KR102208793B1 - 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조적으로 견고하고 시공을 용이하게 할 수 있는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 그 시공방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법은 a) 지중구조물이 시공될 부분의 선형측량을 실시한 후 지표면을 따라서 간격을 유지하며 서로 마주하는 상태로 가이드월을 설치하는 단계; b) 단위부재로 이루어진 PC벽체들을 상기 가이드월 사이를 트렌치 굴착하여 형성된 지중의 굴착공간을 따라서 종방향으로 연결하는 방식으로 간격을 유지하며 2열로 벽체부를 형성하는 단계; c) 상기 벽체부들 사이를 따라서 간격을 유지하며 기둥을 설치하는 단계; d) 상기 벽체부와 기둥 사이의 지표면을 굴착하여 터파기를 실시하는 단계; e) 상기 터파기로 형성된 공간의 기둥을 따라서 거더를 설치하고, 벽체부와 기둥 사이의 공간에 상부슬래브를 시공하는 단계; f) 상기 상부슬래브의 상부면을 되메우기 하면서 상부슬래브의 하부쪽을 굴착하는 단계; g) 상기 f)단계에서 굴착된 부분의 기둥을 따라서 또 다른 거더를 설치하고, 벽체부와 기둥 사이의 공간에 하부슬래브를 시공하는 단계; 를 포함하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법을 제공한다.

Description

주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 그 시공방법{UNDER GROUND STRUCTURE USING COLUMN WALL AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조적으로 견고하고 시공을 용이하게 할 수 있는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하 구조물을 축조하는 공법은 흙막이 벽을 설치하고 가설형 강지지체를 이용하여 토압이나 수압 등의 외력을 지탱하면서 지상에서 지하의 기초바닥까지 굴착을 완료한 다음, 각 층 구조물을 바닥에서 상부로 순차적으로 축조하면서 가설형강지지체를 해체하여 시공하는 개착식 공법을 이용하고 있다.
이러한 개착식 공법은 지하 구조물의 규모가 크고 굴토심도가 깊은 대형 현장에서는 흙막이 벽에 작용하는 토압과 수압 등의 외력을 지탱하여 주어야 하나 가설형강 지지체로는 변형이 크게 잃어날 수밖에 없다.
또한 개착식 공법은 건축물이 밀집된 도심지에서는 흙막이 벽의 큰 변형을 유발하고 지반침하로 인하여 주변 건축물에 위해가 발생될 수 있는 문제가 있으며, 외부에 노출된 상태에서 굴착작업과 구조물 설치 작업을 수행함에 따라 소음과 진동 및 분진에 의한 환경 및 민원이 발생한다.
통상적으로 개착식 공법으로 지하구조물을 형성하려면 지반을 따라서 굴착을 실시한 후, 굴착공간을 따라서 간격을 유지하며 2열로 벽체를 설치하고, 양 벽체 사이에 하부 및 상부 슬래브를 형성하는 방법으로 박스형태의 지하구조물을 시공하게 된다.
이때 벽체에는 브래킷을 설치하고, 이 브래킷에 PC구조 또는 RC구조로 이루어진 하부 및 상부 슬래브를 끼우거나 거치하는 방식으로 고정시켜 설치하게 된다.
그러나 이렇게 설치된 하부 및 상부 슬래브는 브래킷에 완전히 고정되어 있지 않으므로 연결부위가 구조적으로 취약하다.
개착식 공법의 개선 공법으로 지하 터파기를 하지 않고 미리 양측 벽체를 매설한 후 상부 슬래브를 타설하고 상부 슬래브 하부 지반을 소정의 깊이로 굴착한 다음 하부 슬래브를 타설하는 역타설 공법이 알려져 있다.
한국 등록허공보 제10-1590032호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적으로 견고하고 시공을 용이하게 할 수 있는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 시공방법은 a) 지중구조물이 시공될 부분의 선형측량을 실시한 후 지표면을 따라서 간격을 유지하며 서로 마주하는 상태로 가이드월을 설치하는 단계; b) 단위부재로 이루어진 PC벽체들을 상기 가이드월 사이를 트렌치 굴착하여 형성된 지중의 굴착공간을 따라서 종방향으로 연결하는 방식으로 간격을 유지하며 2열로 벽체부를 형성하는 단계; c) 상기 벽체부들 사이를 따라서 간격을 유지하며 기둥을 설치하는 단계; d) 상기 벽체부와 기둥 사이의 지표면을 굴착하여 터파기를 실시하는 단계; e) 상기 터파기로 형성된 공간의 기둥을 따라서 거더를 설치하고, 벽체부와 기둥 사이의 공간에 상부슬래브를 시공하는 단계; f) 상기 상부슬래브의 상부면을 되메우기 하면서 상부슬래브의 하부쪽을 굴착하는 단계; g) 상기 f)단계에서 굴착된 부분의 기둥을 따라서 또 다른 거더를 설치하고, 벽체부와 기둥 사이의 공간에 하부슬래브를 시공하는 단계; 를 포함하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법을 제공한다.
