KR101168633B1 - 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법 - Google Patents

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Abstract

지중에 사각관 또는 강관을 압입하여 지중압입체를 선시공하고, 상기 지중압입체 내측의 토사등을 굴착하여 예컨대 터널과 같은 지중구조물을 비개착방식으로 시공할 수 있는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것으로서 상기 분리형 세그먼트 지중압입체는 본체와 연결부로 구성되며, 상기 본체부는 전체적으로 사각관 형태로 제작되는 것으로서 상부판, 하부판, 외측판 수직지지부재 및 패널로 구성되어 상기 패널 분리에 의하여 분리형 세그먼트 지중압입체의 측방 공간을 오픈시킬 수 있도록 하게 된다.

Description

분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법{UNDERGROUND STEEL INSERT SEGMENT AND UNDERGROUND STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것으로서, 지중에 예컨대 사각관을 압입하여 지중압입체를 선시공하고, 상기 지중압입체 내측의 토사 등을 굴착하여 터널과 같은 지중구조물을 비개착식으로 시공할 수 있는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것이다.
현재 보편적으로 적용되고 있는 대표적인 비개착식 지하구조물 시공공법의 예를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 종래의 지하구조물 시공방법은 도 1a 및 도 1b와 같은 최종 지하구조물 단면을 구성하는 다수의 상부 및 하부 지중압입체(10,20)를 종 방향으로 연속하여 압입시킴에 있어, 공사 시점부(A)에서 상기 세그먼트 지중관입체 압입시공을 위한 작업공간을 확보하기 위하여 지반을 수직으로 굴착하고, 지하구조물 연장길이에 따른 공사 종점부(B)에도 역시 지반을 수직으로 굴착하여 결국 상부 및 하부 지중압입체의 압입공사를 위한 공사 시점부(A)와 종점부(B)를 먼저 형성시키게 된다.
특히 상기 공사시점부(A)에는 상부 및 하부 지중압입체를 압입시키기 위한 압입수단(유압잭,42)과 반력대(44)가 설치되며, 내측하부에는 가설동바리를 포함한 가시설(46)이 설치된다.
이에 도 1a와 같이 선도지중압입체(14,선도부)가 전면에 설치된 상부 지중압입체(10)를 먼저 압입시키고, 먼저 압입된 상부 지중압입체(10)의 후면에 반복적으로 상부 세그먼트 지중압입체(10a)를 연결시켜 가면서 최종 공사 종점부(B)까지 종방향(굴진방향)으로 압입될 수 있도록 한다.
다음으로는 도 1b와 같이 이미 압입된 상태의 상부 지중압입체(10)의 하면에 접하여 다수의 하부 세그먼트 지중압입체(20a)가 연결 압입되어 형성된 하부 지중압입체(20)를 시공할 수 있도록 가시설을 일부 해체하면서 최종 공사 종점부(B)까지 하부 지중압입체(20)가 종방향(굴진방향)으로 압입될 수 있도록 한다.
이와 같이 상부 및 하부 지중압입체에 의한 지하구조물이 설치과정을 살펴보면 다음과 같다.
즉, 도 1c를 기준으로 설명하면, 상기 상부 지중압입체(10)는 중앙 상부 지중압입체(11) 및 2개의 측방 상부 지중압입체(12,13)에 있어 측방으로 연장 돌출된 부위가 서로 접하도록 되어 있으며, 양 측에 하부 지중관입체(20)가 상기 측방 상부 지중압입체(12,13)의 저면에 서로 내접하도록 형성되어 있다.
특히 중앙 상부 지중압입체(11)의 상판(11a) 보다 양측방 상부 지중압입체(12,13)의 상판(12a,13a)들이 하부측에 단차를 형성하고 결합되어, 상부 지중압입체(11)의 상판(11a)이 양측방 상부 지중압입체(12,13)의 상판(12a,13a)들보다 높게 형성되어 중앙부를 기준으로 유수가 별도의 수단이 부가됨이 없이 자연적으로 흐를 수 있도록 횡방향 경사구배(화살표 참조)가 형성된다.
