KR101278687B1 - 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 관한 것으로, 박스형 추진 강관 구조는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판의 양측에서 상하 직각으로 연결하는 좌측판 및 우측판; 상기 상판 및 하판의 양측부에는 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 부착된 다수의 고정용 볼트; 및 상기 좌측판 및 우측판에 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 다수의 관통구를 포함하고, 상기 각 관통구를 통하여 연결지지판을 관통 삽입하여 상기 고정용 볼트와 연결시키고 용접함으로써 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 연결되도록 한다. 이로써, 추진강관을 구조재로 이용함으로써 추가적으로 설치되는 철근이나 강재빔 등 보강재가 불필요하게 되므로 협소한 강관 내의 간편한 작업성과 공기단축은 물론 공사비가 대폭 절감된다.
Description
본 발명은 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강관루프를 구성하는 각각의 박스형 추진강관을 구조재로 이용함으로써, 추가적인 철근이나 강재 등의 보강작업을 생략할 수 있고, 이에 따른 비용 절감과 관내의 작업성을 획기적으로 개선한 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 관한 것이다.
통상, 철도 및 고속도로를 가로지르는 지하차도, 지하연결통로, 하수암거 등을 상부 교통에 지장을 주지 않으면서 지중 구조물을 시공하는 것을 비개착방식 기술이라 한다.
지중 구조물을 비개착방식으로 축조하기 위해서는 먼저 지중을 횡단하는 강관루프를 형성하는 것이 필요하다.
종래기술로서, 본 발명자는 (1) 한국공개특허 2005-92881(2005. 9. 23), 지중 구조물을 축조하는 강관루프공법 및 그 루프 구조체, 및 그 강관의 구조, (2) 한국공개특허 2005-98338(2005. 10. 12), 지중 구조물을 축조하는 강관루프공법에 적용되는 강관의 구조 및 그를 적용한 강관 루프 구조체, 및 그 강관 루프 공법, (3) 한국공개특허 2006-29348(2006. 4. 6), 지중 터널 구조물 축조 공법 및 그에 적용되는 강관 및 그를 적용한 강관 구조체, 및 그 지중 터널 구조물, (4) 한국공개특허 2007-88114(2007. 8. 29), 강관 루프 구조체 및 그 강관 루프 구조체를 이용한 터널 구조체 시공방법, (5) 한국공개특허 2007-88172(2007. 8. 29), 강관 루프 구조체 및 그 강관 루프 구조체를 이용한 터널 구조체 시공방법, 및 (6) 한국공개특허 2009-114863(2009. 11. 4), 병렬 연결 추진 강관 조립체 및 그를 이용한 지중 구조체의 시공방법의 발명들을 출원하여 특허등록받아 지중구조물 현장에 적용하고 있으나, 추진강관의 단면형상이 원형 단면을 갖는 경우에는 좌우측의 측부를 통한 이웃한 강관과의 직접 연결이 곤란하다. 또한 단면의 기하학적 특성상 사각 단면에 비해 구조적 효율성이 떨어지는 측면이 있으며, 사각 단면에 비해 제거해야 하는 굴착량도 많아진다. 이러한 문제점으로 인해 원형 단면에서는 철근이나 강재 등 보강재를 강관 내에 추가로 설치하게 되며, 이로 인해 공기가 늘어남은 물론 공사비가 증가됨을 인식하게 되었다.
또한, 다른 발명자의 종래기술로서 (7) 한국공개특허 2004-89179(2004. 10. 21), 지하터널 형성용 구조물 설치구조, (8) 한국공개특허 1997-70352(1997. 11. 7), 비개착의 지하구조물의 새로운 축조방법, 및 (9) 한국공고특허 2007-70502(2007. 4. 25), 지하구조물 조립체 및 이를 이용한 지하구조물 축조방법의 기술에서도 상술한 바와 마찬가지로, 원형 단면의 강관을 사용할 뿐만 아니라, 추가적으로 철근이나 강재 등 보강재를 설치하고 있으며, 협소한 강관 내에 철근이나 강재를 설치하는 작업으로 인하여 공기가 늘어남은 물론 공사비가 증가됨을 인식하게 되었다.
즉, 본 발명의 종래기술에서는 도 1a에 도시한 바와 같이 강관루프를 지면(1) 아래 지중에 압입하고 강관루프 하면의 굴착 전에 루프 강관(2) 내에서 횡방향으로 보강철근(3)을 설치하거나, 도 1b에 도시한 바와 같이 강재 횡빔(5)을 설치하여 연속적인 횡방향 강성을 확보한 후 강관루프의 내측 공간을 굴착하였다.
