KR20060101734A

KR20060101734A - 비개착 지향성 관로 시공방법

Info

Publication number: KR20060101734A
Application number: KR1020050023312A
Authority: KR
Inventors: 윤정식
Original assignee: 윤정식
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2006-09-26

Abstract

본 발명은 관로의 추진 방향 및 경사 레벨(Level)를 정확하게 유지할 수 있도록 하여 공기 단축은 물론, 공사비를 절감시킬 수 있으며, 본관을 가이드할 유도관을 압입한 다음, 상기 유도관에 확공기를 연결하여 확공한 후, 비로소 추진할 관(管)의 구경과 토질에 맞춰 압입하므로 선단의 안정성 확보 및 시공의 정밀성을 향상시킬 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 추진구 및 도달구를 시공하는 단계와, 추진구에 추진관 압입 장비를 거치하는 단계와, 센서가 장착된 드릴헤드를 유도관에 장착하여 상기 드릴헤드의 진행방향을 모니터링하면서 추진관 압입 장비를 이용하여 유도관을 추진구에서 도달구쪽으로 압입하는 단계와, 도달구에 도달한 유도관의 선단에 장착된 드릴헤드를 해체한 후, 후미에 본관이 연결된 확공기를 유도관의 선단에 연결하는 단계와, 추진관 압입 장치를 이용하여 유도관을 역(逆)으로 잡아당겨 상기 확공기에 의해 확공하면서 본관을 끌어당기는 단계와, 상기 본관의 선단이 상기 추진구에 도달하면 상기 확공기를 해체한 후 상기 추진구에서 상기 추진관 압입 장비를 철수하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

비개착, 지향성, 관로 추진

Description

비개착 지향성 관로 시공방법{Method for constructing non-excavation directivity pipe}

도 1a 내지 1e는 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도

도 2는 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법에 따른 드릴헤드의 구성도

도 3은 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법에 따른 본관의 연결도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

23 : 추진관 압입 장비 25 : 유도관

27 : 드릴헤드 29 : 본관

31 : 확공기 33 : 유압 잭킹(Jacking)장비

100 : 추진구 200 : 도달구

본 발명은 비개착 지향성 관로 시공방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 관로의 추진 방향 및 경사를 정확하게 유지함으로써, 공사기간의 단축 및 공사비 절감을 유도하고, 지중에 매설될 관(管)을 구경과 토질에 맞춰 압입함으로써 선단 의 안정성 및 시공상의 정밀성을 향상시킬 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상하수관 매설 공사, 도시가스관 매설 공사, 송유관의 매설 공사, 통신선 매설 공사를 포함하는 각종 도로 및 도강 공사 등은 굴착 공사를 통해서 관로를 매설하게 된다. 그러나 교통량이 많은 도심에서 땅을 개착하여 관로 공사를 진행하는 것은 교통의 원활한 소통에 장애로 작용함은 물론, 주민의 안전 문제 및 불편이 뒤따르게 된다. 또한, 도심 지하에는 여러 가지 시설물들이 거의 포화상태로 존재하는 관계로 땅을 개착하는데 큰 어려움을 수반할 뿐만 아니라, 종종 도시가스관이나 상하수도관을 파손하는 예가 빈번하게 발생하는 것이 현실이다.

이에, 땅을 개착하지 않고 지하에 관로를 매설하는 비개착 관로 시공법이 제안된바 있다. 이 공법은 관로의 시점부와 종점부에 각각 추진구와 도달구를 개착한 후, 유압잭을 이용하여 추진구에서 도달구쪽으로 관(管)을 밀어 넣어 일정한 구간의 관로를 가설하는 공법으로서, 시점부와 종점부만을 개착공사를 하면 되므로 도심지의 교통 소통에 방해를 주는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

통상, 매설되는 관로는 구경에 따라 대구경, 중소구경으로 나눌 수 있는데, 특히 터널보다는 규모가 작은 구경의 관로를 매설하는 공법으로 이용되는 비개착 관로 시공법은 일명, 타격식 혹은 유압식 혹은 세미실드 공법이라고 한다.

이러한 비개착 관로 시공 방법은 목표한 심도만큼 추진구와 도달구를 개착하고, 추진구에 일정한 길이로 제작된 관을 압입하는 추진관 압입 장비를 설치하여 유압잭과 관의 최선단에 지반을 굴착할 굴착기를 설치하여 도달구를 향하여 굴진 작업을 시작한다. 이후, 상기 굴착기가 적당한 길이만큼 굴진하면 일정한 길이의 관을 계속적으로 잇대어 압입하게 되며, 최종적으로 굴착기가 도달구에 도달되게 되면, 종국에는 잇대어진 관이 추진구와 도착구 사이에 매설되게 된다.

