KR101696282B1 - 흙막이용 강관을 이용한 pc 벽체, 그 pc 벽체가 적용된 모듈식 지하구조물 및 그 pc 벽체의 연결방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모듈식 지하구조물의 PC 벽체, 그 PC 벽체가 적용된 모듈식 지하구조물 및 그 PC 벽체의 연결방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 모듈식 지하구조물을 시공하기 위한, 프리캐스트 벽체에 있어서, 상부측에 체결홀이 형성된 몸체부; 상기 몸체부의 체결홀에 삽입되는 체결부재; 시공시, 하부 끝단에 형성된 체결부에 의해 상기 체결부재에 삽입되는 흙막이용 강관;을 포함하여, 상기 흙막이용 강관이 삽입된 몸체부 다수가 종방향으로 서로 연결되어, 지하구조물의 모듈식 벽체를 형성하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체에 관한 것이다.

Description

흙막이용 강관을 이용한 PC 벽체, 그 PC 벽체가 적용된 모듈식 지하구조물 및 그 PC 벽체의 연결방법{Precast wall using soil interception pile, underground structure having Precast wall and Method for connecting precast wall}
본 발명은 흙막이용 강관을 이용한 PC 벽체, 그 PC 벽체가 적용된 모듈식 지하구조물 및 그 PC 벽체의 연결방법에 대한 것이다.
기존의 개착식 시공법은 흙막이 벽체 형식에 따라 대표적으로 가시설 공법, 영구벽체공법, 자립식 공법 등으로 구분된다. 흙막이 가시설 공법은 강재 엄지말뚝(H-파일)과 토류판, 가시설(띠장, 버팀대 등)을 이용하여 굴착벽을 지지하는 엄지말뚝 공법과, 강 널말뚝(Sheet-pile)과 가시설을 이용하여 굴착벽을 지지하는 강 널말뚝 공법 등이 있다.
도 1은 종래 흙막이공(2)과 지반보강공(3)이 적용된 지하구조물(1)의 단면도를 도시한 것이다. 이러한 공법은 도 1에 도시된 바와 같이, 가시설을 이용한 흙막이공(2)과 지반보강공(3)이 필요하게 되고, 이는 전체 시공비용의 34%를 차지하게 된다. 즉, 가시설과 지반보강으로 건설 공기 및 공사비 측면에서 불리한 단점을 갖는다. 또한, 협소한 지하 환경하에서, 현장타설에 의한 지하구조물을 시공하게 되므로, 구조물 품질이 저하되고 건설 공기측면에서 불리하여 상부 도로 교통 혼잡이 장기화되는 문제점을 갖는다.
또한, 영구벽체 공법은, 소일콘크리트로 흙막이벽을 형성하여 굴착벽을 지지하는 Soil Cement Wall(SCW)공법과, 현장타설 콘크리트 말뚝을 연속적으로 시공하여 굴착벽을 지지하는 현장타설식 주열말뚝벽체(Cast-In-place Pile, CIP)공법과, 수직벽체 형태로 굴착후 철근콘크리트를 타설하거나, 프리캐스트 벽체를 이용하여 굴착벽을 지지하는 지하연속벽체 공법 등이 존재한다.
도 2는 종래 영구벽체 공법이 적용된 지하구조물의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지하연속벽 본체(7)를 영구 벽체로 이용하게 되나, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체 상하부에 고비용의 벽체 돌출량이 과다하여 낭비되는 부분이 크고, 강재버팀보(4)로 벽체를 지지한 후, 현장에서 상부슬래브(5)와 하부슬래브(6)를 타설하여 축조하게 되므로 강재버팀보 설치에 따른 경제성 저하, 슬래브 현장 타설로 건설 공기측면에서 불리하여 상부 도로 교통 혼잡이 장기화되는 문제점을 갖는다.
최근에는 작업공간 제약을 배제하기 위해, H-빔 받침대, 띠장과 강선으로 구성된 IPS시스템을 굴착벽에 거치하고, 강선의 긴장력으로 지지하는 IPS(Innovative Prestressed Support)공법 등의 자립식 공법을 적용하기도 하나, 이 또한, 가시설이 많은 관계로 시공비가 비싸 특수 현장에 활용되며, 개착 공법으로 적용하기에는 경제성과 급속시공 측면에서 불리한 문제가 존재한다.
또한, 지자체에서 기존 터널방식의 중전철보다 적은 건설비로 도시철도를 건설하기 위해 고가방식의 경전철을 도입하였으나, 소음·진동, 도시경관, 사생활 침해 등의 민원으로 시민들은 지하철과 같은 지하방식으로 건설을 요구하고 있는 실정이다.
