KR102255360B1 - 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로, 철도, 하천 등을 지하로 관통하거나 횡단시 지중에 구조물을 설치하는 방법 중 사용되는 비개착식 추진공법으로 비개착 추진에 사용되는 프리스트레스 강관 구조에 관한 것으로서, 강관; 상기 강관의 외주면에 길이 방향으로 서로 마주하도록 설치되는 한 쌍의 결합 고리; 상기 강관의 양단을 막도록 설치되며, 상부에 형성된 관통공과 하부에 형성된 적어도 한 개의 인장부재 장착구를 포함하는 제1원판과 제2원판; 상기 강관의 하부에 프리스트레스를 부여하도록 상기 강관의 내부에 설치되며, 일단은 상기 제1원판의 적어도 한 개의 인장부재 장착구에 고정되고, 타단은 상기 제2원판의 적어도 한 개의 인장부재 장착구에 고정되는 적어도 한 개의 인장부재; 및 상기 강관의 내부에 충진되는 레미콘 또는 모르타르;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 강관의 압입 공정이 단순하고, 강관 내부를 굴착 장치를 이용하여 자동으로 굴착할 수 있으므로 강관 루프를 시공하는 것이 용이하고, 비용을 줄일 수 있다는 이점이 있으며, 강관의 길이 방향을 따라 슬롯을 형성할 필요가 없으므로 작업이 용이하고 강관 내부로 누수가 발생할 우려가 없다는 이점이 있을 뿐만 아니라, 한 쌍의 결합 고리를 이용하여 복수의 강관을 구조적으로 일체화시킬 수 있으며, 적어도 한 개의 인장부재로 강관에 프리스트레스를 인가하므로 강관 루프의 지반 지지력이 강화될 수 있다는 이점이 있다.

Description

프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법 {Prestressed steel pipe structure and non-crackable construction method using the same}

본 발명은 비개착식 지중구조물을 시공하는데 사용되는 비개착 추진을 형성할 수 있는 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법에 관한 것이다.

최근 비개착식 지중구조물을 시공하는 공법으로 강관 루프 공법과 같은 비개착 추진 공법이 널리 사용되고 있다.

이러한 비개착 추진 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 복수의 가설용 강관을 순차적으로 압입 연결하여, 강관들에 의한 루프(강관 구조체)를 형성하고, 강관 구조체 하부 또는 내측의 토사를 제거하면서 지지보와 가설 기둥을 설치하고, 제거된 토사 등에 의하여 형성된 공간에 콘크리트를 타설하여 구조물을 축조하게 된다.

이와 관련하여 특허 제813910호에서는 상기 비개착 추진 공법의 문제점을 개시하고 있는데 이를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 종래의 비개착 추진 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 강관(101)을 순차적으로 압입, 연결하여 강관 루프를 형성하고, 강관 루프 안쪽의 내부 토사를 전부 제거하고 구조물을 축조하게 된다.

강관 루프의 축조과정을 간단히 설명하면, 먼저 전진기지(공사 시점부의 수직 작업구)에서 조성할 구조물의 크기를 고려하여 구조물 외곽면에 600~800mm 정도의 가설용 강관(101)을 수평 압입하고 강관 내에 콘크리트를 타설하여 도 1과 같이 강관 루프를 형성하게 된다.

전진기지로부터 구조물이 축조될 강관 루프의 안쪽 또는 하부를 굴착하게 되는데 굴착은 상부 하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 강관 루프의 안쪽 상층부위로부터 하향으로 단계별로 굴착이 이루어지게 된다.

이때, 굴착은 1차로 강관 루프 하면을 3m 내외의 심도로 굴착하게 되는데, 강관 루프에 사용된 강관(101)과 강관(101)은 도 2와 같이 단순한 고리형태(102,103)로 연결되어 있을 뿐이므로, 강관 루프 하면과 측면에 강관과 직각방향으로 H형 강재로 횡방향 지지보(104)를 설치하고 다수의 가설기둥(105)으로 받쳐, 전 구간에 걸쳐 하중을 지지시켜야 한다.

다시 말하면, 기존의 강관 루프는 도 2에 도시된 바와 같이, 강관 측면 중앙부에 한 쌍의 ㄱ자형 고리(102)와 T자형 걸쇠(103)가 부착된 연결구조로 강관들을 상호 고리형태로 연결하여 시공하는데, 이 경우 상기 연결구조는 하중에 견디는 역할보다는 강관의 위치 이탈을 방지하기 위한 개념에 불과하다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 강관 루프의 연결부위에 횡방향 강성을 확보할 수 없기 때문에 횡방향 지지보(104)와 더 많은 개수의 가설기둥(105)이 설치되어야 하며, 지지보(104)만큼 이격되어 구조물이 설치되어야 하므로 가시설의 규모가 커지는 문제점이 있었다.

이후 2차, 3차로 굴착하면서 이미 설치된 가설기둥(105)을 조심스럽게 하향으로 연장하여 구조물의 설치 심도까지 내부의 토사 굴착을 완료한 후, 최종적으로 상부 슬래브(106), 벽체(107), 및 하부 슬래브(108) 등을 위한 철근과 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 지중 구조물을 완성한다.

이와 같이 축조된 종래의 비개착 추진 공법은 굴착한 후, 이미 설치된 가설기둥을 설치 심도까지 하향으로 연장 설치해야 하는 문제점으로 인해 시공 중 침하의 우려가 높고, 기존에 설치된 가설재(104,105)와의 저촉문제로 공기가 늦어짐은 물론 공사비가 많이 소요되는 문제점이 있다고 개시하고 있다.

상기와 같은 종래 비개착 추진 공법의 제반 문제를 해결하기 위하여, 비개착 추진에 이용되는 강관들을 서로 구조적으로 일체화시켜 상기 가설재(104,105)의 설치를 배제시킨 방법이 상기 특허 제813910호에 소개되어 있다.

