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FIGURE 3
Ⅱ. BARRETTE FOUNDATION 工法
2.1 BARRETTE공법의 개요
- 바레트기초(CAST-IN SITU REINFORCED CONCRETE BARRETTE)는 피어기초(PIER),
케이슨 기초(CAISSON)처럼 콘크리트를 부어 넣어 만든 지중 구조물로서 무거운 상부
구조체로 부터의 대단위 하중을 지지 암반까지 전달케하는 기초지정의 일종이며, 이를
지하벽기초(WALL FOUNDAI0N), 내력선형 슬러리벽기초 BEARING LINEAR SLURRY
ELEMENT), 널빤지말뚝(STRIP PILE) 또는 다이아프람기초(DIAPHRAGM ELEMENT)
등으로 부르기도 한다. 바레트(BARRETTE)란 프랑스어로 작은 막대기, 여자용 머리핀
등을 뜻한다.
- 평면형상이 피어기초처럼 원형이 아니고 항생제의 캡슬이나 운동장의 육상트랙과 같은
길죽한 타원형을 기본형태로해서 일자형( ), 이자형( ), 십자형( ), 또는 H형
( )등
여러가지 모양이 있으며, 럭키금성빌딩에 국내 최초로 도입시공된 SLURRY WALL(과학
기술처 기관 662.4-3799. 지하구조물 축초를 위한 SLURRY WALL공법도입. 1983. 4. 7)
공사방법과 유사하다.
2.2 BARRETTE FOUNDATIONS 공법 채택배경 및 사유
가. 배경 및 사유
- 기본설계시 심초기초를 (DEEP CAISSON FOUNDATI0N)Ø1,500-18개, Ø 2,000-8
9개, Ø 3,000-22개 : 총 197개소)로 하였으나, 동 공법의 현장적용 효율성을 면밀히
재검토한바, 현장 지질구조, 장비활용문제와 관련 경제성과 공기단축을 고려하여
1983년 시공중인 SLURRY WALL공법과 유관한 SLURRY ELEMENT를 기초
시스템(BARRTTE TYPE FOUNDATION SYSTEM)을 착안하여 기초설계변경을 하게
되었음.
첫째, CAISSON공법용 공사장비 투입 어려움
설계조건의 대구경용 ROTARY DRILLING MACHINE의 국내 구득 곤란(1983년
당시 국내 구득 가능 굴착장비 2종으로 극히 제한)으로 고가장비 수입의 경제성
결여와 공기의 어려움.
둘째, 현장 지질 구조적인 면
SLURRY WALL공법 실시과정에서 실제 파악된 현장 지질구조 즉, 자갈 및 호박
돌층, 예상외의 경암반충 굴곡경사 극심, 경암반의 풍화 상태와 물리적, 화학적 지
질구조 차이로 SHEAR MATERIAL ZONE과 HARD ROCK-SOFT ROCK-HARD
ROCK의 복합 지충이 형성되어 굴토깊이가 상이해짐으로써 CAISSONS공법용
ROTARY DRILING장비의 효율성이 어렵다고 판단했으며,
세째, 기존 굴착장비의 활용
따라서, SLUREY WALL(지하연속 옹벽)에 투입되었던 기존 장비를 활용하여 지하
CON'C 기둥을 축조할 수 있다는 점을 착안하여 S-WALL공사시 지충 굴착 작업
에 탁월한 효율이 입중된 S-WALL장비를 전용하여 CAISS0NS기초의 BEARING
CAPACITY와 동등한 응력을 부담할 수 있도록 기초설계를 변경 하였음.
나. 변경개요
- 당초 설계의 CAISON기초자리에 BARRETTE TYPE 기초를 설계하여 하중을 지지하
도록 한 SYSTEM으로 BENTONIE 안정액속에서 KELLY장비로 평면 및 단면형으로
굴착하여 트레미 파이프로 경암반까지 현장 콘크리트(CAST-IN SIU
REINFORCED CONCRETE)를 타설토록 한 것이다.
- 본 기초의 수직 경사 오차늘 0.5%이내를 유지하고 X-Y두 방향에 대해 5mm이내로
한다.
