KR101222348B1 - 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체 - Google Patents

지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하 구조물을 지중에 압입 시공시 상기 지하 구조물을 지중에 압입하는데 사용되는 압입장치의 지지 구조체에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 지하 구조물이 시공되는 지반의 조건과 시공현장의 상황에 맞게 지하 구조물의 외측에 유동적으로 지하 구조물의 지중압입을 위한 압입장치를 설치할 수 있도록 하는 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치의 지지 구조체에 관한 것이다.
본 발명은 지상에서 지하 구조물(200)을 제작한 다음 하부 토사를 굴착하고, 지중으로 압입하기 위해 상기 지하 구조물(200)에 다수 개로 구비되는 압입장치(210)와, 상기 압입장치(210)의 지지를 위한 지지 구조체(100)에 있어서, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 소정간격을 두고 다수 개로 구비되며, 지중에 매설 구비되는 지지파일(110); 및 지중에 매설 구비되는 상기 지지파일(110)의 상부측에서 소정두께로 형성되어 지지파일(110) 사이를 연결하고, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 둘러져 지중에 매설구비되는 지지벽(120);으로 구성되는 지지구조체(100); 상기 지지구조체의 상부에 장착되며, 다수개가 서로 연결되어 결합되고 상기 지하 구조물(200)이 압입됨에 따라 하나씩 제거되는 압입 파이프(240); 상기 압입 파이프(240)의 상부에서 상하로 이동되는 이송램(212); 상기 이송램(212)의 상부에서 상기 이송램(212)의 상하이동을 위한 실린더(213); 상기 실린더(213)의 외측에 부착되는 결합편(211); 및 상기 결합편(211)과 결합되어 상기 실린더(213)를 고정하며, 상기 지하 구조물(200)에 매설 고정된 브라켓(230)으로 구성되는 압입장치(210);를포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100)를 제공한다.

Description

지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체 {The Supporting Structure and Pressing device of Underground Structure}
본 발명은 지하 구조물을 지중에 압입 시공시 상기 지하 구조물을 지중에 압입하는데 사용되는 압입장치 및 지지 구조체에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 지하 구조물이 시공되는 지반의 조건과 시공현장의 상황에 맞게 지하 구조물의 외측에 유동적으로 지하 구조물의 지중압입을 위한 압입장치를 설치할 수 있도록 하는 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체에 관한 것이다.
일반적인 지하 구조물의 축조공법은 지하실 축조 위치의 가시설 시공 후 토사를 굴착하여 소정의 공간을 마련한 다음 다수의 H형강과 토류판을 이용하여 토사 붕괴를 방지하는 벽체를 설치한 후 거푸집을 조립하고 콘크리트를 타설하여 지하실 벽체를 시공하는 등 지하 구조물을 시공하는 소위 가설 흙막이 공법이 주류를 이루고 있다.
그러나, 상기와 같은 가설 흙막이 공법에 의한 지하 구조물 축조공법은 연약 지반이나 지하수 유입이 과다하여 지하 터파기 공사가 곤란한 경우, H형강과 차수 그라우팅 토류판을 이용하여 토사 붕괴 구조를 시공한 다음 터파기 굴착 작업을 하고 지하 구조물을 시공해야 하는 등 공정수의 증가에 따른 공기 연장의 문제점이 있다. 이에 따라, 동 출원인이 기 특허출원하여 공개된 특허출원번호 제10-2008-0053431호의 '지하 구조물 하강 시공공법'에서는 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 안출된 발명으로 공기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 또한, 주변 지반 침하 현상이 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 경우, 지하 구조물을 지중에 압입하기 위한 지하 구조물 압입장치(80)가 지하 구조물의 내부에 위치하여 지반 굴착작업시 작업공간이 상대적으로 협소하게되어 작업의 어려움이 있으며,
