KR102050988B1 - 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 흙막이 가시설 없이 지반 굴착과 동시에 수직구 벽체를 시공하면서도 수직구 벽체의 상부에서 양생 기간과 상관없이 수직구 벽체의 연속 시공이 가능한 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법에 대한 것이다.
본 발명 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법은 (a) 지반의 수직구 형성 위치 외곽에 가설지지벽을 근입하고 가설지지벽 상단 외측의 지반 상부에 외부가이드링을 시공하는 단계; (b) 상기 가설지지벽의 내부 지반을 가설지지벽의 근입장 상부 높이인 제1굴착면까지 굴착하고, 상기 가설지지벽 내측면의 제1굴착면 상부에 내부가이드링을 시공하는 단계; (c) 상기 가설지지벽의 내측으로 이격된 위치의 제1굴착면 상부에 선단슈를 설치하고 선단슈의 상부에 슬립폼을 설치하는 단계; (d) 상기 외부가이드링과 슬립폼 사이에는 간격재가 설치되는 한편, 상기 슬립폼을 외부가이드링의 높이까지 상승시키면서 지반 상면 높이까지 수직구 벽체를 타설하는 단계; 및 (e) 상기 제1굴착면을 굴착하여 수직구 벽체를 하향 이동시키는 동시에 슬립폼 내부에 하부의 수직구 벽체에 연속되도록 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

슬립폼을 이용한 수직구 시공방법{Construction method of vertical shaft using the slipform}
본 발명은 별도의 흙막이 가시설 없이 지반 굴착과 동시에 수직구 벽체를 시공하면서도 수직구 벽체의 상부에서 양생 기간과 상관없이 수직구 벽체의 연속 시공이 가능한 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법에 대한 것이다.
지하철, 전력 또는 통신을 위한 지중 전력 기설, 지하 공동구 등의 지중 구조물 시공시 작업 및 자재 통로로 활용함과 동시에 구조물 시공 완료 후 환기 등 설비 시설용으로 사용하기 위해 대형의 수직구가 시공된다.
이러한 수직구는 지반 굴착과 함께 시공되는 것으로서, 종래에는 H파일, 토류판 등 흙막이 가시설을 이용해 굴착공의 토압을 지지하여 굴착면의 붕괴를 방지하도록 한 상태에서 계획된 굴착면까지 굴착을 완료한 후 굴착면에서 상향으로 철근콘크리트 구조물로 원통 형상의 수직구 벽체를 시공하였다.
그러나 대형 수직구는 굴착 깊이가 수십 m에 이르기 때문에, 흙막이 가시설의 설치가 매우 어렵다. 그리고 본 구조물인 수직구 벽체 시공을 위한 거푸집 설치 작업이 어려워 전체 공기나 공사비에서 차지하는 비중이 매우 클 뿐 아니라 안전사고의 우려도 많다.
이에 등록특허 제10-0349107호에서와 같이, 지중에 H파일을 근입하고, H파일 사이에 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록을 삽입하여 수직구 벽체를 시공하는 공법이 개발되었다.
상기 프리캐스트 콘크리트 공법에 의한 수직구 벽체 시공은 현장 콘크리트 타설 공정을 생략할 수 있고, 거푸집 가시설이 필요하지 않은 장점이 있다.
그러나 각 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 블록들이 분절되어 있기 때문에, 벽체 일체화를 위해 세그먼트 블록 간 또는 H파일과의 접합부 처리가 번거롭다. 아울러 지하수 침투로 인한 누수 문제가 존재한다.
한편, 등록특허 제10-0902083호에서는 수직구 상부에 거푸집을 설치하고 수직구 벽체를 형성한 후, 하부 굴착에 맞춰 수직구 벽체를 하강시키는 기술이 개시된다.
상기 등록기술의 경우, 본 구조물인 수직구 벽체가 토압을 바로 지지하므로 흙막이 가시설이 필요 없다. 그리고 지반 굴착과 함께 수직구 벽체가 시공되므로 공기를 단축시킬 수 있다.
그러나 상기 등록기술은 수직구 벽체가 지반 토압을 직접 지지하기 때문에, 상부에서 콘크리트 타설 후 일정 기간 양생이 완료된 다음 수직구 벽체를 하강시킬 수 있어 공기 단축에 한계가 있다.
