KR100515689B1 - 소형강관 추진을 이용한 구조물 설치방법 및 그 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도나 도로를 개착하지 않고 횡단하는 각종 소형 관(Pipe)을 추진하여 설치한 후 그 내부에 시멘트 구조물을 제공할 수 있도록 하는 것으로,

더욱 상세하게는 추진기를 통하여 굴착하면서 각종 소형 강관을 추진한 후 소형 강관의 추진시 충진하는 방법으로 내부에서의 누수를 방지하고 그 내부에서 흙을 제거하여 지하보도 또는 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설이 관통되도록 소형강관 추진을 이용한 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 추진기(20)를 가동시켜 소형 추진 강관(10)을 굴진기(30)의 후방에서 추진하면서 추진 강관(10)의 외측으로 충진제(5)를 충진하면서 지면(4)을 관통하며 돌출부(40)와 안내홈(41)이 결합되며 일체형으로 결합되어 수밀이 보장되도록 하는 강관 추진단계; 추진 강관(10)의 내부에 에이치빔(42)을 설치하면서 지면(4)의 흙을 제거하고 그 내부에 시멘트 구조물(43)을 설치하는 단계; 상기 시멘트 구조물(43)과 추진 강관(10)의 사이에 형성된 충진공간(45)에 시멘트 몰탈을 충진시켜 지하보도나 전기시설 또는 배수시설로 사용됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

소형강관 추진을 이용한 구조물 설치방법 및 그 구조{Construction establishment method and the structure that use small size steel pipe propulsion}

본 발명은 철도나 도로를 개착하지 않고 횡단하는 각종 소형 관(Pipe)을 추진하여 설치한 후 그 내부에 시멘트 구조물을 제공할 수 있도록 하는 것으로,

더욱 상세하게는 추진기를 통하여 굴착하면서 각종 소형 강관을 추진한 후 소형 강관의 추진시 충진하는 방법으로 내부에서의 누수를 방지하고 그 내부에서 흙을 제거하여 지하보도 또는 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설이 관통되도록 소형강관 추진을 이용한 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 것이다.

일반적으로 지하보도 구조물은 도로 또는 철로를 지상으로 횡단하지 않고 지중으로 횡단할 수 있도록 하기 위해 설치되는 것으로서, 대표적인 시공방법으로는 구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Menhod : 이하 "O.T.M"이라 칭함)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shied Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음, 형성된 터널 안에 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method : 이하 "T.B.M"이라 칭함)이 있다. 그외에 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 지공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.

특히, 파이프 루프 공법은 지하 보도 구조물을 시공하고자 하는 도로 양측에 수직 발진갱과 도달갱을 굴삭한 다음, 도로밑 일정한 깊이의 지반 내에 수직 발진갱에서 수직 도달갱 방향으로 다수개의 루프용 강관을 서로 밀접하게 압입 추진시켜 병렬로 설치하여 토압을 지탱한 상태에서 수직 발진갱과 수직 도달갱중 한쪽에서 다른쪽을 향해 지반을 굴삭하고, 굴삭된 지반에 콘크리트를 직접 타설하거나 미리 만들어진 콘크리트 구조물을 유압 잭을 이용한 압입 추진으로 지중에 밀어 넣는 방식이다.

그러나, 이와 같은 종래의 파이프 루프 공법은 루프용 강관을 지중에 다수개 매설하여 토압을 지탱시킨 상태에서 루프용 강관의 하측에 콘크리트 구조물을 직접 타설하거나 압입추진하는 방식이므로 루프용 강관의 매설 깊이만큼 더 깊게 굴삭하여야 하는 결점이 있다.

또한, 콘크리트를 직접 타설하여 구조물을 구축하는 경우, 타설된 콘크리트가 굳어지기 전까지 작업을 중단해야 하므로 시공기간 및 시공비가 자연 증가하게 되는 결점이 있다.

그리고, 미리 만들어진 콘크리트 구조물을 유압잭을 이용하여 압입 추진으로 구축하는 경우, 현재 국내 도로 교통법상 노면에서 통상 4.2m 이상의 구조물은 차량을 이용하여 운반할 수 없는 실정이므로 지름이 3m 이상의 대구경 지하보도의 구축은 거의 불가능하며, 작업 현장에서 지름 3m 이상의 대구경 지하보도 구조물을 직접 가공하는 방법이 제안되고 있으나 이 역시 작업 공간이 많이 필요하게 되고, 콘크리트 타설물을 사용함으로 환경 오염 등을 유발시키는 문제점이 있다.