지하방식의 경전철 건설수요가 더욱 증대될 것으로 예상되고, 고가방식의 건설비보다 2배 이상이 비싼 지하방식에 대해 저비용으로 시공이 가능한 저심도 시공기술의 개발이 요구되었다.
앞서 언급한 기존 개착 시공법으로는 지장물 이설이 필요하거나, 개착시 흙막이를 위한 별도의 가시설 설치와 지반보강이 필요한 관계로 건설비가 추가 소요되고, 가시설 설치 및 현장타설에 의한 지하구조물 시공으로 인해 공기가 길어져 이로 인해 장기간 상부 개착에 의해 도로교통혼잡을 유발할 수밖에 없으며, 가시설로 인한 작업공간 제약의 문제점이 존재한다.
또한, 도 3a는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체를 이용한 지하구조물의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3b는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체의 평면도를 도시한 것이다. 도 4는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체의 사시도를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 종래 PC벽체를 관통하는 지지용 강봉(40)을 사용하게 되는 경우, 지지용 강봉(40)을 설치, 인발하여야 하고, 홀(hole) 채움과 다짐 등의 공종이 증가됨에 따라 원가절감효과가 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 지지용 강봉(40)의 인발시 PC벽체(110)가 손상된 위험이 존재하고, 지지용 강봉(40)과 PC벽체(110)의 일체 거동이 불확실하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지용 강봉(40)을 관통삽입해야함으로써 벽체의 폭이 증가되게 되어, 트랜치 굴착 폭이 증가되고, 공벽 안정성이 저하되게 되는 문제점이 발생되게 된다.
KR 101364805 KR KR 101363878 KR KR 101088158 KR JP 3893056 JP
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 지장물 이설없이 시공이 가능하고 급속한 시공으로 상부 도로교통 혼잡을 최소화하면서 가시설이 불필요한 저비용 및 급속 개착시공방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 프리캐스트 PC 벽체 상부에 탈부착 가능한 흙막이용 강관에 설치되는 흙막이 부재를 이용하게 됨으로써, 흙막이 벽체와 이를 지지하는 버팀보(strut) 등을 별도로 시공, 설치, 현장타설없이 프리캐스트 PC 벽체 및 상부 슬래브를 지하구조물의 영구구조체로 활용하는 고품질의 모듈식 지하구조물을 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면 PC 벽체의 상부에 탈부착되는 흙막이용 강관을 활용하여 벽체 두께를 대폭 줄임으로써 PC 벽체 물량과 트랜지 굴착량을 줄여 저비용으로 시공이 가능한 하이브리드 벽체를 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 프리캐스트 PC 벽체와 흙막이용 강관, 흙막이 부재를 이용한 하이브리드 벽체를 시공하고, 별도 가시설 설치 없이 프리캐스트 상부 슬래브를 거치 설치한 후에 상부 노면 복구가 바로 가능하여 상부 도로교통지장을 최소화할 수 있으며 이후 내부 굴착과 하부슬래브를 시공한 후, 흙막이용 강관과 흙막이 부재를 재활용할 수 있는 흙막이용 강관을 적용한 PC 벽체 및 이를 이용한 시공방법을 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 고품질의 프리캐스트 벽체 및 상부슬래브를 제작하고, 모듈 구조체간 연결부를 조립 연결하여 기존 가시설 공법 대비 공기를 단축할 수 있는 급속시공방법을 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상부 슬래브 구축 후, 급속 노면복구 가능으로 도로교통혼잡을 최소화하여 공종 단순화 및 통합화로 공기를 단축할 수 있는 탑-다운(Top-Down)공법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, PC 벽체 두께를 대폭축소에 따른 고비용의 트랜치 굴착비용과 PC 벽체 제작비를 절감할 수 있고, 흙막이용 강관과 흙막이 부재는 하부슬래브 축조 후 재사용할 있는 흙막이용 강관을 이용한 프리캐스트 벽체를 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전단키 구조를 갖고, 흙막이용 강관과 흙막이 부재는 재사용하게 되며, 지수용 철근망은 삽입 후, 지수공 내 그라우팅 가압을 통한 압착, 방수, 강결 시공을 하게 되는 PC 벽체 간의 정밀 연결방법을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1목적은, 모듈식 지하구조물을 시공하기 위한, 프리캐스트 벽체에 있어서, 상부측에 체결홀이 형성된 몸체부; 상기 몸체부의 체결홀에 삽입되는 체결부재; 시공시, 하부 끝단에 형성된 체결부에 의해 상기 체결부재에 삽입되는 흙막이용 강관;을 포함하여, 상기 흙막이용 강관이 삽입된 몸체부 다수가 종방향으로 서로 연결되어, 지하구조물의 모듈식 벽체를 형성하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 흙막이용 강관에는 삽입홀이 형성되며, 시공시, 연결된 다수의 몸체부 상부에 설치된 상기 흙막이용 강관의 삽입홀을 관통하여 종방향으로 서로 연결, 설치되는 흙막이 부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 흙막이용 강관과, 상기 흙막이 부재는 지하구조물 시공 후 탈착하여 재사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 