KR101452180B1

KR101452180B1 - 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법

Info

Publication number: KR101452180B1
Application number: KR1020130142994A
Authority: KR
Inventors: 이형훈
Original assignee: 주식회사 대산시빌테크날러지; 이형훈
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-10-22

Abstract

프리캐스트 중공블록에 의한 압입체구조물의 모서리에는 강관블록이 각각 압입시공되도록 하고, 강관블록 사이에는 프리캐스트 중공블록이 면접되도록 압입 시공되어 강관블록과 프리캐스트 중공블록은 긴장재에 의하여 압착되도록 하여 일체화 거동하도록 하고, 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록 내부에는 철근조립체가 삽입 설치되어 타설되는 콘크리트에 매립된다. 이때 압입시공은 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록의 직경보다 큰 사각형태의 굴착공에 압입되도록 하여 굴진 방해없이 압입되도록 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법이 개시된다.

Description

프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법{NON-OPEN CUT EXCAVATION CONSTRUCTION METHOD FOR UNDERGROUND STRUCTURE USING CONCRETE SEGMENT}

본 발명은 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 지하차도, 박스구조물 등과 같이 지중을 굴착하여 시공되는 비 개착식 지하구조물 시공에 있어서 프리캐스트 중공블록, 강관블록과 기계식 굴착장치를 이용하여 보다 신속하게 지하구조물을 시공할 수 있는 비 개착식 구조물 시공방법에 관한 것이다.

본 발명과 관련하여 현재 적용되고 있는 대표적인 비 개착식 지하구조물 시공공법으로는 함체견인공법, 강관 루프공법, JES&HEP 공법 등이 소개되어 있다.

먼저, 상기 함체견인공법은 함체가 통과할 지중에 미리 소구경 함체지지용 가설용 강관 단면을 수평으로 압입 관통시킨 후 지중을 횡단하여 이어진 다수의 PC 강선을 현장에서 제작된 함체와 결속한 후 견인하여 함체내의 내부토사를 제거하고, 이와 같은 견인과 굴착작업을 반복하여 지중에 구조물을 설치하는 공법이다.

또한 상기 강관루프 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 가설용 소형 강관을 순차적으로 압입 연결하여, 강관 루프를 형성하고, 강관 루프의 안쪽의 내부 토사를 제거하면서 지지보와 가설기둥을 설치하며 그 내부공간에 콘크리트를 타설하여 구조물을 축조하게 된다.

그리고 JES&HEP(Jointed Element Shield Structure and High Speed Element Pull Method)공법은 축 방향으로 힘의 전달이 가능한 이음부를 가지는 강관을 도 1a와 도 1b와 같이 연속하여 견인, 삽입한 후 강관 내부에 콘크리트를 채워 사각형 라멘구조물을 시공하는 방법으로서 상기 이음부가 인장력을 전달할 수 있는 구조로 시공되는 방법이다.

이러한 JES 공법은 강관의 전면부에 HEP공법의 사각형 쉴드(일종의 기계적 굴착장치)를 설치하여 견인방식으로 시공하여 자동배토 시스템을 이용할 수 있어 정밀 시공이 가능하고 견인을 위한 반력벽으로 종점부의 토류벽을 이용하기 때문에 시점부의 반력설비가 불필요하며 최소 토피 1m까지 시공이 가능하다는 등의 장점이 있다.

말하자면 JES&HEP 공법은 강관을 전방에서 견인하면서 강관 내부의 토사 등을 강관의 전면부에 별도로 장착한 사각형 쉴드로 굴착하는 방법이라 할 수 있다.

이때 상기 종래 강관루프공법의 경우 강관인 압입체를 최대한 입접시켜 시공하고 콘크리트를 충진시킨 후 강관들의 이격공간을 그라우팅하는 방법 등으로 차수성을 충분히 확보하도록 한 후, 강관구조체 내측의 공간을 별도로 굴착하여 지하구조물을 별도로 시공하는 방법으로서 상기 강관구조체는 도 1c와 같이 설계 시 지하횡단구조물의 일부가 아닌 일종의 가시설로 이용하게 된다.

하지만 이러한 강관구조체를 가시설로만 이용하는 것은 비효율적이므로 JES&HEP공법에서는 압입체들을 서로 면접되도록 시공하고 내부에 콘크리트를 충진시켜 시공한 강관구조체를 지하구조물의 일부로 이용하게 되므로 내측에 별도의 지하구조물을 시공하는 것이 아니라 내측 마감정도의 시공으로 지하횡단구조물을 최종 완성시킬 수 있게 된다.