또한, 콘크리트 양생 완료 후 내부의 거푸집을 벽체와 함께 하강시켰다가 내부의 거푸집을 다시 상부로 상승시켜 다음 구간 수직구 벽체를 시공하게 되므로, 콘크리트의 연속 타설이 불가능하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 별도의 흙막이 가시설 없이 지반 굴착과 동시에 수직구 벽체를 시공하면서도 수직구 벽체의 상부에서 양생 기간과 상관없이 수직구 벽체의 연속 시공이 가능한 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 (a) 지반의 수직구 형성 위치 외곽에 가설지지벽을 근입하고 가설지지벽 상단 외측의 지반 상부에 외부가이드링을 시공하는 단계; (b) 상기 가설지지벽의 내부 지반을 가설지지벽의 근입장 상부 높이인 제1굴착면까지 굴착하고, 상기 가설지지벽 내측면의 제1굴착면 상부에 내부가이드링을 시공하는 단계; (c) 상기 가설지지벽의 내측으로 이격된 위치의 제1굴착면 상부에 선단슈를 설치하고 선단슈의 상부에 슬립폼을 설치하는 단계; (d) 상기 외부가이드링과 슬립폼 사이에는 간격재가 설치되는 한편, 상기 슬립폼을 외부가이드링의 높이까지 상승시키면서 지반 상면 높이까지 수직구 벽체를 타설하는 단계; 및 (e) 상기 제1굴착면을 굴착하여 수직구 벽체를 하향 이동시키는 동시에 슬립폼 내부에 하부의 수직구 벽체에 연속되도록 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
삭제
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 내부가이드링의 내주면에는 수직구 벽체의 외측을 지지하는 가이드돌부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (e) 단계에서, 상기 내부가이드링의 상부에는 윤활제가 주입되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 외부가이드링에는 지지프레임이 고정 결합되고, 상기 지지프레임에는 가압잭이 구비되며, 상기 수직구 벽체의 내부에는 하단은 상기 선단슈에 결합되고, 상단은 상기 가압잭에 결합되는 강봉롯드가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
삭제
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단슈는 내측 하단에 경사면이 형성되고, 상기 경사면에는 수직구 벽체를 지지하는 하부지지잭이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직구 벽체의 내부에는 수평 방향으로 수평 쉬스관이 매입되고, 상기 수평 쉬스관 위치의 수직구 벽체 경화 후 상기 수평 쉬스관에 수평 PC 강선을 삽입하여 수평 긴장하는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 슬립폼을 외부가이드링의 높이까지 상승시킨 후 슬립폼의 하부에는 작업 케이지가 설치되고, 상기 작업 케이지에서 상기 수평 쉬스관에 수평 PC 강선을 삽입하고, 수평 긴장하는 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직구 벽체의 내부에는 상하 방향으로 수직 쉬스관이 매입되고, 상기 수직구 벽체의 시공 완료 후 상기 수직 쉬스관에 수직 PC 강선을 삽입하여 수직 긴장하는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직구 벽체에는 적어도 1개소 이상의 분절면이 형성되고, 상기 분절면에는 균형잭이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직구 벽체에는 수직구 벽체의 배면으로 그라우트재를 주입하기 위한 그라우팅 주입홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 제1굴착면 상부에 설치되는 슬립폼을 지반 상부에 구비된 외부가이드링 높이까지 상승시키면서 수직구 벽체 콘크리트를 타설한 후, 슬립폼의 위치가 고정된 상태에서 지반을 추가로 굴착하면서 수직구 벽체를 하향 이동시킴과 동시에 수직구 벽체 콘크리트를 연속 타설하여 수직구 벽체를 완성할 수 있다.
이에 따라 수직구 벽체의 24시간 연속 시공이 가능하여 시공 속도가 빠르고, 콜드 조인트를 방지할 수 있어 균열 및 누수 발생을 최소화할 수 있다.
아울러 별도의 흙막이 가시설 없이도 지반 굴착과 동시에 수직구 벽체를 시공할 수 있으며, 수직구 벽체의 상부에서 양생 기간과 상관없이 수직구 벽체를 연속 시공할 수 있어 공기 단축이 가능하다.
도 1 내지 도 5는 본 발명 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법의 단계별 공정을 도시하는 단면도.
도 6은 변단면으로 시공된 수직구 벽체를 도시하는 단면도.
도 7은 선단슈 하부에 구비되는 하부지지잭의 작동 관계를 도시하는 단면도.
도 8은 수평 쉬스관이 배치된 수직구 벽체를 도시하는 평면도.
도 9는 수직구 벽체에 형성된 분절면에 균형잭이 구비되는 실시예를 도시하는 단면도.
