무지보 역타설 현수 거푸집 공법

1. 신기술의 내용

1-1. 신기술의 요약 및 범위 본 신기술은 지하구조물을 축조할 때 지상 1층부터 지하 최저층을 향하여 구축해 나가는 무지보 역타설 현수 거푸집공법이다. 동바리를 설치하지 않고 거푸집을 현수조립한 상태에서 콘크리트를 타설하기 때문에 골조공사와 상관없이 지하 터파기를 계속해 나갈 수 있으며, 다음 기층 굴토기간을 충분히 확보하여 우수한 콘크리트 품질을 얻을 수 있다. 다만, 중장비의 터파기 작업에 충분하고 안전한 작업공간을 제공하며, 지하층이 증가할수록 원가절감 및 공기단축 효과가 상승되는 공법이다. 본 신기술의 범위는 지하터파기 및 철근콘크리트 지하구조물을 축조할 때 현수 부재를 이용하는 현수 거푸집 지지틀, 현수 지지틀을 정착시키기 위한 정착구, 거푸집 지지틀 유압승강장치 등을 포함하는 슬래브 콘크리트 타설을 위한 무지보 역타설 현수 거푸집 공법에 대한 내용이다.

1-2. 신기술의 원리 및 시공방법 본 신기술은 거푸집 지지틀, 현수부재를 정착구를 이용하여 거푸집 지지틀에 고정시키고, 유압승강기로 거푸집 지지틀을 승하강시켜 주 정착구로 상부 구조체에 정착시키는 동시에 주 정착구가 파괴될 것에 대비하여 보조 정착구를 주 정착구가 설치된 층의 상부 층에 설치한다. 현수부재로 사용하는 락 볼트를 연결할 때에는 커플러를, 락 볼트를 유압승강기로 당길 때에는 와이어 커넥터를 사용한다. 거푸집 지지틀은 빔 클램프로 가로재와 세로재를 서로 결합시키며, 가로재 위에 설치되는 채널을 가로재와 결합시키기 위하여 채널 클램프를 사용한다. 채널과 합판 거푸집 대신에 데크플레이트를 사용할 경우에는 가로재와 데크플레이트를 결합시키기 위해 고안된 데크 클램프를 사용한다. 또한 옹벽이나 기둥을 역타설 시공할 경우에는 이 용도로 개발한 벽용 정착구를 이형철근에 설치하여 용이하게 하향 시공하는 방법을 제공한다. 본 신기술의 시공순서는 다음과 같다. 1) 정지 지반 위에 버림 콘크리트를 타설하고 상기 버림 콘크리트 위에 먹메김한 뒤 거푸집 지지틀을 조립한다. 2) 현수부재인 락 볼트를 이중 슬리브를 관통하여 설치한다. 3) 거푸집 지지틀 위에 철근을 배치하고 지상1층 바닥 및 보 콘크리트를 타설한 후 충분히 양생시킨다. 4) 지상1층 콘크리트가 양생되면 지중 연속벽과 강기둥이 일체가 되어 수평 토압에 저항하도록 하고, 현수부재에 주 정착구를 채워 상기 거푸집 지지틀이 상기 지상 1층 구조체에 매달려 있게 고정해 두고 지하1층 터파기 작업을 한다. 5) 지하1층 터파기가 완료되면 지상1층 바닥에 유압 승강기를 설치하고 락 볼트를 긴장시킨 상태에서 서서히 내려 상기 거푸집 지지틀을 지하 1층 구조체를 설치할 위치까지 내려 위치를 잡는다. 6) 지하1층 구조체를 축조할 위치에서 거푸집 지지틀의 수평위치를 확인하고 지상1층 바닥에 상기 주 정착구를 설치하여 상기 거푸집 지지틀을 고정시킨다. 7) 지하1층 위치에서 거푸집 지지틀 위에서 형틀작업, 철근 배근, 슬리브 보수점검 작업을 한 뒤 콘크리트를 타설하고 양생시킨다. 위의 작업을 거치면 작업공정이 1회전되고 다시 지하1층에서 상기 단계를 되풀이 한다. 2. 국내외 건설공사 활용현황 및 전망 시스템 거푸집 공법은 대형 단위부재를 거푸집으로 사용함으로써 시스템화 및 단순화를 꾀하여 자재의 전용횟수를 높이고, 초기 제작후 간편한 작업을 통한 전용성을 극대화하며, 기계 장비에 의한 수직·수평이동으로 설치 및 해체 작업을 신속 간편하게 할 수 있는 인력절감형 기계화공법이다. 현시점에서 거푸집 공법의 시스템화는 고정관념의 탈피를 바탕으로 선진 신공법에 대한 계속적인 검토와 연구개발이 필요하며, 향후 국내에서 시스템화된 거푸집의 활용이 증가할 것으로 사료된다.

