KR101438727B1 - 지하구조물의 합벽부 방수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하구조물의 방수공법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 신축 콘크리트 지하구조물의 흙막이벽과 외벽사이의 공간이 협소한 합벽구간의 방수공법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 구성은, 지하 콘크리트 구조물이 시공되는 지하의 터파기 후 흙막이벽을 설치하는 단계와, 상기 흙막이벽의 벽면에 부직포 시트를 부착 설치하는 단계와, 상기 부직포 시트 전면에 보호필름을 부착 설치하는 단계와, 상기 보호필름 전면에 방수액 분출공이 형성된 방수액 주입파이프를 수직방향으로 설치하는 방수액 주입파이프 설치 단계와, 상기 흙막이벽에 설치된 부직포 시트 및 보호필름 전면에 철근 배근 및 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 시공하는 단계 및 지상에서 상기 방수액 주입파이프를 통하여 수팽윤성 방수액을 압입하여 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽과 상기 보호필름 사이에 겔화 방수층을 형성시키는 방수층 형성단계로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 흙막이벽에 부직포와 보호필름 및 방수액 주입파이프를 먼저 설치하고 지하 콘크리트 구조물의 외벽 시공 후에 방수액을 주입시켜 방수층을 형성시킴으로써 종래 외벽 시공 시 흙막이벽에 설치된 방수시트가 훼손되어 방수기능을 하지 못하게 되는 문제를 원천적으로 차단하여 합벽부에 대한 방수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

지하구조물의 합벽부 방수공법{OUTER COMPOSITE WALL WATERPROOFING METHOD FOR UNDERGROUND CONCRETE STRUCTURES}

본 발명은 지하구조물의 방수공법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 신축 콘크리트 지하구조물의 흙막이벽과 외벽사이의 공간이 협소한 합벽구간의 방수공법에 관한 것이다.

오늘날 도심지 건물의 대형화 및 고층화로 인하여 지하 구조의 효율적인 활용을 위하여 지하층수가 증가하고, 또한, 지하주차장의 확보를 위하여 지하층 면적을 최대로 넓히는 추세이다.

그러나 종래의 지하구조물의 시공 방법은 주위 지반침하, 붕괴우려, 근접시공 곤란, 인접 건물 및 지하 매설물 등으로 인해 시공상의 문제점이 많아, 이에 대응하는 새로운 공법으로 톱다운(Top Down) 공법이 점차 보편화되고 발전하고 있다.

톱다운 공법은 일반적으로 하중을 수직으로 지탱하기 위한 선기초 기둥을 선시공하고, 합벽구간은 외부 거푸집없이 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 흙막이벽에 밀착시켜 콘크리트를 타설한다.

이와 같이 흙막이벽에 밀착된 지하 콘크리트 구조물의 외벽은 진동, 토압, 지하수압, 온도변화 등에 의한 수축 팽창 그리고 콘크리트 구조물의 2차 변형, 철근 부식 등의 요인에 의해 균열이 발생하거나 경시열화하고 있다.

따라서, 토압과 지하수압을 지속적으로 받고 있는 합벽구간의 방수대책은 필수적이며 해결되지 않는 고질적인 문제가 되고 있다.

한국 등록특허 10-1181230호는 토사의 유입을 방지하도록 설치된 토류판에 시멘트 보드를 부착하는 단계; 보드에 압출 발포 폴리스티렌(Extruded polystyrene) 단열재를 부착하는 단계; 단열재에 방수층을 시공하는 단계; 및 방수층에 접하도록 상기 지하 구조물의 외벽을 시공하는 단계를 포함하는 지하 구조물의 외방수 시공 방법을 개시하고 있다.

