면에는 프리스트레스 도입 또는 PC 측벽 판의 연속화를 위한 긴장재를 삽입할 수 있는 쉬스관(153)을 노출해 둘 수 있다. 그리고 최하단의 측벽 강관의 위치에 대응되는 위치의 PC 측벽 판의 양측면에는 길이방향(측벽 강관의 축방향에 대응되는 방향)을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터(154)가 설치되어 있다. PC 측벽 판(15)의 제작시 미리 길이방향을 따라 강재 띠판(155)을 설치하고 이 강재 띠판(155)에 스터드 커넥터(154)를 용접하는 것에 의해 고정될 수 있다. 스터드 커넥터는 후술하는 바와 같이 PC 측벽 판과 최하단 측벽 강관 사이에 충전되는 콘크리트가 일체로 합성되도록 한다.
단위 길이를 갖는 PC 측벽 판은 미리 견인된 PC 측벽 판과 일체화시키면서 계속적으로 지하구조물의 길이방향으로 견인하는 방법으로 시공된다. PC 측벽 판의 제작시 전방과 후방에 각각 철근(151)을 노출시켜 두고 이 철근(151)을 연결하고 연결 부위에 콘크리트를 타설하여 미리 견인된 PC 측벽 판과 후행하는 PC 측벽 판을 일체화할 수 있다. 대안으로, PC 벽체 판 제작시 미리 쉬스관(153)을 매입해 두고 PC 벽체 판의 견인이 완료된 후 쉬스관(153) 내부에 긴장재를 배치하고 긴장재를 긴장함으로서 선후행 PC 측벽 판을 일체화시키고 배면 토압에 대한 휨 강성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 지하구조물 시공 공정 중 갤러리 관 내부에 콘크리트를 충전하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 5에서와 같이, 지붕 PC 슬래브 판(14)과 PC 측벽 판(15)의 시공이 완료되면, 갤러리 관(11)의 내부에 소요 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 갤러리 관 내부를 충전한다. 갤러리 관(11) 내부 철근 배근시 지붕 PC 슬래브 판(14)과 PC 측벽 판(15)의 철근(143)(152)을 서로 연결할 수 있다. 이렇게 갤러리 관(11)의 내부를 충전함으로써 지붕 PC 슬래브 판(14)과 PC 측벽 판(15)의 접합부가 강접합을 이루게 되며 본 발명에 따른 지하구조물은 전체적으로 라멘 골조를 이루게 된다. 이때, 지붕 PC 슬래브 판(14)과 지붕 슬래브 강관(12) 사이의 공간 그리고 최하단 측벽 강관(131)과 PC 측벽 판(15) 사이의 공간에도 콘크리트를 충전할 수 있다. 최하단 측벽 강관(131)과 PC 측벽 판(15) 사이의 공간에 콘크리트를 충전하여 이들을 일체로 합성함으로써 최하단 측벽 강관(131)을 측벽 판(15)의 선단지지력을 높이고 바닥 슬래브(15)의 단부를 지지하기 위해 이용할 수 있다.
이상과 같이 갤러리 관(11)의 내부와 지붕 PC 슬래브 판(14)과 지붕 슬래브 관(15) 사이에 타설된 콘크리트가 모두 양생되면 갤러리 관(11), 지붕 PC 슬래브 판(14) 및 측벽 판(15)으로 둘러싸인 내부를 굴착한다.
그리고 내부의 굴착이 완료되면 바닥 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여 바닥 슬래브(16)를 시공함으로서 지하구조물을 완성하게 된다. 이때 바닥 슬래브(16)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 최하단 측벽 강관(131)의 위에 위치하도록 시공하여 단부가 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서는 갤러리 관, 지붕 슬래브 강관 및 측벽 강관을 구축될 지하구조물의 지붕 및 벽체의 형상에 대응하게 모두 같은 방향으로 압입하고 내부의 토사를 제거한 후 지붕 PC 슬래브 판 및 PC 측벽 판의 이송 통로를 만들고 양쪽에서 견인하고 갤러리 관에 콘크리트를 타설하는 것으로 라멘 구조의 지붕 구조체를 구축하는 것으로서 강관은 PC 슬래브 판 및 측벽 판의 이송 통로로서 기능하고 실질적인 구조체는 지붕 PC 슬래브 판 및 측벽 판 그리고 이들의 접합부를 강접하는 갤러리 관 내부의 충전 콘크리트의 복합체가 된다. 즉, 본 발명에 따라 시공되는 지하구조물은 일종의 PC 복합화 구조가 된다. 따라서 지붕 및 벽체에서의 누수 염려가 없고 최종 구조물의 외관이 양호하며 품질 관리가 용이하다. 또한 현장타설 작업이 최소화되고 벽체의 구축이 프리캐스트화되어 공기가 단축되고 공사가 간편하다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 갤러리 관
12: 지붕 슬래브 강관
13: 측벽 강관
14 : 지붕 PC 슬래브 판
15 : PC 측벽 판
16 : 바닥 슬래브

Claims (7)

  1. 지붕 슬래브가 구축될 위치의 양단에 갤러리 관을 길이방향으로 압입시키면서 관의 내부를 굴착하는 갤러리관 시공단계;
    갤러리 관 사이에 폭방향을 따라 다수 개의 지붕 슬래브 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 지붕 슬래브 강관 시공단계;
    각 갤러리 관의 하부로 높이방향으로 따라 다수 개의 측벽 강관을 갤러리 관과 동일한 방향으로 압입시키면서 관 내부를 굴착하는 측벽 강관 시공단계;
    서로 인접하는 지붕 슬래브 강관의 상부와 하부를 절단하고 절단 부위를 연결하여 지붕 PC 슬래브 판의 이송 통로를 마련하는 지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계;
    지붕 슬래브 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 지붕 PC 슬래브 판을 연결하면서 견인하는 지붕 PC 슬래브 판 시공단계;
    서로 인접하는 측벽 강관의 양측을 절단하고 절단 부위를 연결하여 PC 측벽 판의 이송 통로를 마련하는 PC 측벽 판 통로 형성단계;
    측벽 강관의 내부에 마련된 통로를 통해 단위 길이로 제작된 PC 측벽 판을 연결하면서 견인하는 PC 측벽 판 시공단계;
    갤러리 관의 내부에 소요 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 갤러리 관 충전단계;
    갤러리 관, 지붕 PC 슬래브 판 및 측벽 판으로 둘러싸인 내부를 굴착하는 굴착단계; 및
    내부의 굴착이 완료된 후 바닥 슬래브를 시공하는 바닥 슬래브 시공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    지붕 슬래브 강관은 수평으로 또는 아치형으로 압입되는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    지붕 PC 슬래브 판 통로 형성단계는 상부 절단면을 가이드 강판으로 연결하고 하부 절단면과 강관의 하면 사이의 높이에 대응되는 직경을 가지는 소구경 강관을 각 지붕 슬래브 강관에 삽입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    PC 측벽 판 통로 형성단계는 양측 절단면을 각각 가이드 강판으로 연결하고 최하단 측벽 강관에 청구항 3 기재의 소구경 강관과 동일한 직경을 가지는 소구경 강관을 삽입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    지붕 PC 슬래브 판은,
    지붕 슬래브 강관의 위치에 대응되는 위치의 상면에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터가 돌출되게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    PC 측벽 판은,
    최하단의 측벽 강관의 위치에 대응되는 위치의 양측면에 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개의 스터드 커넥터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    바닥 슬래브는 최하단 측벽 강관의 위에 위치하도록 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물의 시공방법.
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