그러나, 상기와 같은 비개착 관로 시공방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

지반이 약한 연약지반의 경우에는 굴착기가 원하는 방향으로 굴진되지 못하고 방향이 틀어지게 되는 문제점이 있었다. 이때에는 굴진 작업을 처음부터 다시 시작하거나 굴착기 선단의 진행 방향을 억지로 조정해 가면서 굴진 작업을 진행하게 되는데, 처음부터 다시 굴진 작업을 진행하게 되는 경우, 공사 기간이 늘어남은 물론이거니와, 재작업으로 인한 추가 비용이 발생하게 되고, 굴착기 선단의 진행 방향을 억지로 조정해 가면서 굴진할 경우, 관로가 비록 도달구에 도달했다고 하더라도 연약지반에서는 관이 처지게 되어 관로 구간에 걸쳐 균일하지 못하고 울퉁불퉁하게 되어 이 또한 공정과 품질에 나쁜 영향을 주게 된다. 특히 이러한 경우에는 매설 관로가 오수관 및 하수도관일 경우에는 더욱 치명적이다. 즉, 오수관 및 하수도관은 물이 자연스럽게 흘러갈 수 있어야 하는데, 굴진 방향을 억지로 조정해 가면서 굴진 작업을 한 경우에는 관로의 구간 구간에 물이 고여 있게 되는 심각한 문제를 야기시킨다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 관로의 추진 방향 및 경사를 정확하게 유지할 수 있도록 하여 공기를 단축시킬 수 있고, 공사비를 절감시킬 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법을 제공하는데 그 목 적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 본관을 가이드할 유도관을 압입한 다음, 상기 유도관에 확공기를 연결하여 확공한 후, 비로소 추진할 관(管)의 구경과 토질에 맞춰 압입하므로 선단의 안정성 확보 및 시공의 정밀성을 향상시킬 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 관로의 추진 방향 및 경사를 확보한 상태에서 압입이 이루어지므로 연약지반에서 강관이 처지는 현상을 방지할 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 큰 관경의 관로를 추진함에 있어, 막장 단면만큼의 여굴량이 발생되어 도로 침하, 막장 붕괴 등의 위험을 미연에 방지할 수 있는 비개착 지향성 관로 시공방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 추진구 및 도착구를 시공하는 단계와, 상기 추진구에 추진관 압입 장비를 거치하는 단계와, 센서가 내장된 드릴헤드를 유도관에 장착하여 상기 드릴헤드의 진행방향을 모니터링하면서 상기 추진관 압입 장비를 이용하여 상기 유도관을 추진구에서 도달구쪽으로 압입하는 단계와, 상기 도달구에 도달한 상기 유도관의 선단에 장착된 드릴헤드를 해체한 후, 후미에 본관이 연결된 확공기를 상기 유도관의 선단에 연결하는 단계와, 상기 추진관 압입 장비를 이용하여 상기 유도관을 역으로 잡아당겨 상기 확공기에 의해 확공하면서 본관을 끌어당기는 단계와, 상기 본관의 선단이 상기 추진구에 도달하면 상기 확공기를 해체한 후 상기 추진구에서 상기 추진 압입 장치를 철수하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 상기 확공기의 후미에 본관을 연결함에 있어서, 제1구경의 제1본관을 연결하고, 상기 제1본관의 후미에 제1본관보다 더 큰 구경을 갖는 제2본관을 연결하며, 상기 제2본관의 후미에 제2본관보다 더 큰 구경을 갖는 제3본관을 순차적으로 연결하여 무리한 작업에 의한 여굴 발생에 기인한 도로 침하, 막장 붕괴의 등의 위험을 미연에 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 유도관 압입 및 확공하는 과정에서 벤토나이트를 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 추진관 압입 장비에 의해 상기 확공기의 후미에 연결된 본관이 추진구쪽으로 추진될 때, 상기 도달구에서 유압 잭킹 장비를 이용하여 본관을 밀어 넣는 것을 특징으로 한다.

[실시 예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착 지향성 관로 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1a 내지 1e는 본 발명의 실시 예에 따른 비개착 지향성 관로 시공방법을 설명하기 위한 시공 순서도이다.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 본관이 매설될 구간의 양쪽 지점에 추진구(100)와 도달구(200)를 소정의 깊이로 개착한 후, 바닥콘크리트(21a)를 타설한다. 이때, 상기 바닥콘크리트(21a)는 유도관 추진, 확공 및 본관 추진시, 추진 압입 장비의 하중이 충분히 지지된 상태에서 작업이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

