KR20040031451A - Prestressed scaffolding method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하구조물을 건설하고자 할 때 원 구조물이 건설되는 동안 굴착된 지반의 붕괴를 막기 위하여 공사 기간동안 지중에 설치되는 가시설 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에이치 빔과 같은 수직파일과 띠장과 같은 수평파일에 강선을 이용하여 프리스트레싱을 가해줌으로써 수직파일을 지지해야 하는 버팀보의 개수를 대폭적으로 줄이는 가시설 공법으로서 기존의 설계와 시공방법을 대폭적으로 개선한 공법이다.The present invention relates to a temporary construction method installed in the ground during the construction period in order to prevent the collapse of the excavated ground during the construction of the original structure when the underground structure is to be constructed, more specifically, vertical piles and belts such as H beams and It is a construction method that significantly reduces the number of braces that need to support vertical piles by applying prestressing to the same horizontal pile by using steel wires. It is a method that greatly improves existing design and construction methods.
통상 기존의 지하철 공사나 건물의 지하층을 만들기 위하여 터파기를 하는 경우의 시공방법은, 우선 계획된 평면을 따라 설계 깊이까지 구멍을 뚫고, 수직파일을 설치한다. 수직파일의 설치가 끝나면, 부분적으로 굴착을 하고, 주형보와 복공판을 설치한다. 복공판의 설치가 끝나면 이후의 공사는 굴착작업과 굴착에 따른 버팀보의 설치가 반복되면서 공사가 진행된다. 따라서 이러한 가시설을 설계하기 위하여 굴착 단계별 토압과 버팀보에 작용하는 하중을 반복 계산하여, 최대값을 견딜 수 있도록 버팀보를 설치한다. 이런 방식으로 설계와 시공을 하다보니 버팀보의 개수가 많이 필요하게 되어, 대부분의 경우 2-3m 이내로 매우 촘촘하게 배치되며, 이렇게 촘촘하게 배치된 버팀보는 막장 내에서 건설자재의 운반이나, 중장비의 반입 및 공사 작업을 방해하는 매우 중대한 장애요인이 되고 있고, 추후 본 구조물이 설치될 때는 거푸집 작업이나 철근 작업에 막대한 지장을 초래하고 있으며, 본 구조물에 다수의 구멍이 생기는 것을 피할 수 없기 때문에, 완성된 지하구조물의 방수에 심각한 문제가 발생되고 있다.In general, the construction method in the case of digging in order to make a basement of an existing subway construction or a building, first drills a hole along the planned plane to the design depth, and installs a vertical pile. After the installation of the vertical pile, the excavation is partially carried out and the mold beam and the perforated plate are installed. After the installation of the perforated plate is completed, the subsequent construction is carried out by repeating the excavation work and the installation of the brace according to the excavation. Therefore, in order to design such a temporary facility, it is necessary to repeatedly calculate the earth pressure and load applied to the brace in the excavation stage and install the brace to endure the maximum value. The design and construction in this way requires a large number of braces, and in most cases, the braces are arranged very tightly within 2-3m, and the braces arranged in this way can be used to transport construction materials, carry in heavy equipment, and construct the construction. It becomes a very serious obstacle to the work, and when the structure is installed later, it causes enormous obstacles in formwork or reinforcing work, and since the formation of many holes in the structure cannot be avoided, the completed underground structure There is a serious problem with the waterproofing.
수직파일로는 강재 에이치 파일을 이용한 가시설 방법 이외에도 구멍 천공 후 콘크리트를 채워 넣는 콘크리트 파일을 사용하는 공법도 있고 강재 파일과 콘크리트 파일을 동시에 병행하여 사용하는 공법, 또는 쉬트파일을 사용하는 공법도 있으나, 지반에 구멍을 뚫은 뒤 파일로 벽면을 형성하여 지반 하중을 지지하도록 하는 기본 원리에는 큰 차이가 없다. 또한 프리플랙스보를 수직파일로 이용한 방법도 있으며, 쉬트파일에 에이치 파일을 붙여서 강성을 증가시키는 방법도 있다.As a vertical pile, in addition to a temporary facility using steel H pile, there is a method using a concrete pile to fill concrete after hole drilling, and a method using a steel pile and a concrete pile in parallel, or a method using a sheet pile. There is no major difference in the basic principle of drilling a ground and forming a wall with piles to support the ground load. In addition, there is a method of using a preflax beam as a vertical file, or a method of increasing rigidity by attaching an H file to a sheet file.
