KR101302246B1

KR101302246B1 - 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법

Info

Publication number: KR101302246B1
Application number: KR1020120034835A
Authority: KR
Inventors: 위성길; 위성배
Original assignee: 위성배
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-09-02

Abstract

본 발명은 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치를 따라서 지반의 굴착 작업과 철근 배근 및 콘크리트 타설 작업을 연속적으로 수행함으로써 벽체 시공비용을 절감하고 시공기간을 단축할 수 있도록 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 지하 구조물의 벽체를 시공할 위치의 일측으로 가이드레일을 거치하는 제1단계; 상기 가이드레일 상에 전후진 이동 가능하게 안내판을 안착하고, 상기 안내판의 일측으로 굴착 장치를 조립하는 제2단계; 상기 굴착 장치를 이용하여 상기 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반을 굴착하면서 상기 굴착 장치를 전진 이동시키는 제3단계; 상기 굴착된 지중 공간의 후방측 벽부에 칸막이패널을 거치하고, 상기 칸막이패널의 전방으로 소정 간격 이격되어 칸막이부가 위치하는 동시에 상기 칸막이패널과 칸막이부의 양측부를 연결하며 거푸집이 둘러싸도록 거푸집 장치를 위치시키는 제4단계; 상기 칸막이패널과 칸막이부 및 거푸집으로 둘러싸인 지중 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 제5단계; 상기 콘크리트의 타설 후 상기 칸막이패널을 인발하여 상기 칸막이부의 후방에 밀착되도록 이동시킨 후 소정 시간 동안 상기 콘크리트를 양생하는 제6단계; 상기 칸막이패널의 전방측으로 상기 칸막이부가 소정 간격 이격되도록 상기 거푸집 장치를 전방으로 이동시키는 제7단계;를 포함한다.

Description

지하 구조물 벽체의 연속 축조공법{The Method for Continuous Construction Walls of Underground Structure}

본 발명은 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치를 따라서 지반의 굴착 작업과 철근 배근 및 콘크리트 타설 작업을 연속적으로 수행함으로써 벽체 시공기간을 단축하고 시공비용을 절감할 수 있도록 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법에 관한 것이다.

일반적으로 지하 구조물을 축조하기 위해서는 축조 위치에 가시설을 시공한 후 토사를 굴착하여 소정의 공간을 마련한 다음 다수의 H형강과 토류판을 이용하여 토사 붕괴를 방지하는 벽체를 설치한 후 거푸집을 조립하고 콘크리트를 타설하여 지하실 벽체를 시공하는 소위 가설흙막이 공법이 주류를 이루었다.

그러나 상기와 같은 가설흙막이 공법에 의하여 지하 구조물을 축조할 경우, 지하수 유입이 과다하여 지하 터파기 공사가 곤란할 때에는 H형강과 차수 그라우팅 토류판을 이용하여 토사 붕괴 방지 구조를 시공한 다음 터파기 굴착 작업을 하고 지하 구조물을 시공해야 하는 어려움이 있으며, 이에 따라 시공을 위한 공정수가 증가하고, 공사기간이 연장된다는 문제점이 있다.

또한 H형강의 인발공간과 토류판 설치시의 공간 되메우기 및 토류판 해체 부위의 완벽한 다짐이 불가능하여 장기적인 지층변형의 가능성이 있으며, 이로 인해 주변 위해가 발생되고, 완공 후에도 주변 침하 현상이 계속되는 폐단이 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명자는 등록특허공보 제10-0781810호에서 지하 구조물의 벽체 축조공법을 개시하였다. 개시된 지하 구조물의 벽체 축조공법은, 지하 구조물의 벽체 단부 지점에 기둥(10)을 설치하는 단계; 상기 기둥(10) 사이에 ㄷ자 형상의 판넬 유닛(20)을 차례로 압입하는 단계; 상기 판넬 유닛(20) 내의 토사를 제거하는 단계; 상기 판넬 유닛(20) 내에 철근을 배근하는 단계; 및 상기 판넬 유닛(20) 내에 콘크리트를 타설한 후 콘크리트가 완전히 건조되기 전에 판넬 유닛(20)을 제거하는 단계;를 포함하여 구성된다. 도 1에서 미설명부호 27은 두 개의 기둥(10) 사이에 판넬 유닛(20)을 압입할 때 수직도를 보장하기 위한 가이드레일(27)을 나타낸 것이다.

그러나, 이러한 공법은 복잡한 형상의 판넬을 다수 제작한 후 이를 사용하여 시공함으로써 자재비용이 많이 들고 시공기간이 늘어나는 단점이 있다.

한편, 지하 구조물의 벽체를 높게 설치해야 하는 경우에는 지반의 굴착 작업이 용이하지 않고, 벽체가 설치될 공간 전체를 굴착한 후에 거푸집을 대고 콘크리트를 타설한 후 양생하기 까지에는 다수의 거푸집을 설치하고 인발하는 작업이 수반되므로 많은 인력과 자재비용 및 시공기간이 소요되는 문제점이 발생한다.

