KR100712593B1 - 강관루프 구조체의 시공방법 - Google Patents

강관루프 구조체의 시공방법 Download PDF

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KR100712593B1
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Abstract

본 발명은 강관루프 구조체의 시공방법에 관한 것으로서, 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하고, 횡방향 강성을 갖는 강관루프 구조체를 철근 콘크리트와 결합하여 가시설과 겸용하여 본 구조체로 사용함으로써, 혁신적으로 공사비와 공기를 절감함은 물론 품질과 안정성을 향상시킨 강관루프 구조체의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 추진레일면 위치까지 지반을 굴착하여 추진기지 및 가시설을 공사하는 단계; 상기 추진레일면에 추진레일부와 반력벽을 축조하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 안내중심 강관을 제작하는 단계; 상기 안내중심 강관이 추진되는 위치를 측량하는 단계; 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 안내중심 강관을 추진,압입하는 단계; 상기 안내중심 강관의 추진이 완료되면, 상기 추진시설을 제거하여 확인측량하는 단계; 상기 안내중심 강관을 중심으로 순차연결되는 일반구간의 강관들을 제작하는 단계; 상기 일반구간의 강관들을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 강관들을 추진,압입하는 단계; 상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 의해 형성된 강관루프 구조체의 내부를 순차적으로 굴착하고, 지보들을 축조하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 안쪽으로 철근을 대고 몰탈 스프레이를 분사 하거나 또는 거푸집을 대고 콘크리트를 타설하여 구조물을 시공하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
강관, 루프, 구조체, 시공

Description

강관루프 구조체의 시공방법{Construction method of pipe roof structures}
도 1 및 도 2는 종래의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 상세 단면도.
도 4 및 도 5는 종래의 다른 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성단면도.
도 6은 도 4 및 도 5에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명 출원인의 선출원에 따른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 도시한 사시도.
도 8은 도 7에서 강관들이 결합된 상태에서의 개략적인 단면도이다.
도 9a~도 9g는 본 발명 출원인의 선출원에 따른 강관들을 인입 시공하는 단계를 순차적으로 나타낸 작업순서도.
도 10 및 도 11a, 도 11b는 본 발명 출원인의 선출원에 따른 강관루프 구조체를 이용한 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.
도 12는 본 발명 출원인의 선출원에서 다른 실시 예에 따른 강관루프 구조체 를 이루는 강관들의 연결관계를 도시한 사시도.
도 13은 도 12에서 강관들이 결합된 상태에서의 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 12 및 도 13에 의한 강관루프 구조체가 연결구에 의해 연결된 상태에서 지중 구조물이 완성된 상태를 나타낸 단면도.
도 15 및 도 16은, 본 발명 출원인의 선출원에 따른 강관루프 구조체를 이용한 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.
도 17 및 도 18은, 본 발명 출원인의 선출원에서 다른 강관루프 구조체를 이용한 또 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.
도 19 내지 도 34는 본 발명에 따른 강관루프 구조체의 시공방법의 순서를 순차적으로 도시한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
500 : 안내중심 강관 502 : 선도관
504,506,508 : 추진관 520 : 앵글
530 : 연결링 600 : 추진레일
610 : 밀대 620 : 추진용 유압잭
700 : 일반구간 강관 702 : 선도관
704,706,708 : 추진관 710 : 보강판
720 : 앵글 730 : 지지대
740 : 연결링 800 : 연통홈
900 : 철근
본 발명은 강관루프 구조체의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능한 강관루프 구조체를 철근 콘크리트와 결합하여 가시설과 겸용으로 본 구조체를 형성하도록 한 것으로서, 결국 공기, 공사비를 줄이고 안정성을 더욱 향상시킨 강관루프 구조체의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.
기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능하여 비개착공법이 요구되는데, 비개착에 의한 구조물 축조 공법에는 횡단하는 도로나 저장물의 양측으로 작업구 개념의 전진기지와 도달기지가 필수적이며, 대표적인 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 함체견인공법과 강관루프공법 등을 들 수 있다.
함체견인공법은 함체가 통과할 지중에 미리 600mm내외의 함체지지용 가설용 강관을 전진기지에서 도달기지 방향으로 수평으로 압입 관통시킨 후, 견인할 함체 의 반대 측 도달기지로부터 지중을 횡단하여 이어진 다수의 P.C 강선을 현장에서 제작된 함체와 결속한 후, 견인하여 함체내의 내부토사를 제거하고, 이와 같은 견인과 굴착작업을 반복하여 지중에 구조물을 설치하는 공법이다.
그러나, 이러한 공법은 함체추진시 함체의 추진하중이나 추진함체와 이미 지중에 설치된 가설강관과의 틈에 의해 함체 상부의 도로나 지장물에 침하가 발생할 우려가 있으며, 또한 함체가 미리 제작되어 견인 설치되므로 함체의 규모가 커지게 되면 견인에 제약이 따르게 되고 작업장의 규모가 큰 편이므로 심도가 깊은 지하공간에서의 작업이 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 함체간의 연결부의 처리가 미흡하게 되면 누수 등이 발생할 우려가 있었는 바, 이러한 함체견인공법의 단점 등에 의하여 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 강관루프 공법이 많이 적용되고 있는 실정이다.
