KR20160083659A - 수직터널 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지하에 건설되는 수직터널 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환풍로와 대피로 시설이 구비된 수직터널 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 수직터널 구조물은 지하시설물의 연결터널(4)과 연결되도록 굴착된 수직공(1)의 내벽면을 이루는 원형벽체(10)와, 상기 원형벽체를 수직의 대피로(3)와 환기로(2)로 구획하는 수직벽체(20)와, 상기 대피로의 내부에 수직벽체(20)를 이용하여 수직공의 바닥에서 지상까지 형성된 수직통로(30)와, 상기 수직통로의 내부에 설치된 대피용 계단(40)과, 수직벽체의 하단에 형성된 수직통로 출입구(50)를 포함하여 구성된다.

Description

수직터널 구조물 및 그 시공방법{Vertical tunnel construction and constructing method for the same}
본 발명은 지하에 건설되는 수직터널 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환풍로와 대피로 시설이 구비된 수직터널 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하철 선로 공사시 열차의 운행시 발생되는 바람에 포함된 각종 유해가스 및 미세먼지로 인하여 지하터널 및 승강장의 공기가 오염되는 것을 방지하기 위하여 각 전철역을 비롯하여 지하선로를 따라 일정구간 마다 지하터널 및 승강장내의 공기를 지상으로 배출시키거나 지상의 공기를 지하터널 및 승강장 내로 공급할 수 있는 통로역할을 하는 수직터널 구조물을 필수적으로 갖추도록 되어 있다.
이와 같은 수직터널 구조물의 시공은 지상에서 지하로 수직공을 굴착하고 수직공의 내주면에 철구조물을 설치하거나 콘크리트 몰탈을 타설하여 수직터널 구조물가 붕괴되지 않도록 한 다음, 수직공의 바닥에서부터 철근을 배열하여 거푸집을 설치하고 기초콘크리트를 타설한 후에 기초콘크리트의 양생이 완료되면 거푸집을 해체한 후에 지상으로부터 폐자재를 수거하여 그 시공을 완료한다.
그러나, 종래와 같은 수직터널 구조물의 시공방법은 거푸집이 지지할 수 있는 기초콘크리트의 무게에 한계가 있기 때문에 1회 시공할 수 있는 높이가 일정높이(4m 내지 5m 정도) 이하로 제한된다.
따라서, 수직터널 구조물의 바닥에서 출구까지 다수 회에 걸쳐 거푸집의 설치, 기초콘크리트의 타설/양생 및 거푸집의 해체를 반복해야 하므로 시공 기간과 비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 이음부의 발생으로 누수와 같은 위험성이 상존한다는 문제가 있다.
최근에는 상기와 같은 수직터널 구조물 내부에 화재와 같은 재난발생시 이용객들의 수직터널 구조물를 이용하여 신속하게 대피할 수 있도록 수직터널 구조물 내부에 대피용 계단을 설치하여 기능성을 부여한 형태로의 시공도 이루어지고 있으나, 상기 대피용 계단이 개방된 구조이므로 화재 대피시 대피자들이 지상까지 도달하는 장시간 동안 수직터널 구조물를 통해 외부로 배출되는 연기와 유독가스들에 그대로 노출되어 실질적인 대피로로서의 기능을 수행할 수 없는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 시공기간과 예산을 적게 소요하면서 재난 발생시 승객들의 안전한 대피로로서의 기능을 수행할 수 있는 수직터널 구조물 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 수직터널 구조물은 지하시설물의 연결터널과 연결되도록 굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와, 상기 원형벽체를 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체와, 상기 대피로 내부에 수직벽체를 이용하여 수직공의 바닥에서 지상까지 형성된 수직통로와, 상기 수직통로 내부에 설치된 대피용 계단과, 수직벽체의 하단에 형성된 수직통로 출입구를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 대피로에는 각각의 층을 이루도록 수직통로가 관통하는 프리캐스트 슬라브가 일정 높이 간격으로 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 수직통로의 외측에는 상기 프리캐스트 슬라브들을 차례로 관통하면서 대피로의 바닥에서 지상까지를 연결하는 엘리베이터 설치통로가 설치되며, 상기 수직통로와 상기 엘리베이터 설치통로에는 각층마다 대피로로 통하는 출입구가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수직공의 바닥에는 수직공에서 발생되는 지하수를 저장할 수 있는 집수조가 형성되며, 상기 집수조는 수직공의 바닥과 최하층의 프리캐스트 슬라브와의 사이에 형성된 공간부일 수 있다.