또한, 지하 구조물의 벽체를 장방형 공간을 둘러싸는 형태로 시공해야 하는 경우에는 벽체의 일면이 시공될 위치의 지반을 굴착한 후에 굴착된 공간의 끝부분에서 직각으로 방향을 전환하여 인접한 벽체가 시공될 위치의 지반을 굴착해야 하므로 굴착 장치를 굴착 위치로 정확하게 이동시키는 작업이 용이하지 않고 많은 시간을 소모하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치를 따라서 지반의 굴착 작업과 철근 배근 및 콘크리트 타설 작업을 연속적으로 수행함으로써 벽체 시공기간을 단축하고 시공비용을 절감할 수 있도록 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 굴착 장치를 이용한 지반의 파쇄 및 파쇄된 토사물을 지상으로 이동시켜 배출하는 작업을 연속적으로 수행할 수 있도록 하여 굴착 작업 시간을 단축시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 굴착 장치에 의해 굴착된 지중 공간을 따라 벽체 시공을 위한 철근의 배근과 콘크리트의 타설 및 양생 작업을 연속적으로 수행할 수 있도록 하여, 종래 벽체 시공을 위해 다수개의 거푸집을 설치하고 인발하는 작업을 생략할 수 있게 되어 벽체 시공 기간을 단축하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 지하 구조물의 벽체가 장방형 공간의 외곽을 둘러싸는 형태로 시공되는 경우에도 굴착 장치의 방향 전환 및 전진 이동을 간편하게 수행할 수 있도록 하여 굴착 장치의 운용을 간편하게 수행할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법은, 지하 구조물의 벽체를 시공할 위치의 일측으로 가이드레일을 거치하는 제1단계; 상기 가이드레일 상에 전후진 이동 가능하게 안내판을 안착하고, 상기 안내판의 일측으로 굴착 장치를 조립하는 제2단계; 상기 굴착 장치를 이용하여 상기 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반을 굴착하면서 상기 굴착 장치를 전진 이동시키는 제3단계; 상기 굴착된 지중 공간의 후방측 벽부에 칸막이패널을 거치하고, 상기 칸막이패널의 전방으로 소정 간격 이격되어 칸막이부가 위치하는 동시에 상기 칸막이패널과 칸막이부의 양측부를 연결하며 거푸집이 둘러싸도록 거푸집 장치를 위치시키는 제4단계; 상기 칸막이패널과 칸막이부 및 거푸집으로 둘러싸인 지중 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 제5단계; 상기 콘크리트의 타설 후 상기 칸막이패널을 인발하여 상기 칸막이부의 후방에 밀착되도록 이동시킨 후 소정 시간 동안 상기 콘크리트를 양생하는 제6단계; 상기 칸막이패널의 전방측으로 상기 칸막이부가 소정 간격 이격되도록 상기 거푸집 장치를 전방으로 이동시키는 제7단계;를 포함하고, 상기 굴착 장치를 이용한 지반 굴착 및 전진 이동과 함께 상기 제5단계 내지 제7단계를 반복하여 지중구조물의 벽체를 연속 시공하는 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 제1단계는 상기 가이드레일의 전방 측단에 회전판을 연결 설치하는 단계를 포함하고, 상기 지하 구조물의 일측 벽체가 시공될 위치의 굴착 작업이 완료되어 상기 회전판 상에 상기 안내판이 안착되면, 상기 회전판을 회전시켜 상기 안내판 및 이에 연결된 굴착 장치의 방향을 조정하여 지하 구조물의 다른 측 벽체가 시공될 위치의 지반 굴착 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2단계는 상기 안내판의 일측에 수직리더를 거치하고, 상기 수직리더의 일면을 따라 상기 굴착 장치가 승강되도록 상기 수직리더와 상기 굴착 장치를 연결하는 상하조정수단을 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제3단계에서, 상기 굴착 장치는 전면에는 커팅날이 형성되고 양측에는 오버 커팅날이 형성되어 지반을 파쇄하는 스크레바와, 상기 파쇄된 지반의 토사를 퍼내어 지상으로 이동시키는 버켓을 체인에 상하 교번으로 연결하고, 상기 굴착 장치의 본체의 상부와 하부에 상기 체인을 연결하는 스프로켓을 설치하고 상기 스프로켓을 회전시켜 굴착 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제3단계에서, 상기 굴착 장치의 전진 이동은 상기 안내판에 전후진 잭을 고정 장착하고, 상기 안내판의 후방측에 상기 가이드레일을 따라 이동 가능한 지지대를 구비하여 상기 가이드레일을 따라 소정 간격으로 형성된 고정핀 홀과 상기 지지대의 양측부에 형성된 고정핀 홀에 고정핀을 결합시켜 상기 가이드레일에 상기 지지대를 고정한 후, 상기 전후진 잭의 로드를 상기 지지대에 지지된 상태에서 신장시켜 상기 안내판을 전방으로 이동시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제7단계에서, 