KR20090119218A - 강관 루프 구조체의 선단 압입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관 루프 구조체의 선단 압입장치에 관한 것으로, 강관루프 구조체를 원활하게 압입함은 물론 지반이 침하하지 않도록 하고, 강관의 압입시 방향이 잘못된 경우 강관의 방향을 바로 잡을 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 의한 강관 루프 구조체의 선단 압입장치는, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 강관의 선단부에 전후진 가능하게 지지되어 지반을 굴착하는 것으로, 상기 강관의 외경과 동일한 외경으로 이루어져 상기 강관의 선단부에 외주면이 단차지지 않도록 일직선으로 배열되는 선단 압입관(10)과; 상기 선단 압입관을 상기 강관의 선단부에서 전후진시켜 지반을 굴착토록 하는 액추에이터(20)를 포함하여 이루어진다.

강관 루프 구조체, 선단 압입, 굴착, 침하

Description

강관 루프 구조체의 선단 압입장치{Apparatus for pressing fore-end in steel pipe's loop structure}

본 발명은 강관 루프 구조체의 선단 압입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강관 루프 구조체의 압입시 지반 침하를 막고 강관 루프 구조체의 압입 방향을 조정할 수 있도록 한 강관 루프 구조체의 선단 압입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식에는 개착 및 비개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.

기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능하여 비개착공법이 요구되는데, 비개착에 의한 구조물 축조 공법에는 횡단하는 도로나 지장물의 양측으로 작업구 개념의 전진기지와 도달기지가 필수적이며, 대표적인 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 함체견인공법과 강관루프공법 등을 들 수 있다.

함체견인공법은 함체가 통과할 지중에 미리 600mm 내외의 함체지지용 가설용 강관을 전진기지에서 도달기지 방향으로 수평으로 압입 관통시킨 후, 견인할 함체의 반대측 도달기지로부터 지중을 횡단하여 이어진 다수의 P.C강선을 현장에서 제작된 함체와 결속한 후, 견인하여 함체내의 내부토사를 제거하고, 이와 같은 견인과 굴착작업을 반복하여 지중에 구조물을 설치하는 공법이다.

그러나, 이러한 공법은 함체 추진시 함체의 추진하중이나 추진함체와 이미 지중에 설치된 가설강관과의 틈에 의해 함체 상부의 도로나 지장물에 침하가 발생할 우려가 있으며, 또한 함체가 미리 제작되어 견인 설치되므로 함체의 규모가 커지게 되면 견인에 제약이 따르게 되고 작업장의 규모가 큰 편이므로 심도가 깊은 지하공간에서의 작업이 곤란한 문제점이 있었다.

또한, 함체간의 연결부 처리가 미흡하게 되면 누수 등이 발생할 우려가 있었는 바, 이러한 함체견인공법의 단점 등에 의하여 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 강관루프 공법이 많이 적용되고 있는 실정이다.

본 발명 출원인은, 상기한 강관루프 공법 중, 종래에 시공되고 있는 강관루프 공법들의 문제점에 착안하여 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체(특허출원 제2005-18780호)를 선출원한 바 있다.

또한, 상기한 강관루프 구조체와 관계된 기술도 선출원하여 등록받은 바 있다.(특허등록 제737328호 : 강관루프 구조체 및 그 시공방법, 특허등록 제770159호 : 강관루프 구조체)

상기한 강관루프 구조체는, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 것으로서, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈이 형성되고, 상기 수평홈의 내측으로는 이 수평홈에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대가 설치되며, 상기 수평홈의 타측에는 이 수평홈과 대응하는 앵글이 설치된 다수의 강관들이 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 주요 특징으로 하고 있다.

이 경우, 상기 강관들 중, 압입 추진된 강관의 수평홈에 압입 추진될 강관의 앵글이 슬라이드 식으로 끼워지면서 측방향 결합되는 것을 부가적인 특징으로 한다.

이러한 종래의 강관루프 구조체를 이루는 강관들을 지중에 압입,추진하는 방법으로는, 비트 등의 기계를 이용하여 지중을 굴착하면서 동시에 강관을 압입,추진하는 방법과, 작업자가 강관의 선단측 지중을 일정깊이씩 굴착한 후, 굴착된 만큼 강관을 압입,추진하는 방법이 있다.

