KR100231188B1 - 지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치에 관한 것으로서, 중압추진장치에 의해 최초로 지중에 매설되는 추진수단이 구비되고, 이 추진수단내에는 관로에 토사압이 가해질 때 추진수단을 작동시키는 작동수단이 고정브래킷에 고정된다. 추진수단에 삽입되는 관로는 하단부가 원점을 중점으로 하여 30°의 원호를 갖도록 절개편이 길이방향으로 절개되며, 내주면에는 작동수단과 동일한 위치에 다수의 브래킷이 상호 직각으로 대응되게 용접으로 융착된다. 그리고 상기 관로의 전,후방 내주면에는 관로들의 내경을 가변시킬 수 있는 가변수단이 고정된다.이에 의하면, 토사압이 최대인 시점에서 매설된 관로이 길이만큼 추진되는 추진수단내에 내경의 크기를 가변시킬 수 있는 관로를 삽입하는 방법으로 수개의 관로를 순차적으로 매설하므로, 관로 매설시 토사압에 의해 유압장치에 걸리는 과부라를 미연에 방지할 수 있음은 물론 작업공수 및 이에 따른 매설시간을 단축시킬 수 있다. 특히 본 발명에 의하면, 지중에 관로를 수평방향 또는 임의로 설정한 방향으로 정확하고 가단히 매설시켜 시공비를 절감시킬 수 있다.

Description

지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치

본 발명은 지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치에 관한 것으로, 특히 유압장치에 의해 직진으로 추진되는 관로에 토사압(土砂壓)이 최대로 가해지는 시점에서부터 본 발명의 추진장치를 작동시켜 관로의 매설을 용이하게 수행할 수 있도록 한 지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 비교적 폭이 넓은 도로 및 보도의 지중에 관로를 매설할 경우, 굴삭기(excavator)등 통상의 중장비를 이용하여 지반(地盤)을 어느 정도의 깊이만큼 횡방향으로 굴삭한 다음, 상수도관 및 여러종류의 케이블관과 하수도관 등을 매설시킴에 따라 교통체증이 증가됨은 물론 보행하는 데 있어 불편함을 초래한다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 종래에는, 도로 양편에 시작 및 도달갱을 수직으로 각각 굴삭한 후, 시작갱내에 설치된 추진용 유압장치 또는 중앙추진장치를 작동시켜 매설하고자 하는 관로를 도달갱까지 추진시키는 공법을 이용하고 있다. 즉, 대구경을 갖는 하나의 관로를 추진용 유압장치에 의해 지중으로 추진시켜 매설한 다음, 다른 관로를 매설된 관로의 단면과 밀착되도록 하여 순차적으로 밀면서 관로를 매설시키는 것이다.

또한, 관로를 매설시키기 위한 도 다른 방법으로 특허공보 제 91-2233 호에 개시된 방법이 있다. 이는 하단 외주면에 바린용 개구부가 형성된 당제 원통형입갱을 지반에 수직으로 매설시키고, 상기 강제원통형입갱에 관체압압부재가 장착된 밴드형지지부재를 삽입시킨 상태에서 추진용액압잭을 작동시키면, 관체압압부재가 가이드 레일을 따라 전방으로 이송됨에 따라 밴드형지지부재 사이에 위치되어 있는 관로를 관체 통과용 개구부 및 발진용 개구부를 통과시켜 매설한다.

그러나, 상기와 같은 관로 매설방법은, 유압장치 또는 밴드형 지지부재에 설치된 추진용액압잭의 직선 왕복운동에 의해 관로를 매설하기 때문에, 관로 매설시 토사압이 최대인 지점에서는 대구경관의 관로를 미는 유압장치에 과부하가 걸림은 물론 관로 선단에서 각도 변형이 발생되어 수평상태를 유지하지 못하고, 특히 구조가 복잡한 유압장치 및 추진용액압잭을 설치함에 있어 작업공수 및 매설시간이 많이 소요된다고 하는 문제가 있다.