이후, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 추진구(100)에 추진관 압입 장비(23)를 거치한다. 상기 추진관 압입 장비(23)는 하기에서 설명될 유도관(혹은 "로드"라고도 함)의 선단에 연결되는 드릴헤드에 회전력과 추진력을 공급하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 추진관 압입 장비(23)에 유도관(25)을 연결하고, 상기 유도관(25)의 선단부에 센서가 내장된 드릴헤드(27)를 장착한 후, 추진관 압입 장비(23)를 이용하여 상기 추진구(100)에서 도착구(200)쪽을 향하여 유도관(25)을 압입한다. 이때, 상기 추진관 압입 장비(23)에는 도면에는 도시하지 않았지만, 드릴헤드(27)에 내장된 센서에서 송신되는 신호를 수신하는 수신기 및 수신된 신호를 모니터링할 수 있는 모니터가 구비되어 드릴헤드(27)의 진행방향, 깊이, 각도 등 드릴헤드(27)가 원하는 방향 및 각도로 추진되고 있는지를 작업자가 확인할 수가 있다. 참고로, 상기 드릴헤드(27)의 선단에는 도 2에 도시한 바와 같이, 빌(Bill)(27a)이 결합 고정되고, 상기 빌(27a)의 선단에는 비트(27b)가 결합 고정되어 있으며, 상기 빌(27a)은 굴착 방향을 전환할 수 있도록 경사면(27c)이 형성된 구조를 갖는다. 그리고 상기 드릴헤드(27)에 내장된 각종 센서들은 드릴헤드(27)의 회전각도, 진행각도, 심도 등을 감지한 감지신호를 상기 추진관 압입 장비(23)에 설치된 수신기로 전송한다.

한편, 상기 드릴헤드(27)에는 벤토나이트(Bentonite)를 고압으로 분사할 수 있는 노즐(미도시)이 구비되며, 상기 노즐을 통해 벤토나이트를 드릴헤드(27)의 진 행방향을 따라 고압으로 분사함과 동시에 드릴헤드(27)를 밀면서 회전시킴으로써 유도관(25)을 추진하게 된다. 이때, 벤토나이트는 물에 섞어 사용할 수 있고, 지하수 및 토질 오염 등에 전혀 영향을 미치지 않는 것으로서, 유도관(25)을 추진하거나 혹은 리머(Reamer; 이하"확공기"라 함)를 이용한 확공시에도 이용된다.

한편, 상기 드릴헤드(27)가 장착된 유도관(25)의 선단이 상기 도달구(200)에 도달하면, 상기 유도관(25)의 선단에 장착된 드릴헤드(27)를 유도관(25)으로부터 해체한 후, 도 1c에 도시한 바와 같이, 후미에 본관(29)이 연결된 확공기(31)를 상기 도달구(200)로 돌출된 유도관(25)의 선단에 연결한 상태에서 상기 추진구(100)에 거치된 추진관 압입 장비(23)를 이용하여 상기 유도관(25)을 역(逆)으로 잡아당기면, 상기 유도관(25)에 딸려 나오는 확공기(31)에 의해 소정의 구경으로 확공됨과 동시에 확공기(31)에 연결된 본관(29)이 도달구(200)에서 추진구(100)쪽으로 추진되게 된다. 이때, 상기 확공기(31)가 본관(29)을 선도하는 역할을 하므로 그 만큼 본관(29)이 보다 쉽게 추진되게 된다.

상기에서 본관(29)을 추진함에 있어서, 시공 목적 및 지질에 따라 본관(29)의 구경을 자유롭게 선택할 수 있으며, 설치코자 하는 본관(29)이 대구경이거나 토양의 밀도가 높을 경우에는 확공기를 이용한 프리-리밍(Pre-reaming)을 실시할 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 본관(29)이 대구경일 경우, 상기 추진구(100)에 거치된 추진관 압입 장비(23)에서 잡아당기는 힘만으로는 부족할 수 있기 때문에, 이때에는 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 도달구(200)에 본관(29)을 유압으로 밀어 넣을 수 있는 유압 잭킹(Jacking) 장비(33)를 거치하여 상기 추진구(100)에서는 추진 관 압입 장비(23)가 그 후미에 본관(29)이 연결된 확공기(31)를 잡아당기고, 도착구(200)에서는 유압 잭킹 장비(33)가 본관(29)을 추진구(100)쪽으로 밀어 넣음으로써, 본관(29)이 용이하게 추진될 수 있도록 한다. 이때, 상기 도달구(200)쪽에는 상기 유압 잭킹 장비(33) 사용에 따른 반력벽(21b)을 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 확공기(31)의 후미에 본관(29)을 연결함에 있어서, 확공기(31)에 의한 확공경에 비해 더 큰 대구경의 본관(29)을 처음부터 연결할 경우 본관(29)이 추진되는 과정에서 막장 단면만큼의 여굴이 발생하여 지반의 침하가 발생할 우려가 있으므로 바람직하게는 본관(29)의 구경이 확공경에 비해 작은 사이즈에서부터 큰 사이즈로 점차적으로 증가하도록 연결하는 것이 중요하다.

