KR100632971B1

KR100632971B1 - 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관 추진공법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100632971B1
Application number: KR1020050105614A
Authority: KR
Inventors: 오범용
Original assignee: 건양씨엔이 (주)
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-10-11

Abstract

본 발명은 일측에 설치된 전진기지(D)와, 상기 전진기지(D)의 전면에 설치된 흄관(H)과, 상기 흄관(H)의 전면에 설치된 추진보조윤활부(C)와, 상기 추진보조윤활부(C)의 전면에 설치된 방향수정부(B)와, 상기 방향수정부(B)의 전면에 설치된 선도부(A)로 구성된 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관 추진공법 및 장치에 관한 것이다.

Description

자주식 선단부 추진형 장거리 흄관 추진공법 및 그 장치{PROPULSION METHOD AND APPARATUS FOR UNDERGROUND DONDUITS}

도1 본 발명의 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관추진장치 전체도

도2 본 발명의 자주식 선단부 측단면 상세도

도3 본 발명의 자주식 선단부 정단면 상세도

도4 본 발명의 역추진 저항장치 상부 측단면 상세도

도5 본 발명의 역추진 저항장치 정단면 상세도

도6 본 발명의 추진선도관 반력장치 측단면 상세도

도7 본 발명의 추진선도관 반력장치 정단면 상세도

도8 본 발명의 추진선도관 방향수정장치 측단면 상세도

도9 본 발명의 추진선도관 방향수정장치 정단면 상세도

도10 본 발명의 추진보조 윤활장치 측단면 상세도

도11 본 발명의 추진보조 윤활장치 정단면 상세도

도12 본 발명의 흄관 연결상태도

도 13내지 도17 종래의 추진공법 사진 및 설계도

<도면의 부호>

장거리추진용 윤활골재공급장치(10), 이송호스(11), 윤활골재주입장치(13), 유압유니트(21), 유압호스(22), 반력벽(23), 유압잭(24), 유압잭실린더(24-1), 밀대(25), 레일(30), 선도슈(40), 선도유압잭(41), 선도유압잭실린더(42), 선도슈보호커버(43), 역추진저항장치(50), 역추진소형유압잭(51), 역추진소형유압잭실린더(52), 역추진저항체(55), 반력장치(60), 보호커버(61,63), 방향수정용유압잭(62), 반력저감용스프링(65), 방향수정용유압잭실린더(67), 고정장치(68), 윤활유혼합골재주입노즐(72), 그라우트주입공간(86), 그라우트주입구(87), 지지판(목재(88), 보호용커버(철판)(89), 선도부(A), 방향수정부(B), 추진보조윤활부(C), 전진기지(D), 추진선도관(F), 방향수정용강관(G), 흄관(H), 윤활용 혼합골재부(X)

근래 들어 인구 및 경제거점의 집중현상이 대도시를 중심으로 가속화되고 국내 행정구역 분류가 광역화되면서 상. 하수도, 통신, 전력, 도시가스 등 경제생활과 직접 관련된 각종 관로들에 대해 지하공간의 입체적 이용의 필요성이 빠르게 증가하고 있다.

국내의 경우, 지금까지 상. 하수도, 통신, 전력, 도시가스등의 관로 공사는 개착 공법으로 실시하는 것이 대부분이었다. 그러나 도심 시가지내를 개착 공법으로 굴착하여 관로를 매설 하는데 교통장해가 클 뿐 아니라 각종 민원 발생 등의 이유로 도로를 용이하게 개착. 굴착하는 자체가 점차 엄하게 규제 받고 있는 상태이다. 특히 교통량이 많은 도로나 번화가, 주택 밀집지역 및 인접지역을 비롯하여 차량 전용도로와 고속도로, 철로, 제방 및 하천 횡단등과 같은 관로 부설공사에 걸쳐 광범위하게 개착식 굴착 매설방법에 대한 규제가 엄하게 이루어지고 있는 실정이다. 그리고 지하 매설물의 증가로 인하여 새롭게 건설되는 관로 시설공사의 경우, 점점 깊은 지하 심도에서의 공사를 요구하고 있는 상황이다. 이러한 공사 환경의 변화에 의해 기존의 개착식 굴착 방법이 아닌 추진공식 굴착방법에 의한 관로 공사가 국내에서도 많은 시장점유율을 차지해가고 있는 실정이다.

