KR102526362B1 - 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착과 동시에 수직구 라이닝 콘크리트를 타설하여 별다른 지지구조물의 설치 없이 신속하고 경제적으로 수직구 구조물을 시공할 수 있는 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치에 관한 것이다.
본 발명은 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에 위치되는 타설관(100)과 상기 타설관 하부에 연장 설치되는 연결관(200)을 통한 콘크리트 타설시 발생할 수 있는 재료분리와 진공구간에 의한 막힘현상을 방지하기 위하여, 콘크리트의 낙하속도를 완화시켜 줄 수 있는 감속구간(110,210) 형성과 진공구간 제거를 위한 통기공(310)이 형성된 연통관(300)을 구비하고, 수직구 구조물의 철근 배근 방식을 지상에서 원형철근망(400)을 조립하고 수직구 내부로 투입될 수 있도록 압축하여 직경을 축소시켜 언더폼(500)을 통해 운반하고 상기 원형철근망(400)의 직경을 원래대로 회복하여 설치한다.

Description

하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 장치 및 방법{Apparatus for constructing downward vertical structure}

본 발명은 굴착과 동시에 지상에서 콘크리트를 하향 타설하여 별다른 지지구조물의 설치 없이 신속하고 경제적으로 수직구 구조물을 시공할 수 있는 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수직구 구조물의 시공은 터파기 후 외곽부에 가설 흙막이벽을 설치하고, 가설 흙막이벽에 걸리는 토압을 지보재로 지지하면서 수직구를 굴착한 다음, 굴착상태 하에서 공사용 자재나 장비를 투입하기 위해 임시개방하여 일정기간 사용한 후에, 수직구의 바닥에서부터 철근을 배근하여 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설한 다음, 콘크리트의 양생이 완료되면 거푸집을 해체하는 방식으로 하부에서 지상을 향해 상향식으로 수직구 구조물을 단계적으로 완성해 나가게 된다.

이와 같은 전통적인 상향식 공법을 통해 수직구 구조물을 시공하게 되면, 수직구 굴착시 형성된 절개면이 장기간 자유면 상태로 남게 되므로 유지관리에 대한 어려움이 있고, 가설흙막이 벽 설치시에 함께 설치되는 지지구조물 공사로 인한 공정의 복잡성과 아울러 작업의 위험성 및 폐기물의 발생 등 여러 가지 문제점들이 발생하게 된다.

따라서, 최근에는 토지 이용효율을 높이면서 공기가 빠르고 경제적이며 구조적으로 안전한 하향식 공법(Top-Down Method)이 각광을 받고 있다.

하향식 공법의 일예로서 본 출원인에 의해 국내 특허 제2358570호를 통해 개시된 "절개면 보강을 위한 하향식 콘크리트 타설 보강공법"이 알려져 있다.

상기한 공법은 굴착지점을 일정 깊이로 굴착하는 단계와, 상기 굴착에 따라 형성되는 절개면으로부터 일정 간격을 두고 거푸집을 설치하고 상기 절개면과 거푸집 사이에 일정간격으로 타설관 설치하는 단계와, 상기 절개면과 거푸집 사이에서 상기 타설관이 점유하는 영역을 제외한 영역에 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 구조물을 형성하는 단계와, 상기 굴착된 지점과 이어지게 일정 깊이로 추가 굴착하고 추가 굴착한 절개면으로부터 일정 간격을 두고 거푸집을 설치한 다음 상기 절개면과 거푸집 사이에 기 설치된 타설관 중 일부의 타설관 하부에 연결관을 설치하는 단계와, 추가 굴착한 절개면과 거푸집 사이로 상기 연결관이 점유하는 영역을 제외한 영역에 상기 타설관을 통해 콘크리트를 타설하고 양생하여 추가 콘크리트 구조물을 형성하는 단계와, 추가 굴착된 지점과 이어지게 일정 깊이로 추가 굴착하고 추가 굴착한 절개면으로부터 일정간격을 두고 거푸집을 설치하는 단계와, 추가 굴착한 절개면과 거푸집 사이에 상기 연결관을 통해 콘크리트를 타설하고 양생하여 추가 콘크리트 구조물을 형성하는 단계로 구성된다.

상기의 방식에 의한 하향식 수직구 구조물 시공공법은 굴착과 동시에 타설관과 거푸집을 단계별로 시공하고 하향 타설함으로써 상부에 형성된 콘크리트 구조물이 절개면을 지지하게 하여 별다른 지지구조물의 설치 없이 신속하고 경제적으로 수직구 구조물을 연속 시공할 수 있게 된다.

그러나, 상기의 방식에 의한 하향식 수직구 구조물 시공공법은 수직구의 특성상 지하 수십 미터에 이르는 깊은 지중구조물인 관계로 콘크리트 타설시 타설관을 통한 콘크리트의 자유낙하로 인하여 콘크리트 재료가 분리되는 문제가 발생된다.

또한, 콘크리트 타설시 여러가지 예기치 못한 상황들로 인하여 콘크리트 공급이 중지되는 경우, 상기 타설관 또는 연결관 내의 콘크리트 일부가 자중에 의하여 타설관 또는 연결관 내부에서 흘러내리면서 타설관 또는 연결관 내부에 진공구간이 형성되는 문제가 발생된다.

타설관 또는 연결관 내부에 진공구간이 형성되면, 콘크리트 공급이 재개되어도 진공구간의 압력으로 인하여 진공구간을 제거하는 별도 조치 없이는 타설관 또는 연결관 내부로 콘크리트가 유입되지 않아 더 이상의 콘크리트 타설이 불가능해진다.

