KR101314300B1 - 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지하구조물을 지중에 압입 시공시 상기 지하구조물의 하부에 위치하여 지하구조물의 지중압입을 안내하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 수평을 유지한 상태로 지하구조물이 지중에 압입될 수 있도록 안내 유도하여 지하구조물을 안정적인 수평상태로 지중 압입 시공할 수 있도록 하고, 소정깊이까지 지하구조물의 지중 압입을 안내 유도한 후에는 지하구조물로부터 분리 수거하여 재사용이 가능하도록 한 경제적인 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 관한 것으로,
본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드는, 지상에서 지하구조물(10)을 제작한 후, 상기 지하구조물(10)을 지중으로 압입 시공하기 위해 지하구조물(10)의 하방에 구비되어 상기 지하구조물(10)의 지중 압입을 안내하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 있어서, 상기 지하구조물(10)의 하부 외측면에 접하게 구비되는 측면 플레이트(21), 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 상부 프레임(30) 및, 상기 상부 프레임(30)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 하부 프레임(40)을, 포함하여 구성되는 다수의 서브 선단헤드(20); 및, 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되며, 이송램(51)의 단부가 상기 서브 선단헤드(20)의 상부 프레임(30)의 상측면에 접하게 구비되어 상기 서브 선단헤드(20)를 하방 지중으로 압입 시키는 다수의 서브 선단헤드 압입잭(50);으로 구성되며, 상기 다수의 서브 선단헤드(20)들은 서로 별개로 이동가능하게 분리된 상태로 상기 지하구조물(10)을 따라 소정간격을 두고 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드{The Front Header for Pressing Underground Structure}
본 발명은 지하구조물을 지중에 압입 시공시 상기 지하구조물의 하부에 위치하여 지하구조물의 지중압입을 안내하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 수평을 유지한 상태로 지하구조물이 지중에 압입될 수 있도록 안내 유도하여 지하구조물을 안정적인 수평상태로 지중 압입 시공할 수 있도록 하고, 소정깊이까지 지하구조물의 지중 압입을 안내 유도한 후에는 지하구조물로부터 분리 수거하여 재사용이 가능하도록 한 경제적인 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 관한 것이다.
일반적인 지하구조물의 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 지하구조물을 시공하는, 소위 가설 흙막이 공법이 주류를 이루고 있다.
그러나, 상기와 같은 가설 흙막이 공법에 의한 지하구조물 축조공법은 연약지반이나 지하수 유입이 과다하여 지하 터파기 공사가 곤란한 경우, H형강과 차수 그라우팅 토류판을 이용하여 토사 붕괴 구조를 시공한 다음 터파기 굴착 작업을 하고 지하구조물을 시공해야 하는 등 공정수의 증가에 따른 공기 연장의 문제점이 있다.
이에 따라, 동 출원인이 기 특허출원한 출원번호 제10-2009-0066618호의 '지하구조물 압입 시공공법'은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 안출된 발명으로 공기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라 또한, 주변 지반 침하 현상이 발생되지 않도록 하고, 지하구조물(200)을 시공할 토질의 조건에 상관없이 지하구조물(200)을 평행상태로 유지시켜 정확한 위치에 시공할 수 있는 효과는 있으나,
지하구조물(200)의 외부에 구비되어 지상에 설치되는 압입잭(210)만으로는 지하구조물(200)을 조금 더 정밀하게 평행을 유지한 상태로 지중으로 압입하는데 어려운 문제점이고, 지하구조물과 일체로 결합되는 선단헤드(220)는 지하구조물의 지중압입 시공이 완료된 후에는 지하구조물(200)과 함께 지중에 압입된 상태로 콘크리트 매설되므로 재활용되지 못해 공사비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공기를 단축할 수 있고, 주변지반 침하현상이 발생되지 않게 함과 아울러, 지하구조물을 시공할 토질의 조건에 상관없이 지하구조물을 정밀하게 평행상태로 유지시켜 원하는 소정위치로 정밀 시공할 수 있도록 하며,