본 발명은, 주로 비개착 방식의 강관루프 공법에도 적용되는 것이므로, 기존의 강관루프 공법에 대한 예를 설명함으로써, 그 이해를 도모하고자 한다.
이하, 종래의 강관루프 공법과의 차이를 설명하기 위하여, 종래의 강관루프 공법에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
종래의 강관루프 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 강관(1)을 순차적으로 압입,연결하여 강관 루프를 형성하고, 강관 루프 안쪽의 내부 토사를 전부 제거하고 구조물을 축조하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 굴착 시 발생하는 상부나 측면하중은 횡방향 지지보(4) 및 가설기둥(5) 등의 가설재로 지지된다.
강관루프의 축조과정을 간단히 설명하면, 먼저 전진기지에서 조성할 구체의 크기를 고려하여 구체 외곽면에 600~800mm 정도의 가설용 강관(1)을 수평 압입하고 강관 내에 콘크리트를 타설하여 도 1에서와 같이 강관 루프를 형성한다.
전진기지로부터 구조물이 축조될 강관루프의 안쪽을 굴착하게 되는데 굴착은 상부하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 강관루프의 상층부위로부터 하향으로 단계별로 굴착이 이루어지게 된다.
이때, 굴착은 1차로 강관 루프 하면을 3m 내외의 심도로 굴착하게 되는데, 강관루프에 사용된 강관(1)과 강관(1)은 도 3에 도시된 바와 같이 단순한 고리형태(2,3)로 연결되어 있으므로, 강관루프 하면과 측면에 강관과 직각방향으로 H형 강재로 횡방향 지지보(4)를 설치하고 다수의 가설기둥(5)으로 받쳐, 전 구간에 걸쳐 하중을 지지시켜야 한다.
다시 말하면, 기존의 강관루프는 도 3에 도시된 바와 같이, 강관 측면 중앙부에 한 쌍의 ㄱ자형 고리(2)와 T자형 걸쇠(3)가 부착된 요철의 연결구조로 기 압입된 강관들을 상호 고리형태로 연결하여 시공함으로써 하중에 견디는 역할보다는 강관의 위치 이탈을 방지하기 위한 개념에 불과한 것이다.
따라서, 상기 강관루프의 연결부간에 횡방향 강성을 확보할 수 없는 문제점이 있었다. 이에 횡방향 지지보(4)와 보다 많은 개수의 가설기둥(5)이 설치되어야 하며, 지지보(4)만큼 이격되어 구조물이 설치되어야 하므로 가시설의 규모가 커지는 문제점이 있었다.
이후 2차, 3차로 굴진하면서 이미 설치된 가설기둥(5)을 조심스럽게 하향으로 연장하여 구조물의 설치심도까지 내부의 토사 굴착을 완료한 후, 최종적으로 상 부슬래브(60), 벽체(65), 및 하부슬래브(80) 등을 위한 철근과 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 지중축조물의 구조체를 완성한다.
이와 같이 축조된 종래의 강관루프 공법은 굴착한 후, 이미 설치된 가설기둥을 설치심도까지 하향으로 연장 설치해야 하는 문제점으로 인해 시공 중 침하의 우려가 높고, 기존에 설치된 가설재(4,5)와의 저촉문제로 공기가 늦어짐은 물론 공사비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.
이에, 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여, 강관루프를 이용한 지중 축조물 공사 시에 지중 축조물 공사의 규모나 심도에 구애받지 않고 별도의 횡방향 지지보의 설치 없이 가설 기둥만 설치하여 시공하는 것이 가능한 강관루프 구조체가 제안되었다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 비개착 강관루프 구조체에 의해 축조된 구조물도 앞서 설명한 종래의 공법과 마찬가지로 강관루프 구조체하에 상하부 슬래브(60,80) 및 벽체부(65)를 두고 있다.
그러나, 강관루프 구조체에 상부 하중에 견디기 위하여 횡방향지지보를 두고 있지 않다.
그 이유는, 강관루프 구조체에 적용되는 강관의 구조가 도 6에서와 같이, 양측에 각각 플랜지(12)와 걸쇠강판(100)이 부착되고, 어느 강관의 플랜지(12)와, 이 강관과 연접하는 강관의 걸쇠강판(100)이 서로 끼워맞추어진 상태에서, 이후 강관내부와, 상기 플랜지(12) 및 걸쇠강판(100)에 의해 형성된 폐압공간(6)에 콘크리트를 충전하여 내하력을 키웠기 때문이다.
다시 말해서, 상기와 같이 강관을 서로 연결시켜 연속적으로 설치하게 되면 플랜지와 걸쇠강판에 의해 강제로 폐합된 공간(6)이 형성된다.