아울러, 콘크리트 타설 전에 구조물의 강도보강을 위하여 절개면과 거푸집 사이에 원형철근망을 설치하게 되는데, 이러한 원형철근망의 설치를 위한 인원 및 장비투입을 비롯하여 반복되는 거푸집 설치 및 해체 작업이 수직구 바닥에서 이루어지는 굴착공사와 간섭되면서 작업성이 크게 불량해지고 공기가 지연되면서 공사비용이 증대되며 안전사고의 위험도 높은바, 이에 대한 개선이 요구된다.

국내등록특허공보 제10-2358570호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 콘크리트 타설시 콘크리트의 자유낙하로 인한 재료분리에 의한 막힘현상을 방지하고, 타설관 또는 연결관 내에서 진공구간이 발생되지 않도록 하며, 원형철근망의 설치 및 거푸집의 설치와 해체의 반복작업이 굴착공사와의 간섭을 최소화하여 신속하고 안전하게 이루어지는 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에 위치되는 타설관과 상기 타설관 하부에 연장 설치되는 연결관을 구비하고, 상기 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트 타설 도중에 내부에서 진공구간이 발생되는 경우에 상기 진공구간으로 외부공기가 유입되도록 하여 진공구간을 제거하는 연통관이 내측 전구간에 걸쳐서 부착되며, 상기 연통관의 표면에는 전 구간에 걸쳐 다수의 통기공이 형성된다.

또한, 상기 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트의 낙하속도를 완화시켜 줄 수 있는 감속구간이 형성될 수 있다.

아울러, 상기 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에는 지상에서 조립된 원형철근망이 수직구 내로 투입될 수 있도록 압축되어 외경이 축소된 상태로 언더폼을 통해 수직구 내로 운반 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 원형철근망은 일정 간격을 두고 수직으로 배치된 동바리와, 상기 동바리를 사이에 두고 동바리의 바깥쪽과 안쪽으로 배근되어 상기 동바리들과 일체로 연결된 수직철근과 수평철근으로 구성된 철근망조립체와, 각 동바리의 상단에 회전 가능하게 구비된 인양고리와, 각 동바리의 외측에 상하로 이격되게 부착된 도르레와, 각 동바리의 하단에 구비된 캐스터와, 상기 도르레를 이용하여 수직구의 직경 보다 작은 직경을 가진 양단이 중첩된 원형으로 상기 철근망조립체를 압축시켜 감싸는 고정와이어를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 타설관과 연결관은 상기 원형철근망의 내부에 설치된다.

또한, 상기 언더폼은 하부데크와, 상기 하부데크의 직경을 확장시키도록 상기 하부데크의 외주면으로부터 인출되는 확장프레임과 상기 확장프레임의 상부에 고정되는 데크패널을 구비한 확장데크와, 상기 하부데크를 따라 일정 간격을 두고 고정된 수직지지대와, 상기 수직지지대의 길이를 신장시킬 수 있도록 상기 수직지지대의 하단으로부터 인출되는 보조지지대와, 상기 수직지지대를 통해 하부데크의 상부에 일정간격을 두고 설치되는 작업데크와, 상기 하부데크와 작업데크 및 작업데크들 끼리를 연결하는 작업자 이동용 사다리와, 상기 수직지지대의 상단에 신축 가능하게 설치되며, 원형철근망의 인양고리에 결속되는 원형철근망 거치대와, 상기 수직지지대에 일정 간격을 두고 설치된 거푸집 거치대와, 상기 원형철근망 거치대에 설치된 거푸집 인양부재를 구비할 수 있다.