도 10은 그라우팅 주입홀이 구비된 수직구 벽체를 도시하는 평면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법의 단계별 공정을 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법은 (a) 지반(1)의 수직구 형성 위치 외곽에 가설지지벽(2)을 근입하고 가설지지벽(2) 상단 외측의 지반(1) 상부에 외부가이드링(3)을 시공하는 단계; (b) 상기 가설지지벽(2)의 내부 지반을 가설지지벽(2)의 근입장 상부 높이인 제1굴착면(11)까지 굴착하고, 상기 가설지지벽(2) 내측면의 제1굴착면(11) 상부에 내부가이드링(8)을 시공하는 단계; (c) 상기 가설지지벽(2)의 내측으로 이격된 위치의 제1굴착면(11) 상부에 선단슈(4)를 설치하고 선단슈(4)의 상부에 슬립폼(5)을 설치하는 단계; (d) 상기 외부가이드링(3)과 슬립폼(5) 사이에는 간격재(51)가 설치되는 한편, 상기 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시키면서 지반(1) 상면 높이까지 수직구 벽체(6)를 타설하는 단계; 및 (e) 상기 제1굴착면(11)을 굴착하여 수직구 벽체(6)를 하향 이동시키는 동시에 슬립폼(5) 내부에 하부의 수직구 벽체(6)에 연속되도록 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 별도의 흙막이 가시설 없이 지반 굴착과 동시에 수직구 벽체(6)를 시공할 수 있고, 수직구 벽체(6)의 상부에서 양생 기간에 상관없이 수직구 벽체(6)를 연속 시공할 수 있는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법에서는 (a) 지반(1)의 수직구 형성 위치 외곽에 가설지지벽(2)을 근입하고 가설지지벽(2) 상단 외측의 지반(1) 상부에 외부가이드링(3)을 시공하는 단계가 먼저 실시된다.
상기 가설지지벽(2)은 수직구 형성 위치에서 수직구 지름 외측에 근입된다.
상기 가설지지벽(2)은 지반 근입이 용이하고, 시공 완료 후 인발하여 제거하기 용이한 시트 파일을 사용할 수 있다.
상기 외부가이드링(3)은 가설지지벽(2)의 외측에 시공된다.
상기 가설지지벽(2)의 상단은 외부가이드링(3)에 고정되어 지지되도록 구성 가능하다.
상기 외부가이드링(3)은 철근콘크리트 구조물로 시공될 수 있다.
상기 외부가이드링(3)은 지반(1) 상부에서 수직구 굴착을 위한 굴착 위치를 안내하여, 수직구 벽체(6)의 쏠림을 방지한다.
상기 외부가이드링(3)의 상부에는 슬립폼(5) 지지를 위한 지지프레임(7)이 결합되어 지지 가능하다.
상기 외부가이드링(3)은 후술할 (e) 단계에서 수직구 벽체(6)의 가압 하강시 반력대 역할을 할 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 (b) 상기 가설지지벽(2)의 내부 지반을 가설지지벽(2)의 근입장 상부 높이인 제1굴착면(11)까지 굴착한다.
즉, 상기 가설지지벽(2)의 하단이 지중에 근입되어 자립하고, 외부 토사를 지지할 수 있도록 가설지지벽(2)의 근입장 상부 높이인 제1굴착면(11)까지 1차로 내부 지반을 굴착한다.
상기 가설지지벽(2)은 상부의 수직구 벽체(6) 양생 구간에서 수직구 벽체(6) 대신 토압을 지지한다.
상기 가설지지벽(2)에 의해 토압이 지지되는 구간 내에서는 수직구 벽체(6)가 하강하면서 토압을 지지할 수 있을 정도로 양생이 진행되어야 한다. 그러므로 지반 굴착 속도에 따른 수직구 벽체(6)의 콘크리트 타설 속도와 수직구 벽체(6)의 하강 속도를 고려하여 가설지지벽(2)이 지지해야 하는 높이를 결정할 수 있다.
즉, 상기 제1굴착면(11)은 수직구 벽체(6)의 양생에 필요한 높이 이하에 형성함이 바람직하다.
상기 가설지지벽(2)은 제1굴착면(11)의 하부로 근입장만큼 더 근입되어 제1굴착면(11) 상부의 토압을 지지한다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, (c) 상기 가설지지벽(2)의 내측으로 이격된 위치의 제1굴착면(11) 상부에 선단슈(4)를 설치하고, 선단슈(4)의 상부에 슬립폼(5)을 설치한다.
상기 선단슈(4)는 수직구 벽체(6)의 선단을 보호하기 위한 것으로, 제1굴착면(11)의 상부에 조립 설치한다.
상기 선단슈(4)는 강재로 구성 가능하다.
상기 슬립폼(5)은 선단슈(4) 상부에 수직구 벽체(6)가 일체로 타설될 수 있도록 선단슈(4)의 상부에 설치한다.
상기 수직구 벽체(6)의 외부에서 진행되는 각종 후속 작업을 위해 슬립폼(5)은 가설지지벽(2)의 내측으로 일정 간격 이격되도록 설치한다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, (d) 상기 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시키면서 지반(1) 상면 높이까지 수직구 벽체(6)를 타설한다.
