역타공법(TOP-DOWN 공법)의 종류 및 계획

1. 역타공법의 종류

(1) 적용에 따른 분류 

1) 완전 역타공법(full top-down): 지하층 전체를 탑 다운 공법으로 시공하며, 지상과 지하를 동시에 시공함으로써 공기 절감 및 탑 다운의 장점을 최대화 할 수 있다. 
2) 부분 역타공법(partial top-down): 지하층 일부만 탑 다운 공법을 적용하고 나머지 구간은 오픈 컷 공법을 적용하여 스트럿이나 어스앵커를 시공하는 방법으로 지하층 형상이 복잡하거나 완전 탑 다운 공법 적용에 따른 무리가 발생시 적용한다.

(2) 방법에 따른 분류 

1) 뉴 탑 다운 공법(new top-down): 지하 흙막이 벽체를 연속벽(sllury wall) 대신 엄지파일과 토류판으로 형성하는 공법이다.
2) SPS공법: 본 건물의 철골 보를 이용하여 지보공 역할을 담당케 하며 연속벽측에 면한 외측 슬래브만 콘크리트로 구축하는 공법으로서, 트랜스퍼 거더(transfer girder)가 설치되는 주상복합 건물에 주로 적용되고 있다.

(3) 보드 파일의 종류에 따른 분류 

1)임시 기둥(temporary column): 간이 역타공법시 적용되는 기둥공사로서 Φ400~600까지 시공이 가능하며 T-4 또는 barber drill로 천공작업 후 소형 철골을 설치하는 공법이나 허용내력이 작기 때문에 완전 역타공법시에는 적용이 불가능하다. 
2) P.R.D 공법(percussion rotary drill)
3) 바렛(barrette) 공법: 연속벽 장비로 사각형의 단면을 굴착한 후 대형 철골을 설치하는 공법으로 탑다운 공법에서 간혹 사용되고 있으나 경암 굴착이 불가능한 단점이 있다.
4) R.C.D 공법(reverce circulation drill method): Φ1,500~2,500까지 원형으로 굴착하여 대형철골을 설치하는 공법으로서 경암 굴착이 가능하며 탑 다운 공법시 널리 적용되고 있는 기둥공사 방법이다.  R.C.D 공법, 베네토(benoto) 공법, 어스드릴 공법 등으로 세분화되나, 건축공사에서는 R.C.D 공법이라 통칭한다.

(4) 지보공의 종류 

1) R.C 공법: 지보공을 철근콘크리트구조로 시공 -슬래브 및 보
2) S.R.C 공법: 지보공을 철근콘크리트구조(슬래브) 및 철골구조(보)로 시공

(5) 거푸집 공법에 따른 분류 

1) S.O.G 공법(slab on grade): 무량판 구조 등에 적합한 공법으로서 굴토지반을 평탄하게 한 후에 슬래브 거푸집을 설치하거나, 버림콘크리트를 타설하여 슬래브 철근을 시공하는 공법
2) B.O.G 공법(beam on grade): 일반적인 라멘구조(거더/빔) 등에 사용되는 공법으로, 굴토지반을 평탄하게 다지거나 버림콘크리트를 타설한후 서포트를 설치하지 않고 바로 거더와 빔의 거푸집을 설치하는 공법
3) 서포트(support) 공법: 모든 구조에 적합한 공법으로 일반 오픈 컷 공법에서 적용하는 서포트 공법과 동일한 방법
4) N.S.T.D 공법(non supporting formwork system): 거푸집을 지지틀에 고정시켜 동바리를 설치하지 않고 현수식으로 골조공사를 진행하는 방법
5) 동바리 현수식 공법: 거푸집을 지지틀에 고정시키되. 동바리를 사용하여 골조공사를 진행하는 공법

 

2.역타공법의 계획

(1)공정계획 

 역타공법의 최대장점은 공기단축이 가능한 것이다. 지하 구조체가 완성되지 않아도 1층이 상의 지상공사를 시작할수 있기 때문에 공사기간의 단축이 가능하다. 또한 지하구체가 완성되는 동안에 지하기둥이 기시공된 부분의 하중을 지지하게 되므로 역타공법의 계획에는 공가계획 초기의 단계에 구조에 관한 검토가 필요하며 지하기둥과 기초의 검토가 대단히 중요하다.

이런 계획에서 지지하중을 가정하지 않으면 안 되며 지상. 지하의 시공순서. 전체공정계획이 필요하게 된다. 기초. 보 콘크리트의 타설완료 시점까지 지하 및 지상공사를 어느 곳까지 해야 하는지를 계획하여 예상 부담하중에 어느정도의 여유를 둘 필요가 발생한다. 이러한 사항들을 고려하여 예상 부담하중에 어느 정도의 여유를 줄 필요가 발생한다.
역타공법은 단숭히 흙막이 공법의 하나가 아니라 말뚝, 굴착, 구체 등을 포함한 시스템적인 공법이므로 설계단계에서 역타를 고려한 것과 안한 것 그리고 그 검토량에 따라 실제의 시공성에 큰 영향을 미친다. 그리고 시공자 측에서는 실제로 축적되 기술을 서계에 반영할 수 있도록 각각의 기수에 관한 정보의 공유와 설계의 재검토가 필요하다. 

