KR20090020430A - 슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 지하층 구조물을 구축하는 방법, 특히 지하 흙막이 벽으로서 슬러리 월(Slurry Wall)을 사용하고 역타(TOP DOWN) 방식으로 시공되는 지하 구조물의 구축 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 제공하는 지하 구조물 구축 공법은 (a) 건축물이 설치될 외부 경계 부위에 트렌치를 굴착하고, 철골보가 위치될 자리에 필러가 부착된 철근망을 트렌치 내부에 삽입한 다음, 상기 트렌치 내부에 콘크리트를 타설하여 지중에 슬러리 월을 축조하는 단계; (b) 건축물의 본 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥을 지상으로부터 수직으로 박아 설치하고, 상기 철골기둥의 하단에 기초부를 형성시키는 단계; (c) 상기 슬러리 월의 내측을 굴토하고, 상기 슬러리 월의 벽면으로부터 필러를 제거하여 슬러리 월 벽면에 철골보 거치 공간을 형성시키는 단계; (d) 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 철골보의 단부를 거치하여 설치하는 단계; (e) 상기 철골보의 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하는 단계; (f) 상기 (c)단계 내지 (e)단계의 공정을 기초 레벨까지 반복하여 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기본적인 기술적 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 구조적인 면에서 지하층 시공중에 슬러리 월에 작용하는 횡토압이 슬래브 구조체의 강막작용에 의해 효과적으로 지지되므로 기존 공법에 비하여 토압에 대한 저항력을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 시공 편의성의 면에서도 슬러리 월 측면에 형성된 거치 공간에 단순히 철골보를 거치하 고 슬래브를 타설하는 것만으로 시공이 완료되므로 기존 공법에 비해 시공성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

슬러리 월, 지중연속벽, 역타, 탑다운, 영구 스트러트, 필러

Description

슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가 이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법 {TOP-DOWN CONSTRUCTION METHOD FOR UNDERGROUND STRUCTURE WITH SLURRY WALL RETAINED BY SLAB DIAPHRAGM EFFECT}

본 발명은 건축물의 지하층 구조물을 구축하는 방법, 특히 지하 흙막이 벽으로서 슬러리 월(Slurry Wall)을 사용하고 역타(TOP DOWN) 방식으로 시공되는 지하 구조물의 구축 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하 구조물을 역타 방식으로 시공함에 있어 흙막이 벽인 슬러리 월에 미리 매입해 둔 필러를 제거하여 슬러리 월의 측면에 거치 공간을 확보하고 여기에 철골보를 거치한 뒤 슬래브 콘크리트를 타설하는 방식에 의함으로써, 지하층 시공중에 슬러리 월에 작용하는 횡토압을 슬래브 구조체에 의해 지지되도록 하고 내부 철골보는 단순히 슬래브 구조체의 연직하중만 부담하게 하여 기존 공법에 비해 내부 철골보와 슬러리 월의 결합이 간단하므로 시공 기간 및 비용을 절감할 수 있고 아울러 구조적으로도 안정적인 개선된 지하 구조물 구축 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 지하층을 시공하는 방법으로는 종래로부터 여러 가지의 시공법이 알려져 있으며 이를 분류하는 방식도 여러 가지가 있을 수 있지만, 이들을 지하구조물을 구축 시공하는 방향에 따라 분류하면 크게 순타(順打)공법과 역타(逆打)공법으로 대별할 수 있다.

이 중, 역타 공법은 일명 탑다운(Top-Down) 공법이라고도 하는데, 이는 건축물의 지상고가 높아지고 이에 필요한 지하구조물이 깊어짐에 따라 지상층과 지하층을 동시에 완성할 수 있는 방법으로 고안된 공법으로서, 이러한 탑다운 공법의 기본 개념은 지하 터파기에 앞서 지하층 외부 옹벽(Diaphragm Wall)과 지하 기둥 등을 시공한 후 지상 골조 구축 공사를 진행해 나감과 동시에 지하층에 대하여 단계별 터파기 작업과 함께 지하구조물을 병행 시공함으로써 스트러트나 어스앙카와 같은 별도의 지보공 없이 위에서 아래로, 즉 전통적인 순타 공법과는 반대 방향으로 지하층을 완성해 나가는 공법에 해당한다.

