KR101976263B1

KR101976263B1 - 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법

Info

Publication number: KR101976263B1
Application number: KR1020170076886A
Authority: KR
Inventors: 이용택; 김태훈; 김종권; 이선복; 한범석; 이대형; 류범수; 김호섭
Original assignee: (유)로뎀건설; 한동건설(주); (주)진영종합건설; 동부건설 주식회사; 주식회사 이산
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-05-07
Also published as: KR20180137334A

Abstract

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법은, (a) 지상에서 시작 지점에 강관 압입기를 설치한 후, 강관을 강관 압입기에 거치하여 지반에 소요 깊이만큼 압입시켜 놓는 단계와; (b) 상기 강관의 내부를 굴착하여 작업구를 형성시키는 단계; (c) 작업구와 동일 단면의 프리캐스트 콘크리트로 이루어지며 수직방향으로 관통하여 1개 이상의 배출구가 형성되는 프리캐스트 바닥판을 작업구의 내부로 삽입하고, 배출구를 통하여 배수관을 삽입하여 작업구 내부의 침투수를 외부로 배출시키도록 하는 단계; (d) 상기 작업구의 내부로 왕복 운동하는 추진체와 정역 회전하는 회전축을 갖는 추진기를 도입하여 상기 강관에 고정되게 설치한 후, 강관에 종료지점인 맨홀을 향하여 투입구를 형성한 후, 그 투입구에 선두관(또는 본관)이나 리드관의 관입을 위해 엔트런스를 설치하는 단계와; (e) 상기 추진기의 회전축에 하수관 구간에 설치될 다수개의 리드관을 순차적으로 연결해가면서 선두에 위치된 최초 리드관이 맨홀에 도달될 때까지 상기 엔트런스를 통과시켜 맨홀을 향하여 추진시키는 단계와; (f) 상기 추진기의 추진체를 원위치로 복귀시킨 후 추진체와 회전축에 각기 다수개의 선두관과 오거를 순차적으로 연결해나가면서 최초 선두관이 맨홀에 도달될 때까지 추진을 반복하고, 이와 동시에 추진이 정지될 때마다 맨홀로 빠져나오는 리드관을 순차적으로 해체하는 단계와; (g) 상기 추진기의 회전축을 회전시키면서 오거를 역추진 방향으로 인출해내면서 작업구에서 하나씩 연결 부분을 풀어 순차적으로 해체시키는 단계와; (h) 상기 추진기를 사용하여 본관의 연결 및 추진을 반복하고 동시에 본관에서 밀려 맨홀에 도달하여 나타나는 선두관을 본관의 연결시마다 선두관을 해체하는 단계와; (i) 최초 본관이 맨홀에 도달되면, 추진기를 강관에서 해체한 후 인양하여 작업구에서 제거하는 단계와; (j) 작업구내 잔토를 처리하고, 본관의 갱구부를 면정리 한 후, 작업구의 바닥에 골재를 포설하는 단계; 및 (k) 작업구측 본관에 연결관을 부설하고, 작업구 내에 맨홀을 설치하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법{Construction method of small-calibre sewer pipe using steel pipe working hole and precast concrete slab into flimsy ground}

본 발명은 연약지반에 소구경의 하수관을 부설하는 공법에 관한 것으로, 추진기 설치를 위한 강관작업구 내부에 형성되는 바닥 콘크리트를 프리캐스트 부재로 제작하여 시공하도록 함과 동시에 내부로 유입되는 침투수를 효과적으로 제거할 수 있어 공기를 대폭 단축시킬 수 있으며, 특히 협소한 도로지역에 소규모로 주변지반의 교란과 지하수 유출에 따른 인접지반의 침하를 방지하면서 작업구의 시공이 가능하고, 하수관의 내면에 조도 변화가 없이 시공될 수 있도록 한 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법에 관한 것이다.

연약지반에 하수관을 시공하는 데 있어 소형 도로 및 주변 가옥이 밀집되어 있는 경우, 주로 시트파일 공법에 의해 가시설 공법이 설계되었으나, 시트파일 삽입과 인발시 침하 발생에 의한 주택의 균열과 작업구 시공 면적의 확보의 어려움과 통행 불편 등이 예상되어 보다 시공성이 확보된 작업구의 설치가 요구되었다.

