KR101293329B1 - 차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중터널 굴착을 위해 수직갱을 굴착 시, 수직갱의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인을 따라 일정 간격으로 압입 설치되는 다수의 H빔, 상기 압입 설치된 H빔 중 인접한 두 개의 H빔에 의해 양측부가 가이드되어 다수 개 압입 설치되는 패널, 상기 H빔과 패널에 의해 구획된 내부를 굴착한 후, 패널과 H빔을 덮도록 콘크리트를 타설하여 형성되는 토류벽, 및 상기 토류벽 설치 후, 설치된 패널을 인발하여 제거한 다음, 상기 패널이 제거된 공간에 충진되는 뒷채움재를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, H빔과 철판 패널을 이용하여 수직갱 굴착 시, 토압을 지지하여 흙이 수직갱으로 유입되는 것을 방지함은 물론, 토류벽을 용이하게 형성할 수 있으며, 패널을 제거함과 동시에 뒷채움재를 충진하여 수직갱 형상 유지는 물론, 차수 기능을 할 수 있어 종래보다 시공이 간단하고, 시공기간이 대폭 감소되어 작업비용은 물론 작업효율을 향상시킬 수 있다.

Description

차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법{Water-proof and retaining structure and method}

본 발명은 차수와 흙막이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치된 H빔을 따라 다수의 철판 패널을 압입시킨 후, 구획된 내부를 굴착함에 따라 토사가 굴착된 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 패널의 내측으로 콘크리트를 타설하여 토류벽을 용이하게 설치할 수 있으며, 패널 제거 후, 뒷채움재로 충진하여 차수의 기능을 할 수 있어 작업의 효율을 향상시킬 수 있는 차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물, 개착 터널, 지하철, 전력구, 통신구, 하수 관거 등과 같이 지반을 소정의 깊이 및 길이방향으로 연장하여 굴착하고, 그 굴착지반의 내부 공간에 구조물을 설치하는 건설공사가 종종 이루어지고 있다.

이와 같은 경우에 있어서 굴착된 지반 면은 항상 토압(주동토압)에 의하여 붕괴되려고 하기 때문에, 통상은 등록특허 10-0998253에 기재된 도 1과 같이 H 파일과 같은 수직 빔(1)을 먼저 지반에 항타시켜 매설시킨 후, 지반을 굴착하면서 수직 빔(1) 사이에 토류판(2, 흙막이판, 통상 목재를 이용하게 된다.)을 끼워 설치하는 방식으로 굴착지반 지보공을 설치하게 된다.

이때, 토류판(2)이 설치된 수직 빔(1)에는 수평빔 형태의 띠장(3, Wale, 통상 H 파일)을 설치하게 되는데, 이는 수직 빔(1)을 서로 수평방향으로 연결시켜 줌으로서 수직 빔(1)과 띠장(3)이 격자형태의 구조체에 작용하는 주동토압에 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 하기 위함이다.

나아가, 띠장(3)과 띠장(3) 사이에는 굴착지반을 가로질러 양단부가 띠장(3)에 지지되어 역시 토압에 저항할 수 있도록 버팀보(4, Strut)를 설치하게 되는데, 통상 이도 역시 H 파일이 사용되고 있다.

여기서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 설치된 다수의 수직 빔(1)의 외측에 차수 그라우팅(5)이 이루어져 지하수가 굴착된 부위로 유입되는 것을 방지하게 된다.

또한 띠장(3)이나 버팀보(4)를 대신하여 수직 빔(1)과 토류판(2)의 내측으로 콘크리트(6)를 타설함에 따라 수직 빔(1)과 토류판(2)의 지지력을 증가시켜 토압을 지지하여 굴착된 터널의 형상을 유지하게 된다.

그러나 이러한 차수 및 흙막이 방식은 수직 빔(1)을 설치한 후, 일정 깊이 굴착이 이루어지고, 굴착된 외벽에 차수 그라우팅(5)과 토류판(2)이 순차적으로 설치된 다음, 토류판(2)의 내측으로 콘크리트(6)가 타설된다.

