KR101727205B1

KR101727205B1 - 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법

Info

Publication number: KR101727205B1
Application number: KR1020160104588A
Authority: KR
Inventors: 노우현; 우상백
Original assignee: 우경기술주식회사
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2017-04-14

Abstract

본 발명은, 발진기지 및 도달기지를 설치하는 기지 설치단계; 상기 발진기지에 파일럿관헤드, 추진장비 및 제어시스템을 설치하는 장비 설치단계; 상기 파일럿관헤드의 후부에 복수의 파일럿관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어하는 파일럿관 추진단계; 상기 파일럿관헤드가 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 파일럿관의 후부에 확공오거헤드를 연결하는 확공오거헤드 연결단계; 상기 확공오거헤드의 후부에 복수의 확공오거를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지에서 상기 파일럿관헤드 및 복수의 파일럿관을 순차로 해체하는 확공오거 추진단계; 상기 확공오거헤드가 상기 도달기지에 도달하면, 상기 확공오거의 후단에 복수의 메인관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 도달기지에서 상기 확공오거헤드 및 복수의 상기 확공오거를 순차로 해체하는 메인관 추진단계;를 포함하고, 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어함으로써, 파일럿관의 진행방향이 정확하고, 상기 파일럿관을 가이드관으로 이용함으로써, 상기 확공오거 및 상기 메인관의 시공이 정확하고 신속한 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법이다.
본 발명은 통해, 파일럿관의 진행방향을 정확하게 하고, 이후 진행하는 확공오거, 메인관 등의 추진을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법{Construction method for non-excavation structure using pressing direction auto control apparatus}

본 발명은 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법 즉, 도로, 철도 등의 하부의 지반을 개착하지 아니하고 그 하부에 하수용 콘크리트관을 설치하거나, 또는 그 하부에 지중구조물을 건설하기 위해 강관 등을 압입하기 위한 것으로 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 철도, 도로, 하천 등의 하부지반을 관통하여 관로 등을 매설하거나 횡단시설물을 구축하는 경우, 철도 등의 상부의 장애물이나 지하의 가스관 등의 지장물로 인해 개착이 곤란하거나 불가능한 경우가 있는데, 이 경우 추진관을 압입하고 추진관 내부의 토사를 굴착 배출시키는 시공방법 사용된다.

상기의 시공방법에 있어서, 압입장치에 의하여 압입되는 추진관은 복수개가 서로 연결되어 순차적으로 압입되는데, 이 경우 지반 조건에 의해 추진관이 당초에 계획한 경로를 이탈하거나, 추진관과 추진관 사이의 밀착 연결 상태가 불량해지거나, 또는 추진관이 계획된 지점에 도달하지 못하는 문제점들이 발생한다.

이러한 추진관의 연결 불량 문제 등을 해소하고 관로의 전체 매설경로를 바르게 하기 위해서는 추진관 연결 부위를 주기적으로 측량하여 수정하여야 하고, 특히 추진연장이 장대할 경우 측량작업과 수정작업이 빈번하여 공사기간의 장기화와 공사비용의 증가가 문제점으로 등장한다.

상기의 문제점들을 해소하기 위한 다양한 기술들이 개시되고 있다.

예컨데, 한국 특허 제10-454436호는 "강관 수평압입공법의 강관압입방향 조정방법과 장치"를 개시하고 있다(도 1a 내지 도 1c 참조). 이 종래기술은 다수의 강관을 압입시키는 과정에서 방향조정을 위한 방안으로, 강관과 강관 틈새에 설치되어 있는 다수의 방향타 조인트에서 체결볼트를 해체하고 유압잭들을 설치한 다음 각 유압잭을 작동시켜 방향타 조인트들이 소정의 간격으로 벌어지게 한 다음 벌어진 틈에 소정 두께의 가동핀을 하나씩 끼워 넣은 후 유압잭을 철거하고 후방측 강관을 압입시켜 관절틈새의 꺽임현상에 의해 압입방향을 조정한다.

그러나 상기 종래기술은 다수의 강관 압입시 목표지점을 벗어나 편차가 발생하는 강관을 작업자가 인지하는 것이 어렵고, 방향 보정을 위해 별도의 유압잭을 설치하고 강관틈새를 벌린 후 가동핀을 삽입한 후 유압잭을 다시 해체해야 하므로 시공이 번거로우며, 정확한 가동핀의 소요두께를 산정하는 것도 어려워 방향보정의 정확도가 현저히 저하되는 단점이 있다.

