KR20140055639A - 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체는, 흙막이부사이에 기둥부가 설치되고 기둥부상에 수평 건축빔이 설치되게 되므로 토목작업과 동시에 건축작업을 수행하는 것이 가능하게 되어, 지하 건축물의 설치가 용이하게 되면서 복수의 기둥부내의 기둥용 H빔을 활용할 수가 있게 되어 건축비용도 절감되고 수평 건축 H빔이 띠장의 기능을 수행하게 되어 건축물의 강도가 보강된다.

Description

흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체{ A execution method of architecture beam }

본 발명은 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 토압과 수압을 견디는 흙막이벽의 형성을 위한 지반공사시에 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 복수의 기둥용 H빔 천공홀이 천공되고 기둥용 H빔이 설치되고, 상기 기둥용 H빔의 사이에 흙막이공이 다수가 연속적으로 형성되고 콘크리트가 타설되고, 상기 기둥용 H빔의 콘크리트를 걷어내고 수평 건축 H빔을 설치하여,지하 건축물의 설치가 용이하게 되면서 복수의 기둥용 H빔을 활용할 수가 있게 되어 공기도 단축되고 건축비용도 절감되는 것이 가능한 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 건축 또는 토목 현장의 지하 터파기 공사에 있어서는 소정 심도로 흙을 굴착해 낸 뒤 구조물이 형성될 때까지 주위의 토사가 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 터파기 면을 따라 흙막이 벽체를 구축하는 흙막이 공사를 시행하고 있다.

이와 같은 흙막이 공사에 있어 시공되는 흙막이 벽체의 경우 일차적으로는 충분한 강성을 가짐으로써 배면 토사의 토압 등으로 인한 붕괴를 방지할 수 있어야 할 뿐 아니라 배면 토사로부터의 물이 공사장 내부로 유입됨으로써 지하 수위 저하로 인한 지반 침하 등을 방지할 수 있도록 차수 처리가 되어야 할 것이 특히 요구되고 있다.

이에 상기와 같은 관점에서 종래로부터 다양한 방식으로 흙막이 공법이 개발되어 왔으며 이러한 종래의 흙막이 시공공법으로는 H-PILE과 토류판을 이용하는 공법, CIP 공법, SWC 공법, 쉬트파일 공법 및 지하 연속벽(SLURRY WALL)공법을 대표적으로 들 수 있다.

먼저 H-PILE과 토류판을 이용하는 공법은 도 1(a)에 도시된 바와 같이 흙막이를 설치해야 할 지반상에 수직으로 H-형강 파일(1)을 박아 넣고, 터파기를 진행해 나감에 따라 H-PILE들의 사이에 목재 토류판(2)을 수평으로 끼워 넣어 흙막이 벽체를 구성하는 방식으로서, 상기 공법의 경우 그 시공이 비교적 간편하고 경제적이어서 현재 흙막이 공법으로서 가장 보편적으로 적용되는 방식에 해당하는 것이라 할 수 있다. 그러나 한편으로 이 방식은 기본적으로 차수 능력을 가지고 있지 못하기 때문에 지하수위가 높아 배면 토사로부터의 수분이 유입될 위험이 있는 경우에는 이를 방지하기 위해 흙막이 벽체의 배면에 별도의 차수 보강 그라우팅 등을 시행하여 차수 처리를 해야 하는 바, 이러한 경우 오히려 공사 기간 및 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

다음으로 CIP(CAST IN PLACE PILE) 공법은 일종의 주열(柱列)식 현장타설 말뚝 공법으로서, 이 공법은 도1(b)에 도시된 바와 같이 지반 상에 보링 머신 등을 이용하여 소정 직경으로 구멍을 천공하고, 이 천공된 구멍 내에 철근 조립체 또는H-형강 파일 등의 보강체(3)를 삽입한 다음, 그 나머지 부위에 자갈을 채우고 시멘트 페이스트를 주입하거나 레미콘을 타설함으로써 흙막이 벽체를 형성하는 방식이다. 하지만 상기 공법의 경우 협소한 작업 공간 하에서도 흙막이 시공이 가능하고 단면 크기에 비해 강성이 크다는 장점이 있는 반면, 그 구성 형태 상 말뚝과 말뚝 간의 경계면을 통한 누수 현상의 발생이 불가피하기 때문에 이를 방지하기 위해 별도의 천공 장비 및 그라우팅 주입관(4)을 이용하여 차수 그라우팅을 해야 한다는 점에서 앞서 본 토류판과 H-PILE에 의한 방식에서와 동일한 문제점을 가지고 있었다. 아울러, 이 공법의 경우 콘크리트 타설을 비롯한 대부분의 공정이 현장에서 습식 방식에 의해 이루어지는 것인 바 품질의 신뢰성을 보장할 수 없고, 설계대로 시공이 이루어지고 있는 지에 대한 확인이 곤란한 면이 있으며, 시공 중에는 콘크리트의 재료 분리 및 공벽 붕괴로 인한 품질 저하의 우려가 있었다.

