KR20130087669A

KR20130087669A - 지하구조물의 역타공법

Info

Publication number: KR20130087669A
Application number: KR1020120008691A
Authority: KR
Inventors: 이준희
Original assignee: (주)동양이엔지; 이준희
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-08-07

Abstract

본 발명은 지하구조물의 역타공법은 엄지말뚝(111) 사이를 토류벽으로 연결하여 흙막이 벽(110)을 구축하고, 흙막이벽(110) 내부 공간에 내부측 기둥을 시공하는 초기단계와; 상기 초기단계가 완료되면, 흙막이 벽(110) 내부에 자주식 운반차량을 투입하여 지반을 굴토하는 내부 토사제거단계와, 상기 토사제거단계가 완료되면, 엄지말뚝(111)에 브래킷(121)을 일정 높이로 결합하고 메인브래킷(121)에 흙막이 벽(110)을 따라 받침보(122)를 설치하되, 받침보(122) 상측에 철골보(123)를 거치시켜 설치하는 지지구축물 설치단계와; 상기 지지구축물 설치단계가 완료되면, 메인브래킷(121)의 상측으로 엄지말뚝(111)에 보조브래킷(112)을 일정 높이로 다수개 결합하고, 보조브래킷(112)에 필러충전재(113)를 결합하되, 철골보(123) 위에 데크플레이트(131)를 설치하고 데크플레이트(131)와 필러충전재(113) 사이에 버팀재(114)를 연속적으로 설치하는 버팀구조 완성단계와; 상기 버팀구조 완성단계가 완료되면, 데크플레이트(131) 위에 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브(530)를 시공하는 토압지지단계; 및 상기 토압지지단계가 아래 방향으로 바닥까지 완료되면, 버팀재(114) 사이의 개구부를 통해 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하되, 벽체철근(142)을 상부를 밴딩하여 슬래브(130)의 측단과 일치되도록 하는 지하외벽(140)을 상방향으로 시공하는 완료단계를 포함하여 이루어지므로; 토류벽의 제한적 변위를 유도하고 지하벽체의 슬래브를 견고하게 시공하여 구조물의 안전을 도모할 수 있도록 하는 것이다.

Description

지하구조물의 역타공법{Down-up method of underground structure}

본 발명은 지하구조물의 역타공법에 관한 것으로, 상세하게는 특히 지하 흙막이 벽으로서 흙막이 벽을 사용하고 역타 방식으로 시공되는 지하 구조물을 역타 방식으로 시공함에 있어 흙막이 벽과 콘크리트 슬래브 사이에 필러충전재를 충전하여 지하층 시공중에 흙막이 벽에 작용하는 횡토압을 경감할 수 있도록 하고 슬래브 구조체와 하부벽체를 견고하게 시공할 수 있도록 하는 지하구조물의 역타공법에 관한 것이다.

일반적으로 지하구조물을 여러 층에 걸쳐 시공하는 방법은 일반적으로 순타(順打)공법과 역타(逆打))공법으로 나누어진다.

여기서 순타공법은 지상으로부터 벽체 버팀재를 설치하면서 기초계획고까지 지반을 굴토한 후, 맨 아래 지하층에서부터 지하구조물을 축조해 올라가는 방법이고, 역타공법은 지상으로부터 지하를 향해 1개 층씩 굴토과 동시에 지하구조물을 축조하는 방법이다.

더욱이, 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 반대방향으로 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.

나아가, 상기와 같은 역타 공법에 있어서 흙막이 벽의 형식으로는 고강성을 갖는 흙막이 벽 형식이 많이 적용되고 있었는데, 이러한 흙막이 벽은 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.

도 1은 종래기술에 따른 지하구조물의 역타공법의 공정도이다.

먼저, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 굴토 작업 후 기둥(10)마다 후 설치될 브래킷(20)을 고정하기 위한 브래킷 고정장치(25)가 설치되며, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 기둥(10)에 설치된 브래킷 고정장치(25)에 의해 기둥에 브래킷(20)이 설치되며, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 기둥(10)에 설치된 브래킷(20)과 브래킷(20) 위에 후 설치될 거더용 거푸집(40)을 지지하기 위한 거푸집 지지틀(30)이 설치된다.

거푸집 지지틀(30)은 후 설치될 거더용 거푸집(40)의 전 부분을 지지토록 후 설치될 거더용 거푸집(40)에 대응되는 길이, 폭을 갖도록 이루어진다. 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 설치된 거푸집 지지틀(30) 위에 거더용 거푸집(40)이 설치됨과 동시에 거더용 거푸집(40)들 사이에 데크(deck)(50)들이 설치되며, 다음으로 거더용 거푸집(40) 및 데크(50) 상에 콘크리트(60)가 타설된다.

