KR101835828B1 - 지하외벽용 복합강관 구조물 및 이를 이용한 지하외벽의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 지하외벽을 구축하기 위한 복합강관 구조물 및 이를 이용한 지하외벽의 시공방법에 관한 것으로서, 상기 복합강관 구조물은 적어도 2개 이상의 강관과, 상기 강관들의 사이에 설치되는 연결가로대와, 상기 강관들 사이에 고정 설치되면서 연결가로대에 의해 지지되는 데크플레이트로 이루어진다.

Description

지하외벽용 복합강관 구조물 및 이를 이용한 지하외벽의 시공방법{Complex Steel Pipe Structure for Underground Wall and the Construction Method Using the Same}

본 발명은 건축물의 지하외벽구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지하구조물을 구축함에 있어서 별도의 가설흙막이 벽체를 사용하지 않고 지하외벽 자체를 흙막이 벽체로 활용함으로써 경제성을 도모할 수 있도록 하는 지하외벽용 복합강관 구조물 및 이를 이용한 지하외벽의 시공방법에 관한 것이다.

도심지에서의 토지이용율 제고는 건축물 대형화, 초고층화를 추구하게 하면서, 다른 한편으로는 지하공간에 대한 적극적 활용과 대지경계에 대한 근접시공을 요구하게 된다.

한편 지하외벽에 대한 구조설계는 토압 및 수압을 모두 받는 것을 가정하여 해석한다. 즉 지하외벽은 흙막이 벽체가 가지는 토압 및 수압에 대응하는 기능을 완전히 무시하는 바, 이에 따라 흙막이 벽체는 통상적으로 시공 과정중에 토압 및 수압에 저항할 수 있는 강성을 가지는 가시설로 설계되고, 지하외벽이 구축된 이후에는 지중에 매립 폐기된다.

그런데 이와 같이 지하외벽과 흙막이 벽체를 별도로 구축하는 경우, 지중에 매립 폐기된 자재는 환경을 오염시킬 뿐 아니라, 자재의 낭비를 초래하게 하는 바, 근래에는 가설 흙막이 벽체를 지하외벽의 일부로 활용하고자 하는 시도가 증가하고 있으며, 이는 가설 흙막이 벽체에 외벽을 합벽시켜 그 전체를 지하외벽으로 구성시키는 방식으로 구현되고 있다.

도 1은 상기와 같이 가설 흙막이 벽체에 대한 합벽을 통해 지하외벽을 구성시키는 예를 도시한 단면도이다.

상기 도 1에 의한 가설 흙막이벽을 지하실외벽의 일부로 영구 사용하는 합성외벽 공법은 등록특허공보 등록번호 10-1122330호에 게시된 것으로서, (a) 가설흙막이 벽에 사용할 H형강의 플랜지 면에 양면테이프를 활용하여 스티로폼 등으로 성형한 가설채움재(7a)를 부착하는 단계; (b) H형강 양 측면에 삽입되는 철근망에 스티로폼 등으로 성형한 가설채움재(7b)를 조립하되, 상기 가설채움재는 나선형 띠근(4)의 외부 원주길이 방향을 따라 일정 길이로 콘크리트 피복두께만큼의 두께로 설치한 다음, U형철근(6b)을 철근망에 접합하여 상기 가설채움재를 철근망에 고정하는 단계; (c) 상기 철근망의 내력이 부족하면 추가주근(8)을 배근하는 단계; (d) 상기 (a)～(c)단계를 거쳐 제작한 H형강과 철근망의 가설채움재가 지하실 내부를 향하게 하여 통상의 방법으로 가설 흙막이벽을 시공하는 단계; (e) 통상의 방법으로 가설흙막이 벽을 지지하고 흙파기 작업을 마친 후, 가설채움재(7a, 7b)를 제거하고 H형강의 노출된 플랜지에 연속철근(6a)을 용접하는 단계; (f) 지하실 합성외벽(20)의 수직 내부근(11)과 수평 내부근(12)을 배근하고, 거푸집을 조립하여 콘크리트(5)를 부어 넣는 단계;로 이루어진다.