그러나, 이러한 방식으로 시공을 하는 경우에는 강관(2)에 의해 조성된 통로를 이용하여 수십 톤에 이르는 철근(3)을 일일이 협소한 강관 내로 운반하고 서로 연결하여 조립 설치해야 하므로 작업이 번거로울 뿐만 아니라 특히 벽체와 슬라브가 교차하는 코너부는 벽체와 슬라브의 철근이 중첩되어 공간이 협소해져 코너부의 배근이 어려워지므로 설치작업을 위해 구조물의 단면 치수를 늘려야 하는 경우도 발생하게 된다.
또한, 강관(2) 내에 강재 횡빔(5)을 보강재로 설치하는 경우에는 강관 통로를 통해 조각으로 분해된 고중량의 강재를 강관 내로 운반하고 설치해야 하는 번거로운 과정은 물론 작업시 안전사고의 발생 소지가 있고, 이후 보강재가 설치된 강관루프 내에 콘크리트(10)를 타설하는 공정에서는 강관루프 내부에 조립 설치된 강재 빔의 저촉으로 밀실한 타설이 곤란하며 또한 타설이 되더라도 재료의 분리가 발생하게 되어 과도한 공극이 발생하는 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비개착방식의 터널방식으로 지중구조물을 시공하기 위해 루프형태로 압입 추진된 각각의 추진 강관을 횡방향으로 연결하여 강관루프 자체를 구조재로 이용하는 기술로서 인접한 추진강관과의 연결이 가능한 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 과제 해결 수단은 본 발명의 일 형태에 의하면, 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 추진 강관 구조에 있어서,
상판 및 하판, 상기 상판과 하판의 양측에서 상하 직각으로 일체형으로 결합되는 좌측판 및 우측판을 구비하여, 단면이 사각형이고 길이방향으로 길게 형성된 박스형 추진 강관;
상기 상판 및 하판의 양측부에는 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 직접 용접으로 부착시키거나 또는 상기 상판 및 하판에 각각 구멍을 뚫어 그 구멍을 통하여 볼트가 관통하여 돌출된 후 용접 설치된 다수의 고정용 볼트; 및
상기 좌측판 및 우측판에는 상기 상판 및 하판과 연결되는 연결부에서 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 다수의 관통구를 포함하는 것을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조를 제공한다.
바람직하기로는, 상기 박스형 추진 강관 내에는 상기 좌측판과 상기 우측판 사이에 하나 이상의 격벽이 추가로 설치된 것임을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 좌측판 및 우측판의 각 관통구를 통하여 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 연결되도록 하는 연결지지판이 삽입되어, 상기 상판 및 하판에 형성된 고정용 볼트가 상기 연결지지판에 형성된 볼트삽입공에 삽입된 후 너트로 결합됨을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 연결지지판의 양측 단부 테두리부는 상기 상판 및 하판에 용접되어 부착됨을 특징으로 한다.
바람직하기로는 상기 박스형 추진 강관 구조는 인접한 박스형 추진 강관의 상판끼리 연결하기 위하여 상판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 상판 돌출부; 인접한 박스형 추진 강관의 하판끼리 연결하기 위하여 하판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 하판 돌출부; 및 상기 박스형 추진 강관의 일측의 상기 상판 돌출부들 및 상기 하판 돌출부들 위에 고정 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 박스형 추진강관을 이용한 지중 구조물을 축조하는 방법에 있어서,
상판 및 하판, 상기 상판과 하판의 양측에서 상하 직각으로 일체형으로 결합되는 좌측판 및 우측판을 구비하여, 단면이 사각형이고 길이방향으로 길게 형성되며, 상기 상판 및 하판의 양측부에는 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 직접 용접으로 부착시키거나 또는 상기 상판 및 하판에 각각 구멍을 뚫어 그 구멍을 통하여 볼트가 관통하여 돌출된 후 용접 설치된 다수의 고정용 볼트, 및 상기 좌측판 및 우측판에는 상기 상판 및 하판과 연결되는 연결부에서 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 다수의 관통구를 포함하는 박스형 추진 강관을 제작하고, 이를 루프형태로 지중 구조물의 크기에 맞추어 지중에 내부토사를 제거하면서 압입하는 단계;
상기 각 관통구를 통하여 각 연결지지판을 삽입하여 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 결합되도록 상기 연결지지판에 형성된 볼트삽입공에 상기 고정용 볼트를 삽입하여 너트로 가(假)고정하고 테두리를 용접으로 연결되도록 하는 단계;
상기 루프형태로 추진된 박스형 추진 강관 내 몰탈 또는 콘크리트를 타설하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 강관루프 구조체로 구축된 터널내 토사를 굴착 후 바닥 슬래브에 몰탈 또는 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 지중 구조물을 축조하는 방법을 제공한다.
