KR20110134676A - 호형가이드판이 형성된 강관을 이용한 지중구조물 시공방법 - Google Patents
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Abstract
강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입된 강관들을 압입 시공하되, 상기 굴착토가 먼저 시공된 강관의 측면절단부에 유입되지 않도록 하여 시공성 및 작업성이 증진되며 상기 강관들 내측에 형성되는 지중구조물을 서로 구조적으로 일체화시킬 수 있는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법이 개시된다.
이에, 굴착도중 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 배토시키는 등의 작업을 수행하지 않을 수 있어 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성을 향상시킴은 물론 안전사고를 예방할 수 있는 강관 압입용 보링장치가 개시된다.
이에, 굴착도중 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 배토시키는 등의 작업을 수행하지 않을 수 있어 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성을 향상시킴은 물론 안전사고를 예방할 수 있는 강관 압입용 보링장치가 개시된다.
Description
본 발명은 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지중에 강관을 압입하기 위하여 굴착 및 파쇄를 수행함과 동시에 발생되는 토사 및 폐 토석등(굴착토)을 동시에 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입된 강관들을 압입 시공하되, 상기 굴착토가 먼저 시공된 강관의 측면절단부에 유입되지 않도록 하여 시공성 및 작업성이 증진되며 상기 강관들 내측에 형성되는 지중구조물을 서로 구조적으로 일체화시킬 수 있는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비 개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.
기존 도로 및 철도 내측을 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.
본 발명은, 주로 비개착 방식의 강관루프 공법에 적용될 수 있으므로 기존의 강관루프 공법에 대한 예를 설명함으로써, 그 이해를 도모하고자 한다.
즉, 종래의 강관루프 공법은 상기한 기술들 외에도 다양한 기술이 제공되어 있으며, 특히 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 횡방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체도 공개되어 있다.(특허출원 제2005-18780호)
상기한 강관구조체는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 것으로서, 강관을 1개씩 압입시키게 된다.
이에 상기 강관에는 일측에 횡방향으로 횡방향홈(24)이 형성되고, 상기 횡방향홈(24)의 내측으로는 이 횡방향홈에 의해 하중에 따라 강관이 변형되는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(22)가 종방향으로 이격 설치되며, 상기 횡방향홈(24)의 타측에는 이 횡방향홈의 상,하 절단부에 끼워져 설치되는 앵글(26)이 설치된 다수의 강관(20)들이 상호 정렬된 상태로 연속하여 측면 결합된 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 구조로 이루어진 ‘강관구조체와 기타 종래의 강관구조체들은 지중에 압입되어 설치되는데, 강관들을 지중에 대하여 사람의 힘으로는 압입시키는 것이 불가능함으로써, 별도의 추진장치(비트를 이용한 굴착장치 이용)를 이용하게 된다.
그러나, 별도의 추진장치를 이용하여 강관을 지중에 종방향으로 압입시키게 되면, 추진장치의 비트에 의해 굴착되거나 파쇄 되는 토사 및 폐토석들이 먼저 설치된 강관의 횡방향홈(24) 쪽으로 유입되어 쌓이게 됨으로써, 작업자가 강관 내부로 들어가서 쌓인 토사 및 폐토석(굴착토)들을 일일이 외부로 배출시켜야 하는 불편한 문제점이 있었다.
즉, 추진장치의 비트를 이용하여 지중을 일정깊이만큼 굴착 또는 파쇄한 후, 작업을 멈추고 작업자가 강관 안으로 들어가 굴착토를 외부로 배출시키는 과정을 수차례 반복해야함으로써, 그 작업성이 좋지 못함은 물론, 작업자의 안전사고의 우려도 있는 문제점이 있었다.
나아가, 추진장치의 비트는 강관의 직경보다는 큰 선단 직경을 가지게 되므로 추진장치를 추진시키다 보면 먼저 설치된 인접한 강관의 측면이 저촉되어 비트가 상하거나 인접한 강관에 손상을 주는 경우가 많았다.
나아가 도 1c는 특히 종래 PRS(PIPE ROOF STRUCTURES) 공법에 의하여 지중에 압입된 인접된 강관(20)들에 있어 철근(30) 보강 후 충전된 콘크리트(40)의 예를 도시한 것이다.
이러한 철근은 띠철근(31)과 보강철근(32)으로 조립된 철근망으로서 인접한 2개의 강관(20)의 측면(C)을 별도로 추가 절개하여 상기 철근망이 2개의 강관을 서로 연결될 수 있도록 하되, 상기 철근망은 길이방향으로 이격되어 설치됨을 알 수 있다.
이때, 다른 2개의 강관에 있어서는 상기 철근망과 일렬로 배치되지 않도록 하여 역시 길이방향으로 이격되어 설치되도록 함을 알 수 있다.