물론, 강관(10)의 내부 및 강관과 강관의 플랜지(12) 및 걸쇠강판(100) 등의 연결장치에 의해 형성된 폐합공간(6)에 몰탈이나 콘크리트를 충전함으로써 상부 토사 하중을 보다 잘 지탱할 수 있는 일체화된 횡방향 연속 가설 루프 구조체가 형성되는 바, 강관루프 밑에 설치하는 횡방향 지지보(4)가 불필요하게 되는 것이다.
그러나, 이상에서 설명한 강관루프 구조체는, 플랜지와 걸쇠강판에 의해 형성된 폐압공간과 강관들의 내부에 각각 콘크리트나 몰탈을 충전함으로써, 강관루프가 횡방향 강성을 가지도록 하여 결국 종래의 횡방향 지지보를 배제한다고 하였으나, 이는 현실적으로 작업이 불가능한 문제점이 있게 된다.
즉, 강관 내부는 상부와 측부의 토사와 별도의 공간을 이루는 바, 강관의 압입 추진에 따라 그 내부에 존재하게 되는 토사는 밖으로 빼내고 콘크리트나 몰탈 충진에 어려움은 없으나(강관의 직경이 작업가능한 크기이므로), 상기 플랜지와 걸쇠강판에 의해 형성된 폐압공간은 작업이 가능한 공간이 되지 않음으로써, 그 내부의 토사를 밖으로 빼내고 콘크리트나 몰탈을 충전하는 것은 작업상 불가능하게 된다.
따라서, 강관루프는 강관 내부로 콘크리트나 몰탈 충전 후 양생 전에는, 플랜지와 걸쇠강판이 연결된 부위로만 횡방향 강성을 가지게 되는 바, 이것 만으로는 상부측 토사의 하중을 견디지 못하여 결국 별도의 횡방향 지지보가 필요할 수밖에 없게 된다.
또한, 설혹 별도의 횡방향 지지보 없이 횡방향 강성을 가진다 하더라도, 상기 강관의 플랜지와 인접하는 강관의 걸쇠강판이 연결된 부위로 토사의 압력이 집중됨으로써, 강관루프가 횡방향 즉 수평방향으로 정렬된 상태를 이루지 못함으로써, 원활한 시공이 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있게 된다.
이에, 본원발명 출원인은 상기와 같은 문제점에 착안하여 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체 및 이 강관루프 구조체의 시공방법(특허출원 제2005-18780호)를 제안하여 선출원한 바 있다.
상기한 강관루프 구조체 및 이 강관루프 구조체의 시공방법을 도 7 내지 도 18에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 강관루프 구조체의 시공시 제일 먼저 압입 추진되는 강관은 공사의 규모에 따라 직경이 설정된 것을 사용하며, 통상적인 강관을 사용한다.
이와 같이 제일 먼저 압입 추진된 강관(200)의 내부 일측에는 일정간격마다 상하방향으로 지지대(202)를 설치한다.
이때, 지지대(202)는 강관(200)의 내면에 대하여 용접으로 고정시키는 것이 바람직하나, 그 고정방법에 한정은 두지 않는다.
다음에, 지지대(202)가 설치된 방향, 즉 일측면 방향을 길이방향으로 절개하여 수평홈(204)을 형성하면 되는데, 이때 상부의 토사압력에 따른 하중은 이미 설치된 지지대(202)에 의해 지지됨으로써, 상기 강관(200)의 일측면이 절개되어 수평 홈(204)이 형성되더라도 찌그러지거나 하지 않게 된다.
이와 같이, 첫 번째 강관이 압입 추진되고, 그 일측면에 수평홈(204)이 형성되면, 다음에 압입 추진되는 강관(200)의 일측면에는 상기 수평홈(204)과 대응하는 앵글(206)을 고정시킨다.
즉, 상기 강관(200)의 수평홈(204) 상부와 하부의 길이에 맞는 간격으로 압입 추진될 강관의 일측면에 앵글(206)을 고정시키면 된다.
이때, 상기 앵글(206)의 고정은 용접에 의한 고정이 바람직하나, 볼트에 의한 고정일 수도 있으며, 그 고정수단 및 방법에 한정은 두지 않는다.
이와 같이, 추진될 강관의 일측에 앵글(206)을 고정시킨 상태에서, 상기 앵글(206)을 압입 추진된 강관의 수평홈(204) 내부로 슬라이드 시키면서 압입 추진시킨다.
이 경우, 상기 앵글에 볼팅홀(미도시됨)을 선 시공한 상태로 추진할 강관의 일측에 고정시킨 후, 압입 추진시켜서, 압입 추진된 강관의 지지대(202) 일측과 볼팅결합시켜 보다 확실한 결속력을 가지도록 할 수도 있다.
그러면, 도 8 및 도 9c에서와 같이 강관이 서로 이탈이 방지되도록 맞대어진 상태로 연결되며, 압입 추진된 강관이 설정위치로부터 오차위치에 있더라도 압입 추진될 강관을 슬라이드식으로 압입 추진시키면서 충분히 오차를 수정할 수 있게 된다.
그 후, 다시 압입 추진된 강관의 일측에 상하로 지지대를 고정시키고, 일측면에 수평홈이 형성되도록 절개한 후, 다음 강관을 앞에서와 동일한 방법으로 압입 추진시키면 된다.
