KR100883222B1 - 강관 루프 구조체 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관 루프 구조체 시공 방법에 관한 것으로, 강관을 지상에서 제작하고 선행된 강관의 가이드레일에 후행하는 강관의 가이드플레이트를 맞춰 압입함으로써 강관들을 연결하고, 강관들을 아치형태로 연결하여 토압에 대한 버팀 강성을 확보함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 강관 루프 구조체 시공 방법은, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 일측에 호형상의 개방부(111)가 형성된 원형 단면의 강관 본체(110), 상기 강관 본체의 개방부보다 길이가 긴 호 형상이면서 다수의 통공이 형성되며 상하 길이방향 양측에 상기 강관본체보다 돌출되는 가이드부(121)가 형성되도록 상기 강관 본체에 결합되되, 다른 강관이 상기 강관 본체의 개방부를 통해 내부에 삽입되도록 상기 강관 본체 내부를 향해 볼록하게 결합되는 가이드플레이트(120), 상기 강관 본체의 상기 가이드플레이트 반대측 둘레부에 서로 일정 간격을 두고 결합되며 다른 강관에 형성된 가이드플레이트의 가이드부가 안내되는 가이드레일(130), 상기 가이드플레이트의 일면에 결합되는 보강플레이트(124)로 이루어진 다수의 강관(100)을 구비하는 제1단계와;

상기 구조물의 외곽선에 맞추어 어느 하나의 강관을 압입한 후 다른 강관의 가이드플레이트를 압입된 강관의 가이드레일에 맞춰 슬라이딩 압입하는 제2단계와;

상기 강관의 통공을 통해 다수의 강관 내부에 채움재를 한 번의 작업으로 채워 강관 루프 구조체를 시공하는 제3단계와;

상기 강관 루프 구조체 내부를 굴착한 후 구조물을 시공하는 제4단계를 포함하여 이루어진다.

강관, 루프, 가이드플레이트, 가이드레일

Description

강관 루프 구조체 시공 방법{Pipe roof structures and construction method of piperoof structures}

본 발명은 강관 루프 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원형 단면의 강관 좌우 양측에 가이드플레이트와 가이드레일을 각각 형성하여 이 가이드플레이트와 가이드레일을 통해 다수의 강관들을 서로 연결하며, 강관들의 일부분이 겹쳐져 아치형 곡선이 연속된 형태를 이루도록 함으로써 강관 루프 구조체의 강성을 확보하고, 강관 내부에서 연결을 위한 작업을 수행하지 않도록 한 강관 루프 구조체 시공 방법에 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 구 조물 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 600mm 내외의 함체지지용 가설용 강관을 전진기지에서 도달기지 방향으로 수평으로 압입 관통시킨 후, 견인할 함체의 반대측 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 있다.

또한, 함체간의 연결부 처리가 미흡하게 되면 누수 등이 발생할 우려가 있었는 바, 이러한 함체견인공법의 단점 등에 의하여 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 강관루프 공법이 많이 적용되고 있는 실정이다.

도 1은 종래 기술에 의한 강관 루프체의 일 예를 도시한 것으로, 종래 기술에 의한 강관 루프체는, 강관(1)의 일측에 연결돌기(1a)를 형성하고 타측에 연결돌기(1a)가 슬라이딩 가능하게 끼워지는 레일(1b)이 형성된다.

즉, 도 2에서처럼, 선행하는 강관(1A)의 레일(1b)에 맞춰 후행하는 강관(1B) 의 돌기(1a)를 끼운 후 후행하는 강관(1B)을 압입함으로써 강관(1A,1B)들이 결합되어 루프 구조체를 이루는 것이다.

연결돌기(1a)와 레일(1b)은 각각 강관(1)에 용접 결합되어 이루어진다.

이와 같은 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

연결돌기(1a)와 레일(1b)이 강관의 표면으로부터 돌출되기 때문에 강관(1)의 취급(보관, 운반, 시공)시 파단되는 단점이 있다.