이 경우, 상기 집수조와 최하층 슬라브 사이에 기계실로 활용할 수 있는 공간부를 형성하는 보조슬라브가 더 설치될 수 있다.
한편, 상기 지하시설물의 연결터널을 상하로 구획하는 수평벽체와 수직벽체를 연결하는 연결벽체를 더 구비할 수도 있다.
그리고 본 발명의 수직터널 구조물의 시공방법은 수직공 굴착단계와, 수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계와, 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계와, 굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체와 수직벽체로부터 대피로를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계와, 상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체와 수직통로가 연속적으로 타설되는 단계와, 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 수직터널 구조물의 시공방법은 수직공 굴착단계와, 수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계와, 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계와, 굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체와 수직벽체로부터 대피로를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로의 측벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계와, 상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체와 수직통로의 측벽체들이 연속적으로 타설되는 단계와, 프리캐스트로 제작된 수직통로 전면벽체가 완성된 수직통로의 측벽체에 조립되면서 수직통로가 완성되는 단계와, 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 수직터널 구조물의 시공방법은 수직공 굴착단계와, 수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계와, 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계와, 굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계와, 상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체가 연속적으로 타설되는 단계와, 프리캐스트로 제작된 수직통로가 완성된 수직벽체에 조립되는 단계와, 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계 이후에 수직공 바닥에 집수조가 설치되는 단계를 더 거치며, 상기 집수조가 설치되는 단계는 굴착된 수직공의 바닥에 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계와 상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체가 연속적으로 타설되는 단계와 상기 원형벽체에 일정 높이로 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들이 설치되는 단계와, 프리캐스트 슬라브가 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들을 통해 조립되는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 상기 원형벽체와 수직벽체와 수직통로에는 일정 높이 간격마다 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들이 설치되고, 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계 이전에 프리캐스트 슬라브가 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들을 통해 조립될 수도 있다.
아울러, 수직통로의 내측에는 대피용 계단 지지용 브라켓들이 설치되며, 상기 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계에서 상기 대피용 계단은 상기 대피용 계단 지지용 브라켓에 조립되는 프리캐스트로 제작된 슬라브형 조립식 계단일 수 있다.
또한, 수직통로의 내측에는 대피용 계단 지지용 브라켓들이 설치되며, 상기 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계에서 상기 대피용 계단은 상기 대피용 계단 지지용 브라켓에 조립되는 조립식 철재 계단일 수도 있다.
한편, 상기 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계 이전에 수직통로의 외측에 일정높이 단위로 제작된 프리캐스트로 제작된 엘리베이터 설치통로가 조립될 수도 있다.
아울러, 상기 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계에서 엘리베이터 설치통로를 이루는 철근 콘크리트 구조물이 함께 설치되고, 슬립폼 작업대가 상승하면서 엘리베이터 설치통로도 함께 타설되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 원형벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계에서, 상기 수직공의 바닥에는 슬립폼 작업대를 승강시키기 위한 잭로드가 내벽면을 따라 일정간격으로 설치되며, 지하시설물의 연결터널 전면에 설치되는 잭로드들에 한하여 외측에 수직강도 보강용 지지관이 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계에서 상기 슬립폼 작업대의 상단에 설치된 보조작업대를 통해 수직공에 가설된 철골구조물들의 해체작업 및 방수포 부착작업이 수행될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 평상시에는 환기로를 통해 지하시설물에 대한 환기가 이루어지게 되며, 지하시설물에 화재와 같은 긴급대피 상황이 발생할 경우 다수의 지하시설물 이용자들은 연결터널을 통해 대피로로 이동한 후에 수직통로 내에 마련된 슬라브계단을 타고 지상으로 신속하고 안전하게 대피할 수 있게 된다. 이때, 화재로 발생되는 대부분의 연기와 유독가스는 연결터널의 상부로 모이면서 환기로를 통해 지상으로 배출되며, 슬라브계단은 수직통로 내부에 설치되어 외부와 격리되어 있기 때문에 대피중인 지하시설물 이용자들은 연기와 유독가스에 노출되지 않고 신속하고 안전하게 지상으로 대피할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수직터널 구조물의 시공이 슬립폼 작업대를 통해 연속적으로 이루어질 뿐 아니라, 수직통로의 전면벽체나 슬라브 또는 대피용 계단과 같은 구조물들을 프리캐스트 조립방식으로 설치하므로 시공기간과 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수직터널 구조물의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 수직터널 구조물의 정단면도.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 수직터널 구조물의 측단면도.