그러면, 도 9g와 같이 강관들이 서로 맞대어진 상태로 서로 이탈이 이루어지지 않게 연결되어 일체형의 강관루프 구조체를 이루게 된다.
따라서, 강관루프 구조체가 보다 견고하게 정렬된 상태를 이룸으로써, 토사의 압력에 따른 하중에도 횡방향 즉, 수평방향을 유지하게 되며, 보다 확고한 횡방향 강성을 가지게 됨으로써, 별도의 횡방향 지지보가 필요 없게 된다.
이 상태에서, 강관들의 압입 추진에 따라 그 내부에 존재하는 토사를 밖으로 빼낸 후, 그 내부로 콘크리트나 몰탈을 충전하여 양생시키면 강관 루프 구조체가 수평상태로 하나의 일체형 구조체를 이루게 된다.
참고로, 상기 강관을 압입 추진한 상태에서 그 일측에 지지대를 일정간격마다 설치하고, 길이방향으로 수평홈을 형성하도록 일부를 절개한다고 하였으나, 작업지의 심도가 크지 않을 경우에는 작업의 편의성을 위해 외부에서 수평홈을 형성하도록 일부를 절개하고, 이 상태로 압입 추진한 후, 지지대를 설치할 수도 있다.
이상에서 설명한 강관루프 구조체에 의해 축조된 구조물도 도 11a, 도 11b 및 도 12에서와 같이 강관루프 구조체하에 상하부 슬래브(60,80) 및 벽체부(65)를 두게 되며, 양측으로 지지보(40)만을 가설하여 보다 용이하게 터널 등의 시공이 이루어지게 된다.
한편, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 도시한 사시도이고, 도 13은 도 12에서 강관들이 결합된 상태에서의 개략적인 단면도이다.
본 실시 예에서는 강관(200)의 수평홈(204)의 반대측에 일정간격마다 연통홈(210)이 일정간격마다 형성된 것이 특징이다.
즉, 최초에 압입 추진된 강관을 제외한 나머지 강관들은 지지대(202) 및 수평홈(204)이 형성된 반대측에 일정간격마다 연통홈(210)이 형성되어 있다.
이 연통홈(210) 또한 수평홈(204)과 마찬가지로 강관을 압입 추진한 상태에서 절개하여 형성할 수도 있으며, 압입 추진 전에 형성할 수도 있다.
상기 연통홈(210)들은 지지대(202) 및 수평홈(204)의 반대측에 형성됨으로써, 결국 상하로 형성되는 앵글(206) 사이에 위치하게 된다.
이와 같이, 연통홈(210)이 형성된 강관(200)들을 앞선 실시 예와 동일한 방법으로 압입 추진하여 강관루프 구조체를 설치하게 되면, 상기 강관루프 구조체의 강관들은 상기 연통홈(210)들과 수평홈(204)들에 의해 상호 연통이 이루어지게 된다.
따라서, 이 상태에서 강관(200)의 내부에 콘크리트나 몰탈을 충전하여 양생시키게 되면, 상기 콘크리트나 몰탈이 연통홈(210)들과 수평홈(204)들에 의해 서로 이어져 하나의 일체화된 구조체를 이루게 된다.
이에, 강관루프 구조체에서 강관들의 횡방향 결합력은 보다 증대되는 바, 상부의 토사압력에 의한 하중에 더욱 큰 횡방향 강성을 가지게 된다.
한편, 상기 강관루프 구조체의 강관들에 형성된 연통홈(210)들과 수평홈들(204)을 통해 철근 등의 연결구(220)를 관통시켜 하나의 구조체로 보다 견고하게 할 수 있다.
즉, 상기와 같이 강관 구조체들은 강관들에 형성된 연통홈(210)들과 수평홈(204)들에 의해 서로 연통됨으로써, 이 연통홈(210)들과 수평홈(204)들을 통해 복수의 철근들을 삽입하여 연결시킨 상태에서, 그 강관의 내부에 콘크리트나 몰탈을 충전하여 양생시키게 되면, 상기 콘크리트나 몰탈이 연통홈(210)들과 수평홈(204)들에 의해 서로 이어져 하나의 일체화된 구조체를 이룸은 물론, 철근등의 연결구(220)가 강관들의 결속력을 더욱 더 증대시켜 강관루프 구조체에서 강관들의 횡방향 결합력을 더욱 증대시키게 된다.
참고로, 본 발명에서는 왕복구간의 터널을 예로 들어 도시하였으나, 도 15 및 도 16에서와 같이, 편도구간의 터널도 동일한 구성의 강관루프 구조체로서 시공이 가능하며, 또한 상부벽과 측벽이 직각을 이루는 것이 아닌 도 17 및 도 18에서와 같이 타원형을 이루는 터널에도 역시 동일한 구성의 강관루프 구조체로서 시공이 가능하게 됨을 밝혀둔다.
