KR20100037074A - 지중 압입체 연결부 지수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 강제 압입체를 조합하여 지반에 압입함으로써 지하구조물을 시공하는 지중 압입공법에 있어서, 지중 압입체간 연결부를 지수(止水) 처리하는 방법에 관한 것으로, 장방형(長方形) 단면을 가지는 압입체 사이의 공간에 지수재를 설치하되, 지수재 저면에 접하고 하부에 경사면이 형성된 압박판 설치하고 이 압박판의 경사면에 접하면서 체결되는 압박나사를 결합함으로써 지수재를 압박고정할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 종래 지중 압입공법에 있어서 최대 난점이었던 압입체간 지수처리를 효과적으로 수행함으로써, 압입체간 지수성능을 제고하고, 전체 구조물의 완공후는 물론 시공중 지하수 유입을 근본적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

지중 압입체 연결부 지수공법{WATERPROOF METHOD FOR UNDERGROUND STEEL INSERTS}

본 발명은 다수의 강제 압입체를 조합하여 지반에 압입함으로써 지하구조물을 시공하는 지중 압입공법에 있어서, 지중 압입체간 연결부를 지수(止水) 처리하는 방법에 관한 것으로, 장방형(長方形) 단면을 가지는 압입체 사이의 공간에 지수재를 설치하되, 지수재 저면에 접하고 하부에 경사면이 형성된 압박판 설치하고 이 압박판의 경사면에 접하면서 체결되는 압박나사를 결합함으로써 지수재를 압박고정할 수 있도록 한 것이다.

지중 압입공법이란 도로 및 철도 터널, 지하도, 공동구(共同溝), 도수(導水)터널, 배수구 등 각종 지하구조물의 시공시, 공사구간의 개착을 최소화하기 위하여 구조물 종단의 시점 또는 종점에 토류벽(土留壁) 및 반력벽(反力壁)이 설치된 추진기지를 구성하고 유압실린더 등의 추진장치를 통하여 강제(鋼製) 압입체를 추진하여 계획 구조물 단면을 확보하는 공법을 말한다.

이러한 지중 압입공법을 통하여 지하도 또는 터널을 시공하는 과정이 도 1에 예시되어 있으며, 도시된 바와 같이, 다수의 압입체(10)를 조합, 압입하여 전체 구조물의 기본 구조체를 완성하고, 압입체(10) 내부 토사 제거, 배근, 콘크리트 타설 및 양생과정을 거쳐 계획 구조물을 완성한 후, 구조물 내부 공간을 굴착하는 과정을 거쳐 지하도 또는 터널을 완공하게 된다.

즉, 도 1에서와 같이, 우선 토류벽(51)으로 포위된 일종의 수직갱인 추진기지에 후단이 반력벽(52)에 의하여 고정되는 추진장치(53)를 설치하며, 발진지점의 토류벽(51) 일부를 절개하고 압입체(10)을 투입한 후 추진하여 지반에 압입한다.

지반에 압입되는 강제 압입체(10)는 도 1 상부의 발췌 확대부에서와 같이, 상판(11), 하판(12) 및 한쌍의 측판(13)으로 구성된 장방형(長方形) 폐합 단면을 가지며, 상, 하 양 측단에 돌출된 플랜지(14)가 형성되어 인접 압입체(10)간 결속 및 압입 경로의 상호 유도가 가능하도록 한다.

압입체(10)의 조합 압입이 완료되어 계획 구조물의 기본 구조체가 완성되면 각각의 압입체(10) 내부의 토사를 굴착하여 제거하고, 측판(13)을 부분 절개하여 인접한 압입체(10)의 내부공간이 서로 연통되도록 한 후, 철근 또는 철골 등의 보강재를 배치하고 콘크리트를 타설 및 양생하여 계획 구조물을 완성하게 된다.

도시된 예와 같은 지하도 또는 터널의 경우, 계획 구조물이 완성된 후 내부공간의 토사를 굴착 제거함으로써 소기의 지하도 또는 터널 구조물을 완공하게 된다.