상기와 같은 역타 공법을 적용하게 되면, 지하층과 지상층 공사가 동시에 진행되기 때문에 공기 단축의 효과가 클 뿐 아니라 부지활용의 극대화로 지하층 최대 면적의 시공이 가능하다는 장점과 더불어, 영구 지하 구조체인 지하 연속벽과 지하 구조물을 완성하여 횡토압에 대한 버팀대의 역할을 하게 하면서 지하 터파기를 진행하므로 일반적인 개착식 공법에 사용되는 스트러트나 어스앙카 시공보다 대지 주위의 지층 변위를 최소화시켜 지하층 공사의 안정성을 확보할 수 있다는 장점 등이 있는 바, 본 공법은 상기와 같이 시공 중 안전성 및 공기단축 등의 이점으로 인해 최근들어 대단면 대심도 굴착을 요하는 도심 공사나 지질이 좋지 않은 대지에 대한 공사 등을 중심으로 국내에서도 그 활용도가 높아지고 있는 추세이다.

그리고, 상기와 같은 역타 공법에 있어서 흙막이 벽의 형식으로는 고강성을 갖는 슬러리 월 형식이 많이 적용되고 있었는데, 이러한 슬러리 월은 잘 알려진 바와 같이 굴착면의 붕괴와 지하수의 침투를 방지하기 위해 일정폭의 트렌치에 안정액을 공급하면서 원하는 깊이까지 트렌치를 굴착한 후 여기에 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 흙막이 벽체를 구축하는 공법으로서 지하연속벽(Diaphragm Wall) 공법이라고도 한다.

한편, 상기와 같은 역타 공법에 있어서 핵심적 고려 사항 중의 하나는 흙막이 벽에 가해지는 토압을 어떻게 영구 구조체에 전달할 것인지, 즉 토압전달 메커니즘이라 할 것으로서, 기존 공법에서는 이러한 토압전달 메커니즘으로서 테두리 보를 이용한 방식과 고정판을 이용한 방식이 주로 적용되고 있었다. 먼저, 상기 방식들 중 테두리 보를 이용한 방식은 슬러리 월의 시공 후에 테두리 보를 설치하고 이 테두리 보에 거더를 연결하는 방식으로서, 이는 슬러리 월에 가해지는 토압을 테두리 보의 휨저항에 의해 지지하도록 함으로써 토압의 분배 및 전달이 원활하다는 장점이 있는 반면 슬러리 월의 공사 후 테두리 보를 다시 시공하여야 하므로 시공이 번잡하고 공기가 늦어진다는 단점이 있었다.

이에, 상기와 같은 테두리 보 방식에 대한 대안으로서, 지하 흙막이벽의 벽면에 거더 고정을 위한 고정판을 매설하고 영구 구조물인 거더를 시공함에 있어 상기 흙막이 벽면에 설치된 고정판에 거더의 단부를 접합함으로써 슬러리 월 등에 가해지는 횡토압이 거더에 전달될 수 있도록 하는 방식이 제안된 바 있으며, 이러한 고정판을 이용한 토압전달 방식은 예컨대 대한민국 특허출원 10-1999-639호 등에서 확인할 수 있다. 하지만 상기와 같이 고정판을 이용한 토압전달 메커니즘에 의하면 테두리 보를 시공하는 과정이 생략되므로 공기 및 비용 면에서 상당히 유리한 장점이 있는 반면, 구조적인 관점에서 볼 때 다음과 같은 약점이 있어 개선의 필요성이 있었다.

이에 대해 좀더 상세히 설명하면, 일반적으로 역타 공법에서 흙막이 벽으로서 주로 적용되는 슬러리 월의 경우, 그 구성에 있어서 잘 알려진 바와 같이 일정 구간별로 독립된 다수개의 패널들이 연속적으로 연결되어 전체 벽체를 이루도록 되어 있는 것으로서, 그 시공은 통상 패널을 하나씩 건너 시공한 후(primary panel) 두 패널 사이를 나중에 시공(secondary panel)하는 방식에 따라 이루어진다. 그런데, 상기와 같은 슬러리 월을 이용한 역타 공법을 적용함에 있어서 전술한 선행특허에서와 같이 슬러리월 벽면에 매립된 고정판을 이용하여 거더를 결합하고 이에 의해 토압을 지지하고자 하는 경우 다음과 같은 문제점으로 인해 구조적으로 매우 불안정한 상태를 보일 것임을 쉽게 예상할 수 있다.