또한 중앙 상부 지중압입체(11)의 하판(11b)도 양측방 상부 지중압입체(12,13)의 하판(12b,13b)보다 낮게 단차를 형성하고 결합되어 상부 지중압입체(11)의 하판(11b)이 양측방 상부 지중압입체(12,13)의 하판(12b,13b)들보다 낮게 형성되는 구조이다.
한편 이와 같은 지하구조물들은 지중에 압입된 다음에는 도 1d에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 지중압입체(10,20)에 있어 서로 접하는 외측판들을 절개함으로써 각 지중압입체가 서로 연통될 수 있도록 한다.
이러한 외측판의 절개에 의한 각 지중압입체는 연결판(60)을 통해 서로 구조적으로 일체화되도록 함과 더불어 콘크리트 타설 시 콘크리트가 누출되지 않도록 하게 된다.
각 지중압입체는 미도시하였지만 내부에 철골 또는 트러스 형태로 보강재를 설치한 경우에는 이러한 철골, 트러스들을 서로 연결시켜 줄 수 있으며, 철골, 트러스 형태의 보강재가 설치되지 않은 경우라면 철근을 추가적으로 배근시킬 수 있으며, 쉬스관을 설치하여 그 내부에 철골, 텐던(긴장재)을 삽입시켜 프리스트레스가 도입되도록 할 수도 있다.
그리고 다음으로는 연결판(60)을 통해 서로 구조적으로 일체화된 각 세그먼트 지중압입체에 도 1e와 같이, 콘크리트를 포함하는 내부 충전재(70)를 타설하여 충전시킨 후 양생되면, 강 상자체와 콘크리트가 서로 합성되어 최종 지하구조물 단면이 완성될 수 있게 되며, 상기 합성작용을 보완하기 위한 스터드를 지중압입체 내측면에 설치할 수 있다.
또한 마지막으로 지하구조물 내측토(80)를 굴착하여 지하구조물의 내측공간을 종방향으로 형성시키게 된다. 이때, 지하구조물 하판(90)은 철근(91) 콘크리트(RC구조), 또는 철골콘크리트(SRC구조)구조로 추가 형성시킬 수 있다.
이때, 앞서 살펴본 것 같이 도 1d에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 지중압입체(10,20)에 있어 서로 접하는 외측판(C)들을 절개함으로써 각 지중압입체가 서로 연통될 수 있도록 함으로서 각 세그먼트 지중압입체에 도 1e와 같이 콘크리트를 포함하는 내부 충전재(70)를 타설하여 충전하도록 함을 알 수 있는데 이럴 경우 각 세그먼트 지중압입체의 외측판들을 지중의 좁은 공간에서 절개하는 작업에 대한 시공성이 매우 낮아 시공성 개선의 여지가 많았고, 이러한 절개에 의하여 버려지는 강재량이 많아 비경제적이라는 문제점이 있었다.
또한 구조체로 이용하기 위하여 상기 서로 접하는 외측판(C)들에 관통공을 형성시켜 철근이나 철골, 텐던(긴장재)을 삽입시켜 프리스트레스가 도입되도록 하는 경우에 있어서는 상기 관통공을 형성시키는 작업 또한 시공성 및 경제성이 떨어질 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 비개착식 지하구조물을 시공하기 위하여 사각관 등의 형상으로 제작되는 각 세그먼트 지중압입체에 있어서, 제작도 용이하면서 지중에 압입 시공 후, 서로 연통시키기 위한 외측판의 절개작업이 필요없이 외측판을 제거할 수 있도록 함과 더불어 제거된 외측판을 재사용할 수 있도록 하여 경제성도 확보할 수 있는 비개착식 지하구조물용 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적과제로 한다.
또한 본 발명은 시공 시 문제가 발생하는 경우에 있어 현장에서 즉시 문제 발생부위의 패널형 세그먼트 지중압입체의 외측판을 노출시킬 수 있어 기계화시공 및 시공과 품질관리에 매우 효과적인 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 세그먼트 지중압입체를 예컨대 사각강관으로 제작함에 있어서 외측판을 서로 이격된 H형철골과 상기 H형철골 사이에 끼워져 설치되는 패널로 형성시키고, 지중 압입 과정에서 필요할 경우 상기 패널을 H형철골로부터 분리시킬 수 있도록 하였다.
