KR101221970B1 - 무가시설 지하구조물 시공방법 - Google Patents

무가시설 지하구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중벽체의 시공에 의해 지하구조물의 외벽체(100)를 형성하는 외벽체 설치단계; 지하구조물의 기둥을 형성하도록 기둥부재(200)를 근입하는 기둥 설치단계; 외벽체(100)의 내부 영역을 굴토하는 굴토단계; 외벽체(100)의 내면에 연장부재(110)를 설치하는 연장부재 설치단계; 연장부재(110)의 내측 단부에 횡방향을 따라 외벽체 지지부재(300)를 설치하는 외벽체 지지부재 설치단계; 외벽체 지지부재(300)와 기둥부재(200)의 사이에 보(400)를 설치하는 보 설치단계; 외벽체(100)와 외벽체 지지부재(300)의 사이 영역 및 보(400)의 상부 영역에 대하여, 철근 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트의 타설에 의해 합벽(120) 및 슬래브(401)를 설치하는 합벽 및 슬래브 설치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법을 제시함으로써, 가시설의 설치 및 해체를 위한 공정을 획기적으로 생략하여, 이에 소요되던 수고, 안전사고의 위험 및 비용을 줄일 수 있도록 한다.

Description

무가시설 지하구조물 시공방법{Construction Method for Basement Structure without Temporary Structure}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지하구조물의 시공방법에 관한 것이다.
종래의 지하구조물의 시공방법은 크게 순타(順打)공법과 역타(逆打)공법으로 나누어 볼 수 있다.
순타공법은 보편적으로 적용되는 공법으로서, 지상으로부터 흙막이 벽체를 지지하는 버팀대, 앵커, 락볼트, 네일링, 레이커, 텐션 빔 등의 가설 지지수단에 의해 흙막이 벽체를 설치하면서 기초계획고까지 굴착한 후, 기초구조물을 타설하고 최하단 흙막이 벽체 지지대를 철거하며 순차적으로 벽체 타설, 흙막이 벽체 지지대인 가시설 철거를 반복적으로 수행하는 공법을 말한다.
역타공법은 탑다운(Top-Down) 방식의 공법으로서, 흙막이 벽체와 이를 지지하는 버팀대, 앵커, 락볼트, 네일링, 레이커, 텐션빔 등 가설 지지수단을 설치하면서 굴착과 동시에 본 구조물 공사를 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 구축하는 방식을 말한다.
이는 철근콘크리트구조 또는 철골철근콘크리트구조로서 CIP, SCW, H-형강, 지중연속벽(Slurry Wall) 등에 의한 흙막이 가시설이 필요하다.
그런데, 이러한 종래의 순타공법 및 역타공법은 모두 가시설의 설치 및 해체를 전제로 하는 것이므로, 흙막이 벽체에 미치는 횡토압에 저항하기 위하여 버팀대를 단계별로 설치하여야 하고, 구조물 완료 후 다시 철거하여야 하는 불편함이 있고, 공기가 지연되며, 공사비가 과도하게 소요된다는 문제가 있었다.
심한 경우, 가시설 공사비가 본 구조물공사비의 40%~50% 이상을 점하는 경우도 있다.
따라서 가시설의 설치 및 해체에 소요되는 수고와 비용을 줄이기 위한 다양한 연구가 시도되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 가시설의 설치 및 해체를 위한 공정을 획기적으로 생략하여, 이에 소요되던 수고, 안전사고의 위험 및 비용을 줄일 수 있도록 하는 무가시설 지하구조물 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 지중벽체의 시공에 의해 지하구조물의 외벽체(100)를 형성하는 외벽체 설치단계; 상기 지하구조물의 기둥을 형성하도록 기둥부재(200)를 근입하는 기둥 설치단계; 상기 외벽체(100)의 내부 영역을 굴토하는 굴토단계; 상기 외벽체(100)의 내면에 연장부재(110)를 설치하는 연장부재 설치단계; 상기 연장부재(110)의 내측 단부에 횡방향을 따라 외벽체 지지부재(300)를 설치하는 외벽체 지지부재 설치단계; 상기 외벽체 지지부재(300)와 상기 기둥부재(200)의 사이에 보(400)를 설치하는 보 설치단계; 상기 외벽체(100)와 상기 외벽체 지지부재(300)의 사이 영역 및 상기 보(400)의 상부 영역에 대하여, 철근 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트의 타설에 의해 합벽(120) 및 슬래브(401)를 설치하는 합벽 및 슬래브 설치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법을 제시한다.