상기 b)단계가 완료된 후 벽체부를 구성하는 PC벽체의 내부에 콘크리트를 타설하는 단계가 더 행하여진다.
상기 b)단계 및 c)단계에서는 PC벽체 및 기둥의 레벨을 일정하게 맞추면서 설치할 수 있다.
상기 b)단계에서는 PC벽체에 형성된 삽입홀을 통하여 인접된 PC벽체들을 관통하는 신축이음용 철근을 설치할 수 있다.
상기 e)단계 및 g)단계를 진행할 때 기둥을 따라서 상, 하부슬래브의 하부에 지지되는 거더를 더 설치할 수 있다.
상기 e)단계 및 g)단계를 진행할 때 슬래브철근을 각각 배근하고, 이들 각 슬래브철근을 PC벽체에 매입된 연결철근과 연결하면서 시공할 수 있다.
또한 본 발명은 단위부재로 이루어진 PC벽체를 지중에 간격을 유지하며 종방향으로 나란히 주열식으로 각각 설치하여 2열로 형성된 벽체부; 상기 벽체부들 사이의 굴착된 공간을 따라서 양쪽 끝단부가 벽체부에 각각 연결되어 벽체부들 사이에 박스형태의 공간을 이루도록 형성되는 상부슬래브 및 하부슬래브; 를 포함하고,
상기 벽체부를 구성하는 PC벽체에는 상기 상, 하부슬래브 양쪽 끝단부가 걸려 지지되는 지지홈이 형성된 주열식 벽체를 이용한 지중구조물을 제공한다.
또한 본 발명은 단위부재로 이루어진 PC벽체를 지중에 간격을 유지하며 종방향으로 나란히 주열식으로 각각 설치하여 2열로 형성된 벽체부; 상기 벽체부들 사이를 따라서 간격을 유지하며 설치되는 기둥들; 상기 벽체부들 사이의 굴착된 공간을 따라서 양쪽 끝단부가 벽체부와 기둥에 각각 연결되어 벽체부들 사이에 박스형태의 공간을 이루도록 형성되는 상부슬래브 및 하부슬래브; 를 포함하고,
상기 벽체부를 구성하는 PC벽체에는 상기 상, 하부슬래브 양쪽 끝단부가 걸려 지지되는 지지홈이 형성된 주열식 벽체를 이용한 지중구조물을 제공한다.
상기 PC벽체의 상단부 외측 양쪽으로는 가이드월이 형성될 수 있으며, 상기 PC벽체에는 지지홈으로 연결될 수 있도록 연결철근이 배근되고, 이 연결철근은 상, 하부슬래브에 제공되는 슬래브철근과 연결된다.
상기 PC벽체는 인접된 또 다른 PC벽체가 끼워 맞춤으로 연결될 수 있도록 양측단부 연결부는 계단 면으로 이루어질 수 있다.
상기 PC벽체는 양측 플랜지와 이들 플랜지 사이를 연결하는 웨브로 구성된 H형 구조로 이루어지고, 상기 웨브에는 신축이음용 철근을 삽입할 수 있는 삽입홀이 형성된다.
상기 PC벽체의 상부면에는 PC벽체를 설치할 때 PC벽체의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있도록 인서트가 제공된다.
상기 주열식으로 연결된 PC벽체의 내부에는 콘크리트가 타설되고, 일정 간격으로 지수판이 설치될 수 있다.
상기 기둥의 상부면에는 기둥을 설치할 때 기둥의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있도록 인서트가 제공된다.
상기 기둥의 상부쪽 슬래브가 연결되는 부분의 일정구간은 콘크리트가 타설되지 않아 기둥에 매입된 철근이 노출된 형태로 형성된다.
상기 기둥에는 슬래브철근 및 거더철근이 끼워질 수 있는 슬래브철근 삽입홀과 거더철근 삽입홀이 형성된다.
상기 기둥에는 하부 슬래브철근을 연결할 수 있도록 연결철근이 설치될 수 있고, 상기 기둥에는 하부 슬래브와 거더의 일측단부가 지지되는 지지홈이 각각 형성될 수 있다.