또한, SCW(SOIL CEMENT WALL) 공법은 도1(c)에 도시된 바와 같이 계획 심도까지 보링 장치(3축 오거)로 구멍을 천공한 후, 시멘트 주입재를 투입하여 벽체를 형성하고 H-PILE을 응력재로 삽입하여 흙막이를 구성하는 공법으로서, 이 방식은 연속 벽체를 형성할 수 있어 별도의 차수 처리를 필요로 하지 않는다는 장점을 가지는 반면, 시공장비가 대형이어서 넓은 작업 공간을 필요로 하고 적용 연장이 짧으면 비경제적이며, 연암 이상의 암반층에는 적용이 곤란하여 암반층 이하로의 깊은 굴착의 경우에는 보조 공법으로서만 활용할 수 있다는 문제점이 있다.

그리고, 쉬트 파일 공법은, 도1(d)에 도시된 것과 같은 형태를 비롯하여 다양한 형상으로 제작되는 쉬트 파일(5)을 좌우로 연결하고 이를 항타기로 타격하여 지반에 연속으로 근입시킴에 의해 흙막이를 형성시키는 공법으로서, 이는 자체 강성이 크고, 차수 효과가 높다는 장점이 있으나 항타기를 이용하므로 소음 및 진동이 매우 심하여 도심지 구역에서는 적용하기 어렵고 다수의 쉬트파일을 정밀하게 이어 설치하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다. 또한, 지하 연속벽(SLURRY WALL) 공법은 벤토나이트가 혼입된 안정액으로 공벽을 유지하면서 지반을 굴착한 후 철근망 등을 삽입한 다음 안정액을 회수하면서 콘크리트를 타설하여 흙막이 및 영구벽체로 사용하는 공법으로서, 이 공법의 경우 차수 효과 및 흙막이로서의 강성 확보가 유리하다는 장점이 있으나, 그 시공에 있어 숙련된 기술을 필요로 하고 넓은 작업 공간이 필요하며, 무엇보다도 공사비가 고가이어서 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

등록특허 10-0654973,

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토압과 수압을 견디는 흙막이벽의 형성을 위한 지반공사시에 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 복수의 기둥용 H빔 천공홀이 천공되고 기둥용 H빔이 설치되고, 상기 기둥용 H빔의 사이에 흙막이공이 다수가 연속적으로 형성되고 콘크리트가 타설되고, 상기 기둥용 H빔의 콘크리트를 걷어내고 수평 건축 H빔을 설치하여 띠장의 기능을 수행할 수가 있게 되므로, 지하 건축물의 설치가 용이하게 되면서 복수의 기둥용 H빔을 활용할 수가 있게 되어 건축비용도 절감되고 수평 건축 H빔이 띠장의 기능을 수행하게 되어 건축물의 강도가 보강되는 것이 가능한 본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은, 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 복수의 기둥용 H빔 천공홀이 천공되는 단계와, 상기 기둥용 H빔의 사이에 기둥용 H빔 천공홀보다 직경이 적어도 1/2 이하가 되는 흙막이공이 다수가 연속적으로 형성되는 단계와, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 H빔이나 철근과 같은 구조빔을 삽입하는 단계와, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 콘크리트가 타설되는 단계와, 상기 기둥용 H빔의 콘크리트를 걷어내고 수평 건축 H빔을 설치하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은, 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 기둥이 설치될 위치에 설치된 복수의 기둥부와, 상기 기둥부의 사이에 설치된 흙막이벽부와, 상기 기둥부내의 기둥용 H빔의 상부에 수평으로 고정되어 상기 흙막이벽부를 지지하는 수평 건축빔을 포함하는 본 발명에 따른 건축빔 구조체에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체는, 흙막이부사이에 기둥부가 설치되고 기둥부상에 수평 건축빔이 설치되게 되므로 토목작업과 동시에 건축작업을 수행하는 것이 가능하게 되어, 지하 건축물의 설치가 용이하게 되면서 복수의 기둥부내의 기둥용 H빔을 활용할 수가 있게 되어 건축비용도 절감되고 수평 건축 H빔이 띠장의 기능을 수행하게 되어 건축물의 강도가 보강되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래의 흙막이 공법들이 도시된 도면
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 건축빔 구조체의 부분절단된 사시도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 건축빔 구조체의 평면도
도 4는 도 2의 I-I선을 따라 취한 종단면도

본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법은, 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 복수의 기둥용 H빔 천공홀이 천공되는 단계와, 상기 기둥용 H빔의 사이에 기둥용 H빔 천공홀보다 직경이 적어도 1/2 이하가 되는 흙막이공이 다수가 연속적으로 형성되는 단계와, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 H빔이나 철근과 같은 구조빔을 삽입하는 단계와, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 콘크리트가 타설되는 단계와, 콘크리트가 타설되어 경화된 상기 기둥부의 콘크리트를 걷어내고 노출된 상기 기둥용 H빔에 수평 건축 H빔을 고정설치하는 단계를 포함한다.