또한, 한국 특허 제10-466940호는 "연약지반에서 추진각도를 정밀하게 조절할 수 있는 비개착 압입 방법 및 그 장치"를 개시하고 있다(도 2a 내지 2c참조). 이 종래기술은 연약지반에서 추진각도를 정밀하게 조절할 수 있는 비개착 수평 굴착기에 있어서, 체인 방식으로 전진 및 후진하면서 다수개의 로드가 연결가능하며, 상기 로드의 선단에는 헤드부가 결합 고정되고, 상기 헤드부의 선단에는 빌이 결합 고정되고, 상기 빌의 선단에는 비트가 결합 고정되어 있으며, 상기 빌은 굴착 방향을 전환할 수 있도록 경사면이 형성되어 있으며, 상기 헤드부의 내부에는 상기 헤드부의 회전각도, 진행각도, 심도, 헤드부 내부의 온도를 감지하여 감지된 신호를 로케이트로 전송하는 트랜스미터가 장착되어 피드백 제어가 가능한 비개착 소구경 수평 굴착기 및 이를 이용한 비개착 수평 압입방법에 관한 것이다.

그러나 상기 종래기술은 일반 토사용 빌의 경우 전방이 경사면으로 형성되어 있어서, 로드를 밀어주는 경우 언제나 일측으로 편향되게 진행하는 문제점이 있다. 또한, 소구경 굴착 헤드부는 헤드부의 회전각도, 진행각도, 심도, 헤드부 내부의 온도를 감지하여 감지된 신호를 로케이트로 전송하는 트랜스미터가 장착되어 피드백 제어가 가능하다고 하고 있으나 구체적으로 어떻게 제어하는지에 대해 제시하고 있지 아니하다.

또한, 한국 특허 제10-1138506호는 "토목, 도로, 철도, 단지, 수자원, 구조, 항만, 상하수도 및 환경분야에 적용되는 압입 추진관의 연속적인 조향을 통한 관추진 공법"을 개시하고 있다(도 3a 내지 도 3b). 이 종래기술은 선단 추진관과 후단 추진관에 복수개의 유압 실린더를 고정 부착하고, 압입되는 다수개의 추진관마다 유압 실린더에 의해 서로 연속적으로 연결되도록 하며, 추진관들 간의 방향이 틀어지면 연결된 유압 실린더의 신장과 압축에 의해 조향 작용이 되도록 하는 것이다.

그러나 상기 종래기술은 유압실린더의 신장과 압축에 의해 추진방향을 조절할 수 있으나, 추진길이가 길어지는 경우, 유압실린더의 소요 개수가 과다하여 비경제적이며 조절해야 하는 실린더 수가 많아 작업이 번거롭고, 멀리 떨어진 시점부로부터 조정을 해야 하므로 장비가 복잡한 단점이 있다.

또한, 한국 특허 제10-1432663호는 "방향 제어가 가능한 회전 압입식 굴착 장치"를 개시하고 있다(도 4 참조). 이 종래기술은 파이프 선단에 결합된 비대칭 굴착비트의 중공에 삽입되어 굴착 비트에 회전력 및 압입력을 전달하는 로드 헤드 및 상기 로드 헤드에 연결되는 연결체로 구성되는 선도 로드 및 상기 선도 로드의 위치 정보 또는 방향 정보를 송신하는 발신기를 포함하여 구성된다.

상기 종래기술은 관 압입 시 선도 케이싱 및 선도 로드의 압입 방향이 바뀌는 경우, 즉 발신기에서 전송되는 위치 정보 등에 이상이 발생하는 경우에는 선도 로드의 회전을 멈추고 선도 케이싱의 분사홀이 있는 면을 진행하고자 하는 방향으로 고정한 후에 분사홀을 통해 굴착수를 충분히 토양에 분사함으로써 진행하고자 하는 방향에 있는 토양의 저항력을 낮추고, 선도 로드에 압입력을 가함으로써 토양의 저항력이 약해진 방향으로 진행되도록 한다.

그러나 상기 종래기술은 선도 케이싱 및 선도 로드가 압입 방향이 바뀌는 경우, 방향 변경량을 정확히 장착된 발신기에서 감지하여야 하나 구체적인 방법을 제시하지 못하고 있고, 진행하고자 하는 방향으로 얼마나 보정되었는지 알 수 있는 방법도 불분명하며, 방향 변경을 위한 작업이 매우 어렵고 복잡하며, 또한 전방이 경사면으로 형성되어 있어 지속적으로 편향되게 진행하며, 또한 상측으로 물을 분사한다고 하여 상측 방향으로 변경된다고 보장할 수 없는 문제점이 있다.