상기 하부슬래브는 하나 또는 상하로 간격을 유지하며 형성되는 2개층 이상으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 및 그 시공방법은 상부슬래브를 시공한 후, 그 하부에서 내부굴착 및 하부슬래브 시공 작업이 이루어지므로 그 상부쪽 도로 등을 조기에 개방할 수 있어 공사로 인한 교통 혼잡을 최소화 할 수 있다.
그리고 벽체에는 슬래브가 지지되는 지지홈이 형성되고, 슬래브철근은 일측단부는 벽체의 지지홈 및 철근과 커플러로 연결되고, 타측단부는 기둥에 배근된 노출철근과 연결되거나 또는 슬래브철근 삽입홀에 끼워져 고정되면서 기둥에 형성된 지지홈에 지지되므로 슬래브의 양쪽단부는 벽체와 기둥에 일체로 접합되면서 합성되어 접합부위를 견고하게 형성할 수 있다.
그리고 슬래브의 하부에는 기둥에 연결되는 거더가 제공되어 슬래브를 보강할 수 있으며, 이 거더는 기둥에 형성된 거더철근 삽입홀에 끼워져 고정되어 설치된 상태를 튼튼하게 고정할 수 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 의하여 지중구조물이 순차적으로 시공되는 것을 나타내는 시공순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 벽체가 형성되는 부분을 따라서 가이드 월이 설치된 것을 나타내는 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 일측의 벽체부를 시공하는 것을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a 및 도 4c는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 벽체부를 시공할 때 PC벽체의 레벨을 맞추면서 설치하는 것을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 타측의 벽체부를 시공하는 것을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6a 및 도 6c는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 양측의 벽체부 시공을 완료한 후 주열식 벽체 중공부에 현장콘크리트 타설 및 레벨조절부를 해체한 것을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 PC벽체의 접합부 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 벽체부에 신축이음이 제공된 것을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 벽체부들 사이에 시공되는 기둥을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 기둥이 설치되는 것을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 PC벽체와 슬래브의 접합부위를 설명하기 위한 개략도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 PC벽체와 슬래브의 접합부 상세도이다.
도 14는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 상, 하부슬래브 및 거더가 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 기둥에 상, 하부슬래브 및 거더가 설치된 것을 측면에서 바라본 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 구조물이 복층으로 이루어진 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 있어서 구조물이 복층으로 이루어질 경우 기둥에 상, 하부슬래브 및 거더가 설치된 것을 측면에서 바라본 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 의하여 지중구조물이 순차적으로 시공되는 것을 나타내는 시공순서도이고, 도 2 내지 도 13은 도 1의 시공순서도에 의하여 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법을 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법은 도 1a 내지 도 1g와 같이 선형측량 및 가이드월 설치 - 트렌치굴착 및 PC벽체 건입 - PC기둥 건입 - 상부터파기 - 거더 및 상부슬래브 설치 - 상단 되메우기 및 하부굴착 - 거더 및 하부슬래브 설치 순으로 진행된다.
본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법은 먼저 도 1a와 같이 지중구조물이 시공될 부분의 선형측량을 실시한 후, 지표면을 따라서 간격을 유지하며 2열로 가이드월(100) 설치작업을 진행한다.
가이드월(100)은 본 실시 예에서는 지표면에 설치하는 것으로 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 일부분은 지중에 위치하고 나머지는 지표면의 상부 쪽으로 돌출되는 형태로 설치할 수도 있다.
각 열의 가이드월(100)은 약간의 간격을 유지하며 나라한 상태로 설치되는 2개의 월로 이루어진다.
가이드월(100)은 본 발명에 따른 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법을 진행하기 위하여 트렌치 굴착을 할 때 수직도를 이룰 수 있고, 또 인접구조물의 보강역할을 하여 지표면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 목적으로 설치한다.
이러한 가이드월(100)은 예를 들면 공장에서 PC공법으로 제작된 일정길이를 갖는 사각단면 형태의 철근 콘크리트 구조물로 이루어질 수 있으며, 이러한 구조물을 시공현장으로 운반하여 크레인 등을 이용하여 선형측량이 완료된 지표면을 따라서 간격을 유지하며 서로 마주하는 상태로 제1열의 가이드월을 설치하고, 이와 동일한 방법으로 간격을 띄우고 제2열의 가이드월을 설치하면 된다.
이렇게 설치된 가이드월(100)은 도 2에서와 같이 지표면을 따라서 간격을 유지하며 종방향으로 2열로 위치하게 된다.
일정구간에 가이드월(100) 설치작업이 완료되면, 도 1b와 같이 가이드월(100) 사이를 트렌치 굴착하여 형성된 지중의 굴착공간을 따라서 단위부재로 이루어진 PC벽체(200)들을 종방향으로 연결하는 방식으로 간격을 유지하며 2열로 벽체부를 형성하는 단계를 진행한다.
