KR100912227B1 - 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관 - Google Patents
토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 터널, 지하도, 공동구 등의 지중구조물의 시공시 공사구간을 개착하지 않고 지하에서 강제 관체를 압입, 추진함으로써 시공하는 관추진 공법에 사용되는 추진관에 관한 것으로, 선도 추진관의 외주면에 다수의 활재(滑材) 노즐을 설치하되, 이들 활재 노즐의 배면에 추진관과 평행한 분출공을 형성하고, 노즐 배면의 상단에 후방으로 돌출된 캐노피(canopy)를 형성하여, 추진관 주변 토사의 유입으로 인한 분출공 폐색(閉塞)을 방지한 것이다.
본 발명을 통하여, 선도 추진관 주변 활재의 효과적인 분출이 가능하며, 이로써 추진관의 추진저항을 저감하고 주변 지반의 안정성을 확보하여, 시공 효율성 및 안정성을 제고하고 공기를 단축하며 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
추진관, 활재(滑材), 노즐(nozzle)
Description
본 발명은 터널, 지하도, 공동구 등의 지중구조물의 시공시 공사구간을 개착하지 않고 지하에서 강제 관체를 압입, 추진함으로써 시공하는 관추진 공법에 사용되는 추진관에 관한 것으로, 선도 추진관의 외주면에 다수의 활재(滑材) 노즐을 설치하되, 이들 활재 노즐의 배면에 추진관과 평행한 분출공을 형성하고, 노즐 배면의 상단에 후방으로 돌출된 캐노피(canopy)를 형성하여, 추진관 주변 토사의 유입으로 인한 분출공 폐색(閉塞)을 방지한 것이다.
관추진 공법이란 도로터널, 지하도, 공동구(共同溝), 도수(導水)터널, 배수구 등 각종 지하구조물의 시공시, 공사구간의 개착을 최소화하기 위하여 구조물 종단의 시점 또는 종점에 토류벽(土留壁) 및 반력벽(反力壁)이 설치된 추진기지를 구성하고 유압실린더 등의 추진장치를 통하여 강제(鋼製) 관체인 추진관을 압입 추진하고 추진관 내부의 토사를 굴착하는 공법을 말한다.
도 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 통상의 관추진 공법은 토류벽(31)으로 포위된 일종의 수직갱인 추진기지에 후단이 반력벽(32)에 의하여 고정되는 추진장치(33)를 설치하고, 발진지점의 토류벽(31) 일부를 절개하고 추진관(10)을 투입한 후 압입 추진하게 되며, 추진장치(33)의 스크로크(stroke)상 한계 및 추진기지 공간활용을 위하여 보조추진체(34)의 추가 및 해체를 반복하면서 추진관(10)을 지반에 압입하게 된다.
추진관(10) 내부 토사의 굴착은 인력 또는 소형 굴착장비에 의하여 진행되는데, 추진관(10)의 압입과 동시에 진행되거나, 소정 단위 구간을 설정하여 압입 및 굴착을 교대로 실시하는 등 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 선도(先導) 추진관(10)의 압입이 완료되면 그 후단에 후속 추진관(10)을 접합하여 압입 및 굴착을 반복함으로써 전체 구조물을 구성하게 된다.
이러한 관추진 공법을 통하여 개착 없이도 신속한 지중구조물의 시공이 가능하게 되었으며, 특히 공사구간 상부에 구조물이 많은 도심지 공사나 하천 또는 제방 등의 하부를 통과하는 공사와 같이 개착이 불가능한 경우에도 효과적인 시공이 가능하게 되었다.
전술한 추진관(10) 공법은 지반에 강제 추진관(10)을 압입함으로써 추진관(10)의 외주면을 따라 기본적인 굴착면을 형성하게 되며, 주요 공정이 지중에서 수행되는 바, 추진관(10)의 외주면과 굴착면간 마찰력으로 인한 추진저항을 극복할 수 있도록 대용량의 추진장치(33)가 적용된다.
