KR101163743B1 - 에이취형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비 개착식 지중구조물 시공방법 - Google Patents

Abstract

작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 굴착한 후, 굴착된 토사나 폐토석들을 외부로 빼내는 작업을 수행하지 않고, 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성을 향상시킴은 물론 안전사고를 예방할 수 있는 수평 강관 압입용 보링장치와 이를 이용하여 지중에 강관을 밀착시켜 안정적이고 신속하게 압입시킬 수 있으며, 압입된 강관에 의한 구조체를 철근으로 구조적으로 일체화시켜 상기 강관들의 구조적 일체성을 확보할 수 있는 에이취형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법이 개시된다.

강관, 압입, 추진, 굴착, 기계화, 철근

Description

에이취형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비 개착식 지중구조물 시공방법{UNDERGROUND STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD USING H-SHAPED STEEL PIPE}

본 발명은 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지중에 수평방향으로 강관을 압입하기 위하여 굴착 및 파쇄를 수행하면서, 동시에 굴착 및 파쇄에 의해 발생되는 토사 및 폐토석들을 동시에 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 수평 강관 압입용 보링장치 및 이를 이용하여 지중에 강관을 압입시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비 개착에 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 지장물의 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 함체의 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.

도 1은 특히 종래 PRS(PIPE ROOF STRUCTURES) 공법에 의하여 지중에 압입된 인접된 강관들(400)에 있어 철근(410) 보강 후 충전된 콘크리트(500)의 예를 도시한 것이다.

이러한 철근은 띠철근(411)과 보강철근(412)으로 조립된 철근망으로서 인접한 2개의 강관(400)의 측면부(C)를 절개하여 상기 철근망이 2개의 강관을 서로 연 결될 수 있도록 하되, 상기 철근망은 길이방향으로 이격되어 설치됨을 알 수 있다.

이때, 다른 2개의 강관들에 있어서는 상기 철근망과 일렬로 배치되지 않도록 하여 역시 길이방향으로 이격되어 설치되도록 함을 알 수 있다.

하지만 이러한 방법만으로는 서로 인접하여 시공된 강관(400)들을 서로 구조적으로 일체화시키지 못하고, 단지 인접 강관들을 기계적으로 구속시켜 줄 정도에 불과하므로, 상기 강관들에 의한 강관구조체는 1개의 일체화된 부재로써 단면설계하지 못하는 문제점이 있어 강관들의 단면크기 등에 있어 과다설계가 될 수밖에 없고 이는 결국 공사비 증가요인이 될 수밖에 없었다.

이하, 종래의 강관루프 공법과의 차이를 설명하기 위하여, 종래의 강관루프 공법에 대하여 보다 구체적으로 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

종래의 강관루프 공법은 도 2와 같이 구조물이 형성될 지중에 미리 강관(1)을 순차적으로 압입, 연결하여 강관 루프를 형성하고, 강관 루프 내측의 내부 토사를 전부 제거하고 구조물을 축조하게 되는데, 도 3에 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 2 및 도 3과 같이 강관 루프를 형성한다.

전진기지로부터 구조물이 축조될 강관루프의 내측(안쪽)을 굴착하게 되는데 굴착은 상부하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 강관루프의 상층부위로부터 하 향으로 단계별로 굴착이 이루어지게 된다.

이때, 굴착은 1차로 강관 루프 하면을 3m 내외의 심도로 굴착하게 되는데, 강관루프에 사용된 강관(1)과 강관(1)은 도 4에 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 4에 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 상부슬래브(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 우 려가 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 5, 도 6 및 도 7에 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 끼워 맞추어진 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 토 사 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 작업 가능한 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.

이러한 종래의 강관루프 공법은 상기한 기술들 외에도 다양한 기술이 제공되어 있으며, 특히 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체도 공개되어 있다.(특허출원 제2005-18780호)

상기한 ‘강관루프 구조체’는 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 것으로서, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈(204)이 형성되고, 상기 수평홈(204)의 내측으로는 이 수평홈에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(202)가 설치되며, 상기 수평홈(204)의 타측에는 이 수평홈과 대응하는 앵글(206)이 설치된 다수의 강관(200)들이 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 구조로 이루어진 ‘강관루프 구조체’와 기타 종래의 강관루프들은 지중에 압입되면서 서로 루프로서 연결되는 것인 바, 강관들을 지중에 대하여 사람의 힘으로는 압입시키는 것이 불가능함으로써, 별도의 추진장치(비트)를 이용하게 된다.

그러나, 별도의 추진장치를 이용하여 강관을 지중에 수평방향으로 압입시키게 되면, 추진장치의 비트에 의해 굴착되거나 파쇄되는 토사 및 폐토석들이 강관 내부에 쌓이게 됨으로써, 작업자가 강관 내부로 들어가서 쌓인 토사 및 폐토석들을 일일이 외부로 배출시켜야 하는 불편한 문제점이 있었다.