상기의 문제점을 해소하기 위한 미국 특허 5,032,039에는 회전 샤프트 전방에 장착된 챔버와 이의 일면에 방사상으로 부착된 회전커터로 구성된 통상의 굴삭기를 회전시켜 도달갱까지 수평으로 연통되는 홀을 형성한 다음, 중압추진장치를 작동시켜 상기의 홀로 관로를 추진시켜 매설하는 방법이 개시되어 있으나, 이 역시 별도의 굴삭기가 사용됨에 달 작업 공수 및 매설 비용이 증가되는 문제점이 있다.

한편, 기출원된 특허공고 제 95-5235 호는 관의 지중추진을 위한 중압장치를 제공하는 것으로서, 프레임에 의해 지지된 관추진용 유압잭을 관틀 사이에 작동 및 비작동위치로 배치시킨다. 즉, 유압장치를 작동시켜 시작생에서 하나의 관틀을 추진시킨 다음, 이 관틀내에 중압장치를 이동 가능하게 배치한 후, 일정한 거리로 이격된 관틀 사이에 중압장치를 신장하여 관틀을 추진시킬 수 있는 위치로 놓는다. 그후, 중압장치를 구성하는 유압잭을 작동시킴녀, 상호 마주보는 관틀 중 적어도 하나의 관틀이 지지 역할을 수행하여 이의 반력에 의해 다른 관틀이 직진방향으로 추진되고, 추진이 완료된 상태에서 중압장치를 수축하여 지지 역할을 수행한 관틀 내에서 비작동 위치로 이동시키며, 또 다른 관틀을 지지대로 하여 반복적으로 관틀을 매설시키는 것이다. 이 때 관틀과의 갭, 즉 중압장치가 작동위치 후에 비작동위치로 수축시 발생되는 관틀 사이의 갭은 추진되지니 않은 관틀을 유압장치로 이동시키고, 추진된 면적과 맞닿음시킨 후 관틀과 용접으로 융착시킨다.

그러나, 상기와 같은 관틀 매설방법에 있어서는, 마지막 매설되는 관틀을 지지대 역할로 하여 순차적으로 매설된 관틀을 추진시키기 때문에, 이로 인하여 길이가 일정한 관틀을 하나씩 매설할 때마다 중압장치를 작동위치와 비작동위치로 이동시키므로 작업량이 증가될 뿐만 아니라 중압장치의 유압잭에 가해지는 토사압이 점차적으로 증가됨에 달 최초에 매설된 관틀을 도달갱까지 정확하게 도달시키기 못한다는 문제는 여전히 해결할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 토사압이 최대인 지점에서 매설되 관로의 길이만큼 추진되는 초진수단을 구비하고, 이 추진수단내에 내겨의 크기를 가변시킬 수 있는 관로를 삽입함으로써, 장거리 관로 매설시 토사압에 의해 유압장치에 걸리는 과부하를 미연에 방지할 수 있음은 물론 작업공수 및 이에 따른 매설시간을 단축시키며, 특히 지중에 관로를 수평방향 또는 임의로 설정한 방향으로 정확하고 간단히 매설시켜 시공비를 절감시킬수 있는 지중 매설용 관로의 추진공법 및 그의 추진장치를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명에 따른 추진공법 및 그의 추진장치에 의해 관로가 지중에 매설된 상태를 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 지중 매설용 관로 추진장치의 사시도.

제3도는 제2도에 나타낸 추진장치의 A-A선 단면도.

제4도는 본 발명에 다른 추진장치에 의해 지중에 매설되는 관로를 나타낸 분리 사시도.

제5도는 제4도에 나타낸 관로의 B-B선 단면도.

제6a도는 본 발명에 따른 추진장치와 관로가 중압추진장치에 의해 최로로 매설된 상태를 나타낸 단면도.

제6b도는 추진되는 관로가 토사압이 최대인 지점에 도달시 본 발명에 따른 추진장치가 작동되는 상채를 나타낸 단면도.