전술한 지중 압입공법을 통하여 개착 없이도 신속한 지중구조물의 시공이 가능하게 되었으며, 특히 공사구간 상부에 구조물이 많은 도심지 공사나 하천 또는 제방 등의 하부를 통과하는 공사와 같이 개착이 불가능한 경우에도 효과적인 시공이 가능하게 되었으나, 공사구간내 지하수위가 구조물 상부에 위치하거나, 강우 침투에 의하여 공사구간내 지하수가 함양되는 경우 도 1의 타원내 확대부를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 압입체(10)의 연결부위를 통하여 지하수가 유입되어 후속 공정에 장애를 유발할 뿐 아니라, 전체 구조물의 누수 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방편으로 도 2에서와 같이, 압입체(10)의 연결부위에 지수재(19)를 설치하는 방안을 고려할 수 있으나, 현실적으로 설치가 지극히 어려울 뿐 아니라, 설치 후 실질적인 지수효과 또한 기대할 수 없는 심각한 문제점이 있었다.

즉, 도 2의 좌측 도면에서와 같이, 인접한 압입체(10)의 플랜지(14) 사이에 지수재(19)를 설치하는 경우, 일단 압입된 상태에서는 압입체(10)의 상, 하 이동이 불가능하므로 압입체(10)의 조합 및 압입 개시전에 추진기지에서 지수재(19)의 설치를 완료하여야 하는데, 전체 단면을 구성하는 압입체(10)를 조합하여 동시에 압입하는 것은 사실상 불가능하므로, 압입 개시전 지수재(19)설치는 거의 불가능하다.

또한, 각각의 압입체(10)를 압입함에 있어서 동시에 지수재(19)를 압입하는 방식을 상정할 수 있으나, 이 또한 압입체(10)와 지수재(19)간 마찰로 인하여 지수재(19)가 변형 및 이탈될 뿐 아니라, 탄성체인 지수재(19)가 압입체(10)을 압박함으로써 과도한 추진저항을 야기하는 심각한 시공상 문제점이 발생될 수 있다.

도 2의 중앙부 도면에서와 같이, 플랜지(14)의 말단과 측판(13) 사이에 지수재(19)를 설치하는 방안은 인접한 압입체(10)의 조합 및 압입시 다소간 이격시킨 상태에서 압입하고, 이격된 공간에 지수재(19)를 강제로 압입하는 방식으로 설치하게 되는데, 압입체(10)의 압입과정에서 이격거리를 일정하게 유지하기가 매우 어려울 뿐 아니라, 지수재(19)의 압입체(10)간 밀착도 또한 확보하기 어려운 문제점이 있다.

설령 정밀한 시공이 가능하다 하여도 압입되는 지수재(19)의 단면적에 한계가 있을 수 밖에 없으므로 충분한 지수효과를 기대하기 어렵다.

한편, 도 2의 우측 도면에서와 같이, 중첩된 프랜지 하부의 측판(13)간 공간에 지수재(19)를 결합하는 방안이 그나마 현실적이라 할 수 있으나, 이 경우 지수재(19)를 고정하는 요소는 양 측판(13)으로서 지수재(19)에 충분한 압박을 가할 수 없으며, 결합된 지수재(19)가 하방으로 이탈될 가능성이 높다.

특히, 지반에 압입된 압입체(10) 내부에서 진행되는 공정은 대부분 협소한 공간에서 인력으로 진행되는데, 인력으로 측판(13) 사이의 공간에 지수재(19)를 강력하게 압입, 결합한다는 것은 사실상 불가능하다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 상판(11), 하판(12) 및 한쌍의 측판(13)으로 구성된 장방형 단면을 가지며 상, 하 측단에 돌출된 플랜지(14)가 형성된 압입체(10)를 인접한 압입체(10)의 플랜지(14)가 중첩되도록 다수 조합하여 지반에 압입하고, 인접한 압입체(10)의 측판(13)을 부분 절개하여 압입체(10)의 내부공간을 연통한 후 압입체(10) 내부에 콘크리트를 충전하는 지중 압입공법에 있어서, 인접한 압입체(10)의 절개된 측판(13) 사이에 지수재(19)를 결합하는 단계와, 폭이 상기 인접한 압입체(10)의 측판(13) 사이 거리와 일치하고, 저면에 경사면(21)이 형성된 압박판(20)을 상기 지수재(19) 하부에 결합하는 단계와, 상기 절개된 측판(13)에 형성된 나사공(15)에 압박나사(25)를 체결하여, 압박나사(25)가 회전 압입됨에 따라 압박나사(25)의 선단이 압박판(20)의 경사면(21)에 접하면서 압박판(20)을 상방으로 이동시켜 지수재(19)를 압박하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 지중 압입체 연결부 지수공법이다.