하지만 이러한 방법만으로는 서로 인접하여 시공된 강관(20)들을 서로 구조적으로 일체화시키지 못하고, 단지 인접 강관들을 기계적으로 구속시켜 줄 정도에 불과하므로, 상기 강관들에 의한 강관루프구조체는 1개의 일체화된 부재로써 단면설계하지 못하는 문제점이 있어 강관들의 단면크기 등에 있어 과다설계가 될 수밖에 없고 이는 결국 공사비 증가요인이 될 수밖에 없었다.
또한, 강관(20)에 의한 강관구조체는 최종 설치형태가 횡방향 또는 도 1d와 같이 ㄷ자 형태가 될 수 있는데 그 내측으로 지중구조물(27)이 형성된다.
이때, 상기 압입된 강관(20)들은 그 내측에 위치한 지중구조물과 서로 일체화되도록 하지는 않고 있음을 알 수 있다. 즉, 강관(20)과 지중구조물은 별도로 시공되고 각각의 단면설계를 통해 단면크기 등이 정해지게 된다.
하지만, 상기 강관(20)과 지중구조물을 서로 구조적으로 일체화시킬 수 있다면 특히 지중구조물의 단면을 설계하는 등에 있어 매우 효율적이고 경제적인 방법이 도출될 수 있지만 종래에는 이러한 강관들 및 강관들과 지중구조물을 서로 구조적으로 일체화 시킬 수 있는 방법에 대한 기술 개발이 이루어지지 않았다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서,
강관 압입용 보링장치를 이용하여 기계굴착을 하면서 먼저 시공된 강관에 형성된 개방공간으로 굴착토 등이 강관 내부에 쌓이게 되는 현상을 방지할 수 있도록 하면서 기계 굴착시 상기 강관과 접촉되지 않도록 하여 보다 안정적이고 시공성이 뛰어난 강관 압입용 보링장치를 이용한 지중구조물 시공방법을 제공하는 그 목적이 있다.
또한, 실제 지중에 압입된 강관들을 서로 구조적으로 일체화시켜 작용 하중에 대하여 1개의 구조물로써 저항할 수 있도록 함과 더불어, 상기 강관들의 내측에 형성되는 지중구조물과도 강관들이 서로 구조적으로 일체화되어 보다 효율적이고 경제적인 지중구조물 시공이 가능하도록 하는 것을 그 제공하고자 하는 목적으로 하며,
또한, 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 굴착한 후, 굴착된 토사나 폐 토석들을 외부로 빼내는 작업을 수행하지 않고, 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성을 향상시킴은 물론 안전사고를 예방할 수 있는 강관 압입용 보링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강관 시공방법은
지중에 강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입시켜 먼저 시공된 강관 측면을 전체 길이에 걸쳐 연속 절개하여 측면절단부를 형성시킨 후, 측면절단부 주변 강관내측에 종방향으로 이격된 지지봉을 포함하는 측면절단부 보강수단을 설치하고,
상기 측면절단부쪽으로 만곡된 판재로써 측면절단부의 상하 절단부에 끼워지도록 가이드앵글부가 상단 및 하단에 각각 형성되며, 일측 선단부 외측면에 전방으로 돌출되도록 형성된 호형가이드판이 부착된 강관을 강관 압입용 보링장치를 이용하여 상기 먼저 설치된 강관의 측면절단부를 따라 압입 설치하는 단계를 포함하는 것을 호형가이드판이 형성된 강관을 이용한 지중구조물 시공방법을 제공하게 된다.
또한 상기 인접하여 설치된 강관들에 각각 형성시킨 관통홀을 통해 철근을 포함하는 강관일체화수단이 강관들을 관통하도록 배치하고,
상기 강관일체화수단이 강관들 내부에 충전되는 콘크리트에 의하여 강관들을 서로 일체화시키는 단계를 포함하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법을 제공한다.
또한, 시공된 강관들에 의한 강관구조체와 지중구조물을 서로 일체화되도록 강관과 지중구조물을 서로 연결시켜주는 앵커볼트와 같은 지중구조물 연결수단을 설치하여 지중구조물과 강관구조체가 서로 일체화되도록 하였다.