압입장치의 지지를 위한 지지파일(60) 또한, 지하 구조물이 시공될 위치의 하측방에 위치하여 굴착작업시 지중토사와 함께 굴착하여야 하므로 굴착작업의 어려움을 더하여 공사기간이 증가하는 문제점이 있고,
또한, 사전에 압입장치가 설치될 위치를 설정하고, 상기 압입장치의 설치 위치에 대응되는 지반의 고정위치에 지지파일을 소정 개수로 형성시킴으로써, 지중에 예상하지 못했던 암반이 존재하거나 시공현장에서 발생될 수 있는 돌발상황에 따라 압입장치의 설치 위치가 변경되는 경우에 다시 변경된 위치에 맞춰 지반에 지지파일을 시공해야되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 가시설 흙막이 시공을 하지 않고 지하 구조물을 지중으로 압입 하강시켜 지하 구조물을 시공하여 공사기간을 단축하고, 주변 지반의 침하를 방지함과 아울러,
지하 구조물을 설치하고자 하는 지반에 대한 굴착작업 공간을 확보하여 용이하게 굴착작업을 행할 수 있도록 하고,
지하 구조물 압입 장치의 지지파일을 시공장소의 외곽으로 시공하여 지반의 굴착작업을 하는데 방해가 되지 않도록 하며,
또한, 지하 구조물이 시공될 지반의 상태와 시공현장의 상황에 따라 유동적으로 지하 구조물에 압입장치를 설치할 수 있도록 하여 최적의 상태에서 압입장치를 지하 구조물에 위치시켜 지하 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 형태에서는, 지상에서 지하 구조물(200)을 제작한 다음 하부 토사를 굴착하고, 지중으로 압입하기 위해 상기 지하 구조물(200)에 다수 개로 구비되는 압입장치(210)와, 상기 압입장치(210)의 지지를 위한 지지 구조체(100)에 있어서, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 소정간격을 두고 다수 개로 구비되며, 지중에 매설 구비되는 지지파일(110); 및 지중에 매설 구비되는 상기 지지파일(110)의 상부측에서 소정두께로 형성되어 지지파일(110) 사이를 연결하고, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 둘러져 지중에 매설구비되는 지지벽(120);으로 구성되는 지지구조체(100); 상기 지지구조체의 상부에 장착되며, 다수개가 서로 연결되어 결합되고 상기 지하 구조물(200)이 압입됨에 따라 하나씩 제거되는 압입 파이프(240); 상기 압입 파이프(240)의 상부에서 상하로 이동되는 이송램(212); 상기 이송램(212)의 상부에서 상기 이송램(212)의 상하이동을 위한 실린더(213); 상기 실린더(213)의 외측에 부착되는 결합편(211); 및 상기 결합편(211)과 결합되어 상기 실린더(213)를 고정하며, 상기 지하 구조물(200)에 매설 고정된 브라켓(230)으로 구성되는 압입장치(210);를포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100)를 제공한다.
본 발명에 따른 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치(210) 및 지지 구조체에 있어서, 상기 지지파일(110)은, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 라인을 설정하고, 상기 설정된 라인의 외측으로 중공의 가이드 파이프를 지중에 압입하며, 오거로 파이프 내의 토사를 굴착한 후 콘크리트 타설하여 형성될 수 있으며,
또한, 상기 라인을 따라 소정간격을 두고 다수 구비되는 상기 지지파일(110)들 사이 토사를 소정깊이로 굴착하고, 굴착된 상기 공간에 거푸집을 마련한 후 콘크리트 타설하여 형성될 수 있으며,
바람직하게는, 상기 지지벽(120)은, 상기 지지벽(120)의 외측면을 따라 접하게 구비되는 차수 그라우팅부(130);를 더 포함하여 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체는, 가시설 흙막이 시공을 하지 않고 지하 구조물을 지중으로 압입 하강시켜 지하 구조물을 시공하여 공사기간을 단축하고, 주변 지반의 침하를 방지함과 아울러,
지하 구조물을 설치하고자 하는 지반에 대한 굴착작업 공간을 확보하여 용이하게 굴착작업을 행할 수 있고,
지하 구조물 압입 장치의 지지파일을 시공장소의 외곽으로 시공하여 지반의 굴착작업을 편리하게 행할 수 있으며,
또한, 지하 구조물이 시공될 지반의 상태와 시공현장의 상황에 따라 유동적으로 지하 구조물에 압입장치를 설치할 수 있도록 하여 최적의 상태에서 압입장치를 지하 구조물에 위치시켜 지하 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있다.