한편 작업구를 설치할 때는 실트지반에 발생하는 보일링(Boiling) 현상(굴착 저면과 굴착 배면의 수위차로 인해 침투수가 모래와 같이 솟아오르는 현상)과 점토 지반에 발생하는 히빙(Heaving) 현상(굴착면 저면이 부풀어오르는 현상)을 동시에 검토하여 보다 안정성을 확보되어야 한다. 이러한 지반은 굴착 시 지하수의 유입과 점토 지반의 압축에 의한 변형 및 토압 증가가 예상되어 기존 시트파일 공법으로는 주택의 균열 등이 예상되어 대책공법이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허등록 제0538398호 "연약지반 압입추진공법 및 그 장치"가 제안되어 있다. 이는 지반의 유동성이 심한 연약지반의 성격상 추진 작업시, 상하 방향으로의 지반융기 또는 침하 현상이 자주 발생하여, 이러한 현상 발생을 최대한으로 억제하며, 관로 추진의 정확성을 확보하기 위하여 강관압입추진장치와 기초부에 자갈 및 콘크리트로 구성된 기초층을 동시에 시공하는 공법으로서, 하부의 기초 콘크리트층을 설치하기 위한 장치로 구성된 추진선도관과, 상기 추진선도관의 후면에 연결되어 있으며, 추진선도관 전진 및 방향수정을 하는 장치가 내장된 보조강관과, 상기 보조강관의 후면에 설치된 스파이럴강관과, 상기 보조강관 및 스파이럴강관의 외측 하부에는 자갈 콘크리트가 설치되어 기초층을 형성하는 공간부와, 상기 스파이럴강관의 후면에 형성되어 상기 관들을 앞으로 강압에 의해 전진시키기 위한 전진장치를 이용하여 시공하는 특징을 갖는다.

그러나 이 배경기술은 추진선도관 전진 및 방향수정을 하는 장치가 내장된 보조강관이 필요하고, 관로추진의 정확성을 확보하기 위하여 강관압입추진장치와 기초부에 자갈 및 콘크리트로 구성된 기초층을 동시에 시공하는 공법으로 공사기간이 지체되는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제0538398호 "연약지반 압입추진공법 및 그 장치"

본 발명은 협소한 도로지역에 소규모로 주변지반의 교란과 지하수 유출에 따른 인접지반의 침하를 방지하면서 작업구의 시공이 가능하고, 하수관의 내면에 조도 변화가 없이 시공될 수 있도록 하며, 특히, 추진기 설치를 위한 작업구 내부에 형성되는 바닥 콘크리트를 프리캐스트 부재로 제작하여 콘크리트 타설 및 양생의 과정없이 용이하게 시공하도록 할 수 있으며 동시에 내부로 유입되는 침투수를 효과적으로 제거할 수 있어 공기를 대폭 단축시킬 수 있는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 상기 (a) 단계에서 시작지점에 포장면이 형성되어 있는 경우, 그 전에 구획 영역을 따라 소우 커팅을 한 후 파쇄를 거쳐 반출 제거해내는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, (c) 단계에서, 프리캐스트 바닥판은 외주면의 일정 간격마다 높이방향으로 홈을 형성하여 복수의 비접촉홈이 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, (c) 단계에서, 프리캐스트 바닥판은 하부면의 중앙부가 하부로 볼록한 아치형상으로 형성되는 무게중심부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (k) 단계 후 강관의 용접부를 절단하고, 맨홀과 강관 사이의 주변에 석분을 채움한 후 물다짐을 실시하는 단계와; 절단 분리된 강관을 강관 압입기를 사용하여 인발하는 단계;를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진기는, 추진기 하부 베이스, 추진기 하부 베이스에 결합되는 추진기 프레임, 추진기 프레임에 연결된 한 쌍의 제1유압실린더에 의해 수평방향으로 왕복 운동하는 슬라이더, 슬라이더에 이동가능하게 설치된 추진체와, 추진체와 슬라이더의 사이에 배치된 한 쌍의 제2유압실린더와, 추진체에 탑재된 구동모터에 의해 정역 회전하는 회전축 및 회전축과 동심축상에 위치되어 추진체에 설치된 푸셔를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법에 따르면, 작업구을 마련하기 위해 강관의 압입 시공이 유압식으로 이루어져 주변지반의 교란이 방지되고, 동시에 굴착 심도에서 근입장을 확보하고 프리캐스트 바닥판을 설치함으로서 지하수 유출에 따른 보일링과 히빙 현상 및 침하를 억제할 수 있으며 작업구의 소형화로 좁은 도로에서도 시공이 가능하다.

