KR100768243B1

KR100768243B1 - 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법

Info

Publication number: KR100768243B1
Application number: KR1020060116340A
Authority: KR
Inventors: 김정윤
Original assignee: 주식회사 엔티에스이앤씨
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2007-10-17

Abstract

본 발명은 본인이 선출원한 특허출원 제2004-91846호 및 특허출원 제2005-101768호를 개량하여 터널구조물을 설치하기 위하여 반드시 지중에 선 시공되어야 하는 다수개의 메인관을 직선 또는 곡선으로 신속하고 간편하며 안전사고의 위험이 없이 시공할 수 있는 것은 기본이고,

무엇보다도 가장 특장점이라 할 수 있는 것은 상기 지중에 삽입된 선도관내에 확보된 메인관설치공간내에 다음번메인관을 운반하여 선도관내에 기설치된 초기메인관의 전방에 연결설치되는 다음번메인관들이 초기메인관의 내경보다 훨씬 작은 크기의 외경을 가지도록 제조된 것을 사용하므로 초기메인관 내부로 통과되도록 먼저 다음번메인관의 외경을 작게 가변시켜야 하는 등의 별도작업공정이 전혀 필요 없어 다음번메인관의 삽입이 용이하고 전체메인관의 구입비가 대폭 절감되는 것이고,

이와같이 내경이 작은 다음번메인관의 일측면에 관추진방향으로 양측단부를 일부분 남겨놓고 절개한 절개부를 형성한 상태에서 메인관설치공간내로 운반한 다음 미절개된 나머지 일부를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관 내면에 선 설치한 전자석에 전원을 인가하여 발생하는 강력한 자력의 힘으로 잡아당겨 절개부를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관의 직경을 초기메인관의 직경과 일치시킨 후 용접연결하는 방법을 채택함으로써 절개부의 확장으로 자연스럽게 응력재설치공간이 생기므로 이부분에 별도로 응력재 삽입을 위한 응 력재설치공간을 확보하여야 하는 작업공정이 생략되므로 응력재의 설치가 더욱 편리하고 신속하게 진행될 수 있으며,

선도관 내에서 작은 직경의 다음번 메인관을 전자석을 이용하여 확관시키는 단 한번의 동작으로 초기메인관과의 직경이 일치되도록 한다음 초기메인관의 전방에 연결설치할 수 있으므로 이또한 작업의 단순화로 메인관의 연결설치가 더욱 더 간편하고 신속하게 진행될 수 있음은 물론,

자력에 의해 확관되는 메인관의 절개부에 설치되는 토압지지대를 각각 영구토압지지대와 임시토압지지대로 분리구성하여,

기 설치된 먼저 번 메인관의 선단에 다음번 메인관을 연결설치할때 먼저 번 메인관에 설치된 임시토압지지대는 제거한 후 다음번메인관 이후에 순차적으로 더 연결설치되는 메인관들의 설치시 재활용하도록 함으로써 자재비를 절감할 수 있으며,

작업시 지중에 상당히 많은 양의 지하수가 존재할 경우나 지중이 연약지반일 경우와 같은 지중의 조건에 따라 선도관을 통해 지중에 다수의 구멍이 천공된 배수관을 강제 압입시켜서 배수관을 통해 지하수를 외부로 배출시키는 방법을 선택하거나 또는 지중에 그라우트관을 압입하고 그라우트재를 선단부에 투입하여 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 방법을 선택하여 수행함으로써 선도관의 압입 및 이의 내부굴착작업에 차질이 전혀 없도록 하여 메인관의 시공작업이 매우 용이하게 진행될 수 있도록 한 것이다.

Description

터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법{It establishes the tunnel formation tunnel structure the Maine pipe construction method}

도1a,도1b는 본 발명을 실현하기 위해 선도관 및 메인관을 압입하는 과정을 나타낸 일 실시예도로서,

도1a는 유,공압실린더를 전진시킨 상태에서 압입하는 상태도.

도1b는 토류방지판을 설치하여 토류를 방지시킨 상태도.

도2는 본 발명으로서 선도관내에 메인관설치공간확보 후 전자석을 설치한 상태도.

도3은 본 발명으로서 선도관내에 확보된 메인관설치공간에 초기메인관보다 직경이 작으며 측면에 절개부와 미절개부를 형성한 다음번메인관을 운반하기 직전의 과정을 나타낸 상태도.

도4는 본 발명으로서 메인관설치공간에 운반된 다음번메인관을 전자석을 이용하여 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 확관하는 과정을 나타낸 상태도.

도5는 본 발명으로서 확관된 다음번메인관을 초기메인관에 연결설치하는 과정을 나타낸 상태도.

도6a,도6b,도6c는 본 발명으로서 다음번 메인관에 그 다음번 메인관을 추가로 더 연결설치하는 과정을 나타낸 상태도로서,

도6a는 선도관을 재차 추진시켜 메인관설치공간을 확보한 후 그 다음번 메인관을 운반하기 직전의 과정을 나타낸 상태도.

도6b는 확관된 그 다음번 메인관을 연결설치하는 과정을 나타낸 상태도.