아울러, 상기 거푸집은 양측단이 내측을 향해 직각으로 절곡된 복수의 거푸집 패널과, 각 거푸집 패널의 전면에 상하로 회동가능하게 설치되며 상기 거푸집 거치대를 통해 언더폼에 결속된 스크류잭과, 인접한 거푸집 패널들의 마주하는 양측단 사이로 끼워지는 탄성밀착부재와, 상기 거푸집 패널의 측단에 회동가능하게 설치되어 마주하는 두 거푸집 패널의 측단들의 외측으로 끼워져 상기 양측단을 결속시키는 결속부재와, 수직구의 굴착 바닥면에 놓여지는 수평지지대와, 상기 수평지지대의 상부에 놓여지는 바닥거푸집 패널과, 전면에 상기 바닥거푸집 패널의 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되며 절개면에 매설된 고정브라켓과, 상기 바닥거푸집 패널의 상부에 놓여지는 누수방지용 탄성패널을 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 방법은 수직구를 일정깊이 굴착하는 단계와, 언더폼을 이용하여 굴착된 수직구 내부로 타설관이 구비된 원형철근망을 압축하여 직경을 축소시킨 상태로 투입하는 단계와, 원형철근망의 압축 상태를 해제시켜 원래 직경으로 회복시킨 다음 수직구의 절개면에 밀착시키고 상기 언더폼을 지상으로 인출시키는 단계와, 인출된 언더폼을 이용하여 거푸집을 수직구 내부로 투입하는 단계와, 수직구 내부로 투입된 거푸집을 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치하는 단계와, 지상에서 타설관을 통해 거푸집 내부로 콘크리트를 타설하는 단계와, 타설된 콘크리트의 양생이 완료된 후 거푸집을 해체하고 언더폼을 이용하여 상기 거푸집을 지상으로 인출시키는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 하향식 콘크리트 타설 방식을 통해 수직구 구조물 시공시, 타설관과 연결관 내부에 연통관이 구비되어 있기 때문에 콘크리트 타설시 상기 타설관 또는 연결관 내부에 진공구간이 형성되는 경우에 상기 연결관을 통해 상기 진공구간으로 외부공기가 유입되면서 진공구간 발생에 의한 막힘현상이 방지되고, 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에 형성된 감속구간에 의하여 재료분리에 의한 막힘을 방지할 수 있으며, 하향식으로 단계별로 수직구 콘크리트를 타설함으로써 상부에 형성된 콘크리트 구조물이 절개면을 지지하게 되어 별다른 지지구조물의 설치없이 신속하고 경제적으로 시공이 이루어지는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 지상에서 선 조립된 원형철근망과 거푸집이 언더폼을 통해 수직구 내로 조립된 상태로 투입되므로 단계별로 반복되는 원형철근망의 설치와 더불어 거푸집의 설치 및 해체작업이 수직구 바닥에서 이루어지는 굴착공사와의 갑섭을 줄이게 되어 신속하고 안전하게 공사가 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 시공된 수직구 구조물의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치의 사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 원형철근망의 분해사시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 원형철근망의 평면도.
도 5는 본 발명을 구성하는 원형철근망이 언더폼을 통해 수직구 내로 투입된 상태를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명을 구성하는 거푸집이 수직구 내에서 확장 설치된 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명을 구성하는 거푸집이 언더폼을 통해 수직구 내로 투입된 상태를 나타내는 단면도.
도 8은 도 7의 거푸집을 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명을 구성하는 거푸집이 수직구 내에서 설치된 상태를 나타내는 단면도.
도 10은 도 9의 거푸집을 나타내는 평면도.
도 11은 본 발명을 구성하는 결속부재의 사용상태사시도.
도 12는 본 발명을 구성하는 수직철근의 이음시공 상태를 나타내는 단면도.
도 13은 본 발명을 구성하는 타설관과 연결관의 이음시공 상태를 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명을 구성하는 탄성관이 설치된 상태를 나타내는 단면도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 시공된 수직구 구조물의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치의 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치는 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에 타설관(100)과, 상기 타설관(100)의 하부에 연장 설치되는 연결관(200)을 포함한다.

그리고, 상기 타설관(100)과 연결관(200) 중 적어도 일측 이상에는 연통관(300)이 부착된다.

상기 연결관(200)은 타설관(100)과 대비할 때 그 형태가 동일하므로 연통관(300)이 부착된 상태를 별도로 도시하지는 아니하였다.

상기 연통관(300)은 타설관(100) 및 연결관(200)의 내측에 전구간에 걸쳐 부착되며, 표면에는 전 구간에 걸쳐 다수의 통기공(310)이 형성된다. 상기 연통관(300)의 직경은 콘크리트 타설에 지장이 없는 한, 특별히 한정하지 않는다.

이와 같이 구성된 상기 연통관(300)은 콘크리트 타설시 여러가지 예기치 못한 상황들로 인하여 콘크리트 공급이 중지되어 상기 타설관(100) 또는 연결관(200) 내의 콘크리트 일부가 자중에 의하여 타설관(100) 또는 연결관(200) 내부에서 흘러내리면서 타설관(100) 또는 연결관(200) 내부에 진공구간이 형성되는 경우, 상기 진공구간으로 외부공기를 유입시켜 상기 타설관(100) 또는 연결관(200)의 막힘을 즉시 해소시켜 주거나 막힘 현상을 미연에 방지한다.

한편, 상기 타설관(100)과 연결관(200) 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트의 낙하속도를 완화시켜 줄 수 있는 감속구간(110,210)이 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 감속구간(110,210)은 설치효과를 극대화시킬 수 있도록 타설관(100)과 연결관(200)의 하부에 형성되는 것이 좋다.

이 경우, 상기 감속구간(110,210)은 하향경사부 또는 완곡부의 형태로 이루어질 수 있다. 상기 하향경사부 또는 완곡부는 상기 타설관(100) 또는 연결관(200)의 일부를 이루도록 상기 타설관(100) 또는 연결관(200)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도의 관으로 제작된 후 상기 타설관(100) 또는 연결관(200)에 부착될 수도 있다.

이와 같이, 상기 타설관(100)과 연결관(200)에 감속구간(110,210)이 형성되면 지상에서부터 낙하하는 콘크리트가 감속구간(110,210)을 경유하는 과정에서 낙하속도가 경감되므로 재료 분리에 의한 막힘현상이 방지된다.

한편, 상기 타설관(100)과 연결관(200) 내부에 설치된 연통관(300) 역시 타설관(100)과 연결관(200)에 대응되는 감속구간을 가진다.

또한, 상기 타설관(100)과 연결관(200)의 하단에는 이음용 소켓(350)이 결합될 수도 있다.(도 13 참조)

도 3은 본 발명을 구성하는 원형철근망의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명을 구성하는 원형철근망의 평면도이며, 도 5는 본 발명을 구성하는 원형철근망이 언더폼을 통해 수직구 내로 투입된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명을 구성하는 거푸집이 수직구 내에서 확장 설치된 상태를 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에는 지상에서 공사의 편의성과 신속한 시공을 위하여 원형철근망(400)이 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 원형철근망(400)은 언더폼(500)을 통해 수직구 내로 투입되며, 일정 간격을 두고 수직으로 배치된 동바리(410)와 철근망조립체(420)와 인양고리(430)와 도르레(440)와 캐스터(450)와 고정와이어(460)를 구비할 수 있다.