소정깊이까지 지하구조물의 지중 압입을 안내 유도한 후에는 선단헤드를 지하구조물로부터 분리 수거하여 재사용할 수 있도록 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 형태에서는, 지상에서 지하구조물(10)을 제작한 후, 상기 지하구조물(10)을 지중으로 압입 시공하기 위해 지하구조물(10)의 하방에 구비되어 상기 지하구조물(10)의 지중 압입을 안내하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 있어서, 상기 지하구조물(10)의 하부 외측면에 접하게 구비되는 측면 플레이트(21), 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 상부 프레임(30) 및, 상기 상부 프레임(30)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 하부 프레임(40)을, 포함하여 구성되는 다수의 서브 선단헤드(20); 및, 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되며, 이송램(51)의 단부가 상기 서브 선단헤드(20)의 상부 프레임(30)의 상측면에 접하게 구비되어 상기 서브 선단헤드(20)를 하방 지중으로 압입 시키는 다수의 서브 선단헤드 압입잭(50);으로 구성되며, 상기 다수의 서브 선단헤드(20)들은 서로 별개로 이동가능하게 분리된 상태로 상기 지하구조물(10)을 따라 소정간격을 두고 구비되는 것을 특징으로 하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에 있어서, 상기 서브 선단헤드(20)에는, 상기 서브 선단헤드(20)가 지중으로 압입 이동되는 거리를 제한하는 압입깊이 제한부(70)가 탈착가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드는, 공기를 단축할 수 있고, 주변지반 침하현상을 방지함과 아울러, 지하구조물을 시공할 토질의 조건에 상관없이 지하구조물을 정밀하게 평행상태로 유지시켜 원하는 소정위치로 정밀 시공할 수 있으며,
소정깊이까지 지하구조물의 지중 압입을 안내 유도한 후에는 선단헤드를 지하구조물로부터 분리 수거하여 재사용할 수 있어 시공비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 지하구조물 지중압입 시공공법을 나타내는 시공 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)를 나타내는 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)의 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)로 구성되는 선단헤드(100)를 나타내는 정면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 선단헤드(100)가 설치된 지하구조물(10)을 지중압입하는 과정을 나타내는 시공 상태도이다.
도 9는 본 발명에 따른 선단헤드(100)를 구성하는 측면 플레이트(21)에서, 하부 프레임(40) 및 상부 프레임(30)을 분리한 후 수거하는 방법을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 선단헤드(100)의 서브 선단헤드(20)의 분해 사시도이다.
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 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)를 나타내는 부분 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)의 종단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)에서 서브 선단헤드(20)로 구성되는 선단헤드(100)를 나타내는 정면도이다.
또한, 도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 선단헤드(100)가 설치된 지하구조물(10)을 지중압입하는 과정을 나타내는 시공 상태도이고, 도 9는 본 발명에 따른 선단헤드(100)를 구성하는 측면 플레이트(21)에서, 하부 프레임(40) 및 상부 프레임(30)을 분리한 후 수거하는 방법을 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 선단헤드(100)의 서브 선단헤드(20)의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지하구조물(10)의 하측면에 접하게 위치하는 측면 플레이트(21), 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 상부 프레임(30) 및, 상기 상부 프레임(30)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 하부 프레임(40)을, 포함하여 구성되는 다수의 서브 선단헤드(20)들을 지하구조물(10)을 따라 소정간격을 두고 설치된다.
상기 서브 선단헤드(20)를 구성하는 측면 플레이트(21)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 평판 형상으로 형성되어 상부는 지하구조물(10)의 하측면에 소정길이로 접하게 구비되고, 하부는 지하구조물(10)의 하방으로 소정길이 돌출되게 구비된다.
상부 프레임(30)은 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 일측면은 상기 측면 플레이트(21)의 돌출부위의 상부에 볼팅되어 탈착가능하게 결합되며, 상기 서브 선단헤드 압입잭(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 콘트리트 구조물로 형성되는 지하구조물(10)의 하부 내측에 일측이 개방된 철판 박스 형태로 매설 형성되는 설치공간(80) 내에 지하구조물(10)과 함께 이동될 수 있도록 결합된다.
또한, 상기 각각의 서브 선단헤드(20)들은, 도 2, 도 3 및, 도 9에 도시된 바와 같이, 지하구조물(10)의 하부에서 지하구조물(10)의 'ㅁ'자 단면 형상을 따라 서로 별개로 이동가능하게 분리된 상태로 소정간격을 두고서, 상기 각각의 서브 선단헤드 압입잭(50)의 이송램(51)의 단부와 탈착가능하게 결합되어, 각각의 서브 선단헤드(20)들이 독립적으로 지중으로 압입될 수 있게 구성된다.