특허 1 : 한국 특허 제10-454436호 특허 2 : 한국 특허 제10-466940호 특허 3 : 한국 특허 제10-1138506호 특허 4 : 한국 특허 제10-1432663호

상기한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 엘이디타켓이 구비되는 파일럿관헤드의 진행방향을 제어시스템에서 정확하게 모니터링하고 설정된 범위를 벗어나는 경우 진행방향을 신속하고 정확하게 수정함으로써 파일럿관의 진행방향을 정확하게 하고, 이후 진행하는 확공오거, 메인관 등의 추진을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 파일럿관헤드의 전방부를 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성함으로써, 파일럿관의 회전만으로 파일럿관의 진행방향을 매우 편리하고 신속하게 수정할 수 있고, 특히 쐐기부를 상측과 하측을 비대칭 형상으로 절취되게 함으로써, 항상 정확한 방향으로 진행할 수 있게 함과 동시에, 경로가 편향된 경우 신속하고 편리하게 수정할 수 있는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 확공오거의 후부에 대구경확공오거헤드를 설치하여 굴착된 토사 등을 도달기지 쪽으로 배출함으로써, 대구경확공오거헤드의 후부에 직접 메인관을 압입하여 설치할 수 있는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법은, 발진기지 및 도달기지를 설치하는 기지 설치단계; 상기 발진기지에 파일럿관헤드, 추진장비 및 제어시스템을 설치하는 장비 설치단계; 상기 파일럿관헤드의 후부에 복수의 파일럿관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어하는 파일럿관 추진단계; 상기 파일럿관헤드가 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 파일럿관의 후부에 확공오거헤드를 연결하는 확공오거헤드 연결단계; 상기 확공오거헤드의 후부에 복수의 확공오거를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지에서 상기 파일럿관헤드 및 복수의 파일럿관을 순차로 해체하는 확공오거 추진단계; 상기 확공오거헤드가 상기 도달기지에 도달하면, 상기 확공오거의 후단에 복수의 메인관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 도달기지에서 상기 확공오거헤드 및 복수의 상기 확공오거를 순차로 해체하는 메인관 추진단계;를 포함하고, 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어함으로써, 파일럿관의 진행방향이 정확하고, 상기 파일럿관을 가이드관으로 이용함으로써, 상기 확공오거 및 상기 메인관의 시공이 정확하고 신속한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 발진기지 및 도달기지를 설치하는 기지 설치단계; 상기 발진기지에 파일럿관헤드, 추진장비 및 제어시스템을 설치하는 장비 설치단계; 상기 파일럿관헤드의 후부에 복수의 파일럿관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어하는 파일럿관 추진단계; 상기 파일럿관헤드가 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 파일럿관의 후부에 확공오거헤드를 연결하는 확공오거헤드 연결단계; 상기 확공오거헤드의 후부에 복수의 확공오거를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지에서 상기 파일럿관헤드 및 복수의 파일럿관을 순차로 해체하는 확공오거 추진단계; 상기 확공오거헤드가 상기 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 확공오거의 후부에 상기 확공오거보다 직경이 큰 대구경확공오거헤드를 연결하는 대구경확공오거헤드 연결단계; 상기 대구경확공오거헤드의 후부에 복수의 메인관을 순차로 설치하여 압입하면서, 상기 도달기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 확공오거헤드, 복수의 상기 확공오거 및 상기 대구경확공오거헤드를 순차로 해체하는 메인관 추진단계;를 포함하고, 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어함으로써, 파일럿관의 진행방향이 정확하고, 상기 파일럿관을 가이드관으로 이용함으로써, 상기 확공오거 및 상기 메인관의 시공이 정확하고 신속한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 파일럿관헤드는, 엘이디(LED: 발광다이오드)타켓을 포함하고, 상기 제어시스템은, 상기 LED타켓을 투시하는 디지털카메라, 상기 파일럿관을 회전시키는 회전수단을 포함하고, 상기 LED타켓을 모니터링한 후 상기 LED타켓이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 파일럿관을 회전시킴으로써 진행방향을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어시스템은 자동제어시스템으로서, 상기 LED타켓이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 파일럿관을 자동으로 회전시킴으로써 진행방향을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 파일럿관헤드의 전방부는 중심에서 상측으로 이격된 한 현의 상측과 하측이 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 현의 중심에서의 이격 거리는 상기 파일럿관헤드의 반경의 1/3 내지 2/3 인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 쐐기부는 전방의 좌우측이 절취된 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 확공오거는 외측에 케이싱이 장착된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 파일럿관헤드의 전방부는 중심축과 경사진 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성되고, 상기 파일럿관 추진단계는 상기 파일럿관을 계속적으로 회전시키면서 압입함으로써 상기 파일럿관헤드가 직진하게 하고, 상기 파일럿관헤드가 어느 일측으로 편향된 경우 상기 회전을 멈추고 상기 편향된 방향의 반대방향으로 상기 파일럿관헤드의 첨단부가 향하도록 한 상태에서 회전 없이 상기 파일럿관을 압입하고, 상기 파일럿관헤드의 진행방향이 올바르게 수정된 경우 다시 상기 파일럿관을 계속적으로 회전시키면서 압입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명을 통해, 엘이디타켓이 구비되는 파일럿관헤드의 진행방향을 제어시스템에서 정확하게 모니터링하고 설정된 범위를 벗어나는 경우 진행방향을 신속하고 정확하게 수정함으로써 파일럿관의 진행방향을 정확하게 하고, 이후 진행하는 확공오거, 메인관 등의 추진을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 파일럿관헤드의 전방부를 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성함으로써, 파일럿관의 회전만으로 파일럿관의 진행방향을 매우 편리하고 신속하게 수정할 수 있고, 특히 쐐기부를 상측과 하측을 비대칭 형상으로 절취되게 함으로써, 항상 정확한 방향으로 진행할 수 있게 함과 동시에, 경로가 편향된 경우 신속하고 편리하게 수정할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 확공오거의 후부에 대구경확공오거헤드를 설치하여 굴착된 토사 등을 도달기지 쪽으로 배출함으로써, 대구경확공오거헤드의 후부에 직접 메인관을 압입하여 설치할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 종래기술을 도시하는 도면들이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일례에 따른 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법을 도시하는 도면들이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법을 도 5 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 기지 설치단계는 메인관(30)을 시공할 시점에 발진기지(1)를 설치하고, 종점에 도달기지(3)를 설치하는 단계이다. 상기 발진기지(1)와 도달기지(3)는 이미 알려진 다양한 방법들을 사용하여 현장상황에 맞게 설치할 수 있다.