또한, 선도 추진관(10) 주변으로 벤토나이트(bentonite) 현탁액 등의 활재(滑材)(55)를 분출하여 마찰력을 저감하고, 굴착면을 유지함으로써 추진관(10) 주변 지반의 교란 및 여굴로 인한 지반 불안요인을 제거하게 된다.
이러한, 선도 추진관(10) 주변 활재(55) 분사 수단 및 관련 공법이 특허 제654272호에 개시되어 있으며, 그 구체적인 구성이 첨부된 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 종래의 활재(55) 분출식 선도 추진관(10)은 추진관(10)의 외주면에 다수의 시촉(矢鏃)형 노즐(20)이 부착되어 구성되며, 이들 노즐(20) 표면에는 노즐(20) 하부의 유입구(21)를 통하여 추진관(10) 내부의 압송관(11)과 연결되는 다수의 분출공(22)이 형성되어, 추진관(10) 외부의 압송장치(35)로부터 압송되는 활재(55)가 압송관(11), 유입구(21) 및 분출공(22)의 경로를 거쳐 굴착면에 분출되게 된다.
여기서 추진관(10) 내부의 압송관(11)은 압송장치(35)에 의하여 가압된 액상(液狀) 활재(55)를 다수의 노즐(20)에 분배하는 배관으로서, 추진관(10)을 관통 하는 관통공(19)을 통하여 노즐(20)의 유입구(21)와 연결되며, 도면에 예시된 바와 같이 추진관(10) 내주면에 고정된 관체형태로 구성되거나 각각의 노즐(20)이 가요성 압력관에 의하여 개별적으로 압송장치(35)와 연결되는 등 다양한 구성이 가능하다.
이렇듯, 선도 추진관(10) 주변 지반에 활재(55)를 분사함으로써 추진관(10)의 추진저항을 저감함은 물론, 주변 지반의 안정성 또한 제고할 수 있으나, 도 2의 타원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 추진관(10)의 외주면에 노즐(20)을 조밀하게 설치하는데에는 한계가 있을 수 밖에 없으므로 선도 추진관(10) 외주면과 굴착면 간 활재(55) 분포가 편중될 수 있을 뿐 아니라, 노즐(20)에 형성된 분출공(22)이 모두 주변 토사에 그대로 노출된 구조로서 분출공(22)이 토사 유입으로 인하여 폐색되어 기능을 상실하는 문제점이 있었다.
특히, 도 2의 상단 타원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 노즐(20)에 형성된 모든 분출공(22)이 상방(上方)의 경사를 가지고 있을 뿐 아니라 분출공(22)의 말단 또한 모두 경사면에 형성되어 있어 주변 토사가 유입되기 쉬운 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 외주면에 다수의 시촉(矢鏃)형 노즐(20)이 부착되고. 이들 노즐(20)은 압송장치(35)와 연결되어, 노즐(20)에 형성된 분출공(22)을 통하여 액상(液狀)의 활재(滑材)(55)가 추진관(10) 주변 지반으로 분출되는 지중 추진관(10)에 있어서, 노즐(20) 배면에는 추진관(10)과 평행한 분출공(22)이 형성되어 노즐(20) 하부의 유입구(21)를 통하여 압송장치(35)와 연결되고, 노즐(20) 배면 상단에는 후방으로 돌출된 캐노피(canopy)(23)가 형성되어 상기 분출공(22)을 통한 토사유입을 방지함을 특징으로 하는 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관이다.
또한, 상기 추진관(10) 외주면의 동일 종단선 상의 인접한 노즐(20) 사이에는 유도판(40)이 설치되되, 유도판(40)의 양 측단에는 하단이 추진관(10) 외주면과 접하는 측벽(41)이 각각 형성되고, 이들 측벽(41)에는 다수의 유출구(42)가 형성되며, 유도판(40) 내측 중심부에는 분할벽(43)이 형성되고, 상기 유도판(40)의 양단은 각각 전방측 노즐(20)의 후단과 후방측 노즐(20)의 상면에 고정되되, 전방측 노즐(20)의 캐노피(23)와 유도판(40)의 선단에는 각각 결합요부(24) 및 이와 일치하는 형상의 결합돌부(44)가 형성되고, 후방측 노즐(20)의 상면과 유도판(40)의 후단부에는 나사공이 형성되며 이들 나사공에 체결나사(45)가 체결됨을 특징으로 하는 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관이다.