바람직하기로는, 상기 연결지지판의 양측 단부 테두리부는 상기 상판 및 하판에 용접되어 부착됨을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 박스형 추진 강관 구조는 상기 박스형 추진 강관의 상기 상판 및 상기 하판의 일단부에 용접 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 박스형 추진 강관 구조는 인접한 박스형 추진 강관의 상판끼리 연결하기 위하여 상판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 상판 돌출부; 인접한 박스형 추진 강관의 하판끼리 연결하기 위하여 하판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 하판 돌출부; 및 상기 박스형 추진 강관의 일측의 상기 상판 돌출부들 및 상기 하판 돌출부들 위에 용접 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 연결지지판의 설치 전 인접한 박스형 강관의 상판들 사이의 간극을 방수재로 채움을 설치됨을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 방수재는 삽입이 가능한 탄성이 있는 고무재 또는 충진이 가능한 점성 수지임을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 박스형 추진 강관 내에는 상기 좌측판과 상기 우측판 사이에 하나 이상의 격벽이 추가로 설치된 것임을 특징으로 한다.
본 발명은 다수의 박스형 추진강관을 루프형태로 압입하고 추진강관의 좌우측부에서 서로 접하는 추진강관의 상판과 하판을 횡방향으로 각각 연결시켜 강관 루프 구조체를 구성하는 각각의 추진강관을 구조부재로 이용하는 기술로서, 상기 추진강관의 상판과 하판에 용접 부착된 고정용 볼트에 측판의 관통구를 통해 삽입된 연결지지판을 너트로 가(假)고정시키고 상판 및 하판에 연결지지판을 각각 용접으로 연결하는 구조적 연결수단으로 구조 안전성은 물론 강관 내에서의 작업성이 뛰어나다.
또한, 추진강관 제작시 박스형 추진 강관의 측판에 연결지지판을 삽입 설치할 수 있는 관통구를 미리 형성시킴으로써, 시공중 강관 내에서 측판을 용접으로 절개하는 번거로운 공정이 생략된다.
또한, 좌우측부에서 인접한 박스형 추진 강관의 상호 연결시 상판간의 간극에 방수재로 방수층을 형성하여 추진 강관 내로 지하수가 유입되는 것을 차단함으로써 강관루프 구조체의 동파손상을 방지하게 된다.
본 발명은 서로 접하는 인접한 추진 강관의 상판과 하판을 각각 연결지지판을 사용하여 연결하는 방식으로 루프를 구성하는 각각의 박스형 추진강관을 구조재로 이용하는 기술로서 추가적으로 설치되는 철근이나 강재빔 등 보강재가 불필요하게 되므로 협소한 강관 내의 간편한 작업성과 공기단축은 물론 공사비가 대폭 절감된다.
도 1a는 종래의 지중 구조물의 축조시 적용되는 강관루프 구조체의 원형 강관 내 철근을 설치하는 공법의 시공단면도이다.
도 1b는 종래의 지중 구조물의 축조시 적용되는 강관루프 구조체의 원형 강관 내 횡빔을 설치하는 공법의 시공단면도이다.
도 2a 내지 2c는 각각 본 발명에 의한 박스형 추진 강관의 1연식(단관식) 및 2연식, 3연식의 상세 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 2연식 박스형 추진 강관의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 지중에 압입 추진된 2연식 박스형 추진 강관을 이용하여 축조된 지중 구조물의 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 "A"부의 상세도이다.
도 5a는 도 4a의 2연식 박스형 추진강관의 정면도이다.
도 5b는 도 5a의 "A"부의 상세도이다.
도 5c는 도 5a의 "B"부의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 강관루프 구조체를 이용하여 지중 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1b는 종래의 지중 구조물의 축조시 적용되는 강관루프 구조체의 원형 강관 내 횡빔을 설치하는 공법의 시공단면도이다.
도 2a 내지 2c는 각각 본 발명에 의한 박스형 추진 강관의 1연식(단관식) 및 2연식, 3연식의 상세 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 2연식 박스형 추진 강관의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 지중에 압입 추진된 2연식 박스형 추진 강관을 이용하여 축조된 지중 구조물의 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 "A"부의 상세도이다.
도 5a는 도 4a의 2연식 박스형 추진강관의 정면도이다.
도 5b는 도 5a의 "A"부의 상세도이다.
도 5c는 도 5a의 "B"부의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 강관루프 구조체를 이용하여 지중 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 박스형 추진 강관 구조, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법의 구성 및 동작에 대하여 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 의한 박스형 추진강관 강관구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 의한 박스형 추진 강관의 1연식(단관식) 및 2연식, 3연식의 상세 단면도이다. 도 2a는 하나의 강관으로 이루어진 1연식(단관식) 강관 구조이고, 도 2b는 2개의 강관으로 이루어진 2연식 강관 구조이고, 도 2c는 3개의 강관으로 이루어진 3연식 강관 구조를 도시한다.