지하구조물을 건설하기 위한 가시설 공법 중 앞에서 언급된 버팀보가 없는 방법으로 어쓰앵커를 이용하여 강재 파일을 지지하는 공법이 있다. 이 방법은 파일의 뒷편 지반 속으로 경사구멍을 천공하여 강선이나 강봉을 삽입하고 삽입된 강봉의 끝 부분을 기계적인 방법이나 에폭시, 시멘트 그라우팅 등의 화학적인 방법을 사용하여 정착한 뒤, 강봉을 긴장하여 강재 파일을 고정시키는 방법이다. 이러한 방법으로 시공된 가시설은 내부 공간을 충분히 확보할 수 있어서 공사의 난이도가 개선되는 등의 장점이 있는 공법이다. 그러나 이 공법의 최대 단점은 이 공법이 복잡한 시내에서 적용될 경우, 거의 대부분의 경우 인접 사유지를 침범하게 되어 민원이 발생될 여지가 많다는 점이며, 공사비가 비싸다는 점도 큰 문제점의 하나이다.Among the temporary construction methods for the construction of underground structures, there is a method of supporting the steel piles using earth anchors without the support mentioned above. This method inserts steel wires or rods by drilling inclined holes into the back ground of the pile, and sets the ends of the inserted steel rods by mechanical methods or by chemical methods such as epoxy and cement grouting. To fix the steel file. The temporary facility constructed in this way is a method that has the advantage of improving the difficulty of the construction by securing sufficient internal space. However, the biggest disadvantage of this method is that if the method is applied in a complex city, most of the cases invade adjacent private lands, and there is much room for civil complaints.
실용신안20-258949에는 트러스를 이용하여 가시설에서 굴착단면의 중간을 지나가는 버팀보를 제거하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법은 비교적 깊이가 얕은 경우에 적용할 수 있을 것으로 기대되는데, 지표면 근처에 격자형으로 에이치빔을 이중으로 형성하고, 이들을 서로 수직재와 경사재로 보강하여 토압을 상부에 설치된 이들 2개 층의 트러스로서 받을 수 있도록 고안된 것이다. 이 방법은 지반 지지용 가시설의 버팀보 때문에 발생하는 굴착 및 본 구조물의 건설의 어려움을 극복하기 위하여 고안된 것으로, 굴착된 지반의 하부에 넓은 구조물이 들어가고 상부에는 좁은 구조물이 들어갈 경우에 편리한 공법으로 판단된다.Utility Model 20-258949 suggests a truss to remove braces passing through the middle of an excavation section in a temporary installation. This method is expected to be applicable in the case of relatively shallow depths. Double-beam H-beams are formed in a lattice form near the earth's surface, and they are reinforced with vertical and inclined ones, so that the earth pressure is applied to the upper two layers. It is designed to be accepted as a truss. This method is designed to overcome the difficulty of excavation and construction of this structure due to the support of temporary support for the ground support. It is judged to be a convenient method when a wide structure enters the lower part of the excavated ground and a narrow structure enters the upper part. .
특허 10-188465와 실용신안 20-247053에는 프리스트레싱을 이용한 띠장의 보강방법이 제시되어 있다. 이 방법은 기 설치된 띠장 위에 추가로 띠장을 설치하여 강선을 긴장함으로써 버팀보 사이의 간격을 넓히는 기술로서, 하나는 추가 띠장이 있는 경우이며, 다른 하나는 기존 에이치빔의 플랜지를 보강하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법은 버팀보의 간격을 넓히는데 어느 정도 효과가 있을 것으로 기대되나, 강선이 직선 배치되어 있어서, 토압에 의하여 띠장에 발생하는 포물선 형상의 모멘트 분포와 달리 일정한 크기의 부모멘트가 발생함으로써, 하중에 의한 모멘트와 그 분포가 서로 다르기 때문에 보강되는 띠장의 길이에 한계가 있다.Patent 10-188465 and Utility Model 20-247053 disclose a method of reinforcing a band using prestressing. This method is to increase the spacing between braces by tensioning steel wires by installing additional bands on the already installed bands, one of which has additional bands and the other to reinforce the flanges of existing H beams. have. This method is expected to have some effect in widening the spacing of the brace, but since the steel wires are arranged in a straight line, unlike the parabolic moment distribution generated in the band due to earth pressure, a constant size of the parent is generated. Because of the different moments and their distribution, there is a limit to the length of the band to be reinforced.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 공사진행에 막대한 지장을 주고 공사비의 증가 원인이 되는 버팀보를 대폭적으로 줄이는 방법을 제시함으로써, 지하에서의 공사 공간을 확보하고, 공사비를 대폭 절감할 수 있는 안전하고 효율적인 가시설 공법을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to secure a construction space in the basement, and to significantly reduce the construction cost by suggesting a method for significantly reducing the propulsion that causes enormous obstacles to the public works and increases the construction cost. It is to provide an efficient temporary construction method.
도 1은 기존 가시설 공법의 실시 예에 따른 굴착단면과 강재의 배치 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the excavation cross section and the steel according to the embodiment of the existing temporary construction method.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 전 굴착단면의 수직파일에 프리스트레싱이 도입된 단면도이다.2 is a cross-sectional view of pre-stressing introduced into the vertical pile of the entire excavation cross section according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 굴착 하부의 수직파일에 프리스트레싱이 도입된 단면도이다.3 is a cross-sectional view in which prestressing is introduced into a vertical pile of an excavation lower portion according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 굴착 상부는 수평으로, 굴착 하부는 수직으로 프리스트레싱이 도입된 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the excavation upper portion is horizontal, the excavation lower portion is vertically introduced in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5는 기존 가시설 공법의 실시 예에 따른 버팀보의 배치를 보여주는 정면도이다.5 is a front view showing the arrangement of the brace according to the embodiment of the existing temporary construction method.
