KR101264572B1 - 추진관로내의 본관설치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본관의 외주면에 캐스터가 장착된 가이드링을 설치하여 추진관의 중심에 본관이 용이하게 위치된 상태에서 원활한 진입이 가능함과 동시에 몰탈채움에 의한 부력을 방지할 수 있고, 종래에 행해졌던 부력방지대와 본관 부설을 위한 레일 설치가 필요없는 추진관내의 본관 설치장치에 관한 것이다.
본 발명은, 세미실드 장비에 의해 압입된 추진관 내의 본관 설치장치에 있어서, 상기 본관의 상부 외주면에 장착되며 양단부에 제1 클램프가 구비된 상부링과, 상기 본관의 하부 외주면에 장착되며 상부링의 제1 클램프에 맞대음되도록 제2 클램프가 구비된 하부링이 구비된 가이드링; 상기 상부링과 하부링의 제1 및 제2 클램프를 관통하여 결착되는 체결구; 상기 상부링 및 하부링으로부터 반경방향을 향하여 등각도로 설치되는 지지대; 및 상기 지지대의 단부에 설치되며, 추진관 내면에 밀접되어 구름동작하는 캐스터를 포함하는 추진관내의 본관 설치장치를 제공한다.

Description

추진관로내의 본관설치장치{Main pipe installing apparatus within a propulsion pipe in the tunnel construction using semi-shield machine}

본 발명은 지중 굴착과 동시에 추진잭을 이용하여 추진관의 압입을 반복하면서 터널을 굴착하는 세미실드장비를 이용한 터널시공에서의 추진관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추진관 내부에 설치되는 본관이 그라우팅 타설에 의해 부상하는 것을 방지하여 본관 위치가 변경되지 않도록 하고, 본관을 추진관 내부 중앙에 위치된 상태로 원활하게 진입시키기 위한 추진관로내의 본관 설치장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도시기반시설인 지하철도 또는 도로터널, 상하수도, 전력 및 통신구를 포함하는 공동구 등의 지중 터널을 형성하기 위한 비개착 터널시공방법으로서, 강재의 원통형 굴착기를 수직구 안에 투입시키고 굴착기의 선두에 장착된 커터헤드(cutter head)를 회전시키면서 지중으로 진행하여 터널을 형성하는 실드공법(shield tunneling method)과 세미실드공법(semi-shield tunneling method)이 주로 사용되고 있다.

이 공법들은 도로 교통에 지장을 주지 않고 개착공법으로 시공하였을 때에 발생하는 지반 침하나 소음, 진동 등의 건설공해 문제을 해결할 수 있도록 개발된 공법이다.

상기 실드공법은 터널 외형 단면보다 약간 큰 단면을 갖는 실드라고 하는 강재의 원통을 지반층에 밀어넣고 굴진시켜 선단부 지반의 붕괴를 막으면서 굴착하고 실드 후방에 세그먼트(segment)를 반복설치하면서 터널을 만들어가는 방식이다.

세미실드 공법(semi-shield tunneling method)은 지중 터널을 확보하기 위하여 대중구경(大中口徑)의 관로를 추진하는 공법으로서, 추진관의 선단에 니수식(泥水式) 혹은 토압식의 실드기를 사용하여 막장을 굴진하면서 터널을 형성하고, 작업구 내에 굴착기를 거치시켜 후방의 잭으로 굴착기를 지중에 밀어넣은 뒤 추진관을 굴착기와 함께 추진하는 일련의 반복작업을 통하여 터널을 굴착하는 방식이다.

상기 실드공법은 실드의 제작이 어렵고 세그먼트를 조립할 때 세그먼트 조립기구 등의 후방설비 조립시 많은 인력이 필요하고 공사비가 많이 소요되며, 굴착속도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 실드공법에 비해 굴진속도가 빠르고 초기 굴진공정이 단순하여 단거리 경우에 공기를 단축할 수 있는 세미실드공법이 많이 사용되고 있다.

도1은 일반적인 세미실드 시공과정을 보여준 도면으로서, 도시한 바와 같이 굴진기(세미실드)라고 하는 강재원통형 기계를 지중에 설치하여 커터헤드로 막장을 굴착하고, 굴착된 토사는 송니펌프 및 배니펌프에 연결된 송, 배니관을 이용하여 지상으로 반출하며, 굴착과 동시에 추진잭을 이용하여 추진관을 압입하는 것을 반복하여 터널을 굴착하는 일련의 과정을 거친다.