그리고, 연결돌기(1a)와 레일(1b)이 선의 형태이기 때문에 선행한 강관에 다른 강관을 연결할 때 후행하는 강관의 흔들림이 발생되므로 시공이 번거롭고 어려운 단점도 있다.

또한, 강관(1)들의 연결 구조상 강관(1)들의 사이에는 연결돌기(1a)와 레일(1b)의 크기만큼의 간격이 발생될 수밖에 없으며, 이 공간에서는 토압에 대한 강성을 확보하지 못하여 붕괴의 위험이 있고 결과적으로 강관 루프 구조체가 구조적 취약한 단점도 있다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 본 발명 출원인은, 상기한 강관루프 공법 중, 종래에 시공되고 있는 강관루프 공법들의 문제점에 착안하여 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체(특허출원 제2005-18780호)를 선출원한 바 있다.

상기한 강관루프 구조체는, 도 3에서와 같이, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 다수의 강관(10)들이 순 차적으로 압입 설치되는 것으로서, 강관(10)의 일부분이 근접되는 다른 강관(10)의 안쪽에 삽입되어 전체적으로 볼 때 아치형이 연속된 구조이다.

종래 기술에 의한 강관 구조체 시공방법은 다음과 같다.

강관(10)의 압입후 강관(10) 내부의 토사를 제거하고, 강관(10) 내부에 작업자가 들어가 지지대(12)를 설치하고, 지지대(12) 옆의 일부분을 제거하여 강관(10)에 수평홈(11)을 형성한다. 그리고, 후행하는 강관(10)의 둘레부에 앵글(13)을 결합하여, 이 앵글(13)을 압입된 강관(10)의 수평홈(11)의 상하 단부에 맞춰 슬라이딩함으로써 강관(10)들을 시공하는 것이다.

이와 같은 종래 강관 구조체에 따르면 강관(10)의 내부에 작업자가 들어가 지지대(10)를 설치하고 강관(10)을 절단하여 수평홈(11)을 형성하는데, 강관(10) 내부는 작업자가 지지대(10)를 설치하고 강관(10)을 절단하기에는 협소하기 때문에 작업이 매우 번거롭고 불편하다.

그리고, 서로 이웃하는 강관(10)들을 수평홈(11)과 앵글(13)에 의해 상호 연접되게 결합시킴으로써, 상대적으로 많은 수의 강관(10)이 적용되는 바, 재료비 증가로 인하여 공사비가 많이 들게 되는 단점도 있다.

또한, 서로 이웃하는 강관(10)들을 수평홈(11)과 앵글(13)에 의해 상호 연접되게 결합시킬 경우, 앵글(13)이 수평홈(11)으로부터 이탈되어 그 결속력이 와해되는 등, 정밀도가 다소 떨어지고 공기가 길어지는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 강관들을 연결하여 루프 구조체를 시공하며 근접되는 강관들의 이음부 개선을 통해 아치형이 연속된 구조로 이루어지도록 함으로써 강관들의 이음부의 구조적 취약을 해소하고 강관들의 이음작업이 용이하도록 한 강관 루프 구조체 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강관 루프 구조체는, 원형 단면이면서 일측은 근접되는 다른 강관의 외주면에 면접촉되도록 호 형상이며 상하 단부에 가이드부가 돌출 형성되고, 타측에는 가이드레일이 형성된 다수의 강관들이 일렬로 배열되면서 상기 가이드부와 가이드레일을 통해 끼움식으로 결합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 강관 루프 구조체 시공 방법은, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 본 발명에 의한 다수의 강관을 구비하는 제1단계와; 상기 구조물의 외곽선에 맞추어 어느 하나의 강관을 압입한 후 다른 강관의 가이드플레이트를 압입된 강관의 가이드레일에 맞춰 슬라이딩 압입하는 제2단계와; 상기 강관 내부에 채움재를 채워 강관 루프 구조체를 시공하는 제3단계와; 상기 강관 루프 구조체 내부를 굴착한 후 구조물을 시공하 는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 강관 루프 구조체 시공방법에 의하면, 가이드플레이트와 가이드레일이 구비된 강관을 지상에서 선 제작된 후 가이드플레이트와 가이드레일의 슬라이딩을 통해 강관들을 압입함으로써 정밀도가 향상되고, 지중에서 불필요한 연결작업(종래 수평홈을 절단하는 작업, 지지대를 용접 결합하는 작업 등)을 수행하지 않으므로 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있다.