외국의 일반토사 추진공법을 살펴보면, 800mm 에서 3400mm 까지의 추진관을 전진기지에 설치된 유압잭에 의해 순차적으로 추진하는 공법을 크게 분류하면 인력굴착식 추진공법과 세미쉴드공법(기계식 병용 추진공법)으로 나눌수 있다.

인력굴착식 추진공법은 추진관의 선단에 칼날이나 쉴드 칼날을 부착하며 인력으로 토사를 굴착하면서 추진관을 유압잭으로 압입해서 관 본체를 지중에 매설하는 공법이며, 개방(환구)식 추진공법, 중압잭 추진공법 및 곡선 추진공법으로 분류되며, 개방(환구)식 추진공법은 관의 선단에 칼날을 부착한후, 토사의 굴착 작업은 인력으로 행한다. 굴착토는 관안에서 운반차로 운반하여 전진기지 밖으로 반출한다. 전진기지에는 유압잭, 반력벽, 레일, 사각밀대등을 두어 관본체를 추진하는 공법이다. 굴착대상 지반은 관 선단부가 개방상태이기 때문에 지반의 안정이 무엇보다 중요하며 지반의 안정이 곤란한 경우에는 약액주입공법등의 보조공법을 병행하나 대수층 유동사 지반등에서는 이 공법의 적용이 불가능하다. 본 공법은 비교적 추진거리가 짧은 30m 에서 70m 정도의 공사현장에 적용된다,(도13참조)

중압잭 추진공법은 추진공법이 점차 보급됨에 따라 장거리 추진의 필요성이 증가하여 중압잭을 이용한 추진공법이 개발되게 되었다. 이것은 개방식 유압추진 설비만으로는 추진하려는 관의 축방향 저항력과 반력벽의 허용반력에 한계가 있는 한편, 추진거리가 증가하면 추진저항이 증가하므로 일반적인 개방식 유압추진 설비로는 70m 정도가 추진 적정하다. 이 이상의 추진거리에서는 추진관의 중간에 중압잭 설비를 갖추어 개방식 유압추진 설비의 원압잭 추력 저감을 꾀한다.(도14참조)

곡선 추진공법은 추진기술이 발전함에 따라, 장거리 추진의 비율이 증가함과 더불어 필연적으로 곡선추진을 해야하는 경우가 많아지게 되었다. 곡선추진이 직선추진과 다른점은 측량이 어렵고(관내에 측량기기를 가지고 들어가 측량할 필요가 있다), 관의 접속면에 편하중이 걸려 관이 파손되기 쉬우며, 관외경보다 크게 굴착하며 추진중에 외경보다 크게 굴착된 지반을 안정시켜야하고, 추진관 선단부의 칼날의 방향수정이 어려우며 지그재그식 추진이 되기 쉽다.(도15참조)

다음으로 세미실드 공법을 살펴보면, 泥水 가압식 추진공법과 土壓 밸런스식 추진공법으로 분류되며,

泥水 가압식 추진공법은 본 공법은 폐쇄형 기계 굴착 쉴드공법의 일종으로 굴착 쉴드와의 사이에 격벽을 두며, 굴착 쉴드측에 진흙물을 충전, 자연 수압보다 높은 수압과 Mud-film의 작용에 의해 쉴드의 자립을 꾀하면서 굴착하고 토사는 진흙물과 더불어 파이프를 통해 泥水처리 설비로 보내 토사와 물을 분리한다. 분리된 미립자를 포함한 泥水를 쉴드에 보내어 순환 사용한다.(도16참조)

土壓 밸런스식 추진공법은 泥水 가압식 추진공법과 같이 쉴드와 격벽을 두고 벽내에 토압을 발생시키며 이 압력으로 지반의 붕괴를 방지하면서 기계 굴착하는 공법이다. 잔토는 스크류 콘베어(screw convayor)로 배토하며 운반차로 전진기지 밖으로 배출한다. (도17참조)

그러나 추진공법의 도입 역사가 짧은 국내의 경우, 아직도 추진공법에 대한 인식수준이 매우 낮으며, 기존의 터널공법과 같은 지반공학 분야에서도 추진공법이 하나의 완성된 공법으로 인정 받지 못하고 있는 상황이다.

