KR960002379B1 - 역타설 무지보 지하구조물 구축장치와 이를 이용한 구축공법 - Google Patents

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Description

역타설 무지보 지하구조물 구축장치와 이를 이용한 구축공법

제1도는 본 발명을 이용한 지하구조물의 시공예를 나타낸 종단면도.

제2도는 지지기둥의 평면도.

제3도는 동 정면도.

제4도는 형틀받침대의 평면도.

제5도는 형틀받침대의 정면도.

제6도는 제4도의 I-I선에 준하는 단면도.

제7도는 지지기둥과 형틀받침대의 평면배치도.

제8도는 형틀받침대의 다른 실시예시도.

제9도는 중간 지하층 형성과정을 나타낸 시공예시도.

제10도는 본 발명에 의해 시공완료된 상태를 나타낸 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지중연속벽 2 : 수직갱

3 : 지지기둥 4 : 형틀받침대

5 : 승강장치 6 : 체인

7,7' : 체인기어 31 : 체인걸이

41 : 체인홈 42 : 키

43 : 키홈 51 : 체인홈

본 발명은 역타설공법을 채용할 필요가 있는 도심지의 깊은 지하공사에 적용되는 역타설 무지보 지하구조물 구축장치와 이를 이용한 지하구조물 구축공법에 관한 것이며, 특히 형틀받침대가 기둥을 레일삼아 타고 내려갈 때와 층별 구축을 위해 정해진 층위치에서 고정시켰을 때의 형틀받침대의 자세안정과 승강 및 정치안정성을 향상함과 동시에 층별 배근 거푸집설치와 바닥, 보 양생후의 거푸집 철거 그리고 형틀받침대의 하강작업까지 일련의 작업을 수월히 진행할 수 있게 한 역타설 무지보 지하구조물 구축장치 및 이를 이용한 새로운 구축공법에 관한 것이다.

도심지에서의 대규모, 대심도 지하굴착이 요구되는 지하구조물 구축공사에 있어서는 기존의 가설토류공법으로는 주변위해발생에 따른 민원 문제가 종종 제기되고 있다. 그래서, 근자에 이르러 부분역타설공법을 채용하는 사례가 많다. 역타설공법이란 지하부분의 각층 굴토후 현장에서 지보공위에 설치형틀을 조립하고 철근을 배근하여 콘크리트를 타설하는 것을 말한다.

종래의 역타설공법에서는 지하부분의 각 구체공사시 그 때마다 현장지보공 및 형틀을 조립하고 배근, 콘크리트를 타설하기 때문에 연약지반상에서의 지지가 불안정하고 또한 윗층의 콘크리트강도가 일정한도 이상으로 보양되지 않으면 해체 후 아래층의 바닥터파기공사가 불가능하며, 더구나 지보공 및 형틀재를 일단 윗층으로 반출, 바닥터파기공사 후에 다시 아래층으로 이동하여 설치하는 등의 반복작업이 번잡하고 역타설공사에 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 공사비도 높고 공정지연을 초래하는 문제도 있고해서 나온 것이 일본국 특개소 63-312438호, 동63-312439호이다.

이들 선행기술은 지중에 구축된 지지기둥간에, 1차 바닥터파기가 완료된 후에 그 바닥에 슬라브 및 보형틀을 조립하여 상기 지지기둥간에서 자유로이 승강될 수 있게 매달고, 상기 슬라브 및 보형틀을 지상 1층의 층바닥부까지 매달아 올려가지고 각 지지기둥간에 설치하며, 상기 형틀상에서 지상 1층의 바닥보 및 구체 콘크리트를 타설하고, 다음으로 제2차 바닥터파기후 상기 슬라브 및 보형틀을 지하 1층의 층바닥부까지 내려서 각 지지기둥간에 설치하고 그 형틀상에 지하 1층의 바닥보 구체 콘크리트를 타설하는 방법을 되풀이하는 것으로 되어 있다.

