KR102292152B1 - 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법 - Google Patents

지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법 Download PDF

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Abstract

기존에 기존 U형 박스구조물의 주위에 지장구조물이 있는 경우에도, 기 시공된 U형 박스 또는 사각박스 지중구조물을 철거하여 일정한 시공심도에 지중구조물을 재시공함에 있어 차량통행 및 가시설 시공을 최소화 시켜 경제적으로 신속하게 시공이 가능한 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법이 개시된다.

Description

지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법{TOP-DOWN CONSTRUCTION METHOD WITH UNDERGROUND UTILITY}
본 발명은 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 기존에 시공된 U형 박스 또는 사각박스 지중구조물을 철거하여 재시공함에 있어 관로등의 지장구조물이 있는 경우에도 차량통행 및 가시설 시공을 최소화시켜 경제적으로 신속하게 시공이 가능한 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기존 U형 박스 구조물(20)과 지하차도 형식으로 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물(30)의 시공도를 도시한 것이다.
즉, 종래 차량이 통행하도록 도로용으로 시공된 기존 U형 박스 구조물(20)과 지하차도 형식으로 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물(30)을 철거하고, 재시공에 의하여 지중에 모두 매립되도록 시공시킨 사각박스 신설구조물의 경우를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 상기 기존 U형 박스 구조물(20) 상부는 개방되어 있기는 하지만 지상으로 돌출되어 있어 이를 지중에 사각박스 신설구조물로 재시공하고, 재시공된 사각박스 신설구조물과 연결되는 사각박스 신설구조물을 추가 재시공할 필요가 있게 된다.
이에 상기 재시공 기간동안 차량을 전면 통제하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 기존 U형 박스 구조물(20)과 기존 사각박스 지중구조물(30)을 철거할 때, 1열은 차량통행이 가능하도록 한 상태에서 순차적으로 시공해야 하며, 도로 주변의 지장물이 있을 경우 파손등이 발생되지 않도록 해야 하는 어려움이 발생하게 된다.
또한 종래 기존 U형 박스 구조물(20)과 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물(30)을 철거하고, 재시공하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
즉, 기존 U형 박스 구조물(10)의 경우, 양 측방에 가시설(10)을 각각 시공하고, 중앙을 기준으로 좌측 기존 U형 박스 구조물(20)을 철거하고, 스트럿(11)을 설치한 후, 좌측 사각박스 신설구조물로 재시공하고,
중앙 가시설을 기준으로 우측 기존 U형 박스 구조물을 추가 철거하고, 스트럿을 설치한 후, 우측 사각박스 신설구조물을 추가 재시공하게 된다.
이에 차량은 좌측 또는 우측 시공을 함에 있어 1열은 통행이 가능하도록 할 수는 있지만 중앙 가시설 시공에 의하여 기존 U형 박스 구조물이 서로 분리되어 재시공할 수 밖에 없게 된다.
또한, 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물의 경우에도 마찬가지 문제점이 발생하게 되며, 양 측방 가시설에는 하방 경자지게 시공되는 지중앵커 시공이 추가되어 지장물 파손등이 우려되는 경우 채택이 어렵다는 한계도 발생하게 됨을 알 수 있다.
또한 기존 U형 박스 구조물(20)의 경우, 양 측방 및 중앙에 주열식파일을 각각 시공하고, 중앙을 기준으로 좌측 기존 U형 박스 구조물을 철거하고, 보강토옹벽 설치한 후, 우측 기존 U형 박스 구조물을 철거하면서 상부에 복공판과 중간 파일을 추가로 시공하여 결국 복공판과 주열식파일, 중간파일에 의한 지중 터파기 공간에 신설 사각박스 신설구조물을 일체로 시공할 수 있는데. 역시 기존 사각사각박스 지중구조물도 동일하게 신설 사각박스 신설구조물을 일체로 시공할 수 밖에 없게 된다.