이에 JES&HEP공법이 강관루프공법과 대비하여 경제적이고 효율적이라는 장점은 있지만 강관을 전방에서 견인해야하고, 강관을 사용하여 지하구조물을 시공하기 때문에 사실상 경제성 측면에서 한계가 있을 수밖에 없었다.

이에 본 발명은 비 개착식 지하구조물을 시공하기 위하여 보다 경제적인 프리캐스트 중공블록과 강관블록을 사용하여 경제성을 확보할 수 있도록 할 수 있고, 신속한 프리캐스트 중공블록과 강관블록 시공이 가능하며, 시공된 프리캐스트 중공블록과 강관블록의 이음부에 있어 수밀성을 확보할 수 있어 보다 경제적이고 신속한 지하구조물 시공방법 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 비 개착식 지하구조물을 시공에 있어서, 프리캐스트 중공블록을 이용하여 압입체구조물(A)을 시공하도록 하되, 상기 압입체구조물(A)의 모서리부에 있어서는 강관블록을 함께 이용하여 보다 효율적인 비 개착식 지하구조물 시공이 가능하도록 하게 된다.

둘째, 상기 프리캐스트 중공블록과 강관블록은 기계식 굴착에 의하여 전방으로 굴착하면서 연속으로 전방 압입될 수 있도록 하고, 특히 기계식 굴착에 사용되는 비트부는 프리캐스트 중공블록과 강관블록의 선단부에 굴진반력을 최소화시킬 수 있는 사각형태의 굴착공을 형성시킬 수 있는 비트부를 사용하며, 굴착된 토사등도 후방으로 용이하게 배토시킬 수 있도록 하게 된다.

셋째, 상기 프리캐스트 중공블록, 강관블록은 서로 면접되도록 시공함에 있어 이음부는 암, 수가이드를 이용하여 서로 면접되어 시공될 수 있도록 하고, 수밀성 및 전단력 확보하기 위하여 수팽창 지수제, 지수전단모르타르가 충진될 수 있도록 형성시키게 된다.

본 발명은 프리캐스트 중공블록 및 강관블록을 이용하여 압입구조체를 시공함에 있어서 기계식굴착에 의하여 보다 신속한 시공이 가능하며 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록의 직경보다 큰 사각형태의 굴착공에 압입되도록 하여 굴진방해 없이 압입되도록 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법을 제공할 수 있게 된다.

또한, 프리캐스트 중공블록과 강관블록을 함께 이용하므로 보다 경제적인 지하구조물 시공이 가능하며, 긴장재 정착단으로 상기 강관블록을 이용할 경우 압입구조체의 구조적 성능을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 프리캐스트 중공블록, 강관블록 면접되는 이음부에 있어 하고, 수팽성 지수제, 지수전단모르타르를 사용하여 수밀성 확보에 매우 유리하게 된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 JES&HEP 공법에 의한 지하구조물 시공도,
도 1c는 종래 강관루프공법에 의한 지하구조물 시공도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 프리캐스트 중공블록의 시공도 및 연결구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 기계식 굴착장치의 구성도 및 회전작용도,
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 의한 비개착 지하구조물의 시공순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 프리캐스트 중공블록(100)]

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 프리캐스트 중공블록(100)의 시공도 및 프리캐스트 중공블록의 연결구성도를 도시한 것이다.

먼저, 상기 프리캐스트 중공블록(100)은 사각관 형태의 콘크리트 프리캐스트 중공블록을 이용하여 제작된 것을 이용하게 된다. 즉 철근콘크리트로 제작하여 경제성을 충분히 확보하면서도 중공블록 형태로 제작하여 자중을 줄일 수 있도록 한 것이다.

이러한 프리캐스트 중공블록은 제작, 운반 및 압입에 효과적인 길이를 가지도록 하되 복수개의 프리캐스트 중공블록(100)을 서로 면접시켜 가면서 전방으로 압입시키게 된다.

이러한 프리캐스트 중공블록(100)은 도 2b 및 도 4c와 같이 서로 면접되도록 압입시키게 되는데 이는 프리캐스트 중공블록(100)에 의한 압입체구조물(A)을 지하구조물의 일부로서 이용하기 때문에 서로 일체성을 확보하기 위함이다.