상기 지중벽체는 다수의 강관(130)의 근입에 의해 형성되고, 상기 연장부재(110)의 외측 단부는 상기 강관(130)에 용접결합하는 것이 바람직하다.
상기 연장부재(110)는 판형 구조이고, 상기 외벽체 지지부재(300)는 H 빔에 의해 형성되며, 상기 연장부재(110)의 내측 단부는 상기 외벽체 지지부재(300)의 외측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하는 것이 바람직하다.
상기 강관(130)은 일측에 설치된 차수용 돌부(131); 인접 강관(130)의 차수용 돌부(131)가 삽입되도록, 타측에 설치된 차수용 홈형성부재(132);를 구비한 것이 바람직하다.
상기 기둥부재(200)는 사각형 강관(210)에 의해 형성되고, 상기 기둥부재(200)의 사방 측면에는 판형 구조의 결합부재(220)가 용접결합하며, 상기 결합부재(220)는 상기 보(400)의 웹(430)에 결합하고, 하나의 상기 기둥부재(200)에는 4개의 상기 보(400)가 결합하는 것이 바람직하다.
상기 결합부재(220)와 상기 보(400)의 웹(430)은 볼트 결합하는 것이 바람직하다.
상기 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에는 접합부재(340)가 용접결합하고, 상기 접합부재(340)는 상기 보(400)의 웹(430)에 결합하는 것이 바람직하다.
상기 접합부재(340)는 상기 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하는 외벽체 지지부재 결합부(341); 상기 외벽체 지지부재 결합부(341)로부터 내측으로 연장됨과 아울러, 높이가 상기 보(400)의 상하 플랜지(410,420)의 간격보다 작게 형성된 보 결합부(342);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 접합부재(340)의 보 결합부(342)와 상기 보(400)의 웹(430)은 볼트 결합하는 것이 바람직하다.
상기 기둥부재(200)의 둘레에 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 배근하는 단계; 상기 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 감싸도록 거푸집을 설치하고 기둥 콘크리트를 타설하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 외벽체(100)를 형성하는 강관(130)의 외벽에 전단보강 스터드 및 거푸집 체결구를 결합하는 단계; 상기 외벽체(100)의 내측에 거푸집을 설치하고, 철근 배근 및 콘크리트의 타설에 의해 상기 합벽(120)을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 가시설의 설치 및 해체를 위한 공정을 획기적으로 생략하여, 이에 소요되던 수고, 안전사고의 위험 및 비용을 줄일 수 있도록 하는 무가시설 지하구조물 시공방법을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1 내지 9는 일실시예의 공정도.
도 10은 지하구조물의 평면도.
도 11은 외벽체의 평면도.
도 12는 도 11의 주요부 확대도.
도 13은 강관의 사시도.
도 14는 강관, 연장부재, 외벽체 지지부재, 보의 결합상태의 측단면도.
도 15는 기둥부재, 보의 결합상태의 종단면도.
도 16은 기둥부재, 보의 결합상태의 횡단면도.
도 17은 단면이 확대보강된 기둥부재의 종단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 지하구조물 시공방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.
지중벽체의 시공에 의해 지하구조물의 외벽체(100)를 형성하고(도 1,11), 지하구조물의 기둥을 형성하도록 기둥부재(200)를 근입한다(도 2,10).
