KR101304659B1 - 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기가 단축되고 콘크리트 기둥을 가이드용 강관의 안내로 수직하게 시공될 수 있도록 한 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 상부 슬래브측 갤러리 관으로부터 기둥이 설치될 위치에 가이드용 강관을 유압잭을 이용하여 수직으로 일정 깊이만큼 압입하는 단계와; 가이드용 강관의 내부 토사를 제거한 후 그 내부에 기둥 거푸집을 설치하는 단계와; 기둥 거푸집의 내부로 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계와; 가이드용 강관의 둘레를 굴착한 후 가이드용 강관의 하부측에 헌치용 철근 연결슬리브와 슬래브용 철근 연결슬리브를 방사상으로 각기 상하 복수 단으로 설치하는 단계와; 헌치용 철근 연결슬리브와 슬래브용 철근 연결슬리브에 각기 헌치용 주철근과 슬래브용 주철근을 연결시킨 후 콘크리트로 바닥슬래브와 헌치부를 순차적으로 축조하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법{Vertical column construction method of none-excavation underground structure}

본 발명은 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법에 관한 것으로, 특히 콘크리트 기둥이 수직하게 시공될 수 있도록 한 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법에 관한 것이다.

지하구조물을 시공하기 위한 비개착공법 중의 하나인 TRCM(Tubular Roof Construction Method) 공법은 작업구에서 종,횡단 구배에 따라 선형을 조정할 수 있도록 선도관과 후속관 사이에 유압식 조정장치를 장착한 강관을 가압잭으로 압입한 후 강관 내부 굴착, 철근 배근 및 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를 완성시키고, 프리캐스트 패널 및 서포트 잭을 이용하여 지중 수직벽을 설치한 후 터널 내부를 굴착하여 구조물의 터널을 축조하는 공법이다.

이 공법은 작업구 및 반력벽 설치, 갤러리관 추진 및 굴착, 슬래브관 추진 및 굴착, 거더굴착 및 거푸집설치, 상부 슬래브 콘크리트 타설, 벽체 설치 및 콘크리트 타설(벽체트렌치 굴착, 프리캐스트 패널 및 서포트 잭을 이용하여 토압지지, 벽체내 철근콘크리트 타설, 갤러리관 콘크리트 타설), 터널 굴착 및 구조물 설치의 순으로 시공된다.

이 공법은 토질변화에 대한 대처 능력이 우수하고, 강관을 본 구조물로 사용하므로 공사비가 저렴하고 공기 단축이 가능한 이점을 갖는다.

한편, 비개착 공법으로 지하구조물을 구축할 때 광폭을 이루는 경우 중앙부에 기둥을 세워서 상부 슬래브를 지지하게 된다. 이때 기둥은 상부 슬래브에서 바닥 슬래브를 향하여 수직으로 입설되어져야 한다. 또한 기둥과 바닥 슬래브간의 접합시 전단 보강 구조가 이루어져야 한다.

종래, 중앙부의 기둥을 설치하고자 할 경우 대부분 H형 빔을 이용하여 언더 피닝(underpinning) 공법으로 시공이 이루어졌다. 일반적으로 언더 피닝은 기존 구조물에 말뚝을 새로 박거나 또는 그 바로 옆을 굴착할 경우, 그 구조물을 보강하기 위한 말뚝을 시공할 때 쓰이는 공법으로서, 비개착 구조물의 상부 슬래브측에서 H형 빔을 수직으로 설치하는데 있어 시공이 복잡해지고 공기가 길어지는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 공기가 단축되고 콘크리트 기둥을 가이드용 강관의 안내로 수직하게 시공될 수 있도록 한 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

상부 슬래브측 갤러리 관으로부터 기둥이 설치될 위치에 가이드용 강관을 유압잭을 이용하여 수직으로 일정 깊이만큼 압입하는 단계와;

가이드용 강관의 내부 토사를 제거한 후 그 내부에 기둥 거푸집을 설치하는 단계와;

기둥 거푸집의 내부로 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계와;

가이드용 강관의 둘레를 굴착한 후 가이드용 강관의 하부측에 헌치용 철근 연결슬리브와 슬래브용 철근 연결슬리브를 방사상으로 각기 상하 복수 단으로 설치하는 단계와;

헌치용 철근 연결슬리브와 슬래브용 철근 연결슬리브에 각기 헌치용 주철근과 슬래브용 주철근을 연결시킨 후 콘크리트로 바닥슬래브와 헌치부를 순차적으로 축조하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 기둥 거푸집의 수직도를 맞추기 위해 기둥 거푸집의 둘레로 가이드용 강관과 기둥 거푸집의 사이에 간격재가 설치되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 헌치용 철근 연결슬리브와 슬래브용 철근 연결슬리브를 설치 후 헌치부 상부로 노출될 가이드용 강관을 절단 제거하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 기둥 거푸집은 강관을 사용하여 합성 기둥이 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법은, 상부 슬래브를 구성하는 갤러리 관으로부터 수직으로 가이드 강관을 압입하고, 가이드 강관의 내부에 콘크리트 기둥 거푸집을 지지시켜 놓은 후 콘크리트가 타설되므로 콘크리트 기둥의 수직 시공성을 높일 수 있다.