즉, 추진장치의 비트를 이용하여 지중을 일정깊이만큼 굴착 또는 파쇄한 후, 작업을 멈추고 작업자가 강관 안으로 들어가 토사 및 폐토석을 외부로 배출시키는 과정을 수차례 반복해야함으로써, 그 작업성이 좋지 못함은 물론, 작업자의 안전사고의 우려도 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 실제 지중에 압입된 강관들을 횡방향으로 서로 구조적으로 일체화시켜 작용 하중에 대하여 1개의 구조물로써 저항할 수 있도록 함으로서 보다 효율적인 강관 구조체 시공이 가능한 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 강관들은 H형 가이드부를 통해 서로 인접하여 압입되도록 함으로서 상기 H형 가이드부를 통해 후술되는 수평강관 압입용 보링장치를 이용한다 할지라도 인접 강관들을 건드려 파손되는 현상을 막을 수 있어 실제 수평 강관 압입용 보링장치를 효과적으로 이용할 수 있는 강관 구조체 시공 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 굴착한 후, 굴착된 토사나 폐토석들을 외부로 빼내는 작업을 수행하지 않고, 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성을 향상시킴은 물론 안전사고를 예방할 수 있는 수평 강관 압입용 보링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강관 시공방법은

지반(A)에 기준 강관을 먼저 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부를 형성시키는 제 1단계;

상기 기준 강관의 가이드용 개구부의 내측으로 끼워져 압입되는 내측플랜지및 상기 가이드용 개구부를 관통하는 복부 및 외측플랜지로 이루어진 H형 가이드부가 외주면에 돌출되도록 형성된 인접 강관을 상기 기준 강관에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부를 형성시키는 제 2단계;

상기 인접 강관의 내측으로 끼워져 압입되는 내측플랜지 및 상기 가이드용 개구부를 관통하는 복부 및 외측플랜지로 이루어진 H형 가이드부가 외주면에 돌출되도록 형성된 다른 인접 강관들을 상기 인접 강관에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후, 가이드용 개구부를 형성시키는 단계를 반복하여 다수의 다른 인접강관들을 형성시키는 제 3단계;

상기 기준 강관, 인접강관들 내부에 철근을 배근하고 콘크리트와 같은 채움재를 채워 넣는 제 4단계;를 포함하되, 상기 철근은 강관들의 측면에 미리 형성시킨 관통홀에 의하여 전체 강관들을 관통하도록 하게 된다.

결국, 본 발명은 강관을 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용하여 서로 밀착되어 압입되도록 하고, 상기 압입된 강관들에는 철근이 관통할 수 있도록 측면 관통홀이 형성되도록 한 것이다.

여기서, 상기 인접 강관들의 H형 가이드부는 내측플랜지; 상기 내측플랜지에 일체로 형성되는 복부; 및 상기 복부에 일체로 형성되는 외측플랜지;로 구성되도록 하여 예컨대 H형강과 같은 가이드부가 강관의 측면에 형성되도록 하게 된다.

또한 수평 강관 압입용 보링장치는, 엔진, 클러치, 변속기 등의 동력발생기기와 동력전달기기가 설치되는 동력부와; 상기 동력부의 선단에 설치되어 지중에 수평방향으로 압입하고자 하는 강관의 후단과 밀착지지되는 강관 푸셔와; 상기 동 력부의 선단 중앙에 설치된 회전축과 길이방향으로 연결되어 지중을 수평방향으로 굴착하여 보링하는 오거와; 상기 오거에 축방향으로 끼워져서, 상기 오거와 함께 지중에 압입되는 강관의 선단을 받쳐줌으로써, 강관의 수평을 유지시키는 새들 어댑터와; 상기 동력부와, 강관 푸셔의 전후진을 안내하기 위하여 바닥면에 길이방향으로 설치되는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 동력부의 일측 또는 양측에는 동력부의 동력전달에 의해 회전되는 모터와, 회전기어를 포함하는 기어박스가 설치되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 트랩의 양측면에는 각각 랙 기어 형상의 가이드 기어가 형성되고, 상기 기어박스의 회전기어가 상기 가이드 기어와 치합되어 회전되면서, 상기 동력부와 강관 푸셔 및 오거가 전,후진되는 것이다.

또한, 상기 오거의 선단에는 수나사형 생크가 형성되고, 후단에는 암나사형 부싱이 형성된 구조로 이루어져서 강관의 길이에 따라 복수개가 결합될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 오거의 축 둘레에는 나선형의 교반날개가 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 강관 푸셔의 일측 또는 타측에, 오거에 의해 굴착,파쇄된 토사 또는 폐토석을 상기 교반날개의 안내에 의해 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되는 것이다.

한편, 상기 새들 어댑터는, 트랙의 선단측에 고정설치되어 강관이 수평으로 이송되도록 지지하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 교반날개에 의해 이송된 토사나 폐토석들을 강관 푸셔의 배출 구로 안내하기 위한 것으로서, 강관 푸셔 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 한편으로, 상기 강관 푸셔의 안쪽에는, 수평 압입하고자 하는 강관의 직경에 맞는 케이싱 어댑터가 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 강관들은 서로 구조적으로 일체화되도록 할 수 있어 그 단면설계 등에 있어 효율적이고 경제성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 강관들을 수평 강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입시킬 때 서로 건디거나 부딪치지 않도록 할 수 있어 기계적 굴착에 따른 시공상 문제점을 일거에 해결할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 수평 강관 압입용 보링장치에 의하면, 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 굴착한 후, 굴착된 토사나 폐토석들을 외부로 빼내는 작업을 수행하지 않고도 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성이 향상됨은 물론 안전사고가 예방되는 매우 유용한 효과가 제공된다.

