KR101344063B1 - 강합성 지하차도 시공 공법 - Google Patents

강합성 지하차도 시공 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강합성 지하차도 시공 공법에 관한 것으로, 지하차도를 완공하기 전에 도로를 복구하여 지하차도를 시공하는 중에도 도로를 사용함으로써 교통통제로 인한 손실을 극소화하고, 복공판 설치와 우회도로의 확보를 위한 비용을 절감함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법은, 지반을 터파기하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 형성된 터파기 공간의 폭방향 양측에 측벽용 외측 말뚝(10)을 각각 설치하는 제2단계와; 상기 외측 말뚝의 상부에 천정 슬래브(30)를 시공하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브 상부를 되메우기하고 도로를 복구하는 제4단계와; 상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브의 아래를 터파기하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거쳐 터파기된 공간의 바닥부에 바닥 슬래브를 시공하고 상기 외측 말뚝을 골조로 하여 측벽을 완성하는 제6단계를 포함한다.

Description

강합성 지하차도 시공 공법{THE CONSTRUCTION METHOD OF STEEL-CONCRETE UNDERPASS}
본 발명은 강합성 지하차도 시공 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하차도를 완공하기 전에 도로를 복구하여 지하차도를 시공하는 중에도 도로를 사용할 수 있는 강합성 지하차도 시공 공법에 관한 것이다.
지하차도는 도로나 철도의 하부를 가로지르도록 설치되어 사람이나 차량이 도로나 철도를 운행하는 차량의 운행을 방해하지 않고 안전하게 횡단 통행이 가능하도록 하는 지하구조물을 말한다. 지하차도는 서로 간격을 두고 형성되는 양측의 벽체와 벽체의 하단을 연결하는 하부 슬래브 그리고 벽체의 상단을 연결하는 상부 슬래브가 박스형 단면을 이루는 구성을 가지며 통행하는 차량의 안전을 위한 차선분리대로서 그리고 상부 슬래브의 부족한 내하력을 보강하기 위해 중앙분리벽 또는 다수 개의 중앙분리기둥이 통행방향을 따라 상부 슬래브와 하부 슬래브를 연결하도록 설치될 수 있다.
지하차도는 기시설된 도로나 철도의 하부를 횡단하도록 후시공되거나 지하차도를 먼저 시공하고 그 위로 도로나 철도를 부설할 수 있다. 전자의 경우 기시설된 도로나 철도의 침하를 방지할 수 있도록 적절한 가시설을 설치하거나 특별한 공법을 적용하여야 한다. H말뚝과 토류판 또는 쉬트파일로 흙막이벽을 구축하고 차량통행이 가능하도록 굴착되는 도로의 노면에 복공판을 설치한 후 띠장과 버팀대를 이용해 흙막이벽을 지지하면서 소요 심도까지 굴착한 다음 콘크리트 현장타설 방식으로 하부 슬래브, 벽체 및 상부 슬래브를 순서대로 시공하게 된다. 이때, H말뚝과 토류판 또는 쉬트파일은 굴착을 위한 가시설로서 지하차도의 시공후에는 철거하게 된다. 이렇게 현장타설방식으로 시공되는 지하차도의 경우 가시설과 복공판의 설치 및 해체로 인한 비용 증가 및 공사기간의 연장, 하부 슬래브와 벽체 그리고 상부 슬래브를 모두 현장타설방식으로 구축하기 위한 거푸집 설치, 철근 조립, 콘크리트 타설 및 양생에 따른 많은 현장 인력의 소요 및 공기지연의 문제점이 있다.
이러한 종래 현장타설방식의 지하차도 시공의 문제점을 해결하기 위한 것으로 특허출원 제2008-133206호 '강합성 벽체파일을 이용한 지하차도의 시공방법'이 제안되었다. 이 출원은 지하차도의 양측 벽체가 형성되는 쪽에 강합성 콘크리트 벽체파일을 시공하여 H말뚝 흙막이벽과 현장타설 콘크리트 벽체의 역할을 동시에 하도록 한 것으로 강합성 벽체파일 간에 형성된 노출강판의 하부에 용접된 스터드 볼트와 모멘트 플레이트를 사용하여 하부 슬래브가 벽체파일과 일체로 합성되도록 한 것을 특징으로 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 공개특허 제10-2011-0132909호 등도있다.
그러나, 종래 기술들은 지하차도의 시공을 위하여 지하차도 단면보다 더 큰 개착을 진행하고, 지하차도를 완성한 후 되메우기하여 도로를 복구하는 방식이기 때문에 장기간 동안 도로를 사용하지 못하므로 우회도로를 확보하여야 하는 문제점이 있다.
