KR100989946B1 - 확폭된 플랜지부를 구비한 티형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법 - Google Patents

Abstract

비 개착식으로 지중에 지하터널과 같은 구조물을 시공하기 위하여 시점부에서 종점부까지 강관을 압입하여 루프 구조물과 같은 강관 구조체를 시공함에 있어 상기 강관을 보다 효율적이고 경제적으로 시공할 수 있는 비 개착식 지중구조물 시공방법이 개시된다. 이는 종래와는 달리 T형 가이드부가 확폭된 플랜지부를 구비하고 있어 강관을 안정적으로 밀착하여 압입시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 강관(인접강간)의 내부는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드 부의 최소화된 플랜지 및 복부와 소정의 두께로 형성된 확폭된 플랜지부에 의하여 실질적으로 강관 내부를 기계적 굴착기를 사용할 수 있으므로 강관 내부 굴착의 시공성 및 작업성이 크게 향상되어 공기를 최소화 시킬 수 있게 되어 보다 경제적인 지중구조물 시공이 가능하게 된다.

비개착식, 강관, 지중구조물, 압입

Description

확폭된 플랜지부를 구비한 티형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR UNDER-GROUND STRUCTURE CONSTRUCTION USING T-SHAPED GUIDER WITH LAGGED FLANGES}

본 발명은 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 비 개착식으로 지중에 지하터널과 같은 구조물을 시공하기 위하여 시점부에서 종점부까지 강관을 압입하여 루프 구조물과 같은 강관 구조체를 시공함에 있어 실제 기계식 굴착기를 사용할 수 있도록 한 비 개착식 지중구조물 시공방법에 관한 것이다.

현재 보편적으로 적용되고 있는 대표적인 비 개착식 지하구조물 시공공법으로는 강관 루프공법을 들 수 있다.

상기 강관루프 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 가설용 소형 강관을 순차적으로 압입 연결하여, 강관들에 의한 루프(강관 구조체)를 형성하고, 강관 구조체 하부 또는 내측의 토사를 제거하면서 지지보와 가설기둥을 설치하고, 제거된 토 상 등에 의하여 형성된 공간에 예컨대 콘크리트를 타설하여 구조물을 축조하게 된다.

이와 관련하여 특허 제 813910호(강관루프 구조체)에서는 상기 강관루프 공법의 문제점을 개시하고 있는데 이를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 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 된다.

강관루프의 축조과정을 간단히 설명하면, 먼저 전진기지(공사 시점부의 수직갱)에서 조성할 구체의 크기를 고려하여 구체 외곽면에 600~800mm 정도의 가설용 강관(1)을 수평 압입하고 강관 내에 콘크리트를 타설하여 도 1a와 같이 강관 루프를 형성하게 된다.

전진기지로부터 구조물이 축조될 강관루프의 안쪽/하부를 굴착하게 되는데 굴착은 상부하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 강관루프의 안쪽 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 1b와 같이 단순한 고리형태(2,3)로 연결되어 있을 뿐이므로, 강관 루프 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 1b에 도시된 바와 같이, 강관 측면 중앙 부에 한 쌍의 ㄱ자형 고리(2)와 T자형 걸쇠(3)가 부착된 요철의 연결구조로 기 압입된 강관들을 상호 고리형태로 연결하여 시공하는데, 이 경우 상기 연결구조는 하중에 견디는 역할보다는 강관의 위치 이탈을 방지하기 위한 개념에 불과하다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 강관루프의 연결부위에 횡방향 강성을 확보할 수 없는 문제점이 있기 때문에 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 상부슬래브(60), 벽체(65), 및 하부슬래브(80) 등을 위한 철근과 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 지중 구조물을 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 있다고 개시하고 있다.

이에, 상기와 같은 종래 강관루프 공법의 제반 문제점을 해소하기 위하여, 강관루프에 이용되는 강관들을 서로 구조적으로 일체화시켜 상기 가설재(4,5)의 설치를 배제시킨 방법이 상기 특허 제 813910호(강관루프 구조체)에 소개되어 있다.

