KR20090090742A

KR20090090742A - 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법

Info

Publication number: KR20090090742A
Application number: KR1020080016170A
Authority: KR
Inventors: 나운; 김용구; 유영기
Original assignee: 삼성물산 주식회사
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-26

Abstract

본 발명은 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽을 설치하는 한편, 다수 개의 가설기둥을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계; (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 인접하는 가설기둥에 철골스트럿보를 결합시키는 단계; (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골스트럿보를 시공하는 단계; (e) 굴착 지반의 하부에 기초를 시공하는 단계; (f) 상기 기초 상부에 각층 기둥 및 슬래브를 하부에서 상부로 시공하는 단계; 및, (g) 상기 가설기둥을 해체하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법에 대한 것이다.

본 발명을 이용하는 경우에는 철골스트럿보가 가설 스트럿과 동시에 구조물의 수평 부재로서의 역할을 수행할 뿐만 아니라, 지하구조물의 상향 시공이 가능하여 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다.

스트럿, 지하구조물, 상향식, SPS공법, 탑다운공법, 철골, 철근콘크리트

Description

영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법{BOTTOM-UP CONSTRUCTION METHOD OF UNDERGROUND STRUCTURE USING PERMANENT STRUT}

지중에 지하구조물을 구축하기 위한 공법으로는 굴토 계획선을 따라 설치된 가설흙막이벽에 의하여 토압이나 수압 등의 외력을 지지하면서 지상에서 지하의 기 초 바닥까지 굴착을 완료한 다음, 각 층 본 구조물을 하부에서 상부로 순차적으로 축조하는 개착식 공법과, 지중에 영구 벽체와 현장 타설 말뚝을 형성한 다음, 지하구조물과 동시에 지상 구조물을 시공하는 탑다운 공법(top down method) 등이 있다.

이 중 개착식 공법은 외력에 의하여 흙막이벽이 전도되는 것을 막기 위하여, 가설 스트럿으로 흙막이벽을 지지하는 가설 스트럿 공법이나 흙막이벽 배면에 앵커체를 매입하는 어스앵커공법(earth anchor method)을 이용한다.

그러나 도심지 공사 등 인접 지반과의 사이에서 앵커체를 조성하기 위한 여유대지가 확보되지 못하는 경우에는 어스앵커공법의 적용이 어렵다.

따라서 이러한 경우에는 가설 스트럿 공법에 의하여 흙막이벽을 지지하여야 하나, 가설 스트럿 공법은 가설재로 이용되는 가설 스트럿과는 별도로 본 구조물의 수평 부재를 설치하여야 할 뿐만 아니라, 가설 스트럿의 해체 작업 과정에서 응력 불균형에 의한 지반 붕괴의 위험성과 공기 증가 및 공사비 상승의 우려가 있다.

이러한 가설 스트럿 공법에 대한 대안으로 스트럿에 의하여 흙막이벽을 지지하되, 스트럿을 영구 부재로 활용하는 영구 스트럿 공법(Strut as Permanent System Method; SPS공법)이 제안되었다.

여기에서 영구 스트럿 공법은 PRD(Percussion Rotary Drill) 또는 RCD(Reverse Circulation Drill) 공사로 지중에 매입되는 H형강을 이용하여 SRC 기둥을 시공한다.

그러나 PRD 또는 RCD 공사는 지하주차장이나 구조물의 저층 포디움(podium) 부분을 위한 구조물의 시공에서는 불필요하며, 케이싱을 수반한 지반 굴토, 수직도 관리, 슬라임 처리 등 많은 공사 관리 포인트를 수반한다. 또한 영구 스트럿 공법에서는 SRC보와의 간섭으로 인하여 SRC 기둥이 700×700 이상의 크기를 유지하는데, 이는 구조물의 과다 설계로 이어져 전체 구조물의 구조적·경제적 문제점을 유발할 수 있다. 게다가 영구 스트럿 공법은 시공 및 비용상의 제약이 많아, 공기에 여유가 있는 현장에서는 탑다운 공법에서 채택되는 영구 스트럿 공법을 이용할 필요가 없다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 앵커체를 조성하기 위한 여유대지가 확보되지 않는 경우에도 사용할 수 있는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 본 구조물을 위한 수평 부재의 설치 및 가설 스트럿 해체 작업이 불필요한 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

셋째, 본 발명은 지하주차장이나 저층 포디움(podium) 부분 또는 공기에 여유가 있는 현장 등에서 지하구조물의 상향식 시공이 가능하며, 기둥의 과다 설계를 방지할 수 있는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

넷째, 본 발명은 PRD 또는 RCD 파일 공사가 수반되지 않아 시공이 용이하고, 공기 단축 및 공사비 절감이 가능한 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽을 설치하는 한편, 다수 개의 가설기둥을 상호 일정 간격 이격 되도록 지중에 시공하는 단계; (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계; (c) 상기 인접하는 가설기둥에 철골스트럿보를 결합시키는 단계; (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골스트럿보를 시공하는 단계; (e) 굴착 지반의 하부에 기초를 시공하는 단계; (f) 상기 기초 상부에 각층 기둥 및 슬래브를 하부에서 상부로 시공하는 단계; 및, (g) 상기 가설기둥을 해체하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법을 제공한다.