현재, 추진공법의 선두 주자인 일본의 경우는 대구경 터널공법과 다른 하나의 독립된 분야로서 추진공법을 설정하고 있으며, 새로운 추진기술의 개발에 많은 정성과 노력을 기울이고 있다. 일본과는 다른 여러 가지 국내 사정상, 한국실정에 맞는 독자적인 추진공법이 개발 되어야 한다. 그 예로 국내는 여러 여건상 일본의 선진 추진 공법 기술을 도입하기에는 많은 어려움이 존재하는데, 우선 국내 도로의 기초지반 시공상태가 매우 불규칙이며 불량 시공된 도로가 많은 점과 추진공법에 대한 인식이 적어 이 분야에 대한 시공 단가가 일본의 선진 추진 공법을 도입해서 시공하기에는 터무니 없이 공사비가 낮다는 점, 그리고 국내 지질 지반의 규칙적인 연속성이 적다는 점이다.

일반적으로 고비용이 소요되는 세미쉴드공법을 제외한 기존의 공법으로는 하수관거의 구축에 많이 이용되는 콘크리트흄관의 장거리추진 (L=100m이상) 및 곡선추진이 거의 불가능하였는데 그 주된 이유는 콘크리트흄관이 세미쉴드와 같은 선추진방식의 도움없이 강관추진의 경우처럼 전진기지에 설치된 원유압잭만으로 추진하기에는 관(PIPE)의 외압강도 및 내구강도가 부족하여 장거리추진이 불가능하고, 추진작업 중에 관의 파손이 심하게 발생하는 것도 하나의 큰 원인이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하고자 본 출원인이 선출원한 국내특허출원번호 제10-2002-51295호, 발명의 명칭 대수층 유동사 지반강관 압입 추진공법 및 장치, 동 번호 제10-2002-75372호, 발명의 명칭 중구경 강관압입추진 공법 및 그장치, 동 번호 제10-2002-75371호, 발명의 명칭 연약지반 압입추진 공법 및 그 장치, 동 공보 제10-2003-32296호 발명의 명칭, 한국 호박돌 지반의 압입추진 공법 및 그 장치를 개량한 것으로서,

국내 하수관로 공사 관로의 대부분을 점유하는 흄관 자재를 이용하여 기존 강관추진 공법에 비하여 저렴한 비용으로 장거리 추진이 가능한 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관 추진공법을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제인 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도1, 도2 및 도3에 도시한 자주식 선도슈 (Shoe)장치로 추진 선도강관의 바깥 둘레에 길이 1m 의 선도 슈(SHOE)를 부착하고, 이를 유압잭을 이용하여 추진선도강관의 선단부보다 약 1m 정도 굴착 대상 지반에 선추진되도록 고안하였다. 그리고 선도슈 추진작업시 유압잭 장치를 보호하는 동시에 이물질의 침입을 막기 위해 선도슈의 끝부분에 연결된 선도슈 보호커버를 부착하여 사용하도록 하였다. 또한 선도슈를 추진하는 유압잭의 수량은 굴착대상 지반 및 굴착 관경에 따라 결정하도록 하였다.

두 번째 구성 장치는 도4내지 도5에 도시한 역추진 저항장치로 선도슈 추진장치의 뒷부분에 설치되도록 하였으며, 상 하 죄 우 의 4개를 설치하도록 고안하였다.

선도슈 추진작업 중에 추진 선도관이 역추진하지 않도록 하기 위해 소형 유압잭을 사용하여 역추진 저항체를 추진 선도관 둘레의 지반에 돌출시켜 저항 반력을 증가시키도록 하였으며 흄관(콘크리트관) 추진 작업시에는 수축시켜 추진공정 작업에 걸림이 없도록 하였다.

세번째 구성 장치는 도6 및 도7에 도시한 반력저감장치로 도 3.의 역추진 저항장치와 마찬가지로 선도슈 추진작업 중에 발생하는 흄관(콘크리트관) 쪽으로의 반력을 반력저감용 스프링 장치를 이용하여 최대한 줄이도록 고안하였다.

반력 저감용 스프링장치의 일단은 자주식 선도슈 장치가 설치된 굴착 진행 방향으로 하고 다른 일단은 방향 수정용 장치가 부착된 쪽으로 부착되게 하였으며, 추진 선도관에 설치하는 반력 저감용 스프링 장치의 수량은 굴착대상 지반의 강도와 추진 굴착관경에 따라 결정되도록 하였다.

네번째 구성 장치는 도8 및 도9에 도시한 방향 수정장치로 추진선도관의 말단 부분에 실린더 고정장치를 부착하고 다른 한편은 방향수정용 강관에 방향수정용 유압잭을 부착 고정하였으며, 실린더의 신장 및 수축에 의해 추진선도관의 추진방향이 변경되도록 하였다. 그리고 상 하 좌 우 로의 방향 수정을 위하여 4개의 방향 수정용 유압잭을 설치하였다.