즉, 도 1c와 같이 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 강관 구조체에 있어서,

횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치하되, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈(21)이 형성되고, 상기 수평홈(21)의 내측으로는 이 수평홈에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(22)가 설치되며, 상기 수평홈(21)의 타측에는 이 수평홈과 대응하는 한 쌍의 앵글(23)들이 설치되고, 상기 앵글들 사이에는 일정간격마다 연통홈(24)이 형성된 다수의 강관(20)들이 상호 정렬된 상태로 측 방향 결합시키되,

상기 앵글(23)들은 ㄱ자 형태로 이루어져서 그 일단측 일면이 강관의 일측 외면 양쪽에 서로 대향되게 고정 설치되고, 그 타단 측 다른 인접한 강관의 수평홈 단부 안쪽방향으로 경사진 상태로 면 마찰을 이루며 슬라이드 되며,

상기 앵글들의 사이에는 도 1d와 같이 일정길이의 수평부재와, 이 수평부재의 단부에 수직방향으로 형성되는 수직부재로 이루어져서 T형상으로 이루어진 걸고리(25)가 고정설치되고, 상기 지지대(22)의 일측에는 ㄷ형상으로 이루어지되, 상기 걸고리의 수평부재가 측방향으로 관통되기 위한 슬라이드 홈이 형성된 걸쇠(26)가 고정 설치되어서, 상기 걸고리(25)와 걸쇠(26)가 측방향 결합을 이루며 슬라이드되면서 다수의 강관(20)들이 보다 확실하게 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 특징으로 하는 강관루프 구조체가 소개되어 있다.

하지만, 이러한 방법은 강관을 서로 구조적으로 일체화시키는 작용은 가능하지만, 첫째, 강관들 내부에 여러 부재(지지대, 앵글, T형상의 걸고리, 걸쇠)가 함 께 형성되어 있어 그 내부를 굴착할 때 이들이 차지하는 공간에 의하여 굴착 작업이 방해받아 인력으로 굴착할 수밖에 없기 때문에 굴착의 효율성이 떨어져 공기가 더 소요될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

둘째, 상기 부재들을 강관에 고정시키는 작업은 주로 용접에 의하여 그 부착성능을 확보할 수밖에 없는데 이러한 작업은 많은 시간과 노력을 요구하기 때문에 강관 제작 및 압입에 있어 공종이 복잡해질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

셋째, 상기 부재들을 구비된 강관을 압입할 때, 상기 부재를 수용하기 위하여 강관에 수평홈이 크게 형성될 수밖에 없어 구조체로 기능하는 강관의 재료 손실이 많을 수밖에 없어 구조적으로 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.

넷째, 상기 부재들이 형성되는 공간(S)은 콘크리트가 충전되지 않기 때문에 상기 공간은 누수의 원인이 될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 비 개착식으로 지중구조물을 시공함에 있어서, 지중에 구조물을 축조하는 강관 루프 공법에 적용되는 강관 구조체를 시공함에 있어 강관을 밀착시켜 압입하되, 그 시공성 및 경제성을 충분히 확보할 수 있으면서도 강관과 강관의 인접부위에 대한 수밀성을 충분히 확보할 수 있고, 강관 내부를 굴착할 때 실제로 기계적 굴착장치를 이용할 수 있는 강관 내부 공간을 충분히 확보할 수 있어 보다 신속한 강관 압입 시공이 가능하도록 할 수 있는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 강관을 서로 밀착시켜 압입시키기 위하여 기준 강관에 길이방향으로 가이드용 개구부를 형성시키되, 상기 가이드용 개구부에 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부가 끼워지면서 인접 강관이 기준 강관에 밀착되면서 압입될 수 있도록 하였다.

상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부의 경우 강관의 외주면에 용접의 형태로 형성시킬 수도 있지만 이러한 방법은 용접에 의한 부착성능 확보라는 점에서는 유리한 반면, 플레이트 형태의 복부를 둥근 외주면에 용접하는 작업이 쉽지 않고 품질관리가 용이하지 않을 수 있어, 상기 복부에는 굴곡판을 형성시켜 놓고 상기 굴곡판을 강관의 외주면에 볼트와 같은 체결구로 간단하게 형성시킬 수 있도록 하였다.

나아가, 상기 인접 강관에는 다른 인접강관이 동일한 방식으로 밀착되면서 압입되게 된다.