특히, 추진기 설치를 위한 작업구 내부에 형성되는 바닥 콘크리트를 프리캐스트 부재로 제작하여 콘크리트 타설 및 양생의 과정없이 용이하게 시공하도록 할 수 있으며 동시에 내부로 유입되는 침투수를 효과적으로 제거할 수 있어 공기를 대폭 단축시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

또한, 1차로 리드관을 사용하여 추진 방향을 결정한 후, 2차로 선두관과 오거를 사용하여 리드관을 제거시킴으로서 추진 방향의 수정이 필요없고 하수관의 관경을 확보할 수 있어 연약지반에 적합하며, 이어서 오거를 역방향으로 제거한 후 3차로 선두관을 밀어내어 본관(하수관)을 설치하는 공법을 사용하므로 하수관의 내면에 조도 변화가 없이 시공될 수 있는 장점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법에 적용되는 강관 압입기에 사시도.
도 1b는 도 1a의 평면도.
도 2는 도 1a의 강관 압입기에 거치된 강관의 압입 동작상태도.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법의 시공순서도.
도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 바닥판의 다양한 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법에 적용되는 추진기의 사시도.
도 10a는 본 공법에 적용되는 추진기 및 엔트런스의 설치상태도.
도 10b는 도 10a의 평면도.
도 11은 본 공법에 적용되는 리드관, 선두관, 오거 및 본관의 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 소구경 관(본관)을 추진하여 하수관거를 시공하는 방법으로서, 이에 적용되는 관종은 PVC 관, 강관, 흄관, 레진관이 될 수 있으며, 관경은 직경 150mm~400mm가 될 수 있다. 추진거리는 평균 50M이고, 토질에 따라 60M 이상이 될 수 있다. 적용 지반은 연약지반으로 토질은 점토, 실트, 모래 토양이 될 수 있다.

< 강관 압입 >

먼저, 도 1a 및 도 1b와 같이 지상에서 시작 지점에 강관 압입기(12)를 설치한 후, 도 2와 같이 강관(10)을 강관 압입기(12)에 거치하여 도 3의 (a)와 같이 지반에 소요 깊이만큼 압입시켜 놓는 단계를 갖는다.

이때 강관(10)은 1본씩 단계별로 강관 압입기(12)에 거치한 후 압입을 반복하여 이루어진다. 추가적인 강관(10)은 선 압입된 강관(10)과 용접으로 연결한 후 압입 작업이 이루어진다. 용접은 강관(10)의 내부에 작업자가 들어가 안쪽 또는 바깥쪽에서 이루어질 수 있다. 강관(10)은 대구경으로 후에 설치되는 도 7의 맨홀(13') 보다 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 본 실시 예에서 강관(10)은 4명의 작업자가 들어갈 수 있는 대직경을 갖는다.

강관 압입기(12)는 지면에 배치되어 고정되는 압입기 베이스(121), 압입기 베이스(121)에 하단이 힌지 연결되어 입설된 복수개의 압입유압잭(122), 압입유압잭(122)의 상단에 연결되어 강관(10)을 파지하는 링형의 강관 클램프(123), 강관 클램프(123)를 일정 각도만큼 반복회전시키는 로테이팅 실린더(124)를 포함하여 구성된다. 이때 강관 압입기(12)를 지면에 고정시키기 위해 복수의 압입기 웨이트(125)가 설치될 수 있다.

따라서 강관(10)은 강관 압입기(12)의 강관 클램프(123)에 파지된 상태에서 로테이팅 실린더(124)에 의해 원주방향으로 각운동을 반복하고, 동시에 압입유압잭(122)에 의해 하강하여 강제로 지반으로 압입이 이루어진다. 이로 인해 강관(10)은 수직한 압입력과 회전력으로 주변 지반의 침하없이 정숙하고 원활하게 지반으로 압입이 이루어진다.

여기서, 강관(10)이 압입되는 시작지점에 포장면이 형성되어 있는 경우, 그 전에 구획 영역을 따라 소우 커팅(Saw cutting)을 한 후 파쇄를 거쳐 반출 제거해내는 단계를 선행할 수 있다.

< 굴착 및 프리캐스트 바닥판 설치 >

강관(10)의 압입이 소요 깊이까지 이루어지면, 강관 압입기(12)를 제거한다.

이후, 강관(10)의 내부를 굴착하여 도 3의 (b)와 같이 작업구(11)를 형성시킨 후 도 3(c)에서와 같이, 작업구(11) 내부의 바닥에 프리캐스트 바닥판(14)을 시공한다.

작업구(11)는 추진기(20)가 설치되는 추진구(발진공)로 활용된다.