그러나, 이러한 상기 선행기술에도 문제는 있다. 즉, 형틀받침대를 매달아 지지하는 장치를 각각의 지지기둥 상단에 설치하여 조작하고 시공시에는 조작자의 시야를 방해하므로서 후속작업이 어렵고, 또한 지상에서의 다른 구체작업, 이를테면 역타설공법의 특징인 지상층 구체작업과 지하층 구체작업의 동시진행을 방해하는 것이 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다.

또, 형틀받침대를 매달아 지지하는 PC 스트랜드도 형틀받침대를 층층이 내려 정할 때마다 매번 재인장하고 정착엣지를 제거한 후 하강시켜 재정착엣를 설치한다는 것이 결코 쉬운 공정이 아니다.

더욱이, 이미 구축했거나 또는 장차 구축할 지하층 슬라브에 있어서 각 지지기둥의 주위에는 스트랜트가 관통할 구멍을 마련, 보호해야 하는데, 실제로 이 작업은 여간 성가신 일이 아니었고, 최하층에 대한 구축공사를 마친 후에 형틀받침대를 철수하고 PC 스트랜드를 거두고 난뒤에는 이들 PC 스트랜드 구멍을 메꿔야 하는 번거로움이 있었다.

그리고, 지하층수가 많고 형틀받침대가 무겁고 큰 것일수록 PC스트랜드가 늘어나는 현상이 두드러지기 때문에 형틀받침대의 수평잡기, 위치바로잡기 등 형틀받침대와 관련되는 상부 조정작업이 조작자의 시야방해로 인하여 작업의 난도를 크게 만들기도 하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 역타설 지하구조물 구축공사를 함에 있어서 PC 스트랜드에 의한 매다는 장치를 배제한 가운데 형틀받침대의 설치의 간편성 및 지지기둥상에서의 자유로운 승강성 보장으로 수평맞추기와 층간 이동에 기동성을 발휘하므로서 역타설공법에 의한 지하구조물 구축공사의 효율성을 높일 수 있고 상기 지상층 구제축조작업을 동시에 진행할 수 있는 역타설 무지보 지하구조물 구축장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 형틀 받침대용 승강장치가 지상으로 무노출시켜 무장애물화하고, 공기를 더욱 단축가능하며, 또한 비용절감효과도 높일 수 있는 역타설 지하구조물 구축장치와 이를 이용한 구축방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지중에 밀리 뚫어 둔 수직갱에 박아 세우는 지지기둥에 원주를 등분한 각도마다 그 길이방향을 따라 체인을 설치하고 사각형으로 생긴 형틀받침대의 각 모서리에는 승강장치를 장착하여 상기 체인에 맞물림으로써 외부에서 가해지는 전기적 지시신호에 의해서 상기 체인을 따라 자유로이 승강될 수 있게 한 구동장치와, 이 장치를 이용하여 아래로 한층씩 내려가면서 지하 굴착과 층별 콘크리트타설을 차례로 실시하여 지하구조물을 구축하는 신공법에 관한 것이다.

상기 형틀받침대는 방자상으로 배치한 네개의 지지기둥을 하나의 형틀받침대를 적용하는 단위로 한다. 따라서 체인은 지지기둥의 원주를 4등분한 곳 외면에 종방향으로 설치되고, 또한 개개의 지지기둥은 체인이 대각선 방향에 놓이게 박아서 단위 지지기둥당 하나의 형틀받침대의 네모서리 밑에 장착한 승강장치는 동시에 각 체인에 맞물려 이것을 타고 오르내릴 수 있게 한다.

지하구조물의 1개 층에는 여러 개의 형틀받침대가 동시에 쓰일 수 있다. 예컨대, 가로 5, 세로 4개의 지지기둥을 박아 세운 경우에는 적어도 12개의 형틀받침대가 동원된다. 이와같이 한층분에 상당하는 복수 개의 형틀받침대를 사용하는 경우에 있어서는 어느 한층에 대한 바닥 및 보 콘크리트타설과 양생을 마친 후에 거푸집을 철거하고 그 아래층에 대한 바닥 및 보 거푸집을 설치하기 위하여 형틀받침대를 끌어내릴 때에 모든 형틀받침대를 동시에 내릴 수도 있고, 또는 개별적으로 혹은 몇 개씩 짝지어 끌어내릴 수 있게 형틀받침대가 유니트화되어 있기 때문이다. 이것이 바로 본 발명의 주된 특징이자 장점이다.