일측면과, 상기 일측면에 접촉되는 인접된 몸체부의 타측면은 서로 형상맞춤되어 지도록 전단키 구조를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 일측면에는 외측으로 돌출된 적어도 하나의 이격방지용 턱이 형성되고, 상기 타측면에는 상기 이격방지용 턱과 형상맞춤되어 지도록 내측으로 삽입된 적어도 하나의 이격방지용 홈이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이격방지용 턱과 상기 이격방지용 홈 각각에는 내측으로 오목한 삽입홈이 형성되며, 상기 몸체부가 서로 접촉된 상태에서, 상기 삽입홈으로 지수용 철근망이 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 시공시, 상기 삽입홈으로 가압 그라우팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 지수용 철근망은, 평판 형태의 지수판과, 상기 지수판에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 일측면의 하단 외측으로 걸림턱이 형성되고, 상기 타측면에는 상기 걸림턱이 삽입되어 몸체부의 종방향 이동을 구속하게 되는 걸림홈이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 몸체부 제작시, 시공시 배면측이 되는 상기 몸체부의 측면 일측에 설치되는 적어도 하나의 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 시공시 개착면 측이 되는 상기 몸체부의 측면에, 시공시 주입되는 탄성실런트 또는 시공시 매입되는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 체결부재와 상기 흙막이용 강관의 체결부는 나사결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 앞서 언급한 제1목적에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 지하구조물로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 모듈식 지하구조물을 시공하기 위한, 프리캐스트 벽체의 연결방법에 있어서, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 몸체부를 다수 제작하여 현장으로 운반하는 단계; 상기 몸체부에 설치된 체결부재에 흙막이용 강관의 체결부를 삽입하여, 상기 흙막이용 강관을 상기 몸체부의 상부측에 부착시키는 단계; 트랜치를 굴착하고, 굴착된 상기 트랜치에 상기 흙막이용 강관이 설치된 몸체부를 건입하는 단계; 인접부위의 트랜치를 종방향으로 굴착하고, 인접부위에 굴착된 트랜치에 상기 흙막이용 강관이 설치된 몸체부를 건입하고, 상기 몸체부 서로 간의 측면을 접촉하여 연결하는 단계; 상기 연결하는 단계를 반복하는 단계; 및 상기 몸체부 각각의 상부에 설치된 흙막이용 강관의 삽입홀을 관통하여 종방향으로 다수의 흙막이 부재를 연결, 설치하는 단계;를 포함하고, 상기 모듈식 지하구조물을 시공한 후, 상기 흙막이용 강관과 상기 흙막이 부재를 탈착하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관 이용한 PC벽체의 연결방법으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 연결하는 단계에서, 상기 몸체부의 일측면과, 상기 일측면에 접촉되는 인접된 몸체부의 타측면 각각은 전단키 구조로 구성되어, 서로 형상맞춤되어 지는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 흙막이 부재를 연결, 설치하는 단계 후에, 상기 몸체부의 일측면에 형성된 삽입홈으로 지수용 철근망을 삽입시키는 단계; 및 상기 지수용 철근망이 삽입된 삽입홈으로 그라우팅하여 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 운반하는 단계에서, 상기 PC 벽체 제작시, 시공시 배면측이 되는 상기 몸체부의 측면 일측에 적어도 하나의 탄성체를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 연결하는 단계에서, 개착면 측이 되는 상기 몸체부의 측면에 탄성체를 매입하거나, 탄성실런트를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 연결하는 단계는, 상기 몸체부 일측면의 하단 외측으로 걸림턱이 형성되고, 인접한 몸체부의 타측면에 형성된 걸림홈이 상기 걸림턱에 삽입되어 몸체부의 종방향 이동을 구속하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 지수용 철근망은, 평판 형태의 지수판과, 상기 지수판에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은, 지하구조물의 시공방법에 있어서, 앞서 언급한 제3목적에 따른 연결방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC 벽체를 이용한 모듈식 지하구조물의 시공방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지장물 이설없이 시공이 가능하고 급속한 시공으로 상부 도로교통 혼잡을 최소화하면서 가시설이 불필요한 저비용 및 급속 개착시공방법을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 프리캐스트 PC 벽체 상부에 탈부착 가능한 흙막이용 강관에 설치되는 흙막이 부재를 이용하게 됨으로써, 흙막이 벽체와 이를 지지하는 버팀보(strut) 등을 별도로 시공, 설치, 현장타설없이 프리캐스트 PC 벽체 및 상부 슬래브를 지하구조물의 영구구조체로 활용하는 고품질의 모듈식 