상기 기둥용 H빔 천공홀의 직경은 상기 흙막이공의 직경보다 적어도 2배 이상이 크게 형성되고, 상기 기둥용 H빔 천공홀내에 삽입설치되는 기둥용 H빔은 흙막이공보다 지하건축물의 내측 경계선방향으로 돌출되게 설치되어 있다.

이와 같이 돌출되게 설치된 기둥부의 콘크리트의 일정부분을 걷어내고 노출된 기둥용 H빔상에 수평으로 배치되는 수평 건축 H빔을 고정시켜서 건축물의 지하의 기본골조의 기능과 동시에 흙막이벽부를 지지하는 기능을 가지게 되므로서 보다 견고하게 지하구조물을 형성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체(A)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 지하 건축물의 내측 경계선(S)의 외측에 기둥이 설치될 위치에 설치된 복수의 기둥부(1)와, 상기 기둥부(1)의 사이에 설치된 흙막이벽부(2)와, 상기 기둥부(1)내의 기둥용 H빔(11)의 상부에 수평으로 고정되어 상기 흙막이벽부(2)를 지지하는 수평 건축빔(3)을 포함한다.

상기 기둥부(1)는 본 실시예에서 1000 mm 의 직경을 가지게 기둥용 H빔 천공홀(10)이 형성되고, 이러한 기둥용 H빔 천공홀(10)의 내측이 상기 내측 경계선(S)상에 내측부분이 접하게 형성되어 있다.

상기 기둥부(1)는 내부에 기둥용 H빔(11)이 설치되고 그 주위에는 콘크리트(12)가 타설되어 있고, 상기 기둥용 H빔(11)은 흙막이벽부(2)보다 내측 경계선 방향으로 돌출되게 설치되어 있다. 따라서, 수평 건축빔(3)이 설치될 부위의 돌출된 부분의 콘크리트(12)가 걷어내지고 수평 건축빔(3)이 연결되어, 기둥용 H빔(11)에 연결된 수평 건축빔(3)이 흙막이벽부(2)에 밀착되어 흙막이벽부(2)에 가해지는 토압이나 수압과 같은 압력을 흙막이벽부(2)와 수평 건축빔(3)과 기둥용 H빔(11)이 함께 견디어 내게 되는 것이다.

상기 흙막이벽부(2)는 통상적으로 실시되는 방식으로 형성된다. 즉, 본 실시예에서 상기 흙막이벽부(2)는 300 mm의 직경을 갖게 상기 기둥부(1)사이에 흙막이공(21)이 천공되고 천공된 흙막이공(21)내에 2개의 흙막이공(21)을 건너서 흙막이H빔(22)이 삽입되고 다른 흙막이공(21)에는 철근이 삽입되어 콘크리트(23)가 타설되어 형성된다.

상기 수평 건축빔(3)은 상기 흙막이벽(2)의 내측에 접하게 기둥용 H빔(11)에 연결설치되어 있다. 또한, 수평 건축빔(3)의 내측방향으로는 흙막이벽(2)을 지지하는 보강 건축빔(31)이 고정설치되어 수평 건축빔(3)을 보강하도록 설치되어 있다. 이와 같은 수평 건축빔(3)과 노출된 기둥용 H빔(11)의 연결은 볼트공을 천공하여 볼트로 연결하거나 용접고정 또는 철골좌대 설치와 같은 다양한 방식으로 연결되는 것이 가능하다고 할 것이다.