물론, 도 15 및 도 16에서와 같은 편도구간 터널이나, 도 17 및 도 18에서와 같은 타원형체 터널에 적용되는 강관루프 구조체에도 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 연통홈을 형성한 상태에서 콘크리트나 몰탈을 타설할 수도 있고, 상기 연통홈과 수평홈을 통해 철근 등의 연결구를 설치한 상태에서 콘크리트나 몰탈을 타설하여 보다 확실한 견고성을 가지도록 할 수도 있다.
이에, 상기한 강관루프 구조체 및 이 강관루프 구조체의 시공방법에 의하면, 강관의 일측을 절개하여 수평홈을 형성하고, 인접하는 다른 강관의 일측에 상기 수평홈에 끼워지는 앵글을 고정하여, 상기 앵글이 압입 추진된 강관의 수평홈에 슬라 이드 되면서 끼워져 상호 맞대어진 상태로 정렬되도록 하는 것을 반복하여 강관루프 구조체를 형성하고, 이와 같이 형성된 강관루프 구조체에 콘크리트나 몰탈을 충전, 양생시켜 횡방향으로 보다 확실한 결속력을 갖는 일체형의 강관루프 구조체를 제공함으로써, 구조물 축조를 위한 내부의 토공 작업시에는 강관루프 구조체의 횡방향 강성으로 인해 별도의 횡방향 지지보의 설치 없이 가설 기둥만 설치하여 토공작업이 가능하므로 가설루프의 규모가 줄어들고 시공공정도 단순하게 되는 매우 유용한 효과가 있다.
본 발명은,이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하고, 횡방향 강성을 갖는 강관루프 구조체를 철근 콘크리트와 결합하여 가시설과 겸용하여 본 구조체로 사용함으로써, 혁신적으로 공사비와 공기를 절감함은 물론 품질과 안정성을 향상시킨 강관루프 구조체의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 강관루프 구조체를 시공하는 방법에 있어서, 추진레일면 위치까지 지반을 굴착하여 추진기지 및 가시설을 공사하는 단계; 상기 추진레일면 에 추진레일부와 반력벽을 축조하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 안내중심 강관을 제작하는 단계; 상기 안내중심 강관이 추진되는 위치를 측량하는 단계; 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 안내중심 강관을 추진,압입하는 단계; 상기 안내중심 강관의 추진이 완료되면, 상기 추진시설을 제거하여 확인측량하는 단계; 상기 안내중심 강관을 중심으로 순차연결되는 일반구간의 강관들을 제작하는 단계; 상기 일반구간의 강관들을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 강관들을 추진,압입하는 단계; 상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 의해 형성된 강관루프 구조체의 내부를 순차적으로 굴착하고, 지보들을 축조하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 안쪽으로 철근을 대고 몰탈 스프레이를 분사하거나 또는 거푸집을 대고 콘크리트를 타설하여 구조물을 시공하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 추진레일면 위치까지 지반을 굴착하여 추진기지 및 가시설을 공사하는 단계에서 공사구간의 지장물과 지반을 조사하고, 도로 보완 유지를 위한 토류가시설을 설치하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 추진기지의 수평길이는 대략 7~10m 규모로 공사하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 추진레일면에 추진레일부와 반력벽을 축조하는 단계에서, 상기 추진레일부는 기초 잡석을 매립하고, 그 위에 콘크리트를 타설하여 시공하고, 상기 반력벽 또한 콘크리트를 타설하여 시공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 강관루프 구조체의 안내중심 강관을 제작하는 단계에서, 상기 안내중심 강관은 일정길이를 갖는 선도관과, 일정길이를 갖는 추진관들이 연결링으로서 수평으로 연결되도록 하고, 상기 선도관에는 추진시 발생하는 선형오차를 수정하기 위한 선형조정나사가 설치되게 제작하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 안내중심 강관의 양측에는 각각 앵글이 고정되게 제작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선도관의 길이는 1m, 나머지 추진관들의 길이는 3m로 제작하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 추진시설은, H빔으로 된 추진레일과, 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 밀대와, 상기 밀대를 밀기 위한 추진용 유압잭을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 밀대는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 안내중심 강관을 중심으로 순차연결되는 일반구간의 강관들을 제작하는 단계에서, 상기 일반구간의 강관들은 일정길이를 갖는 선도관과, 일정길이를 갖는 추진관들이 연결링으로서 수평으로 연결되도록 제작하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 일반구간의 강관 일측에는 연접하는 강관의 앵글이 슬라이드식으로 삽입되기 위한 수평홈이 형성되도록 하고, 타측에는 앵글이 고정되게 제작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수평홈의 내측으로는 보강판이 고정되고, 이 보강판들 사이는 지지대가 고정되어서 상기 수평홈으로 인한 토압에 강성을 가지도록 제작하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 선도관의 길이는 1m, 나머지 추진관들의 길이는 3m로 제작하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 일반구간의 강관을 추진하기 위한 추진시설은, H빔으로 된 추진레일과, 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 밀대와, 상기 밀대를 밀기 위한 추진용 유압잭을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 밀대는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 안내중심 강관 및 일반구간의 강관들이 추진시설에 의해 추진, 압입된 상태에서, 상기 강관들의 앵글 사이에 연통홈을 형성하고, 이 연통홈을 이용하여 연접하는 강관들을 철근으로 연결,고정하여 그 결속력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 의해 형성된 강관루프 구조체의 내부를 굴착하는 단계에서, 상부로부터 1차로 일부를 굴착한 후, 수평지보, 수직지보 및 경사지보를 가설하여 토압하중을 견디도록 하고, 서서히 나머지 부분에 대한 2차 굴착을 시행하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 19 내지 도 34는 본 발명에 따른 강관루프 구조체의 시공방법의 시공순서를 순차적으로 도시한 것이다.