도 6는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 버팀보가 제거되고, 대신 수평보가 강선으로 지지된 상태의 배치를 보여주는 정면도이다.Figure 6 is a front view showing the arrangement of the support beam is removed, the horizontal beam is supported by a steel wire in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예로서 도 3과 도 4의 단면이 적절히 배치되어 지하공간에 형성된 넓은 작업공간을 보여주는 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating a wide work space formed in the basement space by properly arranging cross sections of FIGS. 3 and 4 as an exemplary embodiment of the present invention.
도 8a는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수직파일이 설치된 굴착공정의 시작 전 시공단계를 보여주는 단면도이다.Figure 8a is a cross-sectional view showing the construction step before the start of the excavation process is installed vertical pile according to an embodiment of the present invention.
도 8b는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 굴착공정의 초기 시공단계를 보여주는 단면도이다.Figure 8b is a cross-sectional view showing the initial construction stage of the excavation process according to an embodiment of the present invention.
도 8c는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 굴착 공정에서 프리스트레싱된 수평보가 사용된 상태의 단면도이다.8C is a cross-sectional view of a prestressed horizontal beam used in an excavation process according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8d는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 가시설이 완성된 상태의 단면도이다.8D is a cross-sectional view of a completed temporary facility according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10.........수직파일20,21,22,23...버팀보10 ......... Vertical files 20,21,22,23 ...
30,31......중간파일40,41......주형보Medium file 40, 41 ......
45.........복공판50,51......수평보45 ............ Recover plate 50, 51 ...... Horizontal
60.........구조물70.........브레이싱60 ............ Structure 70 ......... Brace
11,14,17...받침대12,15,18...정착장치11, 14, 17 ... Base 12, 15, 18 ... Fixture
13,16,19...강선13,16,19 ... steel wire
본 발명의 설명에 앞서 개량 대상이 되는 기존 지하 가시설 공법의 개념도가 도1에 제시되어 있다. 기존 가시설 공법의 구성 요소는 우선 굴착된 양쪽 벽을 지지하는 수직파일(10)과 이들 파일을 연결하는 수평보(50) 및 수평보(50)와 수직파일(10)을 지지하는 버팀보(20)를 주 부재로 구성되어 있으며, 굴착 폭이 넓을 때에는 중간에 중간파일(30)을 추가로 설치하기도 한다. 수직파일(10)의 최상단에는 주형보(40)가 있으며, 주형보(40)위에는 복공판(45)이 있어서 차량 통행이 가능하도록 되어 있다. 또한 양쪽 측벽의 수직파일(10)들 사이에는 토류판이 있어서, 수직파일(10)들 사이의 흙이 무너져 내리는 것을 방지한다.Prior to the description of the present invention, a conceptual diagram of an existing underground temporary construction method for improvement is shown in FIG. 1. The components of the existing temporary construction method are vertical piles (10) supporting both of the excavated walls, horizontal beams (50) connecting these piles, and braces (20) supporting the horizontal beams (50) and vertical piles (10). It is composed of a main member, when the excavation width is wide, the intermediate pile 30 may be additionally installed in the middle. The upper end of the vertical pile (10) has a mold beam 40, and on the mold beam 40 there is a double hole plate 45 to enable the vehicle to pass. There is also an earth plate between the vertical piles 10 on both side walls, to prevent the soil between the vertical piles 10 from collapsing.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 여러 가지 유사 공법들이 사용되고 있는데, 일반적으로는 수직파일로 강재 에이치 파일이 널리 사용되나, 경우에 따라서는 콘크리트 파일이 사용되거나, 콘크리트와 강재를 혼용한 방법, 또는 프리플랙스빔이 사용되기도 하며, 토류판이 필요없는 쉬트파일을 사용하는 경우도 있다. 본 발명에 의한 기술은 수직, 수평 보강재로 어떤 재료나 방법을 사용해도 적용이 가능하지만 편의상 강재 에이치 파일이 가장 일반적이므로 이를 기준으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명의 적용범위가 강재 에이치 파일을 사용할 경우에만 한정되는 것은 아니다.Various similar methods are used to achieve this purpose. In general, steel H piles are widely used as vertical piles, but in some cases concrete piles are used, or concrete and steel mixtures, or preflags. Beams may be used, and sheet piles may not be used. Technology according to the present invention can be applied to any material or method as a vertical, horizontal reinforcement, but for the sake of convenience, steel H pile is the most common, and will be described based on this. However, the scope of the present invention is not limited only when using steel H pile.
