KR20090117095A

KR20090117095A - 굴삭장치 및 이를 이용한 비개착식 지하구조물 공법

Info

Publication number: KR20090117095A
Application number: KR1020080042993A
Authority: KR
Inventors: 박정규
Original assignee: 박정규
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-12
Also published as: KR100990430B1

Abstract

본 발명은, 본체(110); 본체(110)의 가장자리에 전방을 향하여 형성된 커팅부(120); 전방의 토사를 굴삭하도록, 본체(110)의 심부에 전방을 향하여 형성된 굴삭부(130); 굴삭된 토사를 후방으로 배출하도록, 본체(110)에 형성된 토사 배출부(140);를 포함하는 굴삭장치(100) 및 이를 이용한 비개착식 지하구조물 공법을 제시함으로써, 고가의 재료인 강관을 사용하지 않으면서도, 짧은 공기 내에 공사를 완료할 수 있도록 한다.

비개착, 굴삭, 함체

Description

굴삭장치 및 이를 이용한 비개착식 지하구조물 공법{EXCAVATOR AND CONSTRUCTION METHOD FOR UNDERGROUND STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 비개착식에 의한 지하구조물의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식은 개착식과 비개착식으로 나누어 볼 수 있다.

후자인 비개착식 공법은 기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우, 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통의 장애 등으로 개착이 불가능한 경우 등에 적용된다.

종래의 비개착에 의한 구조물 축조공법으로서, 대표적인 것으로 강관루프공법을 들 수 있다.

도 1 내지 6은 종래의 강관루프 공법을 설명하기 위한 도면이다.

종래의 강관루프 공법은 기본적으로, 구조물이 형성될 지중에 미리 강관(1)을 순차적으로 압입 연결하여, 강관 루프를 형성하고, 강관 루프의 안쪽의 내부 토 사를 전부 제거한 후 지하구조물을 축조하는 공법을 말한다.

굴착 시 발생하는 상부나 측면하중은 횡방향 지지보(4) 및 가설기둥(5)등의 가설재에 의해 지지된다.

강관루프의 축조과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 전진기지에서 조성할 구체의 크기를 고려하여 구체 외곽 면에 600-800mm 정도의 가설용 강관(1)을 수평 압입하고 강관 내에 콘크리트를 타설하여, 강관 루프를 형성한다(도 2).

전진기지로부터 구조물이 축조될 루프 내부를 굴착하게 되는데 굴착은 상부하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 상층의 루프 강관 부위로부터 하향으로 단계별로 굴착이 이루어지게 된다.

루프에 사용되는 강관(1)은 상호 고리 구조(2, 3)에 의해 연결된다(도 3).

굴착을 진행하면서 이미 설치된 가설기둥(5)을 하향으로 연장하여(5', 5") 구조물의 설치 심도까지 내부의 토사 굴착을 완료한다(도 4,5).

이후, 상부 슬랩(60), 벽체(65), 및 하부 슬랩(80) 등을 위한 철근과 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 지하구조물을 완성한다(도 6).

그런데, 이러한 종래의 공법은 모두 지중에 값비싼 재료인 강관을 다수 매설하여야 한다는 점, 강관루프의 형성작업이 완료된 이후 비로소 본 구조물의 시공에 착수할 수 있으므로 공기가 너무 길다는 점 등에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 고가의 재료인 강관을 사용하지 않으면서도, 짧은 공기 내에 공사를 완료할 수 있도록 하는 굴삭장치 및 이를 이용한 비개착식 지하구조물 공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본체(110); 상기 본체(110)의 가장자리에 전방을 향하여 형성된 커팅부(120); 전방의 토사를 굴삭하도록, 상기 본체(110)의 심부에 전방을 향하여 형성된 굴삭부(130); 상기 굴삭된 토사를 후방으로 배출하도록, 상기 본체(110)에 형성된 토사 배출부(140);를 포함하는 굴삭장치(100)를 제시한다.

상기 본체(110)는 전방에 개구가 형성되고 후방이 폐쇄된 통형 구조이며, 상기 커팅부(120)는 상기 개구의 가장자리 영역에 형성된 것이 바람직하다.