굴착은 1차로 굴착기의 붐대에 버킷을 연결하여 시행하거나 공지의 굴착용 기계를 이용하여 굴착한 후 마지막으로 인력을 이용하여 잔토를 제거함으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 작업구(11)를 형성하면 도 3의 (b)와 같이 작업구(11)의 내부에는 지하수 등의 침투수(W)가 유입되게 된다.

따라서, 본 발명에서는 침투수(W)의 유입에 영향받지 않고 바닥 콘크리트를 형성할 수 있도록 PC(Precast Concrete) 부재로 바닥 콘크리트를 제작하여 작업구(11)에 삽입하여 시공하도록 하는 것이다.

본 발명에서의 프리캐스트 바닥판(14)은 공장에서 사전 제작되며, 작업구(11)와 동일 단면의 프리캐스트 콘크리트로 이루어지도록 하여, 작업구(11)의 상부에서 작업구(11)의 내부로 삽입하도록 한다. 작업구(11)로의 삽입시에는 별도의 공지의 양중장비 등 다양한 장비를 이용하여 삽입할 수 있도록 하며, 작업구(11) 내부에 유입되는 침투수(W)와 상관없이 삽입하도록 한다.

이때, 작업구(11)의 내부로 삽입되는 프리캐스트 바닥판(14)은 작업구(11)의 내부로 삽입이 용이하고, 침투수(W)를 외부로 배출할 수 있도록 1개 또는 그 이상의 배출구(141)가 형성되도록 한다.

배출구(141)는 프리캐스트 바닥판(14)의 수직방향으로 관통하여 형성되도록 하여, 프리캐스트 바닥판(14)을 작업구(11)의 내부로 삽입시에는 배출구(141)를 통하여 공기 및 침투수(W)가 배출되도록 하여 작업구(11)의 저면까지 용이하게 삽입이 가능하도록 한다.

이와 같은 프리캐스트 바닥판(14)은 단면의 형상이 작업구(11)와 동일한 단면형상을 갖도록 하여 삽입시에 작업구(11)에 끼워져 안정적인 지지가 가능하도록 하고, 그 두께는 보일링(Boiling)과 히빙(Heaving) 현상을 억제하는 데 필요한 두께로 구조계산에 의해 결정되며, 안전율 1.5 이상을 확보하기 위해서는 적어도 30cm 두께 이상으로 제작하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

이와 같이 프리캐스트 콘크리트로 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 바닥판(14)은 작업구(11)에 삽입하는 것만으로도 설치가 완료되기 때문에, 콘크리트 타설이 필요 없으며 타설 후에는 양생이 될 때까지 기다릴 필요도 없다.

이와 같이, 프리캐스트 바닥판(14)을 삽입한 이후에는 프리캐스트 바닥판(14)의 하부에만 침투수(W)가 존재할 수도 있고, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(14)의 상부로 침투수(W)가 차 오를 수도 있다.

이때, 도 4의 (d)와 같이 작업구(11) 내부의 침투수(W)를 제거하기 위하여 프리캐스트 바닥판(14)의 배출구(141)를 통하여 배수관(145)을 삽입하여 프리캐스트 바닥판(14)의 하부에서부터 작업구(11) 내부의 침투수(W)를 외부로 배출시키도록 한다.

침투수(W)는 공지의 다양한 배수 펌프 등을 이용하여 배수관(145)을 이용하여 작업구(11)의 외부로 배출하도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 바닥판의 다양한 실시예를 도시한 사시도 및 단면도.

프리캐스트 바닥판(14)은, 도 8a에 도시된 실시예와 같이, 작업구(11)와 동일한 단면의 원판 형상으로 이루어지도록 할 수 있으며, 작업구(11)와 동일한 크기의 단면으로 형성된 경우에는 작업구(11)에 삽입시에 프리캐스트 바닥판(14)의 외주면과 작업구(11)의 내주면 사이의 마찰력 때문에 삽입이 어려울 수 있다.

따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 바닥판(14)은 외주면의 일정 간격마다 높이방향으로 홈을 형성하여 복수의 비접촉홈(142)이 구성되도록 하여, 프리캐스트 바닥판(14)의 외주면과 작업구(11)의 내주면 사이의 접촉면적을 줄여 용이하게 작업구(11)의 내부로 프리캐스트 바닥판(14)을 삽입할 수 있도록 할 수 있다.

비접촉홈(142)은 반원형, 삼각형 등 다양한 단면으로 이루어질 수 있으며, 그 갯수도 다양하게 형성될 수 있다.