그리고 한국 등록특허 10-0411990호는 지하수직으로 파 들어가면서 발생하는 주변 토사의 붕괴를 막기 위하여 만들어지는 흙막이월, 시멘트 슬러리월 등의 지하외주 벽면에 고정재에 의해 경질 또는 연질의 합성수지나 고무로 만들어지는 시트의 한면에 직포 또는 부직포를 부착한 복합시트와, 폴리에스터, 나일론, 유리섬유로 만들어지는 직포 또는 부직포로 이루어진 군에서 하나를 선택 설치하여 기반층을 형성하고, 기반층에 방수층을 형성하며, 형성된 방수층 위에 접착층을 형성하는 콘크리트 구조물의 지하외방수방법에 있어서; 기반층에 폴리우레아, 에멀션계, 폴리우레탄 방수재로 이루어진 군에서 하나를 선택하고, 이를 100∼500 psi 로 방수액을 분사하여 방수층을 형성하고, 형성된 방수층 위에 접착제와 무기질 골재가 혼합된 접착성 도료를 도포하여 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 공간이 협소한 지하구조물 외방수방법을 개시하고 있다.

또한, 한국 등록특허 10-0766956호는 건축물 지하의 내부 층간 수평구조체가 흙막이벽을 지지하면서 흙막이벽과 지하외벽이 일체로 시공되는 지하 합벽을 구축하는 과정에서, 내부의 층간 수평구조체를 구성하는 슬래브 또는 테두리보가 직접 흙막이벽에 정착하여 이들만을 통해 흙막이벽을 지지하는 것이 아니라 흙막이벽과 슬래브 사이 또는 테두리보와 슬래브 사이에 토압전달체를 설치하여 이를 통해 지지하도록 하고, 토압전달체의 설치공간을 직간접으로 활용하여 부가적인 슬리브나 다우웰바의 설치없이도 지하외벽 시공을 위한 주철근의 배근 및 콘크리트의 타설을 원활하게 유도함으로써 일체성이 강화된 흙막이 합벽으로 완성하는데 기술적 특징이 있는 흙막이벽의 지지구조와 이를 적용한 건축물 지하 합벽의 구축공법을 개시하고 있다.

그러나, 상술한 종래의 외부 거푸집없이 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 흙막이벽에 밀착시켜 콘크리트를 타설하는 합벽구간은,

첫째, 지하 콘크리트 구조물의 시공단계에서 흙막이벽에 완충재로 설치하고 있는 부직포나, 영구 방수층으로 설치하고 있는 방수시트의 경우에는 외벽 타설 전에 흙막이벽에 부착 설치되므로 철근 배근 및 콘크리트 타설시 철근 등에 의해 쉽게 찢기거나 훼손되어 외벽 타설 시공 후 그 찢기거나 훼손된 부위로 누수가 발생하게 되어 방수효과를 얻을 수 없는 문제가 있으며,

둘째, 종래의 방수재로 시공된 방수층은 진동, 토압, 지하수압, 온도변화에 의한 수축 팽창 및 콘크리트 구조물의 2차 변형, 철근 부식 등의 요인에 의한 균열이 발생하거나 경시열화하여 반영구적인 방수층을 유지할 수 없는 문제가 있다.

1. 한국 등록특허 10-1181230(2012.09.10) 2. 한국 등록특허 10-0411990(2003.12.09) 3. 한국 등록특허 10-0766956(2007.10.08)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합벽구간의 흙막이벽에 설치하는 부직포나 방수시트가 외벽 시공 시 찢김이나 훼손되어 방수기능을 하지 못하는 문제를 방지하기 위해 지하 콘크리트 구조물의 외벽 시공 이후에 외벽에 대한 방수시공을 용이하게 할 수 있도록 하는 지하구조물의 합벽부 방수공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 합벽구간의 누수문제에 대하여 반영구적인 고탄성 불투수층을 형성 유지할 수 있도록 하는 지하구조물의 합벽부 방수공법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 해결 수단으로 본 발명의 구성은, 지하 콘크리트 구조물이 시공되는 지하의 터파기 후 흙막이벽을 설치하는 단계와, 상기 흙막이벽의 벽면에 부직포 시트를 부착 설치하는 단계와, 상기 부직포 시트 전면에 보호필름을 부착 설치하는 단계와, 상기 보호필름과 지하 콘크리트 구조물의 외벽 사이에 소정의 간격으로 적어도 한 개 이상의 방수액 분출공이 형성된 방수액 주입파이프를 지상으로부터 지하 콘크리트 구조물의 외벽의 하면까지 설치하는 방수액 주입파이프 설치 단계와, 상기 흙막이벽에 설치된 부직포 시트 및 보호필름 전면에 철근 배근 및 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 시공하는 단계 및 지상에서 상기 방수액 주입파이프를 통하여 수팽윤성 방수액을 압입하여 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽과 상기 보호필름 사이에 겔화 방수층을 형성시키는 방수층 형성단계로 이루어진다.