외벽체(100)의 내부 영역을 굴토한다(도 3).
외벽체(100)의 내면에 연장부재(110)를 설치하고, 연장부재(110)의 내측 단부에 횡방향을 따라 외벽체 지지부재(300)를 설치하며, 외벽체 지지부재(300)와 기둥부재(200)의 사이에 보(400)를 설치한다(도 4,11,13,14)
지하 구조물이 복수의 층에 의해 형성되는 경우, 위 굴토 및 부재 설치과정을 반복한다(도 5).
외벽체(100)와 상기 외벽체 지지부재(300)의 사이 영역 및 보(400)의 상부 영역에 대하여, 철근 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트의 타설에 의해 합벽(120) 및 슬래브(401)를 설치한다(도 6).
지하구조물이 복수의 층에 의해 형성되는 경우, 위 과정도 반복해야 하는데, 이는 순타 및 역타 방식 모두 가능하다.
지하구조물의 상부에 별도의 지상구조물이 시공되지 않는 경우, 토사(10) 등에 의해 되메우기를 실시한다(도 9).
본 발명에 의한 공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 외벽체가 시공 중에는 흙막이 기능과 차수 기능을 수행하고, 시공 후에는 합벽에 의해 방수 기능 및 본 구조물의 지중벽체 기능을 수행하므로, 종래 공법과 같이 가시설 흙막이의 해체작업이 필요 없어, 공사 기간 및 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.
둘째, 기둥부재가 시공 중에는 보에 의해 외벽체를 횡토압에 대하여 저항하는 역할을 수행하고, 시공 후에는 본 구조물의 기둥 역할을 수행하므로, 공사 기간 및 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 안정적인 흙막이 구조를 이루어 안전한 시공을 가능하게 한다.
즉, 종래의 공법의 경우, 흙막이 벽체를 띠장, 스트럿, 레이커 등의 가시설이 지지함에 비해, 본 발명에 의한 공법의 경우, 흙막이 벽체에 해당하는 외벽체를 본 구조물의 구조인 외벽체 지지부재(300), 보(400), 기둥부재(200)가 지지하므로, 훨씬 안정적인 구조를 얻을 수 있기 때문이다.
셋째, 종래의 공법의 경우, 본 구조물의 기둥, 보의 설치작업이 공중에서 가시설의 해체작업과 함께 실시되므로, 안전사고의 위험이 컸으나, 본 발명에 의한 공법의 경우, 단계별 굴착 후 흙바닥에서 본 구조물의 외벽체 지지부재(300), 보(400), 기둥부재(200)의 설치작업이 실시되므로, 안전사고의 위험이 없다.
이하, 본 발명에 의한 공법의 구체적 실시예에 관하여 설명한다.
외벽체(100)는 흙막이 기능 및 차수 기능을 가져야 하므로, CIP, SCW, 슬러리월, 쉬트파일 등의 지중벽체 공법에 의해 시공되어야 한다.
다만, 본 발명에 의한 공법의 경우, 외벽체 지지부재(300)와의 결합 및 합벽(120)의 설치를 위한 공간확보를 위하여, 외벽체(100)에 연장부재(110)가 설치되어야 하므로, 외벽체(100)는 CIP 공법 등에 의해 다수의 강관(130)의 근입에 의해 형성되고, 연장부재(110)의 외측 단부는 강관(130)에 용접결합하는 방식을 취하는 것이, 시공의 편의성 및 구조적 안정성 측면에서 바람직하다(도 11 내지 14).
외벽체 지지부재(300)와 연장부재(110)의 안정적인 결합구조를 이루기 위해서는, 연장부재(110)는 판형 구조이고, 외벽체 지지부재(300)는 H 빔에 의해 형성되며, 연장부재(110)의 내측 단부는 상기 외벽체 지지부재(300)의 외측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하는 것이 바람직하다(도 11 내지 14).