본 발명을 통하여, 선도 추진관 주변 활재의 효과적인 분출이 가능하며, 이로써 추진관의 추진저항을 저감하고 주변 지반의 안정성을 확보하여, 시공 효율성 및 안정성을 제고하고 공기를 단축하며 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 4는 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 관추진 공법의 강제(鋼製) 추진관(10) 중 선도(先導) 추진관(10)으로서, 외주면에는 다수의 시촉(矢鏃)형 노즐(20)이 부착되며, 내부에는 이들 노즐(20)에 가압된 액상 활재(55)를 공급하는 압송관(11)이 설치된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명 노즐(20)의 상세한 구성을 도시한 것으로, 도 5를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 노즐(20) 배면 중심부에는 분출공(22)이 형성되며, 노즐(20) 배면 상단에는 후방으로 돌출된 캐노피(canopy)(23)가 형성되는데, 이 캐노피(23)는 도 8에서와 같이 추진관(10)의 추진과정에서 주변 토사가 노즐(20)의 후방측 분출공(22a)을 통하여 유입되는 것을 방지하는 일종의 차단벽 역할을 수행한다.
또한 도 6에서와 같이, 본 발명에서는 노즐(20)의 분출공(22)과 압송관(11)을 연결하는 유입구(21)를 착탈식으로 구성하여 추진관(10)에 노즐(20)을 용이하게 장착할 수 있도록 하였다.
본 발명의 분출공(22)은 도 7 및 도 8에서와 같이, 추진관(10)과 평행한 방향으로 형성되며, 분출공(22)의 말단 개구부는 추진관(10)과 직각을 이루는 면에 형성되는데 이러한 구성을 통하여 분출공(22)을 통한 주변 토사의 유입을 상당 수준 저감할 수 있을 뿐 아니라 추진관(10) 외주면과 굴착면간에 활재(55)를 균일하게 분포시킬 수 있다.
즉, 분출공(22)이 상방의 경사를 가질 뿐 아니라 분출공(22)의 말단 또한 경사면에 형성된 도 2 및 도 3의 종래 노즐(20)에서는 개구부의 면적이 상대적으로 확장될 수 밖에 없으므로 토사의 유입을 효과적으로 차단하기 어려운 반면, 분출공(22)의 말단이 직각면 상에 형성되는 본 발명의 노즐(20)에서는 개구부의 면적이 상대적으로 축소되므로 활재(55)의 분출압이 집중될 수 있으며 토사의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 노즐(20)에서는 도 8에서와 같이, 활재(55)의 분출이 추진관(10)의 외주면과 평행한 방향으로 이루어지므로 활재(55)를 추진관(10)의 외주면 전면에 고르게 분포시킬 수 있다.
본 발명의 노즐(20)에는 기본 분출공(22)으로서 배면 중심부에 대구경 후방 분출공(22a)이 구성되는데, 이 밖에도 도시된 실시예에서와 같이, 노즐(20) 양 측면에 소구경 측방 분출공(22b)이 추가로 구성될 수도 있다.
한편, 도 9 및 도 10은 종단상 즉, 추진관(10) 중심선과의 평행선 상에 위치하고 서로 인접한 노즐(20)을 연결하여 노즐(20)을 조밀하게 설치한 것과 같은 효과를 나타낼 수 있도록 한 유도판(40)을 예시한 것으로, 그 상세한 구성은 다음과 같다.
도 9에서와 같이, 본 발명의 유도판(40)은 양 측단에 추진관(10)의 외주면에 하단이 접하는 측벽(41)이 형성되고 이들 측벽(41)에는 다수의 유출구(42)가 형성되어 전방측 노즐(20)의 후방 분출공(22)을 통하여 분출된 활재(55)를 유도하여 추진관(10) 외주면에 고르게 분포시키는 역할을 수행한다.