도1에는 굴착된 단면이외에도 그 내부에 건설되어야 할 콘크리트 구조물(60)의 크기와 형상이 제시되어 있는데, 건설해야 할 구조물을 관통하는 수많은 버팀보(20) 때문에 본 구조물(60)의 건설작업에 막대한 지장을 초래하고 있으며, 최악의 경우에는 구조물의 벽면과 천정에 무수한 구멍이 발생되는 것을 피할 수 없기 때문에, 준공 후 구조물의 방수가 해결되기 어려운 문제로 남게 된다.Figure 1 shows the size and shape of the concrete structure 60 to be built therein, in addition to the excavated cross section, which is enormous in the construction work of the present structure 60 due to the numerous supports 20 penetrating the structure to be constructed. In the worst case, since numerous holes cannot be avoided in the wall and ceiling of the structure, the waterproofing of the structure remains difficult after completion.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 개념도가 도2에 제시되어 있다. 본 발명에 의한 가시설은 수직파일(10), 버팀보(21), 중간파일(30), 주형보(40), 복공판(45), 수평보(50)등에 있어서는 기존 가시설 공법과 똑 같은 구성요소를 갖고 있으나, 수직파일(10)에 다수의 받침대(11)와 정착장치(12) 및 강선(13)을 추가 장착하여 프리스트레싱을 가해줌으로써, 수직파일(10)이 추가의 토압을 받아줄 수 있도록 함으로써, 버팀보의 개수를 대폭 줄일 수 있게 되었다. 물론 버팀보의 개수가 줄어듦으로서 남아있는 버팀보(21)에 작용하는 하중의 크기가 증가하므로, 이에 적합한 크기의 부재가 사용되어야 하므로, 본 발명에서 사용되는 버팀보(21)는 기존의 공법보다 큰 부재가 사용될 가능성이 크다.A conceptual diagram of the present invention for solving the above problems is shown in FIG. According to the present invention, the temporary pile 10, the brace 21, the intermediate pile 30, the mold beam 40, the perforated plate 45, the horizontal beam 50, etc., have the same components as the existing temporary construction method. However, by adding a plurality of pedestal 11, fixing device 12 and steel wire 13 to the vertical pile (10) by applying prestressing, thereby allowing the vertical pile (10) to receive additional earth pressure As a result, the number of props can be greatly reduced. Of course, since the size of the load acting on the remaining braces 21 is increased by decreasing the number of braces, since a member having a suitable size should be used, the braces 21 used in the present invention have a larger member than the existing method. It is likely to be used.
도2에는 굴착된 단면과 더불어 내부에 설치되어야 할 콘크리트 구조물(60)의 크기와 형상이 제시되어 있는데, 건설해야 할 구조물을 피하여 버팀보(21)를 설치하는 것이 가능하므로, 지하 구조물을 건설하면서 철근작업이나 거푸집 작업, 등이 매우 편리한 동시에, 대형 중장비의 반입 및 작업이 용이하게 되고, 건설된 구조물(60)의 벽체에 구멍이 발생되는 것을 막을 수 있으므로, 구조물의 내구성이 증대되는 효과가 있다. 또한 도2의 경우는 굴착 깊이가 깊은 경우이므로 프리스트레싱이 2단으로 적용되어 있으나, 굴착깊이가 얕은 경우에는 프리스트레싱이 1단만 적용될 수도 있다.2 shows the size and shape of the concrete structure 60 to be installed therein along with the excavated cross section. Since it is possible to install the braces 21 to avoid the structure to be constructed, the reinforcing bars while constructing the underground structure Work or formwork is very convenient and at the same time it is easy to carry and work of large heavy equipment, it is possible to prevent the formation of holes in the wall of the constructed structure 60, there is an effect that the durability of the structure is increased. In addition, in the case of FIG. 2, the prestressing is applied in two stages because the drilling depth is deep, but in the case of the shallow drilling depth, only one stage of the prestressing may be applied.
또한 개량된 가시설 공법의 응용으로서 도2에 제시된 버팀보(21)는 수직파일(10)을 통하여 작용하는 토압의 수평력을 견뎌주는 역할을 하는 것이므로, 버팀보(21)를 완전히 없앨 필요가 있는 경우에는 버팀보(21) 대신에 어쓰앵커(미도시)와 같은 유사 기능을 갖는 기타 방법의 사용이 가능하다. 또한 본 발명은 도시된 에이치 파일만을 대상으로 설명되고 있으나, 에이치 파일이 아닌 원형 단면이나 사각형 단면의 강재 파일 또는 콘크리트 파일 등 기존에 굴착면의 지지에 사용되는 모든 종류의 수직, 수평 보강재에 적용이 가능한 공법이다.In addition, since the braces 21 shown in FIG. 2 as an application of the improved temporary construction method serve to withstand the horizontal force of the earth pressure acting through the vertical pile 10, when the braces 21 need to be completely removed, the braces are required. Instead of 21 it is possible to use other methods having similar functions, such as earth anchors (not shown). In addition, although the present invention has been described with reference to the illustrated H file, it is applicable to all kinds of vertical and horizontal reinforcement used for supporting the existing excavation surface, such as steel pile or concrete pile of circular section or square section, not H file. It is a possible method.
