KR200361242Y1 - 굴착 방향의 수정이 용이한 강관압입 굴착 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 상하수도 및 전기설비 등을 지하에 매설하기 위한 소규모 터널 시공시 사용하는 압입용 강관으로서 지반 밑을 수평으로 굴착하면서 나아가는 선도 강관의 진행 방향이 틀어졌을 때 그의 선단면이 받게되는 압입 저항력을 이용하여 강관을 구조적으로 변형시켜 굴착 방향을 수정할 수 있어 굴착 방향 수정을 위한 기계적 수단과 방법이 단순해지므로써 원가를 크게 절감하고 굴착 방향의 정확성을 향상시킬 수 있는 강관압입 굴착 장치 및 그 굴착 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 장치적 구성은 도로나 철도의 손상이나 이설 없이 그의 하부 지반을 수평으로 진행하면서 굴착하는 선도 강관과;

상기 선도 강관의 외주로 동일 원호상에 등간격을 두고 복수개가 형성되며, 폭에 비해 호의 길이가 긴 직사각형 형상으로 절개되어 형성된 절개창과;

상기 이웃한 절개창들 사이를 연결해주며, 방향수정 작업시 슬릿홈의 형성에 의해 상기 절개창들 사이를 연통하도록 절단되어지는 연결부와;

상기 선도 강관을 수평으로 밀어내도록 그의 후방에서 힘을 가하는 유압잭기구;를 포함하여 구성되어 있는 것을 요지로 한다.

Description

굴착 방향의 수정이 용이한 강관압입 굴착 장치{Excavating device for pushing steel pipe}

본 고안은 상하수도 배관 및 각종 전기 설비들을 지하에 매설시 지반을 개방하지 않고 강관을 도로나 철도 등의 장애시설물 하부 지반에 정확하고 빠르게 압입하여 굴착 매설 할 수 있으며, 굴착 방향의 수정이 용이한 강관 압입 굴착 장치에 관한 것이다.

상하수도 배관 공사나 각종 전기 설비들을 지하에 매설하는 작업시 도로나 철도 등의 작업 장애시설물을 만나게 되는 경우, 도로나 철도를 우회 및 이설시키고 개착식으로 지반을 파서 공사를 하기에는 교통 혼잡 유발 및 과다한 공사 비용과 주변 여건의 미비등으로 인해 최근에는 지반을 개방하지 아니하고 도로나 철로 밑을 수평으로 강관을 압입하여 통과하도록 시공한 후, 그 강관을 통해 상하수도관이나 각종 전기 설비 등을 배설토록 하는 강관압입 굴착 방식이 많이 적용되고 있다.

이와같은 강관 압입 굴착 방법은 도 6에 도시하는 것과 같이 도로나 철로(2)가 지나는 해당 공사 지점 부근의 땅을 파서 작업구(13)를 형성하고, 그 작업구(13)내에 유압잭기구(15)를 설치하여 유압잭기구(15)의 강력한 추진력에 의해 강관(1)을 전방으로 밀어내게 되면, 강관(1)이 수평으로 땅을 파고들어 전진하게 되면서 철로(2) 지반(3) 밑에 강관(1)이 매설되게 되는 것이다

이와같이하여 강관(1)이 수평으로 땅속을 밀고 들어가게 되면 강관(1)내로 흙이 유입되게 되고, 이 흙을 강관(1)내에 들어간 작업 인부가 흙리어카나 흙통 등에 담아 밖으로 배출하게 되므로써 강관(1)의 작업 구간을 관통하여 매설되게 되면 그 상부를 지나는 철로(2)를 훼손하거나 또는 다른 장소로 이설하지 않고서도 강관(1)을 통하여 상하수도 설비나 전기 설비를 가설하는 것이 가능해지는 것이다.

그런데 종래의 경우 강관(1)이 유압잭기구(15)에 의해 땅을 수평으로 파고 들 때, 강관의 선단에서 받는 저항이 위치마다 다르기 때문에 그 저항력 차이에 의해 강관(1)의 진행 방향이 약간씩 틀어지면서 예정된 굴착 방향으로 부터 벗어나는 일이 있게 된다(도 7 참조).

종래의 경우 강관의 굴착 방향을 수정하는 방법으로는 지반을 압입 굴착하여 매설되는 강관들을 미리 설정된 일정 구간에 위치한 관절 틈새에 다수개(통상 상하 좌우로 4개를 설치)의 유압잭을 설치하여 강관의 굴착 방향이 틀어졌을 때, 그 해당 유압잭을 사용하여 강관을 일측으로 밀어 선도 강관의 선단이 다시 수평으로 진행하도록 궤도 수정 작업을 실시하여 해결하여 오고 있다.