도6c는 그 다음번 메인관을 연결설치후 그 전번 메인관의 절개부에 설치되는 토압지지대 중 임시토압지지대를 제거한 상태도.

도7a,도7b는 본 발명으로서 지중의 조건에 따라 배수관 또는 그라우트관을 선택하여 압입하는 일 예시도로서,

도7a는 배수관을 통해 지하수를 외부로 배출시키는 상태도.

도7b는 그라우트관을 통해 그라우트재를 투입하여 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 상태도.

도8a 내지 도10c는 본 발명으로서 일측 메인관과 타측 메인관을 방수철판으로 모두 연결설치하여 방수가 되도록 하는 과정을 나타낸 일 예시도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10:선도관 11:토류방지판투입구

12:토류방지판 13:그라우팅부

20(20a,20b,20c):메인관 21,21':절개부

22:미절개부 23,23a,23b:토압지지대

26a:강관연결파이프 26b:철근

26c:빔(beam) 27:철판

28:응력재삽입공 30:유,공압실린더

31,32:반력대 40:유압잭

45:절개부확장용 전자석 50:벤토나이트층

70:배수관 70a:구멍

80:그라우트관 81:그라우트재

100:지중 200:메인관설치공간

300:응력재 400:방수철판

본 발명은 지형지물이나 지중내의 조건 등에 알맞게 설계된 직선 또는 곡선형태의 터널을 간편하고 튼튼하며 빠른시간내에 완벽하게 시공할 수 있도록 하기 위하여 반드시 선행되어져야 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 본인이 선출원한 특허출원 제2004-91846호 및 특허출원 제2005-101768호 보다도 더욱 획기적으로 비용을 절감하면서도 보다 간편하고 보다 신속하며 안전하게 메인관을 시공할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 터널을 형성하기 위해서는 반드시 터널외부로 부터 발생하는 응력을 견딜 수 있도록 터널 구조물을 설치하여야 되는바,

종래에는 거의 모두가 공통적으로 일정깊이로 미리 터널굴착을 한다음 빔(beam)이나 철판 각목등을 이용하여 가시설공사를 한다음 터널구조물을 설치하는 공법을 반복 수행함으로써 터널을 형성하였다.

그러나 이러한 종래의 터널형성방법은 터널선이 직선 형태던지 곡선형태던지를 불문하고 그 방법이 매우 복잡하고, 지하 굴착부의 지반 침하 및 지하수 유출현상이 일어나기 쉬어서 작업이 용이하지 못함은 물론 안전사고의 위험도 컸다.

또한, 많은 인력과 장비 및 자재가 필요하여 경제적이지 못하였다.

그밖에도 상기와 같은 방법이외에 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널선을 따라 소정갯수의 메인관을 길게 강제 압입하고 이들 메인관을 응력재로 연결한다음 내부에 콘크리트를 타설하여 터널구조물을 설치함으로써 사전에 충분히 응력을 견디도록 한다음 터널구조물 내측을 굴착하여 터널을 형성하도록 하는 방법이 있는데,

이는 메인관을 지중에 강제압입시 메인관의 길이가 길어지게 되면 압입이 더이상 불가능하게 되는 경우가 발생하여 후속작업이 매우 힘들고 불편하였음은 물론, 무엇보다도 메인관을 길게 압입하는 방법으로는 메인관을 곡선으로 길게 연결설치할 수가 없어서 곡선으로 설계된 터널을 형성하기가 곤란하였다.

이에 터널을 형성하기 위한 지중에 다수개의 메인관을 직선 또는 곡선으로 신속하고 간편하며 안전사고의 위험이 없이 시공할 수 있는 특수한 방법 및 그 시 공구조에 관하여 본인이 선출원한 특허출원 제2004-91846호 및 또 다른 특허출원 제2005-101768호가 있는데,

이들은 모두 기본적으로 지형지물이나 지중내의 조건 등에 알맞는 다양한 형태로 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위해서 지중에 선도관과 초기메인관을 유압잭을 이용하여 동시에 압입한다음,

선도관 내면과 초기메인관 내면에 설치되는 반력대사이에 설치된 유,공압실린더를 이용하여 선도관을 소정길이만큼 추진시킨 후 확보된 메인관설치공간을 통해 다음번 메인관을 연결하는 작업을 반복하여 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관을 시공하되,

반드시 상기 선도관 및 초기메인관의 압입시 선도관내의 흙을 파냄과 동시에 선도관에 형성된 토류방지판투입구를 통하여 외부의 주변 흙을 파낸다음 토류방지판을 순차적으로 투입연결하고 토류방지판 위에 그라우트재로 그라우팅하여 토류를 방지시키는 그라우팅부를 형성하는 단계는 동일하고,

이중 특허출원 제2004-91846호는 상기 지중에 삽입된 선도관내에 확보된 메인관설치공간내에 여러개로 등분된 다음번메인관을 운반한 후에

이들을 다시 관형태로 전부 용접한다음 이의 후단을 기존 삽입된 초기 메인관 선단에 용접하여 연결한 다음,

상기 관형태로 용접된 다음번메인관내에 재차 설치되는 유,공압실린더를 작동시켜 지중내에 압입된 기존메인관들의 반력으로 선도관을 전방으로 소정길이만큼 재추진시킨 후 확보된 메인관설치공간을 통해 여러개로 등분된 또다른 다음번메인 관을 연결설치하는 작업을 연속적으로 반복하여서 메인관이 지중에 설계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치되도록 한 것이다.