즉, 도1에 도시된 것처럼 일반적으로 슬러리 월의 경우 다수개의 단위 패널들이 독립적으로 연속되어 있으며 이들 패널 간의 상호 접합은 최소한의 물리적 조인트에 의해 이루어지는 것으로서 수평방향으로는 힘의 흐름이 전혀 없이 역학적으로 완전히 독립적인 거동을 하게 된다. 이 때, 전술한 선행특허의 방식, 즉, 영구부재인 거더에 의해 슬러리 월에 가해지는 토압을 지지하는 방식에 따를 경우 도2에 도시된 사례에서 보는 것과 같이 철골 거더 SG4 부재가 한 포인트에서 슬러리 월을 점지지하게 되며 아울러 거더간 간격이 상당히 커서 P20, P22 패널에 대해 효과적인 지점 역할을 한다고 기대하기 어려울 뿐 아니라, 거더 부재의 평면 설계에 따라서는 지지점인 거더 결합부가 패널의 중심에 위치하지 못하고 편심됨으로써(P20의 경우) 역학적으로 안정되지 못할 수 있다는 우려가 있다. 또한, 도시된 사례에 있어 S19, S21 패널의 경우에는 철골 거더 등에 의해 직접적으로 지지를 받지 못하므로 무지점 상태가 되어 토압이 상당한 경우 흙막이 벽체에 무리가 가거나 붕괴의 위험이 있다는 문제가 있었는바, 이러한 종래 방식의 경우 영구 구조물 중 철골 거더에 의한 지지로는 토압을 충분히 안정적으로 지지할 수 없으므로 이와는 다른 토압 전달 메커니즘을 고려할 필요가 있었다.

나아가, 시공성의 측면에서 볼 때도, 상기와 같은 고정판을 이용한 방식은 슬러리 월 구축후 테두리 보를 설치할 필요가 없어 상당한 비용 및 공기를 단축할 수 있다는 이점이 있는 반면, 슬러리 월에 선매입된 고정판과 철골 거더의 접합에 있어 안정적인 토압 전달을 위해 상당히 정밀하고 튼튼한 접합이 이루어질 필요가 있으므로 작업 난이도가 높아 이에 대한 노력 및 비용이 상당히 소요된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 기존의 슬러리 월을 이용한 지하 구조물의 역타 구축 공법에서 나타난 문제점을 극복하고자 안출된 것으로, 구체적으로 본 발명은 지하 구조물의 역타 시공시 슬러리 월에 가해지는 토압의 지지에 있어 철골 거더의 점지지에 의함으로써 구조적으로 불안정했던 종래의 토압지지 메커니즘과는 달리 철골 거더는 단지 중력 하중만을 지지하도록 하고 토압 지지는 타설된 슬래브가 지지하도록 함으로써 안정적인 토압 지지가 가능하면서도 거더와 슬러리 월 간의 접합 디테일이 매우 단순하여 시공 기간 및 비용을 대폭 절감할 수 있는 개선된 지하 구조물의 구축 방법을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 지하 구조물 구축 공법은 지하 흙막이벽으로서 슬러리 월을 사용하고, 역타 방식으로 시공되는 지하 구조물의 구축 방법에 관한 것으로서, (a) 건축물이 설치될 외부 경계 부위에 트렌치를 굴착하고, 철골보가 위치될 자리에 필러가 부착된 철근망을 트렌치 내부에 삽입한 다음, 상기 트렌치 내부에 콘크리트를 타설하여 지중에 슬러리 월을 축조하는 단계; (b) 건축물의 본 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥을 지상으로부터 수직으로 박아 설치하고, 상기 철골기둥의 하단에 기초부를 형성시키는 단 계; (c) 상기 슬러리 월의 내측을 굴토하고, 상기 슬러리 월의 벽면으로부터 필러를 제거하여 슬러리 월 벽면에 철골보 거치 공간을 형성시키는 단계; (d) 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 철골보의 단부를 거치하여 설치하는 단계; (e) 상기 철골보의 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하는 단계; (f) 상기 (c)단계 내지 (e)단계의 공정을 기초 레벨까지 반복하여 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기본적인 기술적 특징으로 한다.