도 3은 구조물이 들어가는 하부 부분(80)만 프리스트레싱을 하고, 상부(85)에는 기존 공법과 마찬가지로 다수의 버팀보(21)를 사용하는 방법을 제시하였다. 이 단면은 다음 도4에 제시된 단면과 함께 적절한 방법으로 배치되면, 전체적인 지반지지 시스템을 구성할 때 도 4의 단면으로부터 전달된 지반 하중을 총체적으로 받아주는 역할을 하는 단면이므로 버팀보(22)의 크기가 증가한다. 또한 기존의 공법대로 시공된 현장의 경우에 구조물(60)이 들어가는 하부 공간(80)만 본 단면과 같은 방법으로 프리스트레싱을 하여 작업공간을 확보해 주면 본 구조물의 건설이 매우 편리해지므로, 현재 시공중인 현장에도 적용이 가능한 방법이다.3 is prestressing only the lower portion 80 into which the structure enters, and the upper portion 85 shows a method of using a plurality of supports 21 as in the existing method. If the cross section is arranged in an appropriate manner together with the cross section shown in Fig. 4, the size of the support beam 22 is large because the cross section serves to receive the ground load transmitted from the cross section of Fig. 4 when constructing the overall ground support system. Increases. In addition, in the case of a site constructed according to the existing construction method, if the lower space 80 into which the structure 60 enters is prestressed in the same manner as in the present section to secure a working space, the construction of the structure becomes very convenient. It is also applicable to the field.
도 4에는 구조물의 상부(85)는 수평방향으로 하부(80)는 수직방향으로 프리스트레싱을 하여 내부 굴착공간이 완전히 비워진 방법을 제시한 단면도이다. 구조물(60)이 설치되는 하부 공간은 수직으로 프리스트레싱을 하여 보강하여야만 구조물이 설치되는 공간에 장애물이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 상부 공간은 수평으로 보강을 하여 버팀보(20)를 없애야만 굴착 및 건설 공정 중에 필요한 장비 및 물자의 운용이 매우 쉬워진다. 구조물 바로 상단의 경우에는 토압이 집중되므로 횡방향 프리스트레싱을 다른 곳 보다 많이 해주어야 하는데, 그림에 도시된 바와 같이 여러 개의 프리스트레싱(51)을 추가로 배치할 수도 있고, 도 3에서와 같이 큰 부재를 사용하여 강선의 수만 증가시키는 것도 가능한 방법이다. 또한 이 구간에 설치된 주형보(41)는 기존의 설계에 준하여 2점지지 프리스트레싱이나 3점지지 프리스트레싱의 방법을 사용하여 중간 파일을 없애는 방법이 제시되었다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method in which the upper portion 85 of the structure is horizontal in the horizontal direction and the lower portion 80 is prestressed in the vertical direction so that the internal excavation space is completely empty. The lower space where the structure 60 is installed should be reinforced by vertical prestressing to prevent obstacles from occurring in the space where the structure is installed, and the upper space should be reinforced horizontally to remove the support 20 to excavate and construct. Operation of the necessary equipment and materials during the process becomes very easy. Since the earth pressure is concentrated in the case just above the structure, transverse prestressing should be performed more than other places. As shown in the figure, several prestressing 51 may be additionally arranged, and a large member is used as shown in FIG. 3. It is also possible to increase the number of steel wires only. In addition, the mold beam 41 installed in this section has been proposed to remove the intermediate pile using the method of two-point support prestressing or three-point support prestressing according to the existing design.