본 실시 예에서는 발진기지(1)와 도달기지(3) 위치를 수직으로 굴착하면서 원형관 또는 사각형관을 삽입하여 설치할 수 있다.

도 6a을 참조하면, 장비 설치단계는 상기 발진기지(1)에 파일럿관헤드(12), 추진장비 및 제어시스템 등을 설치하는 단계이다.

파일럿관헤드(12)는 후술하는 복수의 파일럿관(10)의 맨 선단에 설치되어 압입되는 것으로써, 파일럿관헤드(12)는 후부에는 엘이디(LED: 발광다이오드)타켓(14)이 설치되고, 전방부는 경사면으로 절취된 쐐기부(16)가 형성된다.

상기 LED타켓(14)은 후술하는 제어시스템에서 예컨데, 제어시스템의 디지털카메라로 파일럿관헤드(12)의 진행방향을 모니터링하기 위한 타켓이다. 즉, 파일럿관헤드(12)가 어느 일측으로 편향됨에 따라 LED타켓(14)이 편향되게 되고 이를 제어시스템이 감지함으로써, 발진기지(1)에서 파일럿관헤드(12)의 편향을 쉽게 감지할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 파일럿관헤드(12)는 전방부분에 경사면으로 절취되는 쐐기부(16)가 형성될 수 있다. 이 쐐기부(16)는 파일럿관헤드(12)의 진행방향이 편향된 경우 올바르게 수정하기 위한 수단이다.

즉, 쐐기부(16)는 파일럿관헤드(12) 전방의 일측 예컨대, 전방의 하측이 경사지게 절취되어 형성될 수 있다. 여기서 설명의 편의를 위해 하측이 절취되는 것으로 설명하고 있으나, 파일럿관헤드(12)는 회전 가능한 것이므로 엄밀히는 어느 일측이 절취된 것이라 하겠다. 이와 같이 파일럿관헤드(12)의 전방의 하측이 절취되어 경사면으로 형성된 경우 즉, 첨단부(17)가 상측에 위치하는 경우 파일럿관헤드(12)는 압입됨에 따라 전방부의 경사면에 작용하는 토압으로 인하여 상측으로 편향되게 된다. 이 때 파일럿관헤드(12)를 첨단부(17)가 하측으로 오도록 즉, 경사면이 상측으로 오도록 180도 회전시킨 후 압입하게 되면, 경사면에 작용하는 토압으로 인하여 파일럿관헤드(12)는 다시 하측방향으로 향하게 된다. 또한, 파일럿관헤드(12)가 하측으로 설정된 범위를 벗어나게 되면 다시 파일럿관헤드(12)를 180도 회전시켜 압입하면 파일럿관헤드(12)는 다시 상측으로 향하게 된다. 이와 같이 파일럿관헤드(12)는 후부에 연속으로 연결되는 파일럿관(10)을 발진기지(1)에서 회전시킴으로써 매우 편리하게 회전시킬 수 있고, 그에 따라 진행방향을 매우 용이하게 수정할 수 있다.