도 1은 종래 지하 구조물 지중압입 시공시 사용되는 압입장치(80)를 지지하는 지지파일(60)을 나타내는 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치(210)의 지지 구조체(100)를 타나내는 사시도;
도 3은 도 2의 지지파일(110)이 지중에 설치될 지하 구조물(200)의 외곽으로 시공된 것을 나타내는 평면도;
도 4는 지하 구조물(200)의 상부에 형성되는 브라켓(230)에 대한 사시도;
도 5는 본 발명에 따른 지지 구조체(100)를 이용하여 지하 구조물(200)을 지중에 압입 시공하는 경우에 있어서, 지하 구조물(200)이 지중에 압입되기 전의 상태를 나타내는 횡단면도;
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 압입장치(210)를 작동시켜 지하 구조물(200)을 압입 시키는 과정을 나타내는 시공 상태도;이다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 2는 본 발명에 따른 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치(210)의 지지구조체(100)를 타나내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 지지파일(110)이 지중에 설치될 지하 구조물(200)의 외곽으로 시공된 것을 나타내는 평면도이며, 도 4는 지하 구조물(200)의 상부에 형성되는 브라켓(230)에 대한 사시도이다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 지지 구조체(100)를 이용하여 지하 구조물(200)을 지중에 압입 시공하는 경우에 있어서, 지하 구조물(200)이 지중에 압입되기 전의 상태를 나타내는 횡단면도이고, 도 6a 내지 도 6d는 도 4의 압입장치(210)를 작동시켜 지하 구조물(200)을 압입 시키는 과정을 나타내는 시공 상태도이다.
본 발명에 따른 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치의 지지 구조체(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 소정간격을 두고 다수개로 구비되고 지지구조체(100)의 지지를 위한 기둥 역할을 하는 지지파일(110)과, 소정간격을 두고 다수개로 구비되는 상기 지지파일(110) 사이에 형성되어 지지파일(110) 간을 연결하고 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽에 둘러져 형성되는 지지벽(120)으로 구성된다.
상기 지지파일(110)은, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 먼저 지하 구조물(200)을 설치할 위치에 상기 지하 구조물(200)의 형성과 크기에 맞춰 라인을 설정하고, 상기 설정된 라인의 외측으로 중공의 가이드 파이프를 지중에 압입하며, 오거로 파이프 내의 토사를 굴착한 후 자갈과 모래를 혼합하여 콘크리트 타설하여 형성한다.
지하 구조물(200)이 시공될 위치의 외곽으로 소정간격으로 형성된 상기 지지파일(110) 간의 상부측 사이 공간의 지반을 굴착한 후, 거푸집을 형성하고 콘크리트 타설하여 상기 지지파일(110) 사이를 서로 연결시킴으로써, 상기 지지벽(120)이 형성되며, 이와 같이 형성되는 지지파일(110)과 지지벽(120)으로 지지구조체(100)가 구성된다.
상기 지지구조체(100)는 지하 구조물(200)의 압입시 사용되는 압입장치(210)를 통하여 전체 지하 구조물(200)을 지탱해 주는 지지체 역할을 하게 되며, 지하 구조물(200)이 지중에 시공 된 이후에는 상기 지하 구조물(200) 주변의 지반이 붕괴되는 것을 방지해 주는 역할도 하게 된다.
본 발명에 따른 지지 구조체(100)를 사용하여 시공되는 지하 구조물(200)의 지중 압입 시공과정을 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 지하 구조물(200)이 시공될 외곽으로 상기 지지파일(110)과 지지벽(120)으로 구성되는 지지 구조체(100)를 마련한 후, 바람직하게는, 상기 지지구조체(100)의 외곽으로 시공현장 주변의 지하수가 상기 시공현장 내로 유입되는 것을 방지하기 위하여 차수 그라우팅을 실시하여 차수 그라우팅부(130)를 마련한다.