본 발명의 박스형 추진 강관은 공장 또는 현장에서 제작한다. 박스형 추진강관은 단면이 사각형으로 길이방향으로 길게 형성된 박스형상의 1연식 단관 또는 2연식이나 3연식 강관으로 제작된다.
박스형 추진 강관의 구성은 단관의 경우 도 2a에 도시한 바와 같이 상판(20), 하판(22), 양측판(24, 26)으로 구성된다. 또한 상판과 하판에는 연결지지판(도 3의 35)을 고정하는 고정용 볼트(23)가 용접으로 부착 설치되며, 상기 양측판의 상하단에는 일정한 간격으로 관통구(40)가 설치된다. 고정용 볼트는 상하판 내측면에 직접 용접으로 부착시키거나 상판과 하판에 각각 구멍을 뚫어 볼트(25)가 구멍을 관통하여 강관 내측으로 돌출시켜 각각 용접하여 설치된다. 상기 고용정 볼트(23, 25)는 복수 개가 상기 상판 및 하판의 양측부에 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 직접 용접으로 부착시키거나 또는 상기 상판 및 하판에 각각 구멍을 뚫어 그 구멍을 통하여 볼트가 관통하여 돌출된 후 용접 설치된다.
도 2a에 의하면, 설명을 위해 상판(20)에 위치한 볼트(23)는 상판 제작시 미리 상판에 용접 부착 형성되도록 하고, 하판(22)에 위치한 볼트(25)는 하판(22)에 형성된 볼트결합공에 관통 결합되어 하판에 용접 결합되도록 도시되어 있으나, 상기 고정용 볼트는 상판 및 하판에 직접 용접 부착되는 방식을 채용할 수도 있고, 볼트결합공을 관통시킨 후 용접 부착되는 방식을 채용할 수도 있다. 즉, 상판 및 하판 모두에 후술하는 연결지지판(35)의 볼트삽입공(미도시)에 고정용 볼트(23, 25)가 삽입되어 너트로 가(假)고정된 후 용접 부착되는 방식을 적용할 수 있다.
또한 도 2a에서, 상판(20) 및 하판(22)은 반드시 연장 형성될 필요는 없지만 좌우측판(24, 26)을 넘어 연장 형성된 좌우 돌출부(28)를 구비하여, 일측 돌출부에는 인접한 강관의 연결시 이탈을 제어하도록 안내판(29)을 구비한다. 이러한 돌출부는 인접한 좌우측판(24, 26)을 넘어 연장 형성된 좌우 돌출부(28)를 구비하여, 인접한 강관의 압입 추진 및 연결시 안내 역할을 하며, 일측 돌출부에는 인접한 강관의 연결시 이탈을 제어하도록 안내판(29)을 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 상판과 하판의 일단부에는 상기 좌우 돌출부가 형성되지 않고 가이드기능의 안내판(29)만이 용접 부착될 수 있다.
상기 양측판의 상하단에 길이방향으로 형성된 관통구(40)의 크기는 폭 30-50cm, 높이 10-20cm 로서 연결지지판(35)이 통과하여 설치가 가능한 정도이면 적당하다. 여기서, 상판(20) 및 하판(22), 좌측판(26) 및 우측판(24)은 편의상 명명된 것으로, 상판이 하판으로 명명될 수도 있고, 좌측판이 우측판으로 명명될 수도 있다.
도 2b의 2연식 또는 도 2c의 3연식 강관 구조는 도 2a의 1연식 강관 구조와 동일하며 단지 양측판 사이에 격벽이 추가된다. 따라서 2연식 또는 3연식 강관구조의 상판(20', 20")과 하판(22', 22")은 1연식의 상판(20) 및 하판(22)에 비해 길게 되며 설치된 격벽(30, 32)은 상판(20', 20") 및 하판(22', 20")을 2분 또는 3분하여 지지하는 역할을 한다. 또한 격벽은 판재 형태나 기둥형태를 갖는다.
도 2b에 의하면, 본 발명의 2연식 강관 구조는 도 2a의 1연식 강관을 2개 결합한 구조로 상판(20')과 하판(22')이 1연식의 상판(20) 및 하판(22)에 비해 길고 좌측판(26) 및 우측판(24)의 사이에 하나의 격벽(30)을 일체로 형성시킨 점이 1연식과 다르다. 격벽(30)은 길어진 상판(20') 및 하판(22')을 지지하는 역할을 수행한다. 또한, 격벽의 구조와 재료는 상기 측판의 경우와 대동소이하다. 2연식 강관 구조에서 상술한 1연식 강관 구조와 동일한 부분에 대해서는 상세 설명을 생략하기로 한다. 다만, 본 발명의 2연식 박스형 추진 강관 구조는 바람직한 실시예로서 제시한 것으로, 인접한 강관의 연결 구조에 대하여 도 5a 내지 도 5c에 상세하게 도시하였다.