그리고 차수 및 흙막이가 마무리된 지반 하측으로 굴착한 후, 상기의 과정을 반복함에 따라 시공이 어려워 시공기간이 증가되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 수직갱을 굴착하기 위한 가상 설치라인을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수의 H빔과 설치된 두 개의 H빔에 의해 가이드되며 압입되는 패널, 설치된 H빔과 패널 내측을굴착한 후, H빔과 패널을 덮도록 콘크리트가 타설되어 설치되는 토류벽 및 토류벽 설치 후, 패널을 인출하고, 인출된 공간에 뒷채움재가 충전됨에 따라 종래보다 간편하게 흙막이 시공을 할 수 있어 수직갱 굴착을 할 수 있음은 물론, 차수 시공 역시 용이하게 이루어져 시공기간을 단축하고, 비용을 감소시킬 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있는 차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지중터널 굴착을 위해 수직갱을 굴착 시, 수직갱의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인을 따라 일정 간격으로 압입 설치되는 다수의 H빔, 상기 압입 설치된 H빔 중 인접한 두 개의 H빔에 의해 양측부가 가이드되어 다수 개 압입 설치되는 패널, 상기 H빔과 패널에 의해 구획된 내부를 굴착한 후, 패널과 H빔을 덮도록 콘크리트를 타설하여 형성되는 토류벽, 및 상기 토류벽 설치 후, 설치된 패널을 인발하여 제거한 다음, 상기 패널이 제거된 공간에 충진되는 뒷채움재를 포함하여 이루어진다.

바람직하게, 상기 패널은, 일정 두께를 갖는 철판으로 형성되어 양측부 중앙 길이방향을 따라 가이드홈이 형성되고, 내부에 상하방향으로 유입공이 형성되며, 상기 유입공을 통해 고압수를 분사하도록 고압수 공급수단이 구비되어 상기 패널의 압입 시, 패널의 하측 지반으로 고압수를 분사함에 따라 패널을 용이하게 압입시킨다.

그리고 상기 유입공은, 하단부가 다수 개로 분기됨에 따라 공급된 고압수를 다수의 각도로 분사시킨다.

또한, 상기 패널 중 선단에 위치되는 선단 패널의 하단부는 양측단부에서 중앙부로 갈수록 하향경사지게 돌출형성되고, 상기 선단 패널의 상측으로 적층되는 연장 패널의 유입공은 선단 패널의 유입공보다 직경이 크게 형성되어 상기 고압수 공급수단의 송수관이 관통된 후, 선단 패널의 유입공 상단부에서 탈부착된다.

그리고 상기 패널은 결합수단에 의해 상호 결합되되, 상기 결합수단은, 어느 하나의 패널 상단면의 전측단부에서 상측으로 연장 형성되되, 상단부 후면부가 상기 패널의 두께 중간부에 위치되도록 돌출된 제1결합돌출부와 상기 제1결합돌출부의 상측으로 연장 돌출된 제1연장돌출부와 상기 제1결합돌출부의 하측에 형성된 제1결합홈부 및 제1결합홈부의 하측으로 연장 함몰된 제1연장홈부를 갖는 제1결합수단, 및 다른 하나의 패널 하단면에 우측단부에서 하측으로 연장 형성되되, 하단부 전면부가 상기 제1결합홈부에 끼워되도록 돌출된 제2결합돌출부와 상기 제1연장홈부에 끼워지도록 제2결합돌출부의 하측으로 연장 돌출된 제2연장돌출부와 상기 제1결합돌출부가 끼워지도록 제2결합돌출부의 상측에 형성된 제2결합홈부와 상기 제1연장돌출부가 끼워지도록 제2결합홈부의 상측으로 연장 함몰된 제2연장홈부를 갖는 제2결합수단을 포함하여 이루어지고, 상기 제1결합수단과 제2결합수단은 상호 측방향으로 슬라이딩되어 결합 또는 분리된다.