이로서 분리된 패널에 의하여 세그먼트 지중압입체의 외측판은 패널이 절개되어 오픈되는 효과(개구부 형성)를 가질 수 있고, 상기 패널은 지중 압입 과정에서 작업자가 필요 시 분리할 수 있기 때문에 지중 압입 과정에서 발생하는 다양한 문제를 오픈된 공간에서 확인할 수 있도록 하였다.
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.
본 발명에 의한 분리형 세그먼트 지중압입체를 이용하면 외측판의 절개작업이 필요없고, 외측판을 필요 시 작업자가 분리형 세그먼트 지중압입체로부터 손쉽게 분리가 가능하여 시공과정에서 발생하는 여러 문제를 용이하게 해결할 수 있게 된다.
예컨대, 지중 압입 과정에서 예측치 못한 암반층 등이 노출되는 경우 분리형 세그먼트 지중압입체의 선단부는 압입이 되지 않고 파손될 수 있다. 본 발명은 이런 문제가 발생하는 경우 선단부 부근의 패널을 작업자가 즉시 분리하여 지장물을 제거, 선단부를 보강하는 등 문제점을 즉시 육안으로 확인하여 처리할 수 있다.
또한 상기 분리한 패널은 결국 분리형 세그먼트 지중압입체의 외측판을 서로 연통시키기 위하여 제거되어야 부위이므로 종래에는 이를 고재처리할 수 밖에 없었지만 본 발명은 상기 패널을 끼움식으로 설치 및 분리할 수 있어 재사용도 가능하여 보다 경제적인 분리형 세그먼트 지중압입체 이용이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의한 분리형 세그먼트 지중압입체의 패널을 분리하는 과정이 용이하여 분리형 세그먼트 지중압입체를 관통하는 철근의 배치, 긴장재의 배치 등에 매우 효과적이며 선단부 공간 확보, 지장물 확인 등이 용이하여 기계화시공에 걸림돌이 되는 지중공간 문제를 간단하게 해결할 수 있게 된다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 종래 비개착시 지중구조물 시공과정을 순서대로 도시한 시공순서도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 분리형 세그먼트 지중압입체의 연결사시도, 연결상세도, 분해사시도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 의한 분리형 세그먼트 지중압입체를 이용한 지중구조물 시공방법의 순서도이다.
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.
[ 본 발명의 분리형 세그먼트 지중압입체(100)]
도 2a 및 도 2b는 상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 종방향 및 횡방향 조립사시도이다.
먼저, 상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)는 지중에 압입되는 구조체이므로 최종 제작이 완료되면 예컨대 사각관 형태로 제작되어 일정한 연장길이로 도 1b와 같이 지중에 압입된다.
즉, 도 2a와 같이 종방향 및 횡방향으로 서로 사각관 형태의 분리형 세그먼트 지중압입체(100)가 서로 결합되어 지중에 압입되어 설치된다.
따라서 서로 결합되는 분리형 세그먼트 지중압입체(100)는 지중에 압입되어야 하는 길이에 따라 종방향 및 횡방향 연결 갯수를 정하면 된다.
이때 분리형 세그먼트 지중압입체(100)는 종방향으로는 용접에 의하여 서로 결합되도록 하고 종방향으로 결합된 분리형 세그먼트 지중압입체들은 연결부(120)에 의하여 서로 횡방향 또는 하방으로 결합되도록 시공된다.
도 2b는 상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 연결상세도이고, 도 2c는 분해사시도이다.
즉 분리형 세그먼트 지중압입체는 도 2b와 같이 본체부(110)와 연결부(120)로 구성된다.
먼저, 상기 본체부(110)는 전체적으로 사각관 형태로 제작되는 것으로서 도 2b와 같이 상부판(111), 하부판(112), 수직지지부재(113) 및 패널(114)과 지지대(115)로 구성됨을 알 수 있다.