PC벽체(200)는 제조공장에서 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete) 공법으로 일정길이의 PC벽체를 제작할 수 있으며, 이렇게 제작된 PC벽체(200)들을 운송수단을 이용하여 시공현장으로 운반한 다음, 도 3a와 같이 크레인 등을 이용하여 하나의 PC벽체(200)를 일측열의 굴착공간에 건입시킨 후, 도 3b와 같이 건입된 PC벽체(200)의 높이를 일정하게 맞추는 레벨조절작업을 하면서 건입을 진행 및 완료할 수 있다.
본 발명에 제공된 PC벽체(200)는 도 4a와 같이 2개의 플랜지 및 이들 플랜지 중간에 연결되는 웨브로 이루어진 "H"형상의 철근 콘크리트구조물로 이루어진다.
또한 PC벽체(200)는 인접된 또 다른 PC벽체가 끼워 맞춤으로 연결될 수 있도록 양측단부 연결부(202)가 계단 면으로 이루어진다.
이렇게 단위부재로 이루어진 PC벽체(200)를 지중에 간격을 유지하며 종방향으로 나란히 주열식으로 각각 설치하여 2열로 벽체부를 형성할 수 있으며, 양측 벽체부들 사이는 뒤에서 상세하게 설명되는 바와 같이 슬래브를 형성하게 되는데, 이때 슬래브가 걸려 견고하게 지지될 수 있도록 벽체부를 구성하는 PC벽체(200)의 일측면에는 지지홈(204)이 형성된다.
또한 PC벽체(200)의 상부면에는 PC벽체(200)를 지중에 설치할 때 PC벽체의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있도록 형성된 인서트(206)와, 크레인의 와이어를 걸어 고정할 수 있는 인양 고리(208)가 각각 마련된다.
레벨조절부는 PC벽체(200)를 인접된 또 다른 PC벽체와 연결부(202)를 끼워 맞춤으로 연결하면서 주열식으로 설치할 때, PC벽체(200)의 지지홈(204) 위치를 인접된 또 다른 PC벽체의 지지홈 위치와 동일하게 일치시키기 위하여 제공된다.
레벨조절부는 도 4b 및 도 4c에서와 같이 가이드월(100) 사이에 지지되는 한 쌍의 프레임(302)과, 상기 프레임(302) 사이에서 길이방향으로 끼워져 그 일측단은 PC벽체(200)의 인서트(206)에 분리 가능하게 나사 체결되고 타측단은 고정판(304)과 너트(306)를 통하여 프레임(302)에 지지되는 조절봉(308)으로 구성된다.
이러한 레벨조절부를 이용하여 PC벽체(200)를 크레인으로 인양하여 가이드월(100) 사이의 굴착공간에 건입하면서 PC벽체(200)의 레벨을 조절하면서 건입을 완료할 수 있다.
즉, 너트(306)를 조이거나 풀면 조절봉(308)이 상하방향으로 직선이동하면서 이와 함께 PC벽체(200)도 같이 상하 방향으로 직선 이동하므로 PC벽체(200)의 레벨을 조절할 수 있다.
이와 같이 하나의 PC벽체(200)를 레벨을 조절하여 도 3b와 같이 설치하면, PC벽체(200)는 조절봉(308)에 연결된 상태로 프레임(302)에 지지되어 건입 완료된 상태를 유지한다.
이렇게 하나의 PC벽체(200)가 설치 완료되면, 인양 고리(208)에서 크레인의 와이어를 풀고, 또 다른 PC벽체를 연결하여 상기와 동일한 방식으로 도 5a와 같이 다른 열의 굴착공간에 건입하면서 도 5b와 같이 레벨조절부를 이용하여 PC벽체(200)의 레벨을 조절하면서 설치한다.
상기와 동일한 작업을 반복하여 단위부재로 이루어진 PC벽체(200)들의 연결부(202)를 연결하는 주열식으로 설치하여 도 6a와 같이 일정구간에 2열로 이루어진 벽체부를 형성한다. 이렇게 설치된 PC벽체(200)들은 레벨조절부에 의하여 PC벽체(200)에 각각 형성된 지지홈(204)은 동일한 레벨을 유지한 상태로 프레임(302)에 고정 지지된다.