이에 강관과 인접한 강관이 공간을 작게 차지하는 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부에 의해서 서로 밀착되는 구조로 되어 있음에도 불구하고 확폭된 플랜지부의 두께에 의하여 기계적 굴착장치를 사용하여도 옆에 위치한 강관에 영향을 주지 않아 가장 공기를 많이 차지하는 강관 내부 굴착이 실제 기계화 될 수 있어 강관 압입 및 콘크리트 충전 작업이 매우 효율적으로 이루어지게 된다.

말하자면, 본 발명은 강관 내부에 강관을 밀착시켜 압입시키기 위한 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부를 구비함으로써 강관 압입 시 T형 가이드부의 보강 및 강관을 건드리지 않으면서 강관을 밀착시켜 시공할 수 있도록 한 것이다.

둘째, 상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부는 그 크기를 최소화 하여 그 차지하는 공간을 최적화하고, 이와 더불어 상기 T형 가이드부의 복부가 삽입되는 가이드용 개구부도 그 크기를 최적화 하여 강관의 밀착 압입을 위한 그 재료적 손실이 최소화 될 수 있도록 하였다.

셋째, 상기 가이드용 개구부와 이에 끼워지는 T형 가이드부에 의한 공간에는 별도의 방수재를 더 주입하도록 하여 상기 공간이 누수의 유도로가 되는 현상을 방지할 수 있도록 하였다.

넷째, 상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부는 강관의 밀착 압입을 위한 일종의 가이드 부재이기 때문에 강관의 외주면에 형성시킬 때, 강관의 길이방향으로 연속시켜 형성시키거나 일정한 간격을 두고 형성시킴으로서 그 재료절감이 가능하도록 하였다.

본 발명에 의하여 강관은 실제 기계식 굴착기를 이용하여 서로 밀착하여 압입될 수 있기 때문에 공기 단축, 안전성 및 경제성을 확보할 수 있는 강관 압입체 시공이 가능하게 된다.

즉, 강관의 내부는 상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부의 최소화된 플랜지, 복부에 의하여 그 공간을 최대한 확보할 수 있으면서도 기계적 굴착기를 사용하여도 이미 압입된 강관들을 건드리면서 강관 파손 문제가 발생하여 실제 기계식 굴착기를 사용하지 못하는 문제점을 해결할 수 있어 강관 내부 굴착의 시공성 및 작업성이 크게 향상되어 공기를 최소화 시킬 수 있게 되어 보다 경제적인 지중구조물 시공이 가능하게 된다.

또한, 압입을 위한 강관 제조 시 T형 가이드부의 형성 작업이 용이하고, 강관 압입을 위한 부재의 재료적 손실을 최소할 수 있어 보다 효율적이고 경제적인 강관 압입에 의한 지중구조물 시공이 가능하게 된다.

또한, 상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부를 사용함에 따라 보다 안정적인 강관의 압입이 가능하게 된다. 즉, 상기 T형 가이드부를 확폭된 플랜지부에 의하여 보강할 수 있게 된다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

<상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부가 형성된 강관>

본 발명은 먼저 비 개착식으로 지중구조물을 시공해야 하므로 공사시점부와 종점부에는 지중을 수직으로 굴착하여 일정한 수직갱을 형성시키고, 상기 수직갱 하부에는 강관 압입을 위한 장치가 구비됨을 전제로 하며 이러한 장치는 압입수단(유압잭), 반력대 및 이들을 설치하기 위한 가시설이 이 될 것이며, 이러한 장치는 통상적으로 이용되는 것을 이용하면 된다.

이에 상기 수직 갱 하부에 반력대에 의하여 지지된 유압잭 선단에 강관을 세팅하고 상기 유압잭의 작동에 의하여 지중에 지반을 굴착하면서 동시에 강관이 압입되도록 하는 시공과정을 거치게 된다.

이러한 압입 시공과정에 이용되는 강관들(100,200,300)을 도시한 것이 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d이다.

먼저 상기 강관들은 모두 일정한 직경을 가진 원형 강관이 이용될 수 있는데 통상은 1개의 기준 강관(100)을 먼저 압입한 후, 도 3과 같이 이러한 기준 강관을 기준으로 그 일 측방에 수평으로 인접 강관들(200,300)을 차례대로 압입시켜 강관에 의한 구조체가 시공되게 된다.