그러는 한편, 또 다른 특허출원 제2005-101768호는 상기 선도관내에 확보된 메인관설치공간내부로 전,후방의 양측단부에 각각 토압지지대받침판이 용접설치된 원호형 하측철판을 운반하여 후단을 기존 삽입된 초기메인관 선단에 용접하여 연결한다음 토압지지대받침판 상면에 수직으로 토압지지대(기둥)를 설치한 후 이 상측에 원호형 상측철판을 운반하여 토압지지대받침판을 안착시켜 용접함과 동시에 상기 상측철판의 후단을 초기메인관 선단에 용접하여 연결한 상태에서 좌,우 양측의 토압지지대에 토류판을 삽입설치하여서된 다음번메인관을 기설치된 초기메인관에 용접하여 연결한다음,

상기 관형태로 용접된 다음번메인관내에 재차 설치되는 유,공압실린더를 작동시켜 지중내에 압입된 기존메인관들의 반력으로 선도관을 전방으로 소정길이만큼 재추진시킨 후 확보된 메인관설치공간을 통해 또다른 다음번원호형 상,하측철판을 연결설치하는 작업을 연속적으로 반복하여서 메인관이 지중에 설계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치되도록 한 것이다.

이와 같은 본인의 선출원발명인 특허출원 제2004-91846호 및 특허출원 제2005-101768호에 제시된 방법을 사용하게 되면, 터널구조물을 설치하기 위하여 반드시 지중에 선 시공되어야 하는 다수개의 메인관을 종래의 여타한 방법들보다 직선 또는 곡선으로 신속하고 간편하며 안전사고의 위험이 없이 시공할 수 있으므로 터널구조물의 설치가 용이함은 물론, 결과적으로는 지형지물이나 지중내의 조건 등에 알맞게 설계된 터널이 직선 또는 곡선이냐에 구애됨이 없이 적은 인력과 장비 그리고 자재를 사용하여 설계된 터널의 형태로 보다 간편하고 튼튼하며 빠른 시간내에 완벽하게 시공할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 특장점을 가지는 본인의 선출원 발명들은 모두 상기 지중에 삽입된 선도관내에 확보된 메인관설치공간에 운반하여 선도관내에 기설치된 초기메인관의 전방으로 순차적으로 연결설치되는 다음번메인관들이 모두 초기메인관과 동일한 직경으로 제조된 것을 사용하므로 초기메인관 내부로 통과될 수 있도록 하기 위해서는 반드시 먼저 다음번메인관을 절개하여 여러 등분으로 분리하여야 하는 작업을 거쳐야 함은 물론 낱개로 등분된 몸체들을 따로따로 이송하여야 하며, 이송후에는 이들을 다시 용접하여야 하는 등의 작업을 재차 시행하여야만 되는 등 작업이 번거롭고 다음번메인관의 삽입이 용이하지 못한 것은 물론 인건비 및 자재비가 필요이상 더 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 특장점 및 문제점을 가지고 있는 본인이 선출원한 특허출원 제2004-91846호 및 특허출원 제2005-101768호를 더욱 발전시켜, 터널구조물을 설치하기 위하여 반드시 지중에 선 시공되어야 하는 다수개의 메인관을 획기적으로 자재를 절감하여 사용하면서도 좀 더 적은 인력과 장비를 이용하여 더욱 더 간편하고 더욱 더 빠른시간내에 안전하게 시공할 수 있는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법을 제공하고자 함에 그 목적을 둔 것이다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법을 첨부도면 도1a 내지 도10c에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1a에 도시된 바와같이 지형지물이나 지중(100)내의 조건 등에 알맞는 다양한 형태로 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위해서 소정길이로 절단된 강관으로된 원형의 메인관(20)을 지중에 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치 하기 위해서,

선도관(10) 내면과 이에 삽입된 초기메인관(20a)의 내부 전후에 각각 소정간격으로 서로 대응되는 소정갯수의 반력대(31)(32)를 설치하고 양측 반력대(31)(32)사이에 각각 설치된 유,공압실린더(30)의 로드를 전진시킨 상태로 유압잭(40)을 이용하여 지중(100)에 선도관(10) 및 초기메인관(20a)을 압입하는 단계와,

상기 선도관(10) 및 초기메인관(20a)의 압입시 선도관(10)에 형성된 토류방지판투입구(11)를 통하여 주변 흙을 파낸다음 도1b에 도시된 바와같이 토류방지판(12)을 순차적으로 투입연결하고 토류방지판(12) 위에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(13)를 형성함으로서 토류를 방지시키는 단계와,