이러한 프리캐스트 중공블록(100)에는 긴장재홀(110)이 횡방향으로 관통하도록 형성되어 있으며 이러한 긴장재홀(110)은 긴장재(300)가 관통할 수 있도록 형성된 홀로서 긴장재(300)에 의하여 서로 압착되어 면접 시공된 프리캐스트 중공블록(100)이 서로 구조적으로 일체로 거동하도록 하는 역할을 하게 된다.

시공상 이러한 프리캐스트 중공블록(100)은 1개가 먼저 압입 완료되도록 한 후 면접되는 다른 프리캐스트 중공블록(100)을 압입시키게 된다. 이에 먼저 기준 프리캐스트 중공블록을 먼저 압입시키고, 기준 프리캐스트 중공블록(100) 측면으로 다른 프리캐스트 중공블록(100)이 가이드 되어 압입되도록 하게 된다.

이러한 가이드를 위해 본 발명은 암,수 가이드(120,130)를 이용하게 된다.

도 2a와 같이 기준이 되는 프리캐스트 중공블록(100)의 양 측면에는 암가이드(120)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

상기 암가이드(120)는 형 강재블록을 프리캐스트 중공블록(100)의 양 측면에 매립 형성되도록 함으로서 암가이드의 오목홈에 수가이드(130)가 삽입되어 가이드되도록 하는 역할을 하게 됨을 알 수 있다.

즉, 기준 프리캐스트 중공블록(100)의 암가이드(120)에 삽입되는 수가이드(130)는 면접되도록 설치되는 다른 프리캐스트 중공블록(100)의 암가이드(120)에도 삽입되도록 함으로서 서로 암,수가이드(120,130)에 의하여 물려져 시공될 수 있도록 한 것이다.

이때 상기 암,수가이드는 에폭시등을 표면에 도포하여 지수홈에서 경화되어 지수역할을 하도록 하게 된다.

나아가 상기 프리캐스트 중공블록(100)의 측면 중간에 전단홈(140)이 형성되어 있고, 상기 전단홈(140) 상,하단에 후술되는 지수홈(150)이 반달형으로 형성되어 있으며, 상기 지수홈(150) 상,하단에 앞서 살펴본 암가이드(120)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

상기 전단홈(140)은 일정한 깊이로 양 측면에 형성되어 인접한 프리캐스트 중공블록(100)에 형성된 전단홈(140)과 함께 전단포켓을 형성시켜 전단홈(140)에 도 2b와 같이 지수전단모르타르(M)가 주입되도록 함으로서 면접되는 프리캐스트 중공블록(100)의 면접부위에 작용하는 전단력지지와 지수역할도 할 수 있도록 하게 된다.

상기 지수홈(150)은 도 2b와 같이 프리캐스트 중공블록(100)의 양 측면에 형성되어 인접한 프리캐스트 중공블록(100)에 형성된 지수홈(150)과 함께 원형 지수홈을 형성시켜 지수홈에 수팽창지수제(160)가 삽입되도록 함으로서 면접되는 프리캐스트 중공블록(100)의 지수역할을 할 수 있도록 하게 된다.

이에 수팽창지수제(160)는 물과 접촉되면 팽창되어 지수홈 내부에 팽창에 이한 지수제 역할을 하게 된다.

[ 본 발명의 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200) ]

앞서 살펴본 프리캐스트 중공블록(100)은 지중의 시점부에서 종점부로 압입되도록 시공되는데 압입자체는 후방에 설치된 반력대등에 설치된 압입장치에 의하여 전방으로 압입되도록 시공된다.

하지만 이러한 압입에 의하여 프리캐스트 중공블록(100)이 전방으로 압입되도록 하려면 프리캐스트 중공블록 내부로 전방의 토사 등을 배토시켜야 굴진반력이 줄어들게 된다.

통상 이러한 배토작업은 인력으로 하는 경우도 있지만 기계식 굴착장치를 이용하여 배토시켜 신속한 프리캐스트 중공블록(100) 압입이 가능하도록 하게 된다.