구체적으로, 도 3과 같이 지중에 구조물을 축조하는 비개착 추진 공법에 적용되는 강관 구조체에 있어서, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치하되, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈(121)이 형성되고, 상기 수평홈(121)의 내측으로는 이 수평홈에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정 간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(122)가 설치되며, 상기 수평홈(121)의 타측에는 이 수평홈과 대응하는 한 쌍의 앵글(123)들이 설치되고, 상기 앵글들 사이에는 일정간격마다 연통홈(124)이 형성된 다수의 강관(120)들이 상호 정렬된 상태로 측 방향 결합시키되, 상기 앵글(123)들은 ㄱ자 형태로 이루어져서 그 일단측 일면이 강관의 일측 외면 양쪽에 서로 대향되게 고정 설치되고, 그 타단 측 다른 인접한 강관의 수평홈 단부 안쪽방향으로 경사진 상태로 면 마찰을 이루며 슬라이드 되며, 상기 앵글들의 사이에는 도 4와 같이 일정길이의 수평부재와, 이 수평부재의 단부에 수직방향으로 형성되는 수직부재로 이루어져서 T형상으로 이루어진 걸고리(125)가 고정 설치되고, 상기 지지대(122)의 일측에는 ㄷ형상으로 이루어지되, 상기 걸고리의 수평부재가 측방향으로 관통되기 위한 슬라이드 홈이 형성된 걸쇠(126)가 고정 설치되어서, 상기 걸고리(125)와 걸쇠(126)가 측방향 결합을 이루며 슬라이드되면서 다수의 강관(120)들이 보다 확실하게 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 특징으로 하는 비개착 추진 구조체가 소개되어 있다.

하지만, 이러한 방법은 강관을 서로 구조적으로 일체화시키는 작용은 가능하지만, 첫째, 강관들 내부에 여러 부재(지지대, 앵글, T형상의 걸고리, 걸쇠)가 함께 형성되어 있어 그 내부를 굴착할 때 이들이 차지하는 공간에 의하여 굴착 작업이 방해받아 인력으로 굴착할 수밖에 없기 때문에 굴착의 효율성이 떨어져 공기가 더 소요될 수밖에 없다는 문제점이 있다.

둘째, 상기 부재들을 강관에 고정시키는 작업은 주로 용접에 의하여 그 부착성능을 확보할 수밖에 없는데 이러한 작업은 많은 시간과 노력을 요구하기 때문에 강관 제작 및 압입 공정이 복잡해질 수밖에 없다는 문제점이 있다.

셋째, 상기 부재들을 구비된 강관을 압입할 때, 상기 부재를 수용하기 위하여 강관에 수평홈이 크게 형성될 수밖에 없어 구조체로 기능하는 강관의 재료 손실이 많아 구조적으로 바람직하지 않다는 문제점이 있다.

넷째, 상기 부재들이 형성되는 공간(S)은 콘크리트가 충전되지 않기 때문에 상기 공간은 누수의 원인이 될 수밖에 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 강관의 압입 공정이 단순하며, 강관 내부를 굴착 장치를 이용하여 자동으로 굴착할 수 있으며, 강관을 절단할 필요가 없어 누수의 우려가 없으며, 복수의 강관을 구조적으로 일체화시킬 수 있으며, 지반 지지력이 강화된 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 지중구조물 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

지중에 구조물을 설치하는 비개착 추진 공법에 사용되는 프리스트레스 강관 구조에 있어서,

강관;

상기 강관의 외주면에 길이 방향으로 서로 마주하도록 설치되는 한 쌍의 결합 고리;

상기 강관의 양단을 막도록 설치되며, 상부에 형성된 관통공과 하부에 형성된 적어도 한 개의 인장부재 장착구를 포함하는 제1원판과 제2원판;

상기 강관의 하부에 프리스트레스를 부여하도록 상기 강관의 내부에 설치되며, 일단은 상기 제1원판의 적어도 한 개의 인장부재 장착구에 고정되고, 타단은 상기 제2원판의 적어도 한 개의 인장부재 장착구에 고정되는 적어도 한 개의 인장부재; 및

상기 강관의 내부에 충진되는 레미콘 또는 모르타르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강관 구조를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이때, 상기 한 쌍의 결합 고리는 각각 상기 강관의 외주면에 고정되는 베이스부; 및 상기 베이스부의 선단에서 상기 강관을 향해 절곡되는 걸림부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 인장부재 장착구는 엣지 타입 또는 볼트타입일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 상기와 같은 본 발명의 목적은,

지중구조물을 축조하는 비개착 추진 공법에 적용되는 프리스트레스 강관 구조를 시공하는 방법에 있어서,

a) 횡단할 도로, 철도, 하천 등의 지장물의 양측에 작업구를 마련한 후, 설치할 지중구조물에 대응하도록 강관을 압입 추진하는 단계;

b) 상기 강관의 양단에 제1원판과 제2원판을 설치하고, 상기 제1원판과 상기 제2원판의 사이로 상기 강관의 내부 아래쪽에 적어도 한 개의 인장부재를 설치하는 단계;

c) 상기 강관의 일측에 마련된 결합 고리에 다른 강관의 결합 고리를 삽입한 상태에서 상기 다른 강관을 굴착하면서 압입시키는 단계;

d) 상기 다른 강관의 양단에 제1원판과 제2원판을 설치하고, 상기 제1원판과 상기 제2원판의 사이로 상기 다른 강관의 내부 아래쪽에 적어도 한 개의 인장부재를 설치하는 단계;

e) 상기 c)단계와 d)단계를 반복하여 상기 지중구조물에 대응하는 복수의 다른 강관을 압입하여 설치하는 단계;

f) 상기 강관의 상기 적어도 한 개의 인장부재 및 상기 복수의 다른 강관의 상기 적어도 한 개의 인장부재에 프리스트레스를 인가하는 단계; 및

g) 상기 강관 및 상기 복수의 다른 강관의 내부에 레미콘 또는 모르타르를 주입하여 충진하는 단계;를 포함하며,

상기 적어도 한 개의 인장부재는 상기 강관의 내주면을 따라 상기 강관의 중앙면 아래에만 배치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

이때, 상기 적어도 한 개의 인장부재를 이용하여 상기 강관에 프리스트레스를 부여하면, 상기 강관은 중앙부가 상부를 향해 볼록하게 상승하면서 텐션력이 작용하여 강관의 처짐에 대응하도록 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 강관의 압입 공정이 단순하고, 강관 내부를 굴착 장치를 이용하여 자동으로 굴착할 수 있으므로 강관 루프를 시공하는 것이 용이하며, 비용을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 종래 기술과 달리 강관의 길이 방향을 따라 슬롯을 형성할 필요가 없으므로 작업이 용이하고 강관 내부로 누수가 발생할 우려가 없다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 한 쌍의 결합 고리를 이용하여 복수의 강관을 구조적으로 일체화시킬 수 있으며, 한 개의 인장부재 또는 복수의 인장부재로 강관에 프리스트레스를 인가하므로 강관 루프의 지반 지지력이 강화되는 발명의 효과가 있다.