상기 거푸집 장치에 유압잭을 장착하고, 상기 칸막이부에 결합된 상기 유압잭의 로드를 밀어 상기 거푸집 장치를 전방으로 이동시킨 후, 상기 유압잭의 로드를 당겨 상기 칸막이패널과 칸막이부 사이에 소정 간격 이격된 지중 공간을 마련하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법에 의하면, 굴착 장치를 이용한 지반의 굴착 작업을 진행함과 동시에 굴착된 지중 공간에 거푸집 장치를 위치시켜 철근의 배근 및 콘크리트의 타설 작업을 연속적으로 수행할 수 있게 되어 벽체 시공기간을 단축하고 시공비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 지반을 파쇄하는 스크레바와 파쇄된 토사물을 수용하여 지상으로 이동시키는 포켓이 체인에 상하 교대로 구비된 굴착 장치를 이용함으로써 지반의 굴착 작업 및 토사의 배출 작업을 신속하게 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 굴착된 지중 공간에 거푸집 장치를 이용하여 일정 구간씩 철근의 배근과 콘크리트의 타설 및 양생 작업을 연속적으로 수행함으로써, 종래 벽체의 시공을 위한 다수개의 거푸집의 설치 및 인발 작업에 소요되는 자재비용과 인력의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 지하 구조물의 벽체가 장방형 공간의 외곽을 둘러싸는 형태로 시공되는 경우 일면의 벽체 시공을 위한 직선 구간의 굴착 작업이 완료된 후에 회전판 상에 안내판이 안착되면 모터의 구동에 의해 회전판을 회전시켜 굴착 장치의 방향을 손쉽게 전환할 수 있게 되므로 굴착 장치를 편리하게 운용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 지하 구조물의 벽체 축조공법을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 지하 구조물의 벽체 축조를 위한 제반 설비의 설치 상태를 나타낸 평면도,
도 3은 도 2의 측면도,
도 4는 가이드레일과 지지대의 결합구조를 나타낸 평단면도,
도 5는 굴착 장치의 설치구조를 나타낸 사시도,
도 6은 굴착 장치의 체인에 스크레바와 버켓이 상하 교대로 결합된 구조를 나타낸 측면도,
도 7은 굴착 장치에 구비되는 스크레바의 오버 커팅날의 설치구조를 나타낸 단면도,
도 8은 거푸집 장치의 설치구조를 나타낸 사시도,
도 9는 회전판의 설치구조를 나타낸 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법의 순서도,
도 11은 가이드레일과 회전판을 설치하고 벽체가 시공될 위치의 지반을 최초 굴착하는 모습을 나타낸 평면도,
도 12는 벽체가 시공될 위치를 굴착하며 굴착 장치가 전진 이동하고 굴착된 지중 공간에 거푸집 장치가 설치한 모습을 나타낸 평면도,
도 13은 거푸집 장치의 칸막이패널과 칸막이부 사이의 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설한 모습을 나타낸 평면도,
도 14는 콘크리트 타설 후 칸막이패널을 인발하여 칸막이부의 후방에 밀착되도록 이동시킨 모습을 나타낸 평면도,
도 15는 굴착 장치가 전진 이동되고 유압잭의 로드가 신장된 모습을 나타낸 평면도,
도 16은 유압잭의 로드를 당겨 철근의 배근 및 콘크리트가 타설될 공간이 마련된 모습을 나타낸 평면도,
도 17은 벽체의 일측벽 시공이 완료된 후 회전판의 회전에 의해 굴착 장치의 방향이 90°전환된 모습을 나타낸 평면도,
도 18은 본 발명에 따른 지하 구조물의 벽체 시공이 완료된 모습을 나타낸 평면도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 지하 구조물 벽체 연속 축조공법을 설명하기에 앞서 지하 구조물 벽체의 축조를 위한 제반 설비를 설명하기로 한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 지하 구조물 벽체가 시공될 위치의 일측으로 이격된 지상에는 한 쌍의 평행한 가이드레일(100)이 설치된다. 가이드레일(100)의 전방(도면상 좌측) 끝단에서 연장된 위치에는 굴착 장치(500)의 방향 전환을 위한 회전판(200)이 설치된다. 가이드레일(100) 상에는 가이드레일(100)의 길이방향을 따라 전후진 이동 가능하도록 안착되는 안내판(300)이 설치되고, 안내판(300)의 일측 상면에는 수직 상방향으로 세워지는 수직리더(400)와 그 양측으로 수직리더(400)를 지지하는 지지판(350)이 설치된다. 수직리더(400)의 일측에는 상하로 높이가 조절되어 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반을 굴착하는 굴착 장치(500)가 연결되고, 굴착 장치(500)의 후방으로 굴착된 지중의 공간에는 벽체를 형성할 철근과 콘크리트의 연속적인 타설을 위한 거푸집 장치(600)가 위치된다.