지하구조물을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면 PC 벽체의 상부에 탈부착되는 흙막이용 강관을 활용하여 벽체 두께를 대폭 줄임으로써 PC 벽체 물량과 트랜지 굴착량을 줄여 저비용으로 시공이 가능한 하이브리드 벽체를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 프리캐스트 PC 벽체와 흙막이용 강관, 흙막이 부재를 이용한 하이브리드 벽체를 시공하고, 별도 가시설 설치 없이 프리캐스트 상부 슬래브를 거치 설치한 후에 상부 노면 복구가 바로 가능하여 상부 도로교통지장을 최소화할 수 있으며 이후 내부 굴착과 하부슬래브를 시공한 후, 흙막이용 강관과 흙막이 부재를 재활용할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 고품질의 프리캐스트 벽체 및 상부슬래브를 제작하고, 모듈 구조체간 연결부를 조립 연결하여 기존 가시설 공법 대비 공기를 단축할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상부 슬래브 구축 후, 급속 노면복구 가능으로 도로교통혼잡을 최소화하여 공종 단순화 및 통합화로 공기를 단축할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, PC 벽체 두께를 대폭축소에 따른 고비용의 트랜치 굴착비용과 PC 벽체 제작비를 절감할 수 있고, 흙막이용 강관과 흙막이 부재는 하부슬래브 축조 후 재사용할 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전단키 구조를 갖고, 흙막이용 강관과 흙막이 부재는 재사용하게 되며, 지수용 철근망은 삽입 후, 지수공 내 그라우팅 가압을 통한 압착, 방수, 강결 시공을 할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 흙막이공과 지반보강공이 적용된 지하구조물의 단면도,
도 2는 종래 영구벽체 공법이 적용된 지하구조물의 단면도,
도 3a는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체를 이용한 지하구조물의 단면도,
도 3b는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체의 평면도,
도 4는 종래 지지용 강봉이 적용된 PC벽체의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 사시도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관의 사시도,
도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 체결부재의 사시도,
도 9b는 본 발명의 제1실시예에 따른 체결부재의 평면도,
도 10a는 본 발명의 제2실시예에 따른 체결부재의 사시도,
도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 체결부재의 평면도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체가 연결된 모듈식 벽체 구조물의 사시도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체가 연결된 모듈식 벽체 구조물의 단면도,
도 13a는 본 발명의 제1실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 연결부의 평면도,
도 13b는 본 발명의 제2실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 연결부의 평면도,
도 13c는 본 발명의 제3실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 연결부의 평면도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지수용 철근망의 사시도,
도 15a는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체 하단측의 연결부의 측면도,
도 15b는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체 하단측연결부가 결합된 상태의 측면도,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 연결방법의 흐름도,
도 17a는 본 발명의 일실시예에 따라 안내벽과 트랜치를 굴착한 상태의 부분 평면도,
도 17b는 본 발명의 일실시예에 따라 굴착된 트랜치에 PC 벽체를 설치한 상태의 부분 평면도,
도 17c는 본 발명의 일실시예에 따라 인접부위를 트랜치 굴착한 상태의 부분 평면도,
도 17d는 본 발명의 일실시에에 따라 인접부위 트랜치에 PC벽체를 설치한 상태의 부분 평면도,
도 17e는 본 발명의 일실시예에 따라 삽입홈에 지수용 철근망을 삽입한 상태의 부분 평면도,
도 17f는 본 발명의 일실시예에 따라 삽입홈에 그라우팅하여 가압한 상태의 부분 평면도,
도 17g는 본 발명의 일실시예에 따라 PC 벽체 연결을 반복시공한 상태의 부분 부분 평면도,
도 17h는 본 발명의 일실시예에 따라 패널 고정용 시멘트 밀크를 주입한 상태의 부분 평면도,
도 17i는 본 발명의 일실시예에 따라 흙막이 부재를 설치한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
<흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 구성>
이하에서는 본 발명의 일실시에에 따른 모듈식 지하구조물(100)에 적용되는 PC벽체(110)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)가 적용되는 모듈식 지하구조물(100)은 별도의 흙막이공 및 지반보강공, 버팀보를 필요로 하지 않고, 벽체와 슬래브 모두가 프리캐스트로 구성되어 현장에서 조립, 체결되는 방식으로 급속시공이 가능하다.
먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 사시도를 도시한 것이다.
또한, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 분해 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)의 사시도를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)는 상부측에 체결홀이 형성된 몸체부(10)와, 몸체부(10)의 체결홀에 삽입되는 체결부재(11)와, 시공시, 하부 끝단에 형성된 체결부에 의해 상기 체결부재(11)에 삽입되는 흙막이용 강관(90) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
그리고, 후에 설명되는 바와 같이, 흙막이용 강관(90)이 상부측에 결합된 PC벽체(110)를 연결한 후, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종방향으로 다수의 흙막이 부재(17)가 설치되게 됨을 알 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 흙막이용 강관(90)의 일측과 타측 각각에 대응되는 방향으로 삽입홀(92)이 강관의 길이방향으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
따라서, 다수의 PC벽체(110)를 연결한 후, 흙막이용 강관(90)에 형성된 삽입홀(92)을 통해 흙막이 부재(17)를 삽입, 설치할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이 부재(17)는 평판형 강판으로 구성됨이 바람직하다.
또한, 이러한 흙막이용 강관(90)과, 흙막이 부재(17)는 지하구조물(100) 시공 후 탈착하여 재사용되게 된다. 또한, 체결부재(11)와 흙막이용 강관(90)의 체결부(91)는 나사결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 체결부재(11)의 사시도를 도시한 것이고, 도 9b는 본 발명의 제1실시예에 따른 체결부재(11)의 평면도를 도시한 것이다. 또한, 도 10a는 본 발명의 제2실시예에 따른 체결부재(11)의 사시도를 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 체결부재(11)의 평면도를 도시한 것이다.
도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 체결부재(11)에 따르면, 내면에 나사산이 형성되어 있어, 흙막이용 강관(90)의 체결부(91) 외면에 형성된 나사산과 나사결합되어 서로 탈부착될 수 있도록 구성됨을 알 수 있다. 이러한 체결부재(11)는 공장에서 몸체부(10)를 제작, 타설할 때, 삽입되어 일체로 제작되게 된다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)가 연결된 모듈식 지하구조물(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체가 연결된 모듈식 지하구조물(100)의 단면도를 도시한 것이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 흙막이용 강관(90)이 결합된 PC벽체(110)를 종방향으로 연결시키고, 흙막이용 강관(90)의 삽입홀(92)을 통해 다수의 흙막이 부재(17)를 설치한 후, 다수의 상부 PC 슬래브(60)를 결합시키고, 노면을 복구시키게 된다. 노면을 복수시킨 상태에서 하부를 굴착하게 되고, 하부슬래브(70)를 타설하여 모듈식 지하구조물(100)을 제작하게 된다. 그리고, 모듈식 지하구조물(100)의 시공이 완료되면, 흙막이용 강관(90)과 흙막이 부재(17)를 탈착하여 재사용하게 된다.
이러한 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)를 적용하게 됨으로써, 흙막이 및 토류판설치, 홀 채움과 다짐을 배제할 수 있으며 흙막이 강관(90)의 제거가 용이하여 공종 감소에 의한 공기단축, 시공성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 흙막이용 강관(90)은 몸체부(10)에 삽입, 관통되는 것이 아닌 체결부재(11)에 의해 상부측으로만 결합되어 지므로, PC 벽체(110)의 두께를 감소시킬 수 트랜치 굴착량 감소, 운반 용이 등의 장점을 갖게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결부에 대해 설명하도록 한다. 도 13a는 본 발명의 제1실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결부의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 13b는 본 발명의 제2실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결부의 평면도를 도시한 것이다. 또한, 도 13c는 본 발명의 제3실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결부의 평면도를 도시한 것이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, PC 벽체(110)의 일측면과, 그 PC 벽체(110)와 접하게 되는 인접 PC 벽체(110)의 타측면은 전단키 구조가 형성되어 PC 벽체(110)의 두께 방향으로의 이동을 구속할 수 있게 됨을 알 수 있다.
또한, 구체적으로, PC 벽체(110)의 일측면에는 외측으로 돌출된 적어도 하나의 이격방지용 턱(12)이 형성되고, 타측면에는 상기 이격방지용 턱(12)과 형상맞춤되어 지도록 내측으로 삽입된 적어도 하나의 이격방지용 홈(13)이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 전단키 구조를 채용하게 됨으로써, PC 벽체(110) 간 조립하고, 시공할 때 두께방향으로의 이동, 움직임을 구속할 수 있게 된다.
이러한 전단키 구조는 도 13a, 도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이격방지용 턱(12)과 상기 이격방지용 홈(13) 각각에는 내측으로 오목한 삽입홈(14)이 형성되게 된다.