도2에 도시된 바와같이 상기 초기메인관(20a)에 설치된 유,공압실린더(30)를 제거한 상태에서 선도관(10) 내면에 전원을 인가하면 자력을 띄도록 구성한 소정갯수의 전자석(45)을 설치하는 단계와,

도3에 도시된 바와같이 상기 초기메인관(20a)의 내경보다 훨씬 작은 크기의 외경을 가지도록 제조된 다음번메인관(20b)의 일측면에 관추진방향으로 양측단부를 일부분 남겨놓고 절개하여 미절개부(22)와 절개부(21)를 형성한다음 이를 메인관설치공간(200)내로 운반하는 단계와,

도4에 도시된 바와같이 상기 메인관설치공간(200)내로 운반된 다음번메인관(20b)의 나머지 미절개부(22)를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관(10) 내면에 설치한 전자석(45)에 전원을 인가하여 강력한 자력을 발생시켜 이 강력한 자력의 힘으로 관체를 끌어당겨 절개부(21)를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관(20b)의 직경을 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 하는 단계와,

도5에 도시된 바와같이 상기 확관된 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관(20a) 선단에 먼저 용접한 후에 확장된 절개부(21)에 수직형태이나 라운딩형태 또는 원형링형태로된 토압지지대(23)를 설치하거나, 또는 확관된 다음번메인관(20b)의 확장된 절개부(21)에 토압지지대(23)를 먼저 설치한 후에 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관(20a) 선단에 용접하여서, 기존 삽입된 초기메인관(20a) 선단에 확관된 다음번메인관(20b)을 연결설치하는 단계와,

도6a에 도시된 바와같이 선도관(10) 내면과 다음번메인관(20b) 내면에 설치되는 반력대(31)(32)사이에 재설치되는 유,공압실린더(30)를 이용하여 선도관(10)을 소정길이만큼 추진시켜 메인관설치공간(200)을 확보한 상태에서 도6b에 도시된 바와같이 또다른 메인관(20c)을 메인관(20b)에 연결하고 그 다음에는 도6c에 도시된 바와같이 메인관(20c)에 그 다음번 메인관(20d)을 연결하는 작업을 순차적으로 반복하여서 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관(20)을 지중(100)에 설 계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 시공완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

즉, 본 발명은 지형지물이나 지중(100)내의 조건 등에 알맞는 다양한 형태로 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위해서 도1a와 같이 지중(100)에 선도관(10)과 초기메인관(20a)을 유압잭(40)을 이용하여 동시에 압입한다음,

선도관(10) 내면과 초기메인관(20a) 내면에 설치되는 반력대(31)(32)사이에 설치된 유,공압실린더(30)를 이용하여 선도관(10)을 소정길이만큼 추진시킨 후 확보된 메인관설치공간(200)을 통해 다음번메인관(20b)들을 연결하는 작업을 반복하여 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관(20)을 시공하는 방법에 있어서,

도1a와 같이 상기 선도관(10) 및 초기메인관(20a)의 압입시에는 선도관(10)에 형성된 토류방지판투입구(11)를 통하여 주변 흙을 파낸다음 도1b와 같이 토류방지판(12)을 순차적으로 투입연결하고 토류방지판(12) 위에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(13)를 형성함으로서 토류를 방지시키는 단계를 거치며,

상기 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 다음번메인관(20b)을 운반하여 연결작업시에는,

도2와 같이 상기 초기메인관(20a)에 설치된 유,공압실린더(30)를 제거한 상태에서 선도관(10) 내면에 전원을 인가하면 자력을 띄도록 구성한 소정갯수의 전자석(45)을 설치하는 단계와,

도4와 같이 상기 메인관설치공간(200)내로 운반된 다음번메인관(20b)의 나머지 미절개부(22)를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관(10) 내면에 설치한 전자석(45)에 전원을 인가하여 강력한 자력을 띄도록 함으로서 강력한 자력의 힘으로 관체를 끌어당겨 절개부(21)를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관(20b)의 직경을 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 하는 단계와,

도5와 같이 상기 확관된 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관 (20a)선단에 먼저 용접한 후에 확장된 절개부(21)에 수직형태이나 라운딩형태 또는 원형링형태로된 토압지지대(23)를 설치하거나, 또는 확관된 다음번메인관(20b)의 확장된 절개부(21)에 토압지지대(23)를 먼저 설치한 후에 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관(20a) 선단에 용접하여서, 기존 삽입된 초기메인관(20a) 선단에 확관된 다음번메인관(20b)을 연결설치하는 단계와,

도6a와 같이 선도관(10) 내면과 다음번메인관(20b) 내면에 설치되는 반력대(31)(32)사이에 재설치되는 유,공압실린더(30)를 이용하여 선도관(10)을 소정길이만큼 추진시켜 메인관설치공간(200)을 확보한 상태에서 도6b와 같이 또다른 다음번 메인관(20c)은 메인관(20b)에 연결하고 그 다음에는 도6c와 같이 메인관(20c)에 그 다음번 메인관(20d)을 연결하는 작업을 순차적으로 반복하여서 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관(20)을 지중(100)에 설계된 터널형상대로 직선 또 는 곡선으로 길게 시공완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 소정갯수의 메인관(20)을 지중(100)에 설계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치하되,

상기 자력에 의해 확관되는 메인관(20b)(20c)의 절개부(21)에 설치되는 토압지지대(23)를 각각 영구토압지지대(23a)와 임시토압지지대(23b)로 분리구성하여,

기 설치된 먼저 번 메인관(20b)의 선단에 다음번 메인관(20c)을 연결설치할때 먼저 번 메인관(20b)에 설치된 임시토압지지대(23b)는 제거한 후 다음번메인관 (20c)이후에 순차적으로 더 연결설치되는 메인관(미도시)들의 설치시 재활용하도록 이루어 질 수 있다.