이러한 종래기술에 의한 합벽방식은 흙막이벽체를 지하외벽의 일부가 되는 영구 구조벽체로 활용됨으로써 자재의 낭비를 제거한다는 점에서 긍정적이나, 가설흙막이 벽체를 지하외벽과 달리하여 반드시 구축하여야 한다는 인식 자체를 벗어나지 못하고 있는 바, 지하외벽 구축을 위한 합벽공정과는 별도로 흙막이 벽체 구축을 위해 종래와 같이 천공작업, H형강 또는 철망의 삽입작업, 천공홀에 대한 콘크리트 타설작업 등을 각 말뚝 단위로 연속 반복시공해야 하는 번거로움이 있고, 합벽에 대한 구조적 일체성은 H형강에 구비된 연속철근(6a)과 철근망에 구비되는 U형철근(6b)에 의한 전단연결의 합성력 정도에 따라 달라지는 문제점이 있을 뿐 아니라, 합벽으로 인하여 벽체의 총두께가 두꺼워질 수 밖에 없다는 한계가 있다.

KR 10-112230 B1

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지하외벽에 흙막이 벽체의 기능을 부여하여 별도의 흙막이 벽체를 구축하는 공정을 생략할 수 있게 함으로써 공기를 단축시키고 자재의 절감등 경제적으로 지하외벽을 구축시킬 수 있는 복합강관 구조물 및 이를 이용한 지하외벽의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 건축물의 지하외벽에 설치되는 것으로서, 적어도 2개 이상의 강관과, 상기 강관들의 사이에 설치되는 연결가로대와, 상기 강관들 사이에 고정 설치되면서 연결가로대에 의해 지지되는 데크플레이트로 이루어지는 것으로서, 상기 각 강관들 사이의 공간에는 브레이싱 등의 응력보강수단이 설치될 수 있는 지하외벽용 복합강관 구조물이 제공된다. 이때 상기 강관 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관은 내측으로 오목한 호형 결합홈이 구비되어, 인접한 복합강관 구조물의 강관이 회전 가능하도록 삽입될 수 있고, 연결가로대는 ㄷ형강으로 이루어지되, 각 강관의 사이에 설치되는 테두리보의 하면이 접하도록 설치될 수 있다.

본 발명이 또 다른 실시예에 의하면, 상기 강관 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관에는 논리턴 밸브가 구비된 그라우팅관이 부착 설치되거나, 상기 강관의 길이방향으로 물끊기 리브가 설치되고, 상기 물끊기 리브의 내측면에는 임시필러재가 설치되어 있는 등 방수보강수단이 더 구비된 복합강관 구조물이 제공된다.

본 발명이 또 다른 실시예에 의하면, a) 복합강관 구조물을 지중에 설치할 수 있도록 트렌치 형상의 설치공간을 지중에 형성시키고, 방수성을 가진 유동성 경화물질을 상기 설치공간에 주입시키는 단계; b) 상기 경화물질이 경화되기 전에 복합강관 구조물을 설치공간에 삽입시키는 단계; c) 상기의 a)단계 및 b)단계를 순차 반복하여 건축물의 지하외벽 위치에 각 복합강관 구조물을 연속하여 설치하는 단계; d) 복합강관 구조물에 의해 구획된 공간의 일부를 굴토하면서 상기 복합강관 구조물 전면의 경화물질을 제거하는 단계; e) 복합강관 구조물의 노출된 강관 외면에 브라켓을 설치하고, 상기 브라켓을 이용하여 테두리보 및 상기 테두리보에 연하는 슬래브를 구축하는 단계; f) 상기의 d)단계 및 e)단계를 순차 반복하여 역타의 방식으로 건축물을 구축하면서 지하외벽을 완성시키는 것을 특징으로 하는 복합강관 구조물을 이용한 건축물 지하외벽의 시공방법이 제공된다.

본 발명은, 별도의 가설 흙막이 벽체를 설치하지 않게 하므로 공정생략에 의한 현장작업의 간소화와 더불어, 인력 및 자재 절감, 공기단축으로 매우 경제적인 지하건축물의 시공을 가능하게 하며, 폐기 매립되는 자재가 없기 때문에 환경오염이 발생할 여지가 없게 된다.

또한 본 발명은 지하외벽용 구조물을 공장에서 제작하기 때문에 고품질화가 가능하고, 현장에서의 설치작업이 간단하여 시공의 정밀성을 도모할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 건축물의 장기간 사용후에도 지하외벽에 대한 응력보강을 용이하게 하여 내구성을 향상시키고, 별도의 공간이 사용됨 없이 이중벽 구조를 가능하게 하여 에너지 손실을 최소화시키는 효과를 기대할 수 있게 한다.