도 1는 종래 기술에 의한 비개착 추진 공법에 의한 시공 단면도;
도 2는 종래 기술에 의한 비개착 추진 공법에 적용되는 강관 연결 구조를 나타내는 단면도;
도 3 및 도 4는 다른 종래 기술에 의한 비개착 추진 공법에 적용되는 강관 연결구조를 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 종단면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조로 형성된 비개착 추진의 일부분을 나타내는 사시도;
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예로 한 개의 인장부재를 포함하는 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 사시도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조로 형성된 비개착 추진 공법에 의한 시공 단면도;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 종단면도;
도 11은 도 10의 프리스트레스 강관 구조의 정면도;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조가 다른 예의 결합 고리를 구비한 경우를 나타내는 사시도;
도 13은 도 12의 결합 고리를 구비한 복수의 프리스트레스 강관 구조가 결합된 상태를 나타내는 사시도;
도 14a 내지 도 14e는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법을 설명하기 위한 도면;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 프리스트레스 강관 구조 및 이를 이용한 비개착식 추진공법의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조에 대해 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 종단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조로 형성된 비개착 추진의 일부분을 나타내는 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조(1)는 강관(10), 제1원판(30), 제2원판(40), 적어도 한 개의 인장부재(50), 모르타르(70)를 포함할 수 있다.

강관(10)은 중공의 원통 형상으로 형성되며, 공사 시점부와 공사 종점부 사이의 거리에 대응하는 길이를 가질 수 있다.

강관(10)의 외주면에는 길이 방향으로 한 쌍의 결합 고리(20)가 설치될 수 있다. 한 쌍의 결합 고리(20, 20')는 2개의 강관(10)을 서로 연결하여 고정할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 결합 고리(20, 20')는 강관(10)을 중심으로 서로 마주하도록 강관(10)의 외주면에 설치될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 결합 고리(20, 20')는 서로 180도 간격으로 강관(10)의 외주면에 설치될 수 있다.

다른 예로, 한 쌍의 결합 고리(20,20')는 90도 간격으로 강관(10)의 외주면에 배치될 수 있다. 즉, 도 11과 같이 복수의 강관(10)으로 측벽(90)을 형성하는 경우에는 강관 루프(80)의 양단에 설치되는 강관(10)에는 한 쌍의 결합 고리(20, 20')가 90도로 배치될 수 있다. 그러면, 일 측의 결합 고리(20)는 강관 루프(80)를 형성하는 강관(10)의 결합 고리(20')와 연결되고, 하측의 결합 고리(20')는 측벽(90)을 형성하는 강관(10)의 결합 고리(20)와 연결될 수 있다.

결합 고리(20)는 판을 1회 절곡하여 기역자 형상으로 형성한 후, 강관(10)의 외주면에 용접으로 고정될 수 있다. 예를 들면, 결합 고리(20)는 베이스부(21)와 걸림부(22)를 포함하도록 절곡될 수 있다.

베이스부(21)는 강관(10)의 외주면에 용접으로 고정되며, 강관(10)의 길이에 대응하는 길이의 좁은 폭을 갖는 판재로 형성될 수 있다.

걸림부(22)는 베이스부(21)의 선단에서 강관(10)을 향해 경사지게 절곡될 수 있다. 즉, 걸림부(22)는 베이스부(21)에 대해 예각을 이루도록 절곡될 수 있다. 예를 들면, 걸림부(22)는 베이스부(23)에 대해 약 60도 내지 85 정도의 각도로 경사지게 절곡될 수 있다.

또한, 걸림부(22)의 상단의 내측 모서리는 강관(10)의 외주면과 일정 거리 이격되도록 절곡된다. 걸림부(22)의 상단의 내측 모서리와 강관(10) 사이의 간격은 다른 강관(10')의 결합 고리(20')의 걸림부(22')의 두께에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.

강관(10)의 타측에 설치되는 결합 고리(20')도 상술한 결합 고리(20)와 동일하게 형성되며, 베이스부(21')와 걸림부(22')를 포함할 수 있다.

한 쌍의 결합 고리(20, 20')는 강관(10)의 일측에 설치된 결합 고리(20)는 베이스부(21)가 상측에 위치하고 걸림부(22)가 아래를 향하도록 배치되며, 강관(10)의 타측에 설치된 결합 고리(20')는 베이스부(21')가 하측에 위치하고 걸림부(22')가 위를 향하도록 배치될 수 있다.

따라서, 지중에 압입된 강관(10)의 일측에 다른 강관(10')을 압입할 때, 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)에 다른 강관(10')의 결합 고리(20')를 삽입한 후, 다른 강관(10')을 압입하면, 다른 강관(10')의 결합 고리(20')가 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)를 따라 슬라이딩할 수 있다.

이때, 다른 강관(10')의 결합 고리(20')의 걸림부(22')는 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)의 걸림부(22)와 강관(10) 사이에 삽입되어 서로 인접하거나 접촉하며, 다른 강관(10')의 결합 고리(20')의 걸림부(22')는 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)의 걸림부(22)와 강관(10) 사이에 삽입되어 서로 인접하거나 접촉한다.

따라서, 한 쌍의 결합 고리(20, 20')로 결합된 복수의 강관(10,10')은 구조적으로 일체화될 수 있다.

제1원판(30)과 제2원판(40)은 강관(10)의 양단을 막도록 설치될 수 있다. 제1원판(30)과 제2원판(40)은 강관(10)의 바깥지름에 대응하는 지름을 갖는 원판으로 형성될 수 있다. 제1원판(30)과 제2원판(40)은 동일한 형상으로 형성되므로, 이하에서는 제1원판(30)을 기준으로 상세하게 설명한다.

제1원판(30)은 관통공(31)과 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)를 포함할 수 있다.

관통공(31)은 제1원판(30)을 전면에서 후면으로 관통하도록 형성되며, 레미콘 또는 모르타르(70)를 공급할 수 있도록 형성된다. 제2원판(40)의 관통공(41)은 강관(10) 내부의 공기가 배출될 수 있는 공기 배출공으로 사용될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)는 적어도 한 개의 인장부재(50)를 제1원판(30)에 고정할 수 있도록 형성된다. 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)는 제1원판(30)을 전면에서 후면으로 관통하도록 형성된다. 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)는 제1원판(30)을 상부와 하부로 2등분 하였을 때, 제1원판(30)의 하부에 형성될 수 있다. 상술한 관통공(31)은 제1원판(30)의 상부에 형성될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)를 복수 개로 형성할 경우에, 복수의 인장부재 장착구(32)는 제1원판(30)의 외주면에 대응하는 곡률을 갖는 원호 형상으로 배열될 수 있다. 복수의 인장부재 장착구(32)는 상기 원호 상에 일정 간격으로 형성될 수 있다. 복수의 인장부재 장착구(32)는 제1원판(30)의 가장자리에 인접하여 형성될 수 있다. 이는 복수의 인장부재(50)가 가능한 강관(10)의 내면과 인접하도록 배치될 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예의 경우에는 제1원판(30)에 6개의 인장부재 장착구(32)이 형성되어 있다. 그러나, 복수의 인장부재 장착구(32)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 한 개의 인장부재(50)를 사용하는 경우에는 제1원판(30)에는 한 개의 인장부재 장착구가 형성된다.