상기 철근망조립체(420)는 동바리(410)들 사이에 두고 동바리의 바깥쪽과 안쪽으로 배근되어 상기 동바리(410)들과 일체로 연결된 수직철근과 수평철근으로 구성된다.

이 경우, 상기 타설관(100) 또는 연결관(200)은 원형철근망(400)의 내부에 설치되며, 설치위치는 수직구의 규격과 콘크리트의 타설량 등을 감안하여 적정한 위치에 배치한다.(도 4 참조)

한편, 상기 수직철근(A)의 하단에는 원활한 이음시공을 위하여 커플러(421)가 끼워지고, 상기 커플러(421)의 하단에는 콘크리트의 침투를 방지하기 위한 밀봉마개(422)가 결합되는 것이 바람직하다.(도 12 참조)

그리고, 상기 인양고리(430)는 각 동바리(410)의 상단에 설치된다. 상기 인양고리(430)는 지상의 인양장비와의 용이한 연결을 위하여 회전가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도르레(440)는 각 동바리(410)의 외측에 상하로 이격되게 부착된다.

아울러, 상기 캐스터(450)는 철근망조립체(420)의 압축 및 복원을 위한 이동이 용이하게 이루어지도록 각 동바리(410)의 하단에 설치된다.

그리고, 상기 고정와이어(460)는 도르레(440)를 이용하여 상기 철근망조립체(420)를 계획된 직경으로 압축하기 용이하도록 원형철근망(400) 주위를 원형으로 감싸 고정한다.

이와 같이 구성된 원형철근망(400)은 지상에서 제작되어 압축된 상태로 언더폼(500)을 통해 수직구 내로 투입된다.

이때, 상기 원형철근망(400)은 수직구의 직경에 대응되는 정규 사이즈의 원형으로 제작된 이후에 수직구로의 원활한 투입이 가능하도록 수직구의 직경보다 작은 계획된 직경으로 압축되어 직경이 강제 축소된 상태로 언더폼(500)에 탑재되어 수직구 내부로 투입된다.

이를 위하여, 상기 철근망조립체(420)는 고정와이어(460)를 통해 양단이 중첩된 원형으로 압축된다. 상기 고정와이어(460)가 도르레(440)에 지지되어 있기 때문에 고정와이어(460)에 큰 힘을 가하지 않고도 철근망조립체(420)를 용이하게 압축시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 철근망조립체(420)는 고정와이어(460)가 감겨진 상태에서 수평철근의 일측을 상하로 절단하게 되고 절단면 양측에 설치된 동바리(410)에 고정와이어(460)의 양단을 결속시켜 서로 어긋나게 당김으로써 원형으로 강제 축소가 이루어지게 된다.

상기 철근망조립체(420)의 축소 정도는 수직구 상부에 기형성된 콘크리트 구조물의 두께와 작업자들의 출입에 사용되는 리프트 등의 돌출부 등을 감안하여 정규 사이즈의 직경에 대하여 3/4 정도의 직경을 갖도록 축소되는 것이 바람직하나, 이에 국한될 필요는 없고 다양한 작업 편의와 안전 등을 고려하여 시공 환경에 맞추어 자유롭게 설정하면 된다.

한편, 수직구의 절개면에는 상기 동바리(410)를 고정할 수 있도록 고정용 고리(690)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 언더폼(500)은 하부데크(510)와, 상기 하부데크(510)의 직경을 확장시키도록 상기 하부데크(510)의 외주면으로부터 인출되는 확장데크(520)와, 상기 하부데크(510)를 따라 일정 간격을 두고 고정된 수직지지대(530)와, 상기 수직지지대(530)의 길이를 신장시킬 수 있도록 상기 수직지지대(530)의 하단으로부터 인출되는 보조지지대(540)와, 상기 수직지지대(530)를 통해 하부데크(510)의 상부에 일정간격을 두고 설치되는 작업데크(550)와, 상기 하부데크(510)와 작업데크(550) 및 작업데크(550)들 끼리를 연결하는 작업자 이동용 사다리(560)와, 상기 수직지지대(530)의 상단에 신축 가능하게 설치되며 상기 원형철근망(400)의 인양고리(430)에 결속되는 원형철근망 거치대(570)와, 상기 수직지지대(530)에 일정 간격을 두고 설치된 거푸집 거치대(580)와, 상기 원형철근망 거치대(570)에 설치된 거푸집 인양부재(590)를 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 확장데크(520)는 하부데크(510)의 직경을 확장시키도록 상기 하부데크(510)의 외주면으로부터 인출되는 확장프레임(521)과, 상기 확장프레임(521)의 상부에 고정되는 데크패널(522)로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 언더폼(500)의 구조적 강도가 취약해지지 않도록 상기 하부데크(510)와 작업데크(550)는 링 형태로 이루어지고, 상기 수직지지대(530)는 하부데크(510)와 작업데크(550)의 외측면을 따라 일정간격을 두고 설치되는 외부 수직지지대(531)와 하부데크(510)와 작업데크(550)의 내측면을 따라 일정간격을 두고 설치되는 내부 수직지지대(532)로 구성될 수 있다.