전술에서는 상하방향으로만 설명하였으나, 다른 예로 파일럿관헤드(12)가 좌측으로 편향된 경우 파일럿관헤드(12)의 첨단부(17)가 우측으로 즉, 파일럿관헤드(12)의 경사면이 좌측으로 오도록 회전시킨 후 압입하면 파일럿관헤드(12)는 다시 우측으로 향하게 된다.

전술한 바와 같이, 파일럿관헤드(12)의 일측이 절취된 경우, 경사면에 작용하는 토압으로 인하여 파일럿관헤드(12)는 항상 첨단부(17)쪽으로 편향되게 되고, 또한 방향을 수정하기 위해 관을 회전시킨 후 압입하면 관은 다시 그 반대방향으로 편향되게 된다. 즉, 일측방향으로만 절취된 경우 계속적으로 상하 또는 좌우로 지그재그로 진행함으로써, 바르게 삽입하기 어려운 문제점이 있다.

이를 해결하기 위한 한 방법으로 파일럿관헤드(12)를 계속적으로 회전시키면서 압입할 수도 있다. 이 방법은 파일럿관헤드(12)가 큰 편향이 일어나기 전에 그 반대방향으로 계속적으로 향하게 함으로써 매우 용이하고도 정확하게 파일럿관헤드(12)를 직진으로 압입하게 한다.

더욱 상세하게 설명하면, 후술하는 파일럿관(10)의 추진에 있어서, 상기 파일럿관(10)을 계속적으로 회전시키면서 압입함으로써 상기 파일럿관헤드(12)가 직진하게 되고, 혹시 상기 파일럿관헤드(12)가 어느 일측으로 편향된 경우 상기 회전을 멈추고 상기 편향된 방향의 반대방향으로 상기 파일럿관헤드(12)의 첨단부(17)가 향하도록 한 상태에서 회전 없이 상기 파일럿관(10)을 다시 압입하고, 상기 파일럿관헤드(12)의 진행방향이 올바르게 수정되면 다시 상기 파일럿관(10)을 계속적으로 회전시키면서 압입함으로써, 파일럿관(10)을 올바르게 압입할 수 있다.

또한, 도 6c를 참조하면, 파일럿관헤드(12)의 쐐기부(16)는 파일럿관헤드(12)의 전면에 수평방향의 한 현을 선택하고 이 현의 상측과 하측을 경사면으로 절취하여 형성할 수 있다. 여기서도 설명의 편의를 위해 현을 수평방향의 한 현으로 선택하여 설명한다.

상기 현은 파일럿관헤드(12)의 중심을 지날 수도 있으나, 중심에서 상측으로 이격된 한 현을 선택하고 이 현의 상측과 하측을 경사면으로 절취하여 형성함으로써 비대칭형상의 쐐기부(16)로 형성할 수 있다.

선택된 현이 중심을 지나고 상측과 하측의 절취면이 동일한 대칭형상으로 쐐기부(16)를 형성하는 경우 파일럿관헤드(12)의 진행의 직진성은 좋으나, 파일럿관헤드(12)의 진행방향이 편향된 경우 방향수정이 어렵거나 불가능하게 된다.

따라서 본 실시예에서는 상기 현을 중심에서 상측으로 이격된 한 현을 선택하고 이 현의 상측과 하측을 절취하여 형성한다. 즉, 파일럿관헤드(12)의 쐐기부(16)는 상측보다 하측이 더 많이 절취되는 비대칭형상으로 형성된다. 이와 같이 쐐기부(16)의 상측을 하측보다 적긴 하지만 일부 절취되게 형성함으로써, 파일럿관헤드(12)가 상측으로 지나치게 편향되는 것을 방지하고, 동시에 파일럿관헤드(12)가 편향된 경우 방향수정도 가능하게 한다.