이에 상기 기준 강관(100)의 경우 도 2a와 같이 추후 지반에 압입된 후 인력에 의하여 절개방식으로 형성되는 것으로써 외주면에 길이방향으로 가이드용 개구부(110)가 형성 된다.

이러한 가이드용 개구부(110)는 길이방향으로 연속적으로 파여진 홈이라고 볼 수 있으며, 기준 강관(100)은 최초 상기 개구부가 형성되어 있지 않은 원형 강관이며, 이는 후술되는 인접강관들(200,300)도 마찬가지이다.

이러한 가이드용 개구부(110)는 후술되는 인접 강관(200)의 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부(220)의 상기 복부(222)가 삽입될 정도로만 형성시켜 그 재료적 손실에 의한 강관의 구조적 강성이 저하되지 않도록 하게 된다.

이에 본 발명의 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110)에는 도 3과 같이 인접 강관(200)이 끼워져 밀착되면서 압입되게 됨을 알 수 있는데, 이에 인접 강관(200)의 경우 도 2b와 같이 일측 외주면에는 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 T형 가이드부(220)가 형성되어 있고 상기 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 T형 가이드부(220)와 대향되는 외주면에는 가이드용 개구부(210)가 역시 압입 후 절개방식으로 형성된다.

이에 상기 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 T형 가이드부(220)의 플랜지(221)는 플레이트 형태의 강판으로 형성될 수 있으며, 상기 플랜지(221)는 도 3과 같이 기준 강관(100)의 내측면에 상하단이 접하도록 하면서 그 차지하는 공간이 최소화되도록 그 높이가 정해지게 된다.

즉, 상기 플랜지(221)의 상하 높이는 기준 강관 내측면에 그 상단 및 하단이 밀착되는 한도에서 가장 작은 높이를 가지도록 하여 기준 강관(100) 내측에서 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부(220)가 차지하는 공간이 최소화되도록 하게 된다.

상기 T형 가이드부(220)의 복부(222)는 앞서 살펴본 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110)에 직접 삽입되는 부재로서 상기 복부(222)는 플랜지(221) 일측면에 일측이 고정되고 타측은 후술되는 확폭된 플랜지부(223)에 고정된다.

상기 복부(222)도 플레이트 형태의 강판으로 형성될 수 있는데 그 길이 또한 도 3과 같이 최소한으로 하여 플랜지(221)가 기준 강관의 내측면에 세팅될 수 있도록 하게 된다.

나아가 본 발명에서는 복부(222,322)에 강관의 외주면에 대응하는 굴곡판과 같은 확장된 플랜지부(223.323)를 더 형성시킨 상태에서 상기 확장된 플랜지부(223.323)을 플랜지(221,321)와 복부(222,322)와 미리 일체로 제작한 다음, 상기 확장된 플랜지부(223.323)를 강관들(200,300)의 외주면에 용접이 아닌 볼트 및 너트 방식으로 고정시킬 수 있도록 하였다.

이럴 경우 용접 공종을 피할 수 있으며, 보다 보강된 T형 가이드부(220,320) 세팅이 가능하게 된다.

이와 같이 상기 플랜지, 복부 및 확폭된 플랜지부에 의한 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부(220,320)에 의하면 서로 밀착 압입되는 기준강관과 인접강관(100,200,300)은 기계식 굴착기를 사용하여 그 내부를 굴착하면서 압입할 수 있게 된다.

즉, 강관(100,200,300)은 굴착기를 이용하여 선도 굴착하면서 동시에 별도의 압입장비로 압입시키게 된다. 따라서 굴착과 동시에 강관(100,200,300)을 시공하게 되며, 이렇게 압입된 이후에 앞서 살펴본 가이드용 개구부(110,210,310)를 인력으로 형성시키게 되는데,

본 발명의 확폭된 플랜지부(223,323)는 종래 단순 T형 가이드부와 대비하여 보다 안정적으로 강관 압입이 가능하게 되며, 그 두께만큼 강관들의 배치간격을 이격시켜 확보할 수 있으므로 기계식 굴착기 작동 시 옆의 강관을 건드리는 등 문제가 발생하지 않으므로 먼저 시공된 강관들을 손상시키지 않을 수 있다는 장점이 있게 된다.