도 8a는 인장부재 장착구가 인장부재(50)를 결속하기 위한 결속구(51)가 엣지로 이루어진 엣지타입인 경우를 나타내고, 도 8b는 인장부재 장착구가 인장부재(50)를 결속하기 위한 결속구가 볼트(51') 및 너트로 이루어진 볼트타입인 경우를 나타낸다.

다른 예로, 강관(10)에 삽입되는 복수의 인장부재(50)의 개수에 따라 복수의 인장부재 장착구(32)의 개수는 2개 내지 5개 또는 7개 이상으로 형성될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)는 인장부재(50)의 결속구(51)에 대응하는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1원판(30)의 전면에 형성되는 구멍의 지름이 제1원판(30)의 후면, 즉 강관(10)의 내부에 위치하는 제1원판(30)의 내면에 형성되는 구멍의 지름보다 크도록 형성될 수 있다.

다른 실시예로, 제1원판(30)은 강관(10)의 내부에 삽입되는 단차부(35)(도 9 참조)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 단차부(35)는 강관(10)의 안지름에 대응하는 지름을 갖도록 형성되며, 제1원판(30)의 외주면은 강관(10)의 바깥지름에 대응하는 지름을 갖도록 형성된다. 따라서, 제1원판(30)이 단차부(35)를 포함하면, 제1원판(30)이 강관(10)의 일단에 견고하게 결합될 수 있다.

제2원판(40)은 제1원판(30)과 동일하게 형성되며, 상부에 형성된 관통공(41)과 하부에 형성된 적어도 한 개의 인장부재 장착구(42)을 포함할 수 있다. 제1원판(30)과 마찬가지로, 도 8에 도시된 바와 같이 강관(10)에 한 개의 인장부재(50)를 사용하는 경우에는 제2원판(40)에는 한 개의 인장부재 장착구(42)가 마련된다.

적어도 한 개의 인장부재(50)는 강관(10)의 하부에 프리스트레스를 부여할 수 있도록 강관(10)의 내부에 설치되며, 인장부재(50)의 일단은 제1원판(30)에 고정될 수 있고, 타단은 제2원판(40)에 고정될 수 있다.

구체적으로, 적어도 한 개의 인장부재(50)의 일단은 제1원판(30)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)에 고정되고, 타단은 제2원판(40)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(42)에 고정될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재(50)는 PC 강선, PC 강연선, 타이 케이블, 고강도 화이바, 철근, 와이어 로프, 환봉 등과 같이 일정 강도의 인장력을 지닌 재료로 형성될 수 있다.

인장부재(50)는 결속구(51)에 의해 제1원판(30)과 제2원판(40)에 고정될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 경우에는 결속구(51)는 원추형의 웨지로 형성된다.

적어도 한 개의 인장부재(50)를 강관(10)의 내부에 배치하고, 인장부재(50)의 일단을 제1원판(30)의 인장부재 장착구(32)(32)에 결속구(51)로 고정하고, 타단을 제2원판(40)의 인장부재 장착구(42)에 결속구(51)로 고정하면, 강관(10)에 프리스트레스를 부여할 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재(50)가 강관(10)의 하부에 배치되어 있으므로, 적어도 한 개의 인장부재(50)에 프리스트레스를 인가하면, 강관(10)의 상부가 볼록하고 하부가 오목하게 굽혀지게 된다. 따라서, 강관(10)의 상측에서 위치하는 지반을 지지할 수 있는 지반 지지력이 강화될 수 있다.

도 5에 도시된 본 실시예의 경우에는 적어도 한 개의 인장부재(50)로 6개의 PC 강연선을 사용하였으나, 적어도 한 개의 인장부재(50)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 강관(10)에 인가할 프리스트레스의 크기에 따라 인장부재(50)의 개수는 1개, 2개 내지 5개, 또는 7개 이상 등 다양한 개수의 인장부재(50)가 사용될 수 있다.

레미콘 또는 모르타르(70)는 강관(10)의 내부에 충전된다. 강관(10)의 내부에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치한 후, 제1원판(30)의 관통공(31)을 통해 레미콘 또는 모르타르(70)를 강관(10)에 주입할 수 있다. 레미콘 또는 모르타르(70)는 강관(10)의 내부를 완전히 채울 수 있도록 충전될 수 있다. 강관(10)의 내부에 주입된 레미콘 또는 모르타르(70)가 경화되면 적어도 한 개의 인장부재(50)의 프리스트레스가 유지될 수 있으므로 강관(10)의 지반 지지력이 더욱 강화될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 프리스트레스 강관 구조(1, 1')를 도 7에 도시된 바와 같이 수평 방향으로 복수 개 연결하면 도 9와 같이 강관 루프(80)를 형성할 수 있다. 2개의 프리스트레스 강관 구조(1, 1')는 인접한 2개의 강관(10, 10')의 결합 고리(20, 20')를 결합하면 연결할 수 있다.

강관 루프(80)의 양단에 아래쪽으로 복수의 프리스트레스 강관 구조(1)를 연결하여 설치하면 도 9에 도시된 바와 같이 측벽(90)을 형성할 수 있다. 이때, 강관 루프(80)의 양단에 위치하는 프리스트레스 강관 구조(1)의 한 쌍의 결합 고리(20, 20')는 90도로 배치되어 있다.

이와 같이 복수의 프리스트레스 강관 구조(1, 1')를 이용하여 강관 루프(80)와 강관 측벽(90)을 형성하면, 그 내부에 지중 구조물(100)을 설치할 수 있다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조에 대해 상세하게 설명한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 11은 도 10의 프리스트레스 강관 구조의 정면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조(1)는 강관(10), 제1원판(30'), 제2원판(40'), 적어도 한 개의 인장부재(60), 레미콘 또는 모르타르(70)를 포함할 수 있다.