2.3 당현장의 BARRETTE시공내용
가. 심초기초 내용
TYPE A,B 2종류로서 동일한 형태이나 길이(LENGTH)에서 차이로
"A'TYPE(2.7mX82cm)165개, "B"TYPE 8개로 총 173개 이며 지반에서 15m~30m깊
이로 굴착 시공하였으며, 설계지내력은 45Oton/m³으로 반드시 순수하고 비풍화성 .흑
운모 편마암충 60cm이상 묻힘
나. 공사 진행방법과 현황
2.4 BARRETTE공법 적용의 효과
가. 본 공법 도입 적용으로 인해 다음과 같은 효과가 발생되었다.
첫째, 본 건물의 기초 토공사중 지하수의 이동이나 SEEPAGE로 인한 굴착 트렌치 벽이
나 주위 지형의 붕괴 예방
둘째, 강성이 크고 템의의 형상의 SLURRY ELEMEN가능
세째, 지하벽체 요소의 수직 정밀도가 높아 밀실한 철근큰크리트 벽체 형성
네째, 공사중의 소음이나 진동등의 공해가 없었으며, 공사중의 폐액은 무공해로 처리되
었다.
다섯째, 다양한 지반(연약충, 경질충, 모래충, 자갈층, 호박돌층, 연암, 경암충 둥)에 효
과적으로 적용될 수 있었다.
나. CAISSONS 공법에서 BARRETTE기초공법으로 설계 변경됨에 따라 별도의 신규 굴착
장비(*CAISSON경우 REVERSE CIRULATION DRILLING EQUIPMENT)를 도입할 필
요없이 당현장에서 사용하던 SLURRY WALL장비 "KELLY & HANG GRAB장비를 전
용 사용함으로서 다음과 같은 공기단축과 경제적 효과를 가져왔음.
▶ 공기단축 5개월 효과
2.5 BARRETTE공법의 향후 전망
- 일본, 유럽 미국 둥지에서는 1970년대부터 본 공법이 널리 활용되어 왔고, 특히 프랑
스의 SOLEANCHE ENTERPRISE와 FRANKI CCL., 이태리의 RODIO CO., 미국의
SOM사와 WCC, 일본의 오오바야시구미(大林狀)건설회사와 시미스건설회사(淸水建設)
등은 주로 BARRETTE분야에 주축으로 20-30층 이상에 시공실적 사례를 많이 남기
고 있고, 유럽회사들은 남미지역에 대거 진출하여 1970년 후반부터 지금까지 20층
이상의 건물 30여건의 공사 설적을 나타내고 있어 도시의 밀집화 현상이 가중됨에 따
라 보편화 방향으로 흐르호 있는 실정이다.
- 국내의 경우에 있어서는 처음 도입 시공되었다는 면에서 BARRETTE공법의 설계상
구조적인면, 토질공학적인면, 지질에 따른 적절한 장비의 선정 및 관리 운영, 품질체
크 및 관리둥의 유경험 기술자 확보의 문제점이 있기는 하나, 럭키금성빌딩 현장의
BARRETTE기초 시공 선례와 기술자료 및 경험을 개발발전시켜 축적함으로써 지속적
으로 발전시킬 수 있으며,
- 특히 도시 밀집화 및 재개발화 경향과 건물의 대형화 추세에 비추어 도심권에 건설되
는 고층건물의 기초는 BARRETTE기초가 갖는 장점(감성, 깊은 염구가초, 모든 지반
적용성, 공기단축 및 비용 절감, 무소음 자진동 등)을 최대한 활용해야 할 필요성이
점중될 전망이며,
- 향후 교량의 PIER, 해안지방의 지하구조물 도심지 재개발 지하철 건설, 문화재 보존
지역등에 보편화 될 것으로 판단된다.
Ⅲ. 역타설공법(逆打設工法)
3.1 개 요
TOP-DOWN공법은 지하구조체를 본구조체의 철골기둥을 선시공가지주로 지지시키
고, 1충에서부터 아래층으로 향해 굴삭과 지하구조체 시공을 서로 반복하면서 완성시
키는 공법으로,
특징은, 흙막이 버팀구조의 안정, 공기단축, 작업공간의 확보, 환경 보전 전천후화
등이며) 최근 크게 주목되어 그 적용 실적은 큰 폭으로 증가하고 있다.
TOP-DOWN공법의 종류로서는 순수 TOP-DOWN, 준 TOP-DOWN, 간이 TOPDOWN,
1충바닥 선행타설 등이 있다.
가. TOP-DOWN공법이란
어느 시대에서도 공사 담당자에게 요구되는 과재는 「단기간」, 「저가로」 「좋은
品質」 , 「안전하게」 라는 것이지만 최근에는 이것에 「환경보전」 「기후에 좌우되
지 않는다」 라는 것 등이 요구되고 있다.