상기 수직구 벽체(6)의 양생 기간을 확보하기 위해 슬립폼(5)은 제1굴착면(11)과 이격 거리를 확보해야 한다. 그런데 이 경우 제1굴착면(11)에 설치된 선단슈(4)와 지반(1) 상면까지는 거리가 꽤 되기 때문에, 일단 수직구 벽체(6)의 1차 타설 부위는 통상적인 슬립폼(5)의 시공방법과 같이 제1굴착면(11)에서 상향으로 타설한다.
상기 (d) 단계는 슬립폼(5) 공법으로 연속 시공할 수도 있고, 클라이밍폼(climbing form) 공법으로 수직구 벽체(6)의 경화 후 거푸집 패널을 수직구 벽체(6)에서 이격시켜 상승시키면서 시공할 수도 있다.
이때, 상기 슬립폼(5)은 외부가이드링(3)의 상부에 설치된 지지프레임(7)에서 롯드 등을 유압잭으로 이동시켜 상승시키거나, 수직구 벽체(6)에 별도의 레일을 결합하여 오토 클리이밍(auto-climbing)되도록 시공할 수 있다.
상기 수직구 벽체(6)의 내외측에 위치하는 슬립폼(5)의 간격을 유지하고, 슬립폼(5)의 상승을 돕기 위해 슬립폼(5)의 상부에는 요크(미도시)가 설치될 수 있다.
마지막으로 도 5에 도시된 바와 같이, (e) 상기 제1굴착면(11)을 굴착하여 수직구 벽체(6)를 하향 이동시키는 동시에 슬립폼(5) 내부에 하부의 수직구 벽체(6)에 연속되도록 콘크리트를 타설한다.
즉, 상기 (e) 단계에서는 지반의 2차 굴착 및 수직구 벽체(6)의 하향 시공이 이루어진다.
다시 말하면, 전술한 바와 같이 제1굴착면(11)에서 지반(1) 상면까지 수직구 벽체(6)가 시공되고 슬립폼(5)이 외부가이드링(3)의 높이까지 도달하면, 제1굴착면(11)에서부터 하향으로 지반(1)의 2차 굴착을 진행한다. 이와 동시에 수직구 벽체(6)를 하향 이동시키면서 수직구 벽체(6)의 하향 이동 속도에 맞춰 슬립폼(5) 내부에 콘크리트를 타설한다.
상기 (e) 단계는 계획 굴착 심도의 계획 굴착면(12)에 도달할 때까지 연속적으로 이루어진다.
상기 (d) 단계 및 (e) 단계에서, 슬립폼(5)의 내부에는 수직 철근(61) 및 수평 철근(62)을 배근할 수 있으며, 수직 철근(61)은 커플러(63) 등에 의해 이음하여 연속되도록 할 수 있다.
원래 슬립폼(slip form)은 활동식 거푸집(sliding form)의 일종으로, 콘크리트 타설 후 콘크리트가 자립할 수 있는 강도에 도달하면 상향으로 이동시키면서 연속적으로 철근콘크리트 구조물을 시공할 수 있도록 하는 거푸집이다.
이때, 슬립폼을 유압잭에 의해 서서히 상승시키면서 콘크리트 타설 작업을 진행할 수 있으므로, 24시간 연속 작업이 가능하여 시공 속도가 빠르다. 그리고 콘크리트를 끊어치지 않고 연속 타설하므로, 콜드 조인트가 발생하지 않아 균열 및 누수 발생을 최소화할 수 있다.
종래 슬립폼은 구조물이 고정된 상태에서 슬립폼을 상승시키는 것인 반면, 본 발명에서는 슬립폼(5)의 위치를 고정하고 수직구 벽체(6)를 연속적으로 하강시키는 점에서 차이가 있다.
그러나 24시간 연속 시공이 가능하여 시공 속도가 빠르고 콜드 조인트를 방지할 수 있는 점은 기존 슬립폼 공법과 동일하다.
상기 (e) 단계를 거쳐 수직구 벽체(6)의 시공을 완료한 후에는 가설지지벽(2)을 인발하여 제거한다.
도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 (b) 단계에서, 상기 가설지지벽(2) 내측면의 제1굴착면(11) 상부에는 내부가이드링(8)이 시공될 수 있다.
상기 내부가이드링(8)은 가설지지벽(2)의 하단 내측을 지지하여 가설지지벽(2)이 내측으로 변형되는 것을 방지한다.
아울러 상기 내부가이드링(8)은 본 구조물인 수직구 벽체(6)의 외측을 지지하여 수직구 벽체(6)의 편심을 방지한다.
상기 가설지지벽(2)은 상부가 외부가이드링(3)에 의해 지지되고, 하부는 제1굴착면(11) 하부의 지반(1) 및 내부가이드링(8)에 의해 지지된다.
상기 내부가이드링(8)은 철근콘크리트 구조물로 형성 가능하다.