도 8c는 프리캐스트 바닥판의 또 다른 실시예의 단면도를 도시한 것이다.

프리캐스트 바닥판(14)은 작업구(11)의 단면 크기와 동일한 크기 및 형상으로 이루어지기 때문에, 프리캐스트 바닥판(14)을 작업구(11)로 삽입시에 무게 중심이 맞지 않아 수평면이 뒤틀리게 되면 작업구(11)로의 수직방향의 삽입이 쉽지 않을 수 있다.

따라서, 프리캐스트 바닥판(14)은, 도 8c에서와 같이, 하부면의 중앙부가 하부로 볼록한 아치형상으로 형성되는 무게중심부(143)가 형성되도록 하여, 프리캐스트 바닥판(14)의 하부면의 중심부가 추의 역할을 하도록 함으로써 프리캐스트 바닥판(14)이 평형을 유지하도록 하여 작업구(11)에 용이하게 삽입이 가능하도록 할 수 있다.

< 추진기 및 엔트런스 설치 >

그 다음, 도 4의 (e)와 같이 작업구(11)의 내부로 추진기(20)를 도입하여 고정 설치한 후 리드관(22) 및 선두관(24)(또는 본관)의 관입을 위해 엔트런스(16)를 설치한다. 여기서 추진기(20)의 설치 전에 추진에 필요한 측량을 실시하여 추진기의 추진 방향을 결정한다. 추진구가 되는 작업구(11)와 도달구가 되는 맨홀(13)을 측량하고 도면에 명기된 계획고에 맞춰 레벨 측량이 실시된다.

도 9 및 도 10과 같이 추진기(20)는 추진기 하부 베이스(209), 추진기 하부 베이스(209)에 볼트 체결수단으로 결합되는 추진기 프레임(201), 추진기 프레임(201)에 연결된 한 쌍의 제1유압실린더(203)(203)에 의해 수평방향으로 왕복 운동하는 슬라이더(207), 슬라이더(207)에 이동가능하게 설치된 추진체(202)와, 추진체(202)와 슬라이더(207)의 사이에 배치된 한 쌍의 제2유압실린더(208)(208)와, 추진체(202)에 탑재된 구동모터(205)에 의해 정역 회전하는 회전축(204) 및 회전축(204)과 동심축상에 위치되어 추진체(202)에 설치된 푸셔(206)를 포함하여 구성된다.

이같이 추진기(20)는 제1유압실린더(203)(203)와 제2유압실린더(208)(208)가 설치되어 있어, 1회의 최대 추진거리는 제1유압실린더(203)(203)가 갖는 행정거리와 제2유압실린더(208)(208)가 갖는 행정거리의 합이 된다. 따라서 추진력은 제1유압실린더(203)(203)와 제2유압실린더(208)(208)에 의해 순차적으로 발생되고, 회전력은 회전축(204)에 의해 발생한다. 따라서, 본 발명에 적용되는 추진기(20)를 적용하면 후술할 리드관(22), 선두관(24) 및 본관(30)의 1회의 추진량을 증가시켜 반복 추진 횟수를 줄일 수 있어 작업 시간을 단축할 수 있다.

이같이 구성된 추진기(20)는 우선, 도 9의 추진기 하부 베이스(209)를 인양하여 강관(10) 내부로 투입하여 프리캐스트 바닥판(14)에 고정시킨 후, 나머지 본체 부분을 통체로 인양하여 추진기 프레임(201)을 추진기 하부 베이스(209)에 고정하여 설치된다. 이때 추진기 하부 베이스(209)는 강관(10)에 추가적으로 강재를 덧붙여 고정될 수 있다.

도 10a 및 도 10b와 같이 엔트런스(16)는 강관(10)에 맨홀(13)(도달구)을 향하여 절단 형성시킨 투입구(10a)에 설치된다. 엔트런스(16)는 중앙에 추진하게 될 리드관(22), 선두관(24) 및 본관(30)을 인입시킬 수 있는 안내홀을 제공하게 된다. 여기서 맨홀(13)은 리드관(22), 선두관(24)의 도달 및 해체 제거를 위한 도달구가 된다.

< 리드관 추진 및 연결>

그 다음, 도 4(e) 및 도 4(f)와 같이 리드관(22)의 추진 및 연결 작업이 이루어진다.

이는 추진기(20)의 회전축(204)에 리드관(22) 1본을 연결하여 추진시킨 후 다시 후속측 리드관(22)을 선두측 리드관(22)에 연결하여 추진하는 동작이 반복되어 이루어진다.