특히, 서울, 부산 등 대도시에서 초고층빌딩이 임해의 매립지나 강변 등, 지반조건이
나쁜 지역에 세워지게 되면, 지하공사의 안전성이 무엇보다도 중요하게 된다. 또한,
일반 시가지에 있어서는 건물이 부지경계선까지 주변건물에 인접해 계획되어 공사중
에는 작업차량을 세울 공간도 없고, 또한 근린에 피해를 주지 않는 상황에서 공사를
진행해야만 하는 사례가 증가하고 있다. 이와 같은 공사는 과거의 공법으로는 대응할
수 없고 굴삭공사로부터 구조체공사, 마감공사를 포함한 종합적인 지하공법을 적용할
필요가 있다.
TOP-DOWN공법은 건축물의 지하구조체를 시공하기 위한 공법의 하나로서, 우선 1
충바닥을 시공한 후, 그 아래 지반의 굴삭과 바닥구조체 시공을 서로 반복하면서 순차
적으로 아래층으로 진행하여) 마지막으로 기초보를 시공하여 지하구조체를 완성시키
는 공법이다. 따라서, 지하구조체가 모두 완성될 때까지 시공된 지하구조제의 하증을
선시공된 본 구조체의 철골기등으로 임시로 지지할 필요가 있다.
TOP-DOWN공법을 적용하면 1층보 ·바닥 구조체를 작업장으로서 이용할 수 있기
때문에 부지가 좁은 공사장에서도 공사차량을 이 작업장위에 직접 실을 수 있다. 또한,
건물본체 구조를 흡막이 지보공으로 이용하면서 상층에서 하층으로 굴삭과 구조체 시
공을 반복적으로 시공하는 공법이기 때문에 흙막이 가구의 안정성이 매우 중요하다.
또한, 지상과 지하공사를 병행하여 시공함으로서 큰 폭의 공기단축이 가능하다는 등의
특징에 따라 TOP-DOWN공법은 최근 크게 주목되고 있으며
1988년부터 TOP-DOWN공법의 적용건수가 증가하고 있다. 또한, 공사 규모도 처
음에는 소규모 공사가 중심이었지만, 최근에는 점차 대규모 공사까지 확산되고 있는
상황을 알 수 있다.
나. TOP-DOWN공법의 목적과 특징
TOP-DOWN공법의 목적과 특징은 다음과 같은 점을 들 수 있다.
① 흙막이 가구의 안정
② 지하가 대규모인 공사에서의 공기단축
③ 지하공사중 작업공간의 확보
④ 환경 보전
⑤ 전천후화
(1) 흙막이 구조체의 안정
TOP-DOWN공법은 흙막이 벽을 본 구조체의 바닥 ·보가 일체의 면(面)구조체로
지지하기 때문에 강제STRUT와 같이 선으로 지지하는 공법보다도 안정성이 높다.
또한, 강제STRUT에 발생하는 토압력에 의한 뒤틀림이나 해체시의 흙막이벽 변형
에 의한 주변지반에의 영향이 적다. 따라서, 특히 다음과 같은 지하공사에 적
합하다.
(가) 지하가 대면적 · 연약지말인 경우
굴삭평면 한변이 100 m을 초월하는 대면적이 되면 수평 SRUT공법은 적용
한계를 벗어난다. 길이가 길고 장기간 사용하는 강제STRUT는 흙막이벽의 변
형량 증가나 STRUT재의 온도응력에 의한 영향도 받는다. 한편, 지반조건이나
부지 제약으로부터 어스앵커 공법 적용도 어려운 경우가 많다. 또한, 지
반이 연약하면 토압이 커져 흙막이 지보공에 걸리는 응력도 커지고 지보공 강
도도 높은 것이 요구된다. 연약지반에서의 공사 사례에서 TOP-DOWN과 강
제STRUT는 토압이 동일함에도 불구하고 흙막이벽의 변형량이 TOP-DOWN
공법 적용시 강제 STRUT공법보다 1/3에 불과하다는 보고도 있다.
(나) 지하가 대심도인 경우
대심도 굴삭은 대량의 토하중을 제거하게 되어 굴삭바닥 지반이 부상하는
리바운드 현상이 발생한다. TOP-DOWN공법은 OPEN-CUT공법에 비하여 토
중량을 구조체중량으로 치환하면서 시공하기 때문에 리바운드를 억제할 수 있
는 공법으로서 유효하다. 또한, 굴삭깊이와 함께 증가하는 토압에 대응하기 위
해서는 지보공에 충분한 강도와 강성이 필요하게 되는 이유에서도 TOPDOWN공법이
유리하다.