도 1은 상기와 같이 가설 흙막이 벽체에 대한 합벽을 통해 지하외벽을 구성시키는 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 복합강관 구조물의 제1실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 상기 복합강관 구조물의 연결가로대의 상면에 테두리보가 설치된 형상을 나타낸 시시도 및 단면도이다.
도 4는 상기 복합강관 구조물에 응력보강수단을 구비시킨 각 실시예의 사시도이다.
도 5, 6은 상기 복합강관 구조물에 방수보강을 위한 수단이 구비된 각 실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 복합강관 구조물의 제2실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8 내지 13은 본 발명의 제2실시예에 의한 복합강관 구조물을 이용하여 지하외벽을 시공하는 각 단계를 나타낸 절개 사시도 및 단면도이다.
도 14, 15는 상기의 도 5, 6에 의한 각 수단을 이용하여 복합강관 구조물들 사이를 방수보강하는 공정을 단계별로 나타낸 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 복합강관 구조물(100)은 지하외벽(W)의 단위모듈이 되는 것으로서, 공장에서 제작되고 현장에서는 이들의 다수 개를 지중에 연속 설치하는 것만으로 간단히 지하외벽(W)을 구축할 수 있도록 하는 것으로서, 도 2는 이러한 복합강관 구조물(100)의 제1실시예를 나타내고 있다.

본 발명의 복합강관 구조물(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 강관(110)과 연결가로대(120) 및 데크플레이트(130)를 기본 구성으로 한다.

강관(110)은 지중에 수직으로 설치되어 지하외벽(W)의 지지구조체의 기능을 하면서 데크플레이트(130)의 배면에 작용하는 토압을 후술하는 슬래브(400)에 전달하여 구조적 안정성을 도모하게 하며, 다른 한편으로는 인접하는 복합강관 구조물(100)과의 연결수단의 기능을 하게 된다.

이러한 강관(110)은 복합강관 구조물(100)의 양 측단에는 반드시 위치하게 되는 바, 단위모듈로서의 복합강관 구조물(100)에 적어도 2개 이상의 강관(110)이 설치된다.

이들 다수 개의 강관(110) 사이에는 연결가로대(120)가 설치된다.

연결가로대(120)는 강관(110)들 사이에서 수평방향으로 설치되는 것으로서, 복합강관 구조물(100)의 형상을 유지시키면서, 데크플레이트(130)의 배면토압을 지지하여 이를 각 강관(110)에 고르게 분산시키는 기능을 한다. 따라서 연결가로대(120)의 후면은 데크플레이트(130)의 전면과 접하도록 설치된다.

상기의 연결가로대(120)는 각관 등 다양한 길이부재로 구성될 수 있으나, 가장 바람직하게는 상하플랜지와 이들 사이의 웨브(121a)로 구성되는 ㄷ형강(121)으로 이루어지며, 각 층당 적어도 2개 이상이 설치된다.

한편 지중에 설치된 복합강관 구조물(100)의 전면에는 배면토압의 분산 및 슬래브(400) 구축을 위한 테두리보(300)가 복합강관 구조물(100)의 수평 길이방향으로 설치되는 바, 연결가로대(120)는 상기 테두리보(300)의 하면이 접하도록 위치시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 테두리보(300)의 하면에 접하도록 위치한 연결가로대(120)는 상기 테두리보(300) 설치를 위한 거푸집으로 활용되거나, 거푸집을 지지하기 위한 수단으로 활용될 수 있게 된다. 이를 위해 상기 연결가로대(120)를 구성하는 ㄷ형강(121)의 평탄한 면이 상부에 위치하도록, 즉 웨브(121a)가 상부에 위치하도록 강관(110)에 부착시키는 것이 바람직하다.

도 3은 상기한 바와 같이, ㄷ형강(121)으로 구성된 연결가로대(120)의 상면에 테두리보(300)가 설치된 형상을 나타내고 있다.

이때 연결가로대(120)와 테두리보(300)의 구조적 일체성을 확보하기 위하여 ㄷ형강(121)의 웨브(121a)에 테두리보(300)에 매립되는 전단연결재(122)를 더 설치할 수도 있다.

상기한 강관(110)과 연결가로대(120)의 배면에는 앞서 설명한 바와 같이, 데크플레이트(130)가 설치되어 지하외벽(W)을 구성하게 되며, 지하구조물의 시공중에는 흙막이벽체의 역할을 함으로써 별도로 가설 흙막이 벽체를 시공하는 공정의 생략을 가능하게 한다.

따라서 상기 데크플레이트(130)는 수평하중에 대한 휨, 전단력 및 수직하중에 대한 압축좌굴에 유리한 형상의 단면을 가지는 것이어야 하는 것으로서, 바람직하게는 파형의 골데크플레이트(130)가 적용되며, 그 두께는 상기한 강성의 정도 뿐만 아니라 구축된 건축물의 내진성능이 함께 고려하여 설정된다.