이때 리드관(22)은 중공형으로 맨 선두에 위치하는 것은 선단에 굴삭 비트가 설치되거나 폐쇄형으로 구성된다. 리드관(22)들은 최선두측 리드관(22)이 도 4의 (f)와 같이 맨홀(13)에 도달될 때까지 엔트런스(16)를 통과시켜 맨홀(13)을 향하여 추진된다.

이같이 리드관(22)이 작업구(11)에서 맨홀(13)까지 추진이 이루어져 시공되면, 후속 추진될 선두관(24)의 직진성과 방향성을 안내할 준비를 하게 된다.

< 선두관 추진 및 리드관 해체>

그 다음, 도 5의 (g)와 같이 선두관(24)의 추진과 리드관(22)의 해체가 이루어진다. 이때 선두관(24)에는 도 11의 (b)와 같이 오거(26)가 설치되어 함께 추진이 이루어진다.

즉, 도 5의 (h)와 같이 추진기(20)의 추진체(202)를 원위치로 복귀시킨 후 추진체(202)와 회전축(204)에 각기 다수개의 선두관(24)과 오거(26)를 순차적으로 연결해나가면서 최초 선두관(24)이 맨홀(13)에 도달될 때까지 추진을 반복하고, 이와 동시에 추진이 정지될 때마다 맨홀(13)로 빠져나오는 리드관(22)을 순차적으로 해체하는 단계를 갖는다.

오거(26)는 리드관(22)을 맨홀(13)로 밀어내는 역할을 함과 동시에 선두관(24)을 추진 안내하는 역할을 한다. 선두관(24)은 후속 시공되는 본관(30)과 동일한 외경을 갖는다. 선두관(24)은 추진기(20)의 추진 행정을 고려하여 다수개가 나사결합으로 연결되어져 사용된다. 선두관(24)은 플라스틱관 또는 강재로 제작된 것이 될 수 있다. 도 11의 (b)와 같이 오거(26)는 리드관(22)에 나사 결합으로 연결되는 오거축(261)과 오거축(261)의 외주면에 나선형으로 일체되어 있는 나선날개(262)를 갖는다. 오거(26)는 선두관(24)의 내부에 설치되며, 오거(26)와 선두관(24)은 동일한 길이를 갖는다. 나선날개(262)의 외경은 선두관(24)의 내경과 동일하거나 이보다 약간 작을 수 있다.

선두관(24)의 1본 추진시마다 맨홀(13)에는 리드관(22)이 돌출하여 도달되므로 선두관(24)의 1본 추진후 도달된 리드관(22)을 해체하게 된다. 이때 선두관(24)의 추진시 선두관(24)은 직선 이동하게 되고 선두관(24)의 내부에서는 오거(26)가 지반을 나선형으로 뚫고 이동하게 된다.

따라서 후미측 리드관(22)이 맨홀(13)에서 마지막으로 해체 제거되고, 도 5의 (g)와 같이 최초 선두관(24)이 맨홀(13)에 도달되면 선두관(24)의 추진은 종료된다.

< 오거 해체 >

그 다음, 도 6의 (k)와 같이 추진기(20)의 회전축(204)을 회전시키면서 오거(26)를 역추진 방향으로 인출해내면서 작업구(11)에서 하나씩 연결 부분을 풀어 순차적으로 해체시킨다.

이때 오거(26)의 회전 방향은 선두관(24)의 추진시 회전된 정회전을 이용한다. 이같이 오거(26)는 정회전하면서 선두관(24)에서 빠져나오게 되므로 선두관(24)의 내부에 채워져 있는 토사를 작업구(11)측으로 배토시키게 된다. 따라서 도 6의 (l)와 같이 선두관(24)의 전구간에 설치된 오거(26)가 모두 인발되면, 선두관(24)의 내부에는 토사가 제거된다. 이때 선두관(24)의 내면은 오거(26)가 후방으로 인발되면서 발생된 스크래치가 생겨 조도가 불량해지므로 후속으로 본관(30)의 추진이 이루어진다.

< 본관 연결 및 추진 >

그 다음, 추진기(20)를 사용하여 본관(30)의 연결 및 추진을 반복한다. 이와 동시에 본관(30)에서 밀려 맨홀(13)에 도달하여 나타나는 선두관(24)을 본관(30)의 연결시마다 해체하는 작업이 이루어진다.