이에 기존 U형 박스 구조물(20)과 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물(30)을 시공 심도를 다르게 하여 재시공하는 경우 서로 길이방향으로 연결되어야 하므로 시공 심도를 동일하게 맞추어 시공해야 하고, 차량통행을 최소한으로 통제해야 하기 때문에 종래 이를 위한 가시설 시공, 주열식파일 시공, 중간파일 시공, 복공판 시공이 요구될 수 밖에 없어 경제성이 저하될 뿐만 아니라 공기가 지연되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제 10-1662091호(발명의 명칭: 내부차수재를 이용하여 제작된 차수벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법, 공개일자: 2016년10월05일) 대한민국 공개특허 제 10-2015-0051101호(발명의 명칭: 차수벽용 강관, 공개일자: 2015년05월11일)
이에 본 발명은 지징구조물이 있음에도, 지상, 지중에 기시공 구조물을 모두 지중에 하방으로 이동시켜 재시공이 용이하며, 차량 통재를 최소화하면서, 가시설 시공등에 의한 경제성을 저하하지 않으며, 신속하게 시공이 가능하여 보다 효율적이고 경제적인 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법은 (a) 기존 U형 박스구조물의 양 측벽 주위에 양 주열식벽체를 하방으로 연장 시공하여 기존 U형 박스구조물이 부담하는 토압을 양 주열식벽체가 전부 부담하도록 하여 기존 U형 박스구조물을 이용하여 차량통행이 허용되도록 하는 단계; (b) 상기 기존 U형 박스구조물에 중간벽체를 시공하고, 중간벽체와 양 주열식벽체 상면 사이에 프리캐스트 상판을 거치하고, 콘크리트를 타설하여 상판을 양 주열식벽체, 중간벽체와 일체화되도록 시공하는 단계; 및 (c) 상기 상판이 완성된 상태에서, 탑-다운 방식으로 하방으로 제1신설 지중 박스구조물의 저판을 콘크리트 타설에 의하여 시공하는 단계;를 포함하도록 하며,
상기 (a) 단계의 양 주열식벽체는, 양 주열식벽체를 구성하는 강관의 상부에 일체화된 토류벽부재를 기존 U형 박스구조물의 양 측벽을 따라 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관과 강관 사이, 토류벽부재 사이를 연결판을 연결시키되, 상기 강관의 상부에 일체화된 토류벽부재가 가시설 역할을 하도록 한 후 해체되도록 하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 양 주열식벽체의 강관에는 프리캐스트 상판의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트를 수직판 형태로 형성시키고 숏크리트 또는 콘크리트를 타설하여 합성벽체로 시공하여 제1신설 지중 박스구조물의 양 측벽으로 이용하고, 상기 중간벽체는 강재파일을 하부로 연장되도록 시공하되 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 강재파일과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하여 제1신설 지중 박스구조물의 중간벽체 이용하도록 하게 된다.
또한 바람직하게는,
(a) 기존 지중 박스구조물의 양 측벽 주위에 양 주열식벽체를 하방으로 연장 시공하여 기존 지중 박스구조물이 부담하는 토압을 양 주열식벽체가 전부 부담하도록 하여 기존 지중 박스구조물을 이용하여 차량통행이 허용되도록 하는 단계; (b) 상기 기존 지중 박스구조물에 중간벽체를 시공하고, 중간벽체와 양 주열식벽체 상면 사이에 프리캐스트 상판을 거치하고, 콘크리트를 타설하여 상판을 양 주열식벽체, 중간벽체와 일체화되도록 시공하는 단계; 및 (c) 상기 상판이 완성된 상태에서, 탑-다운 방식으로 하방으로 제2신설 지중 박스구조물의 저판을 콘크리트 타설에 의하여 시공하는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계의 양 주열식벽체는, 양 주열식벽체를 구성하는 강관의 상부에 일체화된 토류벽부재를 기존 지중 박스구조물의 양 측벽을 따라 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관과 강관 사이, 토류벽부재 사이를 연결판을 연결시키되, 상기 강관의 상부에 일체화된 토류벽부재가 가시설 역할을 하도록 한 후 해체되도록 하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 양 주열식벽체의 강관에는 프리캐스트 상판의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트를 수직판 형태로 형성시키고 숏크리트 또는 콘크리트를 타설하여 합성벽체로 시공하여 제2신설 지중 박스구조물의 양 측벽으로 이용하고, 상기 중간벽체는 강재파일을 하부로 연장되도록 시공하되 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 강재파일과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하여 제2신설 지중 박스구조물의 중간벽체 이용하도록 하게 된다.
본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 의하면, 기존 구조물 주위에 관로, 배수로등 지장구조물이 산재한 경우에도 상관없이 신속하게 시공이 가능하게 된다.
본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 의하면, 기시공 구조물은 차량통행을 위하여 1열만 먼저 철거하고, 나머지 1열은 차량통행이 가능하도록 하게 되는데, 차량통행이 이루어지는 1열의 구조적 안전성을 확보할 수 있도록 주열식벽체와 중간벽체를 시공하기 때문에 안정적이고, 스트럿, 복공판등을 이용하지 않기 때문에 경제성을 확보할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 주열식벽체와 중간벽체를 재시공되는 지중구조물의 벽체로 그대로 이용하고, 지중구조물의 상판도 프리캐스트 상판을 이용하여 시공하기 때문에 프리캐스트 방식으로 보다 신속한 시공이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 양 주열식벽체 상부는 가시설 역할도 하도록 함으로서 종래와 다리 경제적이고, 양 주열식벽체와 중간벽체는 상판과 일체화 시공함으로서 구조적 안전성도 확보할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기존 U형 박스 구조물과 지하차도 형식으로 지중에 매립 시공된 기존 사각박스 지중구조물의 시공도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 있어 U형 박스구조물의 시공 순서도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 있어 지중 박스구조물의 시공 순서도,
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법에 있어 벽체, 상판, 중간벽체 시공도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 본 발명의 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기존 U형 박스구조물(100)을 제1신설 지중 박스구조물(300)으로의 재시공 순서도, 도 3a, 및 도 3b는 본 발명의 기존 지중 박스구조물(200)을 제 2신설 지중 박스구조물(400)으로의 재시공 순서도를 도시한 것이다.