여기서 작업자가 강관의 선단측 지중을 일정깊이씩 굴착할 경우에는 대략 50cm정도 굴착한 후, 강관을 굴착된 깊이만큼 압입, 추진하는 과정을 반복하게 되는데, 지반이 연약지반이거나 토사인 경우, 작업자가 굴착한 지반이 붕괴되거나 침하될 우려가 있었으며, 이로 인하여 작업자가 안전사고를 당하게 될 우려가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 강관을 지중에 압입,추진하고 자 작업자가 강관의 선단에서 지중을 일정깊이씩 굴착할 경우, 굴착되는 지중의 상부를 덮도록 하여 지반의 붕괴나 침하에 따른 안전사고를 예방하도록 한 강관루프 구조체의 선단 압입장치(특허출원 제2007-126441호)를 출원한 바 있다.

종래 기술에 의한 강관루프 구조체의 선단 압입장치는, 도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 강관(1)들의 선단측 상부를 덮도록 호형으로 이루어지되, 이동수단(2)에 의해 일정간격만큼 전,후진이 가능하도록 강관(1)들의 선단측 상부에 설치됨으로써, 강관(1)을 일정깊이씩 지중에 압입, 추진하고자 지반을 일정깊이만큼 굴착할 경우, 굴착한 지반의 상부가 침하나 붕괴되는 것을 예방하여 안전사고를 방지하도록 하는 선단 압입부재(3)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 종래 기술에 의하면, 강관루프 구조체를 이루는 강관을 지중에 일정깊이씩 압입,추진하고자 작업자가 강관 내부에서 지중을 일정깊이씩 굴착할 경우, 굴착하는 지중의 상부가 선단 압입장치에 의해 덮여짐으로써, 지반의 붕괴나 침하에 따라 작업자가 안전사고를 당할 우려가 불식되는 효과가 있다.

그러나, 종래 기술에 의한 강관루프 구조체의 선단 압입장치에 따르면, 선단 압입부재(3)가 강관(1)의 외주면에 배치되기 때문에 강관(1)과 선단 압입부재(3)간에 두께의 차이가 발생된다. 즉, 선단 압입부재(3)가 굴착한 부분을 강관(1)이 뒤따르기 때문에 강관(1)과 강관(1) 상부의 지반 사이에 공간(선단 압입부재(3)의 두께 이상)이 형성되어 결국 지반이 침하하는 문제점을 유발한다.

그리고, 강관(1)의 압입시 강관(1)이 정해진 방향을 유지하지 못하고 압입될 수 있는데, 이러한 보정을 할 수 없기 때문에 압입된 강관(1)을 인발한 후 다시 압 입하는 문제점도 있다.

또한, 선단 압입부재(3)의 형상 및 설치 위치 상 상부의 침하를 막을 수는 있겠지만 상부를 제외한 나머지 부분(좌우 옆쪽)의 침하를 막을 수 없고, 굴착 효율이 떨어지는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강관루프 구조체를 원활하게 압입함은 물론 지반이 침하하지 않도록 한 강관루프 구조체의 선단 압입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 목적은 강관의 압입시 방향이 잘못된 경우 강관의 방향을 바로 잡을 수 있도록 하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모든 방향의 침하를 막으려는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 선단 압입장치는, 강관의 외경과 동일한 외경으로 이루어져 상기 강관의 선단부에 외주면이 단차지지 않도록 일직선으로 배열되는 선단 압입관과; 상기 선단 압입관을 상기 강관의 선단부에서 전후진시켜 지반을 굴착토록 하는 액추에이터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 강관루프 구조체의 선단 압입장치에 의하면, 선단 압입관이 강관의 외경과 동일하여 강관과 선단 압입관의 사이에 턱이 형성되지 않으므로 강관이 선단 압입관을 따라 압입될 때 강관과 지반 사이에 틈이 형성되지 않으며, 결국 지반의 침하가 일어나지 않는다.

그리고, 강관의 압입시 진행방향이 설계시 방향과 일치하지 않을 경우 선단 압입관의 조향이 가능하여 강관의 압입방향을 보정할 수 있으며, 이에 따라 강관의 방향을 맞추기 위하여 압입된 강관을 인발한 후 다시 압입하는 등의 불필요한 작업을 수행하지 않아도 된다.