상기 커팅부(120)는 전방이 뾰족한 칼날 구조로서, 상기 본체(110)의 개구의 가장자리 전 영역에 걸쳐 형성된 것이 바람직하다.

상기 커팅부(120)의 내면은 내측을 향하여 경사진 것이 바람직하다.

상기 커팅부(120)는 보강 리브(121)에 의해 보강된 것이 바람직하다.

상기 굴삭부(130)는 상기 본체(110)의 심부에 장착된 다수의 드릴(131)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 토사 배출부(140)는 상기 본체(110)의 하측 영역에 형성된 토사 배출공(141)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 토사 배출부(140)는 상기 토사 배출공(141)으로부터 배출되는 토사를 후방으로 운반하기 위한 토사 운반기(142)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 본체(110)의 후방에는 요철구조의 함체 결합부(150)가 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 설치될 지하구조물의 외곽선을 따라 상기 커팅부(120)가 위치하도록, 상기 굴삭장치(100)를 세팅하는 굴삭장치 세팅단계; 상기 굴삭장치(100)를 전방으로 밀면서, 상기 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭하는 1차 굴삭단계; 전후방향으로 관통하고 상하좌우방향의 토압에 저항하는 지하구조물을 형성하기 위한 함체(200)를 제조하는 함체 제조단계; 상기 본체(110)의 후방에 함체(200)를 결합하는 함체 결합단계; 상기 굴삭장치(100) 및 함체(200)를 함께 전방으로 밀면서, 상기 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭하는 2차 굴삭단계;를 포함하는 비개착식 지하구조물 공법을 제시한다.

상기 지하구조물이 복수의 상기 함체(200)의 결합에 의해 형성되도록, 상기 복수의 함체(200)를 순차적으로 결합하면서 상기 2차 굴삭단계를 반복하는 것이 바람직하다.

상기 2차 굴삭단계 완료 이후, 상기 복수의 함체(200)에 각각 형성된 긴장재 관통공(210)을 공통으로 관통하도록 긴장재(220)를 장착하고, 상기 긴장재(220)의 긴장 및 정착에 의해 상기 복수의 함체(200)를 상호 결속하는 함체 결속단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 고가의 재료인 강관을 사용하지 않으면서도, 짧은 공기 내에 공사를 완료할 수 있도록 하는 굴삭장치 및 이를 이용한 비개착식 지하구조물 공법을 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 7,8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 굴삭장치(100)는 기본적으로, 본체(110); 본체(110)의 가장자리에 전방을 향하여 형성된 커팅부(120); 전방의 토사를 굴삭하도록, 본체(110)의 심부에 전방을 향하여 형성된 굴삭부(130); 굴삭된 토사를 후방으로 배출하도록, 본체(110)에 형성된 토사 배출부(140);를 포함하여 구성된다.

이는 도 9에 도시된 바와 같이, 설치될 지하구조물의 외곽선을 따라 커팅부(120)가 위치하도록 굴삭장치(100)를 세팅하고, 유압 잭(300)과 같은 장비에 의해 굴삭장치(100)를 전방으로 밀어 커팅부(120)에 의해 가장자리 영역을 절삭함과 동시에, 굴삭부(130)를 구동하여 심부의 토사를 굴삭하도록 한 것이다.

이후, 도 10,11에 도시된 바와 같이, 전후방향으로 관통하고 상하좌우방향의 토압에 저항하는 지하구조물(터널 등)을 형성하기 위한 함체(200)를 본체(110)의 후방에 결합하고, 이러한 굴삭장치(100) 및 함체(200)를 함께 전방으로 밀면서, 위 굴삭작업을 반복함으로써, 굴삭작업과 함체(200)에 의한 본 구조물의 설치작업이 동시에 이루어지도록 한 것이다.

따라서, 종래의 공법과 달리, 강관과 같은 고가의 재료를 사용하지 않으면서도, 지반의 굴삭과 본 구조물의 설치를 동시에 진행할 수 있으므로 공기를 획기적으로 단축한다는 효과를 얻을 수 있다.