상기 내부가이드링(8)의 내주면에는 수직구 벽체(6)의 외측을 지지하는 가이드돌부(81)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 (e) 단계에서 수직구 벽체(6)를 하강할 때, 상기 가이드돌부(81)에 의하여 내부가이드링(8)과 수직구 벽체(6)의 외면 간 마찰력을 최소화할 수 있으므로, 수직구 벽체(6)를 쉽게 하강시킬 수 있다.
도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 (e) 단계에서, 상기 내부가이드링(8)의 상부에는 윤활제(9)가 주입될 수 있다.
상기 윤활제(9)에 의하여 지반(1) 굴착시 공벽을 보호하며, 기 시공된 수직구 벽체(6)의 하강시 수직구 벽체(6)와 공벽면과의 마찰력을 감소시킬 수 있다.
상기 내부가이드링(8) 상부의 가설지지벽(2)과 수직구 벽체(6) 사이 공간에 투입된 윤활제(9)는 내부가이드링(8)과 수직구 벽체(6) 사이의 공간을 통해 하부의 굴착 공벽면과 수직구 벽체(6) 사이로 유입 가능하다.
상기 윤활제(9)는 벤토나이트 현탁액 등을 사용할 수 있다.
상기 벤토나이트 현탁액은 높은 점도를 나타내는 것으로, 지반 굴착시 공벽면에 일정한 압력으로 작용하여 불투수성의 막을 형성한다. 그리고 현탁액의 작은 입자들이 지층 중에 침투하여 공극에 충전됨으로써, 토사와 같은 느슨한 입자들을 점결하여 공벽면을 보호하고 붕괴를 방지한다.
도 3, 도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 외부가이드링(3)에는 지지프레임(7)이 고정 결합되고, 상기 지지프레임(7)에는 가압잭(71)이 구비되며, 상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 하단은 상기 선단슈(4)에 결합되고, 상단은 상기 가압잭(71)에 결합되는 강봉롯드(72)가 구비될 수 있다.
상기 외부가이드링(3)의 상부에 결합되는 지지프레임(7)에는 가압잭(71)과 강봉롯드(72)가 구비될 수 있다.
상기 강봉롯드(72)는 수직구 벽체(6)의 하강시 수직구 벽체(6)의 외면과 공벽면 사이 마찰력으로 인해 하강이 제대로 이루어지지 않을 경우 수직구 벽체(6)를 가압하여 하강시키기 위한 것이다.
상기 가압잭(71)은 이러한 강봉롯드(72)를 하부로 가압하여 하강시킨다.
상기 가압잭(71)은 수직구 벽체(6)의 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 (d) 단계에서, 상기 외부가이드링(3)과 슬립폼(5) 사이에는 간격재(51)가 설치될 수 있다.
상기 간격재(51)는 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시킨 후 슬립폼(5)이 한쪽으로 쏠리지 않고 수직구의 중앙에 위치할 수 있도록 한다.
상기 간격재(51)는 외측 슬립폼(5)의 배면 프레임에 고정 가능하다.
도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 상하 방향으로 수직 쉬스관(65)이 매입될 수 있으며, 상기 수직구 벽체(6)의 시공 완료 후 상기 수직 쉬스관(65)에 수직 PC 강선(651)을 삽입하여 수직 긴장할 수 있다.
이에 따라 수직 방향으로 수직구 벽체(6)에 프리스트레스를 가하여 균열 응력을 상쇄할 수 있다. 아울러 지반(1)의 움직임에 따라 수직구 벽체(6)에 수평력이 작용하는 경우, 수직구 벽체(6)에 인장 응력이 발생하지 않도록 한다.
상기 수직 쉬스관(65)의 하단은 선단슈(4)에 고정 가능하며, 수직 PC 강선(651)의 하단은 선단슈(4)에 정착 가능하다.
특히, 도 5 등에 도시된 바와 같이, 선단슈(4)의 하단 내측에 형성된 경사면에 수직 쉬스관(65)의 하단을 연결하면, 계획 굴착면(12)에서 추가적인 지반 굴착 없이도 경사면 하부의 공간을 이용하여 수직 PC 강선(651)의 삽입, 긴장 및 정착 작업을 진행할 수 있다.
구체적으로, 상기 (e) 단계에서 전체 수직구 벽체(6)의 시공을 완료한 후에는 수직 쉬스관(65)에 수직 PC 강선(651)을 삽입하여 하단을 선단슈(4)에 정착하고, 수직구 벽체(6)의 상부에서 수직 PC 강선(651)을 긴장하여 정착할 수 있다.
도 6은 변단면으로 시공된 수직구 벽체를 도시하는 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)는 지반 토압의 크기 등을 고려하여 두께를 조절할 수 있다.
즉, 수직구 벽체(6)의 하부는 두께를 두껍게 형성하고, 상부는 상대적으로 두께를 얇게 구성할 수 있다.