그리고 도 6b와 같이 주열식으로 연결된 PC벽체(200)의 연결부(202)들 사이의 내부는 공간으로 이루어지므로, 이를 보강하기 위하여 여기에 현장에서 콘크리트(210)를 타설하게 되는데, 콘크리트의 보강력을 높이면서 PC벽체(200)들끼리 더욱 견고하게 합성될 수 있도록 상기와 같이 주열식으로 PC벽체(200)들을 연결할 때 PC벽체(200)들의 웨브에 형성된 삽입홀(212)에 도 7과 같이 신축이음용 철근(214)을 끼우면서 작업할 수도 있다.
이와 아울러 도 8a 및 도 8b와 같이 주열식으로 PC벽체(200)들을 연결할 때 일정간격으로 지수판(216)을 설치할 수도 있다. 이 지수판(216)은 하나만 설치하거나 또는 2개를 같이 설치할 수도 있다.
그리고 일정구간을 따라 2열로 설치된 PC벽체(200)의 연결부(202)들 사이에 타설된 콘크리트(210)가 양생되면 각열의 PC벽체(200)는 각각 일체로 합성되면서 2개의 벽체부를 형성하게 된다.
이렇게 일정구간에 2열로 벽체부가 형성되면, 도 6c와 같이 PC벽체(200)에서 레벨조절부를 해체한다.
이러한 작업이 완료되면 도 1c와 같이 2열로 설치된 벽체부들 사이를 따라서 종방향으로 간격을 유지하며 기둥(400)을 설치한다.
기둥(400)은 도 9와 같이 일정한 길이를 갖는 사각단면 형상으로 이루어지거나 또는 원형단면으로 이루어질 수 있다. 이러한 기둥(400)은 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, PC) 공법으로 제작될 수 있으며, PC벽체(200)와 동일 또는 유사한 길이로 제작된다.
그리고 기둥(400)의 상부면에는 기둥을 지중에 건입할 때 기둥의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있도록 상부면에는 인서트(402)가 매입으로 고정되고, 이와 함께 크레인의 와이어를 걸어 고정할 수 있는 인양 고리(404)가 각각 고정된다.
또한 기둥(400)에는 상부쪽 슬래브가 연결되는 부분은 일정구간 콘크리트가 타설되지 않아 철근(406)이 노출된 형태로 이루어진다. 이에 따라 노출 철근(406)으로 인하여 슬래브철근을 배근할 때 결속을 용이하게 할 수 있고, 또 견고하게 할 수 있다.
또한 기둥(400)에는 하부쪽 슬래브철근을 배근할 때, 이 슬래브철근이 끼워 고정될 수 있도록 슬래브철근 삽입홀(408)이 형성되는데, 이 슬래브철근 삽입홀(408)로 인하여 슬래브철근의 배근을 간단하고 견고하게 할 수 있고. 또 기둥(400)과 슬래브의 접합부를 견고하게 형성할 수 있다.
또한 기둥(400)에는 슬래브를 지지하는 보강부재로서 PC거더 또는 RC거더가 고정될 수 있도록 거더철근 삽입홀(410)이 더 형성될 수 있으며, 이러한 거더철근 삽입홀(410)로 인하여 거더 철근을 쉽고 빠르고 견고하게 배근할 수 있고, 그로 인하여 기둥(400)과 거더의 접합부를 견고하게 형성할 수 있다.
기둥(400)에 형성된 슬래브철근 삽입홀(408)과 거더철근 삽입홀(410)은 서로 직교하는 방향으로 인접된 상하 방향에 각각 형성되며, 하나의 기둥(400)에 슬래브철근 삽입홀(408)과 거더철근 삽입홀(410)은 슬래브의 개수만큼 상하 간격을 유지하며 다수개 형성될 수 있다.
또한 기둥(400)에 형성된 슬래브철근 삽입홀(408)과 거더철근 삽입홀(410)이 형성된 부분은 기둥(400)의 표면보다 내측으로 위치한 지지홈(412)(414)으로 각각 형성된다. 이에 따라 슬래브와 거더를 형성하기 위하여 타설되는 콘크리트가 기둥(400)에 접합되면서 전단력이 가장 취약한 부분인 경계면에 작용하는 전단응력을 지지홈(412)(414)이 대신 받아주어 구조적인 견고함을 제공한다.
상기에서 기둥(400)에 슬래브철근 삽입홀(408)과 거더철근 삽입홀(410)이 형성된 것으로 설명하였지만 이를 생략하고 여기에 연결철근을 각각 매립으로 고정 설치하여 슬래브철근과 거더철근을 커플러 등으로 연결하여 설치할 수도 있다.
이와 같은 기둥(400)의 설치는 먼저, 도 10a와 같이 기둥을 설치할 부분의 지표면에 사각프레임(310)을 설치한다.