즉, 기존의 차량통행을 위한 도로로 사용되는 기존 U형 박스구조물(100)과 지중 박스구조물(200)은 도로상에 노출되어 있거나, 지중에 매립되어 있다.
이때 상기 기존 U형 박스구조물(100)과 지중 박스구조물(200) 주위에는 많은 관로등의 지장구조물이 산재하고 있어 기존의 앵커등을 설치하는 등의 시공방법의 적용이 어렵게 된다.
또한 기존 U형 박스구조물(100)이 미관을 해치는 등의 문제로 제 1신설 지중 박스구조물(300)로 재시공할 필요가 생기게 되면 당연히 시공심도가 변경되기 때문에, 기존 U형 박스구조물(100)과 연결 시공된 기존 지중 박스구조물(200)도 제 1신설 지중 박스구조물(300)의 시공심도에 맞추는 재시공을 통해 제 2신설 지중 박스구조물(400)이 필요하게 된다.
이에 본 발명은 주위에 지장구조물의 산재한 경우에 있어서, 재시공 해야할 구조물이 기존 U형 박스구조물(100) 또는 기존 지중 박스구조물(200)가 될 수 있다는 점을 고려하여 이를 각각 제 1신설 지중 박스구조물(300)과 제 2신설 지중 박스구조물(400)으로 재시공하는 방법을 각각 개시하게 된다.
이에 먼저 기존 U형 박스구조물(100)을 철거하고, 지중에 제1신설 지중 박스구조물(300)을 시공하는 방법을 도 2a 및 도 2b를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.
이러한 시공방법은 기존 U형 박스구조물(100) 주위에 가시설, 지중앵커등을 시공하고 복공판을 설치한 후, 차량통행을 허용하는 상태에서, 지중에서 기존 U형 박스구조물(100)을 철거하고, 제1 신설 지중 박스구조물(300)을 시공하는 경우, 과도한 공기와 비용이 요구되므로,
본 발명은 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 양 측벽(320)으로 바로 이용될 수 있도록 양 주열식벽체(340)와 중간벽체(350)를 먼저 시공하여 종래 가시설을 시공하는 방식을 배제하고,
차량통행이 가능하도록 기존 U형 박스구조물(100)의 1열(좌측 또는 우측 1열)을 먼저 철거하되, 나머지 1열이 차량통행 가능하도록 구조적 안정성을 확보하면서 신속한 시공이 가능하도록, 제1 신설 지중 박스구조물(300)은 양 측벽(320) 시공후, 상판(330)을 먼저 시공하고 저판(310)을 최종 시공하는 탑다운 방식을 이용하게 된다.
이에 먼저 도 2a와 같이, 기존 U형 박스구조물(100)은 저판(110)과 양 측벽(120)으로 구성되어 있고, 중간분리대로 2열로 차량을 통행시키고 있음을 알 수 있다.
이때 양 측벽(120)의 상부는 지상으로 노출되어 있고, 방호벽을 설치하고 있음을 알 수 있으며 이에 미관을 해치게 되어 기존 U형 박스구조물(100)을 일정한 시공심도로서 지중에 재시공 시키게 된다.
이를 위해 먼저, 양 측벽(120) 주위에 양 주열식벽체(340)를 기존 U형 박스구조물(100)보다 더 하방까지 시공하게 된다.
이러한 양 주열식벽체(340)는 가시설로 이용하는 것이 아니라 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 양 측벽(320)으로 그대로 이용하도록 하고, 상단은 토류벽으로 이용할 수 있도록 하게 된다.
이에 양 주열식벽체(340) 시공방법은 도 4a 및 도 4b를 기준으로 살펴본다.
먼저 기존 U형 박스구조물(100)의 양 측벽(120)을 따라 측방에 수직으로 지반을 굴착하고, 강관(341)을 굴착홀에 삽입하는 방식으로 시공하게 된다.
이때 강관(341)은 원형강관을 이용하고 있음을 알 수 있는데, 지반 상면(지표면)으로부터 일정 깊이까지는 원형단면이 아니라 반원형 단면과 같이 토류벽 역할을 할 수 있도록 하게 된다.
이에 강관(341)의 상부는 예컨대 원형단면 아닌 반원형 단면으로 형성되도록 원형강관 상면에 일정한 높이로 토류벽부재(342)를 용접으로 일체화시킨 것을 이용하게 된다.
이러한 강관(341)은 서로 이격되어 양 측벽(120)을 따라 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관(341)과 강관(341) 사이, 토류벽부재(342) 사이를 연결판(343)을 용접으로 연결시켜 차수가 가능하도록 시공하게 된다.
이에 연결판(343) 시공이 완료되면 숏크리트 또는 콘크리트를 강관(341) 내부 및 강관(341)의 공간을 일정한 두께를 가지도록 타설하여 양 주열식벽체(340)를 강관(321)과 콘크리트(C)로 합성시켜 시공함으로서 기존 U형 박스구조물(100)이 지지하고 있던 토압지지를 전단하도록 하게 된다.