이와 같이, 상기 수직구 벽체(6)의 높이에 따라 수직구 벽체(6)의 단면 두께가 변경되는 경우, 현장 여건에 따라 (e) 단계에서 콘크리트 타설 후 슬립폼(5)을 수직구 벽체(6)에서 이격시킨 상태로 수직구 벽체(6)를 하강시킬 수 있다.
도 7은 선단슈 하부에 구비되는 하부지지잭의 작동 관계를 도시하는 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 선단슈(4)는 내측 하단에 경사면이 형성되고, 상기 경사면에는 수직구 벽체(6)를 지지하는 하부지지잭(41, 41')이 구비될 수 있다.
상기 선단슈(4) 하부의 지반(1) 굴착시, 수직구 벽체(6)의 하중을 지지하기 위해 하부지지잭(41, 41')이 필요하다.
이때, 상기 선단슈(4)의 하부에 하부지지잭(41, 41')이 결합되면, 굴착공의 외곽은 하부지지잭(41, 41')의 높이만큼 계획 심도보다 더 깊이 굴착하여야 하여 비효율적이다.
따라서 상기 선단슈(4)의 내측 하단에 경사면을 형성하고 상기 경사면에 하부지지잭(41, 41')을 결합함으로써, 하부지지잭(41, 41')이 단축된 상태에서 선단슈(4)보다 하부로 돌출되지 않도록 구성할 수 있다.
이에 따라 하부지지잭(41, 41')의 위치에서 굴착 심도를 증가시키지 않아도 된다.
상기 하부지지잭(41, 41')은 선단슈(4)의 하부에 형성된 경사면을 따라 복수 개가 구비될 수 있다.
지반(1) 저면 굴착시 어느 하나의 하부지지잭(41, 41') 부분을 먼저 굴착하고 하부지지잭(41, 41')을 신장하여 추가 굴착된 지반(1) 저면에 지지시키며, 같은 방법으로 반복하여 순차적으로 하부지지잭(41, 41')들이 추가 굴착된 상태에서 수직구 벽체(6)를 지지하도록 할 수 있다.
즉, 추가 굴착되는 부분의 어느 한 하부지지잭(41, 41')을 제외한 나머지 하부지지잭(41, 41')들이 전체 수직구 벽체(6)의 하중을 지지한다. 이를 위해서 상기 하부지지잭(41, 41')은 최소한 4개 이상 구비되는 것이 바람직하다.
도 7을 참고하여 하부지지잭(41, 41')의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 7의 (a)는 선단슈(4)에 의해 수직구 벽체(6)가 지지되는 모습을 나타낸다.
도 7의 (b)와 같이, 지반(1) 저면 굴착시에는 일측 하부지지잭(41) 부분을 먼저 굴착하고, 일측 하부지지잭(41)을 신장하여 추가 굴착된 지반(1) 저면에 수직구 벽체(6)를 지지시킨다. 이때, 타측은 선단슈(4)가 수직구 벽체(6)를 지지한다.
그리고 도 7의 (c)와 같이, 타측 하부지지잭(41') 부분의 지반을 굴착하고, 타측 하부지지잭(41')을 신장하여 추가 굴착된 지반(1) 저면에 수직구 벽체(6)를 지지시킨다.
이후, 도 7의 (d)와 같이, 양측 하부지지잭(41, 41')을 축소하여 수직구 벽체(6)를 일정 높이 하강시킨다. 그러면 상기 수직구 벽체(6)는 선단슈(4)에 의하여 지반 저면에 지지된다.
도 8은 수평 쉬스관이 배치된 수직구 벽체를 도시하는 평면도이다.
도 4, 도 5 및 도 8 등에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 수평 방향으로 수평 쉬스관(64)이 매입될 수 있으며, 상기 수평 쉬스관(64) 위치의 수직구 벽체(6) 경화 후에는 상기 수평 쉬스관(64)에 수평 PC 강선(641)을 삽입하여 수평 긴장할 수 있다.
일반적으로 철근콘크리트 구조물은 균열 발생이 불가피하다. 그런데 균열 폭이 커지면, 지하수가 외부 지반에서 수직구 벽체(6) 내부로 유입되어 내구성이 손상되게 된다.
따라서 균열 발생을 방지하여 수밀성을 확보할 수 있도록 수직구 벽체(6)의 내부에 수평 쉬스관(64)을 매입하고, 해당 부위의 콘크리트가 경화된 후에 상기 수평 쉬스관(64)에 수평 PC 강선(641)을 삽입한 다음 수평 긴장하여 정착할 수 있다.
상기 수평 쉬스관(64)의 양단부는 수직구 벽체(6)의 내측으로 노출함으로써, 수직구 벽체(6)의 내부에서 수평 PC 강선(641)의 긴장 및 정착 작업이 이루어지도록 구성 가능하다.