다섯번째 구성 장치는 도10 및 도11에 도시한 윤활용 혼합골재 주입 장치로 장거리 추진작업시 흄관(콘크리트관)의 표면부와 지반과의 마찰계수를 줄여 추진력을 감소시키며, 흄관(콘크리트관)의 표면 손상이 발생하지 않도록 하기 위해 윤활용 혼합골재를 흄관(콘크리트관)의 외부와 지반 사이에 주입하도록 한다.

윤활용 혼합골재는 윤활성이 있는 수지와 경량골재(잔자갈)를 지상의 혼합장치에서 혼합하여, 이송장치 및 이송호스를 통하여 주입장치로 이송되며 흄관(콘크리트관) 추진작업시 주입 노즐을 통하여 흄관(콘크리트관)과 지반 사이로 주입하여 일정한 윤활용 혼합골재층이 구성되도록 한다.

그리고 마지막으로 도12에 도시한 콘크리트관의 연결부는 흄관(콘크리트관)과흄관(콘크리트관) 사이에 목재의 지지판을 세워 흄관(콘크리트관)의 경계면이 추진작업 중에 손상되지 않도록 하였으며, 연결 부위의 표면에는 가연성이 우수하고 휘어지는 성질이 좋은 철판으로 구성된 보호용 커버를 부착하여 지반으로부터의 마찰 손상을 입지 않도록 하는 동시에 곡선 추진이 가능하도록 하였다.

추진 작업이 완료된 후 그라우트 주입구를 통하여 모르타르를 주입시켜 흄관(콘크리트관) 과 흄관(콘크리트관) 사이가 완전하게 고정되도록 하였으며, 연결 부 위가 약화되는 현상이 발생하지 않도록 원천 봉쇄하였다.

작업 공정을 살펴보면, 먼저, 자주식 선도 잭을 1m 가량 굴착대상 지반에 선추진한 후, 가변식보링머신 굴착장치 등을 이용하여 굴착대상 지반을 굴착한 후, 전진기지에 설치되어 있는 유압잭을 사용하여 추진선 도관 및 흄관(콘크리트완)을 1m 가량 추진하여 한 공정씩 달성하는 것으로 한다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

실시예

제1공정

도1과 같이 굴착대상 지반(1)에 추진선도관(F)의 끝단부 바깥 둘레에 길이 1m 의 선도슈(40)를 부착하고, 선도유압잭(41), 역추진저항장치(50) 및 반력장치(60)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고, 상기 추진선도관(F)을 일차 전진시키기 위하여 추진선도관(F)의 밑면에 레일(30)이 위치하고, 상기 레일(30)의 상부에 형성된 반력벽(23), 유압잭(24), 유압잭실린더(24-1) 및 밀대(25)를 밀착시킨 다음, 유압유니트(21)에 연결된 유압잭(24)을 작동시켜, 유압실린더(24-1)에 연결된 밀대(25)에 의해 추진선도관(F)을 전방으로 추진하고,

상기 추진선도관(F)의 후면에 방향수정용강관(G)을 일치시키고, 상기 방향수정용강관(G)의 후면에 추진보조윤활부(C)가 구비된 흄관(H)이 위치되도록 추진하여 준비한 다음,

제2공정

선도슈 추진작업 중에 추진 선도관이 역추진하지 않도록 하기 위해 소형 유압잭(51)을 사용하여 역추진 저항체(55)를 추진 선도관(F) 둘레의 지반에 돌출시켜 저항 반력을 증가시키도록 하였으며 콘크리트관인 흄관(H) 추진 작업시에는 수축시켜 추진공정 작업에 걸림이 없도록 하여 추진하며,

제3공정

선도슈 추진작업 중에 발생하는 흄관(H)쪽으로의 반력이 작용시에

반력 저감용 스프링(65)의 일단은 선도슈(40)가 설치된 굴착 진행 방향으로 하고 다른 일단은 방향 수정부(B) 쪽으로 부착되게 하였으며, 추진 선도관(F)에 설치하는 반력 저감용 스프링(65)의 수량은 굴착대상 지반의 강도와 추진 굴착관경에 따라 결정되도록 하여, 반력을 저감하며 추진하고,