상기 세미실드 공법에서는 추진관 내부에 본관을 위치시키고 상기 추진관과 본관 사이 공간에 그라우팅 몰탈 채움을 실시하여 상기 본관을 고정하고 있다.

도2를 참조하여 상기 세미실드를 이용한 전체 터널시공공정을 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시한 바와 같이, 터널 시공을 위하여 먼저 전진 및 도달기지의 가시설을 시공하고 지압벽을 설치한다(S11). 추진레일을 설치하고 세미실드장비를 추진레일상에 장착한다(S12, S13). 상기 세미실드장비를 가동시켜 굴착 및 선도용 추진강관을 추진하고, 각 추진관의 이음부를 용접한다(S14). 다음, 추진관 외부에 그라우팅을 실시하여 추진관을 고정하고, 상기 추진관 내부에 부력방지대 및 본관부설용 레일을 설치한다(S15, S16). 상기 본관 레일에 본관을 부설하여 추진관 내부로 진입시키고, 추진관 양단부를 마구리판으로 고정한다(S17). 다음, 상기 추진관에 에어벤트와 몰탈주입패드를 설치한 후 몰탈을 주입하여 본관설치를 완료한다(S18, S19).

상기와 같은 일련을 과정으로 지하터널을 구축하는 세미실드공법에서, 추진관은 강관으로 구성되어 외부충격으로부터 본관을 보호하고 굴착된 터널 외벽을 보강하는 지압벽으로서 기능한다. 상기 추진관 내부로 삽입되는 본관은 상,하수 등의 유체를 흘려보내기 위한 관로 또는 통신설비 등을 설치하기 위한 메인관으로 기능한다. 따라서, 추진관이 본관을 보호하기 위해서는 가급적 본관이 추진관의 중앙부에 위치되는 것이 바람직하다.

도3은 종래 기술에 따른 추진관 내부에 본관이 설치되는 구성을 나타낸 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 추진관(100) 내부에 부력방지대(104)와 본관 레일(106)을 설치한 후에 계획구배로 본관(102)을 추진관(100)내에 경사지게 부설한다. 그리고, 상기 추진관(100) 양측단부를 마구리판으로 밀봉하고, 상기 추진관(100) 양측단에 몰탈주입파이프와 에어벤트를 설치한 후 상기 몰탈 주입파이프에 몰탈을 주입하여 본관(102)의 설치작업을 완료한다.

상기한 종래의 본관 설치공정에서는 추진관(100) 내부에 사각 프레임 형상을 갖는 부력방지대(104)를 용접하고, 상기 부력방지대(104)의 하측프레임에 레일(106)을 용접한 후 본관(102)을 레일(106)위로 진입하게 된다. 이러한 부력방지대(104)와 레일(106)을 설치하여 본관(102)을 추진관(100) 중앙에 위치시키고 있지만, 몰탈 그라우팅에 따른 부력에 의해 부력방지대(104)와의 유격(t1, t2)만큼 본관이 상승하거나 옆으로 밀리게 되어 결국 본관(102)이 추진관(100) 중앙에 위치되지 못하고 추진관(100) 한쪽으로 치우치는 사례가 다발하고 있다. 이로 인하여 본관(102)의 실질적인 계획구배에 차질이 발생하여 계획구배에 따른 유체의 원활한 흐름을 유도하지 못하는 문제점이 있다.