도 5는 기존 가시설 공법에서 한쪽 방향으로 길게 굴착을 할 경우, 길이방향의 굴착 평면과 횡방향으로 배치된 버팀보(20)를 보여주고 있다. 버팀보(20)는 길이방향으로 2~3m 정도의 간격으로 매우 촘촘하게 배치되어 있는 것이 일반적이며, 20-30m 간격으로 종방향 변위를 억제하기 위하여 설치된 브레이싱(70)도 도시되어 있다. 이렇게 촘촘하게 배치된 버팀보(20)는 막장 내에서 물자의 이동과 중장비의 공사 작업을 방해하는 매우 심각한 장애 요인이 되고 있다. 대개의 경우 빌딩의 건축을 위한 터파기는 평면이 정사각형에 가까운 직사각형인 경우가 대부분이므로 빌딩을 건축하기 위하여 터파기를 하는 경우도, 지하철의 건설을 위하여 터파기하는 것과 대동소이하다.FIG. 5 shows a brace 20 disposed in the transverse direction with an excavation plane in the longitudinal direction when a long excavation is performed in one direction in the existing temporary construction method. The brace 20 is generally arranged very closely at intervals of about 2 to 3 m in the longitudinal direction, and the bracing 70 is installed to suppress longitudinal displacement at intervals of 20 to 30 m. The densely arranged brace 20 is becoming a very serious obstacle that obstructs the movement of materials and construction work of heavy equipment in the curtain. In most cases, the trench for the construction of a building is almost the same as a square with a flat plane, and therefore, the trench for the construction of a building is almost the same as the trench for the construction of a subway.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 개념도가 도 6에 제시되어 있다. 도 6은 본 발명에 따른 일 실시 예로서 도 3과 도 4의 단면을 1대2의 비율로 혼합한 경우로서, 굴착 공사 시 내부 공간이 얼마나 넓어지는 가를 보여주는 도면이다. 그림의 상하부에 위치한 브레이싱(70)된 버팀보(23) 사이에 2개의 버팀보(21)를 남겨놓고, 남아 있는 버팀보(21) 사이의 수평보(50)에 다수의 받침대(11)와 정착장치(12) 및 강선(13)을 추가 장착하여 프리스트레싱을 가해줌으로써, 수평보(50)가 추가의 토압을 받아줄 수 있도록 함으로써, 버팀보의 설치간격이 대폭 늘어나는 효과를 얻을 수 있다. 도 6에서 제시된 바와 같이 강선의 받침대(11)가 토압을 직접 받는 수직파일(10)의 위치와 일치시킴으로써, 수평보(51)에 휨모멘트가 작용하지 않도록 하면 수평보(51)의 길이를 더욱 길게 할 수 있는 장점이 있다. 그림에 제시된 정도의 배치만으로도 버팀보(21, 23)간의 간격이 넓어져서 건설자재 및 대형 중장비의 반출입이나, 지하공간에서의 건설 작업이 대폭 쉬워지고, 본 구조물의 건설에 필요한 철근작업이나 거푸집 작업, 등이 매우 편리해지는 장점이 있다.A conceptual diagram of the present invention for solving the above problem is shown in FIG. 6. FIG. 6 is a view illustrating how the internal space of the cross section of FIGS. 3 and 4 is mixed at a ratio of 1 to 2 according to an embodiment of the present invention during excavation construction. A plurality of pedestals 11 and a fixing device 12 are placed on the horizontal beams 50 between the remaining braces 21, leaving two braces 21 between the bracing 70 braces 23 positioned on the upper and lower sides of the figure. ) And by adding additional steel wire 13 to the prestressing, by allowing the horizontal beam 50 to receive the additional earth pressure, it is possible to obtain an effect of greatly increasing the installation interval of the brace. As shown in FIG. 6, when the base 11 of the steel wire matches the position of the vertical pile 10 directly receiving the earth pressure, the bending beam does not act on the horizontal beam 51 so that the length of the horizontal beam 51 is further increased. It has the advantage of being long. The arrangement between the supports (21, 23) widens only with the arrangement shown in the figure, which greatly facilitates the import and export of construction materials and large heavy equipment, construction work in the underground space, and the reinforcing work and formwork required for the construction of this structure, The back is very convenient.
도 7은 수직파일(10)과, 수평보(51)에 모두 프리스트레싱을 도입하여 굴착 및 지보공이 완료된 상태의 일 실시 예를 나타내는 사시도이다. 도 3에 제시된 단면이 그림의 가장 뒷편과 앞쪽에 위치해 있으며, 도 4에 제시된 단면 2개가 그림의 중간에 위치해 있다. 도 4에 제시된 단면의 상부는 수평보(51)를 프리스트레싱하여 보강하였으며, 구조물(60)이 설치되는 하부에는 수직으로 수직파일(10)을 프리스트레싱하여 보강하였다. 도 4에서 수직 프리스트레싱이 정착되는 수직파일(10)의 정착 부분(33)에는 도 3 단면의 버팀보(21)로 전달되는 토압이 다른 부분보다 크기 때문에 제시된 그림과 같이 상부에 사용된 다른 수평보(51)의 프리스트레싱보다 많은 수의 강선을 사용하여 큰 힘을 지지할 수 있는 프리스트레싱을 해 주어야 한다. 따라서 도 3의 제일 하단에 위치한 버팀보(22)는 타 버팀보(21)보다 커다란 토압이 집중되므로 큰 단면의 버팀보(22)를 사용해야 한다. 또한 기존의 공법에서는 주형보(41)의 하중을 받아주기 위한 중앙파일(30)이 필요하였으나, 본 발명에서는 주형보(41)에도 강선(19)을 이용하여 프리스트레싱을 해줌으로써 중간파일(30)을 없애버릴 수 있다. 중간파일(30)이 없어진 주형보(41)들은 서로 횡방향으로 브레이싱을 하여 상부 가시설의 지지 구조를 견고하게 만들 수 있다. 따라서 기존의 공법에서는 주형보(40)의 하중을 받아주었던 중간파일(30)은 더 이상 수직하중을 받지 않으므로 버팀보(21)의 좌굴을 방지하는 브레이싱 역할(31)만 하도록 함으로써, 본 구조물(60)에 수직 구멍이 발생하는 것을 막을 수 있다. 