제4공정

추진선도관(F)의 말단 부분에 방향수정용유압잭실린더(67)에 연결된 고정장치(68)를 부착하고, 다른 한편은 방향수정용 강관(G)에 방향수정용유압잭실린더(67)에 연결된 방향수정용 유압잭(62)을 부착 고정하여, 방향수정용유압잭 실린더의 신장 및 수축에 의해 추진선도관의 추진방향이 조절하도록 상 하 좌 우 로의 방향 수정을 위하여 4개의 방향 수정용 유압잭(62)을 설치하여 수정하고자 하는 방향의 반대쪽의 방향수정용유압잭(62)을 작동시켜 방향을 수정하며,

제5공정

장거리 추진작업시 콘크리트관의 표면부와 지반과의 마찰계수를 줄여 추진력을 감소시키며, 콘크리트관의 표면 손상이 발생하지 않도록 하기 위해 전진기지(D)의 장거리추진용윤활골재공급장치(10)와 이송호스(11)에 의해 연결된 윤활골재주입장치(13)를 작동시켜, 흄관(H)의 전면 끝단부 외부와 지반 사이에 윤활용 혼합골재를 윤활유혼합골재주입노즐(72)을 통해 주입하여 일정한 윤활용 혼합골재층이 구성되도록 하면서, 추진하고,

제6공정

마지막으로 도12에 도시한 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부는 흄관(H)과 흄관(H) 사이에 목재의 지지판(88)을 세워 흄관(H)의 경계면이 추진작업 중에 손상되지 않도록 하였으며, 연결 부위의 표면에는 가연성이 우수하고 휘어지는 성질이 좋은 철판으로 구성된 보호용커버(89)를 부착하여 지반으로부터의 마찰 손상을 입지 않도록 하는 동시에 곡선 추진이 가능하도록 하였으며,

추진작업이 완료된 후 그라우트 주입구(87)를 통하여 그라우트주입공간(86)에 모르타르를 주입시켜 흄관(H)과 흄관(H) 사이가 완전하게 고정되도록 하였으며, 연결 부위가 약화되는 현상이 발생하지 않도록 원천 봉쇄하면서, 자주식선단부 추진형 장거리 흄관을 추진하였다.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 본 발명의 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관추진장치 전체도, 도2 본 발명의 자주식 선단부 측단면 상세도, 도3 본 발명의 자주식 선단부 정단면 상세도, 도4 본 발명의 역추진 저항장치 상부 측단면 상세도, 도5 본 발명의 역추진 저항장치 정단면 상세도, 도6 본 발명의 추진선도관 반력장치 측단면 상세도, 도7 본 발명의 추진선도관 반력장치 정단면 상세도, 도8 본 발명의 추진선도관 방향수정장치 측단면 상세도, 도9 본 발명의 추진선도관 방향수정장치 정단면 상세도, 도10 본 발명의 추진보조 윤활장치 측단면 상세도, 도11 본 발명의 추진보조 윤활장치 정단면 상세도, 도12 본 발명의 흄관 연결상태도, 도 13내지 도17 종래의 추진공법 사진 및 설계도를 도시한 것이며, 장거리추진용 윤활골재공급장치(10), 이송호스(11), 윤활골재주입장치(13), 유압유니트(21), 유압호스(22), 반력벽(23), 유압잭(24), 유압잭실린더(24-1), 밀대(25), 레일(30), 선도슈(40), 선도유압잭(41), 선도유압잭실린더(42), 선도슈보호커버(43), 역추진저항장치(50), 역추진소형유압잭(51), 역추진소형유압잭실린더(52), 역추진저항체(55), 반력장치(60), 보호커버(61,63), 방향수정용유압잭(62), 반력저감용스프링(65), 방향수정용유압잭실린더(67), 고정장치(68), 윤활유혼합골재주입노즐(72), 그라우트주입공간(86), 그라우트주입구(87), 지지판(목재(88), 보호용커버(철판)(89), 선도부(A), 방향수정부(B), 추진보조윤활부(C),전진기지(D), 추진선도관(F), 방향수정용강관(G), 흄관(H), 윤활용 혼합골재부(X)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 살펴보면 도1내지 도12에 도시된 바와 같이,

일측에 설치된 전진기지(D)와, 상기 전진기지(D)의 전면에 설치된 흄관(H)과, 상기 흄관(H)의 전면에 설치된 추진보조윤활부(C)와, 상기 추진보조윤활부(C)의 전면에 설치된 방향수정부(B)와, 상기 방향수정부(B)의 전면에 설치된 선도부(A)로 구성된 자주식 선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치의 구조인 것이다.