도 5a는 도 4a의 2연식 박스형 추진강관의 정면도이고, 도 5b는 도 5a의 "A"부의 상세도이고, 도 5c는 도 5a의 "B"부의 상세도이다. 도 5a의 부분 "A"와 "B"에 도시한 바와 같이 하판(22')에는 볼트결합공이 형성되어 별도의 고정용 볼트(25)가 도 5b에 도시한 바와 같이 볼트삽입공에 삽입되고 하판에 용접 부착(61)된 것을 도시하고, 상판(20')에는 도 5c에 도시한 바와 같이 고정용 볼트(23)가 상판과 일체로 부착형성되고 바람직하게는 연결부(61)에 용접으로 고정됨을 도시한다.
도 2c에 의하면, 본 발명의 3연식 강관 구조는 도 2a의 1연식 강관을 3개 결합한 구조로 상판(20")과 하판(22")이 1연식의 상판(20) 및 하판(22)에 비해 길고 좌측판(26) 및 우측판(24)의 사이에 2개의 격벽(30)을 일체로 형성시킨 점이 1연식과 다르다. 격벽(30, 32)은 길어진 상판(20") 및 하판(22")을 지지하는 역할을 수행한다. 또한, 격벽의 구조와 재료는 상기 측판의 경우와 대동소이하다. 3연식 강관 구조에서 상술한 1연식 강관 구조와 동일한 부분에 대해서는 상세 설명을 생략하기로 한다.
지중의 토사 구성에 의해 결정될 수도 있지만. 2연식 및 3연식 강관은 1연식강관에 비해서 지중에 압입 추진 공정을 단축시킬 수 있다. 이에 따라서 지중의 토질 분석 후 설계시 강관의 연식 구조를 설계할 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예로 2연식 강관 구조를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2b의 2연식 강관 구조의 사시도로, 도 2b를 참조하여 이미 설명하였지만, 측판(24, 26)의 상하부에 길이방향으로 일정 간격 마다 형성 배치된 관통구(40)마다 연결지지판(35)을 삽입한다. 편의상 도 3에는 연결지지판(35)이 일부 관통구(40)만 도시되어 있으나, 각 관통구(40)에 각 연결지지판(35)이 삽입된다. 또한, 도 3에 도시된 연결지지판(35)에는 고정용 볼트가 삽입되는 볼트삽입공이 도시되어 있지 않았지만, 연결지지판에는 볼트삽입공이 형성되어 있다. 상판 및 하판에 고정 부착 형성된 볼트(23)를 연결지지판(35)에 형성된 볼트삽입공(미도시)에 삽입하여 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 연결 고정한다. 도 3에서, 상판 및 하판에 형성된 고정용 볼트(23)는 박스형 강관의 상판 및 하판에 일부 도시되어 있으나, 각 관통구(40)에서 연결지지판(35)을 가(假)고정하도록 제작시 미리 부착형성된다. 그러나, 도시된 상판 및 하판에는 고정용 볼트(23)가 부착형성되었으나, 별도의 고정용 볼트(25)를 상판 및 하판에 관통 삽입하여 용접 부착되는 구조를 채용할 수도 있다.
본 발명의 박스형 추진강관은 공장에서 제작되거나 현장에서 제작되어 지중에 루프형태로 압입되어 시공된다.
이하 첨부된 도 4a 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 형태에 의한 박스형 추진 강관 구조를 이용한 박스형 추진 강관 루프 구조체, 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 지중에 압입 추진된 2연식 박스형 추진 강관을 이용하여 축조된 지중 구조물의 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 "A"부의 상세도이다.
도 4a에서는 2연식 강관 구조를 채용하여 축조된 지중 구조물을 도시하고, 도면에 도시한 바와 같이 도 2b의 2연식 박스형 추진 강관을 지중 구조물의 크기에 맞추어 지중에 압입 추진하여 강관루프 구조체를 형성하고 그에 의해 축조된 지중 구조물을 도시한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 도 4a의 A부분의 상세도로 인접한 박스형 추진 강관의 상판(20)이 연결된 것을 도시한다. 도 4b에서, 연결지지판(35)에 형성된 볼트삽입공을 통하여 인접한 강관의 각 상판 상의 고정용 볼트(23)와 너트로 고정된다. 또한, 볼트와 너트의 연결부(61)와 연결지지판(35)과 상판의 접촉부(60), 및 안내판(29)의 상판(20)과의 접촉부(62)는 용접 부착된다. 여기서, 추진강관의 상판들의 단부 사이에 일정한 간극이 만들어져 방수재(50)를 설치할 수 있다. 방수재(50)는 바형태의 고무재 또는 충진이 가능한 점성 수지 재질로 상판들 사이에 형성된 간극을 메워 방수기능을 수행한다. 방수재(50)는 연결지지판(35)을 삽입 부착하기 전에 인접한 상판들 간의 간극에 설치한다.