상기 가이드레일(100)은 벽체가 시공될 위치의 일측, 본 실시예에서는 벽체가 시공될 위치의 내측으로 소정 길이 이격된 위치의 지상에 거치되며, 건축 자재로 사용되는 H형강이 소정 간격으로 나란하게 거치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 가이드레일(100a)과 하부 가이드레일(100b)이 상하로 적층되어 체결수단(100c)에 의해 결합된 것으로 구성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 가이드레일(100)을 구성하는 H형강의 내측에는 지지대(320)의 양단이 삽입되어 전후방으로 슬라이딩 가능하게 안착되며, 가이드레일(100)에는 길이방향을 따라 일정 간격으로 고정핀 홀(100d)이 형성되고, 지지대(320)의 양측단에는 상기 고정핀 홀(100d)에 대응되는 형상의 고정핀 홀(320a)이 형성되어, 상기 고정핀 홀(100d,320a)에 고정핀(324)이 삽입될 경우 지지대(320)의 전후방 이동이 억제되고, 상기 고정핀 홀(100d,320a)에서 고정핀(324)이 빠질 경우에는 지지대(320)의 전후방 이동이 가능하게 된다.

본 실시예에서, 상기 지지대(320)의 내부에는 링크장치(322a,322b)와, 링크장치(322a,322b)의 소정각도 회전을 위해 이들의 중간부에 고정되는 회전축(321)과, 링크장치(322a,322b)의 양단에 장착되는 고정핀(324)을 포함하며, 상기 링크장치(322a,322b)의 일단에는 유압잭(323)이 연결되고, 지지대(320)의 양측단에는 고정핀(324)의 전후진 이동을 안내하는 안내턱(320b)이 구비되어, 유압잭(323)이 링크장치(322a,322b)를 당기거나 밀어줌으로써 링크장치(322a,322b)의 단부에 장착된 고정핀(324)을 이동시켜 가이드레일(100)에 형성된 고정핀 홀(100d)에 고정핀(324)을 삽입하거나 뺄 수 있도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 상기 가이드레일(100) 상에 안착되는 안내판(300)에는 전후진 잭(310)이 장착되어, 안내판(300)의 전진 이동은 가이드레일(100)의 소정 위치에 지지대(320)가 위치되고 고정핀 홀(100d,320a)에 고정핀(324)이 삽입되어 지지대(320)의 이동이 제한된 상태에서 전후진 잭(310)의 로드(311)를 신장시킴에 따라 지지대(320)에 로드(311)의 단부가 지지되어 전방으로 밀려나게 됨으로써 안내판(300)이 전방측으로 이동되는 것으로 구성된다.

또한, 굴착 장치(500)에 의해 지반의 일정 부분이 굴착된 후에 굴착 장치(500)에 연결된 안내판(300)을 전진 이동시키고자 하는 경우에는 상기 유압잭(323)을 당겨 고정핀 홀(100d,320a)에서 고정핀(324)을 빼내어 지지대(320)의 전후방 이동이 자유로워진 상태에서, 전후진 잭(310)의 로드(311)을 당겨 로드(311)의 단부에 결합된 지지대(320)를 전방측으로 이동시키고, 다시 유압잭(323)을 밀어 고정핀 홀(100d,320a)에 고정핀(324)이 삽입되도록 하여 지지대(320)와 안내판(300)이 가이드레일(100) 상에 함께 고정되도록 한다.