이와 같이, 본 발명의 특징은 흙막이벽부(2)의 중간 중간에 흙막이벽부(2)의 흙막이공(21)보다 직경이 2배 이상이 큰 기둥부(1)가 설치되고 상기 기둥부(1)내에 흙막이벽부(2)의 내측부(2a)보다 더 내측으로 돌출되게 기둥용 H빔(11)이 설치되어, 흙막이벽부(2)의 내측부(2a)보다 더 내측으로 돌출된 상기 기둥용 H빔(11)을 이용하여 상기 기둥용 H빔(11)의 돌출된 부분의 콘크리트(12)를 걷어내고, 수평 건축빔(3)이 연결되어, 기둥용 H빔(11)에 연결된 수평 건축빔(3)이 흙막이벽부(2)에 밀착되어 흙막이벽부(2)에 가해지는 토압이나 수압과 같은 압력을 흙막이벽부(2)와 수평 건축빔(3)과 기둥용 H빔(11)이 함께 견디어 내게 되는 것에 특징이 있게 되는 것이다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체를 구체적으로 역타공법을 바탕으로설명하면, 먼저, 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 1000 mm 직경을 갖는 복수의 기둥용 H빔 천공홀(10)이 천공되고, 상기 기둥용 H빔 천공홀(10)의 사이에 기둥용 H빔 천공홀보다 직경이 300 mm가 되는 흙막이공(21)이 다수가 연속적으로 천공되고, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀(10)과 흙막이공(21)내에 기둥용 H빔(11)과 흙막이 H빔(22)이나 철근(도시되지 않음)을 삽입하고, 상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀(10)과 흙막이공(21)내에 콘크리트(12,23)가 타설되어 경화되고, 이와 같이 기둥부(1)와 흙막이벽부(2)의 콘크리트가 충분히 경화되면, 터파기를 착수하여 터를 파고나서, 터파기에 의하여 노출되어 있는 경화된 상기 기둥부(1)의 상부의 일부분의 콘크리트(12)를 걷어내어 상기 기둥용 H빔(11)이 노출되게 하고, 노출된 상기 기둥용 H빔(11)에 수평 건축빔(3)을 수평으로 연결시켜 고정설치하고, 1층바닥을 형성하게 철골보(도시되지 않음)를 설치하고, 데크와 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 1층바닥을 완성시킨다.

이와 같은 단계에서 지하 터파기를 하고, 다시 노출된 상기 기둥부(1)의 상부의 일부분의 콘크리트(12)를 걷어내어 상기 기둥용 H빔(11)이 노출되게 하고, 노출된 상기 기둥용 H빔(11)에 수평 건축빔(3)을 수평으로 연결시켜 고정설치하고, 지하1층바닥을 형성하게 철골보(도시되지 않음)를 설치하고, 데크와 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 지하1층바닥을 완성시키고 수평 건축빔(3)의 하부에 지하방수벽(4)을 축조하면 지하1층의 구조는 완성되고 지하2층도 이와 같은 방식으로 하여 지하공사를 완성하게 수행할 수가 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법 및 그 방법에 의하여 시공된 건축빔 구조체는 흙막이벽의 설치산업에서 동일한 시공방법을 반복적으로 수행하는 것이 가능하고 동일한 구조체를 반복적으로 시공하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

1. 기둥부 2. 흙막이벽부 3. 건축빔
11. H빔 12. 콘크리트

Claims (2)

1. 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법에 있어서,
   상기 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법은, 지하 건축물의 내측 경계선의 외측에 인접하게 기둥이 설치될 위치에 복수의 기둥용 H빔 천공홀이 천공되는 단계와,
   상기 기둥용 H빔의 사이에 기둥용 H빔 천공홀보다 직경이 적어도 1/2 이하가 되는 흙막이공이 다수가 연속적으로 형성되는 단계와,
   상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 H빔이나 철근과 같은 구조빔을 삽입하는 단계와,
   상기 천공된 기둥용 H빔 천공홀과 흙막이공내에 콘크리트가 타설되는 단계와,
   콘크리트가 타설되어 경화된 상기 기둥부의 콘크리트를 걷어내고 노출된 상기 기둥용 H빔에 수평 건축 H빔을 고정설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 건축빔 구조체의 시공방법
   
2. 상기 제1항에 따른 시공방법에 의하여 시공된 흙막이 겸용 건축빔 구조체(A)는, 지하 건축물의 내측 경계선(S)의 외측에 기둥이 설치될 위치에 설치된 복수의 기둥부(1)와,
   상기 기둥부(1)의 사이에 설치된 흙막이벽부(2)와,
   상기 기둥부(1)내의 기둥용 H빔(11)의 상부에 수평으로 고정되어 상기 흙막이벽부(2)를 지지하는 수평 건축빔(3)을 포함하고,
   상기 기둥부(1)의 직경은 상기 흙막이벽부(2)의 직경보다 2배 이상으로 형성되고,
   상기 기둥부(1)는 내부에 기둥용 H빔(11)이 설치되고 그 주위에는 콘크리트(12)가 타설되어 있고, 상기 기둥용 H빔(11)은 흙막이벽부(2)보다 내측 경계선 방향으로 돌출되게 설치되고,
   상기 수평 건축빔(3)이 설치될 부위의 돌출된 부분의 콘크리트(12)가 걷어내지고 수평 건축빔(3)이 연결되어, 기둥용 H빔(11)에 연결된 수평 건축빔(3)이 흙막이벽부(2)에 밀착되게 설치된 것을 특징으로 하는 흙막이 겸용 건축빔 구조체
   

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