본체(110)는 위와 같은 커팅부(120) 및 절삭부(130)가 형성될 수 있는 구조이면 어느 것이나 관계없으나, 도 7,8에 도시된 바와 같이, 전방에 개구가 형성되고 후방이 폐쇄된 통형 구조로서, 커팅부(120)는 상기 개구의 가장자리 영역에 형성된 구조를 취하는 경우, 최적화된 구조에 의해 상기 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

커팅부(120)는 전방이 뾰족한 칼날 구조로서, 본체(110)의 개구의 가장자리 일부 영역에 한하여만 형성될 수도 있으나, 전 영역에 걸쳐 형성된 구조를 취하는 것이 굴삭영역을 전 영역에 걸쳐 커팅할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

커팅부(120)는 얇은 칼날 구조를 취하므로, 이를 보강 리브(121)에 의해 보강하는 것이 바람직하다.

보강 리브(121)는 터널의 길이 방향, 폭 방향 중 어느 한 방향, 또는 양 방향으로 형성될 수 있으며, 도 7,8은 보강 리브(121)가 길이 방향으로 형성된 예를 도시한 것이다.

굴삭부(130)는 위 커팅부(120)에 의해 커팅되는 영역의 내부 토사를 굴삭하기 위한 것으로서, 본체(110)의 심부에 전방을 향하여 형성된 구조이면, 회전에 의한 드릴 방식, 햄머에 의한 타격 방식 기타 어떤 방식을 취하더라도 관계없다.

다만, 본 발명에 의한 공법은 굴삭장치(100) 및 함체(200)를 유압 잭(300)과 같은 장비에 의해 밀면서 이루어지는바, 이 작업에 대한 영향을 최소화하기 위해서는, 본체(110)의 심부에 다수의 드릴(131)을 장착하고, 이를 회전하면서 굴삭하는 방식을 취하는 것이 바람직하다.

위 굴삭작업에 의해 발생하는 토사를 배출하기 위한 토사 배출부(140)는 본체(110)의 하측 영역에 형성된 토사 배출공(141)을 포함하여 구성된다.

별도의 구조 없이 이러한 토사 배출공(141)이 형성된 구조만으로도, 어느 정도 토사의 배출효과를 기대할 수 있겠으나, 도 9,11에 도시된 바와 같이, 컨베이어 등의 토사 운반기(142)에 의해 토사 배출공(141)으로부터 배출되는 토사를 후방으로 운반하도록 하는 것이 작업의 효율성 측면에서 더욱 바람직하다.

굴삭작업 중 굴삭장치(100)와 함체(200)의 결합을 용이하고 견고하게 하기 위해서는, 본체(110)의 후방에 요철구조의 함체 결합부(150)가 형성되는 것이 좋고, 함체(200)의 전방에도 이에 대응하는 결합구조(201)가 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 굴삭장치(100)를 이용한 비개착식 지하구조물 공법의 실시예에 관하여 설명한다.

우선, 설치될 지하구조물의 외곽선을 따라 커팅부(120)가 위치하도록 굴삭장치(100)를 세팅하고, 굴삭장치(100)를 전방으로 밀면서, 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭한다(도 9).

지하구조물을 형성하기 위한 함체(200)를 제조하는데, 이 함체(200)는 전후 방향으로 관통하고 상하좌우방향의 토압에 저항하도록 구성된다(도 10).

본체(110)의 후방에 함체(200)를 결합하고, 굴삭장치(100) 및 함체(200)를 함께 전방으로 밀면서, 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭한다(도 11 : 2차 굴삭단계).

터널의 길이가 짧은 경우에는, 하나의 함체(200)를 설치하는 것만으로 공사가 완료될 수도 있겠으나, 그 길이가 긴 경우에는 함체(200)의 규모가 너무 커 운반 및 시공에 부담이 크므로, 복수의 함체(200)의 결합에 의해 지하구조물이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 복수의 함체(200a,200b,200c,200d,200e)를 순차적으로 결합하면서 위 2차 굴삭단계를 반복하여 도 12에 도시된 바와 같은 지하구조물을 형성할 수 있다.

이러한 복수의 함체(200a,200b,200c,200d,200e) 상호간 더욱 견고한 결합을 이루기 위해서는, 이들이 긴장재(220)에 의해 결속된 구조를 취하는 것이 바람직하다.