도 4는 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도로서 집수조가 설치된 상태를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 수직터널 구조물의 시공방법을 순서대로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 지하시설물의 연결터널 전면에 설치되는 잭로드들에 한하여 외측에 수직강도 보강용 지지관이 결합된 상태를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 프리캐스트 수직통로 전면벽체가 수직통로의 측벽체에 조립된 상태를 나타내는 평면도
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 단면도.
도 11은 본 발명의 수직통로 전면벽체의 외측에 엘리베이터 설치통로가 설치된 상태를 나타내는 평면도.
도 12는 도 11의 XII-XII선에 따른 단면도.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수직터널 구조물은 지하시설물의 연결터널(4)과 연결되도록 굴착된 수직공(1)의 내벽면을 이루는 원형벽체(10)와, 상기 원형벽체(10)를 수직의 대피로(3)와 환기로(2)로 구획하는 수직벽체(20)와, 상기 대피로(3) 내부에 수직벽체(20)를 이용하여 수직공(1)의 바닥에서 지상까지 형성된 수직통로(30)와, 상기 수직통로(30) 내부에 설치된 대피용 계단(40)과, 수직벽체(20)의 하단에 형성된 수직통로 출입구(50)를 포함하여 구성된다.
상기 지하시설물의 연결터널(4)을 상하로 구획하는 수평벽체(4a)와 수직벽체(20)를 연결하는 연결벽체(60)를 설치하여 대피로(3)와 환기로(2)가 연결터널(4)에서부터 각각 분리된 유로를 형성하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 대피로(3)에는 각각의 층을 이루도록 수직통로(30)가 관통하는 슬라브(70)가 일정 높이 간격으로 설치될 수 있다.
아울러, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 수직통로(30)의 외측에는 상기 슬라브(70)들을 차례로 관통하면서 대피로(3)의 바닥에서 지상까지를 연결하는 엘리베이터 설치통로(80)가 설치될 수도 있다. 상기 엘리베이터 설치통로(80)에 설치되는 엘리베이터는 평상시에는 관리자의 이동수단으로 이용되며 지하시설물에 화재와 같은 긴급대피 상황이 발생한 경우 다수의 지하시설물 이용자들이 지상으로 탈출할 수 있는 수단으로 활용된다. 이 경우, 상기 수직통로(30) 및 엘리베이터 설치통로(80)에는 각 층마다 대피로(3)로 통하는 출입구가 형성되어야 함은 물론이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수직공(1)의 바닥에는 수직공(1)으로부터 발생되는 지하수를 저장할 수 있는 집수조(90)가 설치될 수도 있다. 이 경우 상기 집수조(90)는 수직공(1)의 바닥과 최하층의 슬라브(71)와의 사이에 형성된 공간부가 된다.
아울러, 집수조(90)와 최하층 슬라브(71) 사이에 보조 슬라브(72)를 더 설치하여 보조 슬라브(72)와 집수조(90) 사이의 공간을 기계실(91)로 활용할 수도 있다.
이와 같이 수직터널 구조물은 평상시에는 환기로(2)를 통해 지하시설물에 대한 환기가 이루어지게 되며, 지하시설물에 화재와 같은 긴급대피 상황이 발생할 경우 다수의 지하시설물 이용자들은 연결터널(4)을 통해 대피로(3)로 이동한 후에 수직통로(30) 내에 마련된 대피용 계단(40)을 타고 지상으로 신속하고 안전하게 대피할 수 있게 된다. 이때, 화재로 발생되는 대부분의 연기와 유독가스는 연결터널(4)의 상부로 모이면서 환기로(2)를 통해 지상으로 배출되며, 대피용 계단(40)은 수직통로(30) 내부에 설치되어 외부와 격리되어 있기 때문에 대피용 계단(40)을 이용 중인 대피중인 지하시설물 이용자들은 연기와 유독가스에 노출되지 않고 신속하고 안전하게 지상으로 대피할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 수직터널 구조물의 시공방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 지하시설물의 연결터널(4)과 연결되도록 지상으로부터 수직공(1)을 굴착한다.
도시하지는 않았으나 굴착된 수직공(1)의 내주면에 콘크리트 몰탈을 타설하여 수직공(1)이 붕괴되지 않도록 한 다음 방수포를 부착한다. 만일, 수직공(1)의 굴착과정에서 지반이 약한 부분이 있다면 수직공(1) 내측면에 철구조물(1a)을 설치하는 보강작업이 추가될 수 있다.