그 다음 사각프레임(310)이 놓인 부분의 수직방향으로 굴착한 후, 공장에서 제작된 기둥(400)을 운송수단을 이용하여 시공현장으로 운반한 다음, 도 10b와 같이 크레인 등을 이용하여 기둥(400)을 인상하여 굴착공간에 건입시킨 후, 도 10c와 같이 기둥(400)에 형성된 노출철근(406)의 레벨을 PC벽체(200)에 형성된 지지홈(204)의 레벨과 동일하게 맞추는 레벨조절을 하면서 건입을 완료할 수 있다. 기둥(400)의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부는 PC벽체의 레벨조절부와 동일하게 이루어진다.
즉, 위에서 상세하세 설명한 바와 같이 사각프레임(310)에 지지되는 한 쌍의 프레임(302)과, 상기 프레임(302) 사이에서 길이방향으로 끼워져 그 일측단은 기둥(400)의 인서트(402)에 분리 가능하게 나사 체결되고 타측단은 고정판(304)과 너트(306)를 통하여 프레임(302)에 지지되는 조절봉(308)으로 구성된다.
이러한 레벨조절부를 이용하여 기둥(400)을 벽체부 사이의 굴착공간에 건입하면서 기둥(400)의 레벨을 조절하여 건입을 완료할 수 있다.
즉, 레벨조절부를 구성하는 너트(306)를 조이거나 풀면 조절봉(308)이 상하방향으로 직선이동하면서 이와 함께 기둥(400)도 같이 상하 방향으로 직선 이동하므로 기둥(400)의 노출철근(406)의 레벨을 PC벽체(200)에 형성된 지지홈(204)의 레벨과 동일하게 맞출 수 있다.
이와 같은 방식으로 하나의 기둥(400)을 레벨을 조절하여 설치가 완료되면, 그 다음번 기둥을 상기와 동일하게 레벨을 조절하면서 설치한다.
이렇게 설치된 기둥(400)들은 레벨조절부에 의하여 PC벽체부에 형성된 지지홈(204)과 기둥(400)에 형성된 지지홈(412), 또는 상기 기둥(400)과 인접된 또 다른 기둥의 지지홈은 동일한 레벨을 유지할 수 있다.
그 다음 기둥(400)을 설치하기 위하여 굴착된 공간을 메우면서 기둥(400)을 지중에 고정시키면 되는데, 이때 기둥(400)의 하부쪽은 콘크리트로 채우고 그 상부는 골재로 채우면 된다. 또 기둥(400)의 하단부에 노출철근을 설치하면 콘크리트의 합성력이 강화되어 기둥(400)의 설치를 더욱 견고하게 할 수 있다.
그리고 도 10d와 같이 기둥을 건입할 때 설치한 사각프레임과 레벨조절부를 모두 해체한다. 이때 가이드월(100)도 같이 해체할 수 있는데, 경우에 따라서 가이드월은 그대로 존치시킬 수도 있다.
상기와 같은 공정이 완료되면, 도 1d와 같이 PC벽체(200)로 이루어진 벽체부 사이의 지표면 상부쪽 터파기 작업을 실시한다. 이때 상부슬래브가 설치되는 부분까지 터파기를 진행하면 된다.
이렇게 상부쪽 터파기 작업이 완료되면, 도 1e와 같이 상부슬래브(500) 및 거더(506) 시공 작업을 진행하게 되는데, 먼저 거더(506) 시공 작업을 진행한다.
거더(506)는 기둥(400)에 형성된 노출철근(406)에 연결하는 방식으로 설치할 수 있다.
그리고 거더(506)의 상부에 상부슬래브(500)를 형성하기 위하여 슬래브철근(502)을 배근한다.
도 11 내지 도 13은 상부슬래브(500)의 일측단부인 PC벽체부 쪽 접합부위를 설명하기 위한 도면으로서 상부슬래브(500) 일측단부는 PC벽체(200)의 지지홈(204)에 지지되면서 슬래브철근(502)은 양단부가 PC벽체(200)에 형성된 연결철근(218)과 거더 상단 및 기둥(400)에 형성된 노출철근(406)에 각각 연결되면서 시공되므로 접합부위가 견고하게 이루어진다.