먼저, 도 19에 도시된 바와 같이, 터널 등의 시공을 위한 강관루프 구조체를 시공하기에 앞서, 추진기지 설치 및 가시설 공사를 하게 된다.
즉, 공사구간의 지장물을 조사하고, 공사구간의 지반조사한 후, 도로 보완 유지를 위한 토류가시설을 설치한 후, 추진레일면(306) 위치까지 지반을 굴착한다.
이때, 추진레일면(306)의 전체길이는 7~10m 규모로 제작하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 지반을 굴착하여 양측벽에 측벽파일(300)을 축조하고, 추진레일면(306) 상부에 일정간격마다 수평 또는 수직으로 버팀보(302) 및 수직보강재(304)를 설치하여 토압에 의한 안정성을 확보한다.
다음에, 도 20에서와 같이, 반력벽(314) 및 추진레일부(310,312)를 촉조한다.
즉, 추진레일면(306)에 기초잡석(310)을 깔고, 그 위에 버팀 콘크리트(312)를 타설하며, 강관이 추진되는 추진부에 대하여 대향되는 반력부에 콘크리트를 타설하여 반력벽(314)을 축조한다.
다음에, 도 21에서와 같이 추진레일부에서 후술되는 안내중심 강관의 추진 위치를 측량한 후, 다음에, 도 22 내지 도 24에서와 같이, 강관루프 구조체의 중심이 되는 안내중심 강관(500)을 제작한다.
상기 안내중심 강관(500)은 추진부에 제일 먼저 추진되는 선도관(502)과, 복 수의 추진관(504,506,508)들이 각각 연결링(530)으로서 연결고정되어 있는데, 이때 상기 선도관(502)의 길이는 대략 1m이고, 나머지 추진관(504,506.508)들은 3m로 하되, 상기 연결링(530)은 강관의 두께만큼인 것을 적용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 안내중심 강관(500)의 선도관(502)에는, 강관추진시 발생할 수 있는 선형오차를 수정하기 위하여 강관의 내면에 등간격으로 선형조정나사(510)를 설치한다.
또한, 상기 안내중심 강관(500)의 양 외측에는 앵글(520)이 고정된다.
상기와 같이, 정확한 측량에 의하여 안내중심 강관의 추진위치를 선정하고, 안내중심 강관의 제작이 완성되면, 도 25에서와 같이 추진위치에 따라 추진시설의 위치를 선정한다.
상기 추진시설은, 안내중심 강관(500)의 수평이동을 안내하기 위한 H빔 형상의 추진레일(600)과, 상기 안내중심 강관(500)을 추진하기 위한 밀대(610)과, 상기 밀대(610)를 밀기 위한 추진용 유압잭(620)으로 구성된다.
이 경우, 상기 밀대(610)는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 추진레일(600) 및 추진용 유압잭(620), 밀대(610) 등의 추진시설 설치가 완성되면, 상기 추진용 유압잭(620)과 밀대(610)를 이용하여 안내중심 강관(500)을 삽입한다.
이때, 선도관(502)이 선정된 위치로 먼저 추진되어 인입이 이루어지게 되는 바, 상기와 같은 추진에 따라 안내중심 강관(500)의 선도관(502) 내부에 적재되는 토사를 굴착하고, 연이어서 상기 선도관(502)과 연결된 추진관(504,506,508)들을 순차적으로 추진,압입시킨다.
즉, 첫 번째 추진관(504)의 추진에 따라 그 내부에 적재되는 토사를 굴착하고, 다시 두 번째 추진관(506)의 추진에 따라 그 내부에 적재되는 토사를 굴착하는 등의 과정을 반복한다.
참고로, 상기와 같이 안내중심 강관(500)의 추진시 수시로 측량을 시행하여 오차를 확인하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 안내중심 강관(500)의 압입이 완료되면, 이 안내중심 강관(500)의 추진레일(600)과 추진용 유압잭(620) 및 밀대(610) 등을 제거한 후, 도 26에서와 같이 확인측량을 시행한다.
즉, 정밀측량을 실시하여 최초에 계획된대로 안내중심 강관(500)이 제대로 압입되었는지를 재확인 한 후, 후술되는 다른 강관(700)들의 추진을 위한 위치로 이동한다.
상기 안내중심 강관(500)의 압입이 시공계획대로 이루어지면, 상기 안내중심 강관(500)을 중심으로 순차적으로 연결되는 일반구간의 강관(700)(도 27 및 도 28 참조)을 제작한다.