그리고, 본 발명은 첨부도면 도4 및 도5에 도시된 바와같이 상기 선도관(10)에 형성되는 메인관설치공간(200)내로 각각 운반되어 전자석(45)의 강력한 자력에 의해 절개부(21)가 확장됨과 동시에 관체의 직경이 확관되어져 초기메인관(20a)의 직경과 일치되어지는 다음번메인관(20b)(20c)들과 선도관(10)사이에 생기는 공극(500)을 공극충진재(미도시)를 투입하여 매꾸는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 도 있다.

또한, 본 발명은 도7a와 같이 지중에 상당히 많은 양의 지하수가 존재할 경우 기존파이프를 이용하여 지하수를 배출할 수 있도록 다수의 구멍(70a)을 천공하여 제작된 배수관(70)을 강제 압입시켜 구멍(70a)을 통해 배수관(70)내부로 유입되는 지하수가 배수관(70)에 의해 외부로 배출되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 도 있음은 물론,

도7b와 같이 지중(100)이 연약지반이거나 미량의 지하수가 포함된 토질인 경우에는 그라우트관(80)을 압입하고 그라우트재(81)를 선단부에 투입하여 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 도 있다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 소정갯수의 메인관(20)을 지중(100)에 설계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치하되,

도8a 및 도8c와 같이 각각 메인관(20)에 형성된 확장된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향을 향하거나 또는 서로 마주보도록 연결설치한다음,

확장된 절개부(20) 반대쪽의 절개되지 않은 측면을 절개하여 또다른 절개부(21')를 형성하고 토압지지대(23)를 설치한 후,

절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 도 있는데,

상기 메인관(20)의 확장된 절개부(21) 및 확장된 절개부(20) 반대쪽의 절개되지 않은 측면을 절개하여서된 절개부분에 각각 응력재삽입을 위한 철판(27)을 용접하여 고정시킨후 응력재(300) 설치위치를 뚫어 원형 또는 각형의 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이들 응력재삽입공(28)을 통해 도8a와 같이 강관연결파이프(26a)나 도8b와 같이 철근(26b) 또는 도8c와 같이 빔(beam)(26c)으로된 응력재(300)를 연결하고 용접설치하여 타측 메인관(20)들과 연결할 수 있다.

그리고, 본 발명은 도9a 내지 도9c와 같이 각각 메인관(20)에 형성된 확장된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향을 향하거나 또는 서로 마주보도록 연결설치한 다음,

상기 메인관의 확장된 절개부(20)에는 응력재삽입을 위한 철판(27)을 용접하여 고정시킨후 응력재(300) 설치위치를 뚫어 응력재삽입공(28)을 형성하고,

그 반대쪽의 절개되지 않은 측면에는 직접 응력재(300) 설치위치를 뚫어 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이들 응력재삽입공(28)을 통해 도9a와 같이 강관연결파이프(26a)나 도9b와 같이 철근(26b) 또는 도9c와 같이 빔(beam)(26c)으로된 응력재(300)를 인접한 타측 메인관(20)과 연결하고 용접설치한 다음 절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관(20)을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 도 있음은 물론,

첨부도면 도10a 내지 도10c에 도시된 바와같이 각각 메인관(20)에 형성된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향을 향하거나 또는 서로 마주보도록 하측으로 연결되도록 한다음 각각 수직형태이나 라운딩형태 또는 원형링형태로된 토압지지대(23)를 설치한 후,

이들 메인관(20)들의 절개부(21) 상측면에 각각 응력재(300) 설치위치를 뚫어 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이 응력재삽입공(28)에 도10a와 같이 강관연결파이프(26a)나 도10b와 같이 철근(26b) 또는 도10c와 같이 빔(beam)(26c)으로된 응력재(300)를 인접한 타측 메인관(20)과 연결하여 빠지지않도록 용접설치하고,

하측의 확장된 절개부(21)를 통해 흙을 파낸다음 절개부(21)의 절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관(20)을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 포함하여 이루어질 수 도 있다.

상기와 같이 본 발명은 선도관(10)의 추진방향을 소정각도로 조정하여 추진시키면 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관(20)을 지중(100)에 선택적으로 직선 또는 곡선으로 빠르고 손쉬우며 완벽하게 시공할 수 있는 것은 기본이고,

상기 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내로 운반되는 다음번메인관(20b)들이 선도관(10)내에 삽입된 초기메인관(20a)의 내경보다 훨씬 작은 크기의 외경을 가지도록 제조된 것을 사용하므로 초기메인관(20a) 내부로 통과되도록 종래와 같이 먼저 다음번메인관(20b)을 여러등분으로 절단하여 일일히 운반하거나 또는 별도의 직경가변장치를 이용하여 외경을 작게 가변시켜야 하는 등의 불필요한 작업공정이 전혀 필요 없다.