상기 거푸집 인양부재(590)는 원형철근망 거치대(570)와 거푸집에 각각 설치된 도르레와, 상기 도르레에 감겨져 거푸집에 고정된 와이어와, 상기 와이어를 견인하는 견인모터(전동윈치)로 구성될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없고 다양한 방식의 인양부재가 적용될 수 있다.

따라서, 작업자는 원형철근망(400)의 제작이 완료되면 인양고리(430)에 지상의 인양장비를 결속한 후에 하부데크(510)의 상부로 원형철근망(400)을 인양하여 올려 놓은 다음, 상기 인양장비와 인양고리(430)와의 결속을 해제하고, 원형철근망 거치대(570)를 신장시킨 다음 상기 원형철근망 거치대(570)와 원형철근망(400)의 인양고리(430)를 결속시킨 후에 인양장비를 언더폼(500)의 상단에 결속하여 수직구 내부로 투입하면 원형철근망(400)을 조립위치로 신속하고 안전하게 이동시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명을 구성하는 거푸집이 언더폼을 통해 수직구 내로 투입된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 8은 도 7의 거푸집을 나타내는 평면도이고, 도 9는 본 발명을 구성하는 거푸집이 수직구 내에서 설치된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 10은 도 9의 거푸집을 나타내는 평면도이고, 도 11은 본 발명을 구성하는 결속부재의 사용상태사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 언더폼(500)을 이용하면 거푸집(600)도 수직구 내부로 신속하고 안전하게 이동시킬 수 있게 된다.

이 경우, 상기 거푸집(600)은 양측단(611,611)이 내측을 향해 직각으로 절곡된 복수의 거푸집 패널(610)과, 상기 거푸집 패널(610)의 설치 및 해체가 용이하게 이루어지도록 상기 거푸집 패널(610)의 내측면에 힌지를 통해 상하로 회동이 가능하게 설치되며 거푸집 거치대(580)를 통해 언더폼(500)에 결속되는 스크류잭(620)과, 각 거푸집 패널(610)의 측단(611)에 부착된 탄성밀착부재(630)와, 상기 거푸집 패널(610)의 측단(611)에 회동가능하게 설치되어 마주하는 두 거푸집 패널(610)의 측단(611)들의 외측으로 끼워져 상기 양측단(611,611)을 결속시키는 결속부재(640)와, 수직구의 굴착 바닥면에 놓여지는 수평지지대(650)와, 상기 수평지지대(650)의 상부에 놓여지는 바닥거푸집 패널(660)과, 전면에 상기 바닥거푸집 패널(660)의 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되며 절개면에 매설된 고정브라켓(670)과, 상기 바닥거푸집 패널(660)의 상부에 놓여지는 누수방지용 탄성패널(680)을 구비할 수 있다.

따라서, 언더폼(500)의 외부 수직지지대(531)에 결합된 거푸집지지대(580)에 거푸집(600)을 장착한 후에 지상의 인양장비를 통해 수직구 내부의 거푸집 설치 위치로 안전하게 투입하여 이동시키고, 거푸집 인양부재(590)를 이용하여 거푸집패널(610)을 인양하게 되면 자중에 의해 거푸집지지대(580)에 힌지에 의해 매달려 있던 거푸집패널(610)이 상하로 회동하면서 수직상태로 정렬된다. 이 상태에서 스크류잭(620)을 조작하여 거푸집패널(610)을 콘크리트 타설위치에 밀착 고정시키면 거푸집(600)의 설치가 완료된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치를 이용하여 수직구 구조물이 시공되는 과정을 설명한다.

먼저, 수직구를 일정깊이로 굴착한다.

즉, 수직구를 1회 콘크리트 타설 높이를 고려하여 일정 깊이로 굴착하는 것이다. 이때, 굴착면은 가시설을 이용하여 보호한다.

그리고, 상기 절개면에 섬유질매트와 숏크리트를 이용하여 유도배수층을 형성시킨 다음, 수평지지대(650)들과 바닥거푸집 패널(660)들을 지상의 인양장비를 이용하여 수직구의 바닥으로 운반한 후에, 수직구의 바닥에 수평지지대(650)들을 절개면에 밀착되게 원형으로 설치한다.

한편, 숏크리트 시공 전, 수직구의 절개면에는 수평지지대(650)의 상단과 동일 수평선상에 삽입홈이 위치하도록 고정브라켓(670)이 설치되고, 원형철근망(400)의 동바리(410)가 설치될 위치에 고정용 고리(690)가 설치된다.

수평지지대(650)의 설치가 완료되면, 수평지지대(650)의 상부에 바닥거푸집 패널(660)을 올려 놓고 바닥거푸집 패널(660)의 단부가 고정브라켓(670)의 삽입홈으로 끼워지도록 상기 바닥거푸집 패널(660)을 절개면측으로 밀착시킨다.

그리고, 상기 바닥거푸집 패널(660)의 상부에 누수방지용 탄성패널(680)을 올려 놓는다. 이때, 상기 누수방지용 탄성패널(680)은 바닥거푸집 패널(660)들 사이를 커버하도록 바닥거푸집 패널(660)들과 엇갈리게 올려 놓는다. 이렇게 하면 추후 콘크리트 타설시 상기 바닥거푸집 패널(660)들 사이로 콘크리트가 누설되지 않게 된다.

그리고, 언더폼(500)을 이용하여 원형철근망(400)을 수직구로 투입하여 바닥거푸집 패널(660)의 상부에 위치시킨 다음, 언더폼(500)의 하부데크(510)의 외주면으로부터 바닥거푸집 패널(660)에 근접하도록 확장프레임(521)을 인출시키고 상기 확장프레임(521)의 상부에 데크패널(522)을 고정하는 방식으로 확장데크(520)를 설치한다.