이때 상기 수직지지부재(113)와 패널(114)과 지지대(115)는 도 2a와 같이 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 외측판(C)을 구성하게 되며 상기 패널(114)이 세그먼트 지중압입체(110)로부터 분리되도록 설치된다는 점에서 본 발명은 분리형 세그먼트 지중압입체(100)라 지칭하게 된다.
먼저 상기 상부판(111)과 하부판(112)은 소정의 두께를 가진 강판을 이용하게 되고, 서로 상하로 이격되어 배치되어 있음을 알 수 있으며, 상기 상부판(111)과 하부판(112) 사이에 수직지지부재(113)가 상부판과 하부판의 양 측방에 서로 종방향(압입방향, 길이방향)으로 이격되어 설치됨을 알 수 있다.
이러한 수직지지부재(113)는 상부판(111)과 하부판(112)을 서로 연결하면서 지지하는 역할과 후술되는 패널(114)이 끼워져 지지되도록 하는 역할을 하게 된다.
이에 수직지지부재(113)의 상면은 상부판(11)과 용접 등에 의하여 서로 결합되도록 하고 평탄성 확보 및 보강을 위하여 강재인 덧댐판을 수직지지부재(113)의 상면과 상부판(111) 저면에 삽입하여 서로를 용접에 의하여 결합시킬 수 있다.
마찬가지로 수직지지부재(113)의 저면은 하부판(112)과 용접 등에 의하여 서로 결합되도록 하고 역시 평탄성 확보 및 보강을 위하여 강재인 덧댐판을 수직지지부재(113)의 저면과 하부판(112)의 저면에 삽입하여 서로를 용접에 의하여 결합시킬 수 있다.
이러한 수직지지부재(113)는 양 플랜지(113a) 사이에 복부(113b)가 형성된 H형 형강을 사용하는 것이 바람직한데 이는 축력에 대한 휨 강성이 좋고 중량이 크지 않을 뿐만 아니라 패널(114)을 끼워 넣을 수 있는 구조로 형성되어 있기 때문이다.
즉, 상기 수직지지부재(113)인 H형 철골 사이에는 패널(114)이 끼워져 상하로 서로 적층시키는 방식으로 설치된다.
즉, 상기 패널(114)은 사각판 형태인데 도 2b와 같이 종방향으로 이격된 H형 철골의 양 플랜지(113a)와 복부(113b)가 이루는 공간(S)에 양 단부가 끼워지도록 하는 것이다.
이때, 상기 공간(S)에 패널(114)이 분리 및 고정상태를 유지할 수 있도록 상기 패널(114)은 양 플랜지 중 일 플랜지(외측)에 지지되도록 한 상태에서 패널의 일측면과 타 플랜지(내측) 사이에는 지지대(115)를 삽입하여 지지대(115)가 패널(114)를 수직지지부재(113)인 H형 철골에 고정되도록 한다.
이에 상기 지지대(115)를 제거하면 패널(114)은 용이하게 수직지지부재(113)인 H형 철골로부터 분리가 가능하게 됨을 알 수 있다.
즉 상기 패널(114)을 분리형 세그먼트 지중압입체(100)로부터 분리가능 하도록 설치함으로서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 외측판(C)이 절개되는 효과(개구부 형성)를 가지도록 함으로서 종래와 같이 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 외측판 절개작업(용접등의 방법)이 필요 없도록 한 것이다.
이에 상기 패널(114)이 분리되면 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 외측판(C)은 오픈된 공간(개구부)가 형성될 수 있도록 함을 알 수 있다.
이때 패널(114)은 직사각편 강판으로 제작되어 지중의 토압에 저항하도록 하게 되는데 상하로 서로 상면과 저면이 서로 접하도록 설치되므로 상면과 하면이 서로 보다 확실하게 결합될 수 있도록 전단키와 전단홈을 형성시켜 서로 접하도록 하는 것이 바람직하며 각각의 패널(114)은 추후 분리를 위해 수직지지부재(113)와 완전히 고정연결되지 않도록 해야 한다.
이로서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 본체부(110)는 상부판(111), 하부판(112), 외측판(C)을 구성하는 수직지지부재(113), 패널(114), 지지대(115)에 의하여 전체적으로 사각관 형태로 제작됨을 알 수 있다.