그리고, 상기 메인관설치공간(200)내로 운반된 다음번메인관(20b)의 나머지 미절개부(22)를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관 내면에 설치한 전자석에 전원을 인가 강력한 자력을 띄도록 함으로서 강력한 자력의 힘으로 잡아당겨 절개부(21)를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관(20b)의 직경을 초기메인관의 직경과 일치시킨 후 용접연결하는 방법을 사용하기때문에 절개부(21)의 확장으로 자연스럽게 응력재설치공간이 생기므로 이부분에 별도로 응력재 삽입을 위한 응력재설치공간을 확보하여야 하는 작업공정이 생략된다.

따라서, 결과적으로 작업의 단순화로 메인관(20)의 연결설치가 더욱 더 간편하고 신속하게 진행된다.

또한, 본 발명은 상기 자력에 의해 확관되는 메인관(20b)(20c)의 절개 부(21)에 설치되는 토압지지대(23)를 각각 영구토압지지대(23a)와 임시토압지지대(23b)로 분리구성하여,

기 설치된 먼저 번 메인관(20b)의 선단에 다음번 메인관(20c)을 연결설치할때 먼저 번 메인관(20b)에 설치된 임시토압지지대(23b)는 제거한 후 다음번메인관 (20c)이후에 순차적으로 더 연결설치되는 메인관(미도시)들의 설치시 재활용할 수 있으므로 자재비도 절감된다.

여기서, 본 발명은 첨부도면 도1b에 도시된 바와같이 상기 선도관(10) 및 메인관(20)을 압입하는 단계를 수행한 후 선도관(10) 주위에 아교질점토제인 벤토나이트를 주입하여 벤토나이트층(50)을 형성할 수 도 있는데 이렇게 하면 선도관(10)의 추진시 벤토나이트층(50)에 의해 선도관(10)에 작용하는 관주변 마찰력이 경감되어 선도관(10)이 마치 미끄러지듯이 추진되므로 추진이 매우 용이하게 된다.

그리고, 상기 선도관(10) 내에 소정갯수의 전자석을 설치함에 따라 전자석의 강력한 자력에 의해 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 절개부(21)가 확장됨과 동시에 관체의 직경이 확관되어지는 다음번메인관(20b)(20c)들과 선도관(10)사이에 생기는 공극(500)의 경우에는 공극충진재(미도시)가 투입되어 매꿔지기때문에 공극충진재(미도시)의 차수역활로 선도관(10)내부로 물이 스며들거나 하는 염려가 전혀 없다.

또한, 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치할시 지중에 상당히 많은 양의 지하수가 존재할 경우에는 도7a와 같이 선도관(10)을 통해 지중에 다수의 구멍(70a) 이 천공된 배수관(70)을 강제 압입시킴으로써 배수관(70)을 통해 지하수를 외부로 배출시키는 방법을 수행하면 선도관(10)의 압입 및 내부굴착작업에 차질이 전혀 없어 결과적으로 메인관(20)의 설치작업을 매우 용이하게 진행할 수 있다.

그리고, 지중이 연약지반이거나 미량의 지하수가 포함된 토질인 경우에는 도7b와 같이 그라우트관(80)을 압입하고 그라우트재(81)를 선단부에 투입함으로써 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 방법을 수행하면 이 또한 선도관(10)의 압입 및 내부굴착작업에 차질이 전혀 없어 결과적으로 메인관(20)의 설치작업을 매우 용이하게 진행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 터널구조물을 설치하기 위하여 반드시 지중에 선 시공되어야 하는 다수개의 메인관을 직선 또는 곡선으로 신속하고 간편하며 안전사고의 위험이 없이 시공할 수 있는 것은 기본이고,

무엇보다도 가장 특장점이라 할 수 있는 것은 상기 지중에 삽입된 선도관내에 확보된 메인관설치공간내에 다음번메인관을 운반하여 선도관내에 기설치된 초기메인관의 전방에 연결설치되는 다음번메인관들이 초기메인관의 내경보다 훨씬 작은 크기의 외경을 가지도록 제조된 것을 사용하므로 초기메인관 내부로 통과되도록 먼저 다음번메인관의 외경을 작게 가변시켜야 하는 등의 별도작업공정이 전혀 필요 없어 다음번메인관의 삽입이 용이하고 전체메인관의 구입비가 대폭 절감되는 효과가 있는 것은 물론,