이에 기존 U형 박스구조물(100)이 지지하는 토압을 양 주열식벽체(340)가 모두 지지하기 때문에 기존 U형 박스구조물(100)의 1열을 철거해도 구조적인 안정성확보가 가능하므로 나머지 1열을 차량통행에 이용할 수 있게 되며, 상기 양 주열식벽체(340)와 토류벽부재(342)는 종래 경사앵커, 스트럿, 가시설 시공을 대체할 수 있는 수단이 되며 최종 해체된다.
또한 상기 토류벽부재(342)의 하단의 강관(341)에는 프리캐스트 방식으로 제작된 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 프리캐스트 상판(331)의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트(344)를 수직판 형태로 추가 형성시키고, 강관(341)의 하단은 저판(310)을 시공하기 위한 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 추후 고정 설치하게 된다.
이로서 강관(341), 토류벽부재(342), 연결판(343), 보강지지플레이트(344), 저판브라켓(345)로 구성된 양 주열식벽체(340)는 추후 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 상판(330), 양 측벽(320)와 저판(310)을 일체화시켜 시공하기 위한 기능을 가지게 됨을 알 수 있다.
또한, 도 2a와 같이, 기존 U형 박스구조물(100)의 중앙분리대가 위치한 지점에 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 중간벽체(350)를 추가 시공하게 된다.
이러한 중간벽체(350)는 도 4c 및 도 4d를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, 먼저 H형 강재와 같은 강재파일(351)을 중앙분리대의 하부로 연장되도록 시공하고, 강재파일(351)은 중앙분리대 위치한 부위를 따라 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 역시 강재파일(351)과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하게 된다.
이때 중간벽체(350) 좌측을 철거 후 재시공하기 때문에 우측 재시공과의 시공시간이 달라지게 되므로 좌측 상판(330)과 저판(310)의 철근이 연결될 수 있도록 상기 강재파일(351) 상부와 하부에는 미리 철근연결용 커플러(352)를 미리 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결 및 보강이 가능하도록 하게 된다.
이러한 합성벽체로 제작된 중간벽체(350) 상부는 코핑부로 형성시키고 프리캐스트 방식으로 제작된 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 프리캐스트 상판(331) 단부가 지지될 수 있도록 하게 된다.
이로서 상기 코핑부 상면은 다수의 H형 강재와 같은 강재파일(351)이 이격되어 상방으로 연장 노출되도록 하게 되어 상판(330)과 저판(310)의 철근 연결을 가능하도록 하면서 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 프리캐스트 상판(331)의 지지대 역할을 하게 되며 최종 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 중간벽체(350)로 그대로 이용하게 된다.
이때 기존 U형 박스구조물(100)의 우측 1열은 차량통행이 가능하도록 하고 있음을 알 수 있다.
다음으로는 도 2a와 같이, 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 양 주열식벽체(340)와 중간벽체(350)가 완성된 상태에서 우측 1열은 차량이 통행을 허용한 상태에서 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 좌측 상판(330)을 먼저 시공하게 된다.
좌측 상판(330)은 프리캐스트 상판(331)의 양 단부가 양 주열식벽체(340)와 중간벽체(350)의 상면에 거치되도록 한 상태에서 상판(330)용 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 신속하게 시공하게 된다.
이때 상기 상판용 철근은 프리캐스트 상판(331) 상부와 양 주열식벽체(340)의 강관(341) 내부에 철근조립체를 배치하여 상판(330)과 양 주열식벽체(340)가 서로 구조적으로 일체화되도록 하게 된다.
다음으로 도 2b와 같이, 상기 좌측 상판(330)이 시공이 완료되면 좌측 상판(330) 상부를 먼저 토류벽부재(133)를 회수하면서 되메움을 함으로서 좌측 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 측벽(320)과 상판(330)을 완성시키고 기존 U형 박스구조물(100)의 좌측부분을 철거하게 된다.
철거된 기존 U형 박스구조물(100)의 좌측부분에 좌측 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 저판(310)을 시공하여 차량을 통행시키게 된다.
이러한 저판(310)은 도 4a 내지 도 4d와 같이, 현장타설 콘크리트로 시공하게 된다.
이에 저판철근을 배근함에 있어 주열식벽체(340)는 강관(341)을 사용하기 때문에 철근배근이 용이하도록 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 고정 설치하여 신속한 작업이 가능하도록 하게 된다.
또한 중간벽체(350)에 사용되는 강재파일(351)에 역시 철근연결용 커플러(352)를 미리 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결부위 보강이 가능하도록 하면서 저판용 철근 배근이 신속하게 이루어지도록 하여 저판(310)을 시공할 수 있도록 하게 된다.
이에 저판용 철근 배근이 완료되면 콘크리트를 타설하여 저판(310)을 시공하게 된다.
또한, 도 2b와 같이, 우측 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 상판(330)을 동일하게 시공하게 된다. 이는 중간벽체(350)의 코핑부 상단과 주열식벽체(340)의 강관(341)의 보강지지플레이트(344) 상면에 프리캐스트 상판(331)의 양 단부가 지지되어 거치되도록 한 상태에서 상판 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 역시 상판(330)을 먼저 시공하는 탑-다운 방식을 이용하게 된다.