또한, 선단 압입관이 원형 단면 내지 폐루프 형태이기 때문에 모든 방향에서 굴착이 가능하고 모든 방향의 침하를 막을 수 있는 등의 효과가 있다.

도 3 내지 도 5에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 강관 루프 구조체의 선단 압입장치(100)는, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 강관(1)(도면에는 3개의 강관이 용접 등으로 결합된 것으로 도시하였으나, 이는 일 예를 도시한 것일 뿐이다)의 선단부에 장착되어 지반을 굴착하는 것으로, 선단 압입관(10) 및 액추에이터(20)로 이루어진다.

선단 압입관(10)은 강관(1)에 결합된 상태에서 강관(1)의 외주면과 턱이 생 기지 않도록 즉, 동일한 외경 및 형상으로 형성된다. 여기서, 선단 압입관(10)은 외경이 강관(1)의 외경과 동일한 것이면 내경이 강관(1)의 내경과 다르더라도 무관할 것이다.

선단 압입관(10)은 굴착이 용이하도록 선단부가 뾰족하게 형성되는 것이 바람직하다.

선단 압입관(10)은 전술한 것처럼 강관(1)의 외경과 동일한 것이 강관(1)의 선단부에 액추에이터(20)로 지지될 수도 있지만, 굴착을 위하여 전진할 때 강관(1)과 선단 압입관(10)의 사이를 통해 지반 침하가 이루어지지 않도록 굴착부(11) 및 가이드부(12)로 이루어질 수 있다.

굴착부(11)는 강관(1)의 외경과 동일한 외경으로 이루어져 강관(1)의 선단부에 외주면이 단차지지 않도록 가이드부(12)를 통해 연결된다.

굴착부(11)의 선단부는 굴착이 용이하도록 뾰족하게 형성되거나 원주방향을 따라 요철 형태로 형성될 수 있다.

가이드부(12)는 굴착부(11) 보다 작은 외경(강관(1)의 내부에 삽입될 수 있으며 선단 압입관(10)의 방향 조정이 가능한 외경)으로 이루어지며, 굴착부(11)의 후방에 연장 형성된다.

본 발명에 의한 선단 압입장치(100)는 선단 압입관(10)이 먼저 전진하여 굴착한 후, 강관(1)이 선단 압입관(10)을 따라 전진하면서 압입되는 것으로, 이와 같은 굴착시 선단 압입관(10)과 강관(1)의 사이 즉, 가이드부(12)의 둘레부에 흙이 존재하면 강관(1)의 전진시 간섭이 발생되므로 가이드부(12)에는 둘레부에 있는 흙 이 내부에 유입되도록 하여 강관(1)의 전진시 간섭이 발생되지 않도록 하나 이상의 유입공(12a)이 형성된다.

액추에이터(20)는 선단 압입관(10)을 전진(또는 전후진)시켜 선단 압입관(10)에 의해 굴착이 이루어지도록 하는 것으로, 강관(1)의 내주면에 분리 가능하게 장착되며 외부(지상)로부터 유체(오일, 에어)를 공급받아 가이드부(12)에 연결된 로드(21)가 인출되어 선단 압입관(10)을 전진시킨다.

액추에이터(20)는 통상적인 배관으로 유압탱크와 연결되어 있으며, 전기적 신호에 의해 유압탱크의 유체가 액추에이터(20)로 공급되거나 또는 액추에이터(20)의 유체가 유압탱크로 배출되도록 구성되어 있다.

따라서, 전기적 신호를 입력하여 유압탱크의 유체가 액추에이터(20)로 공급되도록 하면, 액추에이터(20)의 로드(21)가 신장되고, 이에 따라 로드(21)의 선단과 연결된 선단 압입관(10)이 전방으로 이동하게 된다.

이와 같은 구성의 선단 압입장치(100)는 강관(1)의 형태와 수량에 따라 달라지는 것이며, 도면에서는 강관(1)이 2개의 강관(1a,1b)과 곡선형 연결부재(1c)에 의해 형성된 것으로 예시되어 선단 압입관(10)도 동일한 형태로 이루어진 것이다.

즉, 강관(1)과 선단 압입관(10)은 각각 하나씩만 구성될 수도 있고, 2개, 3개 등 다양한 수량과 다양한 형태로 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 선단 압입장치의 작동은 다음과 같다.