즉, 도 11과 같이 PC벽체(200)에 연결철근(218)은 배근하거나 또는 고정설치하고, 이 연결철근(218)에 슬래브철근(502)의 일측단을 PC벽체(200)의 지지홈(204)에서 커플러(504)로 서로 연결하고 타측단부를 거더 상단 및 기둥(400)에 형성된 노출철근(406)에 연결하고 현장 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(500)를 형성하면 PC벽체(200)와 상부슬래브(500) 접합부위는 일체로 합성되므로 접합부위를 견고하게 형성할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 PC벽체(200)와 상부슬래브에 배근되는 연결철근(218)의 연결 상태를 나타내는 평면도 및 측면도로서, PC벽체(200)의 지지홈(204)이 형성되는 부분을 따라서 PC벽체(200)에 간격을 유지하며 다수의 연결철근(218)을 매입으로 고정하거나, 또는 PC벽체(200)를 제작할 때 인서트(220)를 매입으로 설치하고, 이 인서트(220)에 연결철근(218)의 선단부를 나사 체결방식으로 조립할 수 있도록 구성할 수 있다.
이러한 연결철근(218)은 PC벽체(200)의 웨브 및 플랜지부에 각각 설치될 수 있는데, 웨브에 설치되는 것은 매입으로 고정하면서 끝단부에 인서트(222)를 연결하고, 플랜지부에 설치되는 것은 인서트(222) 및 고정너트(224)를 이용하여 고정 설치할 수 있다.
그리고 이렇게 PC벽체(200)에 설치된 연결철근(218)의 끝단부는 지지홈(204) 측으로 약간 돌출되는 상태로 위치하여 여기에 커플러(504)를 연결하여 슬래브철근(502)과 연결할 수 있도록 되어있다. 또 슬래브철근(502)의 타측단은 거더 상단 및 기둥(400)에 형성된 노출철근(406)에 쉽고 견고하게 연결할 수 있다.
이와 같이 슬래브철근(502)은 그 한쪽 끝단부는 PC벽체(200)의 연결철근(218)과 커플러(504)로 연결되고, 다른 한쪽 끝단부는 거더 상단 및 기둥(400)에 배근된 노출철근(406)과 연결되므로, 상부슬래브(500)는 양쪽끝단부가 PC벽체(200)와 기둥(400) 및 거더에 일체로 접합되면서 합성되므로 접합부위가 견고하게 형성된다.
이와 같이 슬래브철근(502)의 배근 및 연결 작업이 완료되면, 도시되지 않은 거푸집을 설치한 다음, 여기에 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(500)를 형성하면 된다.
상부슬래브(500)의 시공이 완료되면, 도 1f와 같이 상부슬래브(500)의 상부는 되메우기 작업을 하고, 상부슬래브(500)의 하부에서는 내부굴착 작업을 진행한다.
이렇게 상부슬래브(500)를 시공한 후, 그 하부에서 하부슬래브 시공을 위한 내부굴착 작업 및 하부슬래브 시공 작업이 이루어지므로 그 상부쪽 도로 등을 조기에 개방할 수 있으므로 공사로 인한 교통 혼잡을 최소화 할 수 있다.
하부슬래브가 설치되는 부분까지 굴착작업이 완료되면, 도 1g와 같이 거더(506a) 및 하부슬래브(500a) 설치작업을 진행한다.
먼저 거더(506a)는 기둥(400)에 형성된 거더철근 삽입홀(414)에 일측단부를 삽입하고, 타측단부를 또 다른 기둥에 형성된 거더철근 삽입홀에 삽입하여 설치할 수 있다.
그리고 하부슬래브(500a) 시공을 위하여 하부 슬래브철근의 일측단부는 PC벽체(200)에 형성된 연결철근(218)에 연결하고, 타측단부는 거더 상단 및 기둥(400)에 형성된 슬래브철근 삽입홀(408)에 삽입하여 고정 설치한 후, 하부슬래브 콘크리트를 타설하는 방법으로 시공할 수 있다. 이러한 방식 이외에 슬래브철근 삽입홀(408) 대신 연결철근을 매립으로 고정 설치하여 슬래브 및 거더 철근을 커플러 등으로 연결할 수도 있다.
이와 같이 형성된 하부슬래브((500a)는 일측 끝단부는 PC벽체(200)의 지지홈(204)에 지지되고 타측단부는 기둥(400)의 지지홈(412)에 지지되면서 하부 슬래브철근은 양쪽 끝단부가 PC벽체(200)에 형성된 연결철근(218)과 기둥(400)에 형성된 슬래브철근 삽입홀(408)에 끼워져 고정되므로 접합부위가 견고하게 형성된다.
또한 하부슬래브(500a)의 하부에 형성된 거더(506a)의 양쪽 끝단부는 양쪽 기둥(400)의 거더철근 삽입홀(410)에 각각 끼워져 고정되므로 거더(506a)의 설치된 상태를 견고하게 고정한다.