(다) 지하평면 형상이 복잡한 경우
지하평면이 부정형으로 복잡한 경우 수평STRUT공법으로는 흙막이벽으로부
터 지보공으로 토압 전달이 확실히 이루어지나 불균등하게 되어 국부적으로
웅력이 집중할 우려가 있다. 또한, STRUT가 직각으로 교차하지 않는 부분도
발생하여, 연결부위의 불안정한 요소가 많다. 이에 비하여 TOP-DOWN공법은
평면형상에 맞춘 균일한 철근콘크리트조의 지보공이 시공 가능하여 안정성이
높다.
(2) 공기 단축
지하구조물의 대형화 · 대심도화에 동반하여 현저하게 공사가 장기화되었다. 공
기단축은 건축주의 요청에 머물지 않고 사회적인 NEEDS이기도 하다. TOPDOWN공법은
1충바닥을 경계로 지상과 지하공사를 병행한 시공이 가능함으로서
합리적으로 안전하게 공기 단축이 가능하다.
(3) 작업공간의 확보
지하면적이 큰 공사는 지하에 기자재를 반입하기 위한 작업구대가 필요하다. 또
한 교통 규제에 의해 중량이거나 규모가 큰 기자재 운반이 제한되는 많은 시가지
의 현장 등에서는 기자재의 스톡야드 확보가 증요하다. TOP-DOWN공법은 1충바
닥보를 선행하여 시공하기 때문에 이것을 기자재의 반출입에 활용할 수 있다. 특
히, 철골 반입이나 세우기용의 크레인, 굴삭공사를 위한 크램쉘이나 덤프트럭), 콘
크리트 타설을 위한 믹서차나 펌프카 등의 작업구대로서 유효 적절하게 활용할 수
있다.
(4) 환경 보전
TOP-DOWN공법은 강제STRUT . 반출입작업구대 등이 불필요하기 때문에 이
러한 기자재의 현장 반입이 크게 감소하여 현장주위에의 영향도 적게 할 수 있다.
또한, 1층바닥을 선행하여 시공하기 때문에 말뚝머리를 브레커 등으로 제거할
경우에 발생할 수 있는 소음을 봉쇄할 수 있다.
(5) 전천후화
TOP-DOWN중법은 1충바닥 공사를 선행 타설하기 때문에 지하 공사는 기후의
영향을 받지 않고 공정이 안정된다. 또한, 한 여름의 일사 영향을 받지 않고 기온
변동이 적어 양호한 작업환경을 제공할 수 있다.
다. TOP-DOWN공법의 종류
TOP-DOWN공법은 구조체증량을 지지하는 기구와 흙막이 지보공 기구의 조합으로
부터 다음과 같이 분류할 수 있다.
(1) 순수 TOP-DOWN공법
건물본체를 흙막이 지보공으로 이용하면저 상충에서 하층으로 순차적으로 굴삭
과 구조체의 작업을 반복하면서 시공하는 TOP-DOWN공법으로, 현장타설 말뚝내
에 지주(철골기둥)를 세우는 공법이 일반적이다.
시공순서는 다음과 같다.
① 흙막이벽을 시공한 후 베노토공법 · 어스드릴공법 등에 의해, 본설 구조체기둥
위치에 말뚝을 소정의 지지 지반까지 삭공하고 콘크리트 타설과 지주 세우기를
행한다.
② 1층보 아래까지 굴삭하여 1층보 ·슬라브 구조체를 시공하고 제1단의 흙막이 지
보공으로 한다.
③ Bl층보 아래까지 굴삭하여 Bl층보 ·슬라브 구조체를 시공하고 제2단의 흙막이
지보공으로 한다.
④ 동일한 순서로 지하의 굴삭 ·지상구조체 공사를 반복하면서 순차적으로 아래층으
로 내려간다. 또한, 지상공사를 병행 실시한다.
(2) 준 TOP-DOWN공법
이 공법은 1층바닥보를 먼저 시공하고 그 이후는 일반적인 OPEN-CUT공법과
동일하게 강제STRUT를 가설하면서 굴삭을 완료한다. 다음으로 구조체공사를 내
압반부터 순차적으로 상층으로 시공해 간다. 지하1층의 타설 이음부가 TOPDOWN이
되기 때문에 넓은 의미로 TOP-DOWN공법에 포함시키는 것으로 이음
부가 1곳에 집중하는 점이나, 굴삭공사의 장내 동선이 좋고, 지주의 축력이 경감
되어 지주의 단면설계에서 유리한 반면, 2단 이하의 지보공으로서는 가설 STRUT.