상기 연결부(120)는 도 2b와 같이 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 횡방향 및 하방연결을 위한 것이다.
즉, 분리형 세그먼트 지중압입체(100는 도 2b와 같이 종방향으로는 상부판과 상부판, 하부판과 하부판이 서로 용접을 이용하여 연결되도록 하고, 횡방향 또는 하방으로는 상기 연결부(120)를 이용하여 연결시키게 된다.
그 이유는 분리형 세그먼트 지중압입체(100)는 지중에 서로 이격되어 압입시키는 것이 아니라 도 1c 내지 도 1e와 같이 다수가 서로 접하면서 최종 지중구조물(역 U형 등)로 설치되어야 하기 때문이다.
이에 상기 연결부(120)의 상부 연결상세를 도 2b를 기준으로 살펴보면 특히 횡방향(측방) 연결상세를 확인할 수 있다.
물론 종방향으로 지중에 압입된 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 횡방향뿐만 아니라 하방 등으로 서로 연결될 수 있을 것이다.
이러한 연결부(120)를 도 2b를 기준으로 구체적으로 살펴보면,
상기 연결부(120)는 각각의 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 양 측방에 각각 형성되어 있다.
먼저 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 일 측방은 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 연장된 양 단부가 서로 상하로 연결되는 수직판(121)으로 형성되고,
상기 수직판(121)의 전면 상단에는 ㄴ자 형태의 걸림부(122)가 수직판 상단으로부터 하방으로 이격된 위치에 형성되어 있고,
상기 수직판(121)의 하단 저면에 하방으로 돌출된 ㄷ자 형태의 걸림부(123)가 수직판 저면으로부터 하방으로 이격된 위치에 형성되어 있음을 알 수 있다.
다음으로 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 타 측방은 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 역시 지나 수평으로 연장되어 형성된다.
이때 상기 상부판(111)으로부터 연장되는 연결판(124)은 상부판(111)으로부터 수평으로 일정한 길이로 연장 되어 단부가 하방으로 절곡되어 있어 ㄱ자 형태로 형성되어 있고(ㄱ자 형태의 연결판),
상기 하부판(112)으로부터 연장되는 ㄱ자 형태의 연결판(125)은 하부판(112)으로부터 수평으로 일정한 길이로 연장 되어 단부가 하방으로 절곡되어 있어 역시 ㄱ자 형태로 형성되어 있음을 알 수 있다.
이에 일 측방에 형성된 ㄴ 또는 ㄷ자 형태의 걸림부(122,123)에는 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄱ자 형태의 연결판(124,125)들이 서로 걸려져 맞물리게 되는데,
수직판(121)의 상단에 형성된 ㄴ자 형태의 걸림부(122)는 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄱ자 형태의 연결판(124)이 서로 걸려지도록 하되 양 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 상부판(111)들이 서로 단차없이 결합되도록 한 걸려지도록 한 상태에서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 연결부위 상면에 덧댐판(126)으로 용접하여 서로 완전하게 결합되도록 하되, ㄴ자 형태의 걸림부(122)와 ㄱ자 형태의 연결판(124)의 내측 접면은 지수재(127)로 마감하여 누수가 되지 않도록 하게 된다.
또한, 수직판(121)의 하부 저면에 돌출 형성된 ㄷ자 형태의 걸림부(123)는 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄱ자 형태의 연결판(125)이 서로 걸려지도록 하되 양 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 하부판(112)들이 서로 단차없이 결합되도록 한 상태가 되도록 한다.
이때 하부판(112)의 결합은 덧댐판과 용접등으로 서로 결합시키지 않고 서로 걸려져 맞물리도록 하여 추후 하부판을 절개, 분리한 후 재사용이 가능하도록 하게 된다.
물론 타 측방에 형성된 ㄱ자 형태의 연결판(124,125)에는 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄴ 및 ㄷ 자 형태의 걸림부(122,123)들이 동일하게 서로 걸려져 맞물리게 연결된다.