상술한 본 발명의 과제의 해결수단에 의한 지하구조물의 합벽부 방수공법에 따르면, 흙막이벽에 부직포와 보호필름 및 방수액 주입파이프를 먼저 설치하고 지하 콘크리트 구조물의 외벽 시공 후에 방수액을 주입시켜 방수층을 형성시킴으로써 종래 외벽 시공 시 흙막이벽에 설치된 방수시트가 훼손되어 방수기능을 하지 못하게 되는 문제를 원천적으로 차단하여 합벽부에 대한 방수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 합벽부에 물과 접촉시 화학적 반응으로 1000%까지 팽윤하여 겔화되는 아크릴레이트계 고분자 고무의 방수층을 형성시킴으로써 균열에 탄성적으로 대응하고, 경시열화가 일어나지 않아서 누수문제에 대하여 반영구적이고 안정적인 방수층을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공정을 나타낸 순서도.
도 2는 도 1의 공정순서에 따라 시공된 합벽부의 측단면도
도 3은 도 2의 A-A' 단면도.

이하, 본 발명의 지하구조물의 합벽부 방수공법을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공정을 나타낸 순서도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 지하 콘크리트 구조물이 시공되는 지하의 터파기 후 흙막이벽을 설치하는 단계(S10)와, 상기 흙막이벽의 벽면에 부직포 시트를 부착 설치하는 단계(S20)와, 상기 부직포 시트 전면에 보호필름을 부착 설치하는 단계(S30)와, 상기 보호필름 전면에 소정의 간격으로 적어도 한 개 이상의 방수액 분출공이 형성된 방수액 주입파이프를 지상으로부터 지하 콘크리트 구조물의 외벽의 하면까지 설치하는 방수액 주입파이프 설치 단계(S40)와, 상기 보호필름 및 방수액 주입파이프 전면부에 철근 배근 및 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 시공하는 단계(S50) 및 지상에서 상기 방수액 주입파이프에 수팽윤성 방수액을 압입하여 방수액이 상기 방수액 분출공을 통하여 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽과 상기 보호필름 사이에 퍼지면서 겔화 방수층을 형성하는 방수층 형성단계(S60)로 구성된다.

다음, 도 2와 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 지하구조물의 합벽부 시공 공정을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2는 도 1에 따라 시공된 합벽부의 부분 측면도이며, 도 3은 도 2의 A-A'부의 단면도를 나타내고 있다.

먼저, 터파기 후 흙막이벽(20)을 설치하는 단계(S10)는 터파기 시공을 한 후 토사의 붕괴를 방지하기 위해 설치되는 구조물인 흙막이벽을 설치하는 단계로 통상적인 흙막이벽을 시공하는 방법이 그대로 사용된다.

그 다음, 부직포 시트(30)를 설치하는 단계(S20)는 상기 흙막이벽(20) 전면에 걸쳐서 부직포 시트(30)를 주름이 가지않도록 3 내지 5mm 두께로 부착시키는 단계로, 부직포 시트는 후공정인 방수액을 주입할 때와 주입된 방수액이 팽윤하여 방수층을 형성할 때 탄성적으로 대응하여 방수액이 주입되고 확산될 수 있도록 하는 공간을 제공하고 형성된 방수층을 지하 콘크리트 구조물의 외벽에 밀착시키는 역할을 한다. 이러한 부직포 시트는 지하에 반영구적으로 매설되기 때문에 내화학성, 내부식성이 우수한 장섬유의 화학섬유 재질이 바람직하다.