강관(10)은 중공의 원통 형상으로 형성되며, 공사 시점부와 공사 종점부 사이의 거리에 대응하는 길이를 가질 수 있다.

강관(10)의 외주면에는 길이 방향으로 한 쌍의 결합 고리(20, 20')가 설치된다. 한 쌍의 결합 고리(20, 20')는 2개의 강관(10)을 서로 연결하여 고정할 수 있도록 형성된다.

한 쌍의 결합 고리(20, 20')를 구비한 강관(10)은 상술한 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조(1)의 강관(10)과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

제1원판(30')과 제2원판(40')은 강관(10)의 양단을 막도록 설치될 수 있다. 제1원판(30')과 제2원판(40')은 강관(10)의 바깥지름에 대응하는 지름을 갖는 원판으로 형성될 수 있다. 제1원판(30')과 제2원판(40')은 동일한 형상으로 형성되므로, 이하에서는 제1원판(30')을 기준으로 상세하게 설명한다.

제1원판(30')은 관통공(31)과 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)를 포함할 수 있다.

관통공(31)은 제1원판(30')을 전면에서 후면으로 관통하도록 형성되며, 레미콘 또는 모르타르(70)를 공급할 수 있도록 형성된다. 제2원판(40')의 관통공(41)은 강관(10) 내부의 공기가 배출될 수 있는 공기 배출공으로 사용될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)는 적어도 한 개의 인장부재(60)를 제1원판(30')에 고정할 수 있도록 형성된다. 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)는 제1원판(30')을 전면에서 후면으로 관통하는 원형 구멍으로 형성된다. 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)는 제1원판(30')을 상부와 하부로 2등분 하였을 때, 제1원판(30')의 하부에 형성된다. 상술한 관통공(31)은 제1원판(30')의 상부에 형성된다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)가 복수의 인장부재 장착구(33)를 포함하는 경우에는, 복수의 인장부재 장착구(33)는 제1원판(30')의 외주면에 대응하는 곡률을 갖는 원호 형상으로 배열될 수 있다. 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)는 상기 원호 상에 일정 간격으로 형성될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)은 제1원판(30')의 가장자리에 인접하여 형성될 수 있다. 이는 적어도 한 개의 인장부재(60)가 가능한 강관(10)의 내면과 인접하도록 배치될 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예의 경우에는 제1원판(30')에 6개의 인장부재 장착구(33)가 형성되어 있다. 그러나 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.

강관(10)에 삽입되는 적어도 한 개의 인장부재(60)의 개수에 따라 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)의 개수는 5개 이하 또는 7개 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 강관(10)에 한 개의 인장부재(60)가 사용되는 경우에는 제1원판(30')에는 한 개의 인장부재 장착구(32)가 형성된다(도 8 참조). 인장부재(60)의 개수는 침하 하중과 대응 인장력 등 설계목적에 따라 적절하게 정해질 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)는 원형 구멍으로 형성될 수 있다. 즉, 인장부재 장착구(33)는 후술하는 PC 강연선(60)의 양단에 설치된 볼트부(61)가 삽입될 수 있도록 형성된다.

또한, 제1원판(30')은 강관(10)에 삽입되는 단차부(35)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 단차부(35)는 강관(10)의 안지름에 대응하는 지름을 갖도록 형성되며, 제1원판(30')의 외주면은 강관(10)의 바깥지름에 대응하는 지름을 갖도록 형성된다. 따라서, 제1원판(30')이 단차부(35)를 포함하면, 제1원판(30')이 강관(10)의 일단에 견고하게 결합될 수 있다.

제2원판(40')은 제1원판(30')과 동일하게 형성되며, 상부에 형성된 관통공(31)과 하부에 형성된 적어도 한 개의 인장부재 장착구(43)를 포함할 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재(60)는 강관(10)의 하부에 프리스트레스를 부여할 수 있도록 강관(10)의 내부에 설치되며, 인장부재(60)의 일단은 제1원판(30')에 고정될 수 있고, 타단은 제2원판(40')에 고정될 수 있다.

구체적으로, 적어도 한 개의 인장부재(60)의 일단은 제1원판(30')의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(33)에 고정되고, 타단은 제2원판(40')의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(43)에 고정될 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재(60)는 설명을 위해 PC 강연선으로 표현하나, PC 강선, 타이 케이블, 고강도 화이바, 철근, 와이어 로프, 환봉 등과 같이 일정 강도의 인장력을 가진 재료로 형성될 수 있다.

인장부재(60)의 양단에는 볼트부(61)가 일체로 형성되어 있다.

인장부재(60)는 너트(62)와 지지판(63)에 의해 제1원판(30')과 제2원판(40')에 고정될 수 있다.

도 11을 참조하면, 지지판(63)은 원판 형상으로 형성되며, 중앙에는 PC 강연선(60)의 볼트부(61)가 삽입되는 구멍이 마련된다.

적어도 한 개의 인장부재(60)를 강관(10)의 내부에 배치하고, 인장부재(60)의 일단의 볼트부(61)를 제1원판(30')의 인장부재 장착구(33)에 삽입하고, 지지판(63)을 볼트부(61)에 삽입하고, 너트(62)로 고정한다. 인장부재(60)의 타단의 볼트부(61)를 제2원판(40')의 인장부재 장착구(43)에 삽입하고, 지지판(63)을 볼트부(61)에 삽입하고 너트(62)로 고정한다.

이때, 볼트부(61)에 유압장치로 인장력을 인가하고 볼트부(61)에 너트(62)를 체결하면 인장부재(60)에 프리스트레스를 인가할 수 있다. 적어도 한 개의 인장부재(60)에 일정한 프리스트레스를 인가하면, 적어도 한 개의 인장부재(60)가 설치된 강관(10)에 소정의 프리스트레스를 부여할 수 있다.

적어도 한 개의 인장부재(60)가 강관(10)의 하부에 배치되어 있으므로, 적어도 한 개의 인장부재(60)에 프리스트레스를 인가하면, 강관(10)의 상부가 볼록하고 하부가 오목하게 굽혀지게 된다. 따라서, 강관(10)의 상측에 위치하는 지반을 지지할 수 있는 지반 지지력이 강화될 수 있다.

도 10에 도시된 실시예의 경우에는 적어도 한 개의 인장부재(60)로 6개의 PC 강연선을 사용하였으나, 적어도 한 개의 인장부재(60)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 강관(10)에 인가할 프리스트레스의 크기에 따라 인장부재(60)는 1개, 또는 2개 이상의 복수 개 등 다양한 개수의 인장부재(60)가 사용될 수 있다.