또한, 콘크리트 구조물을 구축한 다음, 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설을 설치하기 위해 구조물 전체에 대한 방수 처리를 하여야 하므로 시공기간이 증가되는 원인이 되었다.

또한, 보도를 설치하는 방법은 크게 두 가지로 분류되는데, 한가지는 도로, 또는 철로를 가로지르는 보도 육교를 설치하는 방법과, 도로 또는 철로를 지하로 가로지르도록 하는 방법이 있다.

그러나 보도 육교를 설치하는 경우에는 미관이 좋지 못하며, 안정성이 떨어지고, 육교를 설치하는 과정에서 기차 또는 차량이나 사람의 통행에 많은 지장을 초래하게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 추진기를 통하여 소구경의 추진 강관을 압입추진방법으로 추진하여 설치할 때 추진 강관의 외측면을 충진제로 충진하여 전체면이 일체형으로 연결되어 누수를 방지하는 구조물로 성형되어 추후에 별도의 방수작업을 하지 않도록 하는 것이다.

본 발명은 추진 강관의 외측으로 여굴이 거의 발생되지 않도록 하며, 추진 강관의 외측으로 충진제가 충진되어 추진 강관의 수명을 연장시키도록 하는 것이다.

본 발명의 추진 강관의 내부에서 에이치빔을 설치해가면서 흙을 간편하게 제거한 후 그 내부에 시멘트 구조물을 간단하게 설치할 수 있도록 하여 지하보도 또는 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설을 신속하게 설치할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 추진기를 가동시켜 소형 추진 강관을 굴진기의 후방에서 추진하면서 추진 강관의 외측으로 충진제를 충진하면서 지면을 관통하며 돌출부와 안내홈이 결합되며 일체형으로 결합되어 수밀이 보장되도록 하는 강관 추진단계;

추진 강관의 내부에 에이치빔을 설치하면서 지면의 흙을 제거하고 그내부에 시멘트 구조물을 설치하는 단계;

상기 시멘트 구조물과 추진 강관의 사이에 형성된 충진공간에 시멘트 몰탈을 충진시켜 지하보도나 전기시설 또는 배수시설로 사용됨을 특징으로 하는 것이다.

600∼80mm 정도의 크기를 갖는 소형의 추진 강관(10)은 원통형으로 형성되는 경우의 것을 사용할 수 있으며, 도 8 과 도 9 에 도시한 바와 같이 어느 한쪽에는 'T'자 형태로 돌출된 돌출부(40)를 형성하고 그 돌출부(40)의 반대쪽이나 90°꺾어진 일측면에는 돌출부(40)가 결합될 수 있도록 하는 안내홈(41)이 형성되도록 한다.

상기 소형의 추진 강관(10)을 가설하기 위해서는 지면(4)의 상측으로 레일(1)이 설치된 철도침목(3)과 같은 철로를 관통하거나 통상적인 도로 또는 높은 지역의 돌출부분을 관통할 양측면 중 어느 한쪽에는 구동 기관실(21)과 추진기(20)를 설치하여 추진기지로 활용되는 것이다.

추진기(20)의 전방에 굴진기(30)가 설치되는 것이며, 한쪽 벽에는 지지벽 콘크리트(23)가 설치되어 있어서 추진기(20)의 구동에 의한 반동을 적절하게 버틸 수 있도록 하는 것이다.

바닥면에는 바닥 콘크리트(25)가 형성되며 그 상측으로 추진기 설치대(24)가 설치되어 추진기(20)를 설치하는 것이다.

추진기(20)는 양측으로 추진잭(26)이 형성되어 있으며, 일측으로 추진밀판(28)이 설치되어 추진 강관(10)을 추진할 수 있도록 하는 것이다.

추진기(20)에는 자동레이저 레벨(27)이 설치되어 있어서 추진 강관(10)이 추진되는 위치를 결정하거나 수정할 수 있도록 하는 것이다.