또한, 콘크리트 기둥 거푸집을 강관 거푸집으로 구성할 수도 있고, 이럴 경우 강관 거푸집의 하부측 일정 구간은 바닥 슬래브와의 전단 접합 보강구조를 실현할 수 있다.

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 1a는 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 전 상부 슬래브를 나타낸 예시도.
도 1b는 도 1a의 A-A선에서 본 단면도.
도 2의 (가),(나)는 본 발명에 따른 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법에 있어 가이드용 강관의 압입 공정도 및 기둥 거푸집의 시공 상태도.
도 3의 (가),(나)는 도 2에서 기둥 거푸집내로 콘크리트가 타설된 예시도 및가이드용 강관에 철근 연결슬리브가 설치된 상태도.
도 4의 (가),(나)는 도 3에서 철근 연결슬리브에 주철근이 연결된 상태도.
도 5는 도 2의 B-B선에서 본 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법에 있어 가이드용 강관에 철근 연결슬리브가 설치된 상태를 나타내는 사시도.

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.

본 발명은 비개착 공법으로 지하구조물(예로, 지하터널)을 축조하는데 있어서 지하구조물의 폭이 증대되어 벽체와 벽체 사이에 기둥을 축조하기 위한 시공 방법을 제공한다. 특히 도 1a 및 도 1b와 같이 지하구조물의 상부 슬래브(10)를 갤러리 관(12)으로 시공하는 경우에 그 갤러리 관(12)에서 수직으로 콘크리트 기둥을 시공하는 공법을 제공한다.

먼저, 도 2의 (가)와 같이 상부 슬래브(10)측에 시공된 갤러리 관(12)으로부터 기둥이 설치될 위치에 가이드용 강관(14)을 압입한다. 이때 갤러리 관(12)에 천공된 구멍을 통하여 가이드용 강관(14)이 압입된다. 가이드용 강관(14)은 유압잭(16)을 이용하여 수직적으로 일정 깊이만큼 압입된다. 가이드용 강관(14)이 압입되기 전에 선굴착 후 압입이 이루어지며, 이때 유압잭(16)은 갤러리 관(12)내에 지지 설치되어 가이드용 강관(14)을 지하로 강재 압입시킨다. 굴착은 인력이나 기타 기계적 수단을 이용하여 이루어질 수 있다. 가이드용 강관(14)은 다수개로 분할된 것으로 상호 용접되어 순차적으로 압입된다. 이때 가이드용 강관(14)의 압입 깊이는 바닥 슬래브(1)가 시공될 위치까지가 된다. 가이드용 강관(14)의 직경은 갤러리 관(12)의 직경보다 작은 것이 선택된다.

다음, 가이드용 강관(14)의 내부 토사가 제거된 후 도 2의 (나)와 같이 그 내부에 기둥 거푸집(18)을 설치한다. 기둥 거푸집(18)은 예로 강관으로 구성되거나 그 밖의 재질로 구성된 분할 거푸집이 될 수도 있다.

이때 기둥 거푸집(18)의 수직도를 맞추기 위해 기둥 거푸집(18)의 둘레로 가이드용 강관(14)과 기둥 거푸집(18)의 사이에 간격재(15)가 설치되어 시공됨이 바람직하다. 간격재(15)는 기둥 거푸집(18)의 높이 방향으로도 일정 간격을 두고 설치된다. 따라서 기둥 거푸집(18)은 간격재(15)를 매개로 가이드용 강관(14)에 지지되어 수직 상태가 유지된다.

그 다음, 도 3의 (가)와 같이 기둥 거푸집(18)의 내부로 콘크리트를 타설하여 양생시킨다. 따라서 기둥 거푸집(18)의 내부에는 콘크리트로 양생된 기둥이 형성되고, 기둥 거푸집(18)을 강관으로 구성하는 경우 합성 기둥이 축조된다.