이와 함께 전단력이 크게 작용하는 위치에 대하여는 별도의 응력보강수단(140)이 더 설치될 수 있으며, 도 4는 이러한 응력보강수단(140)을 각 예시하고 있다.

상기의 응력보강수단(140)은 강관(110)의 외부로 돌출되게 설치될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 각 강관(110)의 사이에 형성되는 공간에 위치시킴으로써 실내 마감을 용이하게 하고, 실내의 공간이용률을 저하시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 응력보강수단(140)은 도 4의 (a)에 도시된 것 처럼 각 강관(110)들 사이에 설치되는 브레이싱(141)일 수도 있고, 필요에 따라서는 도 4의 (b)에 도시된 것 처럼 각 강관(110) 사이와 데크플레이트(130)에 의해 형성된 공간 내에 설치되는 전단벽(142)일 수도 있다.

이러한 응력보강수단(140)은, 공장에서 복합강관 구조물(100)을 제작할 때 함께 구비시킬 수도 있고, 현장에서 복합강관 구조물(100)을 설치하여 지하외벽(W)을 구축하는 과정중에도 설치가 가능하다.

또한 건축물의 장기간 사용 후에도 노후화에 따른 지하외벽(W)의 보수보강이 필요할 때 각 강관(110) 사이와 테크플레이트에 의해 형성된 공간을 통해 응력보강을 가능하게 하는 바, 건축물의 내구성을 더욱 향상시키는 효과를 가져다 준다.

이와 더불어 각 강관(110) 사이와 테크플레이트에 의해 형성된 공간은 별도의 공간 소요 없이 이중벽 구조를 가능하게 하여 단열성 향상에 따른 에너지 손실을 최소화시킬 수 있게 한다.

본 발명의 복합강관 구조물(100)은 다수 개가 연속 설치되면서 지하구조물의 외벽을 형성시키는 바, 이들 복합강관 구조물(100)들의 연결부위(J)는 지하외벽(W)의 필수조건인 방수기능에 취약해 질 수 있다. 따라서 상기 연결부위(J)에 대한 방수기능을 충분히 확보할 수 있는 방수보강 수단이 복합강관 구조물(100)에 더 구비될 수 있다.

상기의 방수보강 수단은 방수시트를 개입시키는 등 다양하게 실시될 수 있으며, 그 중 가장 바람직한 수단으로는 그라우팅 방식과 방수층(R)의 시공이음(C) 위치를 조정하는 방식이 있다.

도 5, 6은 상기한 방수보강을 위한 수단을 복합강관 구조물(100)에 구비시킨 예를 전체적으로 나타낸 것이다.

먼저 그라우팅 방식에 의한 방수보강은, 각 복합강관 구조물(100)의 연결부위(J)에 위치한 배면토사를 그라우팅시킴으로써 이루어진다.

이를 위해 복합강관 구조물(100)을 구성하는 각 강관(110) 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관에는 도 5에 도시된 바와 같이 그라우트재 분사홀(111a)이 다수 개 구비된 그라우팅관(111)이 부착 설치된다.

상기 그라우팅관(111)은 지중의 설치공간(S)에 진입되는 복합강관 구조물(100)과 함께 지중에 형성된 설치공간(S)에 진입하게 되는 바, 그 설치공간(S) 내의 미리 주입된 유동성 경화물질(200)이 그라우팅관(111) 내부로 침투되어 폐쇄되지 않도록 선단은 폐쇄된 형상을 가진다.

이와 함께 상기 그라우트재 분사홀(111a)에도 테이핑을 통해 유동성 경화물질(200)의 침투를 방지시킬 수도 있으나, 바람직하게는 그라우트재(G)를 외부로 분사할 때에만는 개방되어 역류가 방지되는 논리턴 밸브(111b)를 각 분사홀에 설치하여 유동성 경화물질(200)이 그라우팅관(111) 내부로 침투되지 않도록 한다.

이러한 그라우팅에 의한 방수방법은, 상기 연결부위(J)에 대한 방수기능과 더불어 배면토사를 고결시켜 인접지반 안정화는 물론 상기 연결부위(J)에 대한 강성을 증대시키는 효과를 기대하게 한다.

다음으로, 시공이음(C) 위치를 조정하는 방식에 의한 방수보강은, 경화물질(200)에 의해 형성되는 방수층(R)의 시공이음(C) 부위를 복합강관 구조물(100)들의 연결부위(J)와 달리하면서, 이들 사이에 물의 흐름이 쉽게 이루어질 수 없는 형상적 구조를 가지게 함으로써 이루어진다.