굴진기(30)는 추진밀판(28)과의 사이에 추진 강관(10)이 설치되는 것이며, 전방으로 흙(7)의 종류에 따라 다양한 커터를 장착하여 사용하는 선단부 커터(33)가 설치되고, 선단부 커터(33)는 유압이나 공압 또는 모터의 동력으로 회전되는 동력축(34)을 통하여 회전되면서 굴착하도록 한다.

굴진기(30)의 동력축(34) 일측에는 스크류오거(31)가 설치되고 후방으로 오거축(32)이 형성되어 발생되는 흙을 추진기지(21)로 배출하도록 하는 것이다.

굴진기(30)의 내부에는 전방의 작업환경을 확인하는 CDC 카메라(37)가 설치되고 선단부 커터(33)의 방향을 제어할 수 있도록 진행조절 실린더(36)가 설치되며, 자동레이저조정 시스템(35)이 설치되는 것이다.

상기 굴진기(30)가 삽입되는 부분에는 추진 강관(10)이 설치되어 추진되는 것으로,

추진 강관(10)의 일측에는 충진제가 믹서되어 공급되는 믹서기(50)에서 공급호스(51)를 통하여 추진 강관(10)의 외측에서 일정한 두께로 충진제(5)를 충진(코팅)시키는 것이다.

하나의 소형 추진 강관(10)의 추진이 완료되면 추진 강관(10)의 일측으로 새로운 추진 강관(10)을 연결하되, 돌출부(40)와 안내홈(41)이 서로 결합되도록 연결하는 상태에서 추진작업을 진행하는 방법으로 도 7 과 같이 전체적으로 추진 강관(10)이 터널형태가 되면서 일체형이 되도록 추진된다.

추진 강관(10)이 터널형트로 추진이 완료되는 경우에는 추진 강관(10)의 돌출부(40)와 안내홈(41)이 서로 결합되면서 추진되므로 일직선으로 정확한 추진이 이루어지는 것이며, 추진 강관(10)의 외측면에 충진제(5)가 일정한 두께로 충진이 이루어지는 것이어서, 추진 강관(10)의 외측 전체면에서 수밀이 보장되도록 충진된 상태를 제공하게 된다.

추진 강관(10)의 추진이 완료되면 내측에서 도 10 과 같이 에이치빔(42)을 이용하여 가받침 하는 방법으로 추진 강관(10)의 내측면을 받침하면서 내부의 지면(4)을 파내어 제거하는 과정을 수행하게 된다.

에이치빔(42)을 가받침 하면서 지면(4)을 모두 제거한 후에는 그 내부에서 시멘트 구조물(43)을 타설하거나 외부에서 완성된 것을 설치하여 공간(44)을 갖도록 설치하는 과정을 수행하게 된다.

이와 같이 설치된 시멘트 구조물(43)은 지하보도로 사용되거나, 수도관이나 하수관, 전선관, 통신관 등과 같이 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설이 관통되도는 공간으로 제공되도록 하는 것이다.

상기 시멘트 구조물(43)의 외측으로 형성된 충진공간(45)에는 시멘트 몰탈을 충진시켜 마감하는 단계를 수행한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 소형의 추진 강관(10)을 매설할 일측으로 바닥 콘크리트(25)를 설치하고 한쪽의 벽면에 지지벽 콘크리트(23)를 일정한 두께로 타설한다.

지지벽 콘크리트(23)의 전방으로 추진기(20)와 굴진기(30)를 설치하는 것으로, 추진기(20)의 추진잭(26) 전방으로 추진밀판(28)이 설치되어 있으며, 추진밀판(28)의 전방으로 굴진기(30)가 설치되어 도 1 과 같이 위치하도록 하는 것이다.

추진기지(21)의 외측에는 구동 기관실(21)이 형성되어 있어서 구동 기관실(21)의 내부에 있는 추진기(20)와 굴진기(30)를 제어할 수 있도록 하는 것이다.

도 1 과 같이 설치된 상태에서 굴진기(30)에 구동력을 전달하여 동력축(34)을 구동시킴에 따라서 선단부 커터(33)를 구동시킨다.

선단부 커터(33)가 구동되면서 지면(4)에 전진되어 굴진기(30)가 서서히 전진하는 것이며, 추진기(20)의 추진잭(26)에 의하여 추진밀판(28)이 굴진기(30)를 추진시키어 굴착이 이루어지도록 하는 것이다.