이 때, 상기와 같은 본 발명에 있어서, 상기 철근망에 부착된 필러의 하부측에는 받침 보강재가 더욱 부착될 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에서 (d)단계, 즉 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 철골보의 단부를 거치하여 설치함에 있어서는 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 레벨 조정용 지지체를 거치하고 상기 레벨 조정용 지지체 위에 철골보의 단부를 거치하여 설치하도록 하는 것이 특히 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 지하 구조물을 역타 방식으로 시공함에 있어 흙막이 벽인 슬러리 월 내부에 미리 매입해 둔 필러를 제거하여 슬러리 월의 측면에 거치 공간을 확보하고 여기에 철골보를 거치한 뒤 슬래브 콘크리트를 타설하는 방식에 의함으로써, 구조적으로 볼 때 지하층 시공중에 슬러리 월에 작용하는 횡토압이 슬래브 구조체의 강막작용에 의해 효과적으로 지지되므로 기존 공법에 비하여 토압에 대한 저항력을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 시공 편의성의 면에서도 슬러리 월 측면에 형성된 거치 공간에 단순히 철골보를 거치하고 슬래브를 타설하는 것만으로 시공이 완료되므로 기존 공법에 비해 시공성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상기와 같은 본 발명의 공법을 단계별로 더욱 상세히 설명한다.

[제1공정] 슬러리 월의 축조 단계 ( 도2 a 참조)

먼저, 구체적인 실제 설계에 따라 지하 구조물이 형성될 외곽 경계선을 감안하여 지중에 흙막이 벽체로서 슬러리 월을 구축 시공한다. 상기 슬러리 월(지중연속벽 또는 다이어프램 월)는 주지하는 바와 같이 지반을 굴착할 때 트렌치 굴착 부분에 안정액(Bentonite)을 채워 넣고 굴착하며 굴착 완료후 철근 콘크리트를 타설하여 연속적으로 구축되는 지중벽 구조체로서, 지하 터파기 단계에서는 주위 토사가 붕괴하는 것을 방지하는 가설 흙막이 벽으로서의 역할을 하고 이후에는 건축물의 지하 외벽 본체로서 활용될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기와 같은 슬러리 월의 시공 단계는 일반적으로 알려져 있는 시공 방법에 따라 실시하면 되는 것으로서, 우선 소요 깊이로 지반을 굴착하여 트렌치를 형성한 다음, 상기 트렌치 내부에 철근망을 삽입 설치하고 콘크리트를 타설하여 연속적으로 슬러리 월 벽체를 형성해 나가면 된다.

이 때, 본 발명의 주요한 기술적 특징에 의하면, 본 발명에서는 상기와 같이 슬러리 월의 구축시 트렌치 내에 삽입되는 철근망을 제작함에 있어 미리 이후에 슬러리 월에 철골보가 결합될 예정 위치에 필러를 부착하여 두며, 이와 같이 필러가 부착된 철근망을 트렌치 내부에 삽입한 다음 콘크리트를 타설하여 슬러리 월을 구축하게 된다. 상기와 같이 슬러리 월 공사를 수행하여 슬러리 월(100)이 구축된 상태는 도3a에 도시된 바와 같으며, 도3a에는 상기 슬러리 월(100)에 부착되는 필러(120) 및 슬래브 철근과 연결시키기 위한 연결철근(150) 등이 설치된 상세가 도시되어 있다.

여기서, 상기 필러(120)는 슬러리 월(100)이 완성된 후, 지중 구조물 구축을 위해 지반을 굴착하여 노출된 슬러리 월의 벽면으로부터 제거되는 임시 부재에 해당하는 것으로서, 이와 같이 슬러리 월에서 필러(120)를 제거하게 되면 슬러리 월의 내측 벽면에 필러가 박혀 있던 형태에 따라 소정의 철골보 거치 공간이 형성되게 된다. 한편, 상기와 같은 필러의 재질로는 추후 제거가 용이하고 가격이 저렴한 스티로폼이 바람직하게 사용될 수 있으며 이외에도 다른 종류의 단열재나 목재 또는 스틸 박스 등을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기와 같은 필러를 철근망에 부착함에 있어서 더욱 바람직하게는 필러의 하부측에 미리 받침 보강재(300)를 더욱 부착하는 것이 바람직한데, 이는 이후 공정에서 슬러리 월로부터 필러가 제거됨으로써 형성된 철골보 거치공간에 철골보를 거치하는 경우 철골보의 자중 및 그 위에 타설되는 슬래브 구조체의 중량으로 인해 벽체 지지면이 뭉개어짐으로써 구조체의 처짐이 발생하는 것을 방지하기 위하여 보강 철물로서 설치되는 것이다. 이러한 받침 보강재(300)로는 도3a에 도시된 것과 같은 앵글 부재를 사용하거나 강판 부재 등을 사용하는 것이 가능하며, 이때, 상기 받침 보강재(300)의 후면에는 보강철근(310)을 용접하여 슬러리 월 벽체(100) 내부에 매립되게 함으로써 이후 연직 하중이 가해지더라도 안정적인 지지가 가능하도록 시공하는 것이 좋다.