그리고, 강관 루프 구조체가 전체적으로 볼 때 아치형 곡선이 연속된 형태로서 모든 방향의 토압에 대한 버팀 강성이 확보됨에 따라 지반의 붕괴를 막을 수 있고 구조적으로 안정된 여건에서 지중에 구조물을 시공할 수 있다.

도 4에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 강관 루프 구조체는, 다수의 강관(100)들이 연속 결합되어 이루어진다.

강관(100)은 원형 단면이면서 일측에는 근접되는 다른 강관의 외주면에 면접촉되는 호 형상이면서 상하 단부에 가이드부가 돌출 형성되고, 타측에는 근접되는 다른 강관의 가이드부가 슬라이딩 결합되는 가이드레일이 형성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 강관(100)은 호형상의 개방부(111)가 형성된 본체(110), 본체(110)의 개방부(111)보다 길이가 길게 형성된 호 형상으로 상하 양단 부가 본체(110)의 개방부(111)보다 상하로 돌출되도록 결합되는 가이드플레이트(120), 강관 본체(110)의 외주면(가이드플레이트(120)의 반대측 외주면)에 일정 높이를 두고 결합되며 가이드플레이트(120)의 상하 가이드부(121)(도 5b)가 슬라이딩 가능하게 결합되는 가이드레일(130)로 이루어진다.

강관 본체(110)는 개방부(111)가 형성되도록 초기에 제조되거나 원형 단면의 강관을 절단하여 개방부(111)를 후가공으로 형성하여 이루어질 수 있다.

가이드플레이트(120)는 강관 본체(110)의 개방부(111)를 폐쇄하면서 상하 단부에 가이드부(121)가 형성될 수 있도록 개방부(111)보다 긴 길이의 호 형상이며, 근접되는 강관이 면접촉된 상태로 강관 본체(110) 내부에 삽입될 수 있도록 볼록한 부분이 강관 본체(110)의 내부를 향하는 호 형상이고, 용접 등으로 강관 본체(110)에 고정된다.

가이드레일(130)은 가이드플레이트(120)의 가이드부(121)가 삽입되는 공간을 갖도록 절곡된 구조이다.

도 6에서처럼, 후행하는 제2강관(100B)의 가이드플레이트(120)는 선행한 제1강관(100A)의 가이드레일(130)의 사이에 끼워지면서 제1강관(100A)의 둘레부에 면접촉된 상태로 압입되어 시공된다.

가이드플레이트(120)는 도 7에서처럼, 개방부(111) 전체를 폐쇄하도록 결합되거나 도 8과 같이 다수개가 통공(122)을 사이에 두고 결합되거나 도 9와 같이 다수의 통공(123)이 구비된 하나의 판재로 사용될 수도 있다. 여기서 통공(122)은 중량을 가볍게 하고 강재 사용량을 줄이기 위한 것일 수도 있지만, 강관(100) 내부에 채움재를 채우기 위한 것일 수도 있다. 즉, 통공(122,123)은 강관(100)의 제조시 자연스럽게 형성되는 것이므로 강관(100)을 압입한 후 강관(100) 내부에 작업자가 들어가 채움재를 채우기 위한 구멍을 형성할 필요가 없는 것이다.

도 10에서 보이는 것처럼, 가이드플레이트(120)의 일면(강관(100)의 내부를 향하는 면)에는 보강플레이트(124)가 덧대어질 수 있다. 보강플레이트(124)는 강관 본체(110)의 개방부(111)를 형성하기 위해 절단된 부분이 사용될 수 있다. 또한, 통공(122,123)이 적용된 경우 보강 플레이트(124)는 통공(122,123)을 막지 않도록 형성될 것이다.