한편, 상기 안내판(300)의 일측에는 전후진 잭(310) 등에 유압을 공급하기 위한 유압설비 등이 구비되는 유니트(330)가 장착되고, 안내판(300) 상의 타측에는 수직리더(400)가 구비된다. 수직리더(400)의 양측에는 수직리더(400)를 지지하는 지지판(350)이 결합되고, 안내판(300)의 상면과 수직리더(400)의 일측면 사이에 수직리더 회전잭(340)의 양단이 연결된다. 상기 지지판(350)의 상단과 수직리더(400) 간에는 힌지부(350a)로 연결되고, 수직리더 회전잭(340)의 상단과 수직리더(400) 간에는 상기 힌지부(350a)의 상측으로 이격된 위치에 힌지부(340a)가 연결되어 있어, 수직리더 회전잭(340)의 신장시에는 수직리더(400)의 상부가 수직방향으로 세워지고, 수직리더 회전잭(340)이 당겨지면 수직리더(400)의 상부가 수평방향으로 뉘어지도록 구성되어 수직리더(400)의 회전 각도를 용이하게 조정할 수 있도록 구성될 수 있다. 시공이 완료되어 굴착 장치(500)의 미사용시에는 수직리더 회전잭(340)을 당겨 수직리더(400)와 굴착 장치(500)가 유니트(330) 상에 구비되는 무게추(W) 상에 안착되도록 함으로써 운반작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 수직리더(400)와 굴착 장치(500)의 본체(510) 사이에는 굴착 장치(500)의 상하 슬라이딩 이동이 가능한 레일구조를 구비할 수 있으며, 수직리더(400)에 형성된 고정레일(401)에 굴착 장치(500)의 본체(510)에 형성된 승강레일(501)이 삽입되고, 수직리더(400)에는 상하 방향으로 신장 또는 수축되는 상하조정수단(410)으로서 유압잭이 장착되고, 굴착 장치(500)의 본체(510)에는 상기 상하조정수단(410)의 상측에 위치하도록 지지패널(515)이 일체로 형성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 굴착 장치(500)를 이용한 지반의 굴착 시 굴착 장치(500)를 상하로 이동시킬 경우 상하조정수단(410)을 상측으로 밀거나 하측으로 당김으로써 지지패널(515)과 일체로 결합된 굴착 장치(500)의 본체(510)는 고정레일(401)을 따라 승하강 이동이 가능하게 된다.

도 5와 도 6을 참조하면, 굴착 장치(500)는 횡단면이 대략 H 형상으로 구성되며 일측에는 상기 지지패널(515)이 결합된 본체(510)와, 상기 본체(510)의 상부와 하부 내측에 고정된 거치대(521)에 의해 회전 가능하게 연결되는 스프로켓(520,520')과, 상기 스프로켓(520,520')의 외주부에 형성된 기어에 치합되어 상기 스프로켓(520,520')이 구동수단(미도시됨)에 의해 회전할 경우 상부의 스프로켓(520)과 하부의 스프로켓(520') 사이에서 전방측에서는 상방향으로 이동되고 후방측에서는 하방향으로 이동되는 체인(530)과, 상기 체인(530)에 상하로 교번하여 결합되는 스크레바(540)와 버켓(550)을 포함하여 구성된다.

상기 스크레바(540)는 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반의 토사 및 암반을 파쇄하고 긁어내는 용도로 사용되고, 상기 버켓(550)은 스크레바(540)의 뒤를 따라 이동하면서 스크레바(540)에 의해 파쇄된 토사와 암반을 내부에 담아 지상으로 운반 및 배출하기 위한 용도로 사용된다.

도 7을 참조하면, 스크레바(540)는 체인(530)의 링크(531)에 장착되는 고정대(541)와, 상기 고정대(541)에 볼트와 너트 등의 체결수단(543)에 의해 결합되고 그 측면은 대략 'ㄴ'자 형상을 가지며 하단부의 전방부에는 지반을 파쇄하고 긁어내기에 적합한 구조로 이루어진 다수개의 커팅날(544)이 형성되고, 그 양측부에는 내측으로 출납되는 오버커팅날(545)이 형성된 몸체(542)를 포함한다. 상기 오버커팅날(545)은 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반을 파쇄함에 있어서 스크레바(540)와 버켓(550)의 양측 폭보다 확장된 너비를 갖도록 지반을 굴착함으로써 스크레바(540)와 버켓(550)의 이동 시 지중의 토사에 간섭되는 것을 방지하여 원활한 이동을 가능하게 함과 아울러 후술하는 바와 같이 굴착된 지중 공간에 시공되는 벽체의 실제 폭보다 여유있는 폭으로 지반을 굴착하여 지중 공간을 마련함으로써 거푸집 장치(600)가 이동되는 통로를 여유있게 확보하기 위한 것이다.

상기 몸체(542)의 하단부의 내부에는 오버커팅날(545)이 양측으로 출납 가능하게 구비되는데, 오버커팅날(545)은 외측 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재(546)에 의해 지지되고, 오버커팅날(545)의 연장부(545a)는 몸체(542)의 내벽(542a)을 관통하고, 그 관통된 단부에는 고정수단(547)과 고정핀(548)이 체결되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 굴착 장치(500)의 체인(530)이 하향 이동되는 본체(510)의 일측에는 상단부는 확장되고 하향으로 점차 폭이 좁아지도록 그 단면이 대략 'Y'자 형상을 갖는 가이드부재(560)가 구비되어, 스크레바(540)가 상부의 스프로켓(520)을 경유하여 지중을 향하여 하향 이동하는 경우 몸체(542)의 외측으로 돌출되어 있던 오버커팅날(545)은 가이드부재(560) 상부의 경사면(560a)에 접촉되면서 점차 내측으로 눌려지게 되며, 가이드부재(560)의 하단을 통과하여 그 하측으로 더욱 이동하게 되면 탄성부재(546)의 탄성력에 의해 오버커팅날(545)이 외측으로 돌출되면서 지반을 확장 굴착하게 된다. 또한, 상기 가이드부재(560)의 경사면(560a)은 수직리더(400)의 상단으로부터 하방으로 소정 거리 이격되어 위치되며, 지상으로 이동되는 버켓(550)은 상부 스프로켓(520)을 지나면서 상하 방향이 전환되어 그 내부에 담고 있던 토사물은 가이드부재(560)의 후방측에 위치하는 흙받이용 슈트(미도시됨)를 통해 배출되어 토사운반장치(미도시됨)에 의해 운반된다.