또한, 상기 패널은, 일정 두께를 갖는 철판으로 형성된 제1패널, 상기 제1패널의 양측단부와 평행하도록 수직방향으로 다수 개 구비되되, 상기 양측단부와 일정거리 이격되는 수직판, 상기 수직판과 직각을 이루도록 상기 제1패널의 폭방향과 평행하게 다수 개 구비되는 수평판, 상기 수직판과 수평판의 직교되는 부위에 구비되어 상기 수직판과 수평판보다 돌출되는 돌출키, 상기 제1패널과 대응되도록 형성되며, 상기 돌출키가 끼워지도록 다수의 키구멍이 형성되어 상호 끼워져 결합되는 제2패널, 및 상기 고압수 공급수단에서 공급되는 고압수가 내부를 통과하여 하측으로 분사되도록 구비되는 유입관을 포함하여 이루어지고, 상기 제1패널과 수직판, 수평판, 돌출키, 제2패널 및 유입관은 용접에 의해 접합된다.

그리고 상기 뒷채움재는, 강모래와 시멘트 및 흙 중 어느 하나 이상이다.

또한, 지중터널 굴착을 위해 수직갱을 굴착 시, 수직갱의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인을 형성하는 설치라인 형성단계, 상기 설치라인을 따라 일정 간격으로 수직공을 천공하는 천공단계, 각각의 수직공에 H빔을 압입시켜 설치하되, H빔의 중간 가로대 양단에 각각 직교되도록 형성된 한 쌍의 세로대의 면이 수직갱의 내면과 굴착된 내부를 향하도록 설치되는 H빔 설치단계, 상기 압입 설치된 두 개의 H빔에 의해 양측부가 가이드되어 하측으로 다수의 패널을 압입 설치시키되, 상기 패널의 양측부 중앙 길이방향으로 가이드홈이 형성되어 상기 H빔의 세로대의 돌출된 단부에 끼워져 가이드되어 설치되며, 고압수 공급장치에 의해 패널의 하측 토사에 고압수를 분사하며 설치되는 패널 설치단계, 상기 H빔과 패널에 의해 구획된 지반을 굴착하여 수직갱을 굴착하는 굴착단계, 설치된 패널과 H빔을 덮도록 콘크리트를 타설하여 토류벽을 설치하는 토류벽 설치단계, 상기 토류벽 설치 후, 설치된 패널을 인발하여 제거하는 패널 제거단계, 및 상기 패널이 제거된 공간에 뒷채움재가 충진되는 뒷채움단계를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 패널 설치단계는, 선단 패널의 가이드홈이 상기 설치된 두 개의 H빔 세로대의 돌출된 단부에 끼워지도록 거치시키는 선단 패널 거치단계, 거치된 상기 선단 패널의 유입공 상단에 고압수 공급수단의 송수관을 연결하는 송수관 설치단계, 상기 고압수 공급수단에 의해 고압수가 선단 패널 하측 토사에 분사됨과 동시에 선단 패널을 하측으로 압입시키는 선단 패널 압입단계, 상기 선단 패널 상단부만 노출되도록 압입시킨 다음, 고압수 공급을 중단하여 상기 고압수 공급수단의 송수관을 분리하는 송수관 분리단계, 결합수단에 의해 선단 패널의 상측으로 연장 패널을 측방향으로 슬라이딩 결합하는 패널 결합단계, 상기 송수관이 패널의 유입공을 통과한 후, 상기 선단 패널의 유입공 상단에 송수관을 연결하는 송수관 재연결단계, 및 상기 고압수 공급수단에 의해 고압수가 선단 패널 하측 토사에 분사됨과 동시에 선단 패널과 연장 패널을 하측으로 압입시키는 패널 재압입단계를 포함하여 이루어지고, 상기 선단 패널이 수직갱의 저면까지 압입되도록, 상기 송수관 분리단계와 패널 결합단계, 송수관 재연결단계 및 패널 재압입단계가 반복된다.