이와같이 내경이 작은 다음번메인관의 일측면에 관추진방향으로 양측단부를 일부분 남겨놓고 절개한 절개부를 형성한 상태에서 메인관설치공간내로 운반한 다음 미절개된 나머지 일부를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관 내면에 선 설치한 전자석에 전원을 인가 강력한 자력을 띄도록 함으로서 강력한 자력의 힘으로 잡아당겨 절개부를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관의 직경을 초기메인관의 직경과 일치시킨 후 용접연결하는 방법을 채택함으로써 절개부의 확장으로 자연스럽게 응력재설치공간이 생기므로 이부분에 별도로 응력재 삽입을 위한 응력재설치공간을 확보하여야 하는 작업공정이 생략되므로 응력재의 설치가 더욱 편리하고 신속하게 진행될 수 있으며,

선도관 내에서 작은 직경의 다음번 메인관을 전자석을 이용하여 확관시키는 단 한번의 동작으로 초기메인관과의 직경이 일치되도록 한다음 초기메인관의 전방에 연결설치할 수 있으므로 이또한 작업의 단순화로 메인관의 연결설치가 더욱 더 간편하고 신속하게 진행될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 자력에 의해 확관되는 메인관들의 절개부에 설치되는 토압지지대를 각각 영구토압지지대와 임시토압지지대로 분리구성하여,

기 설치된 먼저 번 메인관의 선단에 다음번 메인관을 연결설치할때 먼저 번 메인관에 설치된 임시토압지지대는 제거한 후 다음번메인관 이후에 순차적으로 더 연결설치되는 메인관들의 설치시 재활용할 수 있으므로 토압지지대의 설치가 간편하고 비용도 대폭 절감되는 효과가 있다.

그러는 한편, 작업시 지중에 상당히 많은 양의 지하수가 존재할 경우에는 선도관을 통해 지중에 다수의 구멍이 천공된 배수관을 강제 압입시켜서 배수관을 통 해 지하수를 외부로 배출시키는 방법을 선택하며,

지중이 연약지반이거나 미량의 지하수가 포함된 토질인 경우에는 그라우트관을 압입하고 그라우트재를 선단부에 투입하여 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 방법을 선택하여 수행함으로써 선도관의 압입 및 이의 내부굴착작업에 차질이 전혀 없어 결과적으로 메인관의 시공작업이 매우 용이하게 진행되는 효과가 있다.

결과적으로 본 발명은 본인이 선출원한 특허출원 제2004-91846호 및 특허출원 제2005-101768호는 물론 기타 여타한 메인관 시공방법들보다 더욱 더 경제적이고, 더욱 더 간편하며 더욱 더 빠른시간내에 지중에 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관을 안전하게 시공할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

Claims

지형지물이나 지중(100)내의 조건 등에 알맞는 다양한 형태로 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위해서 소정길이로 절단된 강관으로된 원형의 메인관(20)을 지중(100)에 직선 또는 곡선으로 길게 연결설치 하기 위해서,

선도관(10) 내면과 이에 삽입된 초기메인관(20a)의 내부 전후에 각각 소정간격으로 서로 대응되는 소정갯수의 반력대(31)(32)를 설치하고 양측 반력대(31)(32)사이에 각각 설치된 유,공압실린더(30)의 로드를 전진시킨 상태로 유압잭(40)을 이용하여 지중(100)에 선도관(10) 및 초기메인관(20a)을 압입하는 단계와,

상기 선도관(10) 및 초기메인관(20a)의 압입시 선도관(10)에 형성된 토류방지판투입구(11)를 통하여 주변 흙을 파낸다음 토류방지판(12)을 순차적으로 투입연결하고 토류방지판(12) 위에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(13)를 형성함으로서 토류를 방지시키는 단계와,

상기 초기메인관(20a)에 설치된 유,공압실린더(30)를 제거한 상태에서 선도관(10) 내면에 전원을 인가하면 자력을 띄도록 구성한 소정갯수의 전자석(45)을 설치하는 단계와,

상기 초기메인관(20a)의 내경보다 훨씬 작은 크기의 외경을 가지도록 제조된 다음번메인관(20b)의 일측면에 관추진방향으로 양측단부를 일부분 남겨놓고 절개하여 미절개부(22)와 절개부(21)를 형성한다음 이를 메인관설치공간(200)내로 운반하는 단계와,

상기 메인관설치공간(200)내로 운반된 다음번메인관(20b)의 나머지 미절개부(22)를 절개하여 길이방향으로 완전절단(절개)후 선도관(10) 내면에 설치한 전자석(45)에 전원을 인가 강력한 자력을 띄도록 함으로서 강력한 자력의 힘으로 관체를 잡아당겨 절개부(21)를 확장시킴과 동시에 관체의 직경을 확관시켜 다음번메인관(20b)의 직경을 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 하는 단계와,

상기 확관된 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관 (20a)선단에 먼저 용접한 후에 확장된 절개부(21)에 수직형태이나 라운딩형태 또는 원형링형태로된 토압지지대(23)를 설치하거나 또는 확관된 다음번메인관(20b)의 확장된 절개부(21)에 토압지지대(23)를 먼저 설치한 후에 다음번메인관(20b)의 후단을 초기메인관(20a) 선단에 용접하여서, 기존 삽입된 초기메인관(20a) 선단에 확관된 다음번메인관(20b)을 연결설치하는 단계와,