이에 따라서, 하부데크(510)의 직경이 바닥거푸집 패널(660)에 근접할 정도로 확장되면 고정와이어(460)의 결속을 해제한다.

이렇게 하면 압축된 원형철근망(400)이 풀어지면서 정규 사이즈의 직경으로 일부 회복하게 되며, 절개면에 설치된 고정용 고리(690)에 동바리(410)를 당겨가며 연결하게 되면 원형철근망(400)이 정규 사이즈의 직경으로 완전하게 회복하게 된다.

이때 설치된 동바리(410)는 다음 단계에 하부에 설치되는 동바리(410)와 상하로 맞추어 정렬시키는 기준이 된다. 아울러, 원형철근망(400) 하부에 구비된 캐스터(450)를 통해 정렬작업이 매우 용이하게 이루어지게 된다.

원형철근망(400)의 정렬이 완료되면, 압축을 위하여 절단한 원형철근망(400)의 양단을 이음 시공한 후에 동바리(410)에 설치된 캐스터(450)와 인양고리(430)와 도르레(440)들을 모두 제거한다.

이때, 원활한 타설을 위하여 상기 원형철근망(400)의 내측에는 수평철근과 수직철근 사이로 함석판재를 사용하여 제작된 경사슈트(도시 안됨)가 추가로 설치될 수도 있다.

그리고, 언더폼(500)의 확장데크(520)를 해체하여 하부데크(510)의 직경을 원래대로 축소시킨 후에 언더폼(500)을 지상으로 인양한다.

그리고, 언더폼(500)에 거푸집 패널(610)을 장착한 다음 수직구 내로 상기 언더폼(500)을 재투입하고 바닥거푸집 패널(660) 상부에 거푸집 패널(610)을 위치시킨다.

그리고, 거푸집 인양부재(590)를 이용하여 거푸집패널(610)을 거푸집 거치대(580)에 수직으로 고정하고 스크류잭(620)을 이용하여 거푸집 패널(610)을 개략적으로 정렬시킨 다음, 인접한 거푸집 패널(610)들의 마주하는 양측단(611,611) 사이를 통하여 콘크리트가 누설되지 않도록 결속부재(640)를 이용하여 거푸집 패널(610)들의 양측단(611,611)을 결속시킨 다음 다시 스크류 잭(620)을 이용하여 거푸집 패널(610)들을 긴밀히 밀착시켜 가며 거푸집 패널(610)의 설치를 완료한다.

거푸집 패널(610)의 설치가 완료되면 절개면과 거푸집 패널(610) 사이에서 상기 타설관(100)이 점유하는 영역을 제외한 영역에 콘크리트를 타설하고 양생하여 1차 콘크리트 구조물(C1)을 형성시킨다.

1차 콘크리트 구조물(C1)이 완성되면, 거푸집 패널(610)들의 양측단(611,611)의 결속을 해제한 다음, 스크류 잭(620)과 인양부재(590)을 이용하여 거푸집 패널(610)을 수직구 내로 투입되기 전의 원래 상태로 복원시킨 후에 언더폼(500)을 지상으로 인양한다. 이때, 바닥거푸집 패널(660)과 수평지지대(650)도 해체하여 언더폼(500)을 통해 지상으로 함께 인양한다.

이어서, 1차 콘크리트 구조물(C1) 하부에 2차 콘크리트 구조물(C2)을 하향 시공한다.

상기 2차 콘크리트 구조물(C2)은 다음과 같은 순서로 시공된다.

먼저, 2차 콘크리트 타설 높이를 고려하여 1차 콘크리트 구조물(C2)의 하방으로 일정 깊이를 굴착한 후에 수직구 바닥에 상기와 동일한 방법으로 수평지지대(650)와 바닥거푸집 패널(660)과 누수방지용 탄성패널(680)을 설치하고 누수방지용 탄성패널(680)의 상부에 상기와 동일한 방법으로 원형철근망(400)을 설치한다.

이때, 상기 원형철근망(400)의 내부에는 연결관(200)이 설치된 상태로서, 상기 연결관(200)은 1차콘크리트 구조물(C1) 내의 타설관(100)의 하부에 수직으로 위치되도록 설치한다.

아울러, 상기 원형철근망(400)의 동바리(410)는 1차콘크리트 구조물(C1) 내의 동바리(410)의 하부에 수직으로 위치되도록 설치하여 수직철근(A)과 연결관(200)의 이음이 용이하도록 한다.

그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 원형철근망(400)의 수직철근(A)을 상부의 1차 콘크리트 구조물(C1)의 수직철근(A)과 이음 시공을 실시한다.

이 경우, 수직철근(A)의 이음시공은 1차 콘크리트 구조물(C1)의 수직철근(A) 하단에 끼워진 커플러(421)로부터 밀봉마개(422)를 제거한 후에 상기 커플러(421)의 내측으로 연결철근(B)의 상부를 삽입하고 원형철근망(400)의 수직철근(A) 상단에 결속선을 이용하여 고정한다.

만일 수직철근(A)과 커플러(421)와 연결철근(B) 사이에 이격이 발생되면 보조철근(D)을 덧대는 방식으로 상하 수직철근(A)을 연결한다.

그리고, 도 13에 도시된 바와 같이, 1차 콘크리트 구조물(C1)의 타설관(100)과 하부의 연결관(200)의 이음은 이음용 소켓(350)을 이용하거나 용접을 통해 밀실하게 수행된다.