그 다음, 도 3의 (나)와 같이 가이드용 강관(14)의 외부 둘레를 굴착한 후 가이드용 강관(14)의 하부측에 헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)를 방사상으로 각기 상하 복수 단으로 설치한다. 이때 굴착 영역은 지하구조물의 벽체와 상부슬래브가 이루는 구조물의 내부 영역으로 바닥 슬래브가 시공되는 영역까지 포함된다. 굴착은 굴삭 장비가 이용될 수 있다. 헌치용 철근 연결슬리브(24)는 헌치부(2)를 시공하기 위한 것이고, 슬래브용 철근 연결슬리브(28)는 바닥 슬래브(1)와의 접합 강도를 증대시키기 위해 시공된다. 이들 철근 연결슬리브(24,28)는 철근을 연결하기 위한 부속품으로써 이 기술 분야에서 주지의 기술이므로 상세한 구조 설명은 생략한다. 여기서 헌치부(2)는 지압면적 증대시키거나 기둥 보호를 위한 보호벽 기능을 한다.

그 다음, 도 4의 (가)와 같이 헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)에 각기 헌치용 주철근(26)과 슬래브용 주철근(30)을 연결시키는 결속 작업이 이루어진다. 이때 주철근(26,30)은 철근 연결슬리브(24,28)의 연결 방향에 따라 방사상으로 배치될 수 있다. 또한 방사상으로 설치된 주철근(26,30)에는 부가적으로 철근이 더 결속되어 구성될 수 있음은 물론이다.

본 공법에서 기둥의 하부측 헌치부 그리고 기둥과 바닥 슬래브간의 접합부에 보강을 위한 철근 구조는 특별한 형태에 한정되는 것은 아니다.

그 다음, 바닥슬래브(1)와 헌치부(2)를 이 기술분야의 통상의 방법을 통해 콘크리트 구조물로 순차적으로 축조한다.

여기서 헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)를 설치 후 헌치부 상부로 노출될 가이드용 강관(14)의 절단 작업이 이루어진다. 따라서 헌치부(2)의 상부로 가이드용 강관(14)이 제거된 콘크리트 기둥(200)이 축조된다. 또한 기둥 거푸집(18)을 강관으로 사용한 경우 강관은 그대로 존재하게 되어 합성 기둥이 된다.

이와 같이 시공되어 축조되는 비개착 지하구조물의 기둥(200)은 동일한 방법으로 지하구조물의 지하 방향을 따라 일정 간격마다 시공되어 광폭의 상부 슬래브(10)를 안정되게 지지하게 된다.

이와 같은 공법으로 시공된 기둥(200)은 시공 단계에서 기둥 거푸집(18)이 가이드용 강관(14)에 지지되어 수직도를 맞추고 있기 때문에 수직도가 향상된다.

또한 기둥 거푸집(18)을 강관으로 사용할 경우 기둥(200)과 바닥슬래브(1)가 접합되는 부분에 강관과 연결된 전단 보강 접합구조를 이룰 수 있다.

또한 종래의 H형 빔을 사용하는 언더피닝 공법에 비해 시공 작업이 간단해지는 이점을 제공한다.

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 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 갤러리 관
14: 가이드용 강관
18: 기둥 거푸집
24: 헌치용 철근 연결슬리브
28: 슬래브용 철근 연결슬리브
200: 기둥

Claims (5)

1. 상부 슬래브(10)측 갤러리 관(12)으로부터 기둥이 설치될 위치에 가이드용 강관(14)을 유압잭(16)을 이용하여 수직으로 일정 깊이만큼 압입하는 단계와;
   가이드용 강관(14)의 내부 토사를 제거한 후 그 내부에 기둥 거푸집(18)을 설치하는 단계와;
   기둥 거푸집(18)의 내부로 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계와;
   가이드용 강관(14)의 둘레를 굴착한 후 가이드용 강관(14)의 하부측에 헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)를 방사상으로 각기 상하 복수 단으로 설치하는 단계와;
   헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)에 각기 헌치용 주철근(26)과 슬래브용 주철근(30)을 연결시킨 후 콘크리트로 바닥슬래브(1)와 헌치부(2)를 축조하는 단계를 포함하며,
   헌치용 철근 연결슬리브(24)와 슬래브용 철근 연결슬리브(28)를 설치 후 헌치부 상부로 노출될 가이드용 강관(14)은 절단 제거되고,
   기둥 거푸집(18)은 강관을 사용하여 합성 기둥이 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   기둥 거푸집(18)의 수직도를 맞추기 위해 기둥 거푸집(18)의 둘레로 가이드용 강관(14)과 기둥 거푸집(18)의 사이에 간격재(15)가 설치되어 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착 지하구조물의 수직 기둥 시공 방법.
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