따라서 도 7에 제시된 바와 같이 굴착된 측벽은 수직파일(10)과 수평보(51)가 모두 프리스트레싱용 강선(13, 16)으로 보강되어 있고, 일정한 간격으로 그림의 뒷 편에 제시된 바와 같은 여러 개의 버팀보(21,22)가 설치되어 있는 도 3의 단면에서 버팀보가 제거된 도 4의 부분에 작용하는 모든 토압을 받도록 하는 구조로 되어 있는 것이다. 이 발명에 의한 굴착된 지반을 지지하는 가시설 공법은 앞에서 설명한 바와 같이 강선을 이용하여 프리스트레싱을 가함으로써 토압을 지지해 주는 것이 가장 효율적이지만, 경우에 따라서는 에이치빔(미도시)이나 프리플랙스빔(미도시), 복합빔(미도시), 트러스(미도시)와 같은 보강재를 사용하여 수직파일(10)이나 수평빔(50)을 보강해 줌으로써 유사한 효과를 얻을 수 있다.7 is a perspective view showing an embodiment of a state in which excavation and support holes are completed by introducing prestressing to both the vertical pile 10 and the horizontal beam 51. The cross section shown in FIG. 3 is located at the back and front of the figure, and the two cross sections shown in FIG. 4 are located in the middle of the figure. The upper part of the cross section shown in FIG. 4 was reinforced by prestressing the horizontal beam 51, and the vertical pile 10 was vertically reinforced by the lower part where the structure 60 is installed. In the fixing portion 33 of the vertical pile 10 in which the vertical prestressing is fixed in FIG. 4, the earth pressure transmitted to the braces 21 of FIG. 3 is larger than other portions, so that other horizontal beams used in the upper part as shown in FIG. Prestressing to support a large force should be made by using a larger number of wires than the prestressing of 51). Therefore, since the greater earth pressure is concentrated than the other braces 21, the braces 22 located at the bottom of FIG. 3 should use the braces 22 having a large cross section. In addition, in the conventional method, the central pile 30 was required to receive the load of the mold beam 41, but in the present invention, the intermediate beam 30 is prestressed using the steel wire 19 in the mold beam 41. Can get rid of The mold beams 41 missing the intermediate piles 30 can be laterally bracing with each other to make the support structure of the upper provisional structure strong. Therefore, in the conventional method, since the intermediate pile 30 that received the load of the mold beam 40 is no longer subjected to vertical load, only the bracing role 31 for preventing the buckling of the brace 21 is provided, and thus the present structure 60 ) Can prevent vertical holes from occurring. Thus, as shown in FIG. 7, the excavated sidewalls are reinforced with both vertical piles 10 and horizontal beams 51 prestressing steel wires 13 and 16, and as shown at the rear of the figure at regular intervals. In the cross section of FIG. 3 in which the braces 21 and 22 are installed, it is configured to receive all earth pressure acting on the portion of FIG. 4 in which the brace is removed. In the temporary construction method for supporting the excavated ground according to the present invention, as described above, it is most efficient to support the earth pressure by applying prestressing using a steel wire, but in some cases, an H beam (not shown) or a preflax beam ( Similar effects can be obtained by reinforcing the vertical pile 10 or the horizontal beam 50 using reinforcing materials such as not shown), composite beams (not shown), and trusses (not shown).
다음 도 8a부터 도 8b, 도 8c, 도 8d에는 본 가시설을 설치하기 위한 시공 방법의 일 예로 단면도가 제시되어 있다. 도 8a는 굴착 및 수직파일(10)의 설치 공정으로서 계획된 위치에 구멍을 천공하고, 수직파일(10)이나 필요시 중간파일(미도시)을 설치한다. 이 파일들의 설치과정 중에는 파일만 설치하는 경우도 있고, 파일의 하단 기초부위(35)를 콘크리트와 같은 경화재 또는 지반 보강재를 타설하여 보강할 수도 있고, 파일 전체를 콘크리트 또는 유사 경화재로 채워 넣을 수도 있다.8A through 8B, 8C, and 8D, cross-sectional views are shown as an example of a construction method for installing the temporary facility. FIG. 8A drills a hole at a planned position as an excavation and installation process of the vertical pile 10, and installs the vertical pile 10 or an intermediate pile (not shown) if necessary. During the installation of these piles, only piles may be installed, and the lower foundation portion 35 of the pile may be reinforced by pouring a hardening material such as concrete or ground reinforcement, or the whole pile may be filled with concrete or similar hardening material. .