상기 버켓(550)은 스크레바(540)에 의해 파쇄된 토사와 암반 조각을 내부에 수용할 수 있도록 아래로 오목한 형상의 수용부(554)가 형성되고, 상기 스크레바(540)가 체인(300)에 결합되는 구조와 마찬가지로, 체인(530)의 링크(531)에 결합되는 고정대(551)와, 상기 고정대(551)에 체결부재(553)에 의해 결합되며 상기 수용부(554)와 일체로 형성되는 몸체(552)로 구성된다.

이와 같이 굴착 장치(500)가 본체(510)의 상부와 하부에 거치된 스프로켓(520,520')에 체인(530)을 연결하고, 체인(530)에는 일정간격으로 다수의 스크레바(540)와 버켓(550)을 교대로 연결함으로써 파쇄된 토사물을 지상으로 연속하여 배출하고, 굴착된 지중에 토사물이 누적되는 것이 방지되어 지반의 굴착 작업이 신속하고 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

굴착 장치(500)에 의해 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반이 굴착되어 지중에 빈 공간이 형성되면, 굴착 장치(500)의 후방을 따라 거푸집 장치(600)를 위치시키고 철근의 배근과 콘크리트의 타설 및 양생 작업이 연속적으로 수행된다.

도 8을 참조하면, 거푸집 장치(600)는, 몸체(610)와, 몸체(610)의 후단부 양측에서 후방으로 연장되는 플레이트 형상의 거푸집(620)과, 몸체(610)의 내부에 상하로 장착되는 유압잭(630)과, 유압잭(630)의 로드(631)의 단부에 결합되며 거푸집(620)의 내측면에 양단이 슬라이딩 이동 가능하게 접촉되는 칸막이부(640)와, 거푸집(620)의 내측면에 양단이 접촉되는 폭을 가지며 상기 칸막이부(640)의 후방측에 삽입 또는 인발 가능하도록 별개의 부재로 이루어진 칸막이패널(650)을 포함하여 구성된다. 상기 거푸집(620)과 칸막이부(640) 및 칸막이패널(650)로 둘러싸인 내부 공간에는 지하 구조물의 벽체를 일정 구간씩 형성하기 위한 철근의 배근 및 콘크리트가 타설되며, 상기 유압잭(630)의 로드(630)를 밀거나 당김에 따라 몸체(610)와 거푸집(620)의 이동 및 칸막이부(640)와 칸막이패널(650) 사이의 간격을 조정하게 된다. 또한, 상기 몸체(610)의 하부는 경사져 만곡된 형상으로 이루어진 모따기부(611)가 형성되어 거푸집 장치(600)의 전진 이동 시에 지중 공간의 바닥면과의 마찰을 줄이면서 원활하게 전진 이동 가능하도록 구성되어 있다.

도 9를 참조하면, 회전판(200)은 가이드레일(100)을 따라 전진 이동하면서 지하 구조물의 벽체의 일측벽이 시공될 위치의 지반 굴착 작업이 완료된 후에, 굴착 장치(500)의 방향 전환을 용이하게 수행하기 위한 용도로 사용되는 것으로, 가이드레일(100)의 연장선상에 위치하도록 가이드레일(100)과 동일한 간격으로 위치하는 한 쌍의 H형강으로 이루어진 상부 빔(210)과 하부 빔(220)이 상하로 적층되고, 한 쌍의 상부 빔(210)은 상부 연결패널(211)에 의해 연결되고, 한 쌍의 하부 빔(220)은 하부 연결패널(221)에 의해 연결된다.

하부 연결패널(221)의 상면 중앙부에는 원통형의 내부 파이프(222)가 상측으로 돌출되도록 일체로 결합되고, 상부 연결패널(211)의 중앙부에는 상기 내부 파이프(222)의 외주면 둘레로 원통형의 외부 파이프(212)가 상부 연결패널(211)에 일체로 결합되어 있다. 하부 연결패널(221) 상에는 모터(230)가 장착되고 모터(230)의 회전축과 외부 파이프(212) 사이에는 체인벨트(240)로 연결되어 있다. 상부빔(210)과 하부빔(220)은 고정수단(215)에 의해 결합 및 분리 가능하게 연결된다.