또한, 지상층의 구체축조작업도 동시에 진행할 수 있는 역타설공법의 특징을 충분히 활용할 수 있는 구조로 이뤄진다.

이하, 본 발명을 도시한 실시예에 대하여 설명한다.

제1도는 역타설 지하구조물 구축방법의 일례를 나타낸 것이다. 이 그림에서, 지하구조물을 건설할 대지의 외곽둘레에는 지지갱을 겸한 지중연속벽(1)을 미리 시공해 놓고, 지중연속벽(1)의 안쪽 지중에는 지지기둥을 박아 넣을 수직갱(2)을 천공하고 이어서 각 수직갱(2)에 지지기둥(3)을 심어 고정한다.

이들 수직갱(2)은 위에서 내려다 보면 방자상으로 천공되고, 따라서 지지기둥(3)들도 방자상으로 심어 장착된다. 지지기둥(3)에는 본 발명의 형틀받침대(4)를 설치하여 운용하게 된다.

제2도 및 제3도는 지지기둥(3)을 나타낸 것이다. 지지기둥(3)의 상단에 복수의 체인(6)의 상단을 걸어 고정하기 위한 체인걸이(31)이 다수 부착된다. 이들 체인걸이(31)는 통상 4개가 부착되는데, 부착위치는 지지기둥(3)의 상단 외면이고, 더욱 구체적으로는 그 외면에서 원주를 4등분한 곳이다. 이는 지하구조물을 건설할 대지면적에 있어서 안쪽에 박아세우는 지지기둥의 경우이고, 모서리용 지지기둥의 경우에는 직각방향으로 2대, 또 변방용은 T자 위치점 마다 체인걸이(31)를 부착하여 사용한다.

또한, 지지기둥(3)은 원형강관이 적합하다. 이는 최초의 수직갱(2)에서 최대의 단면적을 확보할 수 있기 때문이다.

형틀 받침대(4)는 4개의 지지기둥(3)을 단위로 하는 사각평면공간보다도 약간 작은 평면적을 가지는 크기로 구성하여 층간을 오르내릴 때 인접한 형틀받침대끼리 불필요한 충돌이나 간섭을 일으키지 않도록 하고, 또한 서로 인접한 형틀받침(4)와의 사이에 보 구축용 거푸집을 별도로 설치할 수 있는 여유를 확보하기에 수월토록 한다.

형틀받침대(4)의 밑면에서 각 모서리에는 승강장치(5)가 장착되어 있고, 각 승강장치(5)에는 체인(6)이 휘돌아나가게 걸친다. 이들 승강장치는 개별적으로 또는 동시적으로 또는 2개 1조씩 묶고 굴착한 지하층 바닥에서 관찰하면서 직접조작하여 자유로이 승강시킬 수 있는 형태를 갖추고 공사함으로써 확실한 작업의 시공성을 보장받을 수가 있다.

승강장치(5)의 일례는 제6도에 표시되어 있다. 이 그림에서, 승강장치(5)의 체인기어(7,7')에 S자 모양으로 체인(6)이 거쳐지나게 걸쳐져 있고, 승강장치(5)는 구동측 체인기어(7)를 회전시키는 방향에 따라 체인(6)을 타고 오르고 또는 내려가게 된다. 승강장치(5)와 체인(6)이 곧 본 발명에서 말하는 형틀받침대(4)용 승강장치이다. 이 승강장치(5)는 본인에 의해 개량된 수동식 체인블록일 수도 있다.