이를 위해 복합강관 구조물(100)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 물끊기 리브(112)와 임시필러재(113)가 각각 더 구비된다.

상기의 물끊기 리브(112)는 방수층(R)의 시공이음(C) 부위와 복합강관 구조물(100)의 연결부위(J)의 중간에 위치하는 것으로서, 상기의 연결부위(J)에 위치한 최외측에 위치한 어느 하나의 강관(110)에 길이방향으로 구비되면서 배면토사를 향하여 돌출형성되고, 임시필러재(113)는 상기 물끊기 리브(112)의 내측면에 설치되어 설치공간(S) 벽면에 함께 접하도록 강관(110)의 외면에 위치하여, 경화물질(200)을 단절시키면서 방수층(R)의 시공이음(C) 위치를 설정한다.

방수층(R)을 형성하는 경화물질(200)의 시공이음(C)은 물끊기 리브(112)로부터 소정 간격 이격된 곳에 위치해야 하는 바, 상기와 같이 이격되는 정도는 물끊기 리브(112)의 내측에 설치되는 임시필러재(113)의 두께에 의해 설정된다.

상기의 임시필러재(113)는 향후 제거가 용이한 것이면 족하는 것으로서, 그 일예로 물이나 공기 등의 유동체가 충진될 수 있는 튜브형상으로 이루어질 수도 있다. 튜브형상으로 이루어진 임시필러재(113)는 향후 유동체를 배출시킴으로써 쉽게 제거할 수 있게 된다.

상기한 각 수단에 의한 방수보강 작업의 구체적인 설명은 뒤에서 지하외벽(W)의 시공방법과 관련하여 함께 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 복합강관 구조물(100)을 나타낸 것이다.

본 발명의 제1실시예에 의한 복합강관 구조물(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 최외측에 위치한 강관(110) 모두가 원형 단면의 것으로 이루어져 있으나, 제2실시에서는 상기의 도 7에서와 같이 최외곽에 위치한 어느 하나의 강관(110)은 내측으로 오목한 호형 결합홈(110a)이 구비되어 있다는 점에 차이가 있다. 상기의 호형 결합홈(110a)은 전방을 향해 구비될 수도 있으나, 복합강관 구조물(100)의 폭방향에 대하여 소정의 각도를 향해 구비될 수도 있다.

이러한 호형 결합홈(110a)에는 인접한 복합강관 구조물(100)의 강관(110)이 회전 가능하도록 삽입됨으로써, 두 개의 복합강관 구조물(100) 사이는 힌지결합구조를 가지게 되며, 이는 복합강관 구조물(100) 사이의 결합력 및 방수성의 향상과 더불어 각이 진 외벽부분에 대한 시공성을 좋게 하는 또 다른 효과를 발휘하게 한다.

상기한 제2실시예의 나머지 구성은 제1실시예의 것과 다르지 아니하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 8 내지 13은 본 발명의 제2실시예에 의한 복합강관 구조물(100)을 예로 하여 이를 이용한 지하외벽(W)의 시공방법을 각 단계별로 도시한 한 것이다.

상기한 도 8 내지 13에서와 같이 본 발명의 복합강관 구조물(100)을 이용하여 가설 흙막이 벽체의 시공없이 지하외벽(W)을 구축하는 방법은, a) 지중에 설치공간(S) 등을 형성하는 단계, b) 설치공간(S)에 복합강관 구조물(100)을 설치하는 단계, c) 설치공간(S) 형성작업 및 복합강관 구조물(100)의 삽입작업을 반복하는 단계, d) 일부 굴토 및 경화물질(200)을 제거하는 단계, e) 복합강관 구조물(100)에 테두리보(300) 및 슬래브(400)를 구축하는 단계, e) 일부 굴토, 경화물질(200) 제거, 테두리보(300) 및 슬래브(400) 구축의 각 단계를 반복하는 단계로 이루어진다. 이를 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.

a) 지중에 설치공간(S) 등을 형성하는 단계(도 8);

지중에 지하외벽(W)용 복합강관 구조물(100)을 설치할 수 있는 설치공간(S)을 형성시키는 단계로서, 먼저 굴착장비 또는 천공장비 등을 이용하여 지중을 트렌치 형상으로 굴착하거나, 일축 또는 삼축오거를 이용하여 상기 설치공간(S)의 작업구간 내의 토사를 교란시킨 후 경화물질(200)을 주입시킨다.