또한 강관 압입용 보링장치는, 엔진, 클러치, 변속기 등의 동력발생기기와 동력전달기기가 설치되는 동력부와; 상기 동력부의 선단에 설치되어 지중에 횡방향으로 압입하고자 하는 강관의 후단과 밀착지지되는 강관 푸셔와; 상기 동력부의 선단 중앙에 설치된 회전축과 길이방향으로 연결되어 지중을 횡방향으로 굴착하여 보링하는 오거와; 상기 오거에 축방향으로 끼워져서, 상기 오거와 함께 지중에 압입되는 강관의 선단을 받쳐줌으로써, 강관의 횡방향을 유지시키는 새들 어댑터와; 상기 동력부와, 강관 푸셔의 전후진을 안내하기 위하여 바닥면에 길이방향으로 설치되는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 동력부의 일측 또는 양측에는 동력부의 동력전달에 의해 회전되는 모터와, 회전기어를 포함하는 기어박스가 설치되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 트랩의 양측면에는 각각 랙 기어 형상의 가이드 기어가 형성되고, 상기 기어박스의 회전기어가 상기 가이드 기어와 치합되어 회전되면서, 상기 동력부와 강관 푸셔 및 오거가 전, 후진되는 것이다.
또한, 상기 오거의 선단에는 수나사형 생크가 형성되고, 후단에는 암나사형 부싱이 형성된 구조로 이루어져서 강관의 길이에 따라 복수개가 결합될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 오거의 축 둘레에는 나선형의 교반날개가 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 강관 푸셔의 일측 또는 타측에, 오거에 의해 굴착,파쇄된 토사 또는 폐토석을 상기 교반날개의 안내에 의해 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되는 것이다.
한편, 상기 새들 어댑터는, 트랙의 선단측에 고정설치되어 강관이 횡방향으로 이송되도록 지지하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 교반날개에 의해 이송된 토사나 폐토석들을 강관 푸셔의 배출구로 안내하기 위한 것으로서, 강관 푸셔 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 한편으로, 상기 강관 푸셔의 안쪽에는, 횡방향 압입하고자 하는 강관의 직경에 맞는 케이싱 어댑터가 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 강관 압입용 보링장치를 이용하여 강관의 측면이 서로 겹치도록 강관들을 압입 시공함에 있어서, 먼저 시공된 강관의 측면에 형성시킨 측면절단부로 굴착토가 유입되지 않도록 할 수 있어 추후 작업자가 강관 내부에 유입된 굴착토를 배출시켜야 하는 어려움을 피할 수 있게 된다.
또한, 굴착토 유입 방지를 위해 설치된 호형가이드판이 선단부 일 측면에 전방으로 돌출하도록 형성된 강관은 강관 압입용 보링장치의 굴착비트가 호형가이드판 내측에 위치되어 굴착 시 먼저 시공된 강관의 측면에 저촉되지 않아 보다 안정적인 강관 압입 시공이 가능하게 된다.
또한, 강관들에 형성된 횡방향홀을 통해 횡방향 철근이 관통되도록 하여 강관들은 서로 구조적으로 일체화되도록 할 수 있어 그 단면설계 등에 있어 효율적이고 경제성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 강관들과 지중구조물이 일체화되도록 할 수 있어 지중구조물의 효율적인 설계 및 시공이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치에 의하면, 작업자가 지중에 압입하고자 하는 강관 내부로 들어가 직접 굴착한 후, 굴착된 토사나 폐토석들을 외부로 빼내는 작업을 수행하지 않고도 강관을 굴착과 동시에 지중에 압입시킬 수 있음으로써, 작업성이 향상됨은 물론 안전사고가 예방되는 매우 유용한 효과가 제공된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a는 종래 강관구조체의 연결구조를 나타낸 발췌사시도,
도 1b는 도 1a의 강관구조체의 연결구조를 나타낸 단면도.
도 1c는 종래 강관구조체의 시공사시도,
도 1d는 종래 강관구조체 및 지중구조물의 시공단면도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 호형가이드판이 부착된 강관을 이용한 강관구조체의 시공순서도,
도 3은 종래 강관구조체의 문제점을 도시한 시공사시도,
도 4는 본 발명에 따른 강관 압입장치의 전체 구성을 나타낸 측면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 강관 압입장치에 적용되는 오거의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 강관 압입장치의 일부 분리 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 강관 압입장치에서 동력부와 강관 푸셔가 트랩에 결합된 상태에서의 사시도 및 배면사시도이다.
도 1b는 도 1a의 강관구조체의 연결구조를 나타낸 단면도.
도 1c는 종래 강관구조체의 시공사시도,
도 1d는 종래 강관구조체 및 지중구조물의 시공단면도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 호형가이드판이 부착된 강관을 이용한 강관구조체의 시공순서도,
도 3은 종래 강관구조체의 문제점을 도시한 시공사시도,
도 4는 본 발명에 따른 강관 압입장치의 전체 구성을 나타낸 측면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 강관 압입장치에 적용되는 오거의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 강관 압입장치의 일부 분리 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 강관 압입장치에서 동력부와 강관 푸셔가 트랩에 결합된 상태에서의 사시도 및 배면사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
<호형가이드판이 형성된 강관>
도 2a는 호형가이드판(100)이 형성된 강관(200)이 도시되어 있다.