또한, 상기 패널 제거단계와 뒷채움단계는, 압입된 패널을 인발함과 동시에 패널의 유입공을 통해 뒷채움재를 공급하여 패널이 제거된 공간으로 뒷채움재가 충진된다.

그리고 상기 토류벽 설치단계에서 콘크리트 타설 시, 다수의 뒷채움공을 형성하고, 압입된 패널을 인발함과 동시에 상기 뒷채움공을 통해 뒷채움재를 공급하여 패널이 제거된 공간으로 뒷채움재가 충진된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 차수와 흙막이장치 및 이를 이용한 차수와 흙막이공법에 의하면, H빔과 철판 패널을 이용하여 수직갱 굴착 시, 토압을 지지하여 흙이 수직갱으로 유입되는 것을 방지함은 물론, 토류벽을 용이하게 형성할 수 있으며, 패널을 제거함과 동시에 뒷채움재를 충진하여 수직갱 형상 유지는 물론, 차수 기능을 할 수 있어 종래보다 시공이 간단하고, 시공기간이 대폭 감소되어 작업비용은 물론 작업효율을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 종래 흙막이 공법을 도시한 도면이고,
도 2는 종래 차수와 흙막이 공법을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치의 패널을 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 선단 패널을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치의 결합수단을 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 패널을 도시한 도면이고,
도 8은 도 7의 패널의 분해도를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 차수와 흙막이공법의 순서도를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 차수와 흙막이공법을 도시한 도면이며,
도 11은 본 발명에 따른 패널 설치단계의 순서도를 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 패널 설치단계를 도시한 도면이며,
도 13은 본 발명에 따른 패널 제거단계와 뒷채움단계를 도시한 도면이고,
도 14는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 패널 제거단계와 뒷채움단계를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치의 패널을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 선단 패널을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 차수와 흙막이장치의 결합수단을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 패널을 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 패널의 분해도를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 차수와 흙막이공법의 순서도를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 차수와 흙막이공법을 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 패널 설치단계의 순서도를 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 패널 설치단계를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 패널 제거단계와 뒷채움단계를 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 패널 제거단계와 뒷채움단계를 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 차수와 흙막이장치(10)는 H빔(100)과 패널(200), 토류벽(300) 및 뒷채움재(400)로 구성된다.

H빔(100)은 지중터널 굴착을 위해 수직갱(40)을 굴착 시, 수직갱(40)의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인(20)을 따라 일정 간격으로 다수 개 압입 설치된다.

여기서, 가상 설치라인(20)은 원형이거나 타원형 또는 사각형 등 경우에 따라 다양하게 형성되는 것으로, 도 3에서는 일 실시 예로, 원형의 설치라인(20)에 대한 평면도와 단면도를 도시하였다.

그리고 패널(200)은 압입 설치된 H빔(100) 중 인접한 두 개의 H빔(100)에 의해 양측부가 가이드되어 다수 개 압입 설치되는 것으로, 굴착되는 수직갱(40)의 저부까지 압입되도록 그 개수가 결정된다.

토류벽(300)은 설치된 패널(200)과 H빔(100)을 덮도록 콘크리트를 타설하여 형성되는 것으로, H빔(100)과 패널(200)에 의해 구획된 내부를 굴착한 후, H빔(100)과 패널(200)을 덮도록 콘크리트를 타설하여 수직갱(40)의 내벽을 형성하게 된다.

그리고 뒷채움재(400)는 토류벽(300) 설치 후, 설치된 패널(200)을 인발하여 제거한 다음, 패널(200)이 제거된 공간에 충진됨에 따라 토압을 지지하고, 차수기능을 하게 된다.

이때, 도 3에서는 중심축을 기준으로, 패널(200)이 설치된 상태와 뒷채움재(400)가 충진된 상태로 도시하였다.

이에 따라, 굴착되는 수직갱(40)의 형상을 유지하고, 차수 및 흙막이가 이루어짐은 물론, 종래보다 시공이 간단하고, 시공기간이 단축되어 비용을 절감하며, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

이를 위한 패널(200)은 도 4 내지 5에서 도시한 바와 같이, 일정 두께를 갖는 철판으로 형성되어 양측부 중앙 길이방향을 따라 가이드홈(212, 222)이 형성되고, 내부에 상하방향으로 유입공(214, 224)이 형성된다.