예컨대, 상기 작업구간을 굴착하는 경우에는 설치공간(S)내의 벽체가 붕괴되지 않도록 안정액을 투입하여 벽체의 안정성을 확보한 후, 상기 굴착이 완료된 후에는 이를 경화물질(200)로 치환하게 된다.

상기 경화물질(200)은 방수층(R)을 형성시켜 데크플레이트(130)의 부식을 방지하고 배면토사를 안정화시키는 효과를 가지게 하는 것인 바, 이는 방수성을 가지는 유동성의 것으로서 시간의 경과에 따라 경화되면서 소정의 강도를 유지하여 방수층(R)이 쉽게 깨지지 않도록 하는 것이면 족하는 것으로서, 가장 바람직하게는 벤토나이트액과 시멘트가 포함되어 구성된다.

b) 설치공간(S)에 복합강관 구조물(100)을 설치하는 단계(도 9);

설치공간(S)이 형성되면, 공장에서 미리 제작된 복합강관 구조물(100)을 상기 설치공간(S)에 삽입시킨다. 이로써 복합강관 구조물(100)은 경화물질(200) 내에 매립된 형상을 가지게 된다. 따라서 복합강관 구조물(100)의 강관(110) 내에도 경화물질(200)이 충진되는 바, 이는 강관(110)의 휨강성 및 좌굴강성을 크게 증가시키는 CFT(Concrete Filled Steel Tube)의 효과를 발휘하게 한다.

물론 상기의 복합강관 구조물(100) 삽입작업은 설치공간(S)에 주입된 경화물질(200)이 경화되기 전에 이루어져야 한다.

또한 상기 복합강관 구조물(100)은 후술하는 단계에 의해 인접하는 복합강관 구조물(100)과의 연결부위(J)에 대한 방수성을 크게 확보하기 위한 수단이 더 부가된 상태에서 상기 설치공간(S)에 삽입될 수 있으나, 이에 관하여는 따로 설명하기로 한다.

c) 설치공간(S) 형성작업 및 복합강관 구조물(100)의 삽입작업을 반복하는 단계(도 10);

지중의 어느 한 구간에 대한 복합강관 구조물(100) 설치작업이 완료되면, 상기한 a)단계의 방법으로 인접하여 제2의 또 다른 설치공간(S)을 형성하고, 그 설치공간(S)에 상기한 b)단계의 방법으로 복합강관 구조물(100)을 삽입하며, 이러한 a) 및 b)의 각 단계의 작업을 순차로 반복하여 건축물의 지하외벽(W) 위치에 각 복합강관 구조물(100)을 연속하여 설치한다.

d) 일부 굴토 및 경화물질(200)을 제거하는 단계(도 11);

상기의 c)단계에 의해 지중에 대한 복합강관 구조물(100)의 설치작업이 완료되면, 상기 복합강관 구조물(100)에 의해 구획된 공간을 굴토하게 되는데, 이때 복합강관 구조물(100)의 전면에 위치한 경화물질(200)도 함께 제거함으로써, 복합강관 구조물(100)의 전면이 외부로 노출될 수 있게 한다.

이로써 복합강관 구조물(100)의 후면, 즉 배면토사쪽에는 경화물질(200)에 의한 방수층(R)이 형성되고, 복합강관 구조물(100)의 전면에는 강관(110)들과 데크플레이트(130)에 의한 공간이 형성되는 바, 상기 공간에는 응력보강수단(140)을 더 구비시킬 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

본 단계의 작업은 역타의 방식으로 지하의 각 층을 단위로 하여 다른 단계의 작업과 함께 순차 진행되는 바, 상기의 굴토 및 경화물질(200)의 제거는 복합강관 구조물(100)에 의해 구획된 공간의 일부씩 이루어진다.

e) 복합강관 구조물(100)에 테두리보(300) 및 슬래브(400)를 구축하는 단계(도 12);

어느 한 층의 일부 또는 전체에 대한 굴토 및 경화물질(200) 제거 작업이 완료되면, 복합강관 구조물(100)의 노출된 강관(110) 외면에 테두리보(300) 구축용 브라켓(115)을 설치하고, 상기 브라켓(115)을 이용하여 테두리보(300) 및 상기 테두리보(300)에 연하는 슬래브(400)를 구축한다.