도 8b는 초기 굴착직후의 도면으로, 수직파일(10)에 주형보(41)와 복공판(45)이 설치된 상태를 보여준다. 본 발명의 경우 프리스트레싱된 주형보(41)를 사용함으로써 중간 파일(미도시)이 모두 제거되었다. 주형보(41)의 경우는 이렇게 미리 프리스트레싱이 된 주형보(41)를 사용할 수도 있지만, 추후에 프리스트레싱을 해도 마찬가지 효과가 있으므로, 이미 시공중인 현장의 경우에는 주형보의 보강이 손쉽게 적용이 가능하다.Figure 8b is a view immediately after the initial excavation, showing a state in which the mold beam 41 and the perforated plate 45 is installed on the vertical pile (10). In the case of the present invention, all intermediate piles (not shown) were removed by using the prestressed mold beam 41. In the case of the mold beam 41, the pre-stressed mold beam 41 may also be used. However, since the pre-stressing is performed in the future, the molding beam 41 may have the same effect. Therefore, in the case of the site already under construction, the reinforcement of the mold beam may be easily applied. .
도 8c는 본 가시설 공법의 굴착공정을 보여주는 것인데, 기존의 가시설 공법에서는 일정 깊이를 굴착한 후 버팀보(20)를 설치하고, 버팀보 설치후 추가 굴착을 하고, 추가 굴착 후 버팀보를 설치하는 과정을 반복함으로써, 계획된 깊이(36)에 도달할 때까지 같은 작업을 반복하는데, 이때 촘촘히 설치된 버팀보(20) 때문에 굴착작업에 막대한 지장을 받는다. 이에 반하여 본 발명에 의한 굴착공정은 굴착된 벽체를 프리스트레싱 된 수평보(31)로 지지하였기 때문에, 굴착작업을 방해하는 버팀보가 없는 상태에서 굴착이 진행되므로 굴착작업이 매우 쉬워지는 장점이 있다.Figure 8c shows the excavation process of this temporary construction method, in the existing temporary construction method to install a brace after the excavation to a certain depth, the additional excavation after installing the brace, and repeat the process of installing the brace after the additional excavation By doing so, the same operation is repeated until the planned depth 36 is reached, at this time, due to the tightly installed brace 20 is subjected to enormous obstacles in the excavation work. On the contrary, since the excavation process according to the present invention supports the excavated wall with the prestressed horizontal beam 31, the excavation operation is very easy since the excavation proceeds in the absence of the brace that prevents the excavation work.
도 8d에는 본 발명의 마지막 공정으로서, 도시된 바와 같이 수직파일(10)의 하부(36)를 수직 프리스트레싱으로 보강해 준 뒤, 굴착 작업 중 설치되었던 프리스트레싱된 수평보(미도시)를 제거해주면 가시설 공사가 완료되는 것으로, 본 발명에 의한 공정이 완성된 후 내부의 버팀보들이 모두 제거된 상태를 보여주고 있으며, 동시에 가시설 하부(80)에 설치될 본 구조물의 크기와 형상을 제시하였다. 본 발명에 의한 공법의 경우에는 본 구조물(60)을 관통하는 버팀보가 없음으로 해서 구조물의 건설 작업이 매우 용이하게 진행될 수 있을 뿐 아니라 구조물에 구멍이 발생하지 않음으로서 구조물의 방수문제가 완전히 해결되며, 구조물의 내구성이 증대되는 장점이 있다.As shown in FIG. 8D, as a final process of the present invention, as shown in FIG. 8D, the lower portion 36 of the vertical pile 10 is reinforced with vertical prestressing, and then the prestressed horizontal beam (not shown) installed during the excavation operation is removed. As the construction is completed, after the process according to the present invention is completed showing all the braces inside the removed state, at the same time presented the size and shape of the present structure to be installed in the lower portion (80). In the case of the construction method according to the present invention, since there is no brace that penetrates the structure 60, the construction work of the structure can be performed very easily, and since the hole is not formed in the structure, the waterproofing problem of the structure is completely solved. The durability of the structure is increased.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 가시설 공법은 다수의 받침대와 정착장치 및 강선을 사용하여 수직파일과 수평보 및 주형보에 프리스트레싱을 가함으로서, 종래의 가시설 공사에 많은 지장을 초래하였던 다수의 버팀보와 중간파일을 대폭 줄일 수 있어서, 굴착 및 가시설 공정의 시공성과 경제성을 대폭 증대시키고, 본 구조물 시공 시 종래 가시설 공법에서는 구조물에 무수히 발생하였던 구멍들을 모두 제거할 수 있으므로 해서, 본 구조물의 철근 배근 작업과 거푸집 작업, 등의 시공성이 매우 편리해 지고, 완공된 구조물의 방수성 및 내구성을 대폭 향상시키는 효과가 있다.As described above, the temporary construction method according to the present invention uses a plurality of pedestals, fixing devices and steel wires to prestress vertical piles, horizontal beams, and mold beams, and thus, a number of props that have caused a lot of problems in conventional construction work. Since the intermediate piles can be greatly reduced, the construction and economics of the excavation and provisional process can be greatly increased, and the construction of this structure can eliminate all the holes that have been generated in the structure by the conventional provisional construction method. The workability of formwork, etc. is very convenient, and there is an effect of greatly improving the waterproofness and durability of the finished structure.
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