즉, 수직판(121)의 상부에 형성된 ㄱ자 형태의 연결판(124)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄴ자 형태의 걸림부(122)가 서로 걸려지도록 하되 양 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 상부판(111)이 역시 단차없이 결합되도록 한 상태에서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 연결부위 상면에 덧댐판(126)으로 용접하여 서로 완전하게 결합되도록 하되, ㄴ자 형태의 걸림부(122)와 ㄱ자 형태의 연결판(124)의 접면은 역시 지수재(127)로 마감하여 누수가 되지 않도록 하게 된다.
또한, 수직판(121)의 하부에 형성된 ㄱ자 형태의 연결판(125)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄷ자 형태의 걸림부(123)가 서로 걸려지도록 하되 양 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 하부판(112)이 단차없이 결합되도록 한 상태가 되도록 한다.
물론 이때 하부판의 결합은 덧댐판과 용접등으로 서로 결합시키지 않고 서로 걸려져 맞물리도록 만 하여 추후 하부판을 절개, 분리한 후 재사용이 가능하도록 함은 동일하다.
이와 같이 종방향 및 횡방향으로 서로 연결된 분리형 세그먼트 지중압입체는 지중 압입을 위한 도 2a와 같이 선도부(130)가 설치되는데 이러한 선도부는 쐐기형으로 형성되어 분리형 세그먼트 지중압입체(100)가 지중에 보다 용이하게 압입되도록 하기 위한 것으로서 분리형 세그먼트 지중압입체 선단에 덧댐판을 이용하여 서로 용접시켜 결합시키면 된다.
[ 본 발명의 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 이용한 지중구조물 시공방법 ]
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 이용한 지중구조물 시공순서도를 단면도 형태로 도시한 것이다.
먼저, 도 1a와 같이 지중구조물이 설치되어야 구간의 공사 시점부(A)와 공사 종점부(B)에 지반을 수직으로 굴착하여 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 압입시킬 수 있는 공간을 확보하게 된다.
이에 상기 공사 시점부(A)와 공사 종점부(B)에는 압입수단(유압잭), 반력대가 설치되면 필요한 가설재가 설치된다.
이에 도 1b와 같이 선도부(130)에 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 종방향으로 1개씩 연결시켜 가면서 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)를 압입 시공하게 되며 이는 공사 종점부(B)가 종방향으로 압입되도록 하게 된다.
물론 이러한 압입 공정은 횡방향 및 하방으로 본 발명의 분리형 세그먼트 지중압입체(100)들을 서로 연결부(120)로 서로 연결시켜 가면서 상기 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)를 압입 시공하게 된다.
이때, 최종 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E) 압입 시공과정에서 지장물이 노출되면 작업자는 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E) 내부로 들어가 상황을 확인해야 하는데 이때 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 지지대(115)를 제거하면서 패널(114)을 분리하여 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)의 외측판에 개구부을 형성시켜 지장물의 상태를 확인할 수 있을 것이다.
만약, 작업자가 압입된 분리형 세그먼트 지중압입체 내부로 들어가지 못할 경우에는 선 압입된 분리형 세그먼트 지중압입체 측방에 새로운 분리형 세그먼트 지중압입체를 압입 한 후, 지장물의 형성 위치에 도달하면 새로운 분리형 세그먼트 지중압입체의 패널(114)을 분리하여 역시 개구부를 통해 지중에서의 지장물 확인도 가능하게 된다.
또한, 압입 시공중 전방의 지중 토질 상태를 확인할 필요가 있는 경우에는 일부 패널(114)만 분리하여 지중압입체에 개구부를 형성시켜 지중 토질 상태를 확인할 수도 있게 된다.
또한 압입 시공을 기계화 시공으로 진행할 때, 굴착기의 선단부의 상태를 육안으로 확인하기가 매우 어려운데, 본 발명의 경우 지중압입체의 패널(114)을 분리하여 작업자가 상기 선단부의 상태를 용이하게 확인 할 수도 있다.
이와 같이 최종 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E) 압입 시공과정이 완료되면, 도 3b와 같이 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)의 패널들(114)을 분리시키게 된다. 즉 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)를 서로 횡방향으로 상하방향으로 서로 연통시키는 것이다.