상술한 바와 같이, 외벽체(100)는 본 구조물의 지중벽체 역할을 동시에 수행하는바 우수한 차수기능을 가져야 하므로, 일측에 설치된 차수용 돌부(131); 인접 강관(130)의 차수용 돌부(131)가 삽입되도록, 타측에 설치된 차수용 홈형성부재(132);를 구비한 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 11,12).
강관(130) 내부에는 콘크리트 속채움 등을 실시하여, 외벽체(100)의 강성을 증대할 수 있다.
또한, 이러한 외벽체(100)와 외벽체 지지부재(300)의 사이 영역에 형성되는 합벽(120)을 견고하게 설치하기 위해서는, 외벽체(100)를 형성하는 강관(130)의 외벽에 전단보강 스터드 및 거푸집 체결구를 결합한 후, 외벽체(100)의 내측에 거푸집을 설치하고, 철근 배근 및 콘크리트의 타설에 의해 합벽(120)을 형성하는 것이 바람직하다.
기둥부재(200)는 사각형 강관(210)에 의해 형성되고, 기둥부재(200)의 사방 측면에는 판형 구조의 결합부재(220)가 용접결합하며, 결합부재(220)는 보(400)의 웹(430)에 결합하고, 하나의 기둥부재(200)에는 방사상(放射狀)으로 4개의 상기 보(400)가 결합하는 구성(격자형 구조)을 취하는 경우, 각각의 기둥부재(200)가 사방의 외벽체(100)의 횡토압에 저항하는 이상적인 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다(도 15,16).
결합부재(220)와 보(400)의 웹(430)은 상호 정착 면적을 충분히 확보할 수 있으므로, 시공의 편의성을 위하여 볼트 결합하는 것이 바람직하다.
외벽체 지지부재(300)는 외벽체(100)의 내측에 횡방향으로 설치되므로, 종래 흙막이 공법의 띠장과 유사하지만, 상술한 바와 같이 종래 공법에서 띠장은 스트럿, 레이커 등의 가시설이 지지함에 비해, 본 발명에 의한 공법의 경우, 외벽체 지지부재(300)를 본 구조물의 구조인 보(400), 기둥부재(200)가 지지하므로, 훨씬 안정적인 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이를 위하여, 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에는 접합부재(340)가 용접결합하고, 접합부재(340)는 보(400)의 웹(430)에 결합하는 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 14).
여기서 접합부재(340)는 구체적으로, 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하는 외벽체 지지부재 결합부(341); 외벽체 지지부재 결합부(341)로부터 내측으로 연장됨과 아울러, 높이가 보(400)의 상하 플랜지(410,420)의 간격보다 작게 형성된 보 결합부(342);를 포함하는 것이 바람직하다(도 14).
현실적으로, 외벽체 지지부재(300) 및 보(400)는 동일한 단면을 갖는 H 빔에 의해 시공되는 것이 일반적일 것인데, 이를 전제로 볼 때 접합부재(340)가 위와 같은 구성을 취하는 것이 작업의 편의성 및 구조의 안정성 측면에서 좋기 때문이다.
접합부재(340)의 보 결합부(342)와 보(400)의 웹(430)은 상호 정착 면적을 충분히 확보할 수 있으므로, 시공의 편의성을 위하여 볼트 결합하는 것이 바람직하다.
기둥부재(200)인 사각형 강관(210)의 내부에도 콘크리트 속채움 등에 의해 강성을 증대할 수 있는데, 이에 의해서는 본 구조물의 기둥으로서의 강도를 얻을 수 없는 경우, 기둥부재(200)의 둘레에 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 배근한 후, 그 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 감싸도록 거푸집을 설치하고 기둥 콘크리트를 타설함으로써, 넓은 단면으로 보강된 기둥을 형성할 수 있다(도 17).