이에 우측 기존 U형 박스구조물(100)을 마저 철거하고, 역시 동일한 방법으로 저판(310)을 시공하게 된다.
즉, 도 2b와 같이, 현장타설 콘크리트로 저판(310)을 시공하게 되며, 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345), 보강재(353)가 설치된 강재파일(351)에 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 저판용 철근 배근이 신속하게 이루어지도록 하여 저판(310)을 시공하고, 차량통행이 가능하도록 하여 결국, 새로운 시공심도에 의하여 제1 신설 지중 박스구조물(300)을 완성시키고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 제1 신설 지중 박스구조물(300)은 기존 U형 박스구조물(100)을 더 하방으로 이동시켜 재시공하도록 하되, 2열이 일체로 분리되지 않고 일체화 시공되도록 하면서, 시공과정에서도 1열은 차량통행이 가능하도록 하고 나머질 1열을 시공하는 방식으로 시공이 가능하도록 하며, 양 주열식벽체(340)가 최종 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 양 측벽(320)으로 그대로 이용되도록 하여 경제성을 확보하되, 양 주열식벽체(340)의 상단은 토류벽부재(342)가 형성되어 있어 별도의 가시설 없이 탑-다운 방식으로 신속하게 시공이 가능하도록 하고 있으며, 상판 및 저판용 철근을 저판브라켓(345), 중간벽체용 강재파일(351)에 설치된 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 1,2차 타설과 같이 시공순서가 달리 한꺼번에 시공되지 않더라도 구조적 일체성을 확보하면서 직접 연결시공할 수 있도록 하고 있음을 알 수 있다.
이에 상기 제1 신설 지중 박스구조물(300)과 기존 지중 박스구조물(200)을 그대로 연결시공 해도 되지만 시공심도를 맞추기 어렵기 때문에 제 1신설 지중 박스구조물(300)의 시공심도에 맞추는 재시공을 통해 제 2신설 지중 박스구조물(400)을 시공하게 된다.
즉, 기존 지중 박스구조물(200)을 철거하되 역시 차량통행이 가능하도록 하면서 제1신설 지중 박스구조물(300)에 제 2신설 지중 박스구조물(400)로 연결시공하는 방법을 도 3a 및 도 3b를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.
이러한 시공방법도 역시 기존 지중 박스구조물(200) 주위에 가시설, 지중앵커등을 시공하고 복공판을 설치한 후, 차량통행을 허용하는 상태에서, 지중에서 기존 지중 박스구조물(200)을 철거하고, 제 2신설 지중 박스구조물(400)을 시공하는 경우, 과도한 공기와 비용이 요구되므로,
본 발명은 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 양 측벽(420)으로 바로 이용될 수 있도록 양 주열식벽체(340)와 중간벽체(450)를 먼저 시공하여 종래 가시설을 시공하는 방식을 배제하고,
차량통행이 가능하도록 기존 지중 박스구조물(200)의 1열(좌측 또는 우측 1열)을 먼저 철거하되, 나머지 1열이 차량통행 가능하도록 구조적 안정성을 확보하면서 신속한 시공이 가능하도록, 제 2신설 지중 박스구조물(400)은 상판(430)을 먼저 시공하고 저판(410)을 최종 시공하는 탑다운 방식을 이용하게 된다.
이에 먼저 도 3a와 같이, 기존 지중 박스구조물(200)은 저판(210) 양 측벽(220) 및 상판(230)으로 구성되어 있고, 기존 중간벽체(240)를 이용하여 2열로 차량을 통행시키고 있음을 알 수 있다.
이때 제1신설 지중 박스구조물(300) 철거하고, 제 2신설 지중 박스구조물(400)을 일정한 시공심도로서 지중에 재시공 시키게 된다.
이를 위해 먼저, 역시 양 측벽(220) 주위에 양 주열식벽체(340)를 기존 지중 박스구조물(200)보다 더 하방까지 시공하게 된다.
이러한 양 주열식벽체(340)는 앞서 살펴본 바와 같이, 가시설로 이용하는 것이 아니라 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 양 측벽(420)으로 그대로 이용하도록 하고, 상단은 토류벽으로 이용할 수 있도록 하게 된다.
이에 양 주열식벽체(340) 시공방법은 도 4a 및 도 4b와 같이,
역시 기존 지중 박스구조물(200)의 양 측벽(120)을 따라 측방에 수직으로 지반을 굴착하고, 강관(341)을 굴착홀에 삽입하는 방식으로 시공하게 된다.
이때 강관(341)은 원형강관을 이용하며, 지반 상면(지표면)으로부터 일정 깊이까지는 원형단면이 아니라 반원형 단면과 같이 토류벽 역할을 할 수 있도록 하게 된다.
이에 강관(341)의 상부는 예컨대 원형단면 아닌 반원형 단면으로 형성되도록 원형강관 상면에 일정한 높이로 토류벽부재(342)를 용접으로 일체화시킨 것을 이용하는 것은 동일하다.