그 다음, 상기 부직포 시트 전면에 보호필름(40)을 부착 설치하는 단계(S30)는 상기 부직포 시트(30)의 전면에 PE(폴리에칠렌)시트 등과 같이 부직포 시트를 보호하는 보호필름(40)을 부착 설치하는 단계로, 상기 보호필름은 후공정인 철근 배근 및 거푸집 작업 시 철근 등에 의해 부직포가 찢어지거나 훼손되는 것을 방지하는 동시에 콘크리트 타설 시 상기 부직포 시트(30)가 수분을 함유한 콘크리트에 의해 경화되는 것을 방지하기 위해 설치되는 것이다.

즉, 부직포 시트(30)가 콘크리트와 접촉하여 함께 경화되면 외벽 시공 후 방수액이 주입되는 공간이 확보되지 않아 방수액을 주입하지 못하는 문제가 발생하기 때문에 부직포 시트 전면에 보호필름을 부착시켜 부직포 시트가 콘크리트에 의해 경화되는 것을 방지하는 것이다.

그 다음으로, 상기 보호필름(40) 전면 보호필름(40)과 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60) 사이에 소정의 간격으로 적어도 한 개 이상의 방수액 분출공(51)이 형성된 방수액 주입파이프(50)를 지상으로부터 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)의 하면까지 설치하는 방수액 주입파이프 설치 단계(S40)는 후공정인 외벽 시공 후 지상에서 방수액을 상기 보호필름(40)과 외벽(60) 사이로 압입할 수 있도록 방수액 주입파이프 다수개를 상기 보호필름 전면을 따라 설치하는 단계이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방수액 주입파이프(50)는 상기 보호필름(40) 전면에 상호 1 내지 2m의 이격거리(D)를 두고 설치되는 것이 바람직하며, 그 몸체에는 방수액이 골고루 잘 확산되도록 길이 방향으로 1 내지 2m의 이격거리(D)를 가지는 방수액 분출공(51)이 형성되어 있다. 이러한 이격거리는 상기 방수액 분출공(51)을 통해 외벽 1㎡당 3 내지 5kg의 방수액이 주입되어 외벽 전면에 빠짐없이 방수층이 형성될 수 있도록 하는 거리이다.

그 다음, 상기 보호필름(40)과 방수액 주입파이프(50)의 전면부에 철근 배근 및 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 지하 콘크리트 구조물의 외벽을 시공하는 단계(S50)는 건물 기초공사, 외벽체 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트를 타설하여 양생시키는 일반적인 공정이다.

마지막으로, 방수층 형성단계(S60)는 지상에서 고압으로 방수액을 압입할 수 있는 방수액 주입기로 상기 방수액 주입파이프(50)에 수팽윤성 방수액을 압입하여 방수액이 상기 방수액 분출공(51)을 통하여 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)과 상기 보호필름(40) 사이에 골고루 퍼지면서 겔(Gel)화 방수층을 형성하는 단계이다.

압입된 방수액은 상기 외벽(60)과 보호필름(40)을 타고 상하좌우로 퍼지면서 수분과 반응하여 차츰 팽윤되며, 팽윤된 방수액은 부직포 시트(30)의 완충작용으로 지하 콘크리트 구조물 외벽(30)에 밀착되면서 고탄성의 겔화 방수층을 형성하게 된다.

상기에서 사용되는 방수액은 아크릴레이트계 방수액으로, 무기염기 수용액과 아크릴계 유기산을 1 : 0.4 내지 1.6의 중량비로 혼합하여 산-염기 중화반응을 유도한 후 중합가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 상기 아크릴계 유기산 첨가량에 대해 1 내지 10% 중량비로 첨가하여 제조된 수팽윤성 고분자물이며, 점도는 물의 점도와 가까운 1 ~ 3cP 정도의 저점도를 가지고 있다. 이러한 방수액은 상기 외벽(60)과 보호필름(40) 사이에서 물과 접촉 시 수 초에서 수십 초 내에 화학적 반응에 의해 800 내지 1,000% 까지 팽윤하면서 겔화되어 고탄성체의 불투수성의 반영구적인 방수층을 형성하게 된다.