제6c도는매설된 관로내에 다른 관로가 삽입된 상태를 나타낸 단면도.

제7도는 본 발명에 따라 매설된 이웃하는 관로의 결합단면도.

제8a도는 관로의 매설이 완료된 상태를 나타낸 단면도.

제8b도는 제8a도의 C-C선 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 중압 추진장치 10 : 추진수단

12, 16 : 제 1 및 제2원통관 12a, 16a : 제1 및 제2공중부

14 : 걸림턱 20 : 고정브래킷

22 : 실린더 24 : 피스톤

26 : 유압잭 30, 30' : 관로

32 : 절개편 50 : 가변수단

52, 54 : 좌,우나사 56 : 수동잭

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 매설용 관로의 추진 공법은, 중압추진장치를 작동시켜 추진수단을 최초로 매설시키는 단계와, 상기 추진수단내에 통상의 관로를 최초로 중간 끼워맞춤식으로 삽입시키는 단예와 , 상기 통상의 관로를 토사압이 일정압력에 도달할 때까지 반복하여 추진수단과 함께 추진시키는 단계와, 상기 추진수단에 토사압이 일정압력 이상 가해지는 시점을 측정하여 추진수단을 작동시키는 단계와, 상기 추진수단을 추진시키기 위해 추진수단의 내주면에 직각으로 상호 대향되게 설치된 작동수단에 유압을 제공하는 단계와, 상기 작동수단에 의해 매설될 관로만큼 추진된 되 추진수단의 제1원통관 내부로 가변수단 의해 관로의 내경이 작아진 관로를 삽입시키는 단계와, 관로의 삽입 완료후 관로의 오주면 제1원통관 내주면에 밀착되도록 상기 가변수단을 역회전시킴과 동시에 가변수단을 제거하는 단계와, 본래의 구경으로 복귀된 관로의 절개편을 용접함과 동시에 이웃하는 관로의 경계부를 용접으로 융착시켜 연결하는 단계로 관로가 매설됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 관로의 추진공법에 사용되는 관로 추진장치는, 중압추진장치에 의해 최초로 지중에 매설되도록 구비되는 추진수단과, 상기 추진수단내에 고정브래킷에 의해 설치되어 관로에 토사압이 가해질 때 추진수단을 추진시키는 작동수단과,하단부가 원점을 중점으로 하여 30°의 원호를 갖도록 절개편이 길이방향으로 절개되며, 내주면에는 작동수단과 동일한 위치에 다수의 브래킷이 상호 직각으로 대응되게 용접된 관로의 전,후방 내주면에 고정되어 관로들의 내경을 가변시키는 가변수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직하 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도1 내지 도6의 a, b 및 c는 본 발명에 따른 관로 추진장치를 나타낸 도면 으로서, 도시된 바와 같이, 상수도 및 케이블 등의 관로를 추진시키기 위해 중압추진장치(1)가 설치되고, 이 중압추진장치(1)에 의해 최초로 지중에 매설되는 추진수단(10)이 구비된다.

상기 추진수단(10)은 일정 크기의 관로를 삽입시킬 수 있도록 제1중공부(12a)가 형성된 제1원통과(12)과, 이 제1원통관(12)의 일면에 일체로 결합되며 그 경계면에는 토사의 침하를 방지하기 위한 걸림턱(14)이 형성된 제2원통관(16)으로 구성된다. 상기 제1원통관(12)과 제2원통관(16)은 용접 등의 적당한 방법에 의해 결합된다. 또한, 상기 제2원통관(16)에는 제1중공부(12a)와 연통되도록 제2중공부(16a)가 형성된다. 상기 제1중공부(12a)의 내경은 제2원통관(16)의 외경과 동일한 크기를 가지며, 상기 제2원통관(16)의 제2중공부(16a)의 내주면에는 제1중공부(12a)에 삽입된 관로를 지지대로 하여 이의 반력으로 추진 수단(10)을 추진시키는 다수개의 작동수단이 고정브래킷(20)에 의해 설치된다.