이는 종래에도 굴착기를 이용하여 강관을 압입시키는 예가 시도된 바 있으나 실제 굴착기로 시공할 때, 옆에 배치된 강관과의 이격거리를 확보하지 못하고 굴착기 굴진 시 옆의 강관을 건드려 파손되는 문제점을 일거에 해결할 수 있는 것으로서 실제 기계식 굴착기를 사용하지 못하는 현실적인 문제점을 해결할 수 있는 매우 중요한 수단이 된다.

말하자면, 상기 확폭된 플랜지부(223,323)는 그 차지하는 두께에 의하여 강 관의 압입 시 T형 플랜지를 보강하면서도 강관들이 최대한 밀착하면서 압입되도록 하고, 굴착기에 의한 굴차 작업 시 옆에 배치된 강관에 영향을 주지 않도록 강관들의 이격거리를 최소한으로 확보할 수 있도록 하는 핵심적 기술적 구성이 됨을 알 수 있다.

이때 다른 인접 강관(300)은 도 3과 같이 먼저 기준 강관(100)에 밀착되어 압입된 인접 강관(200)에 밀착되어 압입되는 강관인데, 인접 강관(200)과 동일한 방법으로 지반에 압입되는 것이므로 역시 위에서 살펴본, 플랜지(321), 복부(322) 및 확폭된 플랜지부(333)가 구비된 T형 가이드부(320)가 형성되며, 압입 후 역시 가이드용 개구부(310)가 형성된다.

이에 본 발명은 기준 강관(100)을 제외하고는 인접 강관들(200,300)의 구성은 서로 동일함을 알 수 있으며, 상기 기준 강관 및 인접 강관들은 서로 밀착되어 강관 구조체를 형성하게 된다.

또한, 도 3과 같이 상기 플랜지(221)에는 구멍(224)이 이격되어 다수 형성되도록 하여 가이드용 개구부(110)가 형성되어 있는 강관 내측면에 방수재(400)가 충진될 수 있도록 하여 수밀성을 확보할 수 있도록 하게 된다.

이와 같이 본 발명에 사용되는 강관들인 기준 강관, 인접 강관들을 준비한 상태에서 상기 강관들을 지중에 압입하는 과정을 아래에서 살펴보도록 한다.

<상기 확폭된 플랜지부가 구비된 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법>

도 3은 강관들의 결합상태도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 강관들 의 압입 공종을 개략적으로 도시한 것이다.

먼저, 도시하지 않았지만 강관 압입을 위하여 공사 시점부 및 공사 종점부에는 수직갱을 미리 형성시키고,

상기 수직갱 하부에 가시설 등을 설치한 후, 반력대, 유압잭 등을 미리 설치하여 공사 시점부와 종점부 사이에 소요의 길이를 가진 강관들을 서로 밀착시켜 압입시키게 된다.

이러한 압입된 강관들은 도 3과 같이 강관 구조체를 형성시키게 되는데, 필요에 따라서는 도 4b 및 도 4b와 같이 강관 구조체의 양 단부 하부에서 하방으로 강관 벽체 구조체에 해당하는 강관들을 더 압입할 수 있을 것이다.

이에 먼저, 앞에서 살펴본 기준 강관(100)을 압입하게 되는데 이러한 기준 강관은 다른 인접 강관을 기준 강관과 수평으로 압입 시킬 수 있는 기준선 역할을 하게 된다.

따라서, 기준 강관은 설계에 따라 일정한 방향으로 정밀하게 시공되어야 한다. 이러한 기준 강관은 일정한 길이를 제작된 것을 지중에 압입하면서 다수의 기준 강관을 길이방향으로 연결해 가면서 압입 시키게 된다.

이때, 기준 강관(100)을 압입시키면서 내부 공간(S)의 토사 등을 굴착기로 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등은 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

단지 기준 강관(100)이 압입되는 지반이 만약 풍화토 또는 암반인 경우에는 인력으로 굴착하기가 거의 불가능 하므로, 기계식 굴착기를 사용해야 하는데 종래 기준 강관(100)은 원형 강관의 형태로서 기계식 굴착기 사용이 가능하게 된다.