그러나 상기한 종래 방식은 다수개의 유압잭을 강관(1)내에 설치하여야 하므로써 장치가 매우 복잡해지고, 유압의 힘으로 강관을 일측으로 밀어서 방향을 틀어주어야 하기 때문에 관내부에의 구조적인 보강이 필요하며, 이에따라 굴착의 진행과 더불어 작업 인부가 강관내로 들어가 강관내의 굴착된 토사를 외부로 반출하는 작업을 할 때 유압잭등의 장치들이 방해가 되어 굴착작업의 효율성이 크게 떨어진다는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 고안은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 상하수도 및 전기설비 등을 지하에 가설하기 위해 사용되는 강관으로서 지반 밑을 수평으로 굴착하면서 나아가는 선도 강관의 진행 방향이 틀어졌을 때 그의 선단면이 받게되는 압입 저항력을 이용하여 강관을 구조적으로 변형시켜 굴착 방향을 수정할 수 있어 굴착 방향 수정을 위한 기계적 수단과 방법이 단순해지므로써 원가를 크게 절감하고 굴착 방향의 정확성을 향상시킬 수 있는 강관압입 굴착 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 굴착 장치는 도로나 철도의 손상이나 이설 없이 그의 하부 지반을 수평으로 진행하면서 굴착하는 선도 강관과;

상기 선도 강관의 외주로 동일 원호상에 등간격을 두고 복수개가 형성되며, 폭에 비해 호의 길이가 긴 직사각형 형상으로 절개되어 형성된 절개창과;

상기 이웃한 절개창들 사이를 연결해주며, 방향수정 작업시 슬릿홈의 형성에 의해 상기 절개창들 사이를 연통하도록 절단되어지는 연결부; 를 포함하여 구성되므로써,

상기 선도 강관을 유압잭 기구를 사용하여 수평으로 밀어내 지반 밑을 굴착하며, 굴착 방향 수정시에는 상기 해당 연결부를 슬릿홈으로 절개하여 방향 수정용 공간부를 형성하게 되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 절개창과 연결부가 외부로 노출되지 않도록 상기 절개창의 외주를 보호 강관이 감싸고 있으며, 이 보호강관의 일단은 상기 선도 강관에 용접되어 있다.

또 본 고안의 압입 굴착 방향의 수정을 위한 강관압입 굴착 방법은 도로나 철도의 손상이나 이설없이 그의 하부 지반을 수평으로 교차하도록 진행하면서 굴착하는 선도 강관을 후방에서 유압잭 기구를 사용하여 밀어 굴착하는 강관압입 굴착 방법에 있어서, 상기 선도강관의 외주의 동일원호상에 등간격을 두고 복수개의 절개창을 형성하는 공정과;

상기 선도 강관을 유압잭기구로 밀어 수평으로 굴착하는 공정과;

상기 선도강관이 저항을 받아 진행방향이 어긋날 때에는 굴착을 중단하고 방향 수정이 요구되는 절개창 사이의 해당 연결부를 원주 방향으로 일정폭만큼 슬릿홈을 형성토록 절단하여 방향 수정용 공간부를 형성하는 공정과;

상기 방향수정용 공간부를 형성한 후 다시 유압잭 기구로 밀어 굴착을 진행하여 상기 방향 수정용 공간부가 납작하게 압착되어 정상 경로로 굴착 방향을 수정하도록 하는 공정을 ; 포함하고 있다.

도 1은 본 고안에 의한 강관압입굴착장치의 선도강관을 나타내는 외부 사시도

도 2는 동상 선도 강관의 A-A 단면도

도 3은 동상 선도 강관의 구조 보강된 상태의 사시도

도 4는 굴착 방향 수정을 위해 절개된 모습을 보여주는 본 고안의 선도 강관을 나타내는 사시도

도 5는 동상 선도 강관의 정면도

도 6은 강관 압입 굴착 작업을 나타낸 도면

도 7은 굴착 저항의 차이에 따라 선도 강관의 굴착 방향이 틀어진 상태를 나타내는 개념도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 선도 강관 2 : 철도

3 : 지반 4,5,6,7 : 절개창

8,9,10,11 : 연결부 12 : 보호강관

12A : 용접부 13 : 추진기지

14 : 유압펌프 15 : 유압잭기구

16 : 반력지압벽 17 : 벽면

18 : 피스톤 19 : 삽입블록

20 : 선도 강관의 전면 21 : 방향 수정용 공간부

22 : 철근 23 : 도달기지

이하 본 고안에 대하여 도면을 참조하여 상술한다.