도 6은 본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 강관루프 구조체를 이용하여 지중 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 지중 구조물 시공방법은 도 6의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 강관루프 구조체를 이용하여 지중 구조물의 시공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에 의하면, 본 발명의 박스형 추진 강관을 이용한 강관루프 구조체를 이용하여 지중 구조물의 시공방법은 박스형 추진 강관을 제작하고 지중에 박스형 추진강관을 각각 내부토사를 제거하면서 압입하는 단계(S62); 연결지지판을 관통구를 통하여 삽입하고 상판과 하판의 고정용 볼트에 각각 너트를 조여 가(假)고정하고 연결지지판의 테두리부를 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 각각 용접하는 단계(S64); 루프형태로 추진된 박스형 추진강관 내에 몰탈 또는 콘크리트를 타설하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계(S66); 및 강관루프구조체로 구축된 터널 내 토사를 굴착하고 바닥 슬라브에 몰탈 또는 콘크리트를 단계(S68)를 포함한다.
도 6에는 도시하지 않았지만, 지중 구조물을 축조하기 위해서는 먼저 압입 시점부와 종점부에 추진기지와 도달기지를 설치해야 한다. 또한 유압잭에 의해 추진강관을 지중에 압입 추진하는 과정은 종래기술과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.
도 6의 단계 S62에서, 미리 제작된 상기 박스형 추진강관을 지중에 압입한다. 이때 강관 내 토사를 압입 과정에서 동시에 제거한다. 압입에 적용할 강관을 1연식, 2연식, 3연식으로 선택할지는 지중의 토사 구성에 의해 결정한다. 토층이 호박돌이나 이물질을 포함하는 경우는 1연식의 강관적용이 바람직하며 양질의 토사인 경우 2연식 및 3연식 강관을 적용하는 것이 유리하며, 이 경우 1연식 강관 적용시보다 자재비 및 공기가 단축되는 효과가 있다.
이후 최초의 강관의 압입 후 좌우측으로 압입되는 추진강관은 선 압입된 박스형 추진강관의 안내판(29)에 추진 강관을 걸쳐 수평을 유지하면서 추진 강관을 압입 추진한다. 이때 추진강관의 상하판의 단부에 일정한 간극이 형성되도록 추진할 추진강관의 상하판의 단부에 쐐기역할의 스페이서를 임시로 부착시켜 추진한다. 설치할 스페이서 크기는 10cm×10cm 정도의 강판을 사용하며 두께 2-3cm 로 상판과 하판 단부에 용접으로 임시 접합시킨다. 이렇게 조성된 간극 중 상판들 간의 간극에는 이후 방수재(50)가 삽입 설치된다.
또한 추진 중에는 추진강관이 서로 이탈되지 않도록 1회 추진연장을 1m 이내로 관리하는 것이 바람직하다. 또한 추진시 추진 강관 측판의 관통구(40)를 토류형 강판으로 임시로 폐쇄시키는 것도 가능하다.
강관 추진이 완료된 후에는 단계 S64에서 인접한 좌우측의 추진강관을 연결하는 연결지지판(35)을 각각 조립 설치한다. 연결지지판은 박스형 추진강관의 좌우측부에서 서로 접하는 추진강관의 상판과 하판을 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 횡방향으로 서로 연결하는 공정으로 도 4b의 A부분의 상세도에서와 같이 연접한 추진강관의 측벽 관통구(40)를 통해 연결지지판(도 3의 35)을 삽입 설치하고 용접작업이 수월하도록 먼저 상판 및 하판의 고정용 볼트(23)에 연결지지판을 각각 너트로 밀착하여 가(假)고정시키고 연결지지판 양단의 테두리를 각각 좌우측부의 상판과 용접하여 연결한다. 이때 연결지지판(35)의 볼트삽입공은 추진과정에서 인접한 강관과의 간격이 달라질 수 있으므로 반드시 강관 추진 후 조사하여 횡방향 볼트의 배열 형태에 맞도록 가공할 수 있다. 연결지지판(35)은 판 형태나 앵글, 봉강, T자형 강재를 사용한다. 또한 용접작업 없이 고정용 볼트만을 가지고 연결지지판을 연결하는 것도 가능하다.