굴진기(30)의 선단부 커터(33)가 굴착하면서 추진밀판(28)에 의하여 도 2 와 같이 추진되는 것이다.

도 2 와 같이 굴진기(30)가 지면(7) 속에 모두 추진이 완료되면 추진잭(26)을 추진시켜 추진기(20)를 원상태로 후진시키고, 추진기(20)가 후진 된 공간에 도 3 과 같이 추진 강관(10)을 공급한다.

추진 강관(10)을 굴진기(30)의 후방으로 공급하여 첫 번째 추진 강관(10)을 부설한 후 추진기(20)를 구동시켜 추진잭(26)을 통하여 추진밀판(28)이 전진되고, 동시에 굴진기(30)의 선단부 커터(33)가 지면(4)을 굴착하면서 전진되는 것이다.

이때 추진 강관(10)의 외측에 설치된 믹서기(50)에 공급된 충진제가 믹서되어 공급호스(51)를 통하여 추진 강관(10)의 외측면을 감싸고 있는 상태에서 충진제(5)가 배출되어 추진 강관(10)의 외측으로 일정한 두께의 충진제(5)가 충진되는 것이다.

상기 충진제(5)는 다양하게 적용할 수 있으나 일반적으로는 벤토나이트와 포틀랜드 시멘트, 모래, 석분 및 점토를 지면(4)이나 주변 여건에 따라서 적절한 양으로 혼합하여 사용한다.

상기 충진제(5)인 벤토나이트는 추진 강관(10)의 외측으로 충진되면서 추진 강관(10)의 진입을 따라서 진입되면서 여굴(12)에 충진되는 것이며, 추진 강관(10) 하나가 모두 전진되면 추진기(20)를 원상태로 복귀시키면서 충진장치(50)의 구동을 정지시키고 새로운 추진 강관을 공급하는 과정을 반복하여 반대편에까지 이르도록 하는 것이다.

이와 같이 지면(4)을 관통하는 추진 강관(10)을 매설하는 동안에 추진 강관(10)의 외측으로 충진제(11)가 충진되어 가설되는 것이다.

이때, 구동 기관실(22)에서는 굴질기(30)의 전방으로 CDC 카메라(37)를 통하여 확인하면서 작업할 수 있으며, 작업의 이상 유, 무를 확인할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 추진기(20)에 설치되는 자동레이저 레벨(27)은 추진 강관(10)이 정확한 진행방향으로 추진되고 있는지의 정보를 구동 기관실(22)에 제공하여 추진방향의 정확성을 확인할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 진행의 방향의 오차가 발생(잘못)하여 방향을 수정하거나, 설계된 높이나 위치 및 방향을 수정하려는 경우에는 진행조정 실린더(36)를 구동시켜 선단부 커터(33)의 방향을 변경할 수 있으므로 작업의 진행중에도 추진공의 진행방향이나 위치를 수정할 수 있는 것이다.

따라서 방향의 수정이 가능하여 설계의 변경은 물론, 정밀시공을 가능케 하는 것이다.

이와 같이 하나의 소형 추진 강관(10)을 추진한 경우에는 그 일측으로 새로운 추진 강관(10)을 연결할 때 도 8 과 같이 인접된 관이 서로 요철형태로 결합되도록 하여 추진하게 되면 서로 이격이 없이 추진되는 결과를 제공할 수 있으며, 돌출부(40)와 안내홈(41)은 필요에 따라서 설치하지 않고 사용할 수 있는 것이다.

추진 강관(10)을 도 7 에 도시한 바와 같이 연속해서 연결하여 일체형으로 추진이 완료되면 추진 강관(10)을 기준으로 외측에 충진제(5)가 충진되어 있으므로 누수가 방지되도록 안정된 떨어진 상태를 제공하게 된다.

추진 강관(10)의 내측으로 한쪽 또는 양쪽에서 에이치빔(42)을 설치해 나가면서 지면(4)을 제거하는 방법으로 터널형태를 형성하는 것이다.

터널형태의 성형이 이루어지는 경우에는 그 내부에 공간(44)이 형성되는 시멘트 구조물(43)을 직접 설치하거나 미리 규격으로 제작된 것을 운반하여 연결하는 방법으로 설치하게 된다.