상기 테두리보(300)는 지하외벽(W)을 형성하는 복합강관 구조물(100)의 전체를 구조적으로 일체화시키면서 각 복합강관 구조물(100)에 작용하는 각종 수평하중을 분산시켜주고, 이를 슬래브(400)에 전달하여 슬래브(400)의 강막작용에 의한 하중의 지지가 이루어지도록 한다.

f) 일부 굴토 , 경화물질(200) 제거, 테두리보(300) 및 슬래브(400) 구축의 각 단계를 반복하는 단계(도 13);

어느 한 층에 대한 테두리보(300) 및 슬래브(400) 구축 작업이 완료되면, 그 하부에 대하여 d)단계의 굴토 및 경화물질(200) 제거와, e)단계의 테두리보(300) 및 슬래브(400)의 구축을 순차 반복하여 역타 방식으로 건축물을 구축하면서 지하외벽(W)을 완성시키게 된다.

상기한 각 단계에 의해 가설 흙막이 벽체를 별도로 구축하지 않고서 건축물의 지하외벽(W)이 구축될 수 있으나, 상기 지하외벽(W)은 하나의 복합강관 구조물(100) 폭을 한 작업구간의 단위로 시공되고, 이들이 연결되면서 전체적으로 일체화되는 바, 지하외벽(W)으로서의 기능이 보다 확실하게 확보되도록 상기한 작업구간의 연결부분에 대한 방수보강의 단계가 더 요구될 수 있으며, 도 14와 15는 상기한 방수보강의 각 실시예를 단계별로 도시한 것이다.

도 14의 실시예에 의한 방수보강은, 도 5에 도시된 그라우팅 방수수단 또는 이와 유사한 그라우팅 방수수단이 적용되는 것으로서, ⅰ) c)단계의 복합강관을 연속하여 설치하는 작업과 동시에, 즉 두 개의 복합강관 구조물(100)을 서로 접하여 연결 설치한 후 곧 바로 그 연결부위(J)의 배면토사를 그라우팅시키거나, ⅱ) 상기한 c)단계의 작업을 통해 지중에 대한 복합강관 구조물(100)의 설치작업을 모두 완료시킨 후 d)단계의 굴토 등의 작업이 진행되기 전에 각 복합강관 구조물(100)의 연결부위(J) 배면토사에 대한 그라우팅이 이루어지게 된다.

이때 b)단계에서 설치공간(S)에 삽입되는 복합강관 구조물(100)은 그라우팅관(111)이 부착 설치된 복합강관 구조물(100)이 사용되는 것이 바람직하나, 복합강관 구조물(100)과는 분리된 별도의 그라우팅관(111)이 사용될 수도 있다.

그라우팅관(111)을 통해 분사되는 그라우트재(G)는 경화물질(200)에 의한 방수층(R)의 시공이음(C) 부위를 통해 그 배면의 토사를 그라우팅시켜 상기 시공이음(C) 부위를 통한 지하수의 유입이 발생되지 않게 한다.

도 15의 실시예에 의한 방수보강은, 도 6에 도시된 바와 같은 물끊기 리브(112) 및 임시필러재(113)가 구비된 복합강관 구조물(100)이 사용되며, 이는 c)단계에 복합강관 구조물(100)을 연속 설치하는 과정과 함께 이루어진다.

이를 각 단계별로 구체적으로 설명하면, ⅰ) 경화물질(200)이 주입된 설치공간(S) 내에 물끊기 리브(112) 및 임시필러재(113)가 구비된 복합강관 구조물(100)을 삽입시킨 후{도 15의 (a)}, ⅱ) 상기의 선행한 설치공간(S)과 인접한 또 다른 설치공간(S)을 형성시키기 위하여 굴착 작업을 실시할 때, 상기 선행한 설치공간(S)의 임시필러재(113)와 물끊기 리브(112) 외측의 경화물질(200)을 함께 제거함으로써, 상기 임시필러재(113)를 제거한 위치까지 후행의 설치공간(S)을 확장시킨다{도 15의 (b)}. ⅲ) 그리고 나서 상기와 같이 확장된 후행의 설치공간(S)에 경화물질(200)을 주입시킴으로써, 시공이음(C)의 위치가 상기 물끊기 리브(112)와 소정의 간격 이격되어 설정되도록 한다{도 15의 (c)}.