공개특허 제10-2001-0083635호 공개특허 제10-2011-0132909호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지하차도를 완공하기 전에 도로를 원상 복구하여 지하차도를 시공하는 중에도 도로를 사용함으로써 교통통제로 인한 손실을 극소화하고, 복공판 설치와 우회도로의 확보를 위한 비용을 절감할 수 있는 강합성 지하차도 시공 공법을 제공하려는데 목적이 있다.
본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법은, 지반을 터파기하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 형성된 터파기 공간의 폭방향 양측에 측벽용 외측 말뚝을 각각 설치하는 제2단계와; 상기 외측 말뚝의 상부에 천정 슬래브를 시공하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브 상부를 되메우기하고 도로를 복구하는 제4단계와; 상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브의 아래를 터파기하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거쳐 터파기된 공간의 바닥부에 바닥 슬래브를 시공하고 상기 외측 말뚝을 골조로 하여 측벽을 완성하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법에 의하면, 지하차도의 계획고까지 터파기를 하지 않고 천정슬래브를 시공할 수 있는 심도까지만 터파기한 후 천정슬래브만 설치하고 천정슬래브 상부에 도로를 복구하여 천정슬래브 아래쪽에서 지하차도를 시공하는 중에도 도로의 소통이 가능하며, 천정슬래브 시공 후 도로 복구까지 짧은 기간이 걸리므로 장기간의 교통통제로 인한 손실을 극소화할 수 있고, 복공판 설치와 우회도로의 확보를 위한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 보강된 외측말뚝은 기존H말뚝보다 강성이 켜서, 내부굴착시 버팀보 설치가 필요없거나 버팀보의 수직간격이 넓어져 공사장비의 이동 및 사용이 용이하여 공사중 안전사고예방과 공기단축이 가능하다.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법의 공정도.
도 8a 내지 도 8c는 각각 본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법에 적용된 외측 말뚝의 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법에 의해 시공된 측벽의 횡단면도.
도 10a와 도 10b는 각각 본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법에 적용된 중앙 말뚝의 선단부 확대도.
도 11은 본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법에 적용된 가시설과 외측 말뚝이 일체형인 예를 도시한 도면.
본 발명에 의한 강합성 지하차도 시공 공법은 크게 측벽과 천정 슬래브 시공 - 천정 슬래브 상부의 도로 복원 - 지하차도 완성의 공정으로 이루어지며, 이하 구체적인 공정을 설명한다.
1. 외측 말뚝 시공 및 내부 터파기.
도 1에서 보이는 것처럼, 지하차도의 제원과 심도 등에 맞도록 천정 슬래브를 시공하여야 하는데, 지하차도를 완성하기 전에 천정 슬래브 위를 복원하여 도로로 사용하기 위해서는 천정 슬래브가 견고하게 지지되어야 하며, 이는 외측 말뚝에 의해 이루어진다.
먼저 천정 슬래브의 심도에 맞도록 터파기하고, 터파기시 붕괴를 막기 위하여 폭방향 양측에 가시설(1)(토류판 등)을 설치한다. 가시설(1)은 외측 말뚝(10)과 천정 슬래브를 설치할 때까지만 사용되는 것이므로 외측 말뚝(10)의 두부보다 낮은 심도 즉, 터파기 공간보다 더 깊은 심도로 설치된다.
가시설(1)의 안쪽 지중에 외측 말뚝(10)(도 2)을 시공한다. 외측 말뚝(10)은 항타, 보링 등 다양한 방법으로 시공되며, 다수의 외측 말뚝(10)을 종방향(차량의 진행 방향)을 따라 일정 간격을 두고 설치한다. 외측 말뚝(10)의 시공시 외측 말뚝(10)의 외측에 토류판(2)(도 9참고)을 설치한다. 이 토류판(2)은 영구시설로서 지중에 매몰된다.
외측 말뚝(10)은 측벽의 일 구성요소이며, 천정 슬래브를 지지하는 것이므로 두부가 천정 슬래브의 위치까지 설치되도록 터파기 공간의 위쪽으로 돌출되어야 한다.
지금까지는 가시설(1)과 외측 말뚝(10)이 분리된 것으로 설명하였으며, 도 11에서처럼 가시설(1)과 외측 말뚝(10)이 일체로 구성되어 단일 공정을 통해 시공되는 것도 가능하다.