이때, 유입공(214, 224)을 통해 고압수를 분사하도록 고압수 공급수단(500)이 구비되어 패널(200)의 압입 시, 패널(200)의 하측 지반으로 고압수를 분사함에 따라 패널(200)을 용이하게 압입시킬 수 있다.

이러한 패널(200)은 선단 패널(210)과 연장 패널(220)로 구성되며, 선단 패널(210)은 패널(200) 중 선단에 위치되는 것으로, 하단부는 양측단부에서 중앙부로 갈수록 하향경사지게 돌출형성된다.

그리고 연장 패널(220)은 선단 패널(210)의 상측으로 적층되어 선단 패널(210)고 함께 H빔(100)을 따라 압입된다.

이 연장 패널(220)의 유입공(224)은 선단 패널(210)의 유입공(214)보다 직경이 크게 형성되어 고압수 공급수단(500)의 송수관(510)이 관통된 후, 선단 패널(210)의 유입공(214) 상단부에서 탈부착된다.

이때, 도 5에서 도시한 바와 같이, 선단 패널(210)의 유입공(214)은 하단부가 다수 개로 분기됨에 따라 공급된 고압수를 다수의 각도로 분사시켜 선단 패널(210) 또는 연장 패널(220)이 결합된 선단 패널(210)을 용이하게 압입시킬 수 있다.

그리고 도 6에서 도시한 바와 같이, 패널(200)은 결합수단(600)에 의해 상호 결합되는 것으로, 이 결합수단(600)은 제1결합수단(610)과 제2결합수단(620)으로 구성된다.

먼저, 제1결합수단(610)은 제1결합돌출부(612)와 제1연장돌출부(613), 제1결합홈부(614) 및 제1연장홈부(615)로 구성된다.

제1결합돌출부(612)는 어느 하나의 패널 상단면의 전측단부에서 상측으로 연장 형성되되, 상단부 후면부가 패널의 두께 중간부에 위치되도록 돌출된다.

그리고 제1연장돌출부(613)는 제1결합돌출부(612)의 상측으로 연장 돌출되고, 제1결합홈부(614)는 제1결합돌출부(612)의 하측에 형성되며, 제1연장홈부(615)는 제1결합홈부(614)의 하측으로 연장 함몰된다.

제2결합수단(620)은 제2결합돌출부(622)와 제2연장돌출부(623), 제2결합홈부(624) 및 제2연장홈부(625)로 구성된다.

제2결합돌출부(622)는 다른 하나의 패널 하단면에 우측단부에서 하측으로 연장 형성되되, 하단부 전면부가 제1결합홈부(614)에 끼워되도록 돌출된다.

그리고 제2연장돌출부(623)는 제1연장홈부(615)에 끼워지도록 제2결합돌출부(622)의 하측으로 연장 돌출되고, 제2결합홈부(624)는 제1결합돌출부(612)가 끼워지도록 제2결합돌출부(622)의 상측에 형성된다.

제2연장홈부(625)는 제1연장돌출부(613)가 끼워지도록 제2결합홈부(624)의 상측으로 연장 함몰된다.

이와 같이, 형성된 제1결합수단(610)과 제2결합수단(620)은 상호 측방향으로 슬라이딩되어 결합 또는 분리됨에 따라, 적층되는 두 개의 패널을 상호 결합 또는 분리시킬 수 있고, 결합 시, 결합력을 향상시켜 용이하게 압입이나 인출시킬 수 있다.

한편, 도 7 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 다른 실시 예의 패널(200')은 제1패널(210')과 수직판(220'), 수평판(230'), 돌출키(240'), 제2패널(250') 및 유입관(260')으로 구성된다.