이 승강장치(5)도 지지기둥(3)을 배치하는 위치에 따라 설치수가 달라진다. 이를테면, 모서리측 지지기둥 및 모서리와 모서리 사이의 변방에 위치하는 중간지지기둥용 형틀받침대(4)의 승강장치(5)의 경우는 직각방향으로 2개, 그리고 안쪽 지지기둥용은 그 외주면을 4등분한 곳마다 하나씩의 승강장치(5)가 부착된다.

또한, 실제로 지지기둥(3)을 지중에 설치할 시에는 상기 체인걸이(31)와 승강장치(5)를 대각선상 같은 쪽에 놓이게 해서 하나의 지지기둥당 적어도 1내지 4개의 형틀받침대(4)를 가설하여 승강될 수 있게 한다(제7도).

그리고, 상기 체인(6)은 적어도 지지기둥(3)의 전체길이와 대등한 길이를 가진다. 그래야 최하층 구축때까지 안전하게 형틀받침대(4)를 현가할 수가 있다.

제8도는 형틀받침대(4)의 다른 실시예를 나타낸 것인데, 수평방향으로 다수의 형틀받침대(4)를 배치했을때 서로 인접한 형틀받침대(4)끼리 횡방향으로 요동되는 것을 효과적으로 방지하기 위한 구조를 가질 경우의 변경실시예이며, 모든 변에서 꼭지점(P)으로부터 단일 가상 원호상에 키(42)와 키홈(43)을 선택적으로 형성하고, 자기측키(42)는 다른 형틀받침대(4a)의 키홈(43')에 그리고 자기측 키홈(43)에는 또 다른 형틀받침대(4b)의 키(42')가 각각 위로 부터 헐겁게 끼워져 인접한 형틀받침대 끼리 서로가 지탱하도록 하는 것이다. 이렇게 하면 형틀받침대(4)의 배치상태가 더욱 안정감을 갖고 양질의 콘크리트타설 시공결과를 가져오게 된다.

다음으로, 본 발명의 구축장치를 이용하여 지하구조물을 구축하는 방법을 제1도, 제9도 및 제10도를 참고로 하여 설명한다.

지하구조물을 건설한 장소주변에 지중연속벽(1)을 구축하고, 지중연속벽(1)의 안쪽 지중에는 천공기를 이용하여 수직갱(2)을 천공한다. 각 수직갱(2)에는 체인걸이(31)가 부착된 지지기둥(3)을 박아 정착한다.

그리고, 지지기둥(3)의 하단에 정착보강용 콘크리트(8)를 타설하여 보강한다. 이어서, 1차로 굴착고 지지기둥(3)에 형틀받침대(4)를 설치한다. 그림중 부호 E1은 1차 굴삭지반을 표시한다.

형틀받침대(4)의 설치요령은 다음과 같다. 방자상으로 배치된 지지기둥(3) 4개를 1형틀받침대 지지단위로 하고, 각 단위마다 1차 굴삭지반(E1)위에서 형틀받침대를 조립하고 지지기둥(3)의 체인걸이(31)마다 체인(6)의 상단을 걸어 고정한다. 이들 체인(6)은 한 형틀받침대(4)의 각 승강장치(5)내에 설치된 체인기어(7)(7')에 위로부터 내려서 제6도에 나타난 바와같이 설치하여 물리는 것으로 지지기둥(3)에 대한 형틀받침대(4)의 예비적 설치작업을 마친다.

이어서, 시험운전을 통해 승강기능의 이상유무를 확인하고, 형틀받침대(4)는 승강장치(5)를 조작하여 지하1층(F₁)까지 끌어올리고 그 상태에서 고정시킨다.

이어서, 형틀받침대(4) 위의 바닥 구축용 및 보 구축용 거푸집(9)과 각 바닥용 거푸집(9)사이에 보 구축용거푸집(10)을 2차로 설치한 다음에 배근, 배선관등 필요한 작업을 마치고 콘크리트를 타설하여 양생한다.