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 외벽체 110 : 연장부재
120 : 합벽 130 : 강관
131 : 차수용 돌부 132 : 차수용 홈형성부재
200 : 기둥부재 201 : 수직철근
202 : 둘레철근 210 : 사각형 강관
220 : 결합부재 300 : 외벽체 지지부재
310,320 : 상하 플랜지 330 : 웹
340 : 접합부재 341 : 외벽체 지지부재 결합부
342 : 보 결합부 400 : 보
401 : 슬래브 410,420 : 상하 플랜지
430 : 웹

Claims (11)

  1. 지중벽체의 시공에 의해 지하구조물의 외벽체(100)를 형성하는 외벽체 설치단계;
    상기 지하구조물의 기둥을 형성하도록 기둥부재(200)를 근입하는 기둥 설치단계;
    상기 외벽체(100)의 내부 영역을 굴토하는 굴토단계;
    상기 외벽체(100)의 내면에 연장부재(110)를 설치하는 연장부재 설치단계;
    상기 연장부재(110)의 내측 단부에 횡방향을 따라 외벽체 지지부재(300)를 설치하는 외벽체 지지부재 설치단계;
    상기 외벽체 지지부재(300)와 상기 기둥부재(200)의 사이에 보(400)를 설치하는 보 설치단계;
    상기 외벽체(100)와 상기 외벽체 지지부재(300)의 사이 영역 및 상기 보(400)의 상부 영역에 대하여, 철근 배근, 거푸집 설치 및 콘크리트의 타설에 의해 합벽(120) 및 슬래브(401)를 설치하는 합벽 및 슬래브 설치단계;를 포함하며,
    상기 지중벽체는 다수의 강관(130)의 근입에 의해 형성되고,
    상기 연장부재(110)의 외측 단부는 상기 강관(130)에 용접결합하며,
    상기 연장부재(110)는 판형 구조이고, 상기 외벽체 지지부재(300)는 H 빔에 의해 형성되며, 상기 연장부재(110)의 내측 단부는 상기 외벽체 지지부재(300)의 외측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하고,
    상기 외벽체 지지부재(300)는 상기 합벽(120)의 외측으로 돌출되어, 상기 슬래브(401)에 매설되도록 하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강관(130)은
    일측에 설치된 차수용 돌부(131);
    인접 강관(130)의 차수용 돌부(131)가 삽입되도록, 타측에 설치된 차수용 홈형성부재(132);를 구비한 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기둥부재(200)는 사각형 강관(210)에 의해 형성되고, 상기 기둥부재(200)의 사방 측면에는 판형 구조의 결합부재(220)가 용접결합하며, 상기 결합부재(220)는 상기 보(400)의 웹(430)에 결합하고, 하나의 상기 기둥부재(200)에는 4개의 상기 보(400)가 결합하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부재(220)와 상기 보(400)의 웹(430)은 볼트 결합하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에는 접합부재(340)가 용접결합하고, 상기 접합부재(340)는 상기 보(400)의 웹(430)에 결합하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접합부재(340)는
    상기 외벽체 지지부재(300)의 내측의 상하 플랜지(310,320) 및 웹(330)에 용접결합하는 외벽체 지지부재 결합부(341);
    상기 외벽체 지지부재 결합부(341)로부터 내측으로 연장됨과 아울러, 높이가 상기 보(400)의 상하 플랜지(410,420)의 간격보다 작게 형성된 보 결합부(342);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접합부재(340)의 보 결합부(342)와 상기 보(400)의 웹(430)은 볼트 결합하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기둥부재(200)의 둘레에 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 배근하는 단계;
    상기 수직철근(201) 및 둘레철근(202)을 감싸도록 거푸집을 설치하고 기둥 콘크리트를 타설하는 단계;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외벽체(100)를 형성하는 강관(130)의 외벽에 전단보강 스터드 및 거푸집 체결구를 결합하는 단계;
    상기 외벽체(100)의 내측에 거푸집을 설치하고, 철근 배근 및 콘크리트의 타설에 의해 상기 합벽(120)을 형성하는 단계;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 무가시설 지하구조물 시공방법.
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