상기 호형가이드판(100)이 형성된 강관(200)을 시공하기 위하여 먼저 기준 강관이 되는 강관(200a)을 시공하게 된다.
즉, 이러한 강관(200a)은 후술되는 강관 압입용 보링장치(300)를 이용하여 먼저 설치하고,
상기 먼저 시공된 강관(200a)을 기준으로 본 발명의 호형가이드판(100)이 형성된 강관(200)을 연속하여 시공하게 된다.
이에 먼저 시공된 강관(200a)에 가이드수단을 설치하여 이러한 가이드수단을 통해 본 발명의 호형가이드판(100)이 형성된 강관(200)이 가이드되어 시공될 수 있도록 하게 된다.
이를 위해 먼저 시공된 강관(200a)의 측면부를 절단하게 된다. 이에 강관(200a) 측면은 절개된 측면절단부(A)가 형성됨을 알 수 있으며, 이러한 측면절단부(A)의 형성작업은 강관(200a) 시공 후 인력에 의하여 별도로 이루어지게 된다.
이에 측면부가 제거된 강관(200a)은 작용하중에 의하여 변형이 발생할 수 있기 때문에 측면절단부(A) 주변의 강관(200a) 내측에 지지봉과 같은 절단부보강재(210a)를 설치하게 된다.
이러한 절단부보강재(210a)는 강관(200a)의 측면을 절개하면서 종방향으로 다수를 이격시켜 가면서 설치하게 된다.
이에 강관(200a)의 측면절단부(A) 및 절단부보강재(210a)의 설치가 완료되면 측면절단부(A)의 상, 하 측면단부(A1,A2)가 노출되는데 이러한 상, 하 측면단부(A1,A2)를 기준으로 본 발명에 의한 호형가이드판(100)이 형성된 강관(200)이 가이드되어 시공된다.
이를 위해 본 발명은 강관(200) 선단부(C)의 일 외측면에 호형가이드판(100)을 부착시키게 된다.
이러한 호형가이드판(100)은 소정의 연장길이를 가지도록 하되, 강관(200)에 고정 설치될 수 있도록 하고 추후 제거가 가능하도록 함이 바람직하다.
이러한 호형가이드판(100)은 예컨대 원형강관을 수직방향으로 절단하여 제작할 수 있으며 상, 하 단부(A11,A22)에는 U형 부재로써 가이드앵글부(110)를 형성시키게 된다.
이러한 가이드앵글부(110)는 먼저 시공된 강관(200a)의 상,하 측면단부(A1,A2)에 끼워져 본 발명에 의한 강관(200)이 상하 측면단부를 따라서 가이드 되어 시공될 수 있도록 하게 된다.
즉, 본 발명의 강관(200)은 먼저 시공된 강관(200a)의 상,하 측면절단부(A1,A2)에 끼워진 가이드앵글부(110)를 구비한 호형가이드판(100)에 의하여 종방향으로 압입되어 시공된다.
이러한 가이드앵글부(110)를 구비한 호형가이드판(100)의 설치위치는 본 발명에서 매우 중요한 역할을 하게 된다.
즉, 도 2a 및 도 2b와 같이 상기 가이드앵글부(110)를 구비한 호형가이드판(100)은 강관(200)의 선단부(C) 일 측면의 외주면에 특히 부착됨을 알 수 있는데 이러한 부착 위치에 의하여 강관 압입용 보링장치(300)의 전방에 위치한 굴착비트 회전 시 발생하는 굴착토 등이 먼저 설치된 강관(200a)의 면절단부(A)로 유출되지 않도록 함을 알 수 있다.
즉, 도 3과 같이 먼저 시공된 강관(200a)은 측면절단부(A)에 의하여 측면의 일부가 개방되어 있으므로 종래와 같이 강관(200)의 외측면에 “ㄱ”자형 앵글(400)을 설치하여 상기 “ㄱ”자형 앵글에 측면절단부(A)의 상하 절단부가 끼워지도록 하고,
강관 압입용 보링장치(300)를 이용하여 강관(200)의 전방 토사 등을 굴착할 경우 이러한 굴착토(500)가 측면절단부(A)로 유입될 수밖에 없으며 이러한 유입된 굴착토는 추후 다시 작업자가 인력으로 강관(200a) 내부에 들어가 배출시켜야 하므로 작업성 및 시공성이 현저하게 떨어지게 되지만,
본 발명에서는 도 2b와 같이 호형가이드판(100)이 강관 압입용 보링장치(300)의 전방보다 더 연장되어 돌출되어 있으므로 굴착토(500)가 인접한 강관(200a)의 측면절단부(A)에 유입되지 않도록 할 수 있게 된다.