레미콘 또는 모르타르(70)는 강관(10)의 내부에 충전된다. 강관(10)의 내부에 적어도 한 개의 인장부재(60)를 설치한 후, 제1원판(30')의 관통공(31)을 통해 레미콘 또는 모르타르(70)를 강관(10)에 주입할 수 있다. 레미콘 또는 모르타르(70)는 강관(10)의 내부를 완전히 채울 수 있도록 충전될 수 있다. 강관(10)의 내부에 주입된 레미콘 또는 모르타르(70)가 경화되면 적어도 한 개의 인장부재(60)의 프리스트레스가 유지될 수 있으므로 강관(10)의 지반 지지력이 더욱 강화될 수 있다.

이상에서는 강관에 마련된 한 쌍의 결합 고리가 1회 절곡된 경우에 대해 설명하였으나, 한 쌍의 결합 고리의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조가 다른 예의 결합 고리를 구비한 경우를 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12의 결합 고리를 구비한 복수의 프리스트레스 강관 구조가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 강관(10)의 외주면에는 길이 방향으로 한 쌍의 결합 고리(120, 120)가 설치될 수 있다. 한 쌍의 결합 고리(120, 120')는 2개의 강관(10)을 서로 연결하여 고정할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 결합 고리(120, 120')는 강관(10)을 중심으로 서로 마주하도록 강관(10)의 외주면에 설치될 수 있다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이 한 쌍의 결합 고리(120, 120')는 서로 180도 간격으로 강관(10)의 외주면에 설치될 수 있다.

결합 고리(120)는 판을 3회 절곡하여 형성한 후, 강관(10)의 외주면에 용접으로 고정될 수 있다. 예를 들면, 결합 고리(120)는 베이스부(121), 제1절곡부(122), 제2절곡부(123), 및 걸림부(124)를 포함하도록 절곡될 수 있다.

베이스부(121)는 강관(10)의 외주면에 용접으로 고정되며, 강관(10)의 길이에 대응하는 길이의 좁은 폭을 갖는 판재로 형성될 수 있다.

제1절곡부(122)는 베이스부(121)의 선단에서 직각으로 절곡되며, 제2절곡부(123)는 제1절곡부(122)의 선단에서 베이스부(121)에 평행하게 베이스부(121)를 마주하도록 절곡될 수 있다. 제2절곡부(123)의 선단은 강관(10)의 외주면과 일정 거리 이격된다. 제2절곡부(123)의 선단과 강관(10) 외주면 사이의 간격은 본 강관(10)의 결합 고리(120)에 결합되는 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 제1절곡부(122')의 두께에 대응하는 크기로 형성된다.

걸림부(124)는 제2절곡부(123)의 선단에서 제1절곡부(122)를 향해 경사지게 절곡될 수 있다. 즉, 걸림부(124)는 제2절곡부(123)에 대해 예각을 이루도록 절곡될 수 있다. 예를 들면, 걸림부(124)는 제2절곡부(123)에 대해 약 60도 내지 85 정도의 각도로 경사지게 절곡될 수 있다.

걸림부(124)를 절곡할 때, 걸림부(124)의 상단은 베이스부(121)와 일정 거리 이격되도록 절곡된다. 걸림부(124)의 상단과 베이스부(121)의 하면 사이의 간격은 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 제2절곡부(123')의 두께에 대응하는 크기로 형성된다.

또한, 걸림부(124)의 상단의 내측 모서리는 제1절곡부(122)와 일정 거리 이격되도록 절곡된다. 걸림부(124)의 상단의 내측 모서리와 제1절곡부(122) 사이의 간격은 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 제1절곡부(122')의 두께에 대응하는 크기로 형성된다.

강관(10)의 타측에 설치되는 결합 고리(120')도 상술한 결합 고리(120)와 동일하게 형성되며, 베이스부(121'), 제1절곡부(122'), 제2절곡부(123'), 및 걸림부(124')를 포함할 수 있다.

한 쌍의 결합 고리(120, 120')는 강관(10)의 일측에 설치된 결합 고리(120)는 베이스부(121)가 상측에 위치하고 제2절곡부(123)가 아래를 향하도록 배치되며, 강관(10)의 타측에 설치된 결합 고리(120')는 베이스부(121')가 하측에 위치하고 제2절곡부(123')가 위를 향하도록 배치될 수 있다.

따라서, 지중에 압입된 강관(10)의 일측에 다른 강관(10')을 압입할 때, 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)에 다른 강관(10')의 결합 고리(120')를 삽입한 후, 다른 강관(10')을 압입하면, 다른 강관(10')의 결합 고리(120')가 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(120)를 따라 슬라이딩할 수 있다.

이때, 도 13에 도시된 바와 같이, 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 걸림부(124')는 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(120)의 걸림부(124)와 제1절곡부(122) 사이에 삽입되어 서로 인접하거나 접촉하며, 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 제2절곡부(123')는 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(120)의 걸림부(124)의 상단과 베이스부(121) 사이에 삽입되어 서로 인접하거나 접촉한다. 다른 강관(10')의 결합 고리(120')의 제1절곡부(122')는 기 압입된 강관(10)의 외주면과 제2절곡부(123)의 선단 사이에 삽입되어 서로 인접하거나 접촉한다. 기 압입된 강관(10)의 제1절곡부(122)도 다른 강관(10')의 외주면과 제2절곡부(123')의 선단 사이에 위치하여 서로 인접하거나 접촉한다.

따라서, 한 쌍의 결합 고리(120, 120')로 결합된 복수의 강관(10,10')은 구조적으로 일체화될 수 있다.

이하, 도 14a 내지 도 14e를 참조하여 지중 구조물을 축조하는 비개착 추진 공법에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 사용한 비개착식 추진공법에 대해 상세하게 설명한다.

도 14a 내지 도 14e는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도시하지는 않았지만, 프리스트레스 강관 구조(1)를 설치하기 위해 횡단할 도로, 철도, 하천 등 지장물의 양측에 공사 시점부와 공사 종점부에 수직하게 추진기지 및 도달기지인 작업구를 마련한다.

작업구의 측면은 흙막이 가시설을 설치하고, 추진기지 후면에는 반력벽을 배치하고, 하부에 유압잭, 굴착 장치를 설치한다.