선도관(10) 내면과 다음번메인관(20b) 내면에 설치되는 반력대(31)(32)사이에 재설치되는 유,공압실린더(30)를 이용하여 선도관(10)을 소정길이만큼 추진시켜 메인관설치공간(200)을 확보한 상태에서 또다른 다음번 메인관(20c)은 메인관(20b)에 연결하고 그 다음에는 메인관(20c)에 그 다음번 메인관(20d)을 연결하는 작업을 순차적으로 반복하여서 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관(20)을 지중(100)에 설계된 터널형상대로 직선 또는 곡선으로 길게 시공완성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 길게 연결설치하되,

상기 자력에 의해 확관되는 메인관(20b)(20c)의 절개부(21)에 설치되는 토압지지대(23)를 각각 영구토압지지대(23a)와 임시토압지지대(23b)로 분리구성하여,

기 설치된 먼저 번 메인관(20b)의 선단에 다음번 메인관(20c)을 연결설치할때 먼저 번 메인관(20b)에 설치된 임시토압지지대(23b)는 제거한 후 다음번메인관 (20c)이후에 순차적으로 더 연결설치되는 메인관들의 설치시 재활용하도록 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

상기 선도관(10)에 형성되는 메인관설치공간(200)내로 각각 운반되어 초기메인관(20a)의 직경과 일치되도록 전자석의 강력한 자력에 의해 절개부(21)가 확장됨과 동시에 관체의 직경이 확관되어져 초기메인관(20a)의 직경과 일치되어지는 다음번메인관(20b)(20c)(20d)들과 선도관(10)사이에 생기는 공극(500)을 공극충진재(미도시)를 투입하여 공극을 매꾸는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터 널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

지중에 상당히 많은 양의 지하수가 존재할 경우 기존파이프를 이용하여 지하수를 배출할 수 있도록 다수의 구멍(70a)을 천공하여 제작된 배수관(70)을 강제 압입시켜 지하수를 배수관(70)을 통해 외부로 배출시키도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

지중이 연약지반이거나 미량의 지하수가 포함된 토질인 경우에는 그라우트관(80)을 압입하고 그라우트재(81)를 선단부에 투입하여 지반을 선 개량하거나 차수막을 형성시키는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

각각 메인관(20)에 형성된 확장된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향을 향하거나 또는 서로 마주보도록 연결설치한다음,

확장된 절개부(21) 반대쪽의 절개되지 않은 측면을 절개하여 또다른 절개부(21')를 형성한다음 토압지지대(23)를 설치한 후,

절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제5항에 있어서,

상기 메인관(20)의 확장된 절개부(21) 및 확장된 절개부(20) 반대쪽의 절개되지 않은 측면을 절개하여서된 절개부(21')에 각각 응력재삽입을 위한 철판(27)을 용접하여 고정시킨후 응력재(300) 설치위치를 뚫어 원형 또는 각형의 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이들 응력재삽입공(28)을 통해 강관연결파이프(26a)나 철근(26b),빔(beam)으로된 응력재(300)를 인접한 타측 메인관(20)과 연결하고 용접설치함을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

각각 메인관(20)에 형성된 확장된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향을 향하거나 또는 서로 마주보도록 연결설치한다음,

상기 메인관(20)의 확장된 절개부(21)에는 응력재삽입을 위한 철판(27)을 용접하여 고정시킨후 응력재(300) 설치위치를 뚫어 원형 또는 각형의 응력재삽입공(28)을 형성하고,

그 반대쪽의 절개되지 않은 측면에는 직접 응력재(300) 설치위치를 뚫어 원형 또는 각형의 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이들 응력재삽입공(28)을 통해 강관연결파이프(26a)나 철근(26b), 빔(beam)(26c)으로된 응력재(300)를 인접한 타측 메인관(20)과 연결하고 용접설치한 다음 절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관(20)을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.
제1항에 있어서,

상기 제1항의 시공방법에 따라 지중(100)에 삽입된 선도관(10)내에 확보된 메인관설치공간(200)내에 터널형상대로 소정갯수의 메인관(20)을 연결설치하되,

각각 메인관(20)에 형성된 절개부(21)를 좌,우측의 어느 일방향 하측으로 연결되도록 하거나 또는 서로 마주보게 하측으로 연결되도록 한다음 각각 수직형태나 라운딩형태 또는 원형링형태로된 토압지지대(23)를 설치한 후,

이들 메인관(20)들의 절개부(21) 상측면에 각각 응력재(300) 설치위치를 뚫어 원형 또는 각형의 응력재삽입공(28)을 형성한다음 이 응력재삽입공(28)에 강관연결파이프(26a)나 철근(26b), 빔(beam)(26c)으로된 응력재(300)를 인접한 타측 메인관(20)과 연결하여 빠지지않도록 용접설치하고,

하측의 확장된 절개부(21)를 통해 흙을 파낸다음 절개부(21)의 절단면에서 일측 메인관(20)과 타측 메인관(20)을 방수철판(400)으로 모두 용접연결하여 지하터널구조물 축조시 방수가 되도록 하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 터널 형성용 터널구조물을 설치하기 위한 메인관 시공방법.