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 설명하 는 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 H형 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 (후술되는 수평 강관 압입용 보링장치), 반력대(후방지지대) 및 이들을 설치하기 위한 가시설이 이 될 것이며, 이러한 장치는 통상적으로 이용되는 것을 이용하면 된다.

이에 상기 수직 갱 하부에 반력대(반력지지대)에 의하여 지지된 수평 강관 압입용 보링장치에 강관(600,700,800)을 세팅하고 상기 수평 강관 압입용 보링장치의 작동에 의하여 지중에 지반을 굴착하면서 동시에 강관이 압입되도록 하는 시공과정을 거치게 된다.

이러한 압입 시공과정에 이용되는 강관들(600,700,800)을 도시한 것이 도 11a, 도 11b 및 도 11c이다.

먼저 상기 강관들은 모두 일정한 직경을 가진 원형 강관이 이용될 수 있는데 통상은 1개의 기준 강관(600)을 먼저 압입한 후, 도 12a 및 도 12b와 같이 이러한 기준 강관을 (600)기준으로 그 일 측방에 수평으로 인접 강관들(700,800)을 차례대로 압입시켜 강관에 의한 구조체가 시공되게 된다.

이에 상기 기준 강관(100)의 경우 도 11a와 같이 추후 지반에 압입된 후 인 력에 의하여 절개방식으로 형성되는 것으로써 외주면에 길이방향으로 가이드용 개구부(610)가 형성 된다.

이러한 가이드용 개구부(610)는 길이방향으로 연속적으로 파여진 홈이라고 볼 수 있으며, 기준 강관(600)은 최초 상기 개구부가 형성되어 있지 않은 원형 강관이며, 이는 후술되는 인접강관들(700,800)도 마찬가지이다.

이러한 가이드용 개구부(610)는 도 11b와 같이 후술되는 인접 강관(600)의 H형 가이드부(620)의 상기 복부(622)가 삽입될 정도로만 형성시켜 그 재료적 손실에 의한 강관의 구조적 강성이 저하되지 않도록 하게 된다.

이에 본 발명의 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610)에는 도 12a 및 도 12b와 같이 인접 강관(700)이 끼워져 밀착되면서 압입되게 됨을 알 수 있는데, 이에 인접 강관(700)의 경우 도 11b와 같이 일측 외주면에는 H형 가이드부(720)가 형성되어 있고 상기 H형 가이드부(720)와 대향되는 외주면에는 가이드용 개구부(710)가 역시 압입 후 절개방식으로 형성된다.

이에 상기 H형 가이드부(720)가의 내측플랜지(721)는 플레이트 형태의 강판으로 형성될 수 있으며, 상기 내측플랜지(721)는 도 12a 및 도 12b와 같이 기준 강관(600)의 내측면에 상하단이 접하도록 하면서 그 차지하는 공간이 최소화되도록 그 높이가 정해지게 된다.

즉, 상기 내측플랜지(721)의 상하 높이는 기준 강관 내측면에 그 상단 및 하단이 밀착되는 한도에서 가장 작은 높이를 가지도록 하여 기준 강관(600) 내측에서 H형 가이드부(720)가 차지하는 공간이 최소화되도록 하게 된다.

상기 H형 가이드부(720)의 복부(722)는 앞서 살펴본 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610)에 직접 삽입되는 부재로서 상기 복부(722)는 내측플랜지(721) 일측면에 일측이 고정되고 타측은 후술되는 외측플랜지(723)에 고정된다.

상기 복부(722)도 플레이트 형태의 강판으로 형성될 수 있는데 그 길이 또한 도 12a 및 도 12b와 같이 최소한으로 하여 내측플랜지(721)가 기준 강관(600)의 내측면에 세팅될 수 있도록 하게 된다.

나아가 본 발명에서는 복부(722)에 인접 강관의 외주면에 대응하는 굴곡판과 같은 외측플랜지(723)를 더 형성시킨 상태에서 상기 외측플랜지(723)를 내측플랜지(721)와 복부(722)와 미리 일체로 제작한 다음,

상기 H형 가이드부(720)를 강관들(700,800)의 외주면에 용접이 또는 볼트 및 너트와 같은 기계적 체결구를 사용하는 방식으로 고정시킬 수 있도록 하였다.

물론, 상기 H형 가이드부(720)는 통상의 H형강을 이용하여 강관(700,800)에 형성시킬 수도 있을 것이다.

이와 같이 H형 가이드부(720)에 의하면 서로 밀착 압입되는 기준강관과 인접강관(600,700,800)은 기계식 굴착기(후술되는 수평 강관 압입용 보링장치)를 사용하여 그 내부를 굴착하면서 압입할 수 있게 된다.