도 1의 (e)에 도시된 바와 같이 타설된 콘크리트(60)의 양생 후 기둥(10)에 설치된 브래킷 고정장치(25), 브라켓(20), 거푸집 지지틀(30)을 기둥(10)으로부터 설치 해제하거나 인하하면 도 1의 (f)에 도시된 바와 같이 지하구조물의 1개 층의 바닥 골조(2) 시공이 완료될 수 있다.

이후, 계속해서 다음 지하층의 골조를 시공하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 반복해서 작업을 하면 된다.

그러나, 종래기술에 따른 지하구조물의 역타공법은 다음과 같은 문제점이 지적될 수 있다.

즉, 거푸집 지지틀(30)이 거더용 거푸집(40)에 대응하는 길이를 갖도록 이루어짐에 따라, 거푸집 지지틀(30)을 이루는 철강 등의 고가의 부자재가 다량 소요된다.

하여, 거푸집 지지틀(30)의 제작단가가 상당히 높은 편이며, 부피 및 중량이 커 설치 및 해체, 인하시 중장비가 요구되며 시간이 많이 소요되고, 거푸집 지지틀(30)을 받치는 브래킷(20), 브래킷 고정장치(25) 또한 대형, 대중량의 거푸집 지지틀(30)을 안정적으로 지지하기 위해 동반하여 다량의 고가 부자재에 의해 크고 무겁게 제작될 수밖에 없다.

또한, 거푸집 지지틀(30) 및 거더용 거푸집(40), 타설 콘크리트(60) 등에 의한 하중이 전부 브래킷(20)을 통해 기둥(10)에 집중되기 때문에, 요구되는 기둥(10)의 스펙(spec) 또한 높아질 수밖에 없다.

특히 이러한 종래의 역타공법은 구조적으로 견고하고 횡토압에 효과적으로 흡수할 수 있는 방법이 지속적으로 요구되어 왔다.

따라서 본 발명의 지하구조물의 역타공법은 토류벽의 제한적 변위를 유도하여 구조물의 안전을 도모할 수 있도록 하는 지하구조물의 역타공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하부 지하벽체의 슬래브를 견고하게 시공하여 구조물의 안전을 도모할 수 있도록 하는 지하구조물의 역타공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 흙막이 벽의 내부 측으로 자주식 운반차량을 투입하여 효율적으로 시공할 수 있도록 하는 지하구조물의 역타공법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지하구조물의 역타공법은 엄지말뚝 사이를 토류벽으로 연결하여 흙막이 벽을 구축하는 초기단계와; 상기 초기단계가 완료되면, 흙막이 벽 내부에 자주식 운반차량을 투입하여 지반을 굴토하는 내부 토사제거단계와, 상기 토사제거단계가 완료되면, 엄지말뚝에 브래킷을 일정 높이로 결합하고 메인브래킷에 흙막이 벽을 따라 받침보를 설치하되, 받침보 상측에 철골보를 거치시켜 설치하는 지지구축물 설치단계와; 상기 지지구축물 설치단계가 완료되면, 메인브래킷의 상측으로 엄지말뚝에 보조브래킷을 일정 높이로 다수개 결합하고, 보조브래킷에 필러충전재를 결합하되, 철골보 상면에 데크플레이트를 설치하고 데크플레이트와 필러충전재 사이에 버팀재를 연속적으로 설치하는 버팀구조 완성단계와; 상기 버팀구조 완성단계가 완료되면, 데크플레이트 위에 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브를 시공하는 토압지지단계; 및 상기 토압지지단계가 아래 방향으로 바닫까지 완료되면, 버팀재 사이의 개구부를 통해 벽체철근을 배근하고 벽체콘크리트를 타설하되, 벽체철근을 상부를 밴딩하여 슬래브의 측단과 일치되도록 하는 지하외벽을 상방향으로 시공하는 완료단계를 포함하여 구성함을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 지하구조물의 역타공법은 벽체철근을 배근하고 벽체콘크리트를 타설하여 지하외벽시공하되, 벽체철근의 상부에 밴딩부를 형성하여 슬래브의 측단과 일치되도록 하여 콘크리트를 타설하므로 벽체콘크리트와 슬래브를 견고하게 일체화시킬 뿐만 아니라 메인브래킷과 받침보 및 밴딩한 벽체철근 등을 벽체콘크리트)에 매입되어 일체화시키고, 버팀재로 횡 토압을 흡수할 수 있도록 하여 횡 토압이 슬래브에 효과적으로 전달하는 할 수 있도록 하며, 흙막이 벽의 내부 측으로 자주식 운반차량을 투입하여 효율적을 시공하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 지하구조물의 역타공법의 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 지하구조물의 역타공법의 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 지하구조물의 역타공법의 버팀구조를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 지하구조물의 역타공법의 지하외벽 타설 상태를 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 지하구조물의 역타공법은 엄지말뚝(111) 사이를 토류벽으로 연결하여 흙막이 벽(110)을 구축하고, 흙막이벽(110) 내부 공간에 내부측 기둥을 시공하는 초기단계와; 상기 초기단계가 완료되면, 흙막이 벽(110) 내부에 자주식 운반차량을 투입하여 지반을 굴토하는 내부 토사제거단계와, 상기 토사제거단계가 완료되면, 엄지말뚝(111)에 브래킷(121)을 일정 높이로 결합하고 메인브래킷(121)에 흙막이 벽(110)을 따라 받침보(122)를 설치하되, 받침보(122) 상측에 철골보(123)를 거치시켜 설치하는 지지구축물 설치단계와; 상기 지지구축물 설치단계가 완료되면, 메인브래킷(121)의 상측으로 엄지말뚝(111)에 보조브래킷(112)을 일정 높이로 다수개 결합하고, 보조브래킷(112)에 필러충전재(113)를 결합하되, 철골보(510) 위에 데크플레이트(131)를 설치하고 데크플레이트(131)와 필러충전재(113) 사이에 버팀재(114)를 연속적으로 설치하는 버팀구조 완성단계와; 상기 버팀구조 완성단계가 완료되면, 데크플레이트(131) 위에 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브(123)를 시공하는 토압지지단계; 및 상기 토압지지단계가 아래 방향으로 바닥까지 완료되면, 버팀재(114) 사이의 개구부를 통해 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하되, 벽체철근(142)을 상부를 밴딩하여 슬래브(130)의 측단과 일치되도록 하는 지하외벽(140)을 상방향으로 시공하는 완료단계를 포함하여 이루어진다.