상기 수평 PC 강선(641)의 긴장으로 인해 수직구 벽체(6)에 휨 응력이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)의 원주 방향으로 따라 균등한 응력이 도입될 수 있도록 수평 PC 강선(641)은 복수 개를 상호 일정 길이 겹치게 배치하는 것이 바람직하다.
이에 따라 수직구 벽체(6)에는 면내력으로 작용하는 압축력을 도입하고, 면외력 발생을 최소화할 수 있다.
상기 수평 PC 강선(641)은 수직 방향으로 일정 간격 이격되도록 복수 열로 구비 가능하다.
상기 수평 PC 강선(641)은 외력을 상쇄하기 위해 긴장되는 것이 아니라 균열 응력을 상쇄하기 위한 것이므로 상대적으로 작은 지름의 PC 강선을 사용할 수 있으며, 도입되는 긴장력 또한 균열 응력을 상쇄할 정도의 크기이면 충분하다.
도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시킨 후 슬립폼(5)의 하부에는 작업 케이지(52)가 설치되고, 상기 작업 케이지(52)에서 상기 수평 쉬스관(64)에 수평 PC 강선(641)을 삽입하고 수평 긴장하는 작업이 이루어지도록 구성할 수 있다.
굴착면에서 수평 쉬스관(64)까지의 높이가 높은 경우, 수평 PC 강선(641)의 긴장 및 정착 작업을 위해 별도의 가설구조물을 설치하여야 한다. 그러나 본 발명은 계획 굴착면(12)까지 수직구 벽체(6)가 연속 시공되는 것이므로, 굴착 중인 굴착면에 가설구조물을 설치하는 것이 어려울 수 있다.
따라서 상기 슬립폼(5)의 하부에 작업 케이지(52)를 설치하여 별도의 가설구조물 없이 작업 케이지(52) 상에서 수평 PC 강선(641)의 삽입, 긴장 및 정착 작업이 이루어지도록 할 수 있다.
상기 작업 케이지(52)와 슬립폼(5) 사이의 거리가 지나치게 가까워 일반 콘크리트로는 수평 PC 강선(641)에 의한 긴장력 도입을 위한 최소 강도에 도달하기 어려운 경우에는 경화 속도가 빠른 조강 콘크리트를 타설하여 사용하는 것도 가능하다.
도 9는 수직구 벽체에 형성된 분절면에 균형잭이 구비되는 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)에는 적어도 1개소 이상의 분절면(66)이 형성되고, 상기 분절면(66)에는 균형잭(67)이 구비되도록 구성할 수 있다.
상기 수직구 벽체(6)의 외면과 지반(1)과의 마찰 등에 의해 수직구 벽체(6)의 하강이 제대로 이루어지지 않거나 불균등하게 하강될 경우 또는 수직구 벽체(6)의 균형이 맞지 않는 경우 등이 발생할 수 있다.
이때, 외력에 의해 강제로 수직구 벽체(6)의 균형을 유지할 수 있도록 수직구 벽체(6)를 분할하여 분절면(66)을 형성 가능하다.
상기 분절면(66) 사이에는 수직구 벽체(6)를 가압할 수 있는 균형잭(67)을 설치할 수 있다.
상기 분절면(66)에 균형잭(67)을 설치할 수 있도록 수직구 벽체(6)의 콘크리트 타설시에는 슬립폼(5) 내부에 균형잭(67)을 수용할 수 있는 박스 형태의 잭하우징(미도시)을 미리 매입하는 것이 바람직하다.
상기 수직구 벽체(6)가 균등하게 수직 방향으로 하강할 수 있도록 균형잭(67)은 적어도 2개 이상을 평면상 대칭으로 구비함이 바람직하다.
한편, 상기 분절면(66)으로 인하여 상하로 분리된 수직구 벽체(6)를 일체화함과 동시에 수직구 벽체(6) 내부로 침투수가 유입되는 것을 방지하기 위해 분절면(66)에는 전단키를 형성할 수 있다.
또한, 누수를 방지하기 위해 분절면(66)에는 지수재를 시공할 수도 있다.
상기 균형잭(67)의 신장에 의해 상하 수직구 벽체(6) 사이에 벌어진 간격에는 무수축 모르타르나 에폭시 수지 등을 충전할 수 있다.
도 10은 그라우팅 주입홀이 구비된 수직구 벽체를 도시하는 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 수직구 벽체(6)에는 수직구 벽체(6)의 배면으로 그라우트재를 주입하기 위한 그라우팅 주입홀(68)이 구비될 수 있다.
지반 굴착으로 인해 이완된 수직구 벽체(6) 배면의 토사를 보호하고 지하수 침투를 방지하기 위해 수직구 벽체(6)의 배면에는 그라우트재를 주입할 수 있다.