도면에 있어 부호 1은 선도강관(이하에 선도 강관이라 함은 지하에 연속해서접속된 형태로 매설되는 강관들중 굴착을 직접 담당하는 맨 앞의 강관을 말한다)으로서 도로나 철도(2)등의 지반(3) 밑을 교차하여 통과하도록 상하수도관이나 각종 전기설비등을 매설하게 될 때 지반(3) 밑을 수평으로 굴착하면서 파고 들어가는 역활을 하게 되는 강관이다.

이 선도강관(1)의 선단부에는 그의 외주로 동일 원호상에 등간격을 두고 복수개, 예를 들면 3개 내지 8개, 바람직하기로는 동서남북(상하좌우)의 4방위를 가지도록 4개의 직사각형 형태의 긴 구멍으로 된 절개창(4,5,6,7)이 형성되어 있으며, 각각의 절개창(4,5,6,7)들 사이의 절개되지 아니한 부분들은 연결부(8,9,10,11)를 형성하고 있다.

이 연결부(8-11)가 도 2에서 볼 수 있듯이 90°각도로 상하 좌우에 위치하도록 하여 굴착 작업이 진행된다.

상기한 절개창(4-7)은 폭(B)에 비해 호의 길이(ℓ)가 긴 직사각형 형태이며, 상기 연결부(8-11)는 추후 설명되는 것과 같이 선도강관(1)의 진행방향을 수정할 때 연결부(8-11)를 일정폭(b)의 슬릿홈을 형성토록 절단해내기 위한 부위이다.

그리고 상기 절개창(4-7)의 외주에는 도 3 에 도시하는 것과 같이 보호강관(12)을 끼우고 그의 일단부측만을 용접(12A)을 통해 선도 강관(1)에 일체가 되도록 형성하고 있다.

이와같은 선도강관(1)을 이용하여 철도(2) 지반(3) 밑을 교차하여 지나도록 수평으로 굴착하는 방법은 다음과 같다.

철도(2)가 통과하는 해당 공사지점 인근의 땅을 파서 작업구(13)를 형성하고, 그 작업구(13)내에 유압펌프(14)에 의해 구동되는 유압잭기구(15)를 설치한다.

유압잭기구(15)는 선도강관(1)을 미는 큰 힘이 요구되므로 그의 후방에는 콘크리트 구조물등에 의한 반력지지벽(16)을 설치하고, 유압잭기구(15)의 선단에 선도강관(1)을 접속하고, 유압잭기구(15)를 작동시키면 선도강관(1)이 벽면(17)을 수평으로 조금씩 파고 들어가게 되며, 이때 선도강관(1)내에는 굴착된 흙이 유입되게 된다. 그런데 유압잭기구(15)의 행정 거리가 한정되어 있으므로 행정거리 이상 선도강관(1)이 지반(3) 밑을 파고들어가면 유압잭기구(15)의 피스톤(18)과 선도강관(1)의 후단 사이에 그 간격을 보전해주기 위해 삽입블록(19)을 개재시켜 유압잭기구(15)로 선도강관(1)을 전방으로 밀어붙여 굴착을 계속하게 된다.

이와같이 하여 선도강관(1)내로 유입되는 흙은 작업자가 선도강관(1)내로 들어가 수거하여 외부로 배출시켜주거나 오가기계를 이용하여 굴착 작업을 계속 진행하게 된다.

그런데 선도강관(1)의 선단면(20)에서 받게되는 힘은 각 부분이 모두 동일하지 않기 때문에, 즉 상세히 설명하면 어떤 부분은 단단한 흙을 만나거나 돌무더기 등을 만나게 되기 때문에 선도강관(1)의 전면(20)이 받게되는 저항력이 위치에 따라 각기 다르게 되어 선도강관(1)의 진행 방향이 틀어지게 된다(도 7의 점선 도시참조).