[제2공정] 지하 본 기둥 설치 단계 ( 도2 b 참조)

다음으로는, 건축물의 평면 설계상 본 구조체로서의 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥(220)을 지상으로부터 수직으로 박아 설치한 다음, 상기와 같이 설치된 철골기둥(220)의 하단에 기초부(225)를 형성시킨다. 본 발명에 있어서 상기 기둥철골(220)은 상부로부터의 축력을 기초로 전달하는 건물 본 구조체인 기둥으로서의 역할만 하게 된다.

상기와 같이 설치된 기둥철골(220)의 하단에는 상부 구조물로부터의 하중을 지반으로 전달할 수 있도록 기초부(225)를 형성시키며, 이 때, 상기 기초부(225)의 형성 방법으로는 탑다운 공법에 있어 가설 또는 영구 기둥에 대한 파일 기초 공법으로서 널리 적용되고 있는 R.C.D(Reverse Circulation Drill) 공법이나 P.R.D(Percusion Rotary Drill) 공법, Barret 공법, PC를 이용한 공법 등이 바람직하게 적용될 수 있다.

[제3공정] - 1차 굴토 및 필러의 제거 (도2c 참조)

상기와 같이 지중에 슬러리 월(100)과 철골기둥(220)이 설치된 다음에는 상기와 같이 설치된 슬러리 월(100)의 내측 토사에 대하여 1차 터파기를 수행한다. 이 때, 상기 1차 터파기 깊이는 필요 이상 깊이 굴착하지 않고 지상1층 바닥 철골보 및 슬래브 구조체를 타설할 수 있는 최소한의 깊이만큼만 굴착하는 것이 좋다.

상기와 같이 1차 터파기가 완료되면, 상기 슬러리 월(100)에 매립되어 있는 필러(12)를 벽면으로부터 제거하게 되며, 이로써 도3b에 도시된 것과 같이 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에는 소정 깊이 및 평면 크기를 갖는 철골보 거치 공간(180)이 포켓 형태로 형성되게 된다.

[제4공정] - 내부 철골보의 설치 ( 도2 d 참조)

상기와 같은 필러 제거 공정에 의해 슬러리 월(100)의 벽면에 철골보 거치공간(180)이 마련되면, 이 거치공간을 이용하여 건축물의 영구 구조부재인 내부 철골보(240)를 설치한다. 즉, 도3c의 상세에서 보는 바와 같이 본 발명의 공법에 의하면 상기 슬러리 월(100) 벽면에 형성된 거치공간(180)에 철골보(240)의 단부를 거치함으로써 철골보의 설치가 이루어지는데, 본 발명은 이와 같이 슬러리 월(100)과 내부 철골보(240)의 접합에 있어 기존에 적용되고 있던 방식인 테두리 월 또는 슬 러리 월에 매립된 고정판에 철골보 단부를 일체로 접합함으로써 슬러리 월에 가해진 토압이 철골보에 의해 직접 지지되도록 하는 것과는 달리, 철골보가 토압에는 저항하지 않고 중력하중만 지지하도록 구성하고 있다는 점에서 기존의 토압전달 메커니즘과 구별되는 기술적 특징을 보이고 있다.