상기 작동수단은 제2원통관(16)의 내주면에 고정된 실린더(22)와, 이 실린더(22)에 제공된 유압에 의해 직선이동되는 피스톤(24)이 내설된 유압잭(26)으로 구성된다. 여기서 상기 유압잭(26)의 고정위치는 추진수단(10)의 추진시 제2중공부(16A)의 내부로 유입된 토사를 인력 또는 장비를 이용하여 용이하게 굴삭할 수 있도록 도 3에서와 같이, X-Y 및 X'-Y'에 대해 θ (45°)의 각도를 갖도록 상호 대향되게 4개의 유압잭이 고정됨이 바람직하다.

한편, 도4 및 도5는 중압추진장치와 본 발명의 추진수단에 의해 매설된 관로를 나타낸 도면으로서, 관로(30)의 하단부에는 원점을 중점으로 하여 대략 30°의 원호를 갖도록 절개편(32)이 길이 방향으로 절개되어 있고, 관로(30)의 내주면에는 추진수단(10)에 고정된 작동수단과 동일한 위치에 4개의 브래킷(34)이 상호 직각으로 대응되게 용접으로 융착되어 있다. 그리고 관로(30)의 전, 후방 내주면에 는 관로(30)의 내경을 가변시키기 위한 가변수단(50)이 절개부위에 근접되도록 각각 고정되어 있다. 이 가변수단(50)은 좌우나사(52)(54)를 갖는 수동잭(56)으로 구성되어 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 관로(30)의 내경에 따라 유압 작동 되는 잭의 사용도 가능하다.

상기와 같이 구성되 본 발명에 따른 지중 매설용 고나로의 추진공법 및 그 추진장치의 작용을 첨부한 도6a 내지 도8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 상수도 및 케이블 등의 대구경 관로를 매설시키기 이해 도로 양편으로 시작 및 도달갱을 어느 정도의 깊이로 굴삭한 상태에서 시작갱내에 유압에 의해 작동되는 유압장치 및/또는 중압추진장치(1)를 설치한다. 그리고, 상기 중압추진장치(1)의 전방에 제1 및 제2원통관(12)(16)으로 구성된 추진수단(10)을 위치시킨다. 이 때, 상기 추진수단(10)의 하부에는 추진을 원활하게 할 수 있도록 하기 위한 지지받침대(도시되지 않음)가 배치될 수 있다.

그런 다음, 상기 중압추진장치(1)를 작동시키면 직선 이동되는 통상의 유압잭의 피스톤이 제1원통관(12)을 가압하면서 추진수단(10)을 도6a에서와 같이, 지중에 최초로 매설시킨다. 이상태에서 제2원통관(16)의 제 중공부(16a)로 유입된 토사를 인력 또는 장비를 이용하여 배출시킨 다음, 제1원통관(12)의 제1중공부(12a)내에 각종 용도로 이용되는 통상의 관로(30')를 중간 끼워맞춤식으로 삽입시킨다. 즉, 중압추진장치(1)의 유압잭의 위치를 변경시켜 추진수단(10)의 경계면을 이루는 걸림턱(145)에 관로(30')의 추진단부가 맞닿음될 때까지 밀거나 또는 별도의 와이어를 이용하여 관로(30')를 제1중공부(12a)내로 잡아 당긴다.

그 후, 높이가 조절된 지지받침대상에 또 다른 통상의 관로(30')를 안착시킨 후, 상기의 방법와 마찬가지로 중압추진장치(1)를 작동시키면, 다른 관로의 가압력에 의해 추진수단(10)과 이미 매설된 관로(30')가 함께 추진되면서 매설된다. 이 때 추진수단(10)의 제2원통관(16)에 토사압이 가해지는 시점을 결정, 즉 매설되 관로(30')의 길이를 레이저 빔으로 측정하거나 또는 중압추진장치(1)의 추진압력이 설정값 이상으로 공급될 때 작동수단의 동작을 결정하여 제2원통관(16)의 내주면에 고정브래킷(20)으로 고정된 작동수단을 자동 또는 수동으로 동작시킨다.