이와 같은 서브 선단헤드(20)의 구성을 통해, 지중 압입 시공과정 중 전체적인 지하구조물(10)의 평행상태는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지하구조물(10)의 외부에 결합되어 지상에 설치되는 메인 압입잭(60)으로 조절가능하고, 지중 압입 깊이의 정밀한 세부 보정은 상기 서브 선단헤드 압입잭(50)을 통한 개별 서브 선단헤드(20)들의 압입깊이 조절을 통해 이뤄지게 된다.
바람직하게는, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서브 선단헤드(20)의 상부 프레임(30)의 상측면에는 압입깊이 제한부(70)를 탈착가능하게 결합시켜 각각의 서브 선단헤드(20)가 지중으로 압입 이동되는 거리를 제한 조절할 수 있도록 한다.
상기 압입깊이 제한부(70)의 구성으로는, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서브 선단헤드 압입잭(50)이 구비되는 설치공간(80)에 홀(81)을 형성시키고, 외주면에 길이방향으로 나사산이 형성된 볼트막대(71)를 상기 홀(81)에 관통되게 구비하여 상기 볼트막대(71)의 일측 단부와 상기 상부 프레임(30)의 상측면을 탈착가능하게 볼팅으로 결합시키며, 상기 홀(81)을 관통해 설치공간(80)으로 돌출된 상기 볼트막대(71)의 타측에는 너트(72)를 결함 시킴으로써, 서브 선단헤드 압입잭(50)의 작동으로 서브 선단헤드(20)와 상기 볼트막대(71)는 함께 하부로 이동하게 되고, 상기 홀(81)이 형성된 철판에 상기 볼트막대(71) 타측의 소정높이에서 결합된 너트(72)가 닿아서 걸릴때까지 지중 압입 된다. 즉, 볼트막대(71)에 결합되는 너트(72)의 위치조정을 통해 상기 서브 선단헤드(20)가 압입되는 깊이를 조절할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100)를 이용하여 지하구조물(10)을 지중에 압입 시공하는 과정을 설명하면, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 제 1단계로, 지하구조물(10)을 압입 시킬 위치를 따라 서브 선단헤드(20)들을 소정간격을 두고서 위치시키고, 상기 서브 선단헤드(20)들의 상부로 콘크리트 타설 등의 방법으로 지상에서 미리 완성된 지하구조물(10)을 위치시킨 후, 상기 지하구조물(10)의 설치공간(80)에 구비되는 서브 선단헤드 압입잭(50)과, 볼트막대(71)를 상기 서브 선단헤드(20)의 상부 프레임(30)과 볼팅시켜 결합시키고, 상기 지하구조물(10)의 외측으로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지면에 고정결합되는 다수의 메인 압입잭(60)으로, 다수의 지지파이프(90)와 브라켓(91)을 통해, 지하구조물(10)을 지탱할 수 있도록 형성시킨다. 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 서브 선단헤드(20)의 전방 외측면에 끝단이 뾰족한 압입날(92)을 결합시키고, 더불어, 밴딩 파이프(93)를 통해 오거비트(94)를 삽입하고 상기 서브 선단헤드(20)의 전방을 굴착할 수 있도록 구성함으로써, 지반과 상기 지하구조물(10)과의 측면마찰을 최소화하며 상기 지하구조물(10)이 용이하게 압입될 수 있도록 한다.
제 2단계로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 서브 선단헤드(20)들의 전방을 오거비트(94) 등을 이용하여 굴착하고, 굴착된 깊이만큼 상기 서브 선단헤드 압입잭(50)을 구동시켜 서브 선단헤드(20)들을 지중으로 압입 시키게 된다. 상기 굴착깊이가 전 서브 선단헤드(20)들 전방으로 동일하게 이뤄지지 않은 경우에는 각각의 굴착깊이에 맞게 개별적으로 각각의 서브 선단헤드(20)를 소정깊이로 압입 시킬 수 있어 정밀하게 평행을 유지시킨 상태로 지하구조물(10) 지중으로 압입 시킬 수 있게 된다.