즉, 강관(100,200,300)은 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 이용하여 선도 굴착하면서 동시에 압입시키게 된다. 따라서 굴착과 동시에 강관(600,700,800)을 압입 시공하게 되며, 이렇게 압입된 이후에 앞서 살펴본 가이드용 개구부(610,710,810)를 인력으로 형성시키게 되는데,

본 발명의 H형 가이드부(620)는 종래 단순 T형 가이드부와 대비하여 보다 안정적으로 강관 압입이 가능하게 되며, 그 두께만큼 강관들의 배치간격을 횡방향으로 이격시켜 확보할 수 있으므로 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치 작동 시 옆의 강관(인접강관을 기준으로 한다면 기준강관을 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치)을 건드리는 등 문제가 발생하지 않으므로 먼저 시공된 강관들을 손상시키지 않을 수 있다는 장점이 있게 된다.

이는 종래에도 기계적 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 외측플랜지(723)는 그 차지하는 두께에 의하여 강관의 압입 시 H형 플랜지를 보강하면서도 강관들이 최대한 밀착하면서 압입되도록 하고, 수평 강관 압입용 보링장치에 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(800)은 도 12a 및 도 12b와 같이 먼저 기준 강관(600)에 밀착되어 압입된 인접 강관(700)에 밀착되어 압입되는 강관인데, 인접 강관(700)과 동일한 방법으로 지반에 압입되는 것이므로 역시 위에서 살펴본, 내측플랜지(821), 복부(822) 및 외측플랜지(823)가 구비된 H형 가이드부(820)가 형성되 며, 압입 후 역시 가이드용 개구부(710)가 형성된다.

이에 본 발명은 기준 강관(600)을 제외하고는 인접 강관들(700,800)의 구성은 서로 동일함을 알 수 있으며, 상기 기준 강관 및 인접 강관들은 서로 밀착되어 강관 구조체를 형성하게 된다.

또한, 도 12a 및 도 12b와 같이 상기 내측플랜지(721)에는 구멍(724)이 이격되어 다수 형성되도록 하여 가이드용 개구부(610)가 형성되어 있는 강관 내측면에 방수재가 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 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법>

도 12a 및 도 12b는 강관들의 결합상태도이고, 도 13 및 도 14는 본 발명에 의한 강관들의 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 12a 및 도 12b와 같이 강관 구조체를 형성시키게 되는데, 필요에 따라서는 도 14 및 도 14와 같이 강관 구조체의 양 단부 하부에서 하방으로 강관 벽체 구조체에 해당하는 강관들을 더 압입할 수 있을 것이다.

이에 먼저, 앞에서 살펴본 기준 강관(600)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(600)을 압입시키면서 내부 공간(S)의 토사 등을 굴착기로 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등은 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치에 의하여 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

단지 기준 강관(600)이 압입되는 지반이 만약 풍화토 또는 암반인 경우에는 인력으로 굴착하기가 거의 불가능 하므로, 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 사용하게 되는데 종래 기준 강관(600)은 원형 강관의 형태로서 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치 사용이 가능하게 된다.

이에 기준 강관(600)의 압입 시공이 완료되면, 그 내부 공간(S)은 빈 공간으로 형성되어 있게 되므로, 인접 강관(700)이 끼워질 위치를 고려하여 가이드용 개구부(610)를 길이방향으로 형성시키게 된다.

다음으로는 상기 가이드용 개구부(610)에 H형 가이드부(720)가 구비된 인접강관(700)을 역시 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입시키게 된다.

즉, 인접 강관(700)의 내측플랜지(721)가 기준 강관(600)의 내측으로 끼워지고, 복부(722)가 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610)에 삽입되도록 하여 기준 강관(600)을 기준으로 인접 강관(700)이 도 12a 및 도 12b와 같이 지반(A)에 수평하게 압입되도록 한다.

이때, 상기 가이드용 개구부(610)에 삽입되는 H형 가이드부(720)는 그 크기를 최소화하여 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610) 부위 내면에 최대한 밀착시켜 기준 강관(600)의 내측 공간을 최소한으로 차지하도록 하게 된다.

역시 인접 강관(700)을 압입시키면서 그 내부 공간(S)의 토사 등을 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 이용하여 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등도 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

이와 같이 인접 강관(700)을 기준 강관(600)에 밀착시켜 압입시킨 상태에서는 H형 가이드부(720)에 의하여 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610) 부위의 공간(S1)이 폐색되는데, 앞서 살펴본 것과 같이 H형 가이드부(720)의 내측플랜지(721)에 미리 형성시킨 구멍(724)을 통해 상기 공간(S1)에 몰탈과 같은 방수재를 채워 넣어 상기 공간(S1)이 누수로 역할을 하지 않도록 함이 바람직하다.

나아가, 상기 외측플랜지(723)의 두께 만큼 이격된 위치에서 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 굴진시키면서 인접강관(200)을 압입시킬 수 있으므로 먼저 시공된 기준강관(100)을 건드리면서 파손시키는 문제점(상기 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치에 장착된 비트가 기준 강관을 건드리면서 파손되는 현상)을 해결할 수 있게 된다.

이에 일단, 기준 강관(600)과 인접 강관(700)의 압입 시공 작업이 완료되면, 인접 강관(700)에 다른 인접 강관들(800)을 기준 강관에 인접 강관을 밀착시켜 압입하는 과정과 동일하게 시공하게 된다.