상기 추진선도부(A)는 도1내지 도7에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)과, 상기 추진선도관(F)의 전면에 설치되는 선도슈(40)와, 상기 선도슈(40)의 후면이며 추진선도관(F)의 외부에 설치된 다수개의 선도유압잭실린더(42) 및 선도유압잭(41)과, 상기 선도유압잭(41)에 연결되는 유압호스(22)와, 상기 추진선도관(F)의 후면 일 측에 설치된 역추진저항장치(50)와, 상기 추진선도관(F)의 후면 끝단이며 역추진저항장치(50)와 일정간격 후면으로 이격되어 설치된 반력장치(60)로 구성되어 있고,

상기 역추진저항장치(50)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 상기 추진선도관(F)의 후면 일측 중간부에 상, 하, 좌, 우 4개가 이격되어 설치된 역추진저항체(55)와, 상기 역추진저항체(55)하부에 설치되어 역추진저항체(55)를 상하로 이동시키는 역추진소형유압잭실린더(52)에 의해 연결된 역추진소형유압잭(51)과, 역추진소형유압잭(51)의 일 측은 유압호스(22)와 연결된 구조이며,

상기 반력장치(60)는 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)의 끝단 일 측에 설치되며, 다수개의 반력저감용스프링(65)과, 상기 반력저감용스프링(65)의 외부에 설치되는 보호커버(61)로 구성되어 있고,

상기 방향수정부(B)는 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)의 끝단부와 방향수정용강관(G)사이 내측에 설치되며, 상, 하, 좌, 우에 일정간격 이격되어 설치되는 4개의 방향수정용유압잭(62)과, 상기 방향수정용유압잭(62)의 방향수정용유압잭실린더(67)에 연결되는 고정장치(68)와, 상기 추진선도관(F)의 끝단부와, 방향수정용강관(G)의 연결부 외부에 설치된 보호커버(63)로 구성되어 있고,

상기 추진보조윤활부(C)는 도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)과 흄관(H)사이에 설치되며, 전진기지(D)의 장거리추진용윤활골재공급장치(10)의 이송호스(11)에 의해 공급되는 윤활용 혼합골재를 흄관(H)의 끝단부외측으로 주입하기 위한 다수개의 혼합골재주입장치(13)와, 상기 혼합골재주입장치(13)에 연결된 주입노즐(72)과, 흄관(H)의 끝단부 외측에 주입된 윤활용 혼합골재부(X)로 구성되어 있으며,

상기 전진기지(D)는 도1에 도시된 바와 같이, 후면 일측에 유압을 공급하며 유압호스(22)에 연결되는 유압유니트(21)와,

상기 유압유니트에 연결된 전진기지의 유압잭(24)과, 상기 유압잭(24)의 후면에 설치된 반력벽(23)과, 상기 유압잭(24)의 하부에 설치된 레일(30)과, 상기 유압잭(24)의 전면에 유압잭실린더(24-1)에 연결된 밀대(25)와, 흄관(H)내의 윤활골재주입장치(13)에 윤활골재를 공급하는 장거리추진용윤활골재공급장치(10)와, 상기 장거리추진용윤활골재공급장치(10)에 연결된 이송호스(11)로 구성되어 있고,

상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결은 도12에 도시된바와 같이, 상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부에 설치된 지지판(목재)(88)과, 상기 흄관(H) 각각의 끝단부 외측을 계단식으로 형성한 그라우트주입공간(86)과, 상기 흄관(H)의 끝단부에 설치된 그라우트주입구(87)와, 상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부이며, 그라우트주입공간(86)의 외측에 설치된 보호용커버(철판)(89)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 기재된 본 발명은 저비용으로 장거리 콘크리트흄관 추진을 달성하기 위해 추진선도관 부분이 전진기지에 설치된 유압잭의 도움 없이 자주적으로 추진될 수 있는 장치를 고안하여 콘크리트흄관의 장거리 추진작업이 가능하도록 하였고, 보다 구체적으로 설명하면,

첫째, 기존의 고비용이 소요되는 세미쉴드공법에 비해 훨씬 저렴한 시공비로 하수관거 등의 구축에 많이 사용되는 콘크리트흄관의 장거리추진이 가능하며, 기존의 강관추진공법에 사용되는 외부 케이싱관으로서의 강관 및 본관 사이에 형성되는 공간에 대한 모르타르 충진 비용이 일절 필요 없게 됨으로써, 기존의 각종 추진공법에 비해 대폭 저렴해진 비용으로 하수관거 등을 비개착방식으로 추진하여 구축할 수 있게 하였다.