이 경우, 상기 이음용 소켓(350)의 내측 상부와 하부에는 각각 콘크리트의 누설을 방지하는 고무링(351)이 설치된다.

이중, 이음용 소켓(350)을 이용하는 경우에는 먼저 하부의 연결관(200)에 이음용 소켓(350)을 끼운 상태에서 상기 타설관(100) 내에 설치된 연통관(300)과 하부의 연결관(200) 내에 설치된 연통관(300) 사이에 보조연통관(300a)을 용접하여 수직으로 연결한 다음, 상기 이음용 소켓(350)을 하부의 연결관(200)을 따라 밀어 올려 타설관(100)과 중첩되게 위치시킨 상태에서 조임볼트를 이음용 소켓(350)에 관통 체결시키면, 상기 이음용 소켓(350)이 견고하게 고정되면서 1차 콘크리트 구조물(C1)의 타설관(100)과 하부의 연결관(200)이 밀실하게 연결된다.

이때, 이음용 소켓(350)의 내측 상부와 하부에 설치된 고무링(351)의 외측으로 접착성 폴리머(352)를 도포하면 고무링(351)의 틈새를 통한 콘크리트의 누설까지 완벽하게 차단할 수 있게 된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 타설관(100) 및 연결관(200)의 하단에는 제거가 용이하도록 압축스티로폼이나 코르크류 등의 탄성소재로 이루어진 탄성관(360)이 결합될 수 있다.

상기 탄성관(360)은 거푸집 해체시 제거됨으로써 용접이나 소켓을 이용한 연결관(200) 이음 시공시 여유공간을 제공하여 이음 시공이 용이하게 이루어지도록 돕는다.

아울러, 상기 탄성관(360)과 바닥거푸집 패널(660) 사이에는 누수방지용 탄성패널(680)이 놓여지므로 타설된 콘크리트가 탄성관(360)의 내측으로 유입되지 않는다.

이와 같이, 1차 콘크리트 구조물(C1)의 수직철근(A)과 타설관(100)이 하부의 수직철근(A)과 연결관(200)에 연결되면, 상기와 동일한 방법으로 바닥거푸집 패널(660)과 언더폼(500)을 이용하여 거푸집 패널(610)을 설치한 후에 1차 콘크리트 구조물(C1) 내의 타설관(100) 중에 연결관(200)이 연결되지 않은 타설관(100)들 측으로만 콘크리트를 타설하여 1차 콘크리트 구조물(C1) 하부에 2차 콘크리트 구조물(C2)을 형성시킨다.

이와 같은 과정을 거쳐 2차 콘크리트 구조물(C2)이 완성되면, 2차 콘크리트 구조물(C2) 하부에 3차 콘크리트 구조물(C3)을 하향 시공한다.

상기 3차 콘크리트 구조물(C3)의 시공순서는 2차 콘크리트 구조물(C2)의 시공순서와 동일하며, 타설되는 콘크리트가 타설관(100)과 연결관(200)을 통해 거푸집(600)측으로 배출되는 점이 상이하다.

이 경우, 콘크리트 타설시 여러가지 예기치 못한 상황들로 인하여 콘크리트 공급이 중지되어 상기 타설관(100)과 연결관(200) 내의 콘크리트 일부가 자중에 의하여 타설관(100)과 연결관(200) 내부에서 흘러내리면서 타설관(100)과 연결관(200) 내부에 진공구간이 형성되더라도, 타설관(100)과 연결관(200) 내부에 설치된 연통관(300)에 의하여 상기 진공구간으로 외부공기가 유입되므로 타설관(100)과 연결관(200)의 막힘이 해소 또는 방지된다.

아울러, 타설관(100)과 연결관(200)에 형성된 감속구간(110,210)에 의하여 수직으로 자유낙하하는 콘크리트의 낙하속도가 경감되면서 재료분리에 의한 막힘현상이 방지된다.

또한, 3차 콘크리트 구조물(C3)의 시공순서는 2차 콘크리트 구조물(C2)의 시공순서와 동일하며, 상부의 연결관(200)과 하부의 연결관(200)을 이음 시공하게 되는 점이 상이하다.

이 경우, 상부의 연결관(200)과 하부의 연결관(200) 사이의 이음시공은 상술한 상부의 타설관(100)과 연결관(200)의 연결시공 방법과 동일하게 이루어진다.

이와 같은 방식으로 3차 콘크리트 구조물(C3)이 완성되며, 목표로 하는 깊이까지 상기 3차 콘크리트 구조물(C3) 시공을 반복적으로 하향 시공하여 최종적인 수직구 구조물을 완성한다.