상기 지지 구조체(100)를 형성한 후에는, 철판으로 제작되는 선단슈(250)를 상기 라인을 따라 조립 설치하고, 상기 조립된 선단슈(250)를 따라 상측에 내·외벽체로 구성되는 지하 구조물(200)을 형성하며, 상기 지하 구조물(200) 상부의 외측면에 다수의 브라켓(230)을 설치한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 선단슈(250)는 철판을 직각으로 절곡시켜 형성하고, 상측면에는 길이방향을 따라 한 쌍의 철근 고정홀이 다수 마련되며, 절곡된 선단슈(250)의 내부에는 칸막이 철판(253)을 일정간격으로 칸막이 형식으로 상기 선단슈(250)에 용접결합하여 절곡 형성된 선단슈(250)의 길이방향 처짐을 방지한다. 바람직하게는, 차후 지중에 쉽게 압입 될 수 있도록 외측면에 선단슈(250)의 길이방향을 따라 끝단이 뾰족한 압입날(254)을 결합시킴으로써, 지반과 상기 지하 구조물(200)과의 측면마찰을 최소화하며 상기 지하 구조물(200)이 용이하게 압입 될 수 있도록 한다.
또한, 조립 형성된 상기 선단슈(250)의 상기 철근 고정홀에는 철근(260)을 끼워 'L'자형으로 굽혀 선단슈(250)와는 용접으로 결합하고, 상기 선단슈(250)의 상측면으로는 거푸집과 철근(260)을 배근하고 콘크리트 타설하여 지하 구조물(200)의 벽체를 형성한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지하 구조물(200)의 벽체 상부 측면으로는 다수의 소정 위치에 압입장치(210)를 지하 구조물(200)의 측면에 결합할 수 있도록 하기 위해 길이방향으로 나사홀이 다수 형성된 브라켓(230)이 좌·우 한 쌍으로 콘크리트에 매설되어 형성되며, 압입장치(210)의 실린더(213) 좌·우측에도 결합편(211)이 형성되어 상기 브라켓(230)에 맞대어 볼팅결합 함으로써, 상기 압입장치(210)를 지하 구조물(200) 상부 측면의 다수 위치에 결합설치 할 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 압입장치(210)의 실린더(213) 하측면으로는 다수의 압입 파이프(240)를 연속적으로 서로 연결하여 설치하고, 서로 연이어 결합된 다수의 압입 파이프(240) 중 최하단의 압입 파이프(240)의 하측면에는 상기 지지 구조체(100)의 상측면과 맞닿아 상기 압입장치(210)를 통해 지하 구조물(200)의 하중을 상기 지지 구조체(100)가 지지할 수 있도록 구성된다.
상기 지지 구조체(100)의 지지를 받는 상태에서, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 지하 구조물(200) 내의 하부 토사를 소정깊이로 굴착한 후 상기 압입장치(210)를 작동시켜 굴착된 지면이 상기 지하 구조물(200)의 선단슈(250)를 지지할 수 있을 때까지 상기 지하 구조물(200)을 지중으로 하강 압입한다. 이때, 상기 압압장치의 이송램(212)의 이동 거리만큼 상기 지하 구조물(200)을 지중에 압입 시킬 수 있으며, 압입 전 굴착 작업시의 굴착깊이와 상기 압입 파이프(240)의 길이 및 이송램(212)의 이송거리가 동일하게 되도록 하여 상기 압입장치(210)의 압입 이송 후 최상단 압입 파이프(240)를 제거하고, 상기 압입장치(210)의 이송램(212)을 하강시켜 압입 파이프(240)의 제거 후 상부에 위치한 압입 파이프(240)와 다시 볼팅으로 재연결 시킨다. 이와 같이, 지하 구조물(200)의 하부를 굴착 후 압입장치(210)를 이용하여 하강하는 과정을 반복 실시하여 상기 지하 구조물(200)을 소정 깊이까지 압입 시공한다.
상기 지하 구조물(200)을 단일 구조물로 형성하여 지하 구조물(200)의 지중압입 시공을 마무리 할 수 있으나, 지하 구조물(200)을 다수의 지하 구조물 단위체들로 분리형성하여 먼저 첫 지하 구조물(200)에 대해서는 소정깊이만큼 지중으로 압입하여 지하에 위치시키고, 지중에 시공된 상기 첫 구조물의 상측에는 상기 첫 지하 구조물(200)에 결합된 선단슈(250)의 조립 시공은 생략하고 형성된 다수의 지하 구조물 단위체들을 적층하여 다수의 지하층으로 전체 지하 구조물(200)을 시공할 수 있다.