본 발명은 도 11에서처럼, 전술한 강관(100)들이 좌우 양측에 각각 가이드레일(210)이 결합된 가이드 강관(200)의 좌우 양측에 각각 연쇄적으로 결합될 수 있다.

지금까지는 강관 본체(110), 가이드플레이트(120), 가이드레일(130)이 결합되어 이루어진 것으로만 설명하였지만, 강관 본체(110), 가이드플레이트(120), 가이드레일(130)이 일체로 구성되도록 압출 가공될 수도 있다.

한편, 도 12에서처럼, 강관(100)들에는 니플(140)이 돌출 형성될 수 있다.

니플(140)은 그라우팅용 압입 펌프(미도시됨)와 연결되며, 강관(100)이 일정깊이만큼 지중에 압입,추진된 상태에서 그라우팅용 압입 펌프를 통해 모래 또는 벤트나이트 및 기타 충진재를 주입함으로써, 구조체가 압입,추진되는 지중의 지반을 견고하게 하도록 하는 기능을 담당하게 된다.

즉, 토사 등으로 이루어진 지중에 그룹을 이루는 강관(100)를 압입,추진함에 따라, 지중이 천공되는 바, 이에 따라 강관(100) 주변의 토사가 무르게 되어 붕괴 위험이 있을 수 있으며, 또한 이로 인하여 지중과 강관 루프 구조체와의 결속력이 저하되는 문제점이 발생될 수 있게 된다. 따라서 강관(100)을 일정깊이(대략 4-5m)만큼 압입,추진시킨 후, 그라우팅용 압입 펌프를 이용하여 모래 또는 벤트나이드 및 기타 충진재를 니플(140)을 통해 주입하여 지중을 안정화시키는 것이다.

여기서, 니플(140)의 출구는 압입,추진되는 방향의 반대쪽 즉 전방을 향하도록 형성되게 한다.

그 이유는, 니플(140)의 출구가 강관(100)이 압입, 추진되는 방향으로 형성되면, 강관(100)의 압입, 추진과 동시에 지중의 토사 등이 유입되어 막힐 우려가 있기 때문이며, 이를 방지하기 위하여 강관(100)이 압입, 추진되는 방향의 반대쪽 즉 전방으로 향하도록 형성되게 하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 강관 루프 구조체 시공방법은 다음과 같다.

본 발명은 전술한 강관(100)을 하나씩 압입하거나 다수개를 결합하여 다수개를 한 번의 작업으로 압입할 수 있으며, 이는 현장 여건에 맞춰 선택하여 시공된다.

예컨대, 먼저 가이드 강관(200)을 압입하고, 가이드 강관(200)을 중심으로 하여 좌우 양측에 하나의 강관(100) 또는 다수개가 결합된 강관 어셈블리를 차례로 압입한다.

구체적으로 설명하면, 후행하는 강관(100)의 가이드플레이트(120)의 가이드부(121)를 선행한 강관(100)의 가이드레일(130) 또는 가이드 강관(200)의 가이드레 일(210)에 맞춰 끼운 후 압입한다.

가이드플레이트(120)는 선행한 강관(100)이나 가이드 강관(200)의 둘레면에 면접촉된 상태에서 상하 가이드부(121)가 가이드레일(130 또는 210)에 끼워짐에 따라 강관((100,100) 또는 (100,200))들이 견고하게 결속될 수 있다.

강관(100)들의 압입시 니플(140)을 통해 강관(100) 둘레부에 모래 등을 공급하여 강관(100) 주변의 지반을 보강할 수 있다.

강관(100)의 압입이 완료되면 강관(100) 내부에 콘크리트나 몰탈 등의 채움재를 채울 수 있으며, 강관(100)에 통공(122,123)이 적용되지 않은 경우에는 각각의 강관(100) 내부에 채움재를 채우고, 통공(122,123)이 적용된 경우에는 다수의 강관(100)이 통공(122,123)을 통해 서로 연통되어 있으므로 어느 하나의 강관(100)에 채움재를 주입하면 통공(122,123)을 통해 채움재가 다수의 강관(100)에 채워지게 된다.