따라서 경화물질(200)에 의한 방수층(R)의 시공이음(C) 부위를 통해 지하수가 스며들더라도, 이는 물끊기 리브(112)에 의해 다시 차단되므로 충분한 방수성능을 가질 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100; 복합강관 구조물 110; 강관
110a; 호형 결합홈 111; 그라우팅관
111a; 그라우트재 분사홀 111b; 논리턴 밸브
112; 물끊기 리브 113; 임시필러재
115; 브라켓 120; 연결가로대
121; ㄷ형강 121a; 웨브
122; 전단연결재 130; 데크플레이트
140; 응력보강수단 141; 브레이싱
142; 전단벽 200; 경화물질
300; 테두리보 400; 슬래브
W; 지하외벽 G; 그라우트재
C; 시공이음 J; 복합강관 구조물 연결부위
R; 방수층 S; 설치공간

Claims (10)

1. 건축물의 지하외벽(W)을 형성시키는 것으로서,
   적어도 2개 이상의 강관(110)과, 상기 강관(110)들의 사이에 설치되는 연결가로대(120)와, 상기 강관(110)들 사이에 고정 설치되면서 ㄷ형강(121)의 연결가로대(120)에 의해 지지되는 데크플레이트(130)로 이루어지되,
   상기 강관(110) 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관(110)에는 길이방향으로 배면토사를 향하여 돌출 형성되는 물끊기 리브(112)가 설치되고, 상기 물끊기 리브(112)의 내측면에는 향후 제거 가능한 임시필러재(113)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지하외벽용 복합강관 구조물.
2. 제1항에 있어서, 상기 강관(110) 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관(110)은 내측으로 오목한 호형 결합홈(110a)이 구비되어, 인접한 복합강관 구조물(100)의 강관(110)이 회전 가능하도록 삽입되는 것을 특징으로 하는 지하외벽용 복합강관 구조물.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결가로대(120) 각 강관(110)의 사이에 설치되는 테두리보(300)의 하면이 접하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 지하외벽용 복합강관 구조물.
4. 제1항에 있어서, 각 강관(110)들의 사이에는 브레이싱(141) 또는 전단벽(142)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지하외벽용 복합강관 구조물.
5. 제1항에 있어서, 상기 강관(110) 중 최외측에 위치한 어느 하나의 강관(110)에는 논리턴 밸브(111b)가 구비된 그라우팅관(111)이 부착 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지하외벽용 복합강관 구조물.
6. 삭제
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 지하외벽용 복합강관 구조물(100)을 이용하여 건축물의 지하외벽(W)을 시공하는 방법에 있어서,
   a) 복합강관 구조물(100)을 지중에 설치할 수 있도록 트렌치 형상의 설치공간(S)을 지중에 형성시키고, 방수성을 가진 유동성 경화물질(200)을 상기 설치공간(S)에 주입시키는 단계;
   b) 상기 경화물질(200)이 경화되기 전에 복합강관 구조물(100)을 설치공간(S)에 삽입시키는 단계;
   c) 상기의 a)단계 및 b)단계를 순차 반복하여 건축물의 지하외벽(W) 위치에 각 복합강관 구조물(100)을 연속하여 설치하되, 선행한 설치공간(S)에 인접한 또 다른 설치공간(S)을 형성시킬 때, 상기 선행한 설치공간(S)의 임시필러재(113)와 물끊기 리브(112) 외측의 경화물질(200)을 함께 제거하여 후행의 설치공간(S)을 임시필러재(113)가 제거된 위치까지 확장시킨 후, 후행의 설치공간(S)에 경화물질(200)을 주입시키는 과정으로 이루어지는, 복합강관 구조물(100)의 연속 설치단계;
   d) 복합강관 구조물(100)에 의해 구획된 공간의 일부를 굴토하면서 상기 복합강관 구조물(100) 전면의 경화물질(200)을 제거하는 단계;
   e) 복합강관 구조물(100)의 노출된 강관(110) 외면에 브라켓(115)을 설치하고, 상기 브라켓(115)을 이용하여 테두리보(300) 및 상기 테두리보(300)에 연하는 슬래브(400)를 구축하는 단계;
   f) 상기의 d)단계 및 e)단계를 순차 반복하여 역타의 방식으로 건축물을 구축하면서 지하외벽(W)을 완성시키는 것을 특징으로 하는 복합강관 구조물을 이용한 건축물 지하외벽의 시공방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 a)단계에서 형성되는 설치공간(S)은, 일축 또는 삼축오거를 이용하여 상기 설치공간(S)을 위한 작업구간 내의 토사가 교란되도록 구성하고, 상기 설치공간(S)에 주입되는 경화물질(200)은 벤토나이트액과 시멘트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 복합강관 구조물을 이용한 건축물 지하외벽의 시공방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 c)단계와 동시에, 또는 c)단계와 d)단계의 사이에 각 복합강관 구조물(100)의 연결부위(J) 배면에 그라우팅을 실시하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 복합강관 구조물을 이용한 건축물 지하외벽의 시공방법.
10. 삭제

Images