이때 만일 우측 방향으로 틀어졌다고 가정하면 틀어진 방향의 반대측으로 원래의 중심축선(x-x)측에 가까운 곳의 연결부(8)를 일정폭(b)만큼 슬릿홈 형태로 절단하여 방향수정용 공간부(21)를 형성(이 방향수정용 공간부는 양측의 이웃한 절개창들을 서로 연통시키게 됨)하게 된다. 즉 원래의 수평 진행 방향으로부터 벗어나 오른쪽으로 방향이 틀어지고 있다면, 그의 반대측인 좌측, 만일 상측으로 방향이 틀어진다면 하측에 위치하는 연결부(9)를 절단하여 방향수정용 공간부(21)를 형성하게 되는 것이다.

이와같이 한 후 굴착 작업을 진행하게 되면 방향수정용 공간부(21)가 형성된 연결부(8)측은 굴착 저항을 받아 그 공간부(21)가 밀착하도록 변형되어지게 되며, 따라서 그의 반대측면의 전진이 상대적으로 촉진되어 선도강관(1)이 정상 궤도로 방향이 수정되어지게 되는 것이다.

한편, 선도강관(1)의 상하좌우 4방향에 위치하는 절개창(4,5,6,7) 및 연결부(8,9,10,11)의 후방으로 철근(22)등을 용접에 의해 수평 장착하게 되면(도 3 참조), 선도강관(1)이 수평의 철근(22) 들로 인해 회전하게 되는 일이 없이(판을 나선으로 말아 용접한 강관의 경우 회전할 우려가 있다)수평 직진성이 향상되게 된다.

여기서 선도강관(1)이 지반하에 다 들어가면 선도강관(1)의 후단에 본선 강관을 연결시켜 계속 굴착 작업을 수행하게 되며, 철도지반 밑(3)을 관통하여 선도강관(1) 및 그의 후단에 접속하여 굴착하는 후단강관들이 지반(3) 밑에 일렬로 매설을 끝내고 그의 선단이 반대편 작업구(23)로 드러나게 되면 굴착 작업이 종료되며, 그 이외의 철로 등의 장애물이 없는 구간은 개착식 공법등을 통하여 상하수도관이나 전기 설비들을 매설하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 고안은 선도강관의 선단부 외주로 절개창과 연결부가 고대로 나타나도록 하되 연결부가 선도강관의 전면에서 보다 상하좌우 방향에 위치하도록 절개창을 형성하는 것에 의해 굴착 작업중 선도강관의 전행 방향이 틀어지게 되면, 그의 반대측의 연결부를 일정폭만큼 슬릿홈으로 절단해내어 슬릿홈 양측의 절개창이 슬릿홈으로 된 방향 수정용 공간부를 통해 연통하도록 하므로써, 굴착 저항을 받게되는 연결부들중 방향수정용 공간부가 형성된 연결부측이 납작하게 밀착되도록 변형되어 굴착 진행 방향이 정상 궤도측으로 수정되는 것이며, 이는 별도의 궤도 수정용 유압장치들을 선도 강관내에 설치하지 아니하여도 방향 수정이 가능하므로 장치의 구조가 단순해져 비용이 절감되고 굴착된 흙을 운반하는데 아무런 저항체가 없어 굴착 작업 속도를 높일 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 도로나 철도의 손상이나 이설 없이 그의 하부 지반을 수평으로 진행하면서 굴착하는 선도 강관과;

   상기 선도 강관의 외주로 동일 원호상에 등간격을 두고 복수개가 형성되며, 폭에 비해 호의 길이가 긴 직사각형 형상으로 절개되어 형성된 절개창과;

   상기 이웃한 절개창들 사이를 연결해주며, 방향수정 작업시 슬릿홈의 형성에 의해 상기 절개창들 사이를 연통하도록 절단되어지는 연결부; 를 포함하여 구성되므로써,

   상기 선도 강관을 유압잭 기구를 사용하여 수평으로 밀어내 지반 밑을 굴착하며, 굴착 방향 수정시에는 상기 해당 연결부를 슬릿홈으로 절개하여 방향 수정용 공간부를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 굴착 방향의 수정이 용이한 강관압입굴착장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절개창과 연결부가 외부로 노출되지 않도록 상기 절개창의 외주를 보호 강관이 감싸고 있으며, 이 보호강관의 일단은 상기 선도 강관에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착 방향의 수정이 용이한 강관압입굴착장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 각 연결부의 후방으로 강관의 회전을 방지하기 위하여 철근이 수평으로 용접 부착되므로써 직진성을 높인 것을 특징으로 하는 굴착 방향의 수정이 용이한 강관압입굴착장치.
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