나아가 종래 기계식 굴착장치는 굴착공의 형태가 원형인 경우가 대부분인데 이럴 경우 사각관 형태의 프리캐스트 중공블록(100) 전면의 모서리부위에서 굴착된 토사등이 굴진을 방해하기 때문에 실제 사각관 형태의 프리캐스트 중공블록(100)을 이용할 경우 현저하게 작업성 및 시공성이 매우 떨어진다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 프리캐스트 중공블록(100)은 사각 중공관 형태로 제작된 것을 이용하게 되는데 이러한 사각 중공관 형태의 프리캐스트 중공블록(100)의 압입에 있어 굴진에 방해가 발생하지 않도록 굴착공을 사각형으로 형성시킬 수 있어 굴진방해를 전혀 받지 않도록 하는 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하게 된다.

이러한 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)는 도 3a와 같이 전방에 비트부(210)가 회전하여 지반을 사각홈 형태로 굴착(사각형태의 굴착공)하도록 하고, 굴착된 토사등이 후방으로 배토될 수 있도록 비트부(210) 후방에 오거(220)가 연결된다.

이에 프리캐스트 중공블록(100) 내부로 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 삽입하고 프리캐스트 중공블록(100) 전방에 상기 비트부(210)가 위치하도록 하여 비트부로 전방의 지반을 사각홈 형태의 굴착공이 형성되면,

역시 사각 중공관 형태의 프리캐스트 중공블록(100)을 굴착공으로 압입시켜 굴착과 압입이 반복되도록 하게 된다. 이때 굴착된 토사 등은 오거(220)를 통해 후방으로 배토된다.

이때 굴착직경이 프리캐스트 중공블록(100) 직경보다 작게 되면 프리캐스트 중공블록(100) 전면이 전방 지반에 막혀 굴진반력이 커지기 때문에 굴착직경은 프리캐스트 중공블록(100) 직경보다는 커지도록 하는 것이 바람직한데, 이러한 굴착직경은 비트부(210)의 직경에 의하여 정해지게 된다.

하지만 비트부 직경이 너무 커지게 되면 시공될 프리캐스트 중공블록이 기준 프리캐스트 중공블록을 따라 가이드되도록 시공되기 때문에 시공될 프리캐스트 중공블록에 손상이 가해질 수 있어 비트부 직경에 따른 굴착직경을 일정하게 형성시킬 수 있도록 하는 기능은 매우 중요하게 됨을 알 수 있다.

이러한 기능을 가진 본 발명의 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 도 3a 및 도 3b를 기준으로 살펴본다.

상기 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)는 비트부(210), 오거(220), 4각굴착가이드슈(230), 회전중심축변환힌지(240), 회전중심축유지가이드(250)를 포함한다.

먼저, 오거(220)는 중심축(강봉) 외주면에 나선형 회전날개(221)가 형성되어 미도시된 구동장치에 의하여 회전하게 되면 나선형 회전날개(221)도 회전하게 되고 이에 굴착된 토사가 나선형 회전날개(221)에 의하여 오거의 후방으로 배토되도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 오거(220)의 중심축에 일체로 탈착이 가능하면서도 회전이 가능하도록 장착된 비트부(210)가 장착된다.

이러한 비트부(210)는 둥근 삼각형베이스(211), 상기 둥근 삼각형베이스로부터 전면으로부터 연장된 비트몸통부(212) 및 상기 비트몸통부(212) 선단에 형성된 비트(213)를 포함한다.

이때 상기 둥근 삼각형베이스(211)는 일정한 두께를 가진 삼각형태의 베이스플레이트로서 삼각변이 볼록한 호형형태로 곡선형으로 형성되어 둥근 삼각형베이스라 지칭하고 3개 꼭지점이 내접될 정도의 4각굴착가이드슈(230)가 주위에 배치된다.

이러한 4각굴착가이드슈(230) 내측을 따라(접하지는 않음) 둥근 삼각형베이스(211)는 축회전을 하게 되는데 이러한 축회전은 회전중심축변환힌지(240)에 의하여 이루어지게 된다.

즉 둥근 삼각형베이스(211)는 오거(220)와 회전중심축변환힌지(240)에 의하여 힌지 연결되도록 하여 탈착이 가능하면서 오거의 회전력을 전달받아 회전하게 되며 이러한 회전력에 의하여 회전중심축변환힌지(240)를 통하여 연결된 둥근 삼각형베이스(211)의 3개의 꼭지점 회전 궤적은 사각형을 이루도록 한 것이다.

즉, 도 3b와 같이 둥근 삼각형베이스(211)의 중심원(B1)은 고정된 상태에서 이러한 중심원(B1)의 외주면을 따라 점으로 도시된 회전중심점(B2)이 반시계방향으로 360도 회전하게 되면 둥근 삼각형베이스(211)의 3개의 꼭지점의 회전 궤적은 사각형이 됨을 알 수 있다.