지주가 필요하게 되어, 1충바닥에 제한된 개구부로부터 반입, 가설 등의 작업이 어
렵고, 이에 따라 공기 ·공사비가 많아진다. 또한, 지상공사의 병행 실시는 철골기
둥의 좌굴길이가 길게 되기 때문에 많은 보강이 필요하다.
공법의 시공순서는 다음과 같다.
① 흙막이벽 및 지주(철골본기둥)를 설치한다.
② 1층보 아래까지 굴삭하고 1층보 슬라브 구조체를 완성시켜 이것을 제1단 지
보공으로 한다.
③ 이하, 일반적인 STRUT공법과 동일하게 강제SRUT의 설치와 굴삭을 반복하
여 바닥면까지 굴삭한다.
④ 지하구조제는 기초 및 이증슬라브로부터 순차적으로 구조체시공과 지보공 해
체를 반복하면서 하층에서 상층으로 진행시켜 마지막으로 이미 완성한 1층
바닥보와 접합한다.
(3) 간이 TOP-DOWN공법
이 공법은 준 TOP-DOWN공법과 거의 동일한 개념으로 1충바닥보를 먼저 완성
시키고 그 이후는 일반적인 OPEN-CUT공법과 동일하게 수평STRUT를 가설하면
서 굴삭하여 구조체공사를 내압반으로부터 순차적으로 상층으로 시공하는 공법이
다.
단, 다음과 같은 점에서 간이라고 한다.
① 지주(철골기둥)를 가설로 하여 H형강으로 한다.
② 지주(철골기둥)의 지지 구법은 시멘트밀크공법으로 한다.
따라서, 본공법은 지주(철골기동)의 허용축력이 작기 때문에 지하1충 정도 비교
적 지하가 얕은 공사에 적용되며 지상공사를 병행 실시하기는 불가능하다.
(4) 1층바닥 선행 타설공법
이 공법은 일반적인 OPEN-CUT공법의 연장으로 굴삭 및 기초 구조체를 시공
한 후 지하철골을 세우고, 1충바닥보를 아래층으로 선행하여 시공하는 것으로 지
하1충과 타설이음부가 TOP-DOWN이 되기 때문에 넓은 의미로 TOP-DOWN공법
에 포함시키지만 통칭은 2단타설이다.
이 공법은 말하자면 철골기둥 공사는 없지만 1충바닥보의 선행 타설 방법이 가
장 중요하다. 비계 · 형틀 지보공 계획이 어렵고 공사비도 증가할 우려가 있다. 본
공법의 시공순서는 다음과 같다.
① 재래식 공법으로 바닥부착면까지 굴삭한다. (STRUT공법 · 어스앵커공법 ·
법면절삭공법 등)
② 내압반 ·기초보 등을 타설한 후, 지하철골을 세운다.
③ 1층바닥보를 선행하여 시공한다.
④ 지하구조체는 하층에서 상층으로, 순차적으로 흙막이 지공을 해체하면서 진
행하여 1층보 슬라브에 이어 친다.
지상공사의 병행 실시는 지하철골 강도를 확인하면 가능하다.
3-2. TOP-DOWN공법 적용을 위한 계획
- TOP-DOWN공법을 적용하기 위해서는 지상공사와 지하공사의 공정 관련성이나 각
종 구조적인 검토가 필요하다. 또한, 이를 위한 준비기간도 일반적인 공법에 비하여
많이 필요하다.
- 지상공사와 지하공사의 공정 관련성에 관해서는 기초보구조체공사 완료시에 지상공
사를 어디까지 실시할 것인지를 충분히 확인할 필요가 있다.
- 각종 구조적인 검토부위는 본기둥, 영구기초기둥, 1충 구대슬라브, TOP-DOWN이음
부 등이 있다.
- TOP-DOWN공법의 코스트에 영향을 주는 요인으로는 설계, 공정, 구공법, 시공 등
이 있다. 다른 공법과 동일하게 설계시 등 조기에 대책을 세울수록 코스트다운 효과
를 크게 할 수 있다.