도 13은 이를 위하여, 복수의 함체(200)에 각각 형성된 긴장재 관통공(210)을 공통으로 관통하도록 긴장재(220)를 장착하고, 긴장재(220)의 긴장 및 정착에 의해 복수의 함체(200)를 상호 결속하는 구조를 도시한 것이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1 내지 6은 종래의 강관루프 공법을 설명하기 위한 도면으로서,

도 1은 전체 개요도.

도 2 내지 6은 공정을 설명하기 위한 단면도.

도 7 이하는 본 발명에 의한 지하구조물 공법을 설명하기 위한 도면으로서,

도 7은 굴삭장치의 사시도.

도 8은 굴삭장치의 단면도.

도 9는 1차 굴삭단계의 모식도.

도 10은 함체의 사시도.

도 11은 2차 굴삭단계의 모식도.

도 12는 지하구조물의 단면도.

도 13은 긴장재 정착구조의 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 굴삭장치 110 : 본체

120 : 커팅부 121 : 보강 리브

130 : 굴삭부 131 : 드릴

140 : 토사 배출부 141 : 토사 배출공

142 : 토사 운반기 150 : 함체 결합부

200 : 함체

Claims

본체(110);

상기 본체(110)의 가장자리에 전방을 향하여 형성된 커팅부(120);

전방의 토사를 굴삭하도록, 상기 본체(110)의 심부에 전방을 향하여 형성된 굴삭부(130);

상기 굴삭된 토사를 후방으로 배출하도록, 상기 본체(110)에 형성된 토사 배출부(140);를

포함하는 굴삭장치(100).
제1항에 있어서,

상기 본체(110)는 전방에 개구가 형성되고 후방이 폐쇄된 통형 구조이며, 상기 커팅부(120)는 상기 개구의 가장자리 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제2항에 있어서,

상기 커팅부(120)는 전방이 뾰족한 칼날 구조로서, 상기 본체(110)의 개구의 가장자리 전 영역에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제3항에 있어서,

상기 커팅부(120)의 내면은 내측을 향하여 경사진 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제3항에 있어서,

상기 커팅부(120)는 보강 리브(121)에 의해 보강된 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제1항에 있어서,

상기 굴삭부(130)는 상기 본체(110)의 심부에 장착된 다수의 드릴(131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제1항에 있어서,

상기 토사 배출부(140)는 상기 본체(110)의 하측 영역에 형성된 토사 배출공(141)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제7항에 있어서,

상기 토사 배출부(140)는 상기 토사 배출공(141)으로부터 배출되는 토사를 후방으로 운반하기 위한 토사 운반기(142)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
제1항에 있어서,

상기 본체(110)의 후방에는 요철구조의 함체 결합부(150)가 형성된 것을 특징으로 하는 굴삭장치(100).
설치될 지하구조물의 외곽선을 따라 상기 커팅부(120)가 위치하도록, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 굴삭장치(100)를 세팅하는 굴삭장치 세팅단계;

상기 굴삭장치(100)를 전방으로 밀면서, 상기 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭하는 1차 굴삭단계;

전후방향으로 관통하고 상하좌우방향의 토압에 저항하는 지하구조물을 형성하기 위한 함체(200)를 제조하는 함체 제조단계;

상기 본체(110)의 후방에 함체(200)를 결합하는 함체 결합단계;

상기 굴삭장치(100) 및 함체(200)를 함께 전방으로 밀면서, 상기 굴삭부(130)를 구동하여 토사를 굴삭하는 2차 굴삭단계;를

포함하는 비개착식 지하구조물 공법.
제10항에 있어서,

상기 지하구조물이 복수의 상기 함체(200)의 결합에 의해 형성되도록, 상기 복수의 함체(200)를 순차적으로 결합하면서 상기 2차 굴삭단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물 공법.
제11항에 있어서,

상기 2차 굴삭단계 완료 이후,

상기 복수의 함체(200)에 각각 형성된 긴장재 관통공(210)을 공통으로 관통하도록 긴장재(220)를 장착하고, 상기 긴장재(220)의 긴장 및 정착에 의해 상기 복수의 함체(200)를 상호 결속하는 함체 결속단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 지하구조물 공법.