이러한 굴착토(500)는 강관 압입용 보링장치(300)에 의하여 강관(200) 후방으로 자동 배출된다.
또한, 도 2b와 같이 강관 압입장치(300)의 전방에 돌출 위치한 굴착비트에 의한 굴착비트(310)의 외주면에 따른 직경은 강관(200)의 직경보다 약간 크게 형성되어야 함을 알 수 있는데, 이는 강관(200)이 압입되려면 굴착직경이 강관(200)의 직경보다 약간 크게 형성되도록 하여 강관(200)이 압입된 여유공간이 필요하기 때문이다.
하지만 호형가이드판(100)이 없을 경우 먼저 설치된 강관(200a)의 측면절단부(A)를 따라 설치되어야 할 강관(200)이 바로 인접되어 있어 굴착비트 회전 시 상기 굴착비트(310)가 먼저 설치된 강관(200a)과 저촉되어 손상을 입힐 수 있게 된다.
더욱이 먼저 설치된 강관(200a)은 측면보강재(210a)를 설치하였다 할지라도 고속으로 회전하는 굴착비트에 의하여 강관(200a)에 충격이 가해질 경우 자칫 먼저 설치된 강관(200a)에 치명적인 손상을 줄 수 있다.
하지만 본 발명은 호형가이드판(100)은 어느 정도 두께를 확보되어 있고 먼저 설치된 강관(200a)의 측면절단부(A) 쪽으로 연장되도록 만곡된 호형으로 형성되어 있을 뿐만 아니라, 강관(200)의 외측면에 설치되어 있으므로 강관(200)의 전방에 위치한 굴착비트가 회전하더라도 비접촉 회전공간(S)이 형성될 수 있어 먼저 설치된 강관에 굴착비트가 전혀 영향을 주지 않음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 호형가이드판(100)의 설치 위치 및 호형 단면 형태는 굴착비트 회전에 의한 강관 압입용 보링장치(300)를 이용함에 있어 매우 중요한 역할을 하게 됨을 알 수 있다.
이에 도 2c와 같이 먼저 설치된 강관(200a)에 병렬로 가이드되어 설치된 강관(200)들은 먼저 설치된 강관(200a)의 측면절단부(A)에 강관(200)의 측면부의 외주면(E)이 자연스럽게 접하도록 설치됨을 알 수 있다.
이에 차례대로 강관을 압입 시공하게 할 경우 강관들의 시공단면은 강관들의 측면이 서로 겹쳐지도록 설치되고 있음을 알 수 있으며, 각 강관(200)의 선단부에 부착된 호형가이드판(100)은 반대편 작업구에서 압입 시공 이후 제거되어 재사용이 가능하도록 하게된다.
<강관들에 설치된 강관일체화수단(230)>
강관들이 최종 수평으로 압입 시공되면 강관들이 겹쳐지는 부위가 형성되는데 즉, 먼저 설치된 강관(200a)의 측면절단부(A)에 강관(200)의 측면부의 외주면(E)이 자연스럽게 접하도록 설치되므로 이러한 외주면에 의하여 강관은 횡방향으로 막혀져 있음을 알 수 있다.
이에 강관들을 횡방향으로 일체화시키기 위한 횡방향 철근을 설치하려면 종래의 경우 횡방향 관통홀을 형성시키기 위하여 도 1c와 같이 막혀져 있는 강관 측면을 횡방향으로 추가로 다수 절개하는 불편함이 따르게 된다.
이에 본 발명은 강관(200a,200)에 미리 관통홀(220)을 다수 형성시켜 놓고 이러한 관통홀(220)에 횡방향으로 철근과 같은 강관일체화수단(230)을 배치하고, 횡방향으로 커플러등을 이용하여 서로 연결시켜 이러한 강관일체화수단(230)이 강관(200a,200)들에 일체로 형성될 수 있도록 하게 된다.
이에 시공된 강관들(200a,200)의 측면을 추가 절개하지 않을 수 있어 강관일체화수단(230)을 횡방향으로 연속으로 연장시켜 설치할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 이와 같이 강관일체화수단(230)이 강관(200a,200)들에 연속으로 설치되면 추후 강관(200a,200)들 내부에 충진되는 콘크리트와 같은 충진재(240)가 강관일체화수단(230)과 함께 합성되어 강관들이 서로 연속된 구조체로 작용할 수 있도록 하여 최종 강관구조체의 구조적 거동에 매우 유리하게 된다.
또한 강관(200a,200)들을 소요의 강관 구조체를 시공하기 위한 개수를 시공하게 되면, 예컨대 전체 강관구조체가 다양한 형태(역 ㄷ자 형태 등)로 완성되는데, 이러한 강관구조체 안쪽으로 도 1d와 같이 지중구조물이 별도로 시공된다.