가. 공정 계 획
(1) 지상과 지하공정의 관련성
TOP-DOWN공법의 최대 장점은 전체공기를 단축할 수 있는 점이다. 지하구조
체가 미완성일지라도 1층바닥을 경계로 조기에 지상 공사를 시공할 수 있기 때문
에 공사 전체로서는 큰 폭으로 공기단축이 가능하다. 따라서, 지하구조체가 완성
될 때까지 본 구조물의 철골기둥이 기시공의 부분하중(고정하증, 작업하중 둥)을
지지하게 된다.
TOP-DOWN공법 계획은 공사계획 초기 단계에서 구조체의 구조에 관한 검토가
필요하지만, 특히 그 중에서도 철골기둥, 영구기초기둥에 대한 검토가 중요하다.
이들에 관한 계획은 지지하중물 설정하지 않으면 안되지만, 지상 ·지하공사의
시공순서, 전체공정의 계획 둥이 필요하다. 즉, 그림2-1과 같이 기초보 큰크리트
타설이 완료하는 시점까지 지하 및 지상공사를 어디까지 실시할 것인지, 또는 실
시해야만 하는지를 계획하고, 그것을 철골기둥 및 영구기초기둥의 부담하중으로서
고려하여 단면을 산정한다.
또한, 실제 공사에서는 지하공사가 예정보다도 지연되는 것도 예상되어, 철골기
등의 단면설계에 여유가 없으면 지상공사 시공을 중단해야만 하는 상황도 발생한
다. 따라서, 이와 같은 사태를 고려하여 예상되는 부담하중에 어느 정도 여유를
갖게 할 필요도 발생한다.
(2) 준비공사의 공정
TOP-DOWN공법은 연약지반에서의 공사나 시가지 공사에 유효한 공법이다. 최
근, 본공법이 적용되는 건수는 증가하고 있지만, 건축공사 전체로 생각하면, 아직
도 그 비율은 적다고 할 수 있다. 이러한 원인의 하나는 TOP-DOWN공법을 적웅
하기 위하여 공사착수 전에 검토 실시해야 할 항목은 많다는 점이다. 설계시에
TOP-DOWN공법 적용을 고려하예 각종 검토가 이루어지는 경우늘 다행이지만,
TOP-DOWN공법을 고려하지 않은 설계인 경우는 시공자만으로 공사수주로부터
착공까지 단기간에 걸쳐 많은 검토사항을 처리해야만 하기 때문에 작업량이 매우
증가한다. 또한, 이러한 검토에다가 본 구조물의 지하철골 등을 조기에 도면 승인
을 받아 발주 ·제작하여야만 한다. 일반적인 공사에서 TOP-DOWN공법 적용시에
컴토해야만 할 사항으로는 다음과 같은 것이 있다.
① 철골기등의 지지 기초 및 하증전달 기구
② 철골기둥에 동반하는 현장타설 말뚝의 추가 · 변경
③ 철골기둥의 설계와 시공방법
④ 철골기등이 기초보 및 RC보를 관통하는 것에 따른 보단 면 및 보배근의 변
경과 의장 · 설비 조정
⑤ 흙막이 가구의 안전성 확인과 굴삭깊이
⑥ 1층바닥보의 구조보강
⑦ 1층 평면 상세도면의 조기결정과 철골도면의 확인 검토
⑧ 구조체콘크리트의 타설 이음부 처리방법
⑨ TOP-DOWN공법에 유리한 구 · 공법에의 변경
⑩ 지하 구조체공사의 시공방법
⑪ 설비공사의 시공방법
이러한 검토사항을 단기간에 처리하지 않으면 공사 착수가 지연되는 일도 발생
한다. 따라서, 착공시의 시공계획 ·시공도 작성을위한 시공계획 요원을 늘리는 등
의 대응이 필요하기도 한다. 또한,이러한 준비를 효율성 좋게 실시하기 위해서는
각 요소기술에 관해세 하나하나 검토해 나갈 필요가 있다.
한편, TOP-DOWN공법은 단지 흙막이공법의 하나에 머물지 않고, 말뚝 ·굴삭 ·
구조체공사 등을 포합한 시스템적인 시공법이기때문에 설계단계에서 TOP-DOWN
공법을 고려할 것인지 여부에따라 그 검토항목의 양은 뭍론 실제 시공성에서도 크
게 영향을 미친다. 시공자측은 실제 공사에서 축적된 기술을 설계에 반영할 수있
도록 각 기술에 관한 정보 정토와 설계에의 피드백이 필요하다.