본 발명을 통하여, 종래 지중 압입공법에 있어서 최대 난점이었던 압입체간 지수처리를 효과적으로 수행함으로써, 압입체간 지수성능을 제고하고, 전체 구조물의 완공후는 물론 시공중 지하수 유입을 근본적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

이로써, 완공된 구조물의 수밀성 및 구조적 안정성을 확보함은 물론, 시공중 누수 또한 차단하여 시공중 누수로 야기되는 시공품질 저하 및 사고 발생을 근본적으로 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 지중 압입체를 이용한 지하구조물 시공과정 설명도
도 2는 종래의 압입체간 지수방식 예시도
도 3은 본 발명이 적용된 지중 압입체 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 압박판 부분절단 저면사시도
도 5는 본 발명의 시공상태 대표단면도
도 6은 본 발명의 시공과정 설명도
도 7은 경사면이 양측에 형성된 본 발명의 압박판 시공상태 대표단면도

본 발명의 상세한 구성 및 수행절차를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 3은 본 발명이 적용된 압입체(10)를 도시한 것으로, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 인접한 압입체(10)의 측판(13) 사이에 지수재(19) 및 압박판(20)이 설치되며, 압박판(20)은 압박나사(25)에 의하여 고정되는 구조를 가진다.

즉, 인접한 압입체(10)의 측판(13)사이 중첩된 플랜지(14) 하부에 지수재(19)가 설치되되, 지수재(19)의 하부에는 압박나사(25)에 의하여 상측으로 압박 고정되는 압박판(20)이 설치되어, 압박판(20)이 지수재(19)를 플랜지(14) 저면에 강력하게 밀착하게 된다.

이러한 지수재(19)의 밀착은 도 4에서와 같이 저면에 경사면(21)이 형성된 압박판(20)에 의하여 수행되는데, 도 5에서와 같이, 인접한 압입체(10)의 측판(13) 사이에 결합되는 압박판(20)은 압박나사(25)에 의하여 상측으로 압박고정되며, 통상 고무 또는 합성수지 등의 탄성체인 지수재(19)는 압박에 의하여 변형되면서 중첩된 플랜지(14) 저면에 강력하게 밀착됨으로써 강력한 지수효과를 발현하게 된다.

도 5의 타원내 확대부는 지수재(19) 및 압박판(20)의 설치가 완료된 상태를 도시하고 있는데, 본 발명에서는 이렇듯 계획된 치수대로 정확하게 완료된 상태가 아니라, 압박판(20)의 위치 또는 플랜지(14)의 위치에 다소 편차가 발생된 경우에도 지수재(19)의 강력한 밀착 및 그에 따른 지수효과를 얻을 수 있다.

이는 압박판(20) 하부의 경사면(21)과 압박나사(25)의 작용에 의하여 압박판(20)이 지수재(19)를 상측으로 압박하는 구조에서 달성되는 효과로서, 도 6을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 압박나사(25)의 회전 압입과정에서 압박나사(25)의 선단이 압박판(20) 저면의 경사면(21)에 접하면서 압박판(20)에 상측의 압박을 가함에 따라 이루어 지는 것이다.

전술한 바와 같이, 지중 압입공법에서는 일단 다수의 압입체(10)를 조합, 압입하고 압입체(10) 내부의 토사를 제거한 후, 측판(13) 일부를 절개하여 인접한 압입체(10)간 공간을 연통하고 배근 및 콘크리트 타설 등 후속공정을 수행하게 되는데, 본 발명은 측판(13) 일부를 절개한 후 배근 전후에 진행되는 공정으로서, 도 6에서와 같은 과정으로 수행된다.