수직공(1)의 굴착이 완료되면 굴착된 수직공(1)의 바닥에 기초 콘크리트를 타설하고 그 위에 철근을 배근한 다음 본체 콘크리트를 타설하여 수직공(1)의 바닥을 견고하게 시공한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수직공(1)의 바닥시공이 완료되면, 슬립폼 작업대(100)를 설치한 다음 슬립폼 작업대(100)를 이용하여 벽체가 설치될 위치에 수직철근과 수평철근으로 이루어진 철근 콘크리트 구조물(200)들을 설치한다.
상기 철근 콘크리트 구조물(200)들은 굴착된 수직공(1)의 내벽면을 이루는 원형벽체(10)와, 상기 수직공(1)을 수직의 대피로(3)와 환기로(2)로 구획하는 수직벽체(20)와, 수직벽체(20)로부터 대피로(3)를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로(30)의 측벽체(31)의 위치와 형태에 맞추어 일정 높이만큼만 설치된다.
그리고 슬립폼 작업대(100)를 상승시켜 원형벽체(10)와 수직벽체(20)와 수직통로(30)의 측벽체(31)들의 타설을 연속적으로 수행한다.
도시하지는 않았으나, 수직벽체(20)를 이루는 철근 콘크리트 구조물(200)을 설치할 때, 수직벽체(20)와 대피로(3)를 연결하는 출입구 설치용 철골 및 거푸집이 설치되며, 상기 출입구 설치용 거푸집이 설치된 이후에는 지하시설물의 연결터널(4)을 상하로 구획하면서 상기 출입구와 연결되는 연결벽체(60) 설치용 거푸집도 설치된다.
상기 슬립폼 작업대(100)는 굴착된 수직공(1)의 내주면에서 각 철근 콘크리트 구조물(200)들로부터 일정거리 이격된 위치에서 수직으로 설치되는 복수의 폼프레임(110)과, 상기 폼프레임(110)의 하단부 외측에 결합되는 폼패널(120)과, 상기 폼프레임(110)의 외측에 결합되는 유압잭(130)과, 상기 유압잭(130)에 결합되는 잭로드(140)와, 상기 폼프레임(110)의 상단 내측에 결합되는 상단데크(150)와 상기 폼프레임(110)의 중단 내측에 결합되는 중단데크(160)와, 상기 중단데크(160)의 하부에 높이조절가능하게 설치되는 승강식 하단데크(170)로 구성된다.
상기 상단데크(150)에는 미경화 콘크리트를 주입하기 위한 콘크리트 호퍼(180)가 설치된다. 상기 콘크리트 호퍼(180)는 가장 효율적으로 미경화 콘크리트를 주입할 수 있도록 주입 위치를 고려하여 복수로 구비되어도 무방하다. 또한 상기 콘크리트 호퍼(180)는 상단데크(150)에 직접 고정되는 방식으로 설치되지 아니하고 지상에서 크레인으로 매달아 상단데크(150)의 상단으로부터 일정거리 이격되게 설치하여도 무방하다. 이 경우 지상으로부터 미경화 콘크리트를 콘크리트 호퍼(180)로 공급하기가 매우 용이해지고 작업상황에 따라서 콘크리트 호퍼(180)의 위치를 자유자재로 변경할 수 있다는 이점이 있다.
상기 콘크리트 호퍼(180)의 하단에는 상단 콘크리트 주입관(190)이 하향경사지게 연장된다. 그리고 상단데크(150)의 데크패널에는 상기 상단 콘크리트 주입관(190)의 하단과 연결되어 상단 콘크리트 주입관(190)으로부터 공급받은 콘크리트를 중단데크(160)로 통과시키기 위한 상단 콘크리트 주입공(151)들이 형성되어 있으며, 상기 중단데크(160)에는 상단 콘크리트 주입공(151)과 연결된 중단 콘크리트 주입관(190)이 설치된다. 상기 중단 콘크리트 주입관(190)은 수평으로 360°회전가능하게 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 중단데크(160)의 데크패널에는 상기 중단 콘크리트 주입관(190)의 하단과 연결되어 중단 콘크리트 주입관(190)으로부터 공급받은 콘크리트를 하단데크(170)로 통과시키기 위한 중단 콘크리트 주입공(161)들이 형성될 수 있다. 이 경우 상기 하단데크(170)에는 중단 콘크리트 주입공(161)과 연결된 콘크리트 주입호스(192)가 설치된다. 상기 콘크리트 주입호스(192)는 후술할 프리캐스트 슬라브(70)의 설치를 위하여 원형벽체(10)와 수직벽체(20)와 수직통로(30)에 설치되는 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)에 콘크리트를 주입한다.