그리고, 도 13a, 도 13b 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 연결부에는, 상기 몸체부(10)가 서로 접촉된 상태에서, 이러한 삽입홈(14)으로 지수용 철근망(20)이 삽입, 설치되게 됨을 알 수 있다. 그리고, 지수용 철근망(20)이 삽입된 상태에서, 시공시, 삽입홈(14)으로 그라우팅(23) 가압되게 된다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지수용 철근망(20)의 사시도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 지수용 철근망(20)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 평판 형태의 지수판(21)과, 지수판(21)에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망(22)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 지수용 철근망(20)은, 지수판(21)을 채용하여 지수 효과를 갖게 되는 동시에, 지수판(21)을 감싸도록 배근되는 철근망(22)을 구비하여, 그라우팅 후에 벽체(110)간의 간결성을 증가시키게 되는 효과를 갖게 된다.
또한, 몸체부(10) 제작시에, 시공시 배면측이 되는 몸체부(10)의 측면 일측에 설치되는 지는 적어도 하나의 탄성체(31)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, PC 벽체(110) 제작시, 시공시 배면측이 되는 몸체부(10)의 측면 일측에 탄성체(31)가 매입하여 제작하게 됨으로써, 벽체(110) 간의 누수를 방지하고, PC 벽체(110)의 끝단부의 파손과 그라우팅을 용이하게 할 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 시공시 개착면 측이 되는 상기 몸체부(10)의 측면에, 시공시 주입되는 탄성실런트 또는 시공시 매입되는 탄성체(31)를 구비할 수 있다. 즉, 작업여건에 따라 PC 벽체(110)의 배면측에 기 매립된 탄성체(31)가 우선 적용되고, 개착면 측은 시공시에 탄성실런트를 주입하거나 탄성체(31)를 매입하여 몰탈충진을 용이하게 하고 효과적으로 벽체(110)의 누수방지와 방수효과를 증가시킬 수 있게 된다.
또한, PC 벽체(110) 설치시 작업여건에 따라 탄성체(31) 표면에 윤활제를 도포하여 탄성체(31)간의 마찰을 줄이도록 할 수 있으며, 방수효과를 증대시키기 위해, 후 설치되는 PC 벽체(110)에 연결되어 외부압력에 의해 선설치된 PC벽체(110)(에 압착되는 방식으로 구성될 수 있음을 알 수 있다.
도 15a는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110) 하단측의 연결부의 측면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 15b는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110) 하단측 연결부가 결합된 상태의 측면도를 도시한 것이다.
도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 몸체부(10) 일측면의 하단 외측으로 걸림턱(15)이 형성되고, 접합되게 되는 인접한 몸체부(10)의 타측면에는 걸림턱(15)이 삽입되어 몸체부(10)의 종방향 이동을 구속하게 되는 걸림홈(16)이 형성되게 됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 PC 벽체(110)는, 전단키 구조를 채용하게 됨으로써, PC벽체(110) 간의 체결시, 두께 방향의 이동을 구속하게 되는 동시에, 하단측에 걸림턱(15)와 걸림홈(16)을 형성하게 됨으로써, 종방향으로의 이동 역시 구속할 수 있게 된다. 따라서 시공시 PC 벽체(110)를 체결할 때, 가이드 패널 등의 부재가 필요없이 시공이 가능하게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 연결방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 공장 등에서, 흙막이용 강관(90)을 이용한 PC벽체(110)의 몸체부(10)와 흙막이용 강관(90)을 다수 제작하여 현장으로 운반하게 된다.
그리고, 현장에서, 몸체부(10)에 설치된 체결부재(11)에 흙막이용 강관(90)의 체결부(91)를 삽입하여 조립하게 된다(S1). 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 흙막이용 강관(90)의 하단의 체결부(91)에 형성된 나사산과 몸체부(10)에 설치된 체결부재(11)의 나사산에 의해 서로 나사결합하여 체결되어 질 수 있다.
다음으로, 트랜치(9)를 굴착하고(S2), 굴착된 트랜치(9)에 상기 흙막이용 강관(90)이 설치된 몸체부(10)를 건입하게 된다(S3). 도 17a는 본 발명의 일실시예에 따라 안내벽(80)과 트랜치(9)를 굴착한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 17b는 본 발명의 일실시예에 따라 굴착된 트랜치(9)에 PC 벽체(110)를 설치한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
그리고, 인접부위의 트랜치(9)를 종방향으로 굴착하고(S4), 인접부위에 굴착된 트랜치(9)에 상기 흙막이용 강관(90)이 설치된 몸체부(10)를 건입하고, 몸체부(10) 서로 간의 측면을 접촉하여 연결하게 된다(S5).