이에 상기 강관 구조체로서 내측을 굴착기 등을 이용하여 통상의 방법으로 굴착하고, 굴착된 공간에 소요의 콘크리트 지중구조물(500)을 별도로 시공하게 된다.
이때 상기 지중구조물(500)은 강관들과 이격되어 설치됨을 알 수 있는데 이럴 경우 강관(200a,200)들은 지중구조물(500)이 안전하게 시공될 수 있는 일종의 버팀대 역할을 하는데 그치게 된다.
이렇게 되면 강관(200a,200)들에 의한 강관구조체는 지중구조물(500) 완성 후에는 지중구조물의 일부로서 기능하지 못하는 단점이 있으므로, 상기 강관(200a,200)들과 지중구조물(500)을 서로 일체화시킬 필요가 있게 된다.
이에 본 발명은 강관(200a,200)들의 예컨대 저면 및 측면에 별도의 연결홀(260)을 형성시키고, 상기 연결홀(260)에 앵커볼트와 같은 지중구조물 연결수단(270)을 설치하되 이러한 지중구조물 연결수단(270)이 지중구조물(500) 내부로 연장되도록 하여 강관들과 지중구조물(500)이 서로 일체화되도록 하였다.
이러한 지중구조물 연결수단(270)은 또한 수평으로 설치된 강관들 단부에 수직 하방으로 다른 강관들이 시공될 때, 절곡부위에서 강관들을 서로 연결시켜 주는 역할도 가질 수 있다.
<강관 압입용 보링장치(300)>
도 4는 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치(300)의 전체 구성을 나타낸 측면 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치(300)에 적용되는 오거의 사시도이다.
또한, 도 6은 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치(300)의 일부 분리 사시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치(300)에서 동력발생부와 강관 푸셔가 트랩에 결합된 상태에서의 사시도 및 배면사시도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강관 압입용 보링장치(300)는, 엔진 등의 동력발생부와, 클러치, 변속기 등의 동력전달부를 포함하는 동력부(310)를 포함한다.
또한, 본 발명은 동력부(310)의 선단에 설치되어서 강관(200a,200)의 후단과 밀착되어 강관(200a,200)을 전방으로 밀어주는 강관 푸셔(320)를 포함한다.
상기 강관 푸셔(320)는 대략 원통형으로 이루어지며, 그 일측 또는 양측에는 굴착된 토사 및 폐토석 등이 배출되기 위한 토출구(322)가 형성되어 있다.
상기 강관 푸셔(320)의 안쪽에는 동력부(310)의 운전에 따라 회전되면서, 후술되는 오거(330)에 의해 이송된 토사 또는 폐토석을 상기 토출구(322)로 배출시키는 스포일 이젝터(326)(Spoil ejector)가 도 6과 같이 설치되어 있다.
한편, 압입하고자 하는 강관(200a,200)의 직경에 병용하여 적용할 수 있도록 하는 케이싱 어댑터(324)가 도 4 및 도 6과 같이 구비되어 있다.
즉, 강관 푸셔(320)의 직경에 해당하는 강관(200a,200)을 횡방향으로 지중에 압입할 경우에는, 상기 강관(200a,200)을 강관 푸셔(320)에 의해 전방으로 밀도록 하면 되고, 강관 푸셔(320) 보다 직경이 작은 강관을 횡방향으로 지중에 압입할 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이 작은 직경의 강관 크기에 맞는 케이싱 어댑터(324)를 강관 푸셔(320) 안쪽에 끼워 넣고 강관을 횡방향 압입시키면 된다.
또한, 본 발명은 동력부(310)의 선단에 길이방향으로 설치되어서 동력부(310)의 동력발생에 따른 회전으로 지중을 천공하는 오거(330)(auger)를 포함한다.
오거(330)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일단에는 수나사형 생크(332)가 형성되고 타단에는 암나사형 부싱(미도시됨)이 형성된 구조로 이루어져서 강관(200a,200)의 길이에 따라 복수개가 길이방향으로 결합될 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 수나사형 생크(332)에는 지중과 접촉하면서 토사나 폐토석 등을 굴착 또는 파쇄하는 비트(미도시됨)가 착탈 가능하게 설치된다.
또한, 상기 오거(330)의 축 둘레에는 나선형의 교반날개(334)가 형성되어 있으며, 이 교반날개(334)는 오거(330)의 끝단에 설치된 비트에 의해 굴착되거나 파쇄된 토사나 폐토석들을 후방으로 이송시켜서 상기 강관 푸셔(320)의 일측 또는 양측에 형성된 토출구(322)를 통해 외부(내측갱)로 배출시키는 기능을 담당하게 된다.