즉, 인접강관(700)에 있어 가이드용 개구부(710)를 형성시키고, 다른 H형 가이드부(820)가 형성된 다른 인접 강관들(800)이 지반(A)에 수평하게 압입되도록 한다.

역시, 상기 가이드용 개구부(710)에 삽입되는 H형 가이드부(820)는 그 크기를 최소화하여 인접 강관(700)의 가이드용 개구부(710) 부위 내면에 최대한 밀착시켜 인접 강관(700)의 내측 공간(S)을 최소한으로 차지하도록 하게 된다.

역시 다른 인접 강관들(800)을 압입시키면서 그 내부 공간(S)의 토사 등을 굴착하게 되며, 이러한 굴착된 토사 등도 후술되는 수평 강관 압입용 보링장치를 이용하여 수직갱 쪽으로 배토되도록 처리된다.

역시 이와 같이 다른 인접 강관들(800)을 인접 강관(700)에 밀착시켜 압입시킨 상태에서도 H형 가이드부(820)에 의하여 인접 강관(700)의 가이드용 개구부(710) 부위의 공간(S2)이 폐색되는데, 앞서 살펴본 것과 같이 H형 가이드부(820)의 내측플랜지(821)에 미리 형성시킨 구멍을 통해 상기 공간(S2)에 몰탈과 같은 방수재를 채워 넣어 상기 공간(S2)이 누수로 역할을 하지 않도록 한다.

이에 기준광관, 인접강관들이 압입된 이후에는 도 13 및 도 14와 같이 강관들(600,700,800)의 내부 공간(S)에 콘크리트와 같은 채움재(910)를 채워 넣게 되며, 통상은 기준 강관(100) 내부에 철근(920)을 더 배근하고 상기 채움재를 채워 넣게 된다.

이때, 상기 철근(920)의 경우 본 발명에서는 강관들(600,700,800)을 강관들 시공 완료후 설치되는 지중구조물과 구조적으로 일체화시키는 역할을 하게 된다.

말하자면 상기 철근(920)을 도 11a, 도 11b 및 도 11c와 같이 강관들(600,700,800)의 예컨대 하면을 관통되도록 설치하게 된다.

이를 위해 본 발명의 강관들(600,700,800)은 미리 세팅된 관통홀(930)이 각각 형성되도록 하게 되며, 이는 상기 강관들(600,700,800)에 미리 형성되도록 한다.

이에 상기 관통홀(930)을 통해 철근(920)이 예컨대 횡방향으로 관통되도록 하고, 그 길이에 따라 필요할 경우 커플러를 이용하여 철근이 강관들(600,700,800)을 지중구조물 쪽으로 관통하도록 설치하게 된다.

이에 철근(920)이 일체로 관통된 상기 강관들(600,700,800)의 내부 공간(S)에 채움재(500)가 충전되어 양생되면 기준 강관, 인접 강관들(700,800)에는 철근(920)이 내측으로 연장되도록 함을 도 13 및 도 14를 통해 확인할 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 13과 같이 전체 강관 구조체가 루프 구조물의 형태로 시공될 수 도 있고, 도 14와 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(B)을 별도로 시공하게 된다.

이때, 기준 강관(600)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(600a,600b)를 기준으로 강관 구조체를 시공하게 된다.

이에 내측으로 연장된 철근(920)은 지중구조물용 콘크리트에 매립되어 결국 상기 타설된 지중구조물용 콘크리트가 양생되면, 본 발명의 콘크리트가 채워진 강관들과 지중구조물은 서로 구조적으로 일체화시킬 수 있음을 알 수 있다.

<수평 강관 압입용 보링장치>

도 15는 본 발명에 따른 강관 압입장치의 전체 구성을 나타낸 측면 구성도이고, 도 16은 본 발명에 따른 강관 압입장치에 적용되는 오거의 사시도이다.

또한, 도 17은 본 발명에 따른 강관 압입장치의 일부 분리 사시도이고, 도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 강관 압입장치에서 동력발생부와 강관 푸셔가 트랩에 결합된 상태에서의 사시도 및 배면사시도이다.

먼저, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수평 강관 압입용 보링장치(300)는, 엔진 등의 동력발생부와, 클러치, 변속기 등의 동력전달부를 포함하는 동력부(310)를 포함한다.

또한, 본 발명은 동력부(310)의 선단에 설치되어서 강관(600,700,800)의 후단과 밀착되어 강관(600,700,800)을 전방으로 밀어주는 강관 푸셔(320)를 포함한다.

상기 강관 푸셔(320)는 대략 원통형으로 이루어지며, 그 일측 또는 양측에는 굴착된 토사 및 폐토석 등이 배출되기 위한 토출구(322)가 형성되어 있다.

상기 강관 푸셔(320)의 안쪽에는 동력부(310)의 운전에 따라 회전되면서, 후술되는 오거(330)에 의해 이송된 토사 또는 폐토석을 상기 토출구(322)로 배출시키는 스포일 이젝터(326)(Spoil ejector)가 도 17과 같이 설치되어 있다.