또한, 상기 선단슈(250)에 끝단이 'L'형으로 용접 결합된 상기 철근(260)들을 대향하고 있는 선단슈(250)의 철근(260)들의 끝단과 상호 연결할 후에 최하층 슬래브 콘크리트를 타설한다. 바람직하게는, 이때 지중에 소구경 파이프를 매설하여 이 파이프를 이용하여 전체 바닥밑을 시멘트 밀크로 충진 그라우팅하여 구조물의 침하를 방지할 수 있다. 이후 각 지하층을 이루는 각각의 지하 구조물(200) 사이에 평행보를 연결하여 슬래브를 시공한다.
상기와 같이, 지하 구조물(200)이 시공될 위치의 외곽으로 지지 구조체(100)를 형성시킴으로써, 지하 구조물(200)의 임의의 위치에 구비되는 압입장치(210)를 견고하게 지지하여 용이하게 지하 구조물(200)을 지중을 하강 압입 시킬 수 있고, 지하 구조물(200)의 지중압입 시공 후에는 구조물 주변 지반의 침하 현상을 예방할 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시에는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
100 : 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치의 지지 구조체
110 : 지지파일 120 : 지지벽
130 : 차수 그라우팅부
200 : 지하 구조물 210 : 압입장치
211 : 결합편 212 : 이송램
213 : 실린더 230 : 브라켓
240 : 압입 파이프 250 : 선단슈
253 : 칸막이 철판 254 : 압입날
260 : 철근

Claims (4)

  1. 지상에서 지하 구조물(200)을 제작한 다음 하부 토사를 굴착하고, 지중으로 압입하기 위해 상기 지하 구조물(200)에 다수 개로 구비되는 압입장치(210)와, 상기 압입장치(210)의 지지를 위한 지지 구조체(100)에 있어서,
    지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 소정간격을 두고 다수 개로 구비되며, 지중에 매설 구비되는 지지파일(110); 및 지중에 매설 구비되는 상기 지지파일(110)의 상부측에서 소정두께로 형성되어 지지파일(110) 사이를 연결하고, 지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 둘러져 지중에 매설구비되는 지지벽(120);으로 구성되는 지지구조체(100);
    상기 지지구조체의 상부에 장착되며, 다수개가 서로 연결되어 결합되고 상기 지하 구조물(200)이 압입됨에 따라 하나씩 제거되는 압입 파이프(240); 상기 압입 파이프(240)의 상부에서 상하로 이동되는 이송램(212); 상기 이송램(212)의 상부에서 상기 이송램(212)의 상하이동을 위한 실린더(213); 상기 실린더(213)의 외측에 부착되는 결합편(211); 및 상기 결합편(211)과 결합되어 상기 실린더(213)를 고정하며, 상기 지하 구조물(200)에 매설 고정된 브라켓(230)으로 구성되는 압입장치(210);를
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100).

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지파일(110)은,
    지하 구조물(200)이 지중으로 압입될 위치의 외곽을 따라 라인을 설정하고, 상기 설정된 라인의 외측으로 중공의 가이드 파이프를 지중에 압입하며, 오거로 파이프 내의 토사를 굴착한 후 콘크리트 타설하여 형성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중 압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100).

  3. 제 2항에 있어서,
    상기 지지벽(120)은,
    상기 라인을 따라 소정간격을 두고 다수 구비되는 상기 지지파일(110)들 사이 토사를 소정깊이로 굴착하고, 굴착된 상기 공간에 거푸집을 마련한 후 콘크리트 타설하여 형성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중 압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100).

  4. 제 3항에 있어서,
    상기 지지벽(120)은,
    상기 지지벽(120)의 외측면을 따라 접하게 구비되는 차수 그라우팅부(130);를 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 지중 압입 시공용 압입장치 및 지지 구조체(100).
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