여기서, 승강장치(5)는 단위 형틀받침대(4)에 장착된 것끼리 동기하도록 구성할 수도 있고, 또는 축차적으로 승강할 수 있게 설치할 수도 있다. 다시말해서, 하나의 형틀받침대(4)에 딸린 것만 독자적으로 작동할 수 있게 구성하든가(수동식 승강장치의 경우), 혹은 인접한 것끼리 여러 무리로 나누어 한꺼번에 승강되게 하든지 또는 모든 형틀받침대(4)를 동시에 작동시킬 수 있게 하는 것이다(전기식 승강장치의 경우). 이러한 형틀받침대(4)의 승강조작은 지하구조물의 설계에 따라 그때그때 적절히 선택하므로서 바닥 및 보의 높낮이, 기울기에 맞춰서 편리하게 시공할 수가 있다.

지하 1층(F₁)에 타설한 콘크리트가 굳기 전, 아니 타설과 동시에 혹은 타설 직후에 콘크리트의 양생과는 상관하지 않고 곧바로 2차 굴착작업에 돌입할 수가있다. 따라서, 그 만큼 시간과 인력이 절감된다.(제9도) E₂는 이때 설치한 굴착지반을 표시한다.

기히 타설한 지하 1층(F₁)의 콘크리트 양생과 제2차 굴착작업이 종료되는 것과 때를 같이하여 이번에는 승강장치(5)를 역가동시켜 형틀받침대(4)를 지하 2층(F₂)으로 내려서 고정한다. 그리고, 지하 1층과 지하 2층의 기둥 또는 일부벽체를 구축할 때에 지하 1층 콘크리트와 새로이 구축하는 지하 2층 콘크리트간에 생기는 콘크리트 경화 수축조인트, 신축조인트 특허 제44051호 몰탈충진방법으로 간단히 해결할 수가 있다.

지하 1층(F₁) 슬라브 및 보를 축할 때 사용한 거푸집(11,12)중에서 1차적으로 조립한 바닥용 거푸집(9)은 형틀받침대(4)에 고정되어 있어 형틀받침대(4)가 하강할 때 함께 딸려내려 가므로 지하 2층용 1차 거푸집은 별도 작업으로 설치할 필요가 없고 다만, 2차 보 구축용 거푸집(10)만은 1층 바닥의 보에 부착되어 있는 경우도 있으므로 이것을 별도의 작업으로 철거한 후에 말끔히 손질하고 재조립하여 사용한다. 1,2차 분리방법은 거푸집 탈형, 원활한 형틀의 촉진을 추진한다.

지하 2층 구축용 거푸집(9,10)의 조립설치, 배근, 배관후 콘크리트를 타설하여 양생한다. 이때에도 지하 3층에 대한 굴착작업을 동시에 진행하며, 그 이후 위와 같은 방법으로 되풀이하여 최종지하층 바로 윗층까지 구축하며, 맨밑층에 이러서는 최종 굴착을 실시하고, 최종적으로 굴착 지면(En)상에 기초 콘크리트(11)를 타설하고, 기타 후속작업을 실시하여 마무리한다(제10도).

제10도는 같은 지하층일지라도 단차층(가)을 두는 경우를 예시한 것이다. 이같은 구축작업은 본 발명만이 구현할 수가 있다. 형틀받침대(4)가 독립형으로 이뤄지기 때문이다. 통체로 된 종래의 형틀받침대로는 도저히 불가능한다.

이상 설명한 바와같은 본 발명에 의하면, 지중에 지지기둥을 수직으로 세우고 이들 지지기둥간에 바닥 및 보구축용 거푸집을 떠받치는 형틀받침대를 원하는 지하층에 내려서 배근, 배관후 콘크리트 타설과 함께 이하층 구축을 준비하는 지반굴착을 병행하는 방법을 되풀이하며 지하구조물을 차례로 구축해 나가는 것으로서, 지지기둥의 상단에 형틀받침대를 승강시키기 위한 매다는 기구 및 PC 스트랜스 인장기와 그 설치공간이 완전 배제되므로서 형틀받침대 승강조작설비가 더욱 간편하고 안전하게 보호받으며, 또한 지상으로 지하구조물 구축장치가 드러나지 않아 지상층 구축공사에 장애요인이 되지도 않으므로 지상층 동시구체공사를 하기에 편하다.