즉, 도달구가 되는 맨홀(13)에서 선두관(24)을 회수할 수 있게 본관(30)을 1본씩 단계별로 추진하고, 먼저 도달한 선두관(24)을 해체하는 반복 작업이 이루어진다.

본관(30)들간의 연결은 나사 결합이 되며, 본관(30)은 최후미측 선두관(24)이 맨홀(13)에 도달될 때까지 추진이 이루어진다. 이같이 본관(30)은 내부에 토사 저항이 없는 상태에서 선두관(24)을 밀어내면서 추진이 이루어진다. 따라서 본관(30)의 내면은 스크래치가 없는 그대로의 매끈한 조도를 유지하게 된다.

< 추진기 해체 >

최초 본관(30)이 맨홀(13)에 도달되면, 추진기(20)를 강관(10)에서 해체한 후 인양하여 작업구(11)에서 제거시킨다.

이후, 작업구(11)내 잔토를 처리하고, 본관(30)의 갱구부를 면정리한 후, 작업구(11)의 바닥에 골재를 포설한다. 이때, 프리캐스트 바닥판(14)의 하부에 배출구(141)와 비접촉홈(142)을 통해 콘크리트나 그라우트재를 주입하여 프리캐스트 바닥판(14)을 강관(10)의 하단에 견고하게 고정할 수 있다.

그 다음, 도 7의 (m)와 같이 작업구(11)측 본관(30)에 연결관(30a)을 부설하고, 작업구(11) 내에 맨홀(13')을 설치한다.

한편, 본 발명에서 본관(30)의 시공 후 강관을 재활용하기 위해 본관(30)이 인입되어 있는 강관을 제외한 나머지 강관을 제거하는 단계를 더 가질 수 있다.

이는 강관(10)들 간의 용접부를 절단하고, 도 7의 (n)과 같이 맨홀(13')과 강관(10) 사이의 주변에 석분(5)을 채움한 후 물다짐을 실시한다. 용접부의 절단은 가스 절단을 이용할 수 있다.

그 후, 도 7의 (o)과 같이 절단 분리된 상부측의 강관(10)을 강관 압입기(12)를 사용하여 인발함으로써 이루어진다.

이와 같이 본 발명의 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법은, 강관(10)을 연직으로 세워 압입유압잭(122)에 의해 소정의 심도까지 움직이면서 관입시키고 속채움 토사를 장비에 의해 굴착제거 하면서 관입시키는 방법이므로, 작업구역이 매우 축소되어 연약지반이 분포된 주거지역에 적합하고, 유압잭 압축에 의해 관입되므로 주변지반의 교란를 최소화시킬 수 있고, 이음부가 없어 완전한 수평 차수가 가능하며, 선타입 후 굴착하여 작업구를 형성하므로 주변지하수위 유입이 적어지는 이점을 갖게 되고, 공사비 저렴해지는 시공성을 갖게 된다.

따라서 협소한 도로지역에 소규모로 설치하므로 주변지반 교란 효과가 적고 이음부가 없어 지하수 유출에 따른 인접지반의 침하가 방지되고, 연약지반상에 축조된 주택건물에 대한 균열과 침하방지에 의한 공사 지연을 방지할 수 있다.

또한, 추진기(20) 및 제반 부자재를 카고 크레인 5톤 트럭 1대에 반입 반출할 수 있어 작업공간이 협소한 곳에서도 작업이 용이하다. 또한, 기계 장비의 반입 반출에 필요한 도로 폭은 최소 2m 이면 되고, 추진기(20)도 소형이어서 내경 2m의 입갱에서 발진이 가능하다.

한편, 본 발명에서 관로에 구배 변화가 생기거나 조도계수 변화를 고려하여도 설계 유속에 문제가 없다면 선두관을 본관으로 활용할 수도 있다. 이 경우 본 실시 예에서 본관의 추진 과정은 생략된다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 강관
11 : 작업구
12 : 강관 압입기
13 : 맨홀
14 : 프리캐스트 바닥판
16: 엔트런스
20: 추진기
22: 리드관
24: 선두관
26: 오거
30: 본관
W : 침투수