아울러, 상기 콘크리트 호퍼(180)의 하단에도 콘크리트 주입호스(192)가 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 콘크리트 주입호스(192)는 상단콘크리트 주입관(190)과 연결되어 상단콘크리트 주입관(190)으로부터 콘크리트를 공급받기 힘든 수직벽체(20) 및 수직통로(30)측에 콘크리트를 주입한다.
한편, 중단데크(160)의 하부에는 승강식 하단데크(170)를 승강시키기 위한 윈치(171)가 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 슬립폼 작업대(100)의 상단데크(150)의 상단 가장자리에는 슬립폼 설치시 가설된 철골 구조물(1a)들의 해체작업 및 해체된 철골구조물(1a)의 자리에 방수포를 부착하는 작업을 수행할 수 있는 보조작업대(155)가 더 구비될 수 있다.
이와 같이 구성된 슬립폼 작업대(100)는 상단데크(150)에서 수평 및 수직철근의 조립 및 자재적재 그리고 잭로드(140)의 연장 조립과 콘크리트의 공급이 지속적으로 이루어지고, 중단데크(160)에서 수평 및 수직 철근조립과 콘크리트의 타설이 이루어지며, 상기 승강식 하단데크(170)에서 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)을 설치하는 작업이 이루어진다.
아울러, 상단데크(150)에는 수직철근과 수평철근 및 이들의 조립을 위한 잡자재가 적재되고, 중단데크(160)에는 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓의 설치를 위한 철근과 매립박스와 거푸집 및 이들을 설치하는 데 필요한 잡자재들이 적재된다.
한편, 상기 수직철근과 수평철근 및 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)의 설치를 위한 각종 자재들은 상,중,하단데크(170)에 형성된 통과공을 통하여 필요한 위치로 공급된다.
이와 같은 슬립폼 작업대(100)의 설치가 완료되면, 작업자는 미리 설치된 잭로드(140)를 이용하여 각 철근 콘크리트 구조물(200)을 따라 폼패널(120)을 설치한 다음, 콘크리트 호퍼(180)와 콘크리트 주입관(190) 및 콘크리트 주입호스(192)를 이용하여 폼패널(120)의 외주면과 수직공(1)의 내주면 사이에 콘크리트를 주입하여 일정높이로 타설한다.
슬립폼 작업대(100)를 상승시켜 원형벽체(10)와 수직벽체(20)와 수직통로(30)의 측벽체(31)들의 타설을 연속적으로 수행할 때, 상기 원형벽체(10)와 수직벽체(20)와 수직통로(30)의 양측벽의 외측에 일정 높이 간격마다 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)의 설치도 함께 이루어진다. 즉, 중단데크(160)에서 프리캐스트 슬라브(70)가 설치될 위치에 브라켓용 철근을 상기 수직철근 및 수평철근에 연결하여 설치한 다음, 상기 브라켓용 철근을 절곡하여 미리 준비한 브라켓용 매립박스 내에 수용되도록 한 후에, 원형벽체(10)의 타설이 완료되면 상기 매립박스를 제거하고 브라켓용 거푸집을 설치한 다음, 중단 콘크리트 주입공(161)으로 콘크리트를 주입하여 콘크리트 주입호스(192)를 통해 브라켓용 거푸집에 콘크리트를 타설하면 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)의 설치가 완료되는 것이다.
그리고, 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)이 설치될 때, 수직통로(30)의 양측벽의 내측에 대피용 계단 지지용 브라켓(41)들도 설치된다. 상기 대피용 계단 지지용 브라켓(41)의 설치방법은 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)과 대동소이하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 지하시설물의 연결터널(4) 전면에는 원형벽체를 형성시킬 필요가 없으므로 이곳에는 철근 콘크리트 구조물을 설치하지 않고 오로지 잭로드(140)만 설치되는데, 이곳에 설치되는 잭로드(140)들은 다른 곳에 설치되는 잭로드(140)들과 비교할 때 상부로부터 큰 수직하중을 받게 되므로 이곳에 설치되는 잭로드(140)의 외측에만 수직강도 보강용 지지관(141)이 결합된다.
상기 수직강도 보강용 지지관(141)은 좌우 한 쌍(141a,141b)으로 이루어져 합치되는 철재구조물로서, 일정 높이를 갖도록 복수로 구비되어 잭로드(140)를 따라 수직공(1)의 바닥에서부터 연결터널(4)의 상부까지 연속적으로 적층 결합하여 사용된다.