이에 기준 강관(100)의 압입 시공이 완료되면, 그 내부 공간(S)은 빈 공간으로 형성되어 있게 되므로, 인접강관(200)이 끼워질 위치를 고려하여 가이드용 개구부(110)를 길이방향으로 형성시키게 된다.

다음으로는 상기 가이드용 개구부(110)에 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 인접강관(200)을 역시 굴착기를 이용하여 압입시키게 된다.

즉, 인접 강관(200)의 플랜지(221)가 기준 강관(100)의 내측으로 끼워지고, 복부(222)가 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110)에 삽입되도록 하여 기준 강관(100)을 기준으로 인접 강관(200)이 도 3과 같이 지반(A)에 수평하게 압입되도록 한다.

이때, 상기 가이드용 개구부(110)에 삽입되는 T형 가이드부(220)는 그 크기를 최소화하여 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110) 부위 내면에 최대한 밀착시켜 기준 강관(100)의 내측 공간(S)을 최소한으로 차지하도록 하게 된다.

역시 인접 강관(200)을 압입시키면서 그 내부 공간(S)의 토사 등을 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등도 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

이와 같이 인접 강관(200)을 기준 강관(100)에 밀착시켜 압입시킨 상태에서는 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 T형 가이드부(220)에 의하여 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110) 부위의 공간(S1)이 폐색되는데, 앞서 살펴본 것과 같이 T형 가이드부(220)의 플랜지(221)에 미리 형성시킨 구멍(224)을 통해 상기 공간(S1)에 몰탈과 같은 방수재(400)를 채워 넣어 상기 공간(S1)이 누수로 역할을 하지 않도록 함이 바람직하다.

나아가, 상기 확폭된 플랜지부(223)의 두께 만큼 이격된 위치에서 기계식 굴착기를 굴진시키면서 인접강관(200)을 압입시킬 수 있으므로 먼저 시공된 기준강관(100)을 건드리면서 파손시키는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

이에 일단, 기준 강관(100)과 인접 강관(200)의 압입 시공 작업이 완료되면, 인접 강관(200)에 다른 인접 강관들(300)을 기준 강관에 인접 강관을 밀착시켜 압입하는 과정과 동일하게 시공하게 된다.

즉, 인접강관(200)에 있어 가이드용 개구부(210)를 형성시키고, 다른 확폭된 플랜지부(223)이 구비된 인접 강관들(300)의 플랜지(321)가 인접 강관(200)의 내측으로 끼워지고, 복부(322)가 인접 강관(200)의 가이드용 개구부(210)에 삽입되도록 하여 인접 강관(200)을 기준으로 다른 인접 강관들(300)이 지반(A)에 수평하게 압입되도록 한다.

역시, 상기 가이드용 개구부(210)에 삽입되는 T형 가이드부(320)는 그 크기를 최소화하여 인접 강관(200)의 가이드용 개구부(210) 부위 내면에 최대한 밀착시켜 인접 강관(200)의 내측 공간(S)을 최소한으로 차지하도록 하게 된다.

역시 다른 인접 강관들(300)을 압입시키면서 그 내부 공간(S)의 토사 등을 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등도 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

역시 이와 같이 다른 인접 강관들(300)을 인접 강관(200)에 밀착시켜 압입시킨 상태에서도 T형 가이드부(320)에 의하여 인접 강관(300)의 가이드용 개구부(210) 부위의 공간(S2)이 폐색되는데, 앞서 살펴본 것과 같이 T형 가이드부(320)의 플랜지(321)에 미리 형성시킨 구멍을 통해 상기 공간(S2)에 몰탈과 같은 방수재 를 채워 넣어 상기 공간(S2)이 누수로 역할을 하지 않도록 한다.

이에 기준광관, 인접강관들이 압입된 이후에는 도 4a 및 도 4b와 같이 강관들(100,200,300)의 내부 공간(S)에 콘크리트와 같은 채움재(500)를 채워 넣게 되며, 통상은 기준 강관(100) 내부에 철근조립체 등을 더 배근하고 상기 채움재를 채워넣게 된다.