한편, 상기 추진관(100)이 강관으로 이루어진 경우에는 부력방지대(104)와 본관레일(106)이 용접에 의해 견고하게 고정될 수 있지만, 상기 추진관이 콘크리트 흄관 또는 PC관으로 이루어진 경우에는 부력방지대(104)와 본관레일(106)을 견고하게 고정하기가 어렵다. 결국 상기 추진관이 흄관 또는 PC관일 경우 강관재 추진관(100)보다 본관(102)이 몰탈그라우팅에 따른 부력에 의해 더욱 상승되거나 한쪽으로 치우치게 되어 계획구배를 유지하지 못하는 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 종래의 추진관이 부력방지대 및 본관레일의 설치를 위하여 강관으로 제작하고 있어 자재 비용이 많이 소요되는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 추진관(100) 내부에서 본관(102)이 몰탈채움에 의해 부력으로 상승되는 것을 방지하기 위해 부력방지대(104)와 본관레일(106)을 설치하는 작업은 본관(102)을 추진관(100) 내부중앙에 위치시키기 위한 부가작업일 뿐만 아니라, 본관(102) 설치작업을 복잡하게 함과 동시에 시공비를 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본관의 외주면에 캐스터가 장착된 가이드링을 설치하여 추진관의 중심에 본관이 용이하게 위치된 상태에서 원활한 진입이 가능함과 동시에 몰탈채움에 의한 부력을 방지할 수 있고, 종래에 행해졌던 부력방지대와 본관 부설을 위한 레일 설치가 필요없는 추진관내의 본관 설치장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 세미실드 장비에 의해 압입된 추진관 내의 본관 설치장치에 있어서, 상기 본관의 상부 외주면에 장착되며 양단부에 제1 클램프가 구비된 상부링과, 상기 본관의 하부 외주면에 장착되며 상부링의 제1 클램프에 맞대음되도록 제2 클램프가 구비된 하부링을 구비한 가이드링; 상기 상부링과 하부링의 제1 및 제2 클램프를 관통하여 결착되는 체결구; 상기 상부링 및 하부링으로부터 반경방향을 향하여 등각도로 설치되는 지지대; 및 상기 지지대의 단부에 설치되며, 추진관 내면에 밀접되어 구름동작하는 캐스터를 포함하는 추진관내의 본관 설치장치를 제공한다.

본 발명에서는 상기 가이드링의 내주면에 장착된 복수의 격자 형상의 미끄럼 방지플레이트를 더 포함하여, 본관에 가이드링이 장착될 때 견고하게 밀착 고정되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 상부링 및 하부링의 등각도방향에 각각 설치되는 받침대; 상기 받침대에 반경방향으로 연장하며 상기 지지대가 끼워져 승강작동하도록 하기 위한 실린더; 및 상기 실린더내에 장착되어 지지대를 완충적으로 승강시키는 완충스프링을 구비한 완충장치를 더 부가하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 구현하다.

첫째, 본관의 외주면에 등각도로 지지대가 구비된 가이드링이 설치되고 상기 지지대에 캐스터가 설치됨으로써 구름동작을 통하여 세미실드에 의해 압입된 추진관내부로 본관의 삽입과 함께 이송이 용이하다.

둘째, 본관의 외주면에 설치된 지지대의 길이가 동일하므로 추진관 내부의 중심에 본관이 유지된 상태로 위치될 수 있으며, 지지대에 완충장치를 더 장착함으로써 추진관이 비정원관으로 형성되어 있더라도 추진관 내에 중심을 유지한채 원활하게 진입될 수 있다.

셋째, 상기 추진관이 강관으로 이루어져야 할 필요가 없으며 콘크리트 흄관 또는 PC관으로 제작이 가능하므로 자재비용을 절감할 수 있다.

도1은 세미실드장비를 설명하기 위한 개략적인 구성도,
도2는 세미실드를 이용한 터널시공공정 흐름도,
도3은 종래기술에 따른 추진관 내부에 본관의 설치구성을 나타낸 단면도,
도4는 본 발명에 의한 추진관내 본관 설치장치의 일실시예 구성을 나타낸 단면도,
도5는 본 발명에 의한 추진관내 본관 설치장치의 다른 실시예 구성을 나타낸 단면도,
도6은 도5의 요부인 완충지지대의 세부구성을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 추진관내의 본관 설치장치는 세미실드장비에 의해 굴착된 터널내부로 압압되는 추진관 내부에 본관이 중심을 유지하면서 원활하게 진입될 수 있도록 구현한 것이다.

도4는 본 발명에 의한 추진관내 본관 설치장치의 일실시예 구성을 나타낸 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 세미실드 장비에 의해 압입된 추진관(100) 내에 위치되는 본관(102)의 외면에 설치된 가이드링(4)과; 상기 가이드링(4)으로부터 반경방향을 향하여 등각도로 설치되는 지지대(6); 상기 지지대(6)의 단부에 설치되며, 추진관(100) 내면에 밀접되어 구름동작하는 캐스터(8)를 포함한다.

여기서, 상기 가이드링(4)은 본관(102)의 상부 외주면에 장착되며 양단부에 제1 클램프(14a)가 구비된 상부링(14)과; 상기 본관(102)의 하부 외주면에 장착되며, 상부링(14)의 제1 클램프(14a)에 맞대음되도록 제2 클램프(16a)가 구비된 하부링(16)과; 상기 상부링(14)과 하부링(16)의 제1 및 제2 클램프(14a, 16a)를 관통하여 결착되는 체결볼트(18)를 포함한다.