한편, 압입하고자 하는 강관(600,700,800)의 직경에 병용하여 적용할 수 있도록 하는 케이싱 어댑터(324)가 도 15 및 도 17과 같이 구비되어 있다.

즉, 강관 푸셔(320)의 직경에 해당하는 강관(600,700,800)을 수평으로 지중에 압입할 경우에는, 상기 강관(600,700,800)을 강관 푸셔(320)에 의해 전방으로 밀도록 하면 되고, 강관 푸셔(320) 보다 직경이 작은 강관을 수평으로 지중에 압입할 경우에는, 도 12에 도시된 바와 같이 작은 직경의 강관 크기에 맞는 케이싱 어댑터(324)를 강관 푸셔(320) 안쪽에 끼워 넣고 강관을 수평 압입시키면 된다.

또한, 본 발명은 동력부(310)의 선단에 길이방향으로 설치되어서 동력부(310)의 동력발생에 따른 회전으로 지중을 천공하는 오거(330)(auger)를 포함한다.

오거(330)는 도 16에 도시된 바와 같이, 일단에는 수나사형 생크(332)가 형성되고 타단에는 암나사형 부싱(미도시됨)이 형성된 구조로 이루어져서 강관(600,700,800)의 길이에 따라 복수개가 길이방향으로 결합될 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 수나사형 생크(332)에는 지중과 접촉하면서 토사나 폐토석 등을 굴착 또는 파쇄하는 비트(미도시됨)가 착탈 가능하게 설치된다.

또한, 상기 오거(330)의 축 둘레에는 나선형의 교반날개(334)가 형성되어 있 으며, 이 교반날개(334)는 오거(330)의 끝단에 설치된 비트에 의해 굴착되거나 파쇄된 토사나 폐토석들을 후방으로 이송시켜서 상기 강관 푸셔(320)의 일측 또는 양측에 형성된 토출구(322)를 통해 외부(수직갱)로 배출시키는 기능을 담당하게 된다.

이때, 오거(330)의 교반날개(334)에 의해 후방으로 이송된 토사나 폐토석들은 강관 푸셔(320)의 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터(326)에 의해 토출구(322)로 안내되어 외부로 배출이 용이하게 이루어진다.

이러한 구성으로 이루어진 오거(330)에는 지중에 압입하고자 하는 강관(600,700,800)이 수평방향으로 끼워지게 되며, 상기 오거(330)의 전진과 동시에 강관 또한 전진이 이루어짐으로써, 지중에 대한 오거(330)의 압입과 동시에 강관(600,700,800)이 압입된다.

한편, 상기 오거(330)에 대하여 강관(600,700,800)이 수평방향으로 끼워지더라도 오거(330)와 강관(600,700,800)이 일정간격 이격된 상태로 끼워지기 때문에 강관(P)의 수평을 유지하기 위한 새들 어댑터(340)가 도 15 및 도 17과 같이 제공된다.

상기 새들 어댑터(340)는 강관(600,700,800)의 선단 부위를 받쳐줌으로써, 강관(600,700,800)의 후단을 받쳐주는 강관 푸셔(320)와 함께 강관(600,700,800)이 오거(330)와 일정간격 이격된 상태에서도 수평을 유지할 수 있도록 하는 기능을 담당한다.

한편, 본 발명은 상기한 동력부(310), 강관 푸셔(320)가 동력에 의해 전방으 로 전진이 이루어지도록 하는 트랙(350)을 포함한다.

상기 트랙(350)은 강관을 압입하고자 하는 부위의 일측 바닥에 설치되는 것으로서, 일정 길이만큼 형성된 것을 복수개 구비하여 일렬로 설치가능하게 이루어진다.

즉, 강관(600,700,800)의 길이에 따라 복수개의 트랙(350)을 설치하여 그 길이를 조절할 수 있게 된다.

상기 트랙(350)의 양측면에는 랙과 같은 형태의 가이드 기어(352)가 형성되어 있다. 또한, 상기 동력부(310)의 일측에는 동력부(310)의 동력발생에 따라 작동되는 기어박스(312)가 도 15 및 도 17과 같이 설치되어 있는데, 이 기어박스(312)에는 모터(미도시됨)와, 이 모터의 구동에 의해 회전되는 피니언과 같은 회전기어(미도시됨)가 구비된다.

여기서 기어박스(312) 내의 회전기어는 트랙(350)의 양측면에 형성된 가이드 기어(352)와 치합되며, 이에 따라 동력부(310)의 동력전달에 의한 기어박스(312)의 회전기어 회전으로 동력부(310) 및 이 동력부(310)의 선단에 설치되는 강관 푸셔(320)와 오거(330)가 전진이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 상기 동력부(310)와 강관 푸셔(320)는 트랙(350)의 상면에 형성되는 가이드면(354)을 따라 전후진이 이루어지게 되며, 새들 어댑터(340)는 트랙(350)의 선단측에 고정설치되어 강관(600,700,800)을 받쳐주는 기능을 담당하게 된다.