제1패널(210')은 일정 두께를 갖는 철판으로 형성되고, 수직판(220')은 제1패널(210')의 양측단부와 평행하도록 수직방향으로 다수 개 구비되되, 제1패널(210')의 양측단부와 일정거리 이격되게 설치된다.

그리고 수평판(230')은 수직판(220')과 직각을 이루도록 제1패널(210')의 폭방향과 평행하게 다수 개 구비되고, 돌출키(240')는 수직판(220')과 수평판(230')의 직교되는 부위에 구비되어 수직판(220')과 수평판(230')보다 돌출된다.

제2패널(250')은 제1패널(210')과 대응되도록 형성되며, 돌출키(240')가 끼워지도록 다수의 키구멍(252')이 형성되어 상호 끼워져 결합된다.

또한 유입관(260')은 고압수 공급수단(500)에서 공급되는 고압수가 내부를 통과하여 하측으로 분사됨에 따라 패널(200')을 하측으로 용이하게 압입시킬 수 있다.

이러한 패널(200')은 내부에 다수의 수직판(220')과 수평판(230')이 설치되되, 설치되지 않는 곳은 빈 공간이기 때문에 사용되는 재료의 량을 감소시켜 비용을 절감시키고, 무게를 감소시킬 수 있다.

그리고 제1패널(210')과 수직판(220'), 수평판(230'), 돌출키(240'), 제2패널(250') 및 유입관(260')은 용접에 의해 접합됨이 바람직하다.

또한 패널(200)이 제거된 공간에 채워지는 뒷채움재(400)는 강모래와 시멘트 및 흙 중 어느 하나 이상이며, 패널(200)의 유입공(214)을 통해 빈 공간부로 충진되거나 토류벽(300) 타설 시, 다수의 뒷채움공(410)을 형성하고, 이 뒷채움공(410)을 통해 뒷채움재(400)를 충진할 수 있다.

이러한 차수와 흙막이장치(10)를 이용한 차수와 흙막이공법을 살펴보면, 도 9 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 설치라인 형성단계(S10)와 천공단계(S20), H빔 설치단계(S30), 패널 설치단계(S40), 굴착단계(S50), 토류벽 설치단계(S60), 패널 제거단계(S70) 및 뒷채움단계(S80)로 구성된다.

먼저, 설치라인 형성단계(S10)는 지중터널 굴착을 위해 수직갱(40)을 굴착 시, 수직갱(40)의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인(20)을 형성하게 된다.

그리고 천공단계(S20)는 설치라인(20)을 따라 일정 간격으로 수직공(30)을 천공하고, H빔 설치단계(S30)는 각각의 수직공(30)에 H빔(100)을 압입시켜 설치하되, H빔(100)의 중간 가로대 양단에 각각 직교되도록 형성된 한 쌍의 세로대의 면이 수직갱(40)의 내면과 굴착된 내부를 향하도록 설치된다.

패널 설치단계(S40)는 압입 설치된 두 개의 H빔(100)에 의해 양측부가 가이드되어 하측으로 다수의 패널(200)을 압입 설치시키되, 패널(200)의 양측부 중앙 길이방향으로 가이드홈(212, 222)이 형성되어 H빔(100)의 세로대의 돌출된 단부에 끼워져 가이드되어 설치되며, 고압수 공급장치(500)에 의해 패널(200)의 하측 토사에 고압수를 분사하며 설치하게 된다.

굴착단계(S50)는 다수의 H빔(100)과 다수의 패널(200)이 설치된 후, H빔(100)과 패널(200)에 의해 구획된 지반(토사)을 굴착하여 수직갱(40)을 굴착하게 된다.

토류벽 설치단계(S60)는 H빔(100)과 패널(200)에 의해 구획된 내부가 굴착된 후, H빔(100)과 패널(200)을 덮도록 콘크리트를 타설하여 토류벽(300)을 설치한다.

패널 제거단계(S70)는 토류벽(300) 설치 후, 설치된 패널(200)을 인발하여 제거하게 되고, 뒷채움단계(S80)는 패널(200)이 제거된 공간에 뒷채움재(400)가 충진됨에 따라 시공이 마무리된다.