이에 상기 강관들(100,200,300)의 내부 공간(S)에 채움재(500)가 양생되면 기준 강관, 인접 강관들(200,300)은 서로 구조적으로 확실하게 일체화되어 연결되게 됨을 알 수 있다.

이와 같이 기준 강관(100), 인접 강관(200) 및 다른 인접 강관(300)들을 소요의 강관 구조체를 시공하기 위한 개수를 시공하게 되면, 예컨대 도 4a와 같이 전체 강관 구조체가 루프 구조물의 형태로 시공될 수 도 있고, 도 4b와 같이 역 ㄷ자 형태의 구조물 등 다양한 형태로 시공이 가능하게 된다.

이에 상기 강관 구조체로서 루프 구조물 또는 역 ㄷ자 형태의 구조체의 경우에는 그 하부 또는 내측을 굴착기 등을 이용하여 통상의 방법으로 굴착하고, 굴착된 공간에 소요의 콘크리트 지중구조물(600)을 별도로 시공하게 된다.

이때, 기준 강관(100)은 상기 루프 구조물에 있어 시점부가 될 수도 있고, 중간부가 될 수도 있는데, 이는 강관 구조체의 형태에 따라 적의 선택이 가능하며, 역 ㄷ자 형태의 구조체와 같이 굴곡부위(A1,A2)서는 새로운 기준 강관(100a,100b)를 기준으로 강관 구조체를 시공하게 된다.

<확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물용 강관배치구조>

상기 강관 배치구조는 도 3과 같이 기준 강관(100), 인접 강관(200) 및 다른 인접 강관(300)으로 구성되는데,

먼저 상기 기준 강관(100)은 먼저 지반(A)에 압입되면서 그 내부가 굴착되며 압입된 이후에 그 외주면에 길이방향으로 가이드용 개구부(110)가 형성된다. 추후 상기 기준 강관(100) 내부 공간에는 채움재(500)가 형성된다.

이러한 기준 강관(100)에 밀착되어 압입된 것이 확폭된 플랜지부(223)가 구비된 인접 강관(200)인데, 상기 인접 강관(200)은 기준 강관(100)에 밀착되어 압입되는 강관으로써 상기 기준 강관의 가이드용 개구부(110) 내측으로 끼워져 압입되는 플랜지(221) 및 상기 가이드용 개구부(110)를 관통하는 복부(222) 및 확폭된 플랜지부(223)로 이루어진 T형 가이드부(220)가 형성된 것이다.

역시, 상기 인접 강관(200) 내부 공간에는 추후 채움재(500)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

나아가 상기 다른 인접 강관(300)은 인접 강관(200)에 밀착되어 압입되는 강관으로써 상기 인접 강관의 가이드용 개구부(210)의 내측으로 끼워져 압입되는 플랜지(321) 및 상기 인접 강관(200)의 가이드용 개구부(210)를 관통하는 복부(323)및 확폭된 플랜지부(223)로 이루어진 T형 가이드부(320)가 외주면에 돌출되도록 형성된 것이다.

역시, 상기 다른 인접 강관(300) 내부 공간에도 추후 채움재(500)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

이때 앞서 살펴본 것과 같이 기준 강관(100) 및 인접 강관들(200,300)의 가이드용 개구부(110,210,310)는 T형 가이드부(220,320)의 복부(222,322)가 삽입될 수 있을 정도로만 형성되어 상기 개구부로 인한 재료적 손실을 최적화 할 수 있도록 하게 되며,

상기 T형 가이드부(220,320)의 플랜지(221,321)의 상하 높이는 강관 내측면에 그 상면 및 하면이 밀착되는 한도에서 가장 작은 높이를 가지도록 하여 강관 내측에서 T형 가이드부가 차지하는 공간이 최소화되도록 하고,

상기 T형 가이드부(220,320)의 플랜지(221,321)의 상면 및 하면은 가이드용 개구부(110,210,310) 주위의 강관 내측면에 고정시켜 강관들이 서로 일체로 거동하도록 하게 된다.

또한, 상기 플랜지와 강관 내측면에 의한 밀폐공간에는 몰탈과 같은 방수재를 더 주입하여 상기 가이드용 개부부에 의한 누수로가 폐색되도록 하게 된다.