도 6에서 보이는 것처럼, 강관루프 구조체의 추진 구역 앞에 강관(1)(선단 압입장치(100)가 장착된 상태)을 배치한다. 이때, 선단 압입관(10)은 강관(1)에서 돌출되지 않은 상태이다.

액추에이터(20)에 유체를 공급하면 로드(21)가 신장되면서 선단 압입관(10)이 전진하여 지중을 굴착한다. 선단 압입관(10)의 굴착부(11)는 전진하여 지중에 박히게 된다. 선단 압입관(10)의 굴착시 강관(1)은 전진하지 않고 정지 상태이다.

선단 압입관(10)이 전진하면 가이드부(12)가 강관(1)의 외부로 인출되며, 이때, 일부 흙이 가이드부(12)에 떨어지는 경우 이 흙은 유입공(12a)을 통해 가이드부(12)의 내부에 유입되어 강관(1)과 굴착부(11)의 사이에는 흙이 존재하지 않아 강관(1)의 전진을 간섭하지 않는다.

이어서, 강관(1)을 전진시키면 강관(1)은 선단 압입관(10)이 전진한 경로를 따라 전진하며, 이미 선단 압입관(10)에 의해 굴착이 이루어졌기 때문에 강관(1)은 큰 힘을 가하지 않아도 무리없이 전진하여 지중에 삽입된다.

특히, 선단 압입관(10)의 굴착부(11)의 외경과 강관(1)의 외경이 동일하기 때문에 강관(1)과 지반의 사이에는 틈이 존재하지 않으므로 지반의 침하가 일어나지 않는다.

한편, 강관(1)의 압입시 강관(1)이 정해진 방향을 벗어난 경우 강관(1)을 인발 후 재압입할 필요없이 선단 압입관(10)의 방향을 바꾸어 강관(1)의 진행 방향을 보정할 수 있다. 즉, 도 7에서처럼, 강관(1)의 압입방향을 좌측으로 선회할 경우 선단 압입관(10)의 좌측 부분에 위치한 액추에이터(20L)보다 우측 부분에 위치한 액추에이터(20R)의 로드를 더 신장시키면 선단 압입관(10)의 가상선처럼 좌측으로 선회하여 강관(1)이 좌측으로 방향 전환하여 압입된다.

이와 같은 방법으로 강관(1)을 원하는 깊이까지 압입하며, 강관(1)의 압입시 작업자는 강관(1) 내부에 들어가 강관(1) 내부의 흙을 외부로 빼내고 작업을 수행한다.

도 1은 종래 기술에 의한 강관루프 구조체의 사시도.

도 2는 종래 기술에 의한 강관루프 구조체의 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 분해 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 정면도.

도 6은 본 발명에 의한 강관루프 구조체에 의한 압입 공정도.

도 7은 본 발명에 의한 강관루프 구조체의 조향 상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 강관, 10 : 선단 압입관

11 : 굴착부, 12 : 가이드부

20 : 액추에이터,

Claims (3)

1. 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 강관의 선단부에 전후진 가능하게 지지되어 지반을 굴착하는 것으로,

   상기 강관의 외경과 동일한 외경으로 이루어져 상기 강관의 선단부에 외주면이 단차지지 않도록 일직선으로 배열되는 선단 압입관(10)과;

   상기 선단 압입관을 상기 강관의 선단부에서 전후진시켜 지반을 굴착토록 하는 액추에이터(20)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 루프 구조체의 선단 압입장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 선단 압입관은, 상기 강관의 외경과 동일한 외경으로 이루어져 상기 강관의 선단부에 외주면이 단차지지 않도록 일렬로 배열되는 굴착부(11), 상기 굴착부의 후방에 상기 굴착부의 외경보다 작은 외경으로 연장되어 상기 강관의 내부에 삽입되고 상기 액추에이터에 의해 상기 굴착부의 전후진을 안내하는 가이드부(12)로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 루프 구조체의 선단 압입장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 가이드부의 둘레부에는 상기 강관의 추진시 상기 가이드부의 둘레부에 떨어진 흙을 상기 가이드부 내부로 유도하는 하나 이상의 유입공(12a)이 형성된 것을 특징으로 하는 강관 루프 구조체의 선단 압입장치.

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