이러한 강관(341)은 서로 이격되어 역시 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관(341)과 강관(341) 사이, 토류벽부재(342) 사이를 연결판(343)을 용접으로 연결시켜 차수가 가능하도록 시공하게 된다.
이에 연결판(343) 시공이 완료되면 숏크리트 또는 콘크리트를 강관(341) 내부 및 강관(341)의 공간을 일정한 두께를 가지도록 타설하여 주열식벽체(340)를 강관(321)과 콘크리트(C)로 합성시켜 시공함으로서 기존 지중 박스구조물(200)이 지지하고 있던 토압지지를 전담하게 된다.
이에 도 4a와 같이, 기존 지중 박스구조물(200)이 지지하는 토압을 양 주열식벽체(340)가 지지하기 때문에 기존 지중 박스구조물(200)를 모두 철거해도 구조적인 안정성 확보가 가능하게 되며 도 4a에서는 우측 1열의 저판(410)만을 남겨두고 차량통행에 이용할 수 있게 되며, 상기 양 주열식벽체(340)와 토류벽부재(342)는 종래 경사앵커, 스트럿, 가시설 시공을 대체할 수 있는 수단이 됨을 알 수 있다.
또한 역시 도 4a 및 도 4b와 같이, 상기 토류벽부재(342)의 하단의 강관(341)에는 프리캐스트 방식으로 제작된 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 프리캐스트 상판(431)의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트(344)를 수직판 형태로 추가 형성시키고, 강관(341)의 하단은 저판(410)을 시공하기 위한 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 추후 고정 설치하게 된다.
이로서 역시 강관(341), 토류벽부재(342), 연결판(343), 보강지지플레이트(344), 저판브라켓(345)로 구성된 양 주열식벽체(340)는 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 상판(430), 양 측벽(420), 저판(410) 및 중간벽체(450)를 일체화시켜 시공하기 위한 기능을 가지게 됨을 알 수 있다.
다음으로는 도 3b와 같이, 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 양 주열식벽체(340)가 완성된 상태에서 기존 지중 박스구조물(200)의 우측 1열만 저판(210)만 남기고, 차량이 통행을 허용한 상태에서 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 좌측 상판(430)을 먼저 시공하게 된다.
좌측 상판(430)은 프리캐스트 상판(431)의 양 단부가 양 주열식벽체(340)와 중간벽체(450)의 상면에 거치되도록 한 상태에서 상판(430)용 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 신속하게 시공하게 된다.
이때 상기 상판용 철근은 프리캐스트 상판(431) 상부와 양 주열식벽체(340)의 강관(341) 내부에 철근조립체를 배치하여 상판(430)과 양 주열식벽체(340)가 서로 구조적으로 일체화되도록 하게 된다.
상기 중간벽체(450)의 시공하는 방법을 도 4c 및 도 4d를 기준으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, 기존 지중 박스구조물(200)의 기존 중간벽체(240)가 위치한 지점에 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 중간벽체(450)를 추가 시공하게 된다.
이러한 중간벽체(450)는 역시 먼저 H형 강재와 같은 강재파일(351)을 중앙분리대의 하부로 연장되도록 시공하고, 강재파일(351)은 중앙분리대 위치한 부위를 따라 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 역시 강재파일(351)과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하는 것은 앞서 살펴본 바와 같이 동일하다.
이때 역시 중간벽체(450) 좌측을 먼저 철거후 재시공하고 우측 재시공과의 시공시간이 달라지기 때문에 좌측 상판(430)과 저판(410)의 철근이 연결될 수 있도록 상기 강재파일(351)에는 미리 철근연결용 커플러(352)를 미리 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결부위 보강이 가능하도록 하게 된다.
이러한 합성벽체로 제작된 중간벽체(450) 상부는 코핑부로 형성시키고 프리캐스트 방식으로 제작된 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 프리캐스트 상판(431)의 단부가 지지될 수 있도록 하게 된다.
이로서 상기 코핑부 상면은 다수의 H형 강재와 같은 강재파일(351)이 상방으로 연장 노출되도록 하게 되어 상판(430)과 저판(410)의 철근 연결을 가능하도록 하면서 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 프리캐스트 상판(431)의 지지대 역할을 하게 되며 최종 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 중간벽체(450)로 그대로 이용하게 된다.
이때 기존 지중 박스구조물(200)의 우측 1열은 차량통행이 가능하도록 하고 있음을 알 수 있다.
다음으로 도 3b와 같이, 철거된 기존 U형 박스구조물(100)의 좌측부분에 좌측 제 2신설 지중 박스구조물(400)의 저판(410)을 시공하여 차량을 통행시키게 된다.
이러한 저판(410)은 도 4a 내지 도 4d와 같이, 현장타설 콘크리트로 시공하게 된다.
이에 저판철근을 배근함에 있어 주열식벽체(340)는 강관(341)을 사용하기 때문에 철근배근이 용이??록 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 고정 설치하여 신속한 작업이 가능하도록 하게 됨은 동일하다.