이러한 연통 시공은 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)에 의한 지중압입체에 콘크리트를 타설하기 전에 철근을 배근하거나 긴장재를 설치함에 따른 관통공 등 공간확보를 위한 것인데, 종래에는 용접에 의하여 일일이 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)의 외측판을 절개하는 방식을 따름에 따라 손상이 많이 가게 되므로 고재처리하거나 폐기 처분하였는데 본 발명의 경우에는 지지대(115)를 제거함으로서 패널(114)을 지중압입체로부터 용이하게 분리할 수 있어 패널의 재사용이 가능하여 경제적인 장점이 발휘될 수 있다.
이와 같이 패널이 분리되면 상부 지중압입체(D)와 하부 지중압입체(E)는 수직지지부재(113)와 상부판(111), 하부판(112)이 남게 된다.
이에 필요한 미도시된 철근, 긴장재를 배치하고, 내부에 콘크리트를 타설하여 지중구조물을 시공하게 된다.
다음으로는 콘크리트가 양생된 이후에 각 분리형 세그먼트 지중압입체에 있어 하부판(112)을 절개, 분리함으로서 하부판을 다시 이용할 수 있도록 할 수도 있다.
물론 하부 지중압입체(E)의 경우에는 하부판(112)을 분리하고, 패널(114)을 분리함으로서 재사용이 가능하도록 하면 된다.
이에 도 3c와 같이 상기 하부판을 제거하거나 제거하지 않은 경우에 있어 최종 지중구조물의 내부 토사 등을 굴착하여 지중공간을 형성시키게 되며, 이러한 지중공간은 차량이 통과하는 도로부가 될 것이다.
이러한 도로부를 시공을 위하여 도 1e와 같이 지중구조물의 하부 지중압입체(E)의 하부 내측은 별도로 저판을 시공하여 마감하게 된다.
100: 분리형 세그먼트 지중압입체
110: 본체부
111: 상부판 112: 하부판
113: 수직지지재 114: 패널
115: 지지대
120: 연결부
121: 수직판 122,123: ㄴ자,ㄷ자 형태의 걸림부
124,125: ㄱ자 형태의 연결판 126: 덧댐판
127: 지수재 130: 선도부
A: 공사 시점부 B: 공사 종점부
D: 상부 지중압입체 E: 하부 중압입체
C: 외측판

Claims (15)

  1. 서로 상하로 이격되어 배치된 상부판(111)과 하부판(112);
    상기 상부판과 하부판 양 측방에 서로 종방향으로 이격되어 수직으로 설치된 수직지지부재(113); 및
    상기 수직지지부재 사이에 끼워져 설치된 패널(114);을 포함하는 본체부(110)로 형성되어, 상기 패널(114)을 수직지지부재(113)로부터 분리하여 본체부에 개구부가 형성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수직지지부재(113)는 H형 철골로 제작되어 패널(114)의 양 단부가 H형 철골의 양 플랜지(113a) 사이에 복부(113b)가 형성된 공간(S)에 끼워지도록 하고, 상기 패널(114)이 상기 공간(S)에 밀착되어 고정될 수 있도록 지지대(115)가 패널과 플랜지 사이에 설치되어, 상기 지지대를 제거함에 따라 패널을 수직지지부재로부터 분리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 패널(114)은 수직지지부재(113)에 양 단부가 끼워져 상하로 적층되어 설치되도록 하며, 상기 적층된 패널의 상하 연결부는 전단키 및 전단홈으로 서로 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 일 측방에는
    수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 연장된 양 단부가 서로 상하로 연결되는 수직판(121);
    상기 수직판(121)의 전면 상단에 수직판 상단으로부터 하방으로 이격된 위치에 형성된 ㄴ자 형태의 걸림부(122);
    상기 수직판(121)의 하단 저면에 하방으로 돌출된 ㄷ자 형태의 걸림부(123);를 포함하는 연결부(120)가 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 타 측방에는
    상부판으로부터 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 형성되며 단부가 하방으로 절곡되어 있어 ㄱ자 형태로 형성되는 ㄱ자 형태의 연결판(124);
    하부판으로부터 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 형성되며 단부가 하방으로 절곡되어 있어 ㄱ자 형태로 형성되는 ㄱ자 형태의 연결판(125);을 포함하는 연결부(120)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 ㄱ자 형태의 연결판(124)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄴ자 형태의 걸림부(122)가 서로 걸려지도록 하되 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 상부판(111)이 단차없이 결합되도록 한 상태에서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 연결부위 상면에 덧댐판(126)으로 용접하여 서로 완전하게 결합되도록 하되, ㄴ자 형태의 걸림부(122)와 ㄱ자 형태의 연결판(124)의 접면은 지수재(127)로 마감하여 누수가 되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 ㄱ자 형태의 연결판(125)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄷ자 형태의 걸림부(123)가 서로 걸려지도록 하되 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 하부판(112)이 단차없이 결합되도록 함으로서 상기 하부판을 지중압입체로부터 절개, 분리한 후 재사용이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체.