이와 같이, 본 발명은 언더폼(500)을 이용하여 지상에서 선 조립된 원형철근망(400)과 거푸집(600)이 수직구 내로 투입되므로 원형철근망(400)의 설치 및 거푸집(600)의 설치와 해체가 굴착공사 장비와의 간섭됨을 적게하여 신속하고 안전하게 이루어지게 된다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

100...타설관 110...감속구간
200...연결관 300...연통관
310...통기공 400...원형철근망
410...동바리 420...철근망조립체
430...인양고리 440...도르레
450...캐스터 460...고정와이어
500...언더폼 510...하부데크
520...확장데크 530...수직지지대
540...보조지지대 550...작업데크
560... 작업자 이동용 사다리
570...원형철근망 거치대 580...거푸집 거치대
590...거푸집 인양부재 600...거푸집
610...거푸집 패널 620...스크류잭
630...탄성밀착부재 640...결속부재
650...수평지지대 660...바닥거푸집 패널
670...고정브라켓 680...누수방지용 탄성패널
A...수직철근

Claims (6)

1. 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에 위치되는 타설관과, 상기 타설관 하부에 연장 설치되는 연결관을 구비하고,
   상기 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트 타설 도중에 내부에서 진공구간이 발생되는 경우에 상기 진공구간으로 외부공기가 유입되도록 하여 진공구간을 제거하는 연통관이 내측 전구간에 걸쳐서 부착되며,
   상기 연통관의 표면에는 전 구간에 걸쳐 다수의 통기공이 형성되고,
   상기 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트의 낙하속도를 완화시켜 줄 수 있는 감속구간이 형성된 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치.
2. 삭제
3. 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에 위치되는 타설관과, 상기 타설관 하부에 연장 설치되는 연결관을 구비하고,
   상기 타설관과 연결관 중 적어도 일측 이상에는 콘크리트 타설 도중에 내부에서 진공구간이 발생되는 경우에 상기 진공구간으로 외부공기가 유입되도록 하여 진공구간을 제거하는 연통관이 내측 전구간에 걸쳐서 부착되며,
   상기 연통관의 표면에는 전 구간에 걸쳐 다수의 통기공이 형성되고,
   상기 수직구의 절개면과 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치되는 거푸집의 사이에는 지상에서 조립된 원형철근망이 수직구 내로 투입될 수 있도록 압축되어 외경이 축소된 상태로 언더폼을 통해 수직구 내로 운반된 후 원래대로 확장시켜 설치되고,
   상기 원형철근망은 일정 간격을 두고 수직으로 배치된 동바리와, 상기 동바리를 사이에 두고 동바리의 바깥쪽과 안쪽으로 배근되어 상기 동바리들과 일체로 연결된 수직철근과 수평철근으로 구성된 철근망조립체와, 각 동바리의 상단에 회전 가능하게 구비된 인양고리와, 각 동바리의 외측에 상하로 이격되게 부착된 도르레와, 각 동바리의 하단에 구비된 캐스터와, 상기 도르레를 이용하여 수직구의 직경 보다 작은 직경을 가진 양단이 중첩된 원형으로 상기 철근망조립체를 압축시켜 감싸는 고정와이어를 구비하며,
   상기 타설관과 연결관은 상기 원형철근망의 내부에 설치된 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 언더폼은
   하부데크;
   상기 하부데크의 직경을 확장시키도록 상기 하부데크의 외주면으로부터 인출되는 확장프레임과, 상기 확장프레임의 상부에 고정되는 데크패널을 구비한 확장데크;
   상기 하부데크를 따라 일정 간격을 두고 고정된 수직지지대;
   상기 수직지지대의 길이를 신장시킬 수 있도록 상기 수직지지대의 하단으로부터 인출되는 보조지지대;
   상기 수직지지대를 통해 하부데크의 상부에 일정간격을 두고 설치되는 작업데크;
   상기 하부데크와 작업데크 및 작업데크들 끼리를 연결하는 작업자 이동용 사다리;
   상기 수직지지대의 상단에 신축 가능하게 설치되며, 원형철근망의 인양고리에 결속되는 원형철근망 거치대;
   상기 수직지지대에 일정 간격을 두고 설치된 거푸집 거치대; 및
   상기 원형철근망 거치대에 설치된 거푸집 인양부재를 구비한 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 거푸집은
   양측단이 내측을 향해 직각으로 절곡된 복수의 거푸집 패널;
   각 거푸집 패널의 전면에 상하로 회동가능하게 설치되며, 상기 거푸집 거치대를 통해 언더폼에 결속된 스크류잭;
   각 거푸집 패널들의 측단에 부착된 탄성밀착부재;
   상기 거푸집 패널의 측단에 회동가능하게 설치되어 마주하는 두 거푸집 패널의 측단들의 외측으로 끼워져 상기 양측단을 결속시키는 결속부재;
   수직구의 굴착 바닥면에 놓여지는 수평지지대;
   상기 수평지지대의 상부에 놓여지는 바닥거푸집 패널;
   전면에 상기 바닥거푸집 패널의 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 절개면에 매설된 고정브라켓; 및
   상기 바닥거푸집 패널의 상부에 놓여지는 누수방지용 탄성패널을 구비한 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공장치.
6. 수직구를 일정깊이 굴착하는 단계;
   언더폼을 이용하여 굴착된 수직구 내부로 타설관이 구비된 원형철근망을 압축하여 직경을 축소시킨 상태로 투입하는 단계;
   원형철근망의 압축 상태를 해제시켜 원래 직경으로 회복시킨 다음 수직구의 절개면에 밀착시키고 상기 언더폼을 지상으로 인출시키는 단계;
   인출된 언더폼을 이용하여 거푸집을 수직구 내부로 투입하는 단계;
   수직구 내부로 투입된 거푸집을 상기 절개면으로부터 일정 간격을 두고 설치하는 단계;
   지상에서 거푸집 내부로 콘크리트를 타설하는 단계;
   타설된 콘크리트의 양생이 완료된 후 거푸집을 해체하고 언더폼을 이용하여 상기 거푸집을 지상으로 인출시키는 단계를 포함하는 하향식 콘크리트 타설 방식을 이용한 수직구 구조물의 시공 방법.

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