이와 같은 과정을 거쳐 지상까지 원형벽체(10)와 수직벽체(20)와 수직통로(30)의 측벽체(31)의 시공이 완료되면 슬립폼 작업대(100)는 완전히 상승하게 되며 이후 해체된다.
그리고, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 수직통로(30)의 전면벽체(32)를 수직통로(30)의 측벽체(31)에 조립하여 수직통로(30)를 완성한다. 이때, 프리캐스트 수직통로(30)의 전면벽체(32)는 지상에 설치된 크레인에 매달아서 필요한 위치로 공급된다.
그리고 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210) 상부에 지지되도록 프리캐스트 슬라브(70)가 설치하는 것이 바람직하다. 상기 프리캐스트 슬라브(70)는 지상에 설치된 크레인에 매달아서 필요한 위치로 공급된다. 상기 프리캐스트 슬라브(70)는 세그먼트 형태로 조각내어 제작되므로 운송 및 운반이 쉽고 작은 출력의 크레인을 이용할 수 있어서 작업공기 및 비용적인 측면에서 매우 유리하다. 이 경우, 수직통로(30)는 프리캐스트 슬라브(70)를 통해 각 층으로 구획되며, 상기 프리캐스트 수직통로(30)의 전면벽체(32)에는 각층마다 대피로(3)로 통하는 출입구가 형성된다.
상기와 같이 수직통로(30)와 슬라브(70)층이 완성되면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 완성된 수직통로(30) 내부에 대피용 계단(40)을 설치한다. 상기 대피용 계단(40)은 도시된 바와 같이 상기 대피용 계단 지지용 브라켓(41)에 조립되는 프리캐스트로 제작된 슬라브형 조립식 계단일 수도 있고, 도시되지는 않았으나 상기 대피용 계단 지지용 브라켓(41)에 조립되는 조립식 철재 계단일 수도 있다. 이때, 슬라브형 조립식 계단 또는 조립식 철재 계단은 지상에 설치된 크레인에 매달아서 필요한 위치로 공급된다. 상기 슬라브형 조립식 계단 또는 조립식 철재 계단은 세그먼트 형태로 조각내어 조립되므로 운송 및 운반이 쉽고 작은 출력의 크레인을 이용할 수 있어서 작업공기 및 비용적인 측면에서 매우 유리하다.
수직통로(30) 내부로 공급된 슬라브형 조립식 계단과 조립식 철재 계단은 대피용 계단 지지용 브라켓(41)에 단부가 지지된 상태에서 볼트를 이용하여 상호 체결을 통해 견고하게 조립되도록 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 수직공(1)의 내부에 슬립폼 작업대(100)가 가설되는 단계 이후에 철근 콘크리트 구조물(200)을 설치할 때, 수직통로(30) 전체를 이루는 철근 콘크리트 구조물을 설치할 수도 있다.
이 경우, 수직통로(30)의 측벽체(31)를 이루는 철근 콘크리트 구조물들만 설치하는 경우와는 달리 프리캐스트로 제작된 수직통로(30)의 전면벽체(32)가 수직통로(30)의 측벽체(31)에 조립되는 단계를 거치지 않아도 되므로 작업속도가 빨라지는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 수직통로(30)의 전면벽체(32)의 외측에 엘리베이터 설치통로(80)가 설치될 수도 있다.
이 경우, 상기 엘리베이터 설치통로(80)는 일정높이 단위로 프리캐스트로 제작되어 수직통로(30)의 설치가 완료된 이후에 수직통로(30)의 전면벽체(32)의 외측에 조립된다. 이때, 수직통로(30)의 전면벽체(32)의 외측에 엘리베이터 설치통로용 브라켓(미도시)이 미리 설치되어 있어야 함은 물론이다.
한편, 본 발명의 엘리베이터 설치통로(80)는 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 수직통로(30) 전체를 이루는 철근 콘크리트 구조물이 설치될 때 엘리베이터 설치통로(80)를 이루는 철근 콘크리트 구조물도 함께 설치되도록 한 다음 슬립폼 작업대(100)를 이용하여 수직통로(30)와 함께 일괄 타설하여 제작되도록 할 수도 있다.
상기 엘리베이터 설치통로(80)는 상기 프리캐스트 슬라브(70)들을 차례로 관통하면서 수직공(1)의 바닥에서 지상까지 설치된다. 이때, 상기 프리캐스트 슬라브(70)에는 엘리베이터 설치공이 미리 형성되어 있어야 함은 물론이다. 그리고 엘리베이터 장비의 설치는 대피용 계단(40)이 설치될 때 함께 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수직공(1)의 내부에 슬립폼 작업대(100)가 가설되는 단계 이후에 집수공 바닥에 집수조(90)가 설치되는 단계를 더 거치도록 할 수도 있다.