또한 중간벽체(450)에 사용되는 강재파일(351)에 역시 철근연결용 커플러(352)를 미리 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결부위 보강이 가능하도록 하면서 저판용 철근 배근이 신속하게 이루어지도록 하여 저판(410)을 연결 시공할 수 있도록 하게 된다.
이에 저판용 철근 배근이 완료되면 콘크리트를 타설하여 저판(410)을 시공하게 된다.
또한, 우측 제1 신설 지중 박스구조물(300)의 저판(410)를 철거한 상태에서 우측 상판(430)을 동일하게 시공하게 된다. 이는 중간벽체(450)의 코핑부 상단과 주열식벽체(340)의 강관(341)의 보강지지플레이트(344) 상면에 프리캐스트 상판(331)의 양 단부가 지지되어 거치되도록 한 상태에서 상판 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 역시 상판(430)을 먼저 시공하는 탑-다운 방식을 이용하게 된다.
이에 역시 동일한 방법으로 저판(410)을 시공하게 된다.
즉, 현장타설 콘크리트로 저판(410)을 시공하게 되며, 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345), 보강재(353)가 설치된 강재파일(351)에 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 저판용 철근 배근이 신속하게 이루어지도록 하여 우측 저판(410)을 시공하고, 차량통행이 가능하도록 하여 결국, 새로운 시공심도에 의하여 제1 신설 지중 박스구조물(300)을 완성시키고 있음을 알 수 있다.
이때 역시 상기 신설 지중 박스구조물(400)은 기존 지중 박스구조물(200)을 더 하방으로 이동시켜 재시공하도록 하되, 2열이 일체로 분리되지 않고 일체화 시공되도록 하면서, 시공과정에서도 1열은 차량통행이 가능하도록 하고 나머지 1열은 시공하는 방식으로 시공이 가능하도록 하며, 양 주열식벽체(340)가 최종 신설 지중 박스구조물(400)의 양 측벽(320)으로 그대로 이용되도록 하여 경제성을 확보하되, 양 주열식벽체(340)의 상단은 토류벽부재(342)가 형성되어 있어 별도의 가시설 없이 탑-다운 방식으로 신속하게 시공이 가능하도록 하고 있으며, 좌측, 우측 상판 및 저판용 철근을 저판브라켓(345), 중간벽체용 강재파일(351)에 설치된 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 구조적 일체성을 확보하면서 좌측 시공후 바로 우측 시공이 가능하도록 하고 있음을 알 수 있다.
이로서 본 발명은 주위에 지장구조물이 많이 존재하는 경우에도 기존의 U형 박스구조물(100)을 시공심도에 맞추어 제1신설 지중 박스구조물(300)과 제 2신설 지중 박스구조물(400)을 신속하게 재시공할 수 있음을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 기존 U형 박스구조물 110: 저판
120: 양 측벽 200: 기존 지중 박스구조물
210: 저판 220: 양 측벽
230: 상판 240: 기존 중간벽체
300: 제1신설 지중 박스구조물 310: 저판
320: 양 측벽 330: 상판
331: 프리캐스트 상판 340: 양 주열식벽체
341: 강관 342: 토류벽부재
343: 연결판 344: 보강지지플레이트
345: 저판브라켓 350: 중간벽체
351: 강재파일 352: 철근연결용 커플러
353: 보강재 400: 제 2신설 지중 박스구조물
410: 저판 420: 양 측벽
430: 상판 450: 중간벽체

Claims (10)

  1. (a) 기존 U형 박스구조물(100)의 양 측벽(120) 주위에 양 주열식벽체(340)를 하방으로 연장 시공하여 기존 U형 박스구조물이 부담하는 토압을 양 주열식벽체(340)가 전부 부담하도록 하여 기존 U형 박스구조물을 이용하여 차량통행이 허용되도록 하는 단계;
    (b) 상기 기존 U형 박스구조물에 중간벽체(350)를 시공하고, 중간벽체(350)와 양 주열식벽체(340) 상면 사이에 프리캐스트 상판(331)을 거치하고, 콘크리트를 타설하여 상판(330)을 양 주열식벽체(340), 중간벽체(350)와 일체화되도록 시공하는 단계; 및
    (c) 상기 상판(330)이 완성된 상태에서, 탑-다운 방식으로 하방으로 제1신설 지중 박스구조물(300)의 저판(310)을 콘크리트 타설에 의하여 시공하는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계의 양 주열식벽체(340)는,
    양 주열식벽체(340)를 구성하는 강관(341)의 상부에 일체화된 토류벽부재(342)를 기존 U형 박스구조물(100)의 양 측벽(120)을 따라 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관(341)과 강관(341) 사이, 토류벽부재(342) 사이를 연결판(343)을 연결시키되, 상기 강관(341)의 상부에 일체화된 토류벽부재(342)가 가시설 역할을 하도록 한 후 해체되도록 하며,