다시 말해, 기존의 일반적인 영구부재 스트러트 공법(보 부재가 스트러트와 같이 토압을 지지하도록 하는 공법)의 경우 영구 보부재를 지중연속벽체(슬러리 월)와 일체화시켜 벽체에 작용하는 수평 토압을 영구 보부재가 저항하도록 하는 방법을 채택하고 있으나, 본 발명의 특징은 영구 보부재는 건축물에 작용하는 하중에만 저항하고 직접 토압을 받지 않기 때문에 슬러리 월 벽체와는 이격되어 시공될 수 있으며, 슬러리 월에 작용하는 수평토압은 영구 보부재 위에 타설된 슬래브 구조체에 의해 저항하도록 하고 있는 것이다. 이 경우, 기존 공법에서 발생하는 보부재와 연결되지 않은 단위 슬러리 월 패널에 작용하는 수평토압에 대한 저항 메카니즘이 빈약해지는 단점을 극복할 수 있어 수평토압 저항력이 월등히 향상되는 효과를 가져올 수 있게 되는 것이다.

따라서, 철골보는 수평토압에는 저항하지 않고, 단지 구조체에 작용하는 연직하중에만 저항하며, 그 구체적인 설치 상태는 철골보가 슬러리 월 벽체에 도4c와 같이 단순히 얹혀 있는 상태가 된다. 이 때, 실제 시공에 있어서는 슬러리 월의 철골보 거치공간(180) 내부 저면에 레벨조정용 지지체(190)를 설치하여 철골보의 설치 높이를 맞춘 다음 그 위에 철골보(240)의 단부를 거치하여 설치하는 것이 바람직한다. 이러한 레벨조정용 지지체(190)는 예컨대 철판 등을 한장 이상 겹쳐 깔 아 구성하거나 무수축 몰탈을 타설하거나 혹은 합성 수지 패드 등을 사용하여 구성할 수 있다.

또한, 상기와 같이 거치공간(180) 내에 철골보(240)의 거치가 이루어진 다음에는 철골보(240)의 주변을 고정해 줌으로써 철골보가 유동하는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직한데, 이러한 방법으로는 예컨대 철골보(240)와 슬러리 월 거치공간(180)과의 틈새에 무수축 몰탈을 충전하여 메꾸어 주거나 철골보를 받침 보강재(300)에 용접 또는 고정철물 등으로 고정하는 방식 등을 고려할 수 있다.

[제 5공정] - 슬래브 콘크리트 타설 ( 도2 e 참조)

상기와 같은 공정에 따라 슬러리 월(100)의 벽면에 내부 철골보(240)를 거치하여 설치한 다음에는, 이와 같이 설치된 철골보(240)의 상부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브 구조체(500)를 형성한다. 이 때, 상기와 같이 슬래브 구조체를 설치함에 있어서는 도3d에서 확인할 수 있는 것처럼 그 하부를 지지하고 있는 철골보(240) 부재가 슬러리 월(100)과는 구조적으로 이격되어 토압 지지로부터 자유롭도록 설치되는 것과는 달리, 슬러리 월(100) 벽면과 연결되도록 타설함으로써 상기 슬래브 구조체(500)가 토압에 대한 지지체로서의 역할을 할 수 있도록 구성한다.

즉, 본 발명에서 제공하고 있는 방식은 지중연속벽체(100)를 통해 전달되는 토압을 슬래브 구조에 의해, 더욱 정확하게는 슬래브의 강막 작용에 의해 분산시킬 수 있으므로 기존 공법에 비해 토압에 대한 저항력을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 슬러리 월과 같이 단위지하연속벽체 패널이 연속되어 수평토압에 저항하는 공법에 특히 효과적으로 적용될 수 있는 공법이다. 즉, 본 발명의 토압 저항 메커니즘을 도시한 도4로부터 알 수 있는 바와 같이 외부로부터의 토압은 철골보 부재를 거치지 않고 슬래브 구조체(500)로 바로 전달되며, 이와 같이 슬래브에 전달된 토압은 프레임으로서의 철골보와 다이어프램으로서의 슬래브 간의 상호 작용에 의한 슬래브의 강막 작용(Diaphragm Effect)에 의해 효과적인 지지·저항이 이루어지게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 종래의 일반적인 영구부재 스트러트 공법에 따르면 지중연속벽체로부터 가해지는 토압이 길이 부재인 보 부재들만에 의해 지지되도록 하고 있는 바 이는 단면적에 비해 길이가 긴 보 부재들이 좌굴을 일으킬 염려가 있는 등 구조적으로 불안정한 문제가 있었다. 이에 비해 본 발명의 경우 전술한 바와 같이 지중연속벽체로부터 전해진 하중이 콘크리트 슬래브로 전이됨과 동시에 각 보 부재들이 일체적으로 거동하게 되는 바(슬래브의 강막작용), 이러한 본 발명의 경우 전술한 일반적인 공법에 비해 그 토압에 대한 저항력이 월등히 향상되는 효과를 가져오게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 슬래브의 강막작용이 원활하게 이루어지기 위해서는 콘크리트 슬래브(500)와 슬러리 월(100) 구조체가 충분히 강하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체화될 수 있도록 하여야 하며, 이를 위해 슬러리 월(100) 내부에는 충분한 연결철근(150)을 배근하고 슬래브 철근(550)과도 충분한 이음 길이를 확보하거나 또는 이에 상응하는 성능의 커플러를 사용함으로써 충실한 철근간 이음 연결이 이루어질 수 있도록 한다.