  8. 서로 상하로 이격되어 배치된 상부판과 하부판; 상기 상부판과 하부판 양 측방에 서로 종방향으로 이격되어 수직으로 설치된 수직지지부재; 상기 수직지지부재 사이에 끼워져 설치된 패널;을 포함하는 본체부로 형성되어, 상기 패널을 수직지지부재로부터 분리하여 본체부에 개구부가 형성될 수 있도록 한 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 준비하고,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 종방향 및 횡방향으로 서로 연결시켜 상부 지중압입체를 지중에 압입 시공하고,
    상기 상부 지중압입체 하부에 분리형 세그먼트 지중압입체(100)를 지중에 압입 시공하여 하부 지중압입체를 지중에 압입 시공하고,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체의 패널(114)을 수직지지부재(113)로부터 분리하여 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 외측판(C)에 개구부가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 개구부가 형성된 상부 및 하부 지중압입체 내부에 철근 또는 PC강선을 배치하고, 상부 및 하부 지중압입체 내부에 콘크리트가 충전되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 수직지지부재는 H형 철골로 제작되어 패널의 양 단부가 H형 철골의 양 플랜지(113a) 사이에 복부(113b)가 형성된 공간(S)에 끼워지도록 하고, 상기 패널이 상기 공간에 밀착되어 고정될 수 있도록 지지대(115)가 패널과 플랜지 사이에 설치되어, 상기 지지대를 제거함에 따라 패널을 수직지지부재로부터 분리할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 패널은 수직지지부재에 양 단부가 끼워져 상하로 적층되어 설치되도록 하며, 상기 적층된 패널의 상하 연결부는 전단키 및 전단홈으로 서로 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체의 일 측방에는
    수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 연장된 양 단부가 서로 상하로 연결되는 수직판(121);
    상기 수직판(121)의 전면 상단에수직판 상단으로부터 하방으로 이격된 위치에 형성된 ㄴ자 형태의 걸림부(122);
    상기 수직판(121)의 하단 저면에 하방으로 돌출된 ㄷ자 형태의 걸림부(123);를 포함하는 연결부(120)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 타 측방에는
    상부판으로부터 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 형성되며 단부가 하방으로 절곡되어 있어 ㄱ자 형태로 형성되는 ㄱ자 형태의 연결판(124);
    하부판으로부터 수직지지부재(113)와 패널(114)이 설치된 위치를 지나 수평으로 연장되어 형성되며 단부가 하방으로 절곡되어 있어 ㄱ자 형태로 형성되는 ㄱ자 형태의 연결판(125);을 포함하는 연결부(120)가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 ㄱ자 형태의 연결판(124)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄴ자 형태의 걸림부(122)가 서로 걸려지도록 하되 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 상부판(111)이 단차없이 결합되도록 한 상태에서 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 연결부위 상면에 덧댐판(126)으로 용접하여 서로 완전하게 결합되도록 하되, ㄴ자 형태의 걸림부(123)와 ㄱ자 형태의 연결판(124)의 접면은 지수재(127)로 마감하여 누수가 되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 ㄱ자 형태의 연결판(125)은 다른 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 ㄷ자 형태의 걸림부(123)가 서로 걸려지도록 하되 분리형 세그먼트 지중압입체(100)의 하부판(112)이 단차없이 결합되도록 함으로서 상기 하부판을 지중압입체로부터 절개, 분리한 후 재사용이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 것을 분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법.
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