외측 말뚝(10)은 측벽의 강도를 보강하는 말뚝부(11), 철근과의 일체 합성을 위한 철근 결속부(12)로 이루어진다. 도 8a 내지 도 8c 에서 보이는 것처럼, 말뚝부(11)는, 원형 강관, H 빔 등으로 구성되고, 철근 결속부(12)는 "T" 형 단면이나 H 빔 단면으로 이루어져 말뚝부에 용접 등으로 고정되면서 다수의 철근 배근공(12a)이 형성된다.
철근 결속부(12)는 철근이 배근되는 구성인 철근 배근공(12a)만 있으면 되므로 평철의 형태일 수도 있지만, 전술한 단면의 경우 토류판(2)들 사이를 수밀하게 막는 기능도 겸한다.
이와 같은 구조에 따르면 외측 말뚝(10)과 철근(14) 및 콘크리트가 일체로 합성됨으로써 측벽의 강도를 증진할 수 있다.
도 9는 측벽의 시공 상태를 도시한 횡단면도로, 외측 말뚝(10)은 토류판(2)의 안쪽에 일렬로 설치되는데, 토류판(2)들의 사이에 설치되며 철근 결속부(12)의 일면이 2개의 토류판(2)의 이웃하는 부분에 수밀하게 지지되어 수밀성도 확보한다.
지하차도의 크기에 따라 양측의 측벽 사이에 하나 이상의 격벽을 시공할 수도 있으며, 격벽은 측벽과 마찬가지로 중앙 말뚝 및 콘크리트로 구성될 것이므로 외측 말뚝과 함께 중앙 말뚝을 시공할 수도 있다. 중앙 말뚝은 원형 강관, H 빔 등 다양한 형태가 가능하고 외측 말뚝(10)과 동일한 구조도 가능하다. 참고로 도 4에는 1개의 중앙 말뚝(20)으로 도시되었다.
중앙 말뚝(20)은 선단부에서 지지력을 확보하기 위하여 선단보강판이 적용된다. 도 10a와 도 10b는 중앙 말뚝(20)의 형태에 따른 선단보강판(21)의 형태를 도시한 것으로 도 10a는 H 단면의 중앙 말뚝(20)이며, 도 10b는 강관 말뚝이다.
2. 받침보 설치.
도 2에서처럼, 외측 말뚝(10)의 시공이 완료되면 천정 슬래브를 설치하기 위한 받침보(13)를 설치한다. 받침보(13)는 외측 말뚝들을 따라 종방향(지하차도의 차량 진행 방향)으로 설치된다. 격벽이 적용되는 경우 받침보(13)는 중앙 말뚝(20)에도 적용된다.
3. 천정 슬래브 시공.
도 3과 같이 받침보(13)와 연결되도록 천정 슬래브(30)를 시공한다.
도면에는 천정 슬래브(30)가 프리캐스트 거더(31)와 현장 타설의 슬래브(32)로 이루어진 것으로 도시되었으며, 즉, 프리캐스트 거더(31)를 받침보(13)에 걸쳐 고정한 후 프리캐스트 거더(31) 상부에 현장 타설로 슬래브(32)를 시공한다.
천정 슬래브(30)는 프리캐스트 거더(31)와 현장 타설의 슬래브(32)로 한정되지 않고, 현장 타설 방식, 거더와 슬래브가 일체로 구성된 프리캐스트 슬래브 방식도 가능하다.
천정 슬래브(30)는 전술한 방식에 상관없이 외측 말뚝과 연계하여 일체로 합성되도록 구성되는 것이 바람직하다.
천정 슬래브(30)의 시공 전 또는 시공 후 외측 말뚝(10) 내부에 콘크리트를 충진한다. 물론, 콘크리트 충진은 외측 말뚝의 형상(원형 강관처럼 폐단면인 것만)에 따라 선택된다.
천정 슬래브(30)와 외측 말뚝(10)은 후 공정인 천정 슬래브(30)의 상부 복원과 관련있는 것으로, 도로를 복원하여도 천정 슬래브(30)와 외측 말뚝(10)이 변형 및 붕괴되지 않도록 구성된다.
4. 천정 슬래브 상부 복원.
도 4에서처럼, 지금까지의 공정에 따르면 지하차도를 완공하지 않은 상태이지만 천정 슬래브(30)와 외측 말뚝(10)에 의해 도로를 복원할 수 있으며, 천정 슬래브(30) 상부를 되메우기하고 노면을 포장하여 도로를 복원한다. 이때, 가시설(1)을 철거한다.