[제6공정] - 하부층 바닥 굴토 및 반복 공정의 실시

상기에서 설명한 것과 같은 공정들을 거쳐 지상층 바닥 레벨에 대한 시공이 완료된 다음에는 하부 지하층의 시공을 위해 바닥 저면에 대한 굴토 작업을 수행하고 전술한 필러 제거, 철골보 설치 내지 슬래브 콘크리트 타설과 같은 공정들을 기초 레벨에 이르기까지 반복적으로 수행함으로써 전체 지하 구조물에 대한 구축 공사를 완료하도록 한다. 한편, 도2f에 있어 미설명 식별부호 710, 720은 통상적인 기초바닥 콘크리트(710)와 버림 콘크리트(720)를 나타낸 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도1은 기존의 역타 공법에서 거더의 점지지에 의해 토압의 저항이 이루어지는 토압전달 메커니즘을 도시한 도면이다.

도2a 내지 도2f는 본 발명에 따른 지하 구조물 시공방법에 의해 지하층을 시공함에 있어 단계별 시공 상태를 도시한 도면이다.

도3a 내지 도3d는 본 발명에서 철골보를 슬러리 월에 설치하는 상세를 도시한 도면이다.

도4는 본 발명에서의 토압 저항 메커니즘을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 슬러리 월 (지중연속벽체) 120 : 필러

150 : 연결철근 190 : 레벨조정용 지지체

220 : 철골기둥 240 : 철골보

300 : 받침 보강재 500 : 슬래브 구조체

Claims (4)

1. 지하 흙막이벽으로서 슬러리 월을 사용하고, 역타 방식으로 시공되는 지하 구조물의 구축 방법에 있어서,

   (a) 건축물이 설치될 외부 경계 부위에 트렌치를 굴착하고, 철골보가 위치될 자리에 필러가 부착된 철근망을 트렌치 내부에 삽입한 다음, 상기 트렌치 내부에 콘크리트를 타설하여 지중에 슬러리 월을 축조하는 단계;

   (b) 건축물의 본 기둥이 설치되어야 할 위치에 철골기둥을 지상으로부터 수직으로 박아 설치하고, 상기 철골기둥의 하단에 기초부를 형성시키는 단계;

   (c) 상기 슬러리 월의 내측을 굴토하고, 상기 슬러리 월의 벽면으로부터 필러를 제거하여 슬러리 월 벽면에 철골보 거치 공간을 형성시키는 단계;

   (d) 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 철골보의 단부를 거치하여 설치하는 단계;

   (e) 상기 철골보의 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하는 단계;

   (f) 상기 (c)단계 내지 (e)단계의 공정을 기초 레벨까지 반복하여 수행하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가 이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 철근망에 부착된 필러의 하부측에는 받침 보강재가 더욱 부착되는 것을 특징으로 하는 슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가 이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (d)단계는 상기 슬러리 월의 필러가 제거된 부위에 레벨 조정용 지지체를 거치하고 상기 레벨 조정용 지지체 위에 철골보의 단부를 거치하여 설치하는 것을 특징으로 하는 슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가 이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법.
4. 제2항에 있어서, 상기 (d)단계에서 설치된 철골보와 슬러리 월의 벽면에 형성된 철골보 거치 공간 사이의 공극에 무수축 모르타르를 충전하거나 철골보를 받침보강재에 용접하거나 철골보를 고정철물로 받침보강재에 고정함으로써 철골보의 유동을 방지하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 월에서 슬래브 강막작용을 이용하여 토압 지지가 이루어지도록 한 지하구조물의 역타 구축 공법.

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