역타공법(TOP-DOWN 공법)의 개요 및 특징

1. 톱-다운(TOP-DOWN)공법 개요 (역타공법)

 

지금까지 건설현장의 기술자에게 요구되는 과제는 빠르게, 좋게, 경제적으로 시공하는 것이었는데 근래에 들어 환경을 보존하고 일기조건까지 극복해가며 시공해야 하는 상황이 되었다, 특히 대도시에서는 부지 주변조건이 좋지 않은 상태에서 초고층빌딩이 시공되는 매립지나 하천변 등 지반조건이 나쁜 지역에서도 건물을 시공하게 되어 지하공사의 안전성이 한층 더 요구되어 가고 있다.

또한 일반시가지에서는 건물이 부지경계선 아주 가까이 근접하게 계획되어 공사중 작업차량이 정차할 공간도 없으며 인근 주변에 피해를 줄 수밖에 없는 상황에서 공사를 진행해야하는 경우가 증가하고 있다. 이런 조건에서는 종래의 공법으로는 시공이 불가능한 경우가 있어 굴착공사에서 구체공사, 마감공사를 포함한 종합적인 지하공사 방법을 채용할 필요가 있다.

역타공법은 우선 지하외벽과 지하기둥을 터파기 하지 않은 상태에서 구축하고 1층 바닥구조체를 완성한 후 그 밑의 지반을 굴착하고 지하바닥구조의 시공을 하부층으로 반복하여 진행, 최후에 기초보를 시공하여 구체를 완성하는 공법이다. 역타공법을 채택하면 1층보, 바닥구조체를 작업바닥으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 부지가 협소한 공사에서도 공사차량을 그 작업바닥에 직접 들어오는 것이 가능하다.

역타공법을 채택하면 1층보, 바닥구조체를 작업바닥으로 사용하는 것이 가능하기 때문에 부지가 협소한 공사에서도 공사차량을 그 작업바닥에 직접 들어오는 것이 가능하다.
또한 건물본체구조를 흙막이 지보공으로 이용하면서 상층에서 하층으로 굴착과 구체구축을 반복하여 시공하는 공법이므로 토류벽이 안전성이 높으며 지상과 지하공사를 병행하여 공기의 단축이 가능한 장점이 있다. 

2. 탑 다운 공법의 발전과 도입 

 영국의 Mr. Arup에 의해 최초 고안된 TOP-DOWN 공법은 1938년 독일의 폭격에 대피할 수 있는 방공호 설계에 제안 되었고 1960년대 유럽의 대도시에서 근접시공, 대단면 대심도 굴착, 인접대지 및 작업면적 협소 등 도심지 공사에서 발생될 수 있는 제반 문제점을 해소하는 공법으로 개발 되었다.
 이후 프랑스, 이탈리아 등 유럽을 거쳐 일본, 홍콩 등 전세계로 확산되었고 국내에는 1984년「럭키 금성 다동빌딩」을 시작으로 본격적으로 적용 되었다. 현재에는 지하 토공사시 발생할 수 있는 붕괴사고와 주변 보안건물의 피해로 인한 민원 발생 및 기타 행정관청의 정책으로 안정적인 탑 다운 공법이 보편화되어 가고 있는 실정이다. 최근에는 본 공법을 응용한 뉴 탑 다운 공법이나 S.P.S 공법 등이 개발되어 그 가치를 증대 시키고 있다.

 

3. 역타공법의 특징

 

 (1)안정성

역타공법은 토류벽을 본구조체의 바다, 보의 커다란 면구조에 지지하므로 H형강 보와 같이 선재로 지지하는 공법보다 안전성이 높다. 또한 형각보의 접합보에 전해지는 토압으로 인한 균열의 공포나, 해체시 토류벽의 변형에 의한 주변지반의 영향이 적다. 특히 다음과 같은 지하공사에 적용하고 있다. 

1) 지하대규모, 연약지반의 경우
굴착평면의 일면이 100M를 초과하는 대규머가 되면 스트러트공법은 적용한계에 이른다. 형강보는 코류벽의 변형량증가와 온도응력의 영향을 받는다. 또한 지반조겅, 부지의 제약에서 어스앙카공법의 채용도 어려운 경우가 많다. 지반이 연약하면 토압이 커지고, 토류벽에서 어스앙카공법의 채용도 어려운 경우가 많다. 지반이 연약하면 토압이 커지고, 토류벽 지보공에 가해지는 응력도 커지고, 지보공강도가 높아지게 된다. 연약지반 시공사례에서 토류벽의 변형량은 역타공법의 경우 흐츠러츠공법에 비해 1/3정도로 보고 되고있다. 
2) 지하실이 깊은 경우
지하 깊은곳의 굴착은 커다란 토하중을 받게 되고. 굴착바닥에 리바운드 현상이 발생한다. 역타공법(오픈컷 공법)에 비해 토중량을 구체중량에 치환시켜가며 진행하므로 리바운드를 제어가능한 공법으로 유효하다. 또한 굴착깊이와 같이 증가하는 토압에 대응하기 위하여 지보공에 충분한 강도와 강성이 필요하게 되므로 역타공법은 유리하다.
3) 지하평면 형상이 복잡항 경우
지하평면이 부정형으로 복잡한 경우. 스트러트 공법에서는 토루벽에서 지보공까지 토압의 전달이 확실하게 진행되지 않고 불균등하게 되어 국부적으로 집중될 우려가 있으며 또한 스트러트가 직각으로 교차되지 않는 개소고 발생하게 된다. 그러나 역타공법에서는 평면형상에 맞게 균일한 철근콘크리트구도의 지보공이 시공되어 안전성이 높다.

 

 (2)공기단축 

 지하건축물이 대형화, 대심도화와 함께 공사의 장기화가 현저히 나타났다. 공기의 단축은 건축주의 요청뿐만 아니라 회사적인 요구도 있다. 역타공법은 1층 바닥을 경계로 지상과 지하공사를 병행하여 시공가능한 것으로 합리적이고 안전하게 공기 단축이 가능하다.

 

 (3) 작업공간의 확보

지하면적이 큰 공사에서는 지하에 자재를 반입하기 위한 잡업구대가 필요하다. 또한 교통 규제에 따른 중량물과 장척물의 운반제한이 많은 시가지 현장에서는 자재를 적치할 야적장의 확보가 중요하다. 역타공법은 1층 바닥과 보가 선행시공되므로 이 스라브를 자재의 반출입에 사용하는 것이 가능하다 . 특히 철골의 반입과 건립에 필요한 크레인. 굴삭공사에 필요한 크람셀. 담프트럭. 콘크리트타설에 필요한 믹서트럭. 펌프카 등의 작업구대로 유효한 활용이 가능하다. 

 

 (4) 환경보전

역타공법은 토류벽 버팀용 형강 등이 필요하지 않기 때문에 이런 자재의 반입이 대폭 적어지며 지호구조체가 토류벽을 버텨주기 때문에 현장주변 건무에의 영향이 적어진다. 또한 1층 바닥이 선시공으로 지하에서 발생하는 소음 및 분진을 차단하여 주변환경에 미치는 영향을 대폭 감소시킬 수 있다. 

 

 (5) 전천후 시공

역타공법은 1층 바닥이 먼저 선행 타설도어 지하공간이 노출되지 않으므로 지하공사는 날씨에 영향을 받지 않아 공정이 안정적이며 여를의 일사 광선, 우천의 영향, 기온의 변도잉 적어 양호한 작업환경을 제공할 수 있다.