도 10에서와 같이, 본 발명의 유도판(40) 내측 중심부에는 분할벽(43)이 형성되는데 이는 분출된 활재(55)를 분류(分流)하는 역할 뿐 아니라, 유도판(40) 표면에 작용하는 토압에 의하여 유도판(40)이 변형되는 것을 방지하는 역할 또한 수행한다.
도 10에 예시된 바와 같이, 유도판(40)의 양단은 각각 전방측 노즐(20)의 후단과 후방측 노즐(20)의 상면에 고정되는데, 전방측 노즐(20)의 캐노피(23)와 유도판(40)의 선단에 각각 결합요부(24) 및 이와 일치하는 형상의 결합돌부(44)를 형성하고, 후방측 노즐(20)의 상면과 유도판(40)의 후단부에 나사공을 형성하고 이들 나사공에 체결나사(45)를 체결함으로써, 유도판(40)과 노즐(20)의 견고하고 정확한 결합이 가능하다.
도 1은 추진관 압입공법 설명도
도 2는 종래의 활재 노즐이 설치된 추진관 시공상태 대표단면도
도 3은 종래의 활재 노즐이 설치된 추진관 사시도
도 4는 본 발명의 활재 노즐이 설치된 추진관 사시도
도 5는 본 발명의 활재 노즐 배면 사시도
도 6은 본 발명의 활재 노즐 저면 분해 사시도
도 7은 본 발명의 활재 노즐 배면 부분절단 사시도
도 8은 본 발명의 활재 노즐이 설치된 추진관 시공상태 대표단면도
도 9는 유도판이 적용된 본 발명의 일 실시예 사시도
도 10은 도 9 실시예의 유도판 발췌 부분절단 분해사시도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : 추진관
11 : 압송관
19 : 관통공
20 : 노즐
21 : 유입구
22 : 분출공
23 : 캐노피(canopy)
24 : 결합요부
31 : 토류벽
32 : 반력벽
33 : 추진장치
34 : 보조추진체
35 : 압송장치
40 : 유도판
41 : 측벽
42 : 유출구
43 : 분할벽
44 : 결합돌부
45 : 체결나사
55 : 활재(滑材)
Claims (3)
- 외주면에 다수의 시촉(矢鏃)형 노즐(20)이 부착되고, 이들 다수의 시촉형 노즐(20)은 압송장치(35)와 연결되어, 노즐(20)에 형성된 분출공(22)을 통하여 액상(液狀)의 활재(滑材)(55)가 추진관(10) 주변 지반으로 분출되는 지중 추진관(10)에 있어서,노즐(20) 배면에는 추진관(10)과 평행한 분출공(22)이 형성되어 노즐(20) 하부의 유입구(21)를 통하여 압송장치(35)와 연결되고;노즐(20) 배면 상단에는 후방으로 돌출된 캐노피(canopy)(23)가 형성되어 상기 분출공(22)을 통한 토사유입을 방지함을 특징으로 하는 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관.
- 제1항에 있어서, 추진관(10) 외주면의 동일 종단선 상의 인접한 노즐(20) 사이에는 유도판(40)이 설치되되;유도판(40)의 양 측단에는 하단이 추진관(10) 외주면과 접하는 측벽(41)이 각각 형성되고;이들 유도판(40) 양 측단의 측벽(41)에는 다수의 유출구(42)가 형성되며;유도판(40) 내측 중심부에는 분할벽(43)이 형성됨을 특징으로 하는 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관.
- 제2항에 있어서, 유도판(40)의 양단은 각각 전방측 노즐(20)의 후단과 후방측 노즐(20)의 상면에 고정되되, 전방측 노즐(20)의 캐노피(23)와 유도판(40)의 선단에는 각각 결합요부(24) 및 이 결합요부(24)와 일치하는 형상의 결합돌부(44)가 형성되고;후방측 노즐(20)의 상면과 유도판(40)의 후단부에는 나사공이 형성되며 이들 유도판(40) 후단부에 형성된 나사공에 체결나사(45)가 체결됨을 특징으로 하는 토사유입 방지형 활재 노즐이 설치된 지중 추진관.
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2009
- 2009-03-26 KR KR1020090025963A patent/KR100912227B1/ko active IP Right Grant
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