또, 지하구조물을 구축하는 공사에 있어서도 바닥 및 보구축용 거푸집을 떠받쳐주는 형틀받침대가 여러 유니트로 세분화되어 있으므로 아래로 내려가면서 슬라브 및 보를 구축할 때 콘크리트양생 후에 형틀받침대의 철거와 한층씩 내리는 작업이 한결 수월하고 간편하다.

그리고, 각 형틀받침대의 높낮이와 기울기도 자유자재로 조정할 수 있는데다 경사진 슬라브나 보같은 구조도 간편하게 시공할 수 있다. 그 결과, 종래의 역타설 지하구조물 구축공법이 보완된 지상과 지하의 동시 입체작업으로 공기를 훨씬 앞당길 수 있음은 물론 공비절감도효과도 클 뿐만 아니라 작업자의 안전이 보장된 지역에서 거푸집의 하강조작작업인 탈형상태의 관찰 및 조작에 임할 수 있으므로 확실한 시공성도 보장된다.

Claims (3)

1. 지중연속벽(1)의 안쪽 지중에 천공한 수직갱(2)에 지지기둥(3)을 박아 정착하고 이들 지지기둥(3)간에 자유승강형 형틀받침대(4)를 설치하며, 이 형틀받침대(4)를 원하는 지하층 높이로 끌어내리고 잠정적으로 고정시킨 다음에 그 위에 바닥 및 보 구축용 거푸집(9,10)을 설치한 후 배근, 배관한 후 콘크리트를 타설, 양생하도록 된 것에 있어서, 상기 지지기둥(3)의 상단 외주면에 체인걸이(31)를 부착하여 체인(6)을 걸어내리고, 상기 형틀받침대(4)는 4개의 지지기둥(3)이 그리는 4각형 평면적 보다도 약간 작은 크기로써 독립형으로 형성함과 동시에 각 형틀받침대(4)의 밑면 모서리마다 승강장치(5)를 장착하며, 각 승강장치(5)의 체인기어(7),(7')에는 상기 체인(6)을 둘러 내리고 이 승강장치(5)를 조작하여 지지기둥(3)상에서 형틀받침대(4)를 승강, 정치를 반복하며 지하층 바닥 및 보 구축용 거푸집을 떠받칠 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 역타설 무지보 지하구조물 구축장치.
2. 제1항에 있어서, 지지기둥(3)이 원형 강관인 역타설 무지보 지하구조물 구축장치.
3. 지중연속벽의 안쪽 지중에 수직갱을 천공하고 이 수직갱에 지지기둥을 박은 다음에 기초 콘크리트로 정착하여 보강하며, 지지기둥간에 자유승강형 형틀받침대를 설치하고, 이 형틀받침대를 원하는 지하층 높이로 끌어내리고 잠정적으로 고정시킨 다음에 그 위에 바닥 및 보구축용 거푸집을 설치한 후 배근, 배관하고 이어서, 콘크리트를 타설, 양생등을 진행하는 동시에 아래측 지반을 굴착하며, 상층 콘크리트양생후에 형틀받침대를 하층 높이로 끌어내려서 고정시키는 방법을 최하 지하층까지 되풀이 실시하여 지하구조물을 구축하는 역타설 구축공법에 있어서, 지지기둥에는 방사방향으로 복수의 체인을 걸어서 내려뜨리고, 이 체인을 형틀받침대의 승강장치에 감아내려서 외부조작에 의하여 승강하는 승강장치와 함께 형틀받침대를 끌어올리고 또는 내려서 정치하고 그 위에 배근, 배관 및 콘크리트타설, 양생하는 방법으로 지하구조물 구축과 동시에 지상 구조물 구축공사를 병행할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 역타설 무지보 지하구조물 구축공법.