둘째, 윤활혼합골재의 사용으로 장거리 추진시 소요되는 추진력을 저감시켜 장거리 추진작업이 원활하도록 하였으며, 콘크리트관의 연결 부위의 새로운 고안으로 곡선추진 작업도 원활하게 이루어지도록 하는 장점이 있다.

Claims

제1공정

자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진공법에 있어서,

지반(1)에 추진선도관(F)의 끝단부 바깥 둘레에 길이 1m 의 선도슈(40)를 부착하고, 선도유압잭(41), 역추진저항장치(50) 및 반력장치(60)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고, 상기 추진선도관(F)을 일차 전진시키기 위하여 추진선도관(F)의 밑면에 레일(30)이 위치하여, 작동시켜 상기 레일(30)의 상부에 형성된 반력벽(23), 유압잭(24), 유압잭실린더(24-1) 및 밀대(25)를 밀착시킨 다음, 유압유니트(21)에 연결된 유압잭(24)을 작동시켜, 유압실린더(24-1)에 연결된 밀대(25)에 의해 추진선도관(F)을 전방으로 추진하고,

상기 추진선도관(F)의 후면에 방향수정용강관(G)을 일치시키고, 상기 방향수정용강관(G)의 후면에 추진보조윤활부(C)가 구비된 흄관(H)이 위치되도록 추진하여 준비한 다음,

제2공정

선도슈 추진작업 중에 추진 선도관이 역추진하지 않도록 하기 위해 소형 유압잭(51)을 사용하여 역추진 저항체(55)를 추진 선도관(F) 둘레의 지반에 돌출시켜 저항 반력을 증가시키도록 하였으며 콘크리트관인 흄관(H) 추진 작업시에는 수축시켜 추진공정 작업에 걸림이 없도록 하여 추진하며,

제3공정

선도슈 추진작업 중에 발생하는 흄관(H)쪽으로의 반력이 작용시에

반력 저감용 스프링(65)의 일단은 선도슈(40)가 설치된 굴착 진행 방향으로 하고 다른 일단은 방향 수정부(B) 쪽으로 부착되게 하였으며, 추진 선도관(F)에 설치하는 반력 저감용 스프링(65)의 수량은 굴착대상 지반의 강도와 추진 굴착관경에 따라 결정되도록 하여, 반력을 저감하며 추진하고,

제4공정

추진선도관(F)의 말단 부분에 방향수정용유압잭실린더(67)에 연결된 고정장치(68)를 부착하고, 다른 한편은 방향수정용 강관(G)에 방향수정용유압잭실린더(60)에 연결된 방향수정용 유압잭(62)을 부착 고정하여, 방향수정용유압잭 실린더의 신장 및 수축에 의해 추진선도관의 추진방향이 조절하도록 상 하 좌 우 로의 방향 수정을 위하여 4개의 방향 수정용 유압잭(62)을 설치하여 수정하고자 하는 방향의 반대쪽의 방향수정용유압잭(62)을 작동시켜 방향을 수정하며,

제5공정

장거리 추진작업시 콘크리트관의 표면부와 지반과의 마찰계수를 줄여 추진력을 감소시키며, 콘크리트관의 표면 손상이 발생하지 않도록 하기 위해 전진기지(D)의 장거리추진용윤활골재공급장치(10)와 이송호스(11)에 의해 연결된 윤활골재주입장치(13)를 작동시켜, 흄관(H)의 전면 끝단부 외부와 지반 사이에 윤활용 혼합골재를 윤활유혼합골재주입노즐(72)을 통해 주입하여 일정한 윤활용 혼합골재층이 구성되도록 하면서, 추진하고,

제6공정

도시한 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부는 흄관(H)과 흄관(H) 사이에 목재의 지지판(88)을 세워 흄관(H)의 경계면이 추진작업 중에 손상되지 않도록 하였으며, 연결 부위의 표면에는 가연성이 우수하고 휘어지는 성질이 좋은 철판으로 구성된 보호용커버(89)를 부착하여 지반으로부터의 마찰 손상을 입지 않도록 하는 동시에 곡선 추진이 가능하도록 하였으며,