상기 흙막이벽, 내부기둥 시공 및 굴토하는 초기단계는 건축선에 맞춰 흙막이벽(110)을 시공하되, 흙막이벽(110)은 엄지말뚝(111)을 소정 간격으로 이격하여 시공하고 엄지말뚝(111) 사이에 토류벽을 시공하고 흙막이벽(110) 내부측으로 내부측 기둥을 시공하도록 한다.

상기 내부 토사제거단계는 작업장 내부로 자주식 운반차량를 투입하여 흙막이벽(110)의 안정적인 지지상태를 고려하면서 적정깊이로 내측 지반을 굴토하여 제거한다.

상기 지지구축물 설치단계는 적정량의 토사를 굴토한 다음 메인브래킷(121)과 받침보(122), 철골보(123)를 순차적으로 설치하되, 메인브래킷(210)을 엄지말뚝(111)에 순차적으로 접합하여 다수개 결합하고, 메인브래킷(210)의 상측으로 받침보(122)을 가로질러 거치시키면서 흙막이벽(110)을 따라 설치하며, 철골보(123)를 받침보(122)의 상측에 거치시키면서 결합한다.

더불어, 철골보(123)는 내부측 기둥에 접합하여 상호 연결되도록 한다.

상기 버팀구조 완성단계는 메인브래킷(121)의 상측으로 적정 간격을 유지하는 보조브래킷(112)를 엄지말뚝(111)에 다수개 결합하되, 철골보(123)와 동일하거나 낮은 레벨로 설치함이 바람직하다.

나아가, 데크플레이트(131)와 필러충전재(113) 및 버팀재(114)를 순차적으로 설치한다.

여기서 버팀재(114)의 양단에는 거푸집(132a, 132b)을 각각 설치함이 바람직하다.

특히 버팀재(114)의 길이를 길게 형성하여 데크플레이(131)와 지하외벽(140)과의 간격을 충분하게 유지하도록 하여 철근 이음 길이를 확보할 수 있도록 함이 바람직하다.

더불어, 필러충전재(113))는 플라스틱 등을 이용하여 횡 토압을 흡수하여 경감할 수 있도록 하되, 이로 인하여 토압계수 K₀를 토압계수 K_A로 줄일 수 있도록 한다.

따라서 필러충전재(113)는 흙막이 벽(110)으로부터 전달되는 횡토압을 효과적으로 흡수하여 경감하므로 슬래브(530)로 전달되는 횡토압을 감소시켜 구조물의 안정을 도모한다.

더불어, 데크플레이트(131)는 철골보(123)의 상측으로 거푸집(132a)등을 이용하여 통상의 방법으로 설치하며, 버팀재(114)는 보조브래킷(112)와 데크플레이트(131) 사이에 설치한다.

상기 토압지지단계는 데크플레이트(131) 위에 슬래브콘크리트를 타설하여 시고하되, 슬래브(130)의 시공에서 구조계산에 따라 슬래브철근을 적절히 배근하는 것은 물론이다.