또한, 파일럿관헤드(12)의 경우 압입됨에 따라 즉, 후부에 파일럿관(10)이 계속적으로 연결되어 압입됨에 따라 파일럿관헤드(12)와 파일럿관(10)의 자중에 의해 파일럿관(10)은 적긴 하지만 하측으로 처짐이 발생할 수 있다. 즉 파일럿관헤드(12)의 하측이 더 많이 절취된 비대칭형상으로 인한 상측으로 편향되는 현상과, 파일럿관(10)의 자중에 의한 하측으로의 처짐을 함께 고려하여 쐐기부(16)의 상부쪽 절취량과 하부쪽 절취량을 고려할 필요가 있다.

예컨데, 상기 현의 위치는 상기 파일럿관헤드(12)의 중심에서 상측으로 반경의 1/3 내지 2/3 영역에 위치하게 할 수 있다. 이는 파일럿관(10)을 압입하고자 하는 지반의 종류, 다짐의 정도, 수분 함양 등에 따라 달라질 수 있다. 현이 중심에서 많이 벗어날수록 즉, 비대칭성이 클수록 파일럿관헤드(12)의 편향성은 증가하고, 방향수정성은 용이해지며, 현이 중심에서 적게 벗어날수록 즉, 비대칭성이 적을수록 파일럿관헤드(12)의 편향성은 감소하고, 방향수정성은 불리해진다. 따라서 상기 현은 중심에서 반경의 1/3 내지 2/3 정도 벗어나는 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예의 비대칭형상의 쐐기부(16)는 정상적인 상태에서는 곧바로 진행하게 되고, 방향이 편향된 경우 회전시킴에 의해 올바르게 수정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 6d를 참조하면, 상기 비대칭형상의 쐐기부(16)의 전방의 좌측과 우측을 삼각형 형상으로 절취할 수 있다. 이는 쐐기부(16)의 전진에 있어서 저항을 최소화하고, 파일럿관헤드(12)의 회전을 용이하게 하기 위함이다.

도 6b와 관련하여 설명된 회전식 압입방법은 상기 비대칭형상의 쐐기부(16)와 전방의 좌측과 우측을 삼각형으로 절취한 쐐기부(16)에도 그대로 적용할 수 있다. 다만 회전식 압입방법은 회전저항이 적은 두 번째 예에 더 잘 적용될 수 있다.

다시 도 6a를 참조하면, 추진장비는 파일럿관(10)과 후술하는 확공오거(20)나 메인관(30) 등을 압입하거나, 확공오거(20)나 후술하는 대구경확공오거헤드(40)의 날개를 회전시키는 모터 등이 포함될 수 있다. 파일럿관(10) 등은 유압 등으로 압입하며, 확공오거(20) 등은 압입함과 동시에 오거의 날개를 회전시킴으로써 지반을 굴착하고 동시에 굴착된 지반을 발진기재로 이송한다. 또한 메인관(30)은 압입하여 삽입하고, 이에 따라 전방의 확공오거(20) 등은 밀려서 도달기지(3)로 압입된다.

제어시스템은 상기 LED타켓(14)을 투시하는 디지털카메라, 상기 파일럿관(10)을 회전시키는 회전수단 등을 포함한다. 즉, 디지털카메라는 LED타켓(14)을 모니터링함으로써, LED타켓(14)이 설정된 범위를 벗어나는 것을 감지한다. 이후 파일럿관(10)을 회전조작함으로써 파일럿관(10)의 진행방향을 조정하게 된다. 즉, 파일럿관(10)이 상측으로 편향되어 LED타켓(14)이 상측으로 설정된 범위를 벗어나는 경우 파일럿관(10)을 180도 회전시킴으로써 파일럿관(10)은 다시 하측으로 향하게 된다. 또한 파일럿관(10)이 좌측으로 편향된 경우 큰 절취면이 좌측으로 향하게 회전시킴으로써 파일럿관(10)이 우측으로 향하게 되고, 파일럿관(10)이 우측으로 편향된 경우 큰 절취면이 우측을 향하도록 회전시킴으로써 파일럿관(10)은 좌측으로 향하게 된다. 따라서 엘이디타켓(14)을 모니터링함으로써 파일럿관(10)의 진행방향을 정확하게 감지하여 수정할 수 있는 효과가 있다.

상기 제어시스템은 자동제어시스템일 수 있다. 즉, LED타켓(14)이 설정된 범위를 벗어나는지를 자동으로 모니터링하고, 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 파일럿관(10)을 자동으로 회전시킴으로써 진행방향을 조정하는 것일 수 있다.