즉, 확공기(31)의 후미에 도 3에 도시한 바와 같이, 제1구경의 제1본관(29a)을 연결하고, 상기 제1본관(29a)의 후미에는 상기 제1본관(29a)보다 더 큰 구경을 갖는 제2본관(29b)을 연결하며, 상기 제2본관(29b)의 후미에는 상기 제2본관(29b)보다 더 큰 구경을 갖는 제3본관(29c)을 순차적으로 연결하는 식으로 구경을 점차적으로 증가시켜가면서 본관(29)을 연결할 경우, 처음에는 제1본관(29a)의 구경에 맞게 제1본관(29a)으로 토사가 유입되고, 제1본관(29a)이 끝날 무렵부터는 제2본관(29b)의 구경에 맞게 제2본관(29b)으로 토사가 유입되는 식으로 점차적으로 토사의 유입양을 증가시킴으로써 처음부터 제3본관(29a)을 연결함으로 인하여 발생할 수 있는 여굴에 대응하여 지반의 침하를 방지할 수가 있게 된다.

위와 같은 과정을 통해 도 2e에 도시한 바와 같이, 본관(29)의 설치가 완료되면, 상기 추진관 압입 장비(23)를 추진구(100)에 회수한 후(도달구에 유압 잭킹 장비가 거치된 경우에는 상기 유압 잭킹 장비도 회수), 개착된 추진구(100) 및 도착구(200)를 메우거나 맨홀을 형성하면 본 발명의 실시 예에 따른 비개착 지향성 관로의 시공이 완료된다.

이와 같은 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 복잡한 도로 및 활용도가 높은 곳에서 관(管) 추진 작업이 용이하며, 중, 장거리 지하공동구, 전력구 공사는 물론, 상하수도 관거공사, 지하 보차도 공사 등에 활용될 수 있음이 분명하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시 예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 비개착 지향성 관로 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

추진 방향 및 경사를 정확하게 유지하여 관로를 추진하기 때문에 공기를 단축시킬 수 있고, 공사비를 절감시킬 수 있다.

또한, 본관을 압입하기 이전에 가이드할 유도관을 압입한 다음, 상기 유도관에 확공기를 연결하여 확공한 후, 비로소 추진할 관(管)의 구경과 토질에 맞춰 압입하므로 선단의 안정성 확보 및 시공의 정밀성을 향상시킬 수 있다.

또한, 큰 관경의 관로를 추진함에 있어서, 막장 단면만큼 여굴량이 발생되어 생기는 도로 침하, 막장붕괴 등의 현상을 미연에 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 관로의 추진 방향 및 경사를 확보한 상태에서 압입이 이루어지므로 연약지반에서 강관이 처지는 현상을 방지할 수 있어 하수관로 및 오수관로 공사와 같이 경사 레벨을 정확히 유지하여야 하는 정밀시공이 가능하다.

Claims

추진구 및 도착구를 시공하는 단계와;

상기 추진구에 추진관 압입 장비를 거치하는 단계와;

센서를 구비된 드릴헤드를 유도관에 장착하여 상기 드릴헤드의 진행방향을 모니터링하면서 상기 추진관 압입 장비를 이용하여 상기 유도관을 추진구에서 도달구쪽으로 압입하는 단계와;

상기 도달구에 도달한 상기 유도관의 선단에 장착된 드릴헤드를 해체한 후, 후미에 본관이 연결된 확공기를 상기 유도관의 선단에 연결하는 단계와;

상기 추진관 압입 장비를 이용하여 상기 유도관을 역으로 잡아당겨 상기 확공기에 의해 확공하면서 본관을 끌어당기는 단계와;

상기 본관의 선단이 상기 추진구에 도달하면 상기 확공기를 해체한 후 상기 추진구에서 상기 추진 압입 장치를 철수하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착 지향성 관로 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 확공기의 후미에 제1구경의 제1본관을 연결하고, 상기 제1본관의 후미에 제1본관보다 더 큰 구경을 갖는 제2본관을 연결하며, 상기 제2본관의 후미에 제2본관보다 더 큰 구경을 갖는 제3본관을 순차적으로 연결하는 것을 포함함을 특징으로 하는 비개착 지향성 관로 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유도관 압입 및 확공하는 과정에서 벤토나이트를 분사하는 것을 특징으로 하는 비개착 지향성 관로 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 추진관 압입 장비에 의해 상기 확공기의 후미에 연결된 본관이 추진구쪽으로 추진될 때 상기 도달구에서 유압 잭킹 장비를 이용하여 본관을 밀어 넣는 것을 포함함을 특징으로 하는 비개착 지향성 관로 시공방법.