상기 일반구간의 강관(700)들 또한 추진부에 제일 먼저 추진되는 선도관(702)과, 복수의 추진관(704,706,708)들이 각각 연결링(740)으로서 연결고정되어 있는데, 이때 상기 선도관(702)의 길이는 대략 1m이고, 나머지 추진관(704,706,708)들은 3m로 하되, 상기 연결링(740)은 강관(700)의 두께만큼인 것을 적용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 강관(700)의 일측은 상기 안내중심 강관(500)의 일측 앵글(520)이 안쪽으로 삽입되면서 슬라이드식으로 결합이 이루어지도록 절단하여 수평홈(도면부호 미부여)을 형성하고, 이 수평홈의 대향되는 면에는 외측으로 앵글(720)이 설치된다.
상기와 같이 일반구간 강관(700)의 제작이 완성되면, 이러한 강관(700)들을 추진할 추진시설인 추진레일(600)과 밀대(610) 및 추진용 유압잭(620)을 제작 설치한다.
물론, 이 경우에도 상기 밀대(610)는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 추진레일(600) 및 추진용 유압잭(620), 밀대(610) 등의 추진시설 설치가 완성되면, 상기 추진용 유압잭(620)과 밀대(610)를 이용하여 도 29에서와 같이 강관(700)을 추진한다.
이때, 선도관(702)이 선정된 위치로 먼저 추진되어 인입이 이루어지게 되는 바, 상기와 같은 추진에 따라 강관(700)의 선도관(702) 내부에 적재되는 토사를 굴착하고, 연이어서 상기 선도관(702)과 연결된 추진관(704,706,708)들을 순차적으로 추진,압입시킨다.
즉, 첫 번째 추진관(704)의 추진에 따라 그 내부에 적재되는 토사를 굴착하고, 다시 두 번째 추진관(706)의 추진에 따라 그 내부에 적재되는 토사를 굴착하는 등의 과정을 반복한다.
참고로, 상기와 같이 강관(700)의 추진시에는 육안으로서 측량이 가능한 바, 추진레일, 밀대 및 추진용 유압잭의 제거 후 별도의 측량을 하지 않아도 된다.
상기와 같이 안내중심 강관(500)의 앵글이 강관(700)의 수평홈 안쪽으로 삽입되도록 하여 슬라이드 식으로 인입시켜 연결되도록 한 상태에서, 도 28에서와 같이 강관(700) 내부에 보강판(710)과 지지대(730)를 설치하여 강관(500)이 토압 등에 의해 변형되는 것을 예방한다.
상기와 같은 방법으로 도 22 또는 도 30에서와 같이 안내중심 강관(500)과 일반구간의 강관(700)들을 하나의 루프로 묶어 연결시킨 상태에서, 도 31에서와 같이 연결된 강관(500,700)들이 연통되도록 연통홈(800)을 절개하여 형성시킨 후, 이 연통홈(800)을 통해 미리 가공된 철근(900)을 연결하여 용접시킴으로써, 서로 이웃하는 강관(500,700)들의 결속력을 더욱 증대시키면 된다.
즉, 안내중심 강관(500)과, 이 안내중심 강관(500)과 이웃하는 강관(700)이 연통홈(800)을 통해 철근(900)으로 연결되어 용접되는 바, 그 결속력이 더욱 증대되며, 이에 더하여 강관의 앵글(520,720)과, 이 앵글과 연접하게 되는 이웃하는 강관의 수평홈 단부 또한 용접으로 고정시켜 그 결속력을 더욱 증대시킨다.
이와 같이, 안내중심 강관(500)과, 강관(700)들이 서로 연결되어 루프 구조체를 형성한 다음, 도 32에서와 같이, 강관(500,700) 내부로 콘크리트를 타설한다.
상기와 같이 강관루프 구조체로의 콘크리트 타설 후, 양생이 이루어지면, 도 33에서와 같이, 1차, 2차에 따라 강관루프 구조체 내부를 굴착한다.
즉, 1차 굴착이 이루어지면, 강관루프 구조체들에 대하여 수평지보(910) 및 수직지보(920) 또는 경사지보(930) 등을 설치하여 토압에 의한 붕괴 등을 예방한 후, 서서히 2차 굴착을 시행한다.
상기와 같이 굴착이 완성되면, 철근을 배근한 후, 구조물(950)을 시공하면 된다.
이 경우, 상기 구조물(950)은 철근 배근 후, 거푸집 없이 몰탈 스프레이를 분사하여 시공이 가능함은 물론, 종래에서와 같이 거푸집을 대고 콘크리트를 타설하여 시공할 수 있다.
참고로, 상기와 같은 강관루프 구조체의 시공방법은, 왕복구간의 터널은 물론, 도 15 및 도 16에서와 같이 편도구간의 터널도 동일한 구성의 강관루프 구조체 시공방법으로 시공할 수 있고, 또한 상부벽과 측벽이 직각이 이루는 것이 아닌 도 17 및 도 18에서와 같이 타원형을 이루는 터널에도 역시 동일한 방법으로 시공할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 강관루프 구조체의 시공방법에 의하면, 확실한 결속력을 갖는 일체형의 강관루프 구조체가 제공됨으로써, 구조물 축조를 위한 내부의 토공 작업시에는 강관루프 구조체의 횡방향 강성으로 인해 별도의 횡방향 지지보의 설치 없이 가설 기둥만 설치하여 토공작업이 가능하므로 가설루프의 규모가 줄어들고, 또한 강관루프 구조체와 철근 콘크리트를 결합시켜 가시설 겸용 본 구조체로 시공이 가능함으로써, 시공공정도 단순하게 되는 매우 유용 한 효과가 있다.