이에 본 발명에 있어 상기 중심원(B1)은 오거(220)의 중심축(222a) 선상에 위치시키고, 회전중심점(B2)은 둥근 삼각형베이스(211)의 도심을 관통하는 중심축(211a)이 되도록 하되 둥근 삼각형베이스(211)의 중심축(211a)가 중심원(B1)의 외주면을 따라 회전할 수 있도록 오거(210)와 둥근 삼각형베이스(211)를 서로 힌지(회전가능)연결시키는 중간 연결체의 역할을 회전중심축변환힌지(240)가 맡게 된다.

말하자면 오거(220)의 중심축(222a)이 둥근 삼각형베이스(211)의 도심을 관통하는 중심축(211a)과 연결되도록 하면서 사각 형태의 굴착공이 형성되도록 360도 확장 회전하도록 위치를 세팅시켜 주는 역할을 회전중심축변환힌지(240)가 하게 된다.

이로서 상기 오거(220)를 회전시키게 되면 자연스럽게 둥근 삼각형베이스(211)의 3개의 꼭지점 회전 궤적은 사각형이 되며, 이러한 회전 궤적을 따라 외측에 배치된 것이 4각굴착가이드슈(230)이다.

이러한 4각굴착가이드슈(230)는 프리캐스트 중공블록(100) 전방에 위치 고정된 사각관 형태의 부재로서 둥근 삼각형베이스(211)와 회전중심축변환힌지(240)가 내측에 위치하도록 하여 보호하면서 사각형태의 굴창공이 무너지지 않도록 보호하는 역할을 하게 된다.

이러한 4각굴착가이드슈(230)는 프리캐스트 중공블록(100) 전면에 배면이 위치하도록 세팅시키게 된다.

이때 오거(220)의 중심축만 프리캐스트 중공블록(100) 전면으로부터 전방으로 연장되는데 회전중심축변환힌지(240)가 전방단부에 연결되어 있음을 알 수 있다. 이러한 회전중심축변환힌지(240)에 의하여 오거의 중심축은 중심원(B1)의 외주면을 따라 확장 회전하게 되므로 회전중심축변환힌지(240)와 프리캐스트 중공블록(100) 사이에서는 확장 회전되지 않도록 회전중심축유지가이드(250)를 이용하게 된다.

회전중심축유지가이드(250)는 프리캐스트 중공블록(100)의 전면에 세팅되도록 하되 오거의 중립축 외주면에 끼워져 용접되어 고정되도록 하고, 굴착된 토사가 통과할 수 있도록 중공부(S)이 형성된 원판 플레이트 형태로 형성된다.

결국 비트부(210)의 전방에 위치한 비트(213)는 비트몸통부(212)에 의하여 둥근 삼각형베이스(211)에 일체화되어 있으므로 비트(213)의 회전에 의한 지반의 굴착공도 사각관 형태가 되고, 이러한 굴차공은 4각굴착가이드슈(230)에 의하여 보호되어 사각관 형태의 프리캐스트 중공블록의 굴진에 전혀 방해가 되지 않도록 하게 됨을 알 수 있다.

이때 상기 굴착직경은 적어도 프리캐스트 중공블록의 직경보다는 약간 크게 형성되도록 함으로서 프리캐스트 중공블록의 굴진반력이 커지지 않도록 함이 바람직하다.

또한 굴착된 토사등은 비트몸통부(212)에 형성된 배토회전날개(214)에 의하여 회전시 자연스럽게 배토되도록 하고, 이러한 배토된 토사등은 둥근 삼각형베이스(211)에 형성된 중공부(S)를 통해 4각굴착가이드슈(230)를 거쳐 회전중심축유지가이드(250)의 중공부(S)를 거쳐 오거(220)쪽으로 배토되고 오거의 회전날개에 의하여 프리캐스트 중공블록 후방으로 최종 배토된다.

이에 본 발명의 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)는 프리캐스트 중공블록 압입 시 굴진반력을 최소화시킬 수 있도록 굴착직경을 확보할 수 있으면서도, 굴착직경을 일정하게 유지할 수 있고, 굴착지반을 효과적으로 배토할 수 있도록 고안된 것임을 알 수 있다.