제 3단계로는, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 지중으로 압입된 선단헤드(100)의 뒤를 따라 지상에 설치된 메인 압입잭(60)을 작동시켜 상기 선단헤드(100)가 압입 이동된 깊이까지 지하구조물(10)을 압입 시키게 되며, 상기 지하구조물(10)이 선단헤드(100)와 접하여 전방이 지중에 맞닿아 있는 선단헤드(100)의 지지를 받게 되면 최하부에 위치하는 지지파이프(90) 하나를 제거하고 제거된 높이 만큼 메인 압입잭(60)의 이송램(61)을 상부로 이동시켜 상기 제거된 지지파이프(90) 상부에 위치하는 지지파이프(90)와 재결합시키게 된다.
이후, 상기 제 2단계 및 제 3단계를 순환 반복실시함으로써, 지하구조물(10)을 소정깊이의 지중으로 압입 시공할 수 있게 된다.
종래의 선단헤드는, 지하구조물의 지중 압입이 완료된 후에, 재수거하지 못해 지하구조물과 결합된 상태로 함께 지중에 매설시켜 시공을 완료하게 됨으로써, 선단헤드를 재활용하지 못하고 낭비되는 문제점이 있었으나,
본 발명에 따른 선단헤드(100)는, 다수개로 분리된 서브 선단헤드(20)로 구성됨과 함께, 각각의 서브 선단헤드(20)를 구성하는 상·하부 프레임(40)이 상기 측면 플레이트(21)와 분리 가능하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 순차적으로 상·하부 프레임(30, 40)을 측면 플레이트(21)로부터 분리 수거하여 다음 시공시 재사용가능함으로써, 자원의 낭비를 막고 시공비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 도시되지는 않았으나, 측면 플레이트(21)는, 상기 전술한 바와 같이, 상부가 지하구조물(10)의 하부 외측면에 접하고 하부는, 지하구조물(10)의 하방으로 돌출되게 구비되어 상기 지하구조물과 함께 지중 매설시킴으로써, 주변 지하수 및 토사의 지하구조물(10) 하부 유입을 막는 차수 토류판 역할을 하게 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 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
10 : 지하구조물 20 : 서브 선단헤드
21 : 측면 플레이트
30 : 상부 프레임 40 : 하부 프레임
50 : 서브 선단헤드 압입잭
51 : 서브 선단헤드 압입잭의 이송램
60 : 메인 압입잭 61 : 메인 압입잭의 이송램
70 : 압입깊이 제한부 71 : 볼트막대
72 : 볼트막대 결합너트
80 : 서브 선단헤드 압입잭 설치공간 81 : 홀
90 : 지지파이프 91 : 고정 브라켓
92 : 압입날 93 : 밴딩 파이프
94 : 오거비트
100 : 선단헤드

Claims (2)

  1. 지상에서 지하구조물(10)을 제작한 후, 상기 지하구조물(10)을 지중으로 압입 시공하기 위해 지하구조물(10)의 하방에 구비되어 상기 지하구조물(10)의 지중 압입을 안내하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드에 있어서,
    상기 지하구조물(10)의 하부 외측면에 접하게 구비되는 측면 플레이트(21), 상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 상부 프레임(30) 및, 상기 상부 프레임(30)의 하부에 구비되고 상기 측면 플레이트(21)에 일측면이 분리가능하게 결합되는 하부 프레임(40)을, 포함하여 구성되는 다수의 서브 선단헤드(20); 및,
    상기 지하구조물(10)의 하부에 구비되며, 이송램(51)의 단부가 상기 서브 선단헤드(20)의 상부 프레임(30)의 상측면에 접하게 구비되어 상기 서브 선단헤드(20)를 하방 지중으로 압입 시키는 다수의 서브 선단헤드 압입잭(50);으로 구성되며,
    상기 다수의 서브 선단헤드(20)들은 서로 별개로 이동가능하게 분리된 상태로 상기 지하구조물(10)을 따라 소정간격을 두고 구비되는 것을 특징으로 하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 선단헤드(20)에는,
    상기 서브 선단헤드(20)가 지중으로 압입 이동되는 거리를 제한하는 압입깊이 제한부(70)가 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 지하구조물 지중압입 시공용 선단헤드(100).
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