도 14 및 도 15는 상기와 같이 주열식 벽체를 이용한 지중구조물 시공방법에 의하여 양측 벽체부 사이에 상, 하부 슬래브(500)(500a)를 형성하는 방법으로 일정구간에 박스 형태로 이루어진 지하구조물이 시공완료된 것을 나타낸 사시도 및 측면도로서, 위에서 설명한 시공방법에 의하여 일정구간을 반복적으로 작업하며 연속적으로 이루어진 박스형태의 지하구조물을 형성할 수 있다.
이와 같은 지하구조물은 예를 들면 지하차도 등일 수 있는데, 상기한 실시 예에서는 하나의 층으로 이루어진 지하구조물을 시공하는 것을 예로서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 위에서 설명한 동일한 시공방법으로 도 16 및 도 17과 같이 슬래브(500)(500a)(500b)가 3개로 이루어져 2개의 층으로 이루어진 지하구조물을 형성할 수도 있고, 또 3개 이상의 층으로 이루어진 지하구조물을 형성할 수도 있다.
또한 상기한 실시 예에서는 기둥(400)이 PC벽체(200)로 이루어진 양쪽 기둥 사이에 하나의 열로 형성된 것으로 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기둥을 2열 또는 3열 이상으로 설치할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.
100: 가이드월
200: PC벽체
202: 연결부
204: 지지홈
206, 222,402: 인서트
208, 404: 인양 고리
210: 콘크리트
212: 삽입홀
214: 신축이음용 철근
216: 지수판
218: 연결철근
224: 고정너트
302: 프레임
304: 고정판
306: 너트
308: 조절봉
400: 기둥
406: 노출철근
408: 슬래브철근 삽입홀
410:거더철근 삽입홀
412, 414: 지지홈
500: 상부슬래브
502: 슬래브철근
504: 커플러
506: 거더

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  7. 단위부재로 이루어진 PC벽체를 지중에 간격을 유지하며 종방향으로 나란히 주열식으로 각각 설치하여 2열로 형성된 벽체부;
    상기 벽체부들 사이를 따라서 간격을 유지하며 설치되는 기둥들;
    상기 벽체부들 사이의 굴착된 공간을 따라서 양쪽 끝단부가 벽체부와 기둥에 각각 연결되어 벽체부들 사이에 박스형태의 공간을 이루도록 형성되는 상부슬래브 및 하부슬래브;
    를 포함하고,
    상기 벽체부를 구성하는 PC벽체에는 상기 상, 하부슬래브 양쪽 끝단부가 걸려 지지되는 지지홈이 형성되고,
    상기 기둥에는 슬래브의 하부에 설치되는 보강부재로서 거더가 설치되고,
    상기 기둥에는 하부 슬래브의 일측단부가 지지되는 슬래브 지지홈과, 거더의 끝단부가 지지되는 거더 지지홈이 각각 형성되고,
    상기 기둥에 형성된 슬래브 지지홈에는 하부 슬래브 철근이 끼워질 수 있는 슬래브 철근 삽입홀이 형성되고, 상기 거더 지지홈에는 거더를 구성하는 거더 철근이 끼워져 고정될 수 있는 거더 철근 삽입홀이 형성된 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 PC벽체의 상단부 외측 양쪽으로는 가이드월이 형성된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 PC벽체에는 지지홈으로 연결될 수 있도록 연결철근이 설치되고, 이 연결철근은 상, 하부슬래브에 제공되는 슬래브철근과 커플러를 통하여 연결된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 PC벽체는 인접된 또 다른 PC벽체가 끼워 맞춤으로 연결될 수 있도록 양측단부 연결부가 계단 면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 PC벽체는 양측 플랜지와 이들 플랜지 사이를 연결하는 웨브로 구성된 H형 구조로 이루어지고, 상기 웨브에는 신축이음용 철근을 삽입할 수 있는 삽입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 PC벽체의 상부면에는 PC벽체를 설치할 때 PC벽체의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있도록 인서트가 제공된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 주열식으로 연결된 PC벽체의 내부에는 콘크리트가 타설되고, 일정 간격으로 지수판이 설치된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 기둥의 상부면에는 기둥을 설치할 때 기둥의 레벨을 조절할 수 있는 레벨조절부가 조립될 수 있는 인서트가 제공된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 기둥의 상부쪽 슬래브가 연결되는 부분은 콘크리트가 타설되지 않아 기둥에 매입된 철근이 노출된 상태로 위치된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
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  17. 삭제
  18. 청구항 7에 있어서,
    상기 기둥에는 거더 및 하부 슬래브철근을 연결할 수 있도록 연결철근이 고정된 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
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  22. 청구항 7에 있어서,
    상기 하부슬래브는 하나 또는 상하로 간격을 유지하며 형성되는 2개 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 주열식 벽체를 이용한 지중구조물.
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