이어서, 설치할 지중 구조물에 대응하도록 지중에 강관(10)을 압입 추진한다. 이때, 제일 처음으로 압입되는 강관(10)이 기준 강관이 된다. 기준 강관(10)은 다른 인접 강관(10')을 기준 강관(10)과 수평으로 압입 시킬 수 있는 기준선 역할을 할 수 있다.

강관(10)을 압입할 때, 강관(10) 내부의 토사는 굴착 장치로 굴착하여 작업구 쪽으로 배출되도록 한다. 종래 기술과 달리 본 발명의 경우에는 강관(10)의 내부에 아무런 구조물이 없으므로 굴착 장치를 사용하여 자동으로 강관 내부의 토사를 굴착하여 제거할 수 있다.

강관(10)의 압입 시공이 완료되면, 도 14a에 도시된 바와 같이 강관(10)의 내부는 토사가 없는 공간(S)이 된다.

다음으로, 도 14b에 도시된 바와 같이, 강관 내부 공간(S)에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치하고, 강관(10)의 양단에 제1원판(30)과 제2원판(40)을 설치한다. 즉, 강관(10)의 양단에 제1원판(30)과 제2원판(40)을 설치하고, 제1원판(30)과 제2원판(40)의 사이로 강관(10)의 내부 아래쪽에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치한다. 이때, 제1원판(30)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)와 제2원판(40)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(42)로 적어도 한 개의 인장부재(50) 양단이 삽입되어 돌출되도록 한다.

이어서, 지중(G)에 기 압입된 강관(10)의 일측에 마련된 결합 고리(20)에 다른 강관(10')의 결합 고리(20')를 삽입한 상태에서 다른 강관(10')을 압입한다. 이때, 다른 강관(10')은 기 압입된 강관(10)과 수평을 유지한 상태로 압입하면서 굴착 장치로 강관(10') 내부의 토사를 굴착하여 배출한다. 다른 강관(10')의 일측에 설치된 결합 고리(20')의 선단을 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)의 일단에 삽입될 수 있도록 일치시킨 후, 다른 강관(10')을 압입하면, 다른 강관(10')의 결합 고리(20')가 기 압입된 강관(10)의 결합 고리(20)를 따라 압입되면서 다른 강관(10')이 기 압입된 강관(10)의 일측에 압입된다.

다른 강관(10')의 압입 작업이 완료되면, 도 14c에 도시된 바와 같이 기 압입된 강관(10)의 일측에 압입된 다른 강관(10')의 내부는 토사가 없는 공간이 된다.

다음으로, 도 14d에 도시된 바와 같이, 다른 강관(10')의 내부 공간에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치하고, 다른 강관(10')의 양단에 제1원판(30)과 제2원판(40)을 설치한다. 즉, 압입된 다른 강관(10')의 양단에 제1원판(30)과 제2원판(40)을 설치하고, 제1원판(30)과 제2원판(40)의 사이로 다른 강관(10')의 내부 아래쪽에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치한다.

이어서, 지중에 기 압입된 다른 강관(10')의 일측에 마련된 결합 고리(20)에 또 다른 강관(10")의 결합 고리(20')를 삽입한 상태에서 또 다른 강관(10")을 압입한다. 이때, 또 다른 강관(10")은 기 압입된 2개의 강관(10, 10')과 수평을 유지한 상태로 압입하면서 굴착 장치로 강관 내부의 토사를 굴착하여 배출한다. 즉, 또 다른 강관(10")의 일측에 설치된 결합 고리(20')의 선단을 기 압입된 다른 강관(10')의 결합 고리(20)의 일단에 삽입될 수 있도록 일치시킨 후, 또 다른 강관(10")을 압입하면, 또 다른 강관(10")의 결합 고리(20')가 기 압입된 강관(10')의 결합 고리(20)를 따라 압입되면서 기 압입된 다른 강관(10')의 일측에 압입된다.

또 다른 강관(10")의 압입 작업이 완료되면, 도 14e에 도시된 바와 같이 기 압입된 다른 강관(10')의 일측에 압입된 또 다른 강관(10")의 내부는 토사가 없는 공간이 된다.

상기와 같은 단계를 반복하여 지중 구조물에 대응하는 복수의 다른 강관(10")을 압입하여 설치하고, 복수의 다른 강관(10")의 양단에 제1원판(30)과 제2원판(40)을 설치하고, 내부에 적어도 한 개의 인장부재(50)를 설치한다.

지중 구조물에 대응하도록 복수의 강관(10, 10', 10")을 압입하는 작업이 완료되면, 복수의 강관의 내부에 설치된 적어도 한 개의 인장부재(50)에 프리스트레스를 인가하여 복수의 강관에 프리스트레스를 부여한다.

구체적으로, 적어도 한 개의 인장부재(50)의 양단을 제1원판(30)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(32)와 제2원판(40)의 적어도 한 개의 인장부재 장착구(42)에 결속구(51)로 고정할 때, 적어도 한 개의 인장부재(50)에 프리스트레스를 인가할 수 있다. 그러면, 적어도 한 개의 인장부재(50)가 강관(10, 10', 10")의 하부에 배치되어 있으므로, 강관(10, 10', 10")은 상면 부분이 볼록하고, 하면 부분이 오목한 형태로 일정 곡률로 굽혀지게 된다. 즉, 강관(10, 10', 10")에 프리스트레스를 부여하면, 강관(10, 10', 10")은 상부를 향해 볼록하게 굽혀지게 된다.

복수의 강관 내부에 설치된 적어도 한 개의 인장부재(50)에 프리스트레스를 인가하여 복수의 강관(10, 10', 10")에 프리스트레스를 부여한 후, 복수의 강관(10, 10', 10")의 내부에 레미콘 또는 모르타르(70)를 주입하여 충전한다.