도 17c는 본 발명의 일실시예에 따라 인접부위를 트랜치(9) 굴착한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 17d는 본 발명의 일실시에에 따라 인접부위 트랜치(9)에 PC벽체(110)를 설치한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
앞서 언급한 바와 같이, 이러한 연결하는 단계에서, 몸체부(10)의 일측면과, 상기 일측면에 접촉되는 인접된 몸체부(10)의 타측면 각각은 전단키 구조로 구성되어, 서로 형상맞춤되어 지게 됨으로써, 서로 접촉되는 상태에서 두께 방향으로의 이동을 구성할 수 있게 된다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 몸체부(10) 일측면의 하단 외측으로 걸림턱(15)이 형성되고, 인접한 몸체부(10)의 타측면에 형성된 걸림홈(16)이 상기 걸림턱(15)에 삽입되어 몸체부(10)의 종방향 이동을 구속하게 된다.
그리고, 이러한 연결하는 단계를 반복시공하여 다수의 흙막이용 강관(90)이 설치된 몸체부(10)를 종방향으로 연결하게 된다(S6). 도 17e는 본 발명의 일실시예에 따라 PC 벽체(110) 연결을 반복시공한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다. 또한, 이러한 연결하는 단계에서는, 앞서 언급한 바와 같이, 개착면 측이 되는 몸체부(10)의 측면에 탄성체(31)를 매입하거나, 탄성실런트를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 PC 벽체(110) 간을 연결한 후에, PC 벽체(110)의 몸체부(10) 각각의 상부에 설치된 흙막이용 강관(90)의 삽입홀(92)을 관통하여 종방향으로 다수의 흙막이 부재(17)를 연결, 설치하게 된다(S7). 도 17f는 본 발명의 일실시예에 따라 흙막이 부재(17)를 설치한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
그리고, 몸체부(10)의 일측면에 형성된 삽입홈(14)과 인접한 몸체부(10)의 타측면에 형성된 삽입홈(14)으로 지수용 철근망(20)을 삽입시키게 된다(S8). 그리고, 지수용 철근망(20)이 삽입된 삽입홈(14)으로 그라우팅(23)하여 가압하게 된다(S9). 도 17g는 본 발명의 일실시예에 따라 삽입홈(14)에 지수용 철근망(20)을 삽입한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 17h는 본 발명의 일실시예에 따라 삽입홈(14)에 그라우팅하여 가압한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 지수용 철근망(20)은, 평판 형태의 지수판(21)과, 지수판(21)에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망(22)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 17i는 본 발명의 일실시예에 따라 패널 고정용 시멘트 밀크(82)를 주입한 상태의 부분 평면도를 도시한 것이다.
그리고, 상부 PC 슬래브(60)와 하부 굴착 및 하부 슬래브(70)를 타설하여, 모듈식 지하구조물(100)을 시공한 후, 흙막이용 강관(90)과 흙막이 부재(17)를 탈착하게 된다(S10).
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종래 지하구조물
2:흙막이공
3:지반보강공
4:버팀보
5:현장타설 상부슬래브
6:현장타설 하부슬래브
7:지하연속벽본체
8:중공홀 오거
9:트랜치
10:몸체부
11:체결부재
12:이격방지턱
13:이격방지홈
14:삽입홈
15:걸림턱
16:걸림홈
17:흙막이 부재
20:지수용 철근망
21:지수판
22:철근망
23:그라우팅
31:탄성체
40:지지용 강봉
60:상부PC슬래브
70:하부슬래브
80:안내벽
82:시멘트밀크
90:흙막이용 강관
91:체결부
92:삽입홀
100:흙막이용 강관을 이용한 PC벽체를 적용한 모듈식 지하구조물
110:PC 벽체

Claims (20)

  1. 모듈식 지하구조물을 시공하기 위한, 프리캐스트 벽체에 있어서,
    상부측에 체결홀이 형성된 몸체부;
    상기 몸체부의 체결홀에 삽입되는 체결부재;
    시공시, 하부 끝단에 형성된 체결부에 의해 상기 체결부재에 삽입되며, 삽입홀이 형성된 흙막이용 강관; 및
    시공시, 연결된 다수의 몸체부 상부에 설치된 상기 흙막이용 강관의 삽입홀을 통하여 종방향으로 서로 연결, 설치되는 흙막이 부재;를 포함하여,
    상기 흙막이용 강관이 삽입된 몸체부 다수가 종방향으로 서로 연결되어, 지하구조물의 모듈식 벽체를 형성하고,
    상기 흙막이용 강관과, 상기 흙막이 부재는 지하구조물 시공 후 탈착하여 재사용되며,
    상기 몸체부의 일측면과, 상기 일측면에 접촉되는 인접된 몸체부의 타측면은 서로 형상맞춤되어 지도록 전단키 구조를 형성하고,
    상기 일측면의 하단 외측으로 걸림턱이 형성되고, 상기 타측면에는 상기 걸림턱이 삽입되어 몸체부의 종방향 이동을 구속하게 되는 걸림홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 일측면에는 외측으로 돌출된 적어도 하나의 이격방지용 턱이 형성되고, 상기 타측면에는 상기 이격방지용 턱과 형상맞춤되어 지도록 내측으로 삽입된 적어도 하나의 이격방지용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이격방지용 턱과 상기 이격방지용 홈 각각에는 내측으로 오목한 삽입홈이 형성되며,