본 발명은 이러한 연결지지판(35)을 이용하여 좌우측에 인접한 박스형태의 추진강관의 상판과 하판을 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 고정용 볼트(23)로 가(假)고정시키고 용접으로 각각 연결지지판의 테두리를 견고하게 용접 부착시키는 것으로 이를 강관루프 전체에 적용하여 루프용 강관 구조체를 구성하는 각각의 추진강관을 구조재로 이용하는 것이다.
또한 연결지지판(35) 설치 전 상단 관통구(40)를 통하여 인접한 추진 강관의 상판 간의 간극에 수작업으로 방수재(50)를 설치한다. 방수재는 삽입이 가능한 탄성이 있는 고무재 또는 충진이 가능한 점성 수지를 끼우거나 충진하며 연속적으로 시공한다.
다음으로 단계 S66에서 박스형 추진 강관의 단부에 마구리를 설치하고 강관 내에 몰탈이나 콘크리트를 타설하여 강관루프 구조체를 조성한다. 또한 자중이 감소되도록 반 중공 상태로 콘크리트를 충전하거나 콘크리트를 타설하지 않고 빈 공간으로 유지하는 것도 가능하다.
다음으로 단계 S68에 의하면, 강관루프구조체로 구축된 터널 내측의 토사를 굴착한 후 바닥 슬라브에 몰탈 또는 콘크리트를 타설하여 지중구조물을 축조한다. 이때 종래의 방법대로 바닥콘크리트 타설 전 반드시 방수시트를 설치할 수 있고, 또한 외장과 미관을 위해 2차 마감도 가능하다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 지중 구조물 시공 방법으로는 추진강관 간의 횡방향 연속부에서의 확실한 구조안전성을 확보함은 물론 인접한 추진 강관의 상판과 하판을 직접 연결하여 추진강관을 상부하중을 지탱하는 구조재로 이용함으로써, 추가적인 철근이나 강재 등의 보강작업을 생략하여 이에 따른 비용을 절감과 관내의 작업성을 획기적으로 개선할 수 있다.
또한 본 발명의 박스형 압입 추진 강관을 이용한 지중 구조물의 시공방법은 다음과 같은 구성 상의 특징을 가지고 있다.
첫째, 연결지지판과 고정용 볼트 및 용접방식을 이용한 추진강관의 상판과 하판을 각각 연결하는 횡방향 연결구조이다. 이는 추진용 강관 제작시 상판과 하판 내측에 설치된 고정용 볼트에 강관 압입을 완료한 상태에서 연결지지판을 상판과 하판에 각각 밀착 고정시킨 후 연결지지판의 양단 테두리를 용접하여 연결하는 방식으로서, 확실한 구조 안전성은 물론 간편한 연결수단으로 협소한 강관 내에서의 작업성을 대폭적으로 개선할 수 있게 된다.
둘째, 측판에 설치된 다수의 관통구이다. 추진 강관 제작시 측판의 상하부에 관통구를 미리 형성함으로써 압입이 완료된 협소한 강관 내에서 측판을 용접으로 절개하는 번거로운 공정을 생략할 수 있어 협소한 강관 내 작업이 간소화될 수 있다.
셋째, 상하판에 부착된 고정용 볼트이다. 강관의 공장 제작과정에서 상판과 하판 내측에 미리 고정용 볼트를 부착시킴으로써, 추진 강관 내에서의 연결부 용접작업을 정교하고 수월하게 할 수 있다.
이러한 특징을 구비한 본 발명의 지중 구조물 축조 방법은 지중에 압입된 각각의 좌우측 부에서 서로 접하는 박스형 추진 강관의 상판과 하판을 횡방향으로 각각 연결하여 각각 압입된 추진강관의 상판과 하판 부재를 유기적으로 연결하여 강관루프를 휨하중을 받는 구조부재로 이용하는 것이다. 보다 상세하게는 측판 관통구를 통하여 연결지지판을 설치하고 상기 인접된 상판과 하판이 각각 서로 연결되도록 상판과 하판의 고정용 볼트에 연결지지판을 너트로 조여 밀착 고정시키고 상하판에 연결지지판의 테두리부를 각각 용접하여 각각의 추진강관을 하중을 지탱하는 구조재로 활용하는 것이다.
또한 각각의 추진강관을 횡방향으로 연결하여 형성된 연속된 강관루프 구조체는 상부 재하 하중을 구조적으로 지탱하게 되며 이러한 이웃한 추진강관을 연결하는 간편한 연결수단으로 인해 협소한 강관 내부에서의 작업이 수월해지고 자재 비용이 감소되며 공사기간도 단축될 수 있다.