상기 방수액의 구체적인 제조방법으로는 적정량의 증류수에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘에서 선택된 단일 또는 2종 이상의 무기염기를 일정량 가한 무기염기 수용액과, 아크릴산, 메타크릴산 및 3,3-디메틸 아크릴산에서 선택된 단일 또는 2종 이상의 아크릴계 유기산을 일정량 혼합하여 산-염기 중화반응을 유도한 후, 여기에 중합가교제로서 적정량의 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA)를 아크릴계 유기산 첨가량에 대해 1% 내지 10% 중량비가 되도록 첨가하여 겔형태로 제조되도록 하되, 겔의 물성을 적정하게 하기 위해 트리에탄올아민(TEA), 디에탄올아민(DEA), 니트릴로-트리스-프리피온아미드(NTP), 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN) 등의 환원촉매와 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 등의 산화촉매가 사용될 수도 있다.

이러한 특성을 가지는 상기 방수액은 지하 콘크리트 구조물의 외벽 전면에 걸쳐 빠짐없이 방수층이 형성되도록 외벽(60) 1㎡당 3 내지 5kg을 주입하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 공정을 거쳐 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)과 보호필름(40) 사이에 빈틈없이 충진 형성되는 방수층은 고탄성 고분자물질로서 진동, 토압, 지하수압, 온도변화에 의한 수축 팽창에 대해 탄성적으로 대응하여 우수한 방수성 및 내구성을 보이며, 지하 콘크리트 구조물의 2차 변형, 철근 부식 등의 요인에 의한 균열이 발생하더라도 안정적인 방수기능을 유지하게 된다.

10: 토사층 20: 흙막이벽
30: 부직포 시트 40: 보호필름
50: 방수액 주입파이프 51 : 방수액 분출공
60: 외벽
D: 주입파이프 및 분출공 이격거리

Claims (4)

1. 흙막이벽과 외벽 사이가 협소한 신축 지하 콘크리트 구조물의 합벽부 방수공법에 있어서,
   상기 지하 콘크리트 구조물이 시공되는 지하의 터파기 후 흙막이벽(20)을 설치하는 단계(S10)와;
   상기 흙막이벽의 벽면에 부직포 시트(30)를 부착 설치하는 단계(S20)와;
   상기 부직포 시트 전면에 보호필름(40)을 부착 설치하는 단계(S30)와;
   상기 보호필름(40)과 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60) 사이에 소정의 간격으로 적어도 한 개 이상의 방수액 분출공(51)이 형성된 방수액 주입파이프(50)를 지상으로부터 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)의 하면까지 설치하는 방수액 주입파이프 설치 단계(S40)와;
   상기 흙막이벽에 설치된 부직포 시트 및 보호필름 전면에 철근 배근 및 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)을 시공하는 단계(S50)와;
   지상에서 상기 방수액 주입파이프(50)에 수팽윤성 방수액을 압입하여 방수액이 상기 방수액 분출공(51)을 통하여 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽(60)과 상기 보호필름(40) 사이에 퍼지면서 겔화 방수층을 형성하는 방수층 형성단계(S60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 합벽부 방수공법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방수액은 무기염기 수용액과 아크릴계 유기산을 1 : 0.4 내지 1.6의 중량비로 혼합하여 산-염기 중화반응을 유도한 후 중합가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 상기 아크릴계 유기산 첨가량에 대해 1 내지 10% 중량비로 첨가하여 제조된 수팽윤성 고분자물이며, 점도는 1 ~ 3cP 정도의 저점도인 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 합벽부 방수공법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 방수액은 상기 지하 콘크리트 구조물의 외벽 1㎡당 3 내지 5kg을 주입시키는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 합벽부 방수공법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 방수액 주입 파이프(50)는 길이 방향으로 1 내지 2m의 이격거리(D)를 가지는 방수액 분출공(51)을 가지며, 상기 보호필름(40) 전면에 상호 1 내지 2m의 이격거리(D)로 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 합벽부 방수공법.
   

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