구체적으로, 제1원판(30)의 관통공(31)으로 레미콘 또는 모르타르(70)를 주입하면, 제2원판(40)의 관통공(41)으로 강관 내부의 공기가 빠지면서 강관 내부에 레미콘 또는 모르타르(70)가 충전된다. 제2원판(40)의 관통공(41)으로 레미콘 또는 모르타르(70)가 배출될 때까지 레미콘 또는 모르타르를 주입하면, 강관 내부에 레미콘 또는 모르타르(70)를 완전히 충전할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 강관의 압입 공정이 단순하고, 강관 내부를 굴착 장치를 이용하여 자동으로 굴착할 수 있으므로 강관 루프를 시공하는 것이 용이하며, 비용을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 종래 기술과 달리 강관의 길이 방향을 따라 슬롯을 형성할 필요가 없으므로 작업이 용이하고 강관 내부로 누수가 발생할 우려가 없다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법에 의하면, 한 쌍의 결합 고리를 이용하여 복수의 강관을 구조적으로 일체화시킬 수 있으며, 적어도 한 개의 인장부재로 강관에 프리스트레스를 인가하므로 강관 루프의 지반 지지력이 강화될 수 있다는 이점이 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명은 다양하게 수정되거나 변형될 수 있다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 프리스트레스 강관 구조 10; 강관
20, 20'; 결합 고리 21; 베이스부
22; 제1절곡부 23; 제2절곡부
30; 제1원판 32, 33; 고정 구멍
40; 제2원판 42, 43; 고정 구멍
50, 60; 인장부재 51; 결속구
61; 볼트부 62; 너트
63; 지지판 70; 레미콘 또는 모르타르
80; 강관 루프 100; 지중 구조물

Claims (5)

1. 지중에 구조물을 설치하는 비개착 추진 공법에 사용되는 프리스트레스 강관 구조에 있어서,
   강관;
   상기 강관의 외주면에 길이 방향으로 서로 마주하도록 180도 간격으로 설치되는 한 쌍의 결합 고리;
   상기 강관의 양단을 막도록 설치되며, 상부에 형성된 관통공과 하부에 형성된 복수의 인장부재 장착구를 포함하는 제1원판과 제2원판;
   상기 강관의 하부에 프리스트레스를 부여하도록 상기 강관의 내부에 설치되며, 일단은 상기 제1원판의 복수의 인장부재 장착구에 고정되고, 타단은 상기 제2원판의 복수의 인장부재 장착구에 고정되는 복수의 인장부재; 및
   상기 강관의 내부에 충진되는 레미콘 또는 모르타르;를 포함하며,
   상기 제1원판의 복수의 인장부재 장착구는 상기 제1원판의 하부 가장자리에 인접하게 상기 제1원판의 외주면에 대응하는 곡률의 원호 형상으로 배열되고, 상기 제2원판의 복수의 인장부재 장착구는 상기 제2원판의 하부 가장자리에 인접하게 상기 제2원판의 외주면에 대응하는 곡률의 원호 형상으로 배열되어, 상기 복수의 인장부재는 전 길이에 걸쳐 상기 강관의 하부 내면과 인접하게 배치되고,
   상기 복수의 인장부재를 이용하여 상기 강관에 프리스트레스를 부여하면, 상기 강관은 상부를 향해 볼록하게 굽혀지며,
   상기 한 쌍의 결합 고리는 각각,
   좁은 폭을 갖는 판재로 형성되며, 상기 강관의 외주면에 직각으로 고정되는 베이스부;
   상기 베이스부의 선단에서 직각으로 절곡되는 제1절곡부;
   상기 제1절곡부의 선단에서 상기 베이스부에 평행하게 상기 베이스부를 마주하도록 절곡되며, 선단이 상기 강관의 외주면과 일정 거리 이격되는 제2절곡부; 및
   상기 제2절곡부의 선단에서 상기 제1절곡부를 향해 경사지게 절곡되는 걸림부;를 포함하며,
   상기 한 쌍의 결합 고리 중 상기 강관의 일측에 설치된 결합 고리는 상기 베이스부가 상측에 위치하고 상기 제2절곡부가 아래를 향하도록 배치되며, 상기 강관의 타측에 설치된 결합 고리는 상기 베이스부가 하측에 위치하고 상기 제2절곡부가 위를 향하도록 배치되며,
   상기 제2절곡부의 선단과 상기 강관의 외주면 사이의 간격은 상기 강관의 결합 고리에 결합되는 다른 강관의 결합 고리의 제1절곡부에 대응하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강관 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인장부재 장착구는 엣지 타입 또는 볼트타입인 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강관 구조.
   
4. 삭제
5. 지중구조물을 축조하는 비개착 추진 공법에 적용되는 프리스트레스 강관 구조를 시공하는 방법에 있어서,
   a) 횡단할 도로, 철도, 하천 등의 지장물의 양측에 작업구를 마련한 후, 설치할 지중구조물에 대응하도록 강관을 압입 추진하는 단계;
   b) 상기 강관의 내부 아래쪽에 복수의 인장부재를 설치하고, 상기 강관의 양단에 제1원판과 제2원판을 설치하는 단계;
   c) 상기 강관의 일측에 마련된 결합 고리에 다른 강관의 결합 고리를 삽입한 상태에서 상기 다른 강관을 굴착하면서 압입시키는 단계;
   d) 상기 다른 강관의 내부 아래쪽에 복수의 인장부재를 설치하고, 상기 다른 강관의 양단에 제1원판과 제2원판을 설치하는 단계;
   e) 상기 c)단계와 d)단계를 반복하여 상기 지중구조물에 대응하는 복수의 다른 강관을 압입하여 설치하는 단계;
   f) 상기 강관의 상기 복수의 인장부재 및 상기 복수의 다른 강관의 상기 복수의 인장부재에 프리스트레스를 인가하는 단계; 및
   g) 상기 강관 및 상기 복수의 다른 강관의 내부에 레미콘이나 모르타르를 주입하여 충진하는 단계;를 포함하며,
   상기 복수의 인장부재는 상기 강관의 내주면을 따라 상기 강관의 중앙면 아래에만 배치되며,
   상기 결합 고리는,
   좁은 폭을 갖는 판재로 형성되며, 상기 강관의 외주면에 직각으로 고정되는 베이스부;
   상기 베이스부의 선단에서 직각으로 절곡되는 제1절곡부;
   상기 제1절곡부의 선단에서 상기 베이스부에 평행하게 상기 베이스부를 마주하도록 절곡되며, 선단이 상기 강관의 외주면과 일정 거리 이격되는 제2절곡부; 및
   상기 제2절곡부의 선단에서 상기 제1절곡부를 향해 경사지게 절곡되는 걸림부;를 포함하며,
   상기 강관의 일측에 설치된 결합 고리는 상기 베이스부가 상측에 위치하고 상기 제2절곡부가 아래를 향하도록 배치되며, 상기 강관의 결합 고리에 결합되는 상기 다른 강관에 설치된 결합 고리는 상기 베이스부가 하측에 위치하고 상기 제2절곡부가 위를 향하도록 배치되며,
   상기 제2절곡부의 선단과 상기 강관의 외주면 사이의 간격은 상기 강관의 결합 고리에 결합되는 다른 강관의 결합 고리의 제1절곡부에 대응하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강관 구조를 이용한 비개착식 추진공법.

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