    상기 몸체부가 서로 접촉된 상태에서, 상기 삽입홈으로 지수용 철근망이 설치되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  7. 제 6항에 있어서,
    시공시, 상기 삽입홈으로 가압 그라우팅되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 지수용 철근망은,
    평판 형태의 지수판과, 상기 지수판에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망을 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 몸체부 제작시,
    시공시 배면측이 되는 상기 몸체부의 측면 일측에 설치되는 적어도 하나의 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  11. 제 10항에 있어서,
    시공시 개착면 측이 되는 상기 몸체부의 측면에,
    시공시 주입되는 탄성실런트 또는 시공시 매입되는 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 체결부재와 상기 흙막이용 강관의 체결부는 나사결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체.
  13. 지하구조물에 있어서,
    제 1항, 제 5항 내지 제 8항 및 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 지하구조물.
  14. 모듈식 지하구조물을 시공하기 위한, 프리캐스트 벽체의 연결방법에 있어서,
    제 1항에 따른 흙막이용 강관을 이용한 PC벽체의 몸체부를 다수 제작하여 현장으로 운반하는 단계;
    상기 몸체부에 설치된 체결부재에 흙막이용 강관의 체결부를 삽입하여, 상기 흙막이용 강관을 상기 몸체부의 상부측에 부착시키는 단계;
    트랜치를 굴착하고, 굴착된 상기 트랜치에 상기 흙막이용 강관이 설치된 몸체부를 건입하는 단계;
    인접부위의 트랜치를 종방향으로 굴착하고, 인접부위에 굴착된 트랜치에 상기 흙막이용 강관이 설치된 몸체부를 건입하고, 상기 몸체부 서로 간의 측면을 접촉하여 연결하는 단계;
    상기 연결하는 단계를 반복하는 단계; 및
    상기 몸체부 각각의 상부에 설치된 흙막이용 강관의 삽입홀을 관통하여 종방향으로 다수의 흙막이 부재를 연결, 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 모듈식 지하구조물을 시공한 후, 상기 흙막이용 강관과 상기 흙막이 부재를 탈착하고,
    상기 연결하는 단계에서, 상기 몸체부의 일측면과, 상기 일측면에 접촉되는 인접된 몸체부의 타측면 각각은 전단키 구조로 구성되어, 서로 형상맞춤되어지며,
    상기 운반하는 단계에서, 상기 PC 벽체 제작시, 시공시 배면측이 되는 상기 몸체부의 측면 일측에 적어도 하나의 탄성체를 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 연결하는 단계에서, 개착면 측이 되는 상기 몸체부의 측면에 탄성체를 매입하거나, 탄성실런트를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관 이용한 PC벽체의 연결방법.
  15. 삭제
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 흙막이 부재를 연결, 설치하는 단계 후에,
    상기 몸체부의 일측면에 형성된 삽입홈으로 지수용 철근망을 삽입시키는 단계; 및
    상기 지수용 철근망이 삽입된 삽입홈으로 그라우팅하여 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관 이용한 PC벽체의 연결방법.
  17. 삭제
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 연결하는 단계는,
    상기 몸체부 일측면의 하단 외측으로 걸림턱이 형성되고, 인접한 몸체부의 타측면에 형성된 걸림홈이 상기 걸림턱에 삽입되어 몸체부의 상하이동을 구속하게 되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관 이용한 PC벽체의 연결방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 지수용 철근망은,
    평판 형태의 지수판과, 상기 지수판에 높이 방향으로 다수 나열되는 철근망을 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이용 강관 이용한 PC벽체의 연결방법.
  20. 지하구조물의 시공방법에 있어서,
    제 14항, 제 16항, 제 18항 또는 제 19항에 따른 연결방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 PC벽체를 이용한 모듈식 지하구조물의 시공방법.
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