시멘트 구조물(43)이 설치된 이후에는 시멘트 구조물(43)과 에이치빔(42)의 사이에 있는 충진공간(45)에 시멘트 몰탈을 충진시켜 마감하는 것이며, 작업이 종료된 이후에는 시멘트 구조물(43)을 별도로 방수페인트를 칠하거나 하는 방수작업을 수행하지 않아도 충진제(5)에 의하여 방수가 보장되는 것이다.

그리고 시멘트 구조물(43)은 필요에 따라 다른 크기로 성형하지만, 사람의 통행할 수 있는 지하보도로 사용되거나 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설이 관통되도록 하는 공간으로 사용될 수 있는 것이다.

본 발명은 추진 강관(10)의 내부에서 공간을 활용하여 지하보도 또는 부대시설을 설치하는 것이므로 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 정도의 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.

본 발명은 추진기를 통하여 소구경의 추진 강관을 압입추진 방법으로 추진하여 설치할 때 추진 강관의 외측면을 충진제로 충진하여 전체면이 일체형으로 연결되어 누수를 방지하는 구조물로 제공되므로 추후에 별도의 방수작업을 하지 않아도 되는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 추진 강관의 내부에서 에이치빔을 설치해가면서 흙을 간편하게 제거한 후 그 내부에 시멘트 구조물을 간단하게 설치할 수 있도록 하여 지하보도 또는 다양한 전기시설 또는 배수시설 등 부대시설을 신속하게 설치할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1 은 본 발명의 설치방법을 실시하기 위한 설치상태도

도 2 는 본 발명의 추진기를 전진시켜 작업하는 상태의 정면도

도 3 은 본 발명의 추진기를 후진시켜 강관을 공급하는 상태의 정면도

도 4 는 본 발명의 추진기로 강관을 추진하는 상태의 정면도

도 5 는 본 발명의 추진기로 하나의 강관을 추진한 상태의 정면도

도 6 은 본 발명의 추진기로 강관을 추진 완료한 상태의 정면도

도 7 은 본 발명의 강관을 추진한 상태의 단면도

도 8 은 본 발명의 강관을 추진한 주요부분에 대한 확대도

도 9 는 본 발명의 강관에 대한 요부확대 사시도

도 10 은 본 발명의 강관이 추진된 상태로 빔을 이용해 흙을 제거하는 상태의 단면도

도 11 은 본 발명의 흙을 제거한 부분에 시멘트 구조물을 설치한 상태의 단면도

도 12 는 본 발명의 시멘트 구조물 외측에 시멘트를 충진시킨 상태의 완성된 단면도도 13 은 본 발명의 추진기에 대한 내부를 보인 상세 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 레일 2 : 여굴

3 : 철도침목 5 : 충진제

10 : 추진 강관 20 : 추진기

21 : 구동 기관실 22 : 크레인

23 : 지지벽 콘크리트 24 : 추진기 설치대

25 : 바닥 콘크리트 26 : 추진잭

27 : 자동레이저 레벨 28 : 추진밀판

30 : 굴진기 31 : 스크류오거

32 : 오거축 33 : 선단부 커터

34 : 동력축 35 : 자동레이저조정 시스템

36 : 진행조절 실린더 37 : CDC 카메라

40 : 돌출부 41 : 안내홈

42 : 에이치빔 43 : 시멘트 구조물

44 : 공간 45 : 충진공간

50 : 믹서기 51 : 공급호스

Claims (2)

1. (삭제)
2. 지면(4)의 양측을 추진하는 방법으로 관통시켜 소형 추진 강관(10)의 한쪽에는 돌출부(40)를 반대쪽에는 안내홈(41)을 갖도록 하여 돌출부(40)와 안내홈(41)이 연결되면서 추진되도록 하고 그 내부에 시멘트 구조물을 설치함에 있어서,

   여굴을 성형하면서 외측 전체면이 충진제(5)로 충진되는 소형 추진 강관(10)의 내측면을 따라 에이치빔(42)를 설치하고 이 에이치빔(42)과 공간(44)을 갖는 시멘트 구조물(43)의 사이에 충진공간(45)을 형성하고 이 충진공간(45)에 시멘트 몰탈을 충진하여 이루어짐을 특징으로 하는 소형강관 추진을 이용한 구조물 설치구조.