굴착 장치(500)에 의해 지하 구조물 벽체의 일측벽이 시공될 위치의 지반 굴착이 완료되어 회전판(200) 상에 안내판(300)이 안착되면, 상기 고정수단(215)의 체결을 해제하고, 모터(230)를 설정된 회전수 만큼 구동시키게 되면, 모터(230)의 회전축에 연결된 체인벨트(240)가 이동되면서 이에 결합된 외부 파이프(212) 및 상부빔(210)이 직각 방향으로 회전하게 되어, 다음 벽체가 시공될 위치의 지반 상에 굴착 장치(500)를 간편하게 정위치시킬 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 제반 설비를 이용한 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법을 도 10의 시공 순서도와, 도 11 내지 도 18을 참조하여 설명한다. 이하의 시공 단계별로 설명함에 있어서 전술한 벽체 시공을 위한 제반 설비의 구성 및 작용에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 지하 구조물의 벽체(700, 도 18 참조)의 일측 벽체(700-1)가 시공될 위치의 일측으로 이격된 위치에 가이드레일(100)과 회전판(200)을 설치하고, 가이드레일(100) 상에 안내판(300)을 거치하고, 안내판(300)의 일측에는 수직리더(400)와 굴착 장치(500)를 조립한다. 조립이 완료되면, 굴착 장치(500)를 이용하여 지반 굴착 작업을 개시하고, 굴착 장치(500)를 전방 이동시키면서 지반의 굴착 작업을 수행한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 일정 구간의 굴착 작업이 진행되면, 굴착 작업을 계속 수행함과 동시에 굴착되어 지중에 형성된 공간에 거푸집 장치(600)를 위치시킨다. 이때, 굴착된 지중 공간의 후방부 벽면에는 칸막이패널(650)을 거치시키고, 상기 칸막이패널(650)의 전방측으로 소정 간격 이격되어 칸막이부(640)가 위치하도록 유압잭(630)의 로드(631)는 당겨진 상태에 있게 된다.

도 13을 참조하면, 칸막이패널(650)과 칸막이부(640) 사이가 이격되고 거푸집(620)에 의해 양측이 둘러싸인 내부 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하게 된다. 콘크리트가 타설된 직후에는, 도 14에 도시된 바와 같이 칸막이패널(650)을 인발하여 칸막이패널(650)의 직후방에 칸막이패널(650)이 밀착하도록 삽입한다.

이 상태에서 소정의 시간 동안 콘크리트의 양생 과정을 거쳐 콘크리트가 어느 정도 건조되어 고형화되면, 도 15에 도시된 바와 같이 유압잭(630)의 로드(631)를 신장시켜 건조된 콘크리트와 칸막이패널(650)을 지지체로 삼아 거푸집 장치(600)의 몸체(610)와 거푸집(620)을 전방측으로 소정 거리 이동시킨다.

그 후, 도 16에 도시된 바와 같이 유압잭(630)의 로드(631)를 당겨 칸막이패널(650)과 칸막이부(640) 사이에 소정 간격 이격된 공간을 마련하고, 칸막이패널(650)과 칸막이부(640) 및 거푸집(620)으로 둘러싸인 공간에 철근 배근 및 콘크리트 타설에 의해 벽체(700-1)의 일부 구간을 형성한다.

이와 같은 지반의 굴착과 철근의 배근 및 콘크리트 타설 작업을 반복 수행함으로써 도 17에 도시된 바와 같이 지하 구조물 벽체의 일측 벽체(700-1)가 시공된다. 일측 벽체(700-1)의 시공 후, 회전판(200) 상에 안내판(300)이 안착되면 가이드레일(100)을 걷어내고, 굴착 장치(500)를 승강시킨 상태에서 회전판(200)을 회전시켜 안내판(300)과 수직리더(400) 및 굴착 장치(500)의 방향을 직각 방향으로 전환시킨 후, 회전판(200)에 나란한 방향으로 회전판(200)의 전방으로 가이드레일(100)을 다시 거치시켜 상기한 과정을 반복 수행함으로써 도 18에 도시된 바와 같이 장방형의 외곽 둘레를 따라 연속적으로 지하 구조물의 벽체(700;700-1,700-2,700-3,700-4)를 연속적으로 시공하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 지반의 굴착 작업과 철근의 배근 및 콘크리트의 타설과 양생 작업을 연속적으로 수행함으로써 지하 구조물 벽체의 시공작업이 간편해지고, 시공비용의 절감 및 시공기간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다.