이 경우, 상기 집수조(90)가 설치되는 단계는 수직공(1)의 바닥에 굴착된 수직공(1)의 내벽면을 이루는 원형벽체(10)를 이루는 철근 콘크리트 구조물(200)들이 설치되는 단계와, 상기 슬립폼 작업대(100)가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물(200)들에 원형벽체(10)가 연속적으로 타설되는 단계와, 상기 원형벽체(10)에 일정 높이로 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)들이 설치되는 단계와, 프리캐스트 슬라브(70)가 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓(210)들을 통해 조립되는 단계를 거친다.
그리고, 상기 프리캐스트 슬라브(70)는 수직공(1) 전체로 볼 때 최하층의 프리캐스트 슬라브(71)가 되며, 상기 집수조(90)는 수직공(1)의 바닥과 최하층의 프리캐스트 슬라브(70)와의 사이에 형성된 공간부가 된다. 이 경우 최하층의 프리캐스트 슬라브(70) 상면에 수직벽체(20)와 수직통로(30)가 시공된다.
또한, 최하층의 프리캐스트 슬라브(70)를 형성시킨 다음 최하층의 프리캐스트 슬라브(70)의 상부에 프리캐스트 보조 슬라브(72)를 더 설치할 수도 있다. 이 경우, 보조 슬라브(72)와 최하층 슬라브(71) 사이에 형성되는 공간부를 기계실(91)로 활용할 수도 있다.
상기 최하층의 프리캐스트 슬라브(70)와 보조 슬라브(72)는 세그먼트 형태로 조각내어 제작되므로 운송 및 운반이 쉽고 작은 출력의 크레인을 이용할 수 있어서 작업공기 및 비용적인 측면에서 매우 유리하다.
이와 같이 집수조(90) 및 기계실(91)의 설치가 완료되면 최하층의 프리캐스트 슬라브(71) 또는 보조 슬라브(72)의 상면에 굴착된 수직공(1)의 내벽면을 이루는 원형벽체(10)와 상기 수직공(1)을 수직의 대피로(3)와 환기로(2)로 구획하는 수직벽체(20)와 수직벽체(20)로부터 대피로(3)를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로(30)를 이루는 철근 콘크리트 구조물(200)들이 설치되며 이후의 시공단계는 상술한 바와 동일하다.
이와 같이 집수조(90)와 기계실(91)의 설치가 원형벽체(10)의 시공과 동시에 이루어지고, 최하층의 프리캐스트 슬라브(71)와 보조 슬라브(72)가 세그먼트 형태로 조각내어 제작되므로 시공기간과 비용을 크게 절감할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 원형벽체(10)와 수직벽체(20)만 슬립폼 작업대(100)를 이용하여 설치하고 수직통로(30)를 비롯한 나머지는 대피용 계단(40) 및 엘리베이터 설치통로(80)를 모두 프리캐스트 방식으로 조립하여 시공하는 방법도 가능하다. 이 경우, 프리캐스트로 조립되는 구조물들이 다른 실시예들에 비하여 가장 많기 때문에 시공기간과 비용을 가장 크게 절감할 수 있다.
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
1...수직공 2...환기로
3...대피로 4...연결터널
4a...수평벽체 10...원형벽체
20...수직벽체 30...수직통로
31...측벽체 32...전면벽체
40...대피용 계단 41...대피용 계단 지지용 브라켓
50...출입구 60...연결벽체
70...프리캐스트 슬라브 71...최하층 슬라브
72...보조 슬라브 80...엘리베이터 설치통로
90...집수조 91...기계실
100...슬립폼 작업대 141...수직강도 보강용 지지관
155...보조작업대 200...철근 콘크리트 구조물
210...프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓

Claims (17)

  1. 지하시설물의 연결터널과 연결되도록 굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체;
    상기 원형벽체를 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체;
    상기 대피로의 내부에 수직벽체를 이용하여 수직공의 바닥에서 지상까지 형성된 수직통로;
    상기 수직통로의 내부에 설치된 대피용 계단; 및
    수직벽체의 하단에 형성된 수직통로 출입구를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대피로에는 각각의 층을 이루도록 수직통로가 관통하는 프리캐스트 슬라브가 일정 높이 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수직통로의 외측에는 상기 프리캐스트 슬라브들을 차례로 관통하면서 대피로의 바닥에서 지상까지를 연결하는 엘리베이터 설치통로가 설치되며,
    상기 수직통로와 상기 엘리베이터 설치통로에는 각층마다 대피로로 통하는 출입구가 형성된 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수직공의 바닥에는 수직공에서 발생되는 지하수를 저장할 수 있는 집수조가 형성되며,
    상기 집수조는 수직공의 바닥과 최하층의 프리캐스트 슬라브와의 사이에 형성된 공간부인 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 집수조와 최하층 슬라브 사이에 기계실로 활용할 수 있는 공간부를 형성하는 보조 슬라브가 더 설치된 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 지하시설물의 연결터널을 상하로 구획하는 수평벽체와 수직벽체를 연결하는 연결벽체를 더 구비한 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물.