추진작업이 완료된 후 그라우트 주입구(87)를 통하여 그라우트주입공간(86)에 모르타르를 주입시켜 흄관(H)과 흄관(H) 사이가 완전하게 고정되도록 하였으며, 연결 부위가 약화되는 현상이 발생하지 않도록 원천 봉쇄하면서 추진함을 특징으로 하는 자주식선단부 추진형 장거리 흄관을 추진공법.
자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치에 있어서,

일측에 설치된 전진기지(D)와, 상기 전진기지(D)의 전면에 설치된 흄관(H)과, 상기 흄관(H)의 전면에 설치된 추진보조윤활부(C)와, 상기 추진보조윤활부(C)의 전면에 설치된 방향수정부(B)와, 상기 방향수정부(B)의 전면에 설치된 선도부(A)로 구성되며,

상기 추진선도부(A)는 추진선도관(F)과, 상기 추진선도관(F)의 전면에 설치되는 선도슈(40)와, 상기 선도슈(40)의 후면이며 추진선도관(F)의 외부에 설치된 다수개의 선도유압잭실린더(42) 및 선도유압잭(41)과, 상기 선도유압잭(41)에 연결되는 유압호스(22)와, 상기 추진선도관(F)의 후면 일측에 설치된 역추진저항장치(50)와, 상기 추진선도관(F)의 후면 끝단이며 역추진저항장치(50)와 일정간격 후면으로 이격되어 설치된 반력장치(60)로 구성되어 있고,

상기 방향수정부(B)는 추진선도관(F)의 끝단부와 방향수정용강관(G)사이 내측에 설치되며, 상, 하, 좌, 우에 일정간격 이격되어 설치되는 4개의 방향수정용유압잭(62)과, 상기 방향수정용유압잭(62)의 방향수정용유압잭실린더(67)에 연결되는 고정장치(68)와, 상기 추진선도관(F)의 끝단부와, 방향수정용강관(G)의 연결부 외부에 설치된 보호커버(63)로 구성되어 있고,

상기 전진기지(D)는 후면 일측에 유압을 공급하며 유압호스(22)에 연결되는 유압유니트(21)와, 상기 유압유니트에 연결된 전진기지의 유압잭(24)과, 상기 유압잭(24)의 후면에 설치된 반력벽(23)과, 상기 유압잭(24)의 하부에 설치된 레일(30)과, 상기 유압잭(24)의 전면에 유압잭실린더(24-1)에 연결된 밀대(25)와, 흄관(H)내의 윤활골재주입장치(13)에 윤활골재를 공급하는 장거리추진용윤활골재공급장치(10)와, 상기 장거리추진용윤활골재공급장치(10)에 연결된 이송호스(11)로 구성되어 있고,

상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결은 상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부에 설치된 지지판(목재)(88)과, 상기 흄관(H) 각각의 끝단부 외측을 계단식으로 형성한 그라우트주입공간(86)과, 상기 흄관(H)의 끝단부에 설치된 그라우트주입구(87)와, 상기 흄관(H)과 흄관(H)의 연결부이며, 그라우트주입공간(86)의 외측에 설치된 보호용커버(철판)(89)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치.
청구항 2에 있어서, 상기 역추진저항장치(50)는 추진선도관(F)의 후면 일측 중간부에 상, 하, 좌, 우 4개가 이격되어 설치된 역추진저항체(55)와, 상기 역추진저항체(55)하부에 설치되어 역추진저항체(55)를 상하로 이동시키는 역추진소형유압잭실린더(52)에 의해 연결된 역추진소형유압잭(51)과, 역추진소형유압잭(51)의 일 측은 유압호스(22)와 연결된 구조임을 특징으로 하는 자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치.
청구항 2에 있어서, 상기 반력장치(60)는 추진선도관(F)의 끝단 일측에 설치되며, 다수개의 반력저감용스프링(65)과, 상기 반력저감용스프링(65)의 외부에 설치되는 보호커버(61)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치.
청구항 2에 있어서, 상기 추진보조윤활부(C)는 추진선도관(F)과 흄관(H)사이에 설치되며, 전진기지(D)의 장거리추진용윤활골재공급장치(10)의 이송호스(11)에 의해 공급되는 윤활용 혼합골재를 흄관(H)의 끝단부외측으로 주입하기 위한 다수개의 혼합골재주입장치(13)와, 상기 혼합골재주입장치(13)에 연결된 주입노즐(72)과, 흄관(H)의 끝단부 외측에 주입된 윤활용 혼합골재부(X)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 자주식선단부 추진형 장거리 흄관 추진장치.