이를 위해 수직구 내부에서 수직구 벽체(6)의 배면 측으로 그라우트재를 주입할 수 있도록 수직구 벽체(6)에 그라우팅 주입홀(68)을 형성할 수 있다.
상기 그라우팅 주입홀(68)은 평면상 복수 개가 방사상으로 구비될 수 있으며, 상하 방향으로도 일정 간격을 두고 복수 열로 배치할 수 있다.
상기 그라우팅 주입홀(68)은 수직구 벽체(6)의 배면 측으로만 그라우트재가 이동하고, 수직구 내측으로 그라우트재가 역류하지 않도록 내부에 체크밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
1: 지반 11: 제1굴착면
12: 계획 굴착면 2: 가설지지벽
3: 외부가이드링 4: 선단슈
41: 하부지지잭 5: 슬립폼
51: 간격재 52: 작업 케이지
6: 수직구 벽체 61: 수직 철근
62: 수평 철근 63: 커플러
64: 수평 쉬스관 641: 수평 PC 강선
65: 수직 쉬스관 651: 수직 PC 강선
66: 분절면 67: 균형잭
68: 그라우팅 주입홀 7: 지지프레임
71: 가압잭 72: 강봉롯드
8: 내부가이드링 81: 가이드돌부
9: 윤활제

Claims (12)

  1. (a) 지반(1)의 수직구 형성 위치 외곽에 가설지지벽(2)을 근입하고 가설지지벽(2) 상단 외측의 지반(1) 상부에 외부가이드링(3)을 시공하는 단계;
    (b) 상기 가설지지벽(2)의 내부 지반을 가설지지벽(2)의 근입장 상부 높이인 제1굴착면(11)까지 굴착하고, 상기 가설지지벽(2) 내측면의 제1굴착면(11) 상부에 내부가이드링(8)을 시공하는 단계;
    (c) 상기 가설지지벽(2)의 내측으로 이격된 위치의 제1굴착면(11) 상부에 선단슈(4)를 설치하고 선단슈(4)의 상부에 슬립폼(5)을 설치하는 단계;
    (d) 상기 외부가이드링(3)과 슬립폼(5) 사이에는 간격재(51)가 설치되는 한편, 상기 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시키면서 지반(1) 상면 높이까지 수직구 벽체(6)를 타설하는 단계; 및
    (e) 상기 제1굴착면(11)을 굴착하여 수직구 벽체(6)를 하향 이동시키는 동시에 슬립폼(5) 내부에 하부의 수직구 벽체(6)에 연속되도록 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 내부가이드링(8)의 내주면에는 수직구 벽체(6)의 외측을 지지하는 가이드돌부(81)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  4. 제1항에서,
    상기 (e) 단계에서,
    상기 내부가이드링(8)의 상부에는 윤활제(9)가 주입되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  5. 제1항에서,
    상기 외부가이드링(3)에는 지지프레임(7)이 고정 결합되고, 상기 지지프레임(7)에는 가압잭(71)이 구비되며, 상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 하단은 상기 선단슈(4)에 결합되고, 상단은 상기 가압잭(71)에 결합되는 강봉롯드(72)가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 선단슈(4)는 내측 하단에 경사면이 형성되고, 상기 경사면에는 수직구 벽체(6)를 지지하는 하부지지잭(41, 41')이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  8. 제1항에서,
    상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 수평 방향으로 수평 쉬스관(64)이 매입되고, 상기 수평 쉬스관(64) 위치의 수직구 벽체(6) 경화 후 상기 수평 쉬스관(64)에 수평 PC 강선(641)을 삽입하여 수평 긴장하는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  9. 제8항에서,
    상기 슬립폼(5)을 외부가이드링(3)의 높이까지 상승시킨 후 슬립폼(5)의 하부에는 작업 케이지(52)가 설치되고, 상기 작업 케이지(52)에서 상기 수평 쉬스관(64)에 수평 PC 강선(641)을 삽입하고, 수평 긴장하는 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  10. 제1항에서,
    상기 수직구 벽체(6)의 내부에는 상하 방향으로 수직 쉬스관(65)이 매입되고, 상기 수직구 벽체(6)의 시공 완료 후 상기 수직 쉬스관(65)에 수직 PC 강선(651)을 삽입하여 수직 긴장하는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  11. 제1항에서,
    상기 수직구 벽체(6)에는 적어도 1개소 이상의 분절면(66)이 형성되고, 상기 분절면(66)에는 균형잭(67)이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
  12. 제1항에서,
    상기 수직구 벽체(6)에는 수직구 벽체(6)의 배면으로 그라우트재를 주입하기 위한 그라우팅 주입홀(68)이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬립폼을 이용한 수직구 시공방법.
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