채움재의 양생이 완료되면 강관 루프 구조체 내부를 굴착하는 방법으로 터널 등을 시공하면 된다.

여기서 강관루프 구조체 시공 후, 후 공정은 이미 널리 공지된 것인 바, 본 발명에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상의 공정을 통해 시공된 본 발명에 의한 강관 루프 구조체는, 가이드플레이트(120)가 강관 본체(110)의 내부를 향해 볼록한 호 형상이기 때문에 강관(100)들이 근접되는 다른 강관(100)의 내부에 삽입됨으로써 전체적으로 볼 때 아치형의 곡선이 연속된 상태이다. 따라서, 강관 루프 구조체의 모든 부분(강관(100) 자체 및 강관(100)들의 연결부)이 구조적으로 강하기 때문에 모든 방향의 토압에 대해 버팀력을 발휘하여 지반을 보강하게 된다.

또한, 강관(100)의 제작이 지상에서 이루어지고 강관(100) 내부에 작업자가 들어가서 작업할 것이 없다.

도 1은 종래 기술에 의한 강관 루프 구조체에 적용된 강관의 구성도.

도 2는 도 1에 의한 강관 루프 구조체의 요부 발췌 구성도.

도 3은 다른 종래 기술에 의한 강관 루프 구조체의 시공 공정도.

도 4는 본 발명에 의한 강관 루프 구조체의 시공 상태도.

도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 강관 루프 구조체에 적용된 강관의 분해 상태도 및 결합 상태도.

도 6은 본 발명에 의한 강관 루프 구조체에 적용된 강관의 결합 상태 확대도.

도 7 내지 도 10은 각각 본 발명에 의한 강관 루프 구조체에 적용된 가이드플레이트의 예시도.

도 11은 본 발명에 의한 강관 루프 구조체에 적용된 강관들이 가이드 강관을 중심으로 하여 결합된 상태의 정면도.

도 12는 본 발명에 의한 강관 루프 구조체에 니플이 적용된 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 강관, 110 : 강관 본체

120 : 가이드플레이트, 121 : 가이드부

122,123 : 통공, 124 : 보강플레이트

130 : 가이드레일, 200 : 가이드 강관

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 일측에 호형상의 개방부(111)가 형성된 원형 단면의 강관 본체(110), 상기 강관 본체의 개방부보다 길이가 긴 호 형상이면서 다수의 통공이 형성되며 상하 길이방향 양측에 상기 강관본체보다 돌출되는 가이드부(121)가 형성되도록 상기 강관 본체에 결합되되, 다른 강관이 상기 강관 본체의 개방부를 통해 내부에 삽입되도록 상기 강관 본체 내부를 향해 볼록하게 결합되는 가이드플레이트(120), 상기 강관 본체의 상기 가이드플레이트 반대측 둘레부에 서로 일정 간격을 두고 결합되며 다른 강관에 형성된 가이드플레이트의 가이드부가 안내되는 가이드레일(130), 상기 가이드플레이트의 일면에 결합되는 보강플레이트(124)로 이루어진 다수의 강관(100)을 구비하는 제1단계와;

   상기 구조물의 외곽선에 맞추어 어느 하나의 강관을 압입한 후 다른 강관의 가이드플레이트를 압입된 강관의 가이드레일에 맞춰 슬라이딩 압입하는 제2단계와;

   상기 강관의 통공을 통해 다수의 강관 내부에 채움재를 한 번의 작업으로 채워 강관 루프 구조체를 시공하는 제3단계와;

   상기 강관 루프 구조체 내부를 굴착한 후 구조물을 시공하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 루프 구조체 시공 방법.
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서, 상기 제2단계에서는 좌우 양측 둘레부에 각각 가이드레일이 형성된 가이드 강관(200)을 먼저 압입하고, 상기 강관을 상기 가이드 강관을 중심으로 하여 좌우 양측에서부터 압입하는 것을 특징으로 하는 강관 루프 구조체 시공 방법.

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