도 7을 참조하면, 파일럿관(10) 추진단계는 상기 파일럿관헤드(12)의 후부에 복수의 파일럿관(10)을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드(12)의 엘이디타켓(14)을 모니터링하여 상기 파일럿관헤드(12)의 진행방향을 제어하는 단계이다.

이 단계에서 파일럿관(10) 추진방법과 파일럿관헤드(12)의 편향 수정은 전술한 설명으로 대체한다.

도 8을 참조하면, 확공오거헤드(22) 연결단계는 상기 파일럿관헤드(12)가 도달기지(3)에 도달한 후 상기 복수의 파일럿관(10)의 후부에 확공오거헤드(22)를 연결하는 단계이다. 확공오거헤드(22)는 중심축(23)과, 중심축(23)의 외측에 구비되는 굴착날(24)과, 굴착날(24)의 외측에 구비되는 케이싱(27)과, 전방에 구비되어 파일럿관(10)과 연결되는 어뎁터(28)와, 어뎁터(28)로부터 상기 케이싱(27)으로 연결되는 2개 이상의 연결부재(29)를 포함한다. 상기 어뎁터(28)는 파일럿관(10)의 후부와 결합됨으로써, 확공오거헤드(22)는 파일럿관(10)을 따라 진행하게되어 그 진행방향이 올바르게 된다.

도 9를 참조하면, 확공오거(20) 추진단계는 상기 확공오거헤드(22)의 후부에 케이싱(27)이 장착된 복수의 확공오거(20)를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지(1)에서 상기 확공오거(20)를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지(3)에서 상기 파일럿관헤드(12) 및 복수의 파일럿관(10)을 순차로 해체하는 단계이다.

확공오거(20)의 추진은 압입으로 추진하고 동시에 확공오거(20)의 날개를 회전시킴으로서 확공오거(20) 전방의 지반을 굴착하여 발진기지(1)쪽을 이송하고, 발진기지(1)에서는 이송되어 온 토사 등을 배출하게 된다.

도 10을 참조하면, 메인관(30) 추진단계는 상기 확공오거헤드(22)가 상기 도달기지(3)에 도달하면, 상기 확공오거(20)의 후단에 확공오거(20)와 직경이 동일한 복수의 메인관(30)을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 도달기지(3)에서는 상기 확공오거헤드(22) 및 복수의 상기 확공오거(20)를 순차로 해체하는 단계이다. 즉, 정밀하게 추진된 파일럿관(10)을 따라 확공오거(20)가 추진되고, 이 확공오거(20)를 따라 메인관(30)이 추진됨으로써 메인관(30)의 추진이 정확하고 또한 신속하게 된다.

도 11을 참조하면, 확공오거(20) 추진단계 이후 확공오거(20)의 후부에 확공오거(20)보다 직경이 큰 대구경확공오거헤드(40) 연결단계을 수행하고, 이후 대구경확공오거헤드(40)와 직경이 동일한 메인관(30)을 추진하는 메인관(30) 추진단계를 수행할 수도 있다. 이는 확공오거(20)보다 직경이 더 큰 대구경의 메인관(30)을 설치하고자 하는 경우에 실시한다.

본 실시예에서 상기 대구경확공오거헤드(40)는 날개가 반대방향으로 회전한다. 동시에 대구경확공오거헤드(40)의 전방에 연결된 확공오거(20)도 확공오거(20) 추진단계와는 반대방향으로 날개가 회전하게 된다. 즉, 대구경확공오거헤드(40)에 의해 굴착된 토사 등은 확공오거(20)를 통해 도달기지(3)쪽으로 이송되게 된다. 따라서 대구경확공오거헤드(40)의 후부에 바로 메인관(30)을 연결하여 압입할 수 있고 메인관(30)의 설치가 신속하게 진행된다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 발진기지
3 : 도달기지
10 : 파일럿관
12 : 파일럿관헤드
14 : 엘이디타켓
16 : 쐐기부
17 : 첨단부
20 : 확공오거
22 : 확공오거헤드
23 : 중심축
24 : 굴착날
27 : 케이싱
28 : 어뎁터
29 : 연결부재
30 : 메인관
40 : 대구경확공오거헤드