이와 같이 지하차도를 완공하지 않은 상태이지만 도로를 복원하여 지반의 개착에 따른 통행의 불편과 우회도로 확보 등을 단기간 내에 해결할 수 있다.
5. 내부 터파기.
본 공정부터는 천정 슬래브(30)와 외측 말뚝(10) 안쪽에 지하도로를 시공하는 공정으로, 먼저 도 5와 같이, 천정 슬래브(30)와 외측 말뚝(10) 내부의 흙을 터파기한다. 이와 같은 터파기로 인한 외측 말뚝(10)의 강도 약화를 보강하기 위하여 필요한 경우 버팀보(40)를 설치한다. 버팀보(40)는 H 빔, 강관 등 통상적으로 사용되는 모든 자재가 가능하고, 설치 구조도 공지의 방법으로 가능하다.
6. 바닥 슬래브 시공.
도 6처럼, 지하차도의 제원에 따라 내부 터파기를 완료한 후 노면을 정리하고, 바닥 슬래브(50)를 시공한 후 노면에 포장층(51)을 시공한다.
도 7처럼, 외측 말뚝(10)의 안쪽(지하차도 안쪽)에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 측벽(10-1)을 시공한다. 격벽(20)이 적용되는 경우 중앙 말뚝(20)을 중심으로 하여 콘크리트를 타설하여 격벽(20)을 완성한다. 물론, 버팀보(40)가 적용된 경우 측벽(10-1)을 타설하기 전에 버팀보(40)를 철거한다.
1 : 가시설, 2 : 토류판
10 : 외측 말뚝, 10-1 : 측벽
11 : 말뚝부, 12 : 철근 결속부
13 : 받침보, 14 : 철근
20 : 중앙 말뚝, 20-1 : 격벽
30 : 천정 슬래브, 40 : 버팀보
50 : 바닥 슬래브, 51 : 포장층

Claims (6)

  1. 지반을 터파기하고 터파기된 공간의 폭방향 양측에 각각 가시설(1)을 설치하되, 상기 가시설의 하부가 지반 안에 정착되도록 설치하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 설치된 가시설(1) 안쪽의 지중에 측벽용 외측 말뚝(10)을 각각 설치하되 상기 외측 말뚝의 두부가 상기 터파기된 공간의 노면 보다 돌출되도록 설치하고, 상기 외측 말뚝들의 사이에 격벽을 시공하기 위하여 상기 외측 말뚝(10)의 사이에 폭방향을 따라 일정 간격을 두고 각각 선단보강판(21)이 구비된 하나 이상의 중앙 말뚝(20)을 설치하며, 상기 외측 말뚝의 둘레부로서 상기 중앙 말뚝으로부터 먼 쪽의 외측에 매몰용 토류판(2)을 설치하는 제2단계와;
    상기 터파기된 공간 안에서 상기 외측 말뚝과 상기 중앙 말뚝의 상부에 지지되도록 천정 슬래브(30)를 시공하되, 상기 외측 말뚝과 중앙 말뚝에 상기 천정 슬래브를 설치하기 위한 받침보(13)를 설치하고 프리캐스트 거더(31)를 상기 받침보(13)에 걸쳐 고정한 후 상기 프리캐스트 거더(31) 상부에 현장 타설로 슬래브(32)를 시공함으로써 천정 슬래브(30)를 시공하는 제3단계와;
    상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브 상부를 되메우기하고 도로를 복구하는 제4단계와;
    상기 제3단계를 통해 시공된 천정 슬래브의 아래를 터파기하는 제5단계와;
    상기 제5단계를 거쳐 터파기된 공간의 바닥부에 바닥 슬래브를 시공하고 상기 외측 말뚝을 골조로 하여 측벽을 완성하는 제6단계를 포함하고,
    상기 제2단계에서는, 말뚝부(11) 및 상기 말뚝부의 둘레부에 길이방향을 따라 띠 형태로 다단의 철근 배근공이 구비되어 상기 철근 배근공을 통해 철근이 결속되는 철근 결속부(12)로 구성된 외측 말뚝(10)을 설치하되, 상기 외측 말뚝의 철근 결속부를 통해 상기 매몰용 토류판의 이웃하는 부분을 수밀하게 막도록 설치하며,
    상기 제6단계에서는, 상기 외측 말뚝의 철근 결속부에 철근을 배근하고 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 측벽을 시공하고, 상기 중앙 말뚝의 둘레부에 철근을 배근하고 콘크리트 타설하여 격벽을 시공하는 것을 특징으로 하는 강합성 지하차도 시공 공법.
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