즉, 철골스트럿보를 흙막이벽 지지용 가설 스트럿 및 본 구조물의 수평 부재로 이용하면서 상향식 지하구조물 구축이 가능하다.

특히, 본 발명은 상기 (c)단계는 인접하는 가설기둥에 가설보를 결합하고, 인접하는 가설보 상부에 철골스트럿보를 설치하되, 상기 (g)단계에서 가설보를 해체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 가설보를 이용하여 본 발명에 따라 지하구조물을 시공하는 경우에는 구조물의 본 기둥 사이의 간격 이상으로 가설기둥 사이의 간격을 조정할 수 있어 시공면에서 유리하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 본 발명을 이용하는 경우에는 앵커체를 조성하기 위한 여유대지가 불필요하므로, 인접 지반과의 관계에 상관없이 도심지의 지하구조물 시공이 가능하 다.

둘째, 본 발명을 이용하는 경우에는 본 구조물을 위한 수평 부재의 추가적인 시공 및 가설 스트럿 해체 작업이 생략되므로 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다.

셋째, 본 발명을 이용하는 경우에는 지하주차장이나 저층 포디움(podium) 부분 또는 공기에 여유가 있는 현장 등에서 지하구조물의 상향식 시공이 가능하며, 기둥의 과다 설계를 방지할 수 있다.

넷째, 본 발명을 이용하는 경우에는 PRD 또는 RCD 파일 공사가 수반되지 않아 시공이 용이하고, 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도1 내지 도7은 본 발명에 따른 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법의 실시예를 나타내는 단계별 공정도이다.

우선 본 발명에서는 도1 내지 도2와 같이 (a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(10)을 설치하는 한편, 다수 개의 가설기둥(20)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공한 다음, (b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착한다.

여기에서 흙막이벽(10)은 토류판, 현장타설 콘크리트말뚝, 지하 연속벽 등이 사용될 수 있으며, 가설기둥(20)은 본 구조물의 기둥(50) 위치와 중복되지 않는 부분에 시공한다.

다음으로 도3과 같이 (c) 상기 인접하는 가설기둥(20)에 철골스트럿보(30)를 결합한다.

철골스트럿보(30)는 지하구조물의 시공 과정에서 흙막이벽(10)을 지지하는 버팀대로서의 기능을 수행하는데, 인접하는 가설기둥(20)에 결합된 철골스트럿보(30)가 평면상에서 종횡으로 상호 결합되어 흙막이벽(10)까지 연결된다. 이때 철골스트럿보(30)는 각층 마다 격자 형태를 이루어 흙막이벽(10)을 지지함이 바람직하다.

아울러 철골스트럿보(30)는 인접하는 가설기둥(20)의 상호 대면하는 측면 사이에 설치될 수도 있으며, 인접하는 가설기둥(20)의 동일 방향의 측면에도 결합 가능하다.

한편, 상기 (c)단계는 가설기둥(20)에 철골스트럿보(30)를 결합하기 이전에, 도3의 평면도가 도시하고 있는 바와 같이, 인접하는 가설기둥(20)에 가설보(70)를 결합하고, 인접하는 가설보(70) 상부에 철골스트럿보(30)를 설치하는 과정으로 이루어질 수 있다.

여기에서 가설보(70)는 본 구조물의 기둥(50) 간격 이상의 길이로 제작하여, 가설보(70) 상부에 철골스트럿보(30)를 설치한다. 즉, 인접하는 가설기둥(20) 사이 의 거리를 인접하는 본 구조물의 기둥(50) 사이의 거리 이상으로 배치하여, 가설재의 시공으로 인한 공기 및 공사비 증가 요인을 차단한다. 이때 평면 계획상 가설기둥(20) 상호 간의 거리는 본 구조물의 기둥(50) 상호 간의 거리의 2배로 시공함이 바람직하다.

아울러 가설보(70)는 도3의 확대도에서와 같이, 하나의 가설기둥(20)의 대면하는 측면에 한 쌍이 결합되어 구성될 수 있다. 이로써 가설보(70)가 더욱 안정적으로 철골스트럿보(30)를 지지할 수 있다.