나아가, 상기 인접 강관들의 T형 가이드부는 강관의 외주면에 길이방향으로 연속 또는 이격되어 형성시키고, 강관의 외주면에 용접에 의하여 고정되거나 굴곡판으로 형성되는 확폭된 플랜지부를 구비하여 T형 가이드부가 강관의 외주면에 볼트와 너트와 같은 체결구에 의하여 고정될 수 있도록 한 것이 이용된다.

도 1a는 종래 강관단면 루프공법에 의한 시공단면도,

도 1b는 종래 강관연결 단면도,

도 1c는 종래 강관연결 사시도,

도 1d는 종래 다른 강관연결 단면도,

도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명에 의한 강관들의 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 강관 구조체의 시공순서도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 지중 구조물 시공단면도이다.

<주요 도면부호의 간단한 설명>

100: 기준 강관

200; 인접 강관

300: 다른 인접 강관

400: 방수재

500: 채움재

600: 지중구조물

Claims (10)

1. 비개착식으로 지하터널과 같은 지중구조물을 강관을 압입시켜 시공하는 방법에 있어서, 상기 강관의 압입은

   지반(A)에 기준 강관(100)을 먼저 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부(110)를 형성시키는 제 1단계;

   상기 기준 강관(100)의 가이드용 개구부(110)의 내측으로 끼워져 압입되는 플랜지(221) 및 상기 가이드용 개구부(110)를 관통하는 복부(222) 및 상기 복부에 일체로 형성되며 강관의 외주면에 고정되는 굴곡판인 확폭된 플랜지부(223)로 이루어진 T형 가이드부(220)가 외주면에 돌출되도록 형성된 인접 강관(200)을 상기 기준 강관에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부(210)를 형성시키는 제 2단계;

   상기 인접 강관(200)의 내측으로 끼워져 압입되는 플랜지(321) 및 상기 가이드용 개구부(210)를 관통하는 복부(322) 및 확폭된 플랜지부(323)로 이루어진 T형 가이드부(320)가 외주면에 돌출되도록 형성된 다른 인접 강관(300)들을 상기 인접 강관(200)에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후, 가이드용 개구부(310)를 반복하여 다수의 다른 인접강관(300)들을 형성시키는 제 3단계;

   상기 기준 강관, 인접강관들(200,300) 내부에 콘크리트와 같은 채움재를 채워 넣는 제 4단계;를 포함하며, 상기 T형 가이드부(220,320)는 강관의 외주면에 길이방향으로 연속 또는 이격되어 형성시키되, 강관의 외주면에 용접 또는 볼트와 너트와 같은 체결구로 고정되는 굴곡판과 같은 확장된 플랜지부(223,323)를 가진 T형 가이드부(220,320)로 형성되도록 하고,

   상기 인접 강관들(200,300)의 T형 가이드부(220,320)는 플랜지; 상기 플랜지에 일체로 형성되는 복부; 및 상기 복부에 일체로 형성되며 강관의 외주면에 고정되는 굴곡판인 확장된 플랜지부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기준 강관 및 인접 강관들의 압입은 별도로 설치된 압입장치에 의하여 강관들을 압입하면서 그 내부를 기계적 굴착방식으로 굴착하여 전방으로 압입되도록 함으로써 풍화토 또는 암반의 지반에도 강관들을 서로 밀착시켜 압입될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
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4. 제 1항에 있어서, 상기 기준 강관 및 인접 강관들은 지중구조물의 루프로서 시공되어 상기 루프로 시공된 강관들 하부를 굴착하여 지중구조물 시공을 위한 굴착된 공간을 형성시킨 후, 상기 굴착된 공간에 지중구조물이 시공되도록 하는 것을 특징으로 하는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 기준 강관 및 인접 강관들은 지중구조물의 루프와 측벽부로서 시공되어 상기 강관들로 둘러싸인 내측을 굴착하여 지중구조물 시공을 위하여 굴착된 공간을 형성시킨 후, 상기 굴착된 공간에 지중구조물이 시공되도록 하는 것을 특징으로 하는 확폭된 플랜지부를 구비한 T형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
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