도 6에서와 같이, 우서 인접한 압입체(10)의 측판(13)을 부분 절개한 후, 일측의 측판(13)에 나사공(15)을 형성하게 되는데, 이 나사공(15)은 추후 압박나사(25)를 결합하기 위한 것으로, 현장에서 천공 및 태핑(tapping)을 실시하거나, 압입체(10)의 제작시 계획위치에 나사공(15)을 형성할 수도 있으며, 이러한 나사공(15)의 형성 시점은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 현장 여건 등을 고려하여 선택할 수 있는 사항이므로 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.

나사공(15)이 형성된 측판(13) 사이 즉, 중첩된 플랜지(14)의 하부에는 지수재(19)와 압박판(20)을 순차적으로 결합하며, 이후 압박나사(25)를 나사공(15)에 체결하여 회전 압입한다.

압박판(20)의 폭은 인접한 압입체(10)의 측판(13) 사이의 거리와 일치하도록 구성하며, 압박판(20)의 저면에는 경사면(21)을 형성하여 압박나사(25)가 회전 압입됨에 따라 압박나사(25)의 선단과 압박판(20)의 저면이 접하면서 압박판(20)이 점차 상승할 수 있도록 한다.

이러한 압박판(20)의 상승과정에서 도 6에 도시된 바와 같이, 지수재(19) 또한 동반 상승하면서 중첩된 플랜지(14)의 저면에 밀착되며, 압박판(20)의 상승이 계속되면 지수재(19)가 변형되면서 측판(13) 및 플랜지(14) 사이의 공간에 강력하게 밀착되어 고도의 지수효과를 발현하게 된다.

특히, 도 6을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 압박나사(25)가 완전히 압입되지 않은 상태에서도 지수재(19)가 충분한 밀착상태를 나타내고 있으며, 이로써 압박판(20)의 결합위치 또는 압입체(10)의 압입 위치에 다소 오차가 발생하여도 소기의 지수효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이렇듯, 압박나사(25)와 저면에 경사면(21)이 형성된 압박판(20)의 작용에 의한 지수재(19)의 밀착은 단순히 밀착강도의 확보 측면에서 뿐 아니라, 협소한 공간에서 작업을 수행하여야 하는 작업자의 작업 편의성 측면에서도 유리하다 할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명 압박판(20)의 변형된 실시예를 도시한 것으로, 압박판(20) 저면 양측에 경사면(21)을 형성하여, 압박나사(25)의 결합방향에 관계 없이 작업을 수행할 수 있도록 함으로써, 작업 편의성을 극대화 한 것이다.

10 : 압입체
11 : 상판
12 : 하판
13 : 측판
14 : 플랜지
15 : 나사공
19 : 지수재
20 : 압박판
21 : 경사면
25 : 압박나사
51 : 토류벽
52 : 반력벽
53 : 추진장치

Claims (1)

1. 상판(11), 하판(12) 및 한쌍의 측판(13)으로 구성된 장방형 단면을 가지며 상, 하 측단에 돌출된 플랜지(14)가 형성된 압입체(10)를 인접한 압입체(10)의 플랜지(14)가 중첩되도록 다수 조합하여 지반에 압입하고, 인접한 압입체(10)의 측판(13)을 부분 절개하여 압입체(10)의 내부공간을 연통한 후 압입체(10) 내부에 콘크리트를 충전하는 지중 압입공법에 있어서,
   인접한 압입체(10)의 절개된 측판(13) 사이에 지수재(19)를 결합하는 단계와;
   폭이 상기 인접한 압입체(10)의 측판(13) 사이 거리와 일치하고, 저면에 경사면(21)이 형성된 압박판(20)을 상기 지수재(19) 하부에 결합하는 단계와;
   상기 절개된 측판(13)에 형성된 나사공(15)에 압박나사(25)를 체결하여, 압박나사(25)가 회전 압입됨에 따라 압박나사(25)의 선단이 압박판(20)의 경사면(21)에 접하면서 압박판(20)을 상방으로 이동시켜 지수재(19)를 압박하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 지중 압입체 연결부 지수공법.

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