즉, 공기와 공사비는 줄어들면서도 그 안정성이 더욱 향상되는 효과가 있게 되는 것이다.

Claims (17)

  1. 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 강관루프 구조체를 시공하는 방법에 있어서,
    추진레일면 위치까지 지반을 굴착하여 추진기지 및 가시설을 공사하는 단계;
    상기 추진레일면에 추진레일부와 반력벽을 축조하는 단계;
    상기 강관루프 구조체의 안내중심 강관을 제작하는 단계;
    상기 안내중심 강관이 추진되는 위치를 측량하는 단계;
    상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 안내중심 강관을 추진,압입하는 단계;
    상기 안내중심 강관의 추진이 완료되면, 상기 추진시설을 제거하여 확인측량하는 단계;
    상기 안내중심 강관을 중심으로 순차연결되는 일반구간의 강관들을 제작하는 단계;
    상기 일반구간의 강관들을 추진하기 위한 추진시설을 설치하고, 이 추진시설을 이용하여 강관들을 추진,압입하는 단계;
    상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 콘크리트를 타설하는 단계;
    상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 의해 형성된 강관루프 구조체의 내부를 순차적으로 굴착하고, 지보들을 축조하는 단계;
    상기 강관루프 구조체의 안쪽으로 철근을 대고 몰탈 스프레이를 분사하거나 또는 거푸집을 대고 콘크리트를 타설하여 구조물을 시공하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추진레일면 위치까지 지반을 굴착하여 추진기지 및 가시설을 공사하는 단계에서 공사구간의 지장물과 지반을 조사하고, 도로 보완 유지를 위한 토류가시설을 설치하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 추진기지의 수평길이는 대략 7~10m 규모로 공사하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 추진레일면에 추진레일부와 반력벽을 축조하는 단계에서, 상기 추진레일부는 기초 잡석을 매립하고, 그 위에 콘크리트를 타설하여 시공하고, 상기 반력벽 또한 콘크리트를 타설하여 시공하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 강관루프 구조체의 안내중심 강관을 제작하는 단계에서, 상기 안내중심 강관은 일정길이를 갖는 선도관과, 일정길이를 갖는 추진관들이 연결링으로서 수평으로 연결되도록 하고, 상기 선도관에는 추진시 발생하는 선형오차를 수정하기 위한 선형조정나사가 설치되게 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 안내중심 강관의 양측에는 각각 앵글이 고정되게 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 선도관의 길이는 1m, 나머지 추진관들의 길이는 3m로 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 추진시설은, H빔으로 된 추진레일과, 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 밀대와, 상기 밀대를 밀기 위한 추진용 유압잭을 제공하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 밀대는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 안내중심 강관을 중심으로 순차연결되는 일반구간의 강관들을 제작하는 단계에서, 상기 일반구간의 강관들은 일정길이를 갖는 선도관과, 일정길이를 갖는 추진관들이 연결링으로서 수평으로 연결되도록 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  11. 제 1항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 일반구간의 강관 일측에는 연접하는 강관의 앵글이 슬라이드식으로 삽 입되기 위한 수평홈이 형성되도록 하고, 타측에는 앵글이 고정되게 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 수평홈의 내측으로는 보강판이 고정되고, 이 보강판들 사이는 지지대가 고정되어서 상기 수평홈으로 인한 토압에 강성을 가지도록 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 선도관의 길이는 1m, 나머지 추진관들의 길이는 3m로 제작하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 일반구간의 강관을 추진하기 위한 추진시설은, H빔으로 된 추진레일과, 상기 안내중심 강관을 추진하기 위한 밀대와, 상기 밀대를 밀기 위한 추진용 유압잭을 제공하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 밀대는 1m씩 나누어 제작하여 추진길이에 따라 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 안내중심 강관 및 일반구간의 강관들이 추진시설에 의해 추진, 압입된 상태에서, 상기 강관들의 앵글 사이에 연통홈을 형성하고, 이 연통홈을 이용하여 연접하는 강관들을 철근으로 연결,고정하여 그 결속력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 안내중심 강관 및 일반구간 강관들에 의해 형성된 강관루프 구조체의 내부를 굴착하는 단계에서, 상부로부터 1차로 일부를 굴착한 후, 수평지보, 수직지보 및 경사지보를 가설하여 토압하중을 견디도록 하고, 서서히 나머지 부분에 대한 2차 굴착을 시행하는 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체의 시공방법.
KR1020050057812A 2005-06-30 2005-06-30 강관루프 구조체의 시공방법 KR100712593B1 (ko)

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