이때, 오거(330)의 교반날개(334)에 의해 후방으로 이송된 토사나 폐토석들은 강관 푸셔(320)의 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터(326)에 의해 토출구(322)로 안내되어 외부로 배출이 용이하게 이루어진다.
이러한 구성으로 이루어진 오거(330)에는 지중에 압입하고자 하는 강관(200a,200)이 끼워지게 되며, 상기 오거(330)의 전진과 동시에 강관 또한 전진이 이루어짐으로써, 지중에 대한 오거(330)의 압입과 동시에 강관(200a,200)이 압입된다.
한편, 상기 오거(330)에 대하여 강관(200a,200)이 횡방향으로 끼워지더라도 오거(330)와 강관(200a,200)이 일정간격 이격된 상태로 끼워지기 때문에 강관(200a,200)의 횡방향을 유지하기 위한 새들 어댑터(340)가 도 4 및 도 6과 같이 제공된다.
상기 새들 어댑터(340)는 강관(200a,200)의 선단 부위를 받쳐줌으로써, 강관(200a,200)의 후단을 받쳐주는 강관 푸셔(320)와 함께 강관(200a,200)이 오거(330)와 일정간격 이격된 상태에서도 횡방향을 유지할 수 있도록 하는 기능을 담당한다.
한편, 본 발명은 상기한 동력부(310), 강관 푸셔(320)가 동력에 의해 전방으로 전진이 이루어지도록 하는 트랙(350)을 포함한다.
상기 트랙(350)은 강관을 압입하고자 하는 부위의 일측 바닥에 설치되는 것으로서, 일정 길이만큼 형성된 것을 복수개 구비하여 일렬로 설치가능하게 이루어진다.
즉, 강관(200a,200)의 길이에 따라 복수개의 트랙(350)을 설치하여 그 길이를 조절할 수 있게 된다.
상기 트랙(350)의 양측면에는 랙과 같은 형태의 가이드 기어(352)가 형성되어 있다. 또한, 상기 동력부(310)의 일측에는 동력부(310)의 동력발생에 따라 작동되는 기어박스(312)가 도 9 및 도 11과 같이 설치되어 있는데, 이 기어박스(312)에는 모터(미도시됨)와, 이 모터의 구동에 의해 회전되는 피니언과 같은 회전기어(미도시됨)가 구비된다.
여기서 기어박스(312) 내의 회전기어는 트랙(350)의 양측면에 형성된 가이드 기어(352)와 치합되며, 이에 따라 동력부(310)의 동력전달에 의한 기어박스(312)의 회전기어 회전으로 동력부(310) 및 이 동력부(310)의 선단에 설치되는 강관 푸셔(320)와 오거(330)가 전진이 이루어지게 되는 것이다.
이때, 상기 동력부(310)와 강관 푸셔(320)는 트랙(350)의 상면에 형성되는 가이드면(354)을 따라 전후진이 이루어지게 되며, 새들 어댑터(340)는 트랙(350)의 선단측에 고정설치되어 강관(200a,200)을 받쳐주는 기능을 담당하게 된다.
도면 중, 부호 (360)는 동력부(310)의 운전을 정지시키기 위한 브레이크 수단을 도시한 것이고, 부호 (370)는 후방지지대를 나타낸 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 강관 압입용 보링장치(300)를 이용하여 지중에 강관(200a,200)을 횡방향으로 압입하는 과정을 도 7 및 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
횡방향으로 강관(200a,200)을 압입하고자 하는 지중의 시작점으로부터 일정간격만큼 공간을 형성한 후, 이 공간의 바닥면을 다진 상태에서 압입하고자 하는 강관(200a,200)의 길이에 맞추어 복수의 트랙(350)을 일렬로 설치한다.
트랙(350)의 끝단 즉, 지중의 시작점으로부터 가장 먼 끝단에 동력부(310)를 설치하고, 이 동력부(310)의 선단에 강관 푸셔(320)를 설치하여, 상기 동력부(310)와 강관 푸셔(320)가 트랙(350)(350)의 가이드면(354)을 따라 전후진이 가능하도록 한다.
다음에, 압입하고자 하는 강관(200a,200)의 길이에 맞추어서 복수의 오거(330)들을 동력부(310) 선단에 설치된 회전축(도면부호 미부여)과 연결한 후, 오거(330)의 둘레에 압입하고자 하는 강관(200a,200)을 끼워 넣는다.
이때, 트랙(350)(350)의 선단에는 강관(200a,200)의 선단을 받쳐주기 위한 새들 어댑터(340)를 고정함으로써, 강관(200a,200)의 선,후단이 각각 새들 어댑터(340)와 강관 푸셔(320)에 의해 횡방향으로 지지되도록 한다.