 (2)구조계획 

 역타공법에 관한 구조계획의 주요포인트는 지하기둥 및 보의 보강검토와 선타설과 후타설 구체간의 타설이음 부위의 품질보증이다. 지하기둥의 계획에서는 각공사의 진행상태를 검토해야 할 필요가 있고 1층 바닥은 많은 작업기계와 자재들이 적게 되므로 단면검토가 필요하다.
역타공법은 지하구테의 선기공 부분과 후시공 부분을 수평분할하여 시공한다. 따라서 후시공 구체의 시공시에는 상부의 구체가 선시공된 상태이며 보통의 코크리트 타성방법으로는 불가능하며 타설시에 완전충전이 어렵고 타설이음 부위가 침하하거나 건조수축에 의하여 공극이 생겨 구주상 문제가 발생할 우려가 크다.
 따라서 타설이음 부분의 성능확보를 위해 여러 가지 시공공법이 개발되어 성능을 확보할 수 있게 되었으나 세밀한 시공계획 및 관리가 필요하다.

(3)철골기둥의 설계 

 철골기둥은 건물의 기둥분할에 맞게 설치하는 것이 원칙이나 기둥 콘크리트 단면의 중간에 매립하여야 하므로 그 단면형상, 크기는 피복두께를 확보할수 있도록 하여야하며 기둥철골의 수직도가 나쁘게 될 위험이 있으므로 이러한 상항도 고려하여 단면형상과 크기를 정해gi한다. 철골기둥은 가설구조물로 취급되는 경우도 있으나 굴토시 발생하는 휨모멘트와 좌굴장을 고려하여 해야하는 구조적으로 아주중요한 범위이므로 건축물 본체의 철골로 사용하도록 신재로 제작되어야한다. 지하구조가 SRC조의 경우에는 철골기둥에 철근등의 관통구멍이 생기는 경우가 있으므로 이부분에 단면결손이 우려되므로 구멍주위의 보강이 요구된다.

(4)보, 바닥판의 보강 

 역타공법은 1층바가을 작업장으로 이용하므로 적재하중에 고려하여 1층 슬래브에 큰보, 작은보등의 구조적 보강을 해야만한다. 이러한 하중에 의한 응력은 아주커서 1층 바닥과 보의 배근과 단면울 변경해야만 하는 경우가 많다. 단면을 크게하는 경우에는 천장고가 낮아지게 되어 설비기계 등의 설치가 어렵게 되므로 주의가 필요하다. 이 때문에 평면적인 작업범위를 한정하여 보강범위를 최소한으로 하는 방법을 사용하고 있다.

(5)원가검토 

 역타공법은 도심에서 활용도가 높은 유요한 공법으로 근래에 들어 사용빈도가 증가하고 있다. 역타공법을 챙요하는 경우 공기, 시공성 등의 우수성 이외에 역타공법을 채용하는 것으로 공사비용의 증감이 역타공법의 채용에 따른 원가의 증감의 평가결과는 확실하게 들어나 있지 않는 상태이다. 근래에 공사실적이 증가함에 따라 역타공법의 원가에 영향을 주는 요인에 대하여 분명히 할 수있게 되었으며 원가를 좌우하는 설계 , 공정, 구조, 공법, 시공면의 요소를 정확하게 파악하여 원가증가의 항목에서는 공법개선, 공법개발 등으로 감소시키고, 원가감소항목은 보다 효과를 높이기 위한 계획을 수립하는 것이 중요하다. 또한 설계시점보다 빠른 시점에서 대책을 세울수록 원가 절감 효과를 크게하는 것 가능하다.

 

3. 탑다운 공법의 적용 이유 

도심지에서 깊은 지하구조물 신축시

1) 건물 경계선이 인접건물과 가까이 있어 굴착공사 중 많은 양수작업 등으로 인한 지하수맥의 변경 및 흙의 이동을 유발하여 인접건물의 침하 등으로 인한 하자 발생을 줄일 수 있다.

2) 설계된 지하실벽이 대지경계선에 아주 근접해 있어, 오픈 컷 작업시 경계선 밖으로 작업공간의 확보가 필요하여 주변도로와 인접대지의 임차 등이 필요시 탑 다운 공법의 적용으로 주변도로와 인접대지의 임차 없이 선시공된 1층 바닥 슬래브를 작업공간으로 이용할 수 있다.

3) 여유공터가 없어 가설사무소, 야적장의 확보 및 작업공간이 미흡할 경우 1층 바닥을 이용함으로 써공간 활용이 효율적이다.

4) 스트럿의 온도변화에 따른 수축․팽창 현상으로 인해 40m 이상의 대지에서는 스트럿 사용에 제한을 받고 있으며, 최근에는 어스앵커의 사용이 쉽지 않아 대단면 공사시에는 이러한 문제를 해결할 수 있는 공법이 탑 다운 공법이며, 지가 앙등으로 인한 대지면적의 효율성을 높이기 위해 채택할 수 있는 공법이다.

5) 행정 규제의 강화로 붕괴사고를 방지하거나, 주변 보안건물에 대한 안전적인 공법으로 본공법을 적용한다.

6) 주변 민원 해결을 위한 공법

7) 전천후 공법

8) 공기 단축을 위한 공법