[ 프리캐스트 중공블록(100)을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법 ]

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 프리캐스트 중공블록(100)을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법의 순서도이다.

이러한 프리캐스트 중공블록(100)은 시점부에서 종점부까지 복수개의 프리캐스트 중공블록을 면접시켜 가면서 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하여 전방지반을 사각관 형태로 굴착하면서 역시 사각관 형태의 프리캐스트 중공블록을 1열씩 압입시공하게 된다.

즉, 지중에 미도시된 시점부로부터 종점부 사이에 프리캐스트 중공블록(100)을 연결시켜 가면서 압입시키게 되는데, 각각의 프리캐스트 중공블록(100)은 면접되는 프리캐스트 중공블록의 기준 프리캐스트 중공블록이 되며, 앞서 살펴본 암,수(120,130) 가이드를 통해 면접된 상태로 시공하게 된다.

이때, 프리캐스트 중공블록(100)의 측면들에 형성된 반원형의 지수홈(150)은 면접된 프리캐스트 중공블록의 프리캐스트 중공블록에 의하여 원형이 되므로 굴착 및 압입과 함께 수팽창지수제를 함께 시공하여 지수시공도 함께 이루어지도록 하게 된다.

이와 같은 프리캐스트 중공블록(100)는 지하구조물의 단면 형태에 따라 다양한 형태로 시공할 수 있는데 가장 간단하게는 사각단면 형태로 지하구조물을 시공함에 있어서는 복수개의 프리캐스트 중공블록을 수평으로 면접되도록 시공하고, 양 측 단부에는 강관블록(400)을 역시 암,수 가이드를 이용하여 설치하도록 하게 된다.

이에 바람직하게는 먼저 도 4a에 있어 압입체구조물(A)의 우측모서리에 먼저 기준이 되는 강관블록(400)을 앞서 살펴본 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하여 먼저 시공하게 된다.

이러한 강관블록(400)은 긴장재홀(110)에 대응한 정착홀이 일측면에 형성된 것을 이용하되 사각 강관을 이용 하면 되며 강관블록(400)이 기준점이 되도록 하여 좌측으로 프리캐스트 중공블록(100)을 1개씩 압입 시공하게 된다.

즉, 강관블록(400)에 먼저 시공된 프리캐스트 중공블록(100)이 다시 기준이 되어 프리캐스트 중공블록(100)을 압입 시공하는 것이다. 물론 이러한 프리캐스트 중공블록(100)의 압입은 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하게 된다.

이에 도 4a에서는 3개의 프리캐스트 중공블록(100)이 수평으로 병렬 시공되고 좌측 모서리에는 다시 강관블록(400)을 시공하게 된다.

이로서 프리캐스트 중공블록(100)의 긴장재홀(110)은 서로 연통되도록 하게 됨을 알 수 있다.

다음으로는 서로 연통된 긴장재홀(110)에 긴장재(300)를 삽입하여 긴장재(300)의 양 단부를 우측 및 좌측 모서리의 강관블록(400)의 내측면에 형성된 관통홀에 관통시킨 후 긴장 후 정착장치를 이용하여 정착시키게 된다.

이에 수평으로 연장된 프리캐스트 중공블록(100)은 서로 압착되어 서로 일체화시키고 있음을 알 수 있으며 정착부위는 강관블록(400)의 내측면이 되어 정착부위의 집중응력에 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

다음으로는 도 4b와 같이 상기 우측 및 좌측 모서리에 시공된 강관블록(400)의 하방으로(압입체 구조물에 따라 상방등 다른 방향도 가능) 역시 프리캐스트 중공블록(100)을 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하여 압입 시공하게 되며 역시 암,수 가이드(120,130)와 수팽창지수제를 이용하게 된다. 도 4b에는 우측, 좌측 모서리부의 강관블록(400)으로부터 하방으로 연장된 각각 2개의 프리캐스트 중공블록(100)이 시공되고 있음을 알 수 있다.

이에 최종 하단(상단으로도 가능)에서 역시 강관블록(400)을 좌,우 모서리에 역시 암,수 가이드를 이용하여 설치하도록 하게 된다.

이에 역시 상기 하방으로 연장된 프리캐스트 중공블록(100)의 연통된 긴장재홀(110)에 긴장재(300)를 수직방향으로 삽입하여 긴장재(300)의 양 단부를 상부 우측 및 좌측 모서리의 강관블록(400)과 하부 우측 및 좌측 모서리의 강관블록(400)의 내측면에 긴장 후 정착장치를 이용하여 정착시키게 된다.