20, 20', 20"...상판 22, 22', 22"...하판
24, 26...측판 23, 25...고정용 볼트
28...돌출부 29...안내판
30, 32...격벽 35...연결지지판
40...관통구 50...방수재
24, 26...측판 23, 25...고정용 볼트
28...돌출부 29...안내판
30, 32...격벽 35...연결지지판
40...관통구 50...방수재
Claims (12)
- 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 추진 강관 구조에 있어서,
상판 및 하판, 상기 상판과 하판의 양측에서 상하 직각으로 일체형으로 결합되는 좌측판 및 우측판을 구비하여, 단면이 사각형이고 길이방향으로 길게 형성된 박스형 추진 강관;
상기 상판 및 하판의 양측부에는 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 직접 용접으로 부착시키거나 또는 상기 상판 및 하판에 각각 구멍을 뚫어 그 구멍을 통하여 볼트가 관통하여 돌출된 후 용접 설치된 다수의 고정용 볼트; 및
상기 좌측판 및 우측판에는 상기 상판 및 하판과 연결되는 연결부에서 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 다수의 관통구를 포함하는 것을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조. - 제1항에 있어서, 상기 박스형 추진 강관 내에는 상기 좌측판과 상기 우측판 사이에 하나 이상의 격벽이 추가로 설치된 것임을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 좌측판 및 우측판의 각 관통구를 통하여 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 연결되도록 하는 연결지지판이 삽입되어, 상기 상판 및 하판에 형성된 고정용 볼트가 상기 연결지지판에 형성된 볼트삽입공에 삽입된 후 너트로 결합됨을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조.
- 제3항에 있어서, 상기 연결지지판의 양측 단부 테두리부는 상기 상판 및 하판에 용접되어 부착됨을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 박스형 추진 강관 구조는 인접한 박스형 추진 강관의 상판끼리 연결하기 위하여 상판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 상판 돌출부; 인접한 박스형 추진 강관의 하판끼리 연결하기 위하여 하판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 하판 돌출부; 및 상기 박스형 추진 강관의 일측의 상기 상판 돌출부들 및 상기 하판 돌출부들 위에 고정 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박스형 추진 강관 구조.
- 박스형 추진강관을 이용한 지중 구조물을 축조하는 방법에 있어서,
상판 및 하판, 상기 상판과 하판의 양측에서 상하 직각으로 일체형으로 결합되는 좌측판 및 우측판을 구비하여, 단면이 사각형이고 길이방향으로 길게 형성되며, 상기 상판 및 하판의 양측부에는 길이방향으로 일정한 간격을 두고 강관 내측을 향하도록 직접 용접으로 부착시키거나 또는 상기 상판 및 하판에 각각 구멍을 뚫어 그 구멍을 통하여 볼트가 관통하여 돌출된 후 용접 설치된 다수의 고정용 볼트, 및 상기 좌측판 및 우측판에는 상기 상판 및 하판과 연결되는 연결부에서 길이방향으로 일정한 간격을 두고 형성되는 다수의 관통구를 포함하는 박스형 추진 강관을 제작하고, 이를 루프형태로 지중 구조물의 크기에 맞추어 지중에 내부토사를 제거하면서 압입하는 단계;
상기 각 관통구를 통하여 각 연결지지판을 삽입하여 인접한 박스형 추진 강관의 상판은 상판끼리 하판은 하판끼리 결합되도록 상기 연결지지판에 형성된 볼트삽입공에 상기 고정용 볼트를 삽입하여 너트로 가(假)고정하고 테두리를 용접으로 연결되도록 하는 단계;
상기 루프형태로 추진된 박스형 추진 강관 내 몰탈 또는 콘크리트를 타설하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 강관루프 구조체로 구축된 터널내 토사를 굴착한 후 바닥 슬라브에 몰탈 또는 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 지중 구조물을 축조하는 방법. - 제6항에 있어서, 상기 연결지지판의 양측 단부 테두리부는 상기 상판 및 하판에 용접되어 부착됨을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 박스형 추진 강관 구조는 상기 박스형 추진 강관의 상기 상판 및 상기 하판의 일단부에 용접 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 박스형 추진 강관 구조는 인접한 박스형 추진 강관의 상판끼리 연결하기 위하여 상판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 상판 돌출부; 인접한 박스형 추진 강관의 하판끼리 연결하기 위하여 하판의 양측으로부터 각각 연장 형성된 하판 돌출부; 및 상기 박스형 추진 강관의 일측의 상기 상판 돌출부들 및 상기 하판 돌출부들 위에 용접 부착된 안내판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 연결지지판의 설치 전 인접한 박스형 강관의 상판들 사이의 간극을 방수재로 채움을 설치됨을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 방수재는 삽입이 가능한 탄성이 있는 고무재 또는 충진이 가능한 점성 수지임을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
- 제6항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 박스형 추진 강관 내에는 상기 좌측판과 상기 우측판 사이에 하나 이상의 격벽이 추가로 설치된 것임을 특징으로 하는 지중 구조물을 축조하는 방법.
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