3.3 철골기둥 공사(便支柱)
- 철골기둥 공사는 시공중인 구조체 중량을 지지하기 위한 시공품질 확보가 중요하다.
- 철골기둥 공사의 시공성 ·정밀도 확보를 위해 작업지반을 정비할 필요가 있다.
- 철골기둥 조립방법에는 횡이음법과 종이음법이 있다.
- 철골기둥의 세우기 공법에는 선세우기공법, 후세우기공법, 칼럼세우기 공법 이 있다.
- 철골기둥의 세우기 정밀도에 영향을 미치는 요인으로는 말뚝의 굴삭 정밀도, 조립정
밀도, 세우기시의 변형방지, 양증시의 수직정밀도 확보, 정밀도계측 및 조정방법, 되메
우기방법 등이 있다.
- 영구기초의 콘크리트에 요구되는 성능에는 세우기시의 워커빌리티, 세우기 가설대 철
거시의 초기강도 확보가 있다.
가. 철골기둥 공사 계획
(1) 철골기둥 중사의 위치부여
TOP-DOW공법에 의해 지하구조체를 시공하는 경우, 지하구조체 고정하중이나 작
업하중(시공시 적재하중이나 시공용 기계하중)을 지하구조체가 완성할 때까지 지지할
필요가 있어, 이를 위해 설치된 것이 철골기둥이다. 철골기둥은 철골기둥을 지지하는
기초인 영구기초와 철골기둥으로 구성되어, 슬라브나 보에서 받은 하중 이 철골기둥으
로 흘러 최종적으로 영구기초에 전달된다.
따라서, 철골기둥을 시공하기 위해서는 영구기초가 필요하지만, 건물의 구조가 말뚝
기초인 경우는 본설말뚝을 이용하는 경우가 일반적이고, 원설계가 직접기초 등과 같이
말뚝기초가 없는 경우에는 가설로서 현장타설말뚝을 시공할 필요도 발생한다.
또한, 철골기둥 시공은 가설 구조물이지만 시공중인 구조체 중량을 지지하기 위해, 시
공시의 구조부재로서 시공품질 확보가 중요하다.
또한, 철골기둥 공사는 전체공기증에 Critical공정으로서 시공시에는 공정에 지연이
없도록 면밀한 시공계획이 필요하다.
(2) 철골기둥 공사의 시공흐름
(가) 작업지반의 정비
철골기둥 세우기에 높은 정밀도(1/500-1/1,000)가 요구되는 철골기둥을 시공하
는 작업지반을 검토할 필요가 있다. 일반적으로 작업지반 정비의 목적은 다음과
같다.
① 중기의 작업 안정성의 확보
② 철골기등 세우기 가설대의 설치 정밀도 향상
③ 철골기둥 세우기 가설대의 철골기둥 지지내력의 확보
④ 먹매김 정밀도 확보
작업지반의 계획 포인트는 다음과 같다.
이들의 목적을 위한 철골기둥 공사용의 작업바닥의 계획은 다음과 같은 점이 키
포인트이다.
① 두께 150~200mm 채움콘크리트로서 철골기둥 공사후, 해체철거를 해야만 하기
때문에 무근으로 시공되는 경우가 많다.
② 작업지반의 레벨은 철골기둥 두부의 철골조인트레델, 부지주위의 지반레벨, 지하
수위 둥을 고려하여 결정한다.
③ 표충토가 연약한 경우, 채움콘크리트를 D=500~1,000mm 정도로 지반개량할 필
요가 있다.
④ 작업용의 가설지반에서 사용기간이 2-3개월인 경우도 있기 때문에 우수 ·작업용
수의 배수계획을 고려할 필요가 있다.
(나) 철골기둥 세우기
지하층수가 많고 철골기둥 길이가 긴(16m이상) 경우에는 수송상의 제약에 의해
철골기둥을 분할 제작하고, 현장에서 조립 할 필요가 있다. 철골기둥의 조립 정밀
도는 철골기둥의 세우기 정밀도에 직접 영향을 미치기 때문에 조립 정밀도 관리는
매우 중요하다.
조립방법에는 철골기둥을 횡으로 한 상태에서의 조립방법이 채용되지만, 부지가
좁고 조립공간이 없는 경우 등은 세운 상태에서 조립하는 방법이 채용되기도 한다.