여기서, 도 11 내지 도 12에서 도시한 바와 같이, 패널 설치단계(S40)를 자세히 살펴보면, 선단 패널 거치단계(S41)과 송수관 설치단계(S42), 선단 패널 압입단계(S43), 송수관 분리단계(S44), 패널 결합단계(S45), 송수관 재연결단계(S46) 및 패널 재압입단계(S46)로 구성된다.

선단 패널 거치단계(S41)는 선단 패널(210)의 가이드홈(212)이 설치된 두 개의 H빔(100) 세로대의 돌출된 단부에 끼워지도록 거치시킨다.

그리고 송수관 설치단계(S42)는 거치된 선단 패널(210)의 유입공(214) 상단에 고압수 공급수단(500)의 송수관(510)을 연결한다.

선단 패널 압입단계(S43)는 고압수 공급수단(500)에 의해 고압수가 선단 패널(210) 하측 토사에 분사됨과 동시에 선단 패널(210)을 하측으로 압입시키게 된다.

송수관 분리단계(S44)는 선단 패널(210) 상단부만 노출되도록 압입시킨 다음, 고압수 공급을 중단하여 고압수 공급수단(500)의 송수관(510)을 분리한다.

그리고 패널 결합단계(S45)는 결합수단(600)에 의해 선단 패널(210)의 상측으로 연장 패널(220)을 측방향으로 슬라이딩 결합하게 된다.

송수관 재연결단계(S46)는 송수관(510)이 결합수단(600)에 의해 선단 패널(210)에 결합된 연장 패널(220)의 유입공(224)을 통과한 후, 선단 패널(210)의 유입공(214) 상단에 송수관(510)을 연결하여 고압수를 분사할 수 있도록 한다.

패널 재압입단계(S46)는 고압수 공급수단(500)에 의해 고압수가 선단 패널(210) 하측 토사에 분사됨과 동시에 선단 패널(210)과 연장 패널(220)을 하측으로 압입시키게 된다.

그리고 다시, 송수관 분리단계(S44), 패널 결합단계(S45), 송수관 재연결단계(S46) 및 패널 재압입단계(S46)가 반복되되, 선단 패널(210)이 수직갱(40)의 저면까지 압입 설치될 때까지 반복하는 것이다.

또한 도 13에서 도시한 바와 같이, 패널 제거단계(S70)와 뒷채움단계(S80)는 압입된 패널(200)을 인발함과 동시에 패널(200)의 유입공(214, 224)을 통해 뒷채움재(400)를 공급하여 패널(200)이 제거된 공간으로 뒷채움재(400)가 충진된다.

한편, 도 14에서 도시한 바와 같이, 다른 실시 예의 패널 제거단계(S70)와 뒷채움단계(S80)는 토류벽 설치단계(S60)에서 콘크리트 타설 시, 다수의 뒷채움공(410)을 형성하고, 압입된 패널(200)을 인발함과 동시에 뒷채움공(410)을 통해 뒷채움재(400)를 공급하여 패널(200)이 제거된 공간으로 뒷채움재(400)가 충진될 수도 있다.

10 : 차수와 흙막이장치 20 : 설치라인
30 : 수직공 40 : 수직갱
100 : H빔 200, 200' : 패널
210 : 선단 패널 220 : 연장 패널
212, 222 : 가이드홈 214, 224 : 유입공
300 : 토류벽 400 : 뒷채움재
500 : 고압수 공급수단 510 : 송수관
600 : 결합수단 610 : 제1결합수단
620 : 제2결합수단

Claims (11)