본 실시예에서는 상기 가이드링(4)의 내주면에 격자 형상의 미끄럼 방지플레이트(10)가 더 설치된다. 따라서, 상기 가이드링(4)이 본관(102)의 외주면에 장착될 때, 미끄럼방지플레이트(10)가 가이드링(4)과 본관(102)을 견고하게 밀착시켜준다.

또한, 상기 가이드링(4)에 반경방향으로 설치되는 지지대(10)는 90° 또는 120° 간격으로 설치될 수 있으며, 지지대(10)의 설치갯수는 본관(102)이 추진관(100)내에서 중심을 유지할 수 있는 정도라면 모두 충족한다.

한편, 본 실시예에서 추진관이 비정원관으로 제작되거나 외력에 의해 변형되었을 경우에 지지대(6)와 캐스터(8)를 포함하는 이동수단이 추진관(100) 내부로 원활하게 이동할 수 없게 된다. 이 경우에 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 지지대(6)에 완충지지장치(20)를 더 부가할 수 있다.

도5는 본 발명에 의한 추진관내 본관 설치장치의 다른 실시예 구성도로서 비정형 추진관을 나타낸 단면도이고, 도6은 도5의 요부인 완충지지장치(20)의 세부구성을 나타낸 단면도이며, 제1 실시예와 동일 구성에 대해서는 동일부호를 병기한다.

도면에 도시한 바와 같이, 상기 완충지지장치(20)는 지지대가 설치되는 위치 즉 상부링(14) 및 하부링(16)에 등각도로 각각 설치되는 받침대(22)와; 상기 받침대(22)에서 반경방향으로 연장하는 실린더(24)와; 상기 실린더(24)내에 끼워지는 완충스프링(26)과; 상기 실린더(24)에 끼워지며, 완충스프링(26)에 의해 완충되는 지지대(6); 및 캐스터(8)를 포함한다.

상기 구성에 의하면, 상기 본관(102)에 가이드링(4)을 끼우고 추진관(100) 내부로 진입하였을 때, 상기 추진관(100)이 비정형관으로 제작되거나 외력에 의해 변형된 경우에도 지지대(6)가 실린더(24)내에서 완충적으로 작동하여 본관(102)의 중심을 유지하면서 쉽게 전진이동이 가능하게 된다. 또한, 상기 본관(102)이 추진관(100) 내부에 위치된 상태에서 몰탈 그라우팅을 실시하여도 상기 본관(102)이 그라우트에 의해 부상되거나 한쪽으로 치우치지 않고 견고하게 중심을 유지한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

4: 가이드 링 6: 지지대
8: 캐스터 10: 미끄럼방지플레이트
14: 상부링 16: 하부링
18: 체결볼트 20: 완충지지장치
22: 받침대 24: 실린더
26: 완충스프링 100: 추진관
102: 본관

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 세미실드 장비에 의해 압입된 추진관 내의 본관 설치장치에 있어서,
   본관의 상부 외주면에 장착되며 양단부에 제1 클램프가 구비된 상부링과, 상기 본관의 하부 외주면에 장착되며 상부링의 제1 클램프에 맞대음되도록 제2 클램프가 구비된 하부링 및 상기 상부링과 하부링의 제1 및 제2 클램프를 관통하여 결착하는 체결볼트를 구비하는 가이드링;
   상기 가이드링으로부터 반경방향을 향하여 등각도로 설치되는 지지대; 및
   상기 지지대의 단부에 설치되며, 추진관 내면에 밀접되어 구름동작하는 캐스터;
   상기 가이드링의 내주면에 장착된 복수의 격자 형상의 미끄럼 방지플레이트; 및
   가이드링에 등각도로 설치되는 다수의 받침대와, 상기 각 받침대에 반경방향으로 연장하며 상기 지지대가 끼워져 승강작동하도록 하기 위한 실린더와, 상기 실린더내에 장착되어 지지대를 완충적으로 승강시키는 완충스프링을 구비하여 추진관을 따라 구름동작하는 캐스터에 완충성을 부여하는 완충수단
   을 포함하는 추진관내의 본관 설치장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 지지대가 90°간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 추진관내의 본관 설치장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 지지대가 120° 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 추진관내의 본관 설치장치.
   
   
6. 삭제
7. 삭제

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