이와 같이 작동수단이 동작되면, 도6b에서와 같이, 유압잭(26)의 실린더(22)에 공급된 유압에 의해 피스톤(24)이 직선 이동됨과 동시에 피스톤(24)의 일끝이 마지막으로 매설된 관로(30')의 내주면에 용접된 브래킷(34)과 접촉되면서 이미 매설된 관로(30')의 반력에 의해 추진수단(10)을 추진방향 또는 임의 각도로 설정한 방향으로 직진 이동시킨다.

그런 다음, 추진수단(10)의 제1중공부(12a) 내부로 절개편(32)을 삽입시킨 상태에서 좌,우나사(52)(54)가 고정된 수동잭(56)을 회전시켜 관로(30)의 내경을 작게 한 후, 별도의 이송수단으로 상기 관로(30)를 제2원통관(16)의 걸림턱(14)에 맞닿음될 때까지 밀어 넣는다. 이때 추진수단(10)의 추진시 압착되면서 발생되는 토사의 갭, 즉 추진수단(10)의 이동시 제1원통관(12)의 두께만큰 생간 공간이 제1원통관(12)의 추진에 따라 가압된 토사가 매설된 관로(30)의 외주면에 복귀되므로 갭이 제거되어 토사의 침하를 방지할 수 있다.

그런다음, 제1원통관(12)의 내주면에 삽입된 관로(30)의 외주면이 제1원통관(12)의 내주면에 밀착될 때가지 수동잭(5)을 역회전시켜 관로(3)를 초기 상태의 구경으로 복귀시키고 수동잭(56)을 제거한다. 이와 동시에 절개편(32)을 용접하여 관로(30)를 초기 상태의 원형의 내경을 갖도록 한 다음 다시 추진수단(10)을 추진시켜 도 6c에서와 같이, 관로(30)의 내부로 다른 관로(30)를 삽입시켜 제1원통관(12)의 내부로 위치시킨다.

그 후, 제1원통관(12)갱로 삽입된 관로(30)를 상기의 방법으로 수동잭(56)을 역회전시킨 다음 관로(30)의 절개부위에 절개편 (32)을 용접으로 융착시킴과 동시에 이미 매설된 관로(30)와 삽입된 관로(30)를 상호 용접시켜 고정한다.

그리고, 도7에서와 같이 추진수단(10)의 제2원통관(16)이 도달갱의 외부로 노출될 때까지 상기의 동작을 계속적으로 반복하여 수행함으로써 도8a 및 8b와 같이 관로(30)의 매설을 완료하는 것이다.

여기서, 추진수단(10)에 최초로 삽입되는 관로(30')는 그의 하단부가 절개되지 않은 통상의 관로가 삽입됨이 바람직하며, 이들의 관로는 추진수단(10)의 제2원통관(16)에 토사압이 일정 압력에 도달될 때까지 중압추진장치(1)에 의해 추진된다. 그리고 토사압이 일정 압력에 도달될 때까지 추진수단(10)이 작동되어 추진된 후, 이 추진수단(10)의 제1원통관(12)의 제1중공부(12a)로 본 발명의 관로를 이송시킬 수 있다. 또한 관로(3명의 원활한 이송을 위해 최초로 매설된 추진수단(10)내에 본 발명관로를 삽입한 후, 절개편(32)을 용접하여 원형으로 복귀시킨 상태에서 전술한 방법에 의해 관로를 매설시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 토사압이 최대인 시점에서 매설된 관로의 길이만큼 추진되는 추진수단을 구비하고, 이 추진수단내에 내경의 크기를 가변시킬 수 있는 관로를 삽입하는 방법으로 수개의 관로를 순차적으로 매설하므로, 관로 매설시 토사압에 의해 유압장치에 걸리는 과부하를 미연에 방지할 수 있음은 물론 작업공수 및 이에 따른 매설시간을 단축시킬 수 있다. 특히 본 발명에 의하면, 지중에 관로를 수평방향 또는 임의 로 설정한 방향으로 정확하고 간단히 매설시켜 시공비를 절감시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 직식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함음 물론 이며,그와 같은 변형은 청구범의 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (7)