또한 가설보(70)는 H형강, C형강, ㄷ형강, L형강 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 도3의 실시예에서는 가설보(70)로 H형강을 사용하였으나, C형강이나 ㄷ형강을 가설보(70)로 이용하는 경우에는 가설보(70)와 가설기둥(20)의 결합면적이 증가하여 철골스트럿보(30)의 안정적인 지지가 가능하다. 이러한 가설보(70)는 용접 또는 가설기둥(20)에 결합된 브라켓 상부에 설치됨으로써 가설기둥(20)과 결합될 수 있다.

한편, 상기 (b)단계의 지반 굴착 정도 및 (c)단계의 철골스트럿보(30) 시공 시기는 흙막이벽(10)에 가해지는 토압 및 수압 등의 하중에 따라 결정된다. 따라서 하중이 크게 작용하지 않는 경우에는 2~3개 층의 굴착을 동시에 진행한 후에 철골스트럿보(30)를 설치한다.

다음으로 (d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골스트럿보(30)를 시공한 다음(도4), (e) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공한다(도5).

특히, (d)단계에서 최종 굴착은 기초(40)의 바닥면 부분까지 진행함이 바람직하며, 철골스트럿보(30)는 최하층 상부보 부분까지 시공한다.

그리고 기초(40)는 독립기초, 매트 기초, 복합 기초 등을 적용한다.

그리고 기초(40) 공사가 완료된 다음에는 (f) 상기 기초(40) 상부에 각층 기둥(50) 및 슬래브(60)를 하부에서 상부로 시공한다(도6).

이때 기둥(50)은 본 구조물의 기둥(50)을 의미하는 것으로, 철골, 철근콘크리트, 철골철근콘크리트 모두 가능하다. 특히, 철근콘크리트를 이용하여 기둥(50)을 시공하는 경우에는 필요한 철근과 거푸집을 배치하고 n층 기둥(50)과 n+1층 슬래브(60)를 동시에 타설하나, 기둥(50)과 슬래브(60)를 따로 타설하는 VH 분리타설 공법의 적용할 수 있다.

마지막으로 도7에서 볼 수 있는 바와 같이, (g) 상기 가설기둥(20)을 해체하여 지하구조물의 시공을 마무리한다.

이때 (c)단계에서 가설보(70)가 설치된 경우에는 가설보(70)의 해체 작업도 함께 진행한다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하 다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

도1 내지 도7은 본 발명에 따른 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법의 실시예를 나타내는 단계별 공정도.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10; 흙막이벽

20; 가설기둥

30; 철골스트럿보

40; 기초

50; 기둥

60; 슬래브

70; 가설보

Claims

(a) 지반 굴착 경계선을 따라 지중에 흙막이벽(10)을 설치하는 한편, 다수 개의 가설기둥(20)을 상호 일정 간격 이격되도록 지중에 시공하는 단계;

(b) 소정 깊이만큼 지반을 굴착하는 단계;

(c) 상기 인접하는 가설기둥(20)에 철골스트럿보(30)를 결합시키는 단계;

(d) 상기 (b)단계 및 (c)단계를 반복 수행하여 최하층 상부보의 위치까지 철골스트럿보(30)를 시공하는 단계;

(e) 굴착 지반의 하부에 기초(40)를 시공하는 단계;

(f) 상기 기초(40) 상부에 각층 기둥(50) 및 슬래브(60)를 하부에서 상부로 시공하는 단계; 및,

(g) 상기 가설기둥(20)을 해체하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제1항에서,

상기 (c)단계는 인접하는 가설기둥(20)에 가설보(70)를 결합하고, 인접하는 가설보(70) 상부에 철골스트럿보(30)를 설치하는 것으로 이루어지되,

상기 (g)단계는 가설보(70)를 해체하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제1항 또는 제2항에서,

상기 기둥(50)은 철골, 철근콘크리트, 철골철근콘크리트 중 어느 하나로 시공되는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제2항에서,

상기 인접하는 가설기둥(20) 사이의 거리는 인접하는 기둥(50) 사이의 거리 이상인 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제2항에서,

상기 가설보(70)는 각각의 가설기둥(20)의 대면하는 측면에 한 쌍이 결합되는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제2항에서,

상기 가설보(70)는 H형강, C형강, ㄷ형강, L형강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.
제2항에서,

상기 가설보(70)는 용접 또는 가설기둥(20)에 결합된 브라켓 상부에 설치되어 가설기둥(20)에 결합되는 것을 특징으로 하는 영구 스트럿을 이용한 상향식 지하구조물 구축공법.