다음으로는 하부 우측 및 좌측 모서리의 강관블록(400)들 사이에 프리캐스트 중공블록(100)을 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하여 압입 시공하게 되며 역시 암,수 가이드(120,130)와 수팽창지수제를 이용하게 된다. 도 4b에는 우측, 좌측 모서리부의 강관블록(400)으로부터 수평으로 연장된 3개의 프리캐스트 중공블록(100)이 시공되고 있음을 알 수 있다.

역시 하부 우측 및 좌측 모서리의 강관블록(400)의 내측면에 연통된 긴장재홀(110)들에 긴장재(300)를 긴장 후 정착장치를 이용하여 정착시키게 된다.

이때, 만약 강관블록 사이의 연장길이에 따라 규격화된 프리캐스트 중공블록을 사용하지 못하는 경우라면 시공오차용 프리캐스트 중공블록을 사용하는 것이 바람직하다.

이로서 다수의 프리캐스트 중공블록(100)과 강관블록(400)에 의하여 사각단면의 압입체구조물(A)이 시공됨을 알 수 있으며 이러한 단면형태는 다른 여러 형태가 될 수 있을 것이다.

이에 프리캐스트 중공블록(100)의 측면에 형성된 전단홈(140)들에 의한 전단포켓에는 지수전단모르타르(M)를 미도시된 주입홀을 통해 주입 및 경화시켜 프리캐스트 중공블록의 일체화 및 지수효과를 증진시키게 된다.

다음으로는 도 4c와 같이 강관블록(400) 내부에 철근조립체를 삽입하는 작업을 한 다음 프리캐스트 중공블록(100)과 강관(400) 내부에 콘크리트(C)를 타설하여 중실단면으로 형성시키게 된다.

이로서 본 발명의 프리캐스트 중공블록 구조물 자체이 지하구조물의 일부로 기능하도록 하고 내측공간에 필요한 도로, 정거장 등의 시설을 별도 시공하여 용도에 따른 지하구조물 시공이 완성되도록 하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 프리캐스트 중공블록
110: 긴장재홀
120,130: 암,수 가이드
140: 전단홈
150: 지수홈
160: 수팽창지수제
200: 기계식 굴착장치
210: 비트부
211: 둥근 삼각형베이스
212: 비트몸통부 213: 비트
214: 배토회전날개 220: 오거
221: 나선형 회전날개
230: 4각굴착가이드슈
240: 회전중심축변환힌지
250: 회전중심축유지가이드
300: 긴장재