1. 지중터널 굴착을 위해 수직갱을 굴착 시, 수직갱의 외측을 따라 차수 및 흙막이를 하고자 하는 위치에 가상 설치라인을 따라 일정 간격으로 압입 설치되는 다수의 H빔;
   상기 압입 설치된 H빔 중 인접한 두 개의 H빔에 의해 양측부가 가이드되어 다수 개 압입 설치되는 패널;
   상기 H빔과 패널에 의해 구획된 내부를 굴착한 후, 패널과 H빔을 덮도록 콘크리트를 타설하여 형성되는 토류벽; 및
   상기 토류벽 설치 후, 설치된 패널을 인발하여 제거한 다음, 상기 패널이 제거된 공간에 충진되는 뒷채움재를 포함하여 이루어지고,
   상기 패널은,
   일정 두께를 갖는 철판으로 형성되어 양측부 중앙 길이방향을 따라 가이드홈이 형성되고, 내부에 상하방향으로 유입공이 형성되며,
   상기 유입공을 통해 고압수를 분사하도록 고압수 공급수단이 구비되어 상기 패널의 압입 시, 패널의 하측 지반으로 고압수를 분사함에 따라 패널을 용이하게 압입시키고,
   상기 패널 중 선단에 위치되는 선단 패널의 하단부는 양측단부에서 중앙부로 갈수록 하향경사지게 돌출형성되고, 상기 선단 패널의 상측으로 적층되는 연장 패널의 유입공은 선단 패널의 유입공보다 직경이 크게 형성되어 상기 고압수 공급수단의 송수관이 관통된 후, 선단 패널의 유입공 상단부에서 탈부착되며,
   상기 패널은 결합수단에 의해 상호 결합되되,
   상기 결합수단은,
   어느 하나의 패널 상단면의 전측단부에서 상측으로 연장 형성되되, 상단부 후면부가 상기 패널의 두께 중간부에 위치되도록 돌출된 제1결합돌출부와 상기 제1결합돌출부의 상측으로 연장 돌출된 제1연장돌출부와 상기 제1결합돌출부의 하측에 형성된 제1결합홈부 및 제1결합홈부의 하측으로 연장 함몰된 제1연장홈부를 갖는 제1결합수단; 및
   다른 하나의 패널 하단면에 우측단부에서 하측으로 연장 형성되되, 하단부 전면부가 상기 제1결합홈부에 끼워되도록 돌출된 제2결합돌출부와 상기 제1연장홈부에 끼워지도록 제2결합돌출부의 하측으로 연장 돌출된 제2연장돌출부와 상기 제1결합돌출부가 끼워지도록 제2결합돌출부의 상측에 형성된 제2결합홈부와 상기 제1연장돌출부가 끼워지도록 제2결합홈부의 상측으로 연장 함몰된 제2연장홈부를 갖는 제2결합수단을 포함하여 이루어지고,
   상기 제1결합수단과 제2결합수단은 상호 측방향으로 슬라이딩되어 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 차수와 흙막이장치.
   
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3. 제1항에 있어서, 상기 유입공은,
   하단부가 다수 개로 분기됨에 따라 공급된 고압수를 다수의 각도로 분사시키는 것을 특징으로 하는 차수와 흙막이장치.
   
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6. 제1항에 있어서, 상기 패널은,
   일정 두께를 갖는 철판으로 형성된 제1패널;
   상기 제1패널의 양측단부와 평행하도록 수직방향으로 다수 개 구비되되, 상기 양측단부와 일정거리 이격되는 수직판;
   상기 수직판과 직각을 이루도록 상기 제1패널의 폭방향과 평행하게 다수 개 구비되는 수평판;
   상기 수직판과 수평판의 직교되는 부위에 구비되어 상기 수직판과 수평판보다 돌출되는 돌출키;
   상기 제1패널과 대응되도록 형성되며, 상기 돌출키가 끼워지도록 다수의 키구멍이 형성되어 상호 끼워져 결합되는 제2패널; 및
   상기 고압수 공급수단에서 공급되는 고압수가 내부를 통과하여 하측으로 분사되도록 구비되는 유입관을 포함하여 이루어지고,
   상기 제1패널과 수직판, 수평판, 돌출키, 제2패널 및 유입관은 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 차수와 흙막이장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 뒷채움재는,
   강모래와 시멘트 및 흙 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 차수와 흙막이장치.
   
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