    상기 (b) 단계에서, 상기 양 주열식벽체(340)의 강관(341)에는 프리캐스트 상판(331)의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트(344)를 수직판 형태로 형성시키고 숏크리트 또는 콘크리트를 타설하여 합성벽체로 시공하여 제1신설 지중 박스구조물(300)의 양 측벽(320)으로 이용하고, 상기 중간벽체(350)는 강재파일(351)을 하부로 연장되도록 시공하되 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 강재파일(351)과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하여 제1신설 지중 박스구조물(300)의 중간벽체 이용하도록 하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 중간벽체(350)의 양 측방으로 상판(330)과 저판(310)의 철근이 연결될 수 있도록 상기 강재파일(351) 상부와 하부에는 미리 철근연결용 커플러(352)를 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결 및 보강이 가능하도록 하며,
    상기 (c) 단계에서, 강관(341)의 하단은 저판(310)을 시공하기 위한 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 고정 설치하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 상판(330)의 상판용 철근은 프리캐스트 상판(331) 상부와 양 주열식벽체(340)의 강관(341) 내부에 철근조립체를 배치하고, 중간벽체(350)의 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 연장되어 양 주열식벽체(340)에 배치되어 콘크리트를 타설함으로서 상판(330)과 양 주열식벽체(340)가 서로 구조적으로 일체화되도록 하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1신설 지중 박스구조물(300)은 기존 U형 박스구조물(100)의 주위에 지장구조물이 있는 경우에도, 저판(310), 양 측벽(320), 상판(330)과 중간벽체(350)는 2열 박스구조물이 일체로 형성되어, 지중에 매립되는 시공심도를 가지도록 형성되는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  6. (a) 기존 지중 박스구조물(200)의 양 측벽(220) 주위에 양 주열식벽체(340)를 하방으로 연장 시공하여 기존 지중 박스구조물이 부담하는 토압을 양 주열식벽체(340)가 전부 부담하도록 하여 기존 지중 박스구조물을 이용하여 차량통행이 허용되도록 하는 단계;
    (b) 상기 기존 지중 박스구조물에 중간벽체(350)를 시공하고, 중간벽체(450)와 양 주열식벽체(340) 상면 사이에 프리캐스트 상판(441)을 거치하고, 콘크리트를 타설하여 상판(430)을 양 주열식벽체(340), 중간벽체(450)와 일체화되도록 시공하는 단계; 및
    (c) 상기 상판(430)이 완성된 상태에서, 탑-다운 방식으로 하방으로 제2신설 지중 박스구조물(400)의 저판(410)을 콘크리트 타설에 의하여 시공하는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계의 양 주열식벽체(340)는, 양 주열식벽체(340)를 구성하는 강관(341)의 상부에 일체화된 토류벽부재(342)를 기존 지중 박스구조물(200)의 양 측벽(220)을 따라 지반(G)에 시공하고, 지반굴착에 의하여 내측면이 노출되면 강관(341)과 강관(341) 사이, 토류벽부재(342) 사이를 연결판(343)을 연결시키되, 상기 강관(341)의 상부에 일체화된 토류벽부재(342)가 가시설 역할을 하도록 한 후 해체되도록 하며,
    상기 (b) 단계에서, 상기 양 주열식벽체(340)의 강관(341)에는 프리캐스트 상판(431)의 단부가 지지될 수 있도록 노출된 보강지지플레이트(344)를 수직판 형태로 형성시키고 숏크리트 또는 콘크리트를 타설하여 합성벽체로 시공하여 제2신설 지중 박스구조물(400)의 양 측벽(420)으로 이용하고, 상기 중간벽체(450)는 강재파일(351)을 하부로 연장되도록 시공하되 서로 이격시켜 시공하고, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하여 강재파일(451)과 콘크리트에 의한 합성벽체로 시공하여 제2신설 지중 박스구조물(400)의 중간벽체 이용하도록 하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 중간벽체(450)의 양 측방으로 상판(430)과 저판(410)의 철근이 연결될 수 있도록 상기 강재파일(451) 상부와 하부에는 미리 철근연결용 커플러(352)를 형성시켜 놓고, H형 강재의 양 플랜지 사이에는 보강재(353)를 추가 설치하여 철근연결 및 보강이 가능하도록 하며,
    상기 (c) 단계에서, 강관(341)의 하단은 저판(410)을 시공하기 위한 철근 배근용 커플러가 장착된 저판브라켓(345)을 고정 설치하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 상판(430)의 상판용 철근은 프리캐스트 상판(431) 상부와 양 주열식벽체(340)의 강관(341) 내부에 철근조립체를 배치하고, 중간벽체(450)의 철근연결용 커플러(352)를 이용하여 연장되어 양 주열식벽체(340)에 배치되어 콘크리트를 타설함으로서 상판(430)과 양 주열식벽체(340)가 서로 구조적으로 일체화되도록 하는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제2신설 지중 박스구조물(400)은 기존 지중 박스구조물(200)의 주위에 지장구조물이 있는 경우에도, 저판(310), 양 측벽(420), 상판(430)과 중간벽체(450)는 2열 박스구조물이 일체로 형성되어, 지중에 매립되는 시공심도를 가지도록 형성되는 지장구조물이 있는 경우의 탑다운공법.


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