Claims

프리캐스트 중공블록(100)을 서로 면접시켜 시공되는 압입체구조물(A)의 일 모서리에 강관블록(400)을 먼저 압입시공하고, 압입 시공된 강관블록(400)에 면접되도록 프리캐스트 중공블록을 수평으로 병렬 압입시공하고, 압입체구조물의 일 모서리로부터 수평으로 이격된 위치의 타 모서리에 강관블록(400)을 병렬로 압입 시공된 프리캐스트 중공블록에 면접되도록 압입 시공하는 단계;
상기 일 모서리와 타 모서리의 강관블록(400) 사이의 프리캐스트 중공블록(100)의 서로 연통된 긴장재홀(110)에 긴장재(300)를 삽입하고, 상기 긴장재의 양 단부를 강관블록(400)의 내측면에 긴장 후 정착시켜 강관블록과 프리캐스트 중공블록을 서로 일체화시키는 단계;
상기 일 모서리와 양 모서리부터 상방 또는 하방으로 프리캐스트 중공블록(100)을 병렬로 서로 면접되도록 압입시공하고, 상단 또는 하단에 병렬로 압입시공된 프리캐스트 중공블록에 강관블록(400)을 압입시공하는 단계;
상기 일 모서리와 타 모서리의 강관블록(400)과 상단 또는 하단의 강관블록(400) 사이의 프리캐스트 중공블록(100)의 서로 연통된 긴장재홀(110)에 긴장재(300)를 삽입하고, 상기 긴장재의 양 단부를 일 모서리와 타 모서리의 강관블록(400)과 상단 또는 하단의 강관블록(400)의 내측면에 긴장 후 정착시켜 강관블록과 프리캐스트 중공블록을 서로 일체화시키는 단계;
상기 상단 또는 하단의 강관블록(400) 사이에 수평으로 프리캐스트 중공블록(100)과 시공오차용 프리캐스트 중공블록을 병렬로 서로 면접되도록 병렬로 압입시공하는 단계;
상기 상단 또는 하단의 강관블록(400) 사이의 프리캐스트 중공블록과 시공오차용 프리캐스트 중공블록(100)의 서로 연통된 긴장재홀(110)에 긴장재(300)를 삽입하고, 상기 긴장재의 양 단부를 최 하단의 강관블록(400)의 내측면에 긴장 후 정착시켜 강관블록과 프리캐스트 중공블록을 서로 일체화시키는 단계; 및
상기 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록 내부에 철근조립체를 삽입 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시킴으로서 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록들이 서로 일체로 거동하도록 하는 단계를 포함하며,
상기 압입시공은 사각관 형태의 프리캐스트 중공블록 또는 강관블록에 대응하는 사각형태의 굴착공에 압입되도록 하여 굴진방해 없이 압입되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 프리캐스트 중공블록(100)의 측면에 암가이드(120), 전단홈(140)이 형성되어 먼저 압입 시공된 프리캐스트 중공블록의 암가이드(120)에 다른 프리캐스트 중공블록의 암가이드가 접하여 수가이드(130)에 의하여 물려지도록 하여 프리캐스트 중공블록들을 면접시켜 시공함으로서 압입체구조물(A)이 시공되도록 하며,
상기 면접되는 프리캐스트 중공블록들 측면의 겹쳐진 전단홈(140)에 의한 전단포켓에 지수전단모르타르(M)를 주입 및 양생되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법.
제 2항에 있어서,
상기 프리캐스트 중공블록의 측면에는 수팽팡지수제(160)가 삽입되는 반원형 지수홈(150)이 더 형성되도록 하여 서로 면접하는 프리캐스트 중공블록의 겹쳐진 지수홈에 수팽창지수제가 설치되도록 하며,
상기 수가이드(130)에는 에폭시를 도포하여 암가이드(120)에 걸려진 수가이드가 에폭시에 의하여 지수되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 프리캐스트 중공블록들의 압입시공은 프리캐스트 중공블록 내부에 설치되어 전방의 지반을 굴착하는 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)를 이용하여 굴착과 함께 압입되도록 하되, 상기 비트부(210)가 장착된 기계식 굴착장치(200)는
중심축(강봉) 외주면에 나선형 회전날개(221)가 형성되어 구동장치에 의하여 회전하게 되면 상기 나선형 회전날개(221)도 회전되어 전방에서 굴착된 토사가 나선형 회전날개(221)에 의하여 오거의 후방으로 배토되도록 하는 오거(220);
상기 오거(220)의 중심축에 일체로 탈착이 가능하면서도 회전이 가능하도록 장착되는 것으로서 오거의 중심축에 연결된 중공부(S)가 형성된 둥근 삼각형베이스(211); 상기 둥근 삼각형베이스로부터 전면으로부터 연장된 비트몸통부(212); 및 상기 비트몸통부(212) 선단에 형성된 비트(213);를 포함하는 비트부(210);
사각관 형태의 부재로서 상기 둥근 삼각형베이스(211)와 회전중심축변환힌지(240)가 내측에 위치하도록 세팅되어 사각 형태의 굴착공을 보호하도록 프리캐스트 중공블록(100)의 전면에 세팅된 4각굴착가이드슈(230);
상기 둥근 삼각형베이스(211)의 중립축(211a)과 오거의 중립축(222a)을 서로 힌지연결되도록 하되 둥근 삼각형베이스(211)의 도심을 관통하는 중심원(B1)의 외주면을 따라 오거의 중심축이 360도 확장 회전하도록 위치를 세팅시켜 주는 회전중심축변환힌지(240); 및
프리캐스트 중공블록(100)의 전면에 세팅되도록 하되 오거의 중립축 외주면에 끼워져 용접되어 고정되도록 하고, 굴착된 토사가 통과할 수 있도록 중공부(S)가 형성된 원판 플레이트 형태의 회전중심축유지가이드(250);를 포함하여
상기 오거(220)를 회전시키게 되면 둥근 삼각형베이스(211)의 3개의 꼭지점 회전 궤적은 사각형이 되도록 하여 비트(213)에 의하여 굴착되는 굴착지반은 사각형태의 굴착공으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 중공블록을 이용한 비 개착식 지하구조물 시공방법.