Claims

발진기지 및 도달기지를 설치하는 기지 설치단계;
상기 발진기지에 파일럿관헤드, 추진장비 및 제어시스템을 설치하는 장비 설치단계;
상기 파일럿관헤드의 후부에 복수의 파일럿관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어하는 파일럿관 추진단계;
상기 파일럿관헤드가 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 파일럿관의 후부에 확공오거헤드를 연결하는 확공오거헤드 연결단계;
상기 확공오거헤드의 후부에 복수의 확공오거를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지에서 상기 파일럿관헤드 및 복수의 파일럿관을 순차로 해체하는 확공오거 추진단계;
상기 확공오거헤드가 상기 도달기지에 도달하면, 상기 확공오거의 후단에 복수의 메인관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 도달기지에서 상기 확공오거헤드 및 복수의 상기 확공오거를 순차로 해체하는 메인관 추진단계;를 포함하고,
상기 파일럿관헤드의 전방부는 중심에서 상측으로 이격된 한 현의 상측과 하측이 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성되며,
상기 쐐기부는 전방의 좌우측이 절취된 형상이고,
제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어함으로써, 파일럿관의 진행방향이 정확하고,
상기 파일럿관을 가이드관으로 이용함으로써, 상기 확공오거 및 상기 메인관의 시공이 정확하고 신속한 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
발진기지 및 도달기지를 설치하는 기지 설치단계;
상기 발진기지에 파일럿관헤드, 추진장비 및 제어시스템을 설치하는 장비 설치단계;
상기 파일럿관헤드의 후부에 복수의 파일럿관을 순차로 설치하여 압입하면서, 동시에 상기 제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어하는 파일럿관 추진단계;
상기 파일럿관헤드가 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 파일럿관의 후부에 확공오거헤드를 연결하는 확공오거헤드 연결단계;
상기 확공오거헤드의 후부에 복수의 확공오거를 순차로 설치하여 추진하면서, 상기 발진기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 도달기지에서 상기 파일럿관헤드 및 복수의 파일럿관을 순차로 해체하는 확공오거 추진단계;
상기 확공오거헤드가 상기 도달기지에 도달하면, 상기 복수의 확공오거의 후부에 상기 확공오거보다 직경이 큰 대구경확공오거헤드를 연결하는 대구경확공오거헤드 연결단계;
상기 대구경확공오거헤드의 후부에 복수의 메인관을 순차로 설치하여 압입하면서, 상기 도달기지에서 상기 확공오거를 통해 배출되는 토사 및 자갈을 배출하고, 동시에 상기 확공오거헤드, 복수의 상기 확공오거 및 상기 대구경확공오거헤드를 순차로 해체하는 메인관 추진단계;를 포함하고,
상기 파일럿관헤드의 전방부는 중심에서 상측으로 이격된 한 현의 상측과 하측이 경사면으로 절취된 쐐기부로 형성되며,
상기 쐐기부는 전방의 좌우측이 절취된 형상이고,
제어시스템으로 상기 파일럿관헤드를 모니터링하여 상기 파일럿관헤드의 진행방향을 제어함으로써, 파일럿관의 진행방향이 정확하고,
상기 파일럿관을 가이드관으로 이용함으로써, 상기 확공오거 및 상기 메인관의 시공이 정확하고 신속한 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 파일럿관헤드는,
엘이디(LED: 발광다이오드)타켓을 포함하고,
상기 제어시스템은,
상기 LED타켓을 투시하는 디지털카메라, 상기 파일럿관을 회전시키는 회전수단을 포함하고, 상기 LED타켓을 모니터링한 후 상기 LED타켓이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 파일럿관을 회전시킴으로써 진행방향을 조정하는 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제어시스템은 자동제어시스템으로서, 상기 LED타켓이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 파일럿관을 자동으로 회전시킴으로써 진행방향을 조정하는 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
삭제
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 현의 중심에서의 이격 거리는 상기 파일럿관헤드의 반경의 1/3 내지 2/3 인 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 확공오거는 외측에 케이싱이 장착된 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 파일럿관 추진단계는 상기 파일럿관을 계속적으로 회전시키면서 압입함으로써 상기 파일럿관헤드가 직진하게 하고, 상기 파일럿관헤드가 어느 일측으로 편향된 경우 상기 회전을 멈추고 상기 편향된 방향의 반대방향으로 상기 파일럿관헤드의 첨단부가 향하도록 한 상태에서 회전 없이 상기 파일럿관을 압입하고, 상기 파일럿관헤드의 진행방향이 올바르게 수정된 경우 다시 상기 파일럿관을 계속적으로 회전시키면서 압입하는 것을 특징으로 하는 추진방향 자동제어 장치를 이용한 비개착 구조물 시공방법.