  7. 수직공 굴착단계;
    수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계;
    수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계;
    굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체와 수직벽체로부터 대피로를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계;
    상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체와 수직통로가 연속적으로 타설되는 단계; 및
    완성된 수직통로의 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  8. 수직공 굴착단계;
    수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계;
    수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계;
    굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체와 수직벽체로부터 대피로를 향해 일정간격을 두고 연장되는 수직통로의 측벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계;
    상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체와 수직통로의 측벽체들이 연속적으로 타설되는 단계;
    프리캐스트로 제작된 수직통로의 전면벽체가 완성된 수직통로의 측벽체에 조립되면서 수직통로가 완성되는 단계; 및
    완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  9. 수직공 굴착단계;
    수직공의 바닥에 기초 콘크리트가 타설되는 단계;
    수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계;
    굴착된 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체와 상기 수직공을 수직의 대피로와 환기로로 구획하는 수직벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계;
    상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체와 수직벽체가 연속적으로 타설되는 단계;
    프리캐스트로 제작된 수직통로가 완성된 수직벽체에 조립되는 단계; 및
    완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계 이후에 수직공의 바닥에 집수조가 설치되는 단계를 더 거치며,
    상기 집수조가 설치되는 단계는 굴착된 수직공의 바닥에 수직공의 내벽면을 이루는 원형벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계와, 상기 슬립폼 작업대가 상승하면서 상기 철근 콘크리트 구조물들에 원형벽체가 연속적으로 타설되는 단계와, 상기 원형벽체에 일정 높이로 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들이 설치되는 단계와, 프리캐스트 슬라브가 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들을 통해 조립되는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  11. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형벽체와 수직벽체와 수직통로에는 일정 높이 간격마다 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들이 설치되고,
    완성된 수직통로의 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계 이전에 프리캐스트 슬라브가 상기 프리캐스트 슬라브 지지용 브라켓들을 통해 조립되는 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.`
  12. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    수직통로의 내측에는 대피용 계단 지지용 브라켓들이 설치되며,
    상기 완성된 수직통로의 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계에서 상기 대피용 계단은 상기 대피용 계단 지지용 브라켓에 조립되는 프리캐스트로 제작된 슬라브형 조립식 계단인 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  13. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,,
    수직통로의 내측에는 대피용 계단 지지용 브라켓들이 설치되며,
    상기 완성된 수직통로 내부에 대피용 계단이 설치되는 단계에서 상기 대피용 계단은 상기 대피용 계단 지지용 브라켓에 조립되는 조립식 철재 계단인 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  14. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완성된 수직통로의 내부에 대피용 계단이 조립되는 단계 이전에 수직통로의 외측에 일정높이 단위로 제작된 프리캐스트로 제작된 엘리베이터 설치통로가 조립되는 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  15. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계에서 엘리베이터 설치통로를 이루는 철근 콘크리트 구조물이 함께 설치되고,
    슬립폼 작업대가 상승하면서 엘리베이터 설치통로도 함께 타설되도록 한 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  16. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형벽체를 이루는 철근 콘크리트 구조물들이 설치되는 단계에서,
    상기 수직공의 바닥에는 슬립폼 작업대를 승강시키기 위한 잭로드가 내벽면을 따라 일정간격으로 설치되며,
    지하시설물의 연결터널의 전면에 설치되는 잭로드들에 한하여 외측에 수직강도 보강용 지지관이 결합되는 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
  17. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    수직공의 내부에 슬립폼 작업대가 가설되는 단계에서
    상기 슬립폼 작업대의 상단에 설치된 보조작업대를 통해 수직공에 가설된 철골 구조물들의 해체작업 및 방수포 부착작업이 수행되는 것을 특징으로 하는 수직터널 구조물의 시공방법.
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