3. 관련 분야에 대한 기술적, 경제적 파급효과

3-1. 기술적 파급효과 본 신기술은 공사비는 지역별로 공사환경 및 조건이 달라도 비교적 깊은 심도와 암반굴착 지하층이 증가할수록 유리하게 적용될 수 있으며, 그 주요한 기술적 파급효과를 나타낼 수 있는 특징은 다음과 같다. 1) 소음 및 환경오염의 극소화, 주변지반에 대한 변위 최소화 등으로 민원을 줄일 수 있다. 2) 1층 슬라브 타설 후 가설작업장 및 야적장 확보가 용이하다. 3) 지하외부 옹벽(토류벽 또는 슬러리 윌)을 구조물 자체가 지지하므로 변위가 적고 외부에 대한 안전성이 높다. 4) 전천후 시공이 가능하다. (우기 및 동절기에도 지하골조공사 진행 가능) 5) 지하 구조물 시공과 상부 지상 구조물을 동시에 시공할 수 있으므로 공기단축 및 원가가 절감되며, 철골틀(슬라브, 벽체, 기둥)을 제작하여 강기둥과 벽체를 이용하여 공중에 현수 고정시켜 철근의 조립과 콘크리트 타설을 진행하므로 하부에서 굴토 작업이 양생기간동안 동시에 이루어질 수 있다. 6) 슬라브 콘크리트 타설시 지보공(동바리)이 필요 없고, 지하층수가 많을수록 공사비 절감효과가 증대된다. 역타설공법(Top Down)이 최적화 시공 대안으로 선택 사용된다면, 본 공법은 중장비 및 작업자에게 안전하고 원활한 작업환경을 제공하고 시공성을 향상시키며 공정을 간소화하므로 원가 절감을 꾀할 수 있어, 금후 많은 현장에 적용 타당성이 클 것으로 사료되며 지하구조체 축조공법을 개선시켜 향후 기술발전에 크게 기여할 것으로 판단된다.

3-2. 경제적 파급효과 본 공법은 초기 거푸집 지지틀을 제작하는 비용이 기존의 지반정지 타설공법이나 지보공설치 타설공법보다는 많이 드는 것은 사실이다. 그러나 지보공설치 타설공법이 제반 거푸집 소운반비 및 지보공 설치시에 층고 유지를 위한 목재 등의 소모가 많고, 거푸집 해체후 전량을 정리 인양하여 상부층에 올려 놓은 다음, 차기층의 굴착이 가능한 점과 거푸집 해체 정리시 자재손실이 많은 점 및 지하 굴착장비의 작업대기 등을 고려한 전체 공사비의 대비에 있어서는 저렴할 것으로 판단된다. 또한 본 공법이 상용화되어 거푸집 지지틀의 전용회수가 증가하면 가설재의 손료감소로 인한 자재비의 절감효과 및 작업원의 기술력 향상으로 작업시간 단축 및 고품질의 시공을 이룩할 수 있어 전체적으로 기존 공법의 공사비보다 저렴할 것으로 판단된다. 또한 본 신기술과 지보공설치 타설공법과의 굴토공사기간을 비교하였을 경우에 재래식 지보공설치 타설공법과 비교하면 굴토공사기간이 층당 약 3일의 공기단축이 이루어진 것처럼 공사규모에 따라 재래시 지보공설치 타설공법 보다는 굴토공사에서 유리하다. 콘크리트 양생중이라도 하층에서 굴토공사가 진행될 수 있으므로 재래식 지보공설치 타설공법과 비교할 때 공사규모에 따라 단축기간의 차이가 있기는 하나 층당 약 10일의 공기단축이 가능한 것으로 판단된다. 이러한 공기단축의 전반적인 효과로 공사비 면에서 유리하고 공기단축효과와 작업자와 굴착중장비의 작업대기가 없다는 특징이 있어 향후 건설공사에 본 공법이 활용될 것으로 사료된다.

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