이로써 흙막이벽(110), 필러충전재(113), 버팀재(114), 슬래브(130)로 이어지는 흙막이벽(110)의 토압지지구조가 완성된다.

상기 완료단계는 버팀재(114) 사이의 개구부를 통해 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하여 지하외벽(140)을 시공하되, 벽체철근(142)의 상부에 밴딩부(142)를 형성하여 슬래브(130)의 측단과 일치되도록 하고 슬래브(130)의 철근을 연장하여 벽체철근(142)에 결속한 다음 콘크리트를 타설하므로 벽체콘크리트(141)와 슬래브(130)를 견고하게 일체화되도록 한다.

이러한 본 발명의 지하구조물의 역타공법은 지하구조물의 내부측 기둥과 층간 보 및 층간 슬래브(130)가 완성되며, 지하외벽(140)을 시공한다.

이때 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하면서 지하외벽(140)을 상향식으로 시공한다.

여기서 벽체콘크리트(141)는 소정 높이마다 이어치기 하되, 벽체철근(142)의 상부를 밴딩하여 슬래브(130)의 철근과 충분한 철근 이음 길이를 확보한 상태로 결속한다.

나아가, 메인브래킷(121)과 받침보(122) 및 밴딩한 벽체철근(142)이 슬래브(130)의 철근과 결속되면 콘크리트를 타설하여 일체화되도록 하므로 견고한 지하구조물의 모든 골조가 완성되는 것이다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

110 : 흙막이 벽 111 : 엄지말뚝
112 : 보조브래킷 113 : 필러충전재
114 : 버팀재 120 : 지지보
121 : 메인브래킷 122 : 받침보
123 : 철골보 130 : 슬래브
131 : 데크플레이트 132a, 132b : 거푸집
140 : 지하외벽 141 : 벽체콘크리트
142 : 벽체철근 143 : 밴딩부

Claims

엄지말뚝(111) 사이를 토류벽으로 연결하여 흙막이 벽(110)을 구축하고, 흙막이벽(110) 내부 공간에 내부측 기둥을 시공하는 초기단계와;
상기 초기단계가 완료되면, 흙막이 벽(110) 내부에 자주식 운반차량을 투입하여 지반을 굴토하는 내부 토사제거단계와,
상기 토사제거단계가 완료되면, 엄지말뚝(111)에 브래킷(121)을 일정 높이로 결합하고 메인브래킷(121)에 흙막이 벽(110)을 따라 받침보(122)를 설치하되, 받침보(122) 상측에 철골보(123)를 거치시켜 설치하는 지지구축물 설치단계와;
상기 지지구축물 설치단계가 완료되면, 메인브래킷(121)의 상측으로 엄지말뚝(111)에 보조브래킷(112)을 일정 높이로 다수개 결합하고, 보조브래킷(112)에 필러충전재(113)를 결합하며, 철골보(123) 위에 데크플레이트(131)를 설치하되, 데크플레이트(131) 측의 거푸집(132a)과 필러충전재(113) 측의 거푸집(132b) 사이에 버팀재(114)를 연속적으로 설치하는 버팀구조 완성단계와;
상기 버팀구조 완성단계가 완료되면, 데크플레이트(131) 위에 슬래브콘크리트를 타설하여 슬래브(530)를 시공하는 토압지지단계; 및
상기 토압지지단계가 아래 방향으로 바닥까지 완료되면, 버팀재(114) 사이의 개구부를 통해 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하되, 벽체철근(142)을 상부를 밴딩하여 슬래브(130)의 측단과 일치되도록 하는 지하외벽(140)을 상방향으로 시공하는 완료단계를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지하구조물의 역타공법.
제 1 항에 있어서,
상기 버팀구조 완성단계는 메인브래킷(121)의 상측으로 적정 간격을 유지하는 보조브래킷(112)를 엄지말뚝(111)에 다수개 결합하고, 데크플레이트(131)와 필러충전재(113) 및 버팀재(114)를 순차적으로 설치하되, 필러중전재(113)를 플라스틱으로 형성하여 횡 토압을 경감할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 지하구조물의 역타공법.
제 1 항에 있어서
상기 완료단계는 버팀재(114) 사이의 개구부를 통해 벽체철근(142)을 배근하고 벽체콘크리트(141)를 타설하여 지하외벽(140)을 시공하되, 벽체철근(142)의 상부에 밴딩부(142)를 형성하여 슬래브(130)의 철근과 수평상태로 일치되도록 하고, 슬래브(130) 철근과 벽체철근(142)을 충분한 철근 이음 길이를 확보하여 결속하므로 타설한 벽체콘크리트(141)와 슬래브(130)을 견고하게 일체화시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 지하구조물의 역타공법.