건설에서 탑다운(Top-Down) 공법은 순차적으로 아래로 내려가며 지하구조물과 지상구조물을 동시에 건설하는 방법입니다. 이 공법은 주로 도심지에서 건설 현장이 협소하거나 공기 단축이 필요한 경우에 많이 사용됩니다. 탑다운 공법의 시공순서는 다음과 같습니다.
0. 현장 예시
현장별로 다양한 케이스가 있어 공사기간 표준을 제시하기는 어렵겠지만, A현장이라는 예시를 들어 대략적인 공사기간을 가늠할 수 있도록 정리하겠습니다.
0.1. A현장 현장 개요
- 탑다운공법 : Semi Top-down 공법
- 지하1층 수직재 시공 및 지하2층 바닥 역레이커 시공 후 지상 골조 가능
- 지하구조물 건축면적 : 가로 94m*세로 56m (5264m2, 약 1600평)
- 대지면적 : 가로 100m * 세로 60m (6,000m2, 약 1820평)
- 지하 3층 (9M+9M+6M)
- 슬러리월 깊이 : 27M (지하 3층)
- 기초두께 : 2M
1. 초기 준비 단계
1.1. 지반 조사 및 설계
- 지반 조사를 통해 지하 구조물 시공에 필요한 데이터를 수집합니다.
- 설계 도면을 준비하고, 탑다운 공법에 맞는 시공 계획을 수립합니다.
1.2. 가설 구조물 설치
- 공사 현장의 안전과 효율적인 시공을 위해 가설 구조물을 설치합니다.
- 가설 울타리, 안전망, 작업 공간 등을 마련합니다.
- 동원 및 가설공사는 현장에 따라 보통 1~1.5개월 정도 생각할 수 있습니다.
2. 흙막이공사 및 PRD파일
2.1. 부지정지 및 장비세팅
- 백호로 부지정지를 하면서 흙막이 공사를 진행할 장비를 세팅합니다.
- 흙막이 공법에 따라 다르겠지만, 장비는 보통 오거를 비롯한 가이드크레인, 백호 등이 준비되어야 하며, 순수 장비세팅은 3~5일 정도 보지만, 부지정지와 장비세팅을 통틀어 20일 정도 계획할 수 있습니다.
2.2. 흙막이 공사
- 슬러리월 면적 7000m2 기준으로 4~4.5개월 정도 계획할 수 있습니다.
- 언더피닝 공사가 필요할 경우, 슬러리월 완료 후에 약 2.5개월 정도 계획할 수 있습니다.
2.3. PRD 파일공사
- PRD는 D1000 규격 기준, 75공에 2.5개월 정도 볼 수 있습니다.
- 언더피닝과 PRD는 동시 작업진행이 가능합니다.
3. 지상층 및 지하층 동시 시공
3.1. 최초 굴착
최초 상부 슬래브(1층바닥) 작업을 위한 최초굴착 및 토사반출을 진행합니다.
3.2. 상부 슬래브 시공
- 지상층의 첫 번째 슬래브(보통 1층 바닥)를 시공을 위한 STD를 설치합니다.
- STD 위에 1층 바닥골조 공사를 진행합니다.
- 1층 바닥슬래브가 완성되면, 흙막이벽체가 바깥쪽 토사 횡력을 받칠 수 있게 됩니다.
3.3. 굴착 및 지하층별 슬래브 작업
- 지하층 전체 면적을 한번에 할 수 없기 때문에 보통 1200~1500m2 정도 단위로 조닝을 나눕니다.
- 조닝을 나눌 때는 콘크리트 1회 타설이 가능한지 여부를 고려하여 면적을 나눕니다.
- 지하1층 바닥 골조공사를 할 수 있을 만큼 존별로 굴착 및 토사반출을 하고
- 굴착이 끝나면, 지하1층 바닥 골조공사를 진행합니다.
- 지하1층 바닥 골조공사 타설이 이뤄지면, 흙막이벽의 지지횡력을 확보할 수 있으므로 추가굴착을 진행하고, 지하2층 바닥, 지하3층 바닥 같은 방식으로 진행합니다.
3.4. 지하2층 바닥 역레이커 시공
탑다운 시퀀스에 따라 다를 수 있지만, A현장 예시에서는 지하1층 수직재와 지하2층 바닥 역레이커 시공 된 후 지상골조를 시공할 수 있는 조건으로 예를 들었습니다.
- 지하1층 바닥을 타설 및 양생 한 후
- 지하1층 수직재 골조 공사를 진행합니다.
지하1층 수직재 공사는 존별로 Working Day 15일 정도 소요 되었습니다. - 지하1층 바닥 타설 후, 역레이커 시공할 수 있도록 추가 굴착을 진행하고
- 지하1층 바닥 하부에 역레이커를 시공합니다.(아래 그림 참조)
역레이커는 존별로 상황에 따라 20일 정도 소요 됩니다.
3.5. 지상골조공사 진행
- A현장 예시의 경우, 지하1층 수직재와 역레이커 시공이 완료되면, 지상층 골조를 착수 할 수 있습니다.
- 지상1층 벽체와 지상2층 바닥 순서로 작업해 나가게 되며
- 역타 시퀀스 구조검토에 따라 후속작업을 진행할 수 있습니다.
3.6. 지하 골조 공사
- 지하1층 바닥 하부 역레이커 시공 후 추가 굴착을 하고
- 지하2층 바닥 골조 공사
- 추가 굴착
- 지하3층 층고에 따라 STD 하강으로 흙막이벽 횡력을 한번 더 받치고
- 추가 굴착 후
- 지하3층 바닥인 기초공사를 진행할 수 있습니다.
4. 역타 시퀀스 완료
4.1. 기초공사
- 기초 하단까지 굴착이 완료되면
- 전기 매설접지 공사를 진행하고,
- 매설접지 위에 “영구배수”공사를 진행하고
- 영구배수 위에 버림콘크리트를 타설
- 버림콘크리트 위에 기초철근 배근을 진행한 후
- 기초 콘크리트를 타설 합니다.
4.2. 카운터월 시공
- 슬러리월 시공시 하부암반으로 인해, 슬러리월이 건물 기초상단 하부로 진행되지 않을 경우 하부 암반과 합벽으로 시공하는 카운터월을 시공
4.3. 지하 수직재 시공
- 지하3층 수직재(기둥, 벽체) 시공
- 지하2층 수직재(기둥, 벽체) 시공
4.4. 역타 시퀀스 완료
- 지하 전체 수직재 골조가 완료 되면, 지하 토사반출구 및 자재 반입구로 사용하였던 슬래브 구멍들을 폐합하고 역타시퀀스를 완료합니다.
- 역타 시퀀스가 완료 되면 지상골조는 구조적으로 문제가 없으므로, 끝까지 진행하면 됩니다.
5. 결론
탑다운 공법은 지상층과 지하층을 동시에 시공할 수 있어 공기 단축과 현장 효율성을 극대화할 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 시공 과정에서의 안전 관리와 철저한 계획 수립이 필요합니다. 각 단계별로 정확한 시공이 이루어져야 하며, 이를 통해 성공적인 프로젝트 완료를 도모할 수 있습니다.
아래의 글에서 탑다운 공법의 종류과 장단점, 공사기간 소요 등 자세한 내용을 알아 보실 수 있습니다.