도면 중, 미설명 부호 (360)는 동력부(310)의 운전을 정지시키기 위한 브레이크 수단을 도시한 것이고, (370)는 후방지지대를 나타낸 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 수평 강관 압입용 보링장치(300)를 이용하여 지중에 강관(600,700,800)을 수평방향으로 압입하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

수평방향으로 강관((600,700,800))을 압입하고자 하는 지중의 시작점으로부터 일정간격만큼 공간을 형성한 후, 이 공간의 바닥면을 다진 상태에서 압입하고자 하는 강관((600,700,800))의 길이에 맞추어 복수의 트랙(350)을 일렬로 설치한다.

트랙(350)의 끝단 즉, 지중의 시작점으로부터 가장 먼 끝단에 동력부(310)를 설치하고, 이 동력부(310)의 선단에 강관 푸셔(320)를 설치하여, 상기 동력부(310)와 강관 푸셔(320)가 트랙(350)(350)의 가이드면(354)을 따라 전후진이 가능하도록 한다.

다음에, 압입하고자 하는 강관(600,700,800)의 길이에 맞추어서 복수의 오거(330)들을 동력부(310) 선단에 설치된 회전축(도면부호 미부여)과 연결한 후, 오거(330)의 둘레에 압입하고자 하는 강관(600,700,800)을 끼워 넣는다.

이때, 트랙(350)(350)의 선단에는 강관(600,700,800)의 선단을 받쳐주기 위한 새들 어댑터(340)를 고정함으로써, 강관(600,700,800)의 선,후단이 각각 새들 어댑터(340)와 강관 푸셔(320)에 의해 수평방향으로 지지되도록 한다.

또한, 강관의 직경이 강관 푸셔(320) 보다 작을 경우, 강관 푸셔(320)의 안쪽에 케이싱 어댑터(324)를 설치하여 강관이 수평을 이루도록 한다.

마지막으로, 압입하고자 하는 지중과 가까운 오거(330)의 선단 즉, 압입하고자 하는 강관(600,700,800)의 선단으로부터 돌출된 오거(330)의 선단에 비트를 설치하면 된다.

이와 같은 상태에서, 동력부(310)를 운전하면 된다. 동력부(310)의 운전으로 인하여 기어박스(312) 내에 구비되는 모터에 동력이 전달되고, 이에 따라 회전기어가 회전을 하면서 트랙(350)의 양측면에 형성된 가이드 기어(352)와 치합되면서 전진이 이루어지게 된다.

따라서, 동력부(310)와, 이 동력부(310)의 선단에 형성된 회전축에 연결된 오거(330)와, 강관 푸셔(320)가 동력부(310)와 함께 서서히 전방으로 전진된다.

이때, 상기 오거(330)는 회전을 이루면서 전진이 이루어지는바, 지중을 수평방향으로 굴착 또는 파쇄하면서 전진이 이루어지고, 이 오거(330)와 함께 강관(600,700,800) 또한 지중으로 서서히 압입된다.

오거(330)에 의해 굴착되거나 파쇄되는 토사나 폐토석들은 강관(600,700,800) 내부로 인입이 이루어지며, 동시에 강관(600,700,800) 내부에서 회전되는 오거(330)의 교반날개(334)들에 의해 후방으로 이송이 이루어지게 된다. 이와 같이 계속해서 후방으로 이송되는 토사나 폐토석들은 스포일 이젝터(326)의 안내에 따라 강관 푸셔(320)의 일측 또는 양측에 형성된 토출구(322)를 통해 외부로 배출이 이루어지게 되는바, 오거(330)의 선단에 형성된 비트는 계속해서 토사나 암석을 파쇄하면서 굴착이 이루어지게 된다.

이때, 상기 트랙(350)의 선단에 고정설치되는 새들 어댑터(340)에 의해 인입되는 강관(600,700,800)은 계속해서 수평상태를 유지하면서 인입이 이루어지게 된다.

이와 같은 방법으로, 강관(600,700,800)의 후단 즉, 강관 푸셔(320)의 일단 에 밀착지지되는 후단까지 지중에 인입이 완료되면, 동력부(310)의 운전을 반대로 하여 후진시키면 된다.

상기 강관은 오거(330)에 대하여 일정간격을 두고 끼워진 상태인 바, 동력부(310)의 후진에 따라 동력부(310)와 강관 푸셔(320) 및 오거(330)가 반대방향으로 빠져 나오는데에는 아무런 저해를 받지 않고, 지중에 압입된 강관만 압입된 상태를 유지하게 된다. 이와 같은 방법으로 복수의 강관을 순차적으로 압입시킴으로써, 강관루프 구조체의 시공이 매우 간편해지는 바, 그 작업성이 향상되고, 강관 내부로 작업자가 들어가서 일일이 토사 또는 폐토석을 빼내는 작업을 수행하지 않아도 되어 안전성이 향상된다.

도 1은 종래 강관들에 설치되는 철근의 설치 사시도.

도 2 및 도 3은 종래의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.

도 4는 도 2 및 도 3에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 상세 단면도.

도 5 및 도 6은 종래의 다른 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 구성 단면도.

도 7은 도 5 및 도 6에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 단면도.

도 8은 종래 다른 형태의 강관루프 구조체가 지중에 압입설치된 관계를 나타낸 단면도.

도 9는 도 8에 적용되는 강관들의 연결관계를 나타낸 사시도.