100 : 가이드레일 200 : 회전판
210 : 상부 빔 211 : 상부 연결패널
212 : 외부 파이프 220 : 하부 빔
221 : 하부 연결패널 222 : 내부 파이프
230 : 모터 240 : 체인벨트
300 : 안내판 310 : 전후진 잭
320 : 지지대 321 : 회전축
322a,322b : 링크장치 323 : 유압잭
324 : 고정핀 330 : 유니트
340 : 수직리더 회전잭 350 : 수직리더 지지판
400 : 수직리더 401 : 고정레일
410 : 상하조정수단 500 : 굴착 장치
501 : 승강레일 510 : 본체
515 : 지지패널 520,520' : 스프로켓
521 : 거치대 530 : 체인
531 : 링크 540 : 스크레바
541 : 고정대 542 : 몸체
543 : 체결수단 544 : 커팅날
545 : 오버 커팅날 546 : 탄성부재
547 : 가이드부재 548 : 고정핀
550 : 버켓 551 : 고정대
552 : 몸체 553 : 체결수단
554 : 수용부 560 : 가이드부재
600 : 거푸집 장치 610 : 몸체
620 : 거푸집 630 : 유압잭
631 : 로드 640 : 칸막이부
650 : 칸막이패널 700,700-1,700-2,700-3,700-4: 벽체

Claims

지하 구조물의 벽체를 시공할 위치의 일측으로 가이드레일을 거치하는 제1단계;
상기 가이드레일 상에 전후진 이동 가능하게 안내판을 안착하고, 상기 안내판의 일측으로 굴착 장치를 조립하는 제2단계;
상기 굴착 장치를 이용하여 상기 지하 구조물의 벽체가 시공될 위치의 지반을 굴착하면서 상기 굴착 장치를 전진 이동시키는 제3단계;
상기 굴착된 지중 공간의 후방측 벽부에 칸막이패널을 거치하고, 상기 칸막이패널의 전방으로 소정 간격 이격되어 칸막이부가 위치하는 동시에 상기 칸막이패널과 칸막이부의 양측부를 연결하며 거푸집이 둘러싸도록 거푸집 장치를 위치시키는 제4단계;
상기 칸막이패널과 칸막이부 및 거푸집으로 둘러싸인 지중 공간에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하는 제5단계;
상기 콘크리트의 타설 후 상기 칸막이패널을 인발하여 상기 칸막이부의 후방에 밀착되도록 이동시킨 후 소정 시간 동안 상기 콘크리트를 양생하는 제6단계;
상기 칸막이패널의 전방측으로 상기 칸막이부가 소정 간격 이격되도록 상기 거푸집 장치를 전방으로 이동시키는 제7단계;를 포함하고,
상기 굴착 장치를 이용한 지반 굴착 및 전진 이동과 함께 상기 제5단계 내지 제7단계를 반복하여 지중구조물의 벽체를 연속 시공하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계는 상기 가이드레일의 전방 측단에 회전판을 연결 설치하는 단계를 포함하고,
상기 지하 구조물의 일측 벽체가 시공될 위치의 굴착 작업이 완료되어 상기 회전판 상에 상기 안내판이 안착되면, 상기 회전판을 회전시켜 상기 안내판 및 이에 연결된 굴착 장치의 방향을 조정하여 지하 구조물의 다른 측 벽체가 시공될 위치의 지반 굴착 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는 상기 안내판의 일측에 수직리더를 거치하고, 상기 수직리더의 일면을 따라 상기 굴착 장치가 승강되도록 상기 수직리더와 상기 굴착 장치를 연결하는 상하조정수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 굴착 장치는 전면에는 커팅날이 형성되고 양측에는 오버 커팅날이 형성되어 지반을 파쇄하는 스크레바와, 상기 파쇄된 지반의 토사를 퍼내어 지상으로 이동시키는 버켓을 체인에 상하 교번으로 연결하고, 상기 굴착 장치의 본체의 상부와 하부에 상기 체인을 연결하는 스프로켓을 설치하고 상기 스프로켓을 회전시켜 굴착 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 굴착 장치의 전진 이동은 상기 안내판에 전후진 잭을 고정 장착하고, 상기 안내판의 후방측에 상기 가이드레일을 따라 이동 가능한 지지대를 구비하여 상기 가이드레일을 따라 소정 간격으로 형성된 고정핀 홀과 상기 지지대의 양측부에 형성된 고정핀 홀에 고정핀을 결합시켜 상기 가이드레일에 상기 지지대를 고정한 후, 상기 전후진 잭의 로드를 상기 지지대에 지지된 상태에서 신장시켜 상기 안내판을 전방으로 이동시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.
제1항에 있어서,
상기 제7단계에서, 상기 거푸집 장치에 유압잭을 장착하고, 상기 칸막이부에 결합된 상기 유압잭의 로드를 밀어 상기 거푸집 장치를 전방으로 이동시킨 후, 상기 유압잭의 로드를 당겨 상기 칸막이패널과 칸막이부 사이에 소정 간격 이격된 지중 공간을 마련하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 벽체의 연속 축조공법.