1. 관로를 지중에 매설시키기 위한 추진공법에 있어서, a)중압추진장치를 작동시켜 추진수단을 최초로 매설시키는 단계; b)상기 추진수단내에 통상의 관로를 최초로 중간 끼워맞춤식으로 삽입시키는 단계; c)상기 통상의 관로를 토사압이 일정압력에 도달할 때까지 상기의 작동을 반복하여 관로와 추진수단을 추진시키는 단계; d)상기 추진수단에 토사압이 일정압력 이상 가해지는 시점을 특정하여 추진 수단을 작동시키는 단계; e)상기 추진수단을 추진시키기 위해 추진수단의 내주면에 직각으로 상호 대향되게 설치된 작동수단에 유압을 제공하는 단계; f)상기 작동수단에 의해 매설될 관로 만큼 추진된 추진수단의 제2원통관 내부로 가변수단에 의해 관로의 내경이 작아진 관로를 삽입시키는 단계; g)관로의 삽입 완료후 관로의 외주면이 제1원통관 내주면에 밀착되도록 상기 가변수단을 역회전시킴과 동시에 가변수단을 제거하는 단계; 및 h)본래의 구경으로 복귀된 관로의 절개편을 용접함과 동시에 이미 매설된 이웃하는 관로와의 경계부를 용접으로 융착시켜 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 추진공법.
2. 제1항에 있어서,상기 d)단계는, 이미 매설된 관로의 길이를 레이저 빔으로 측정하거나 또는 중압추진장치의 압력이 설정값이 이상으로 작동수단에 공급될 때 추진수단을 추진시키는 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 추진공법.
3. 지중 매설용 관로의 주친장치에 있어서, 중압추진장치에 의해 최초로 지중에 매설되도록 구비되는 추진수단; 상기 추진수단내에 고정브래킷에 의해 설치되어 관로에 토사압이 일정 이상가해질 때 추진수단을 추진시키는 작동수단; 하단부가 원점을 중점으로 하여 30°의 원호를 갖도록 절개편이 길이방향으로 절개되며, 내주면에는 작동수단과 동일한 위치에 다수의 브래킷이 상호 직각으로 대응되게 용접된 관로의 전,후방 내주면에 고정되어 관로들의 내경을 가변시키는 가변수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 추진장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 추진수단은, 일정 크기의 관로를 삽입시킬 수 있는 제1중공부가 형성된 제1원통관; 상기 제1원통관의 일면에 일체로 결합되어 그 경계면에서 걸림턱을 갖는 제2원통관; 및 상기 제2원통관에 제1원통관의 제1중공부와 연통되도록 형성된 제2중공부로 구성됨을 특징으로 하는 지중매설용 관로의 추진장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 작동수단은, 상기 추진수단의 제2원통관의 내주면에 고정되는 다수개의 실린더; 및 상기 실린더에 공급된 유압에 의해 직선 이동 가능한 피스톤을 포함한 유압잭으로 구성됨을 특징을 하는 지중 매설용 관로의 추진장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 유압잭의 고정위치는, 추진수단의 추진시 제1 및 제2원통관으로 유입된 토사를 용이하게 배출시키기 위해 X-Y 및 X'-Y' 방향에 대해 45°의 각도를 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 추진장치.
7. 제 3항에 있어서, 상기 가변수단은, 상기 관로의 절개 부위에 고정되는 좌, 우 나사를 갖는 수동잭 또는 유압으로 작동되는 유압잭으로 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설용 관로의 추진장치.