Claims

(a) 지상에서 시작 지점에 강관 압입기(12)를 설치한 후, 강관(10)을 강관 압입기(12)에 거치하여 지반에 소요 깊이만큼 압입시켜 놓는 단계와;
(b) 상기 강관(10)의 내부를 굴착하여 작업구(11)를 형성시키는 단계;
(c) 작업구(11)와 동일 단면의 프리캐스트 콘크리트로 이루어지며 수직방향으로 관통하여 1개 이상의 배출구(141)가 형성되며 외주면의 일정 간격마다 높이방향으로 홈을 형성하여 복수의 비접촉홈(142)이 구성되는 프리캐스트 바닥판(14)을 작업구(11)의 내부로 삽입하고, 배출구(141)를 통하여 배수관(145)을 삽입하여 작업구(11) 내부의 침투수(W)를 외부로 배출시키도록 하는 단계;
(d) 상기 작업구(11)의 내부로 왕복 운동하는 추진체(202)와 정역 회전하는 회전축(204)을 갖는 추진기(20)를 도입하여 상기 강관(10)에 고정되게 설치한 후, 강관(10)에 종료지점인 맨홀(13)을 향하여 투입구(10a)를 형성한 후, 그 투입구(10a)에 선두관이나 리드관의 관입을 위해 엔트런스(16)를 설치하는 단계와;
(e) 상기 추진기(20)의 회전축(204)에 하수관 구간에 설치될 다수개의 리드관(22)을 순차적으로 연결해가면서 선두에 위치된 최초 리드관이 맨홀(13)에 도달될 때까지 상기 엔트런스(16)를 통과시켜 맨홀(13)을 향하여 추진시키는 단계와;
(f) 상기 추진기(20)의 추진체(202)를 원위치로 복귀시킨 후 추진체(202)와 회전축(204)에 각기 다수개의 선두관(24)과 오거(26)를 순차적으로 연결해나가면서 최초 선두관(24)이 맨홀(13)에 도달될 때까지 추진을 반복하고, 이와 동시에 추진이 정지될 때마다 맨홀(13)로 빠져나오는 리드관(22)을 순차적으로 해체하는 단계와;
(g) 상기 추진기(20)의 회전축(204)을 회전시키면서 오거(26)를 역추진 방향으로 인출해내면서 작업구(11)에서 하나씩 연결 부분을 풀어 순차적으로 해체시키는 단계와;
(h) 상기 추진기(20)를 사용하여 본관(30)의 연결 및 추진을 반복하고 동시에 본관(30)에서 밀려 맨홀(13)에 도달하여 나타나는 선두관(24)을 본관(30)의 연결시마다 선두관(24)을 해체하는 단계와;
(i) 최초 본관(30)이 맨홀(13)에 도달되면, 추진기(20)를 강관(10)에서 해체한 후 인양하여 작업구(11)에서 제거하는 단계와;
(j) 작업구(11)내 잔토를 처리하고, 본관(30)의 갱구부를 면정리 한 후, 작업구(11)의 바닥에 골재를 포설하는 단계; 및
(k) 작업구(11)측 본관(30)에 연결관(30a)을 부설하고, 작업구(11) 내에 맨홀(13')을 설치하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법.
제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 시작지점에 포장면이 형성되어 있는 경우,
그 전에 구획 영역을 따라 소우 커팅을 한 후 파쇄를 거쳐 반출 제거해내는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법.
삭제
제 1항에 있어서,
(c) 단계에서,
프리캐스트 바닥판(14)은 하부면의 중앙부가 하부로 볼록한 아치형상으로 형성되는 무게중심부(143)가 형성되는 것을 특징으로 하는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법.
제 1항에 있어서,
(d) 단계에서,
상기 추진기(20)는,
추진기 하부 베이스(209), 추진기 하부 베이스(209)에 결합되는 추진기 프레임(201), 추진기 프레임(201)에 연결된 한 쌍의 제1유압실린더(203)(203)에 의해 수평방향으로 왕복 운동하는 슬라이더(207), 슬라이더(207)에 이동가능하게 설치된 추진체(202)와, 추진체(202)와 슬라이더(207)의 사이에 배치된 한 쌍의 제2유압실린더(208)(208)와, 추진체(202)에 탑재된 구동모터(205)에 의해 정역 회전하는 회전축(204) 및 회전축(204)과 동심축상에 위치되어 추진체(202)에 설치된 푸셔(206)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법.
제 1항에 있어서,
(k) 단계 후 강관(10)의 용접부를 절단하고, 맨홀(13')과 강관(10) 사이의 주변에 석분(5)을 채움한 후 물다짐을 실시하는 단계와;
절단 분리된 강관(10)을 강관 압입기(12)를 사용하여 인발하는 단계;를 더 포함한 것을 특징으로 하는 강관작업구와 프리캐스트 바닥판을 이용한 소구경 하수관 연약지반 부설공법.