도 10은 도 9의 결합상태 정면도.

도 11a, 도 11b 및 도 11c는 본 발명에 사용되는 강관들의 사시도.

도 12a 및 도 12b는 상기 사용되는 강관들의 연결사시도 및 정면도.

도 13 및 도 14는 본 발명에 의한 지중구조물 시공정면도.

도 15는 본 발명에 따른 강관 압입장치의 전체 구성을 나타낸 측면 구성도.

도 16은 본 발명에 따른 강관 압입장치에 적용되는 오거의 사시도.

도 17은 본 발명에 따른 강관 압입장치의 일부 분리 사시도.

도 18 및 도 19는 본 발명에 따른 강관 압입장치에서 동력부와 강관 푸셔가 트랩에 결합된 상태에서의 사시도 및 배면사시도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

300 : 수평 강관 압입용 보링장치 310 : 동력부

312 : 기억박스 320 : 강관 푸셔

322 : 토출구 330 : 오거

334 : 교반날개 340 : 새들 어댑터

350 : 트랙 352 : 가이드 기어

354 : 가이드면

600,700,800: 기준강관, 인접강관들

Claims (9)

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

   지반(A)에 기준 강관(600)을 먼저 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부(610)를 형성시키는 제 1단계; 상기 기준 강관(600)의 가이드용 개구부(610)의 내측으로 끼워져 압입되는 내측플랜지(721) 및 상기 가이드용 개구부(610)를 관통하는 복부(722) 및 외측플랜지(723)로 이루어진 H형 가이드부(720)가 외주면에 돌출되도록 형성된 인접 강관(700)을 상기 기준 강관(600)에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후 가이드용 개구부(710)를 형성시키는 제 2단계; 상기 인접 강관(700)의 내측으로 끼워져 압입되는 내측플랜지(821) 및 상기 가이드용 개구부(710)를 관통하는 복부(822) 및 외측플랜지(823)로 이루어진 H형 가이드부(820)가 외주면에 돌출되도록 형성된 다른 인접 강관(800)들을 상기 인접 강관(700)에 밀착시켜 굴착하면서 압입시킨 후, 가이드용 개구부(810)를 형성시키는 단계를 반복하여 다수의 다른 인접강관(800)들을 형성시키는 제 3단계; 상기 기준 강관, 인접강관들(600,700,800) 내부로부터 외부로 연장되도록 철근(920)을 배근하고 콘크리트와 같은 채움재(930)를 채워 넣는 제 4단계;를 포함하되, 상기 철근(920)은 강관들(600,700,800)에 미리 형성시킨 관통홀(930)에 의하여 전체 강관들(600,700,800)로부터 내측으로 연장되도록 형성시키며,

   상기 기준 강관 및 인접 강관들의 압입은 별도로 설치된 수평 강관 압입용 보링장치(300)에 의하여 강관들을 압입하면서 그 내부를 기계적 굴착방식으로 굴착하여 전방으로 압입되도록 하며,

   상기 수평 강관 압입용 보링장치(300)는 엔진, 클러치, 변속기 등의 동력발생기기와 동력전달기기가 설치되는 동력부와; 상기 동력부의 선단에 설치되어 지중에 수평방향으로 압입하고자 하는 강관의 후단과 밀착지지되는 강관 푸셔와; 상기 동력부의 선단 중앙에 설치된 회전축과 길이방향으로 연결되어 지중을 수평방향으로 굴착하여 보링하는 오거와; 상기 오거에 축방향으로 끼워져서, 상기 오거와 함께 지중에 압입되는 강관의 선단을 받쳐줌으로써, 강관의 수평을 유지시키는 새들 어댑터와; 상기 동력부와, 강관 푸셔의 전후진을 안내하기 위하여 바닥면에 길이방향으로 설치되는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 동력부의 일측 또는 양측에는 동력부의 동력전달에 의해 회전되는 모터와, 회전기어를 포함하는 기어박스가 설치된 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 트랩의 양측면에는 각각 랙 기어 형상의 가이드 기어가 형성되고, 상기 기어박스의 회전기어가 상기 가이드 기어와 치합되어 회전되면서, 상기 동력부와 강관 푸셔 및 오거가 전,후진되는 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 오거의 선단에는 수나사형 생크가 형성되고, 후단에는 암나사형 부싱이 형성된 구조로 이루어져서 강관의 길이에 따라 복수개가 결합될 수 있는 구조로 이루어지며, 상기 오거의 축 둘레에는 나선형의 교반날개가 형성된 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 강관 푸셔의 일측 또는 타측에는, 오거에 의해 굴착,파쇄된 토사 또는 폐토석을 상기 교반날개의 안내에 의해 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되며, 상기 교반날개에 의해 이송된 토사나 폐토석들을 강관 푸셔의 배출구로 안내하기 위한 것으로서, 강관 푸셔 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 새들 어댑터는, 트랙의 선단측에 고정설치되어 강관이 수평으로 이송되도록 지지하도록 하고, 상기 강관 푸셔의 안쪽에는, 수평 압입하고자 하는 강관의 직경에 맞는 케이싱 어댑터가 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 H형 가이드부가 형성된 강관을 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법.

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