3.4 시공흐름(蓼)
가. 흙막이벽, 철골기둥 시공
① 흙막이 시공
기존 지하구조체를 해체하기 전에 흙막이벽을 시공
② 지반개량
해체후 연약지반에 대한 대책으로서, 흙막이 배면을 케미코파일 공법으로, 흡박
에 내부를 설총 혼합공법(CMC 공법)에 의한 지반개량을 시공
③ 현장타설말뚝과 철골기둥의 시공
철골기등 세우기는 후삽입 공법으로 시공하여 케시잉 아래쪽에 부착한 룰러에
의해 가설대와 상하 2점의 제어에 의한 세우기 정밀도 확보를 행한다.
나, 지하1층 선타설 구조제,1층 구조체 시공
④ 제2절(지하1충~I총펄, 바닥)의 철골세우기
세우기는 150t 클로라크레인으로 작업하고 완료후, 타워 크레인 조립을 행한다.
⑤ 지하1층보, 슬라브 시공
⑥ l층보, 슬라브(TOP-DOWN개시층)의 시공
1층보, 슬라브 시공완료후, 지상 공사용으로 구조체 이용을 위한 가설대를 설치
한다.
다. 지상 철골세우기, 2-차굴삭, 지하층 선타설 구조체
⑦ 지상 철골세우기 개시
⑧ 2차굴삭(GL-10.6m)
⑨ 지하2층 철골보의 세우기
⑩ 지하2층 선타설 구조체 시공
라. 경사STRUT 가설
⑪ 3차굴삭(GL-13.8m)
⑫ 가설 경사STRUT의 부착
굴삭, STRUT의 시공과 병행하여 지하2충 후타설 구조체를 시공한다.
마. 바닥부착, 내압반 시공
⑬ 4차굴삭, 바닥부착 및 버림콘크리트 타설
⑭ 내압반(H=1.0m) 시공바. 기초, 지하3층 후타설 구조체 시공
⑮ 기초보, 지하3층 바닥슬라브(2중슬라브)의 시공
○16 가설 경사STRUT 해체
○17 지하3층 후타설 구조체 시공
3.5 시공실시 결과
가. TOP-DOWN공법 적용의 결과
(1) 공기 단축
고충 건물에 있어서 TOP-DOWN공법 적용시 가장 중요한 점은, 시공중의 안전을
확보하면서, 지상과 지하공사를 병행하여 시공하는 것이다. 즉, 지하공사가 완전히 완
료하지 않은 시점에서 지상 철골세우기 공사를 조기에 착수, 전체적인 공기단축을 도
모하는 것이다. 당공사에서는 1층바닥 시공이 완료한 후 지상 철골공사를 개
시함으로서 약 8개월의 공기단축 효과를 얻었다.
(2) 연약지반, 대심도 지하공사에서의 흙막이 안전성 확보
연약한 지반, 지하수위가 높은 상황에서 GL-18m의 지하를 갖는 공사를 TOPDOWN공법을
적용함으로서 안전하게 시공할 수 있었다.
(3) 공사용 작업공간의 확보
당공사는 부지에 여유가 없이 건물이 세워지기 때문에 TOP-DOWN공법 적용에
의해 1층 건물주위의 바닥을 자재의 반출입 공간으로서 유효하게 활용할 수 있었다.
(4) 지하공사의 전천후화
지하 구조체공사는 1충슬라브의 선행 시공에 의해 기후의 영향을 거의 받지 않고,
계획대로 공기를 준수할 수 있었다.
나. TOP-DOWN공립 적용시의 주의점
TOP-DOWN공법에서 지상공사를 지하공사와 병행시리 실시하는 경우, 지하에의 자재
반입 동선이 지상공사와 중복되거나, 양중 개구부가 제한되어 지하의 수평운반 거리가
길어져, 지하작업공간이 좁고 굴삭공사나 철골공사, 지하구조체 공사 등의 시공성이 저
하되는 등 단점도 발생한다. 따라서, 지하공사를 어떻게 효율성 좋게 시공할 것
인가에 대한 계획이 중요하였다.
3.6 결 론
본공사를 통하여 다음과 같은 점이 확인 가능하였다.
① 지하가 깊은 공사인 경우, TOP-DOWN공법을 적용함으로서 큰 폭으로 공기단
축이 가능하다.
② TOP-DOWN공법은 대규모 공사에도 적합하다.
③ TOP-DOWN공법은, 연약지반위에 세우는 공사에도 적용 가능하다.
④ 지상 ·지하공사를 병행 실시하는 경우, 안전이나 자재 반출입에 대한 검토가
중요하다.