또한, 강관의 직경이 강관 푸셔(320) 보다 작을 경우, 강관 푸셔(320)의 안쪽에 케이싱 어댑터(324)를 설치하여 강관이 횡방향을 이루도록 한다.
마지막으로, 압입하고자 하는 지중과 가까운 오거(330)의 선단 즉, 압입하고자 하는 강관(200a,200)의 선단으로부터 돌출된 오거(330)의 선단에 비트를 설치하면 된다.
이와 같은 상태에서, 동력부(310)를 운전하면 된다. 동력부(310)의 운전으로 인하여 기어박스(312) 내에 구비되는 모터에 동력이 전달되고, 이에 따라 회전기어가 회전을 하면서 트랙(350)의 양측면에 형성된 가이드 기어(352)와 치합되면서 전진이 이루어지게 된다.
따라서, 동력부(310)와, 이 동력부(310)의 선단에 형성된 회전축에 연결된 오거(330)와, 강관 푸셔(320)가 동력부(310)와 함께 서서히 전방으로 전진된다.
이때, 상기 오거(330)는 회전을 이루면서 전진이 이루어지는바, 지중을 횡방향으로 굴착 또는 파쇄하면서 전진이 이루어지고, 이 오거(330)와 함께 강관(200a,200) 또한 지중으로 서서히 압입된다.
오거(330)에 의해 굴착되거나 파쇄되는 토사나 폐토석들은 강관(200a,200) 내부로 인입이 이루어지며, 동시에 강관(200a,200) 내부에서 회전되는 오거(330)의 교반날개(334)들에 의해 후방으로 이송이 이루어지게 된다. 이와 같이 계속해서 후방으로 이송되는 토사나 폐토석들은 스포일 이젝터(326)의 안내에 따라 강관 푸셔(320)의 일측 또는 양측에 형성된 토출구(322)를 통해 외부로 배출이 이루어지게 되는바, 오거(330)의 선단에 형성된 비트는 계속해서 토사나 암석을 파쇄하면서 굴착이 이루어지게 된다.
이때, 상기 트랙(350)의 선단에 고정설치되는 새들 어댑터(340)에 의해 인입되는 강관(200a,200)은 계속해서 횡방향상태를 유지하면서 인입이 이루어지게 된다.
이와 같은 방법으로, 강관(200a,200)의 후단 즉, 강관 푸셔(320)의 일단에 밀착지지되는 후단까지 지중에 인입이 완료되면, 동력부(310)의 운전을 반대로 하여 후진시키면 된다.
상기 강관은 오거(330)에 대하여 일정간격을 두고 끼워진 상태인 바, 동력부(310)의 후진에 따라 동력부(310)와 강관 푸셔(320) 및 오거(330)가 반대방향으로 빠져 나오는데에는 아무런 저해를 받지 않고, 지중에 압입된 강관만 압입된 상태를 유지하게 된다. 이와 같은 방법으로 복수의 강관을 순차적으로 압입시킴으로써, 강관루프 구조체의 시공이 매우 간편해지는 바, 그 작업성이 향상되고, 강관 내부로 작업자가 들어가서 일일이 토사 또는 폐토석을 빼내는 작업을 수행하지 않아도 되어 안전성이 향상된다.
100: 호형가이드판
110: 가이드앵글부
200a,200: 강관
210a: 절단부보강재
220: 관통홀
230: 강관일체화수단
240: 충진재 300 : 강관 압입용 보링장치
310 : 동력부
312 : 기억박스 320 : 강관 푸셔
322 : 토출구 330 : 오거
334 : 교반날개 340 : 새들 어댑터
350 : 트랙 352 : 가이드 기어
354 : 가이드면
110: 가이드앵글부
200a,200: 강관
210a: 절단부보강재
220: 관통홀
230: 강관일체화수단
240: 충진재 300 : 강관 압입용 보링장치
310 : 동력부
312 : 기억박스 320 : 강관 푸셔
322 : 토출구 330 : 오거
334 : 교반날개 340 : 새들 어댑터
350 : 트랙 352 : 가이드 기어
354 : 가이드면
Claims (8)
- 지중에 강관 압입용 보링장치를 이용하여 압입시켜 먼저 시공된 강관 측면을 전체 길이에 걸쳐 연속 절개하여 측면절단부를 형성시킨 후, 측면절단부 주변 강관내측에 종방향으로 이격된 지지봉을 포함하는 측면절단부 보강수단을 설치하고,
상기 측면절단부쪽으로 만곡된 판재로써 측면절단부의 상하 절단부에 끼워지도록 가이드앵글부가 상단 및 하단에 각각 형성되며, 일측 선단부 외측면에 전방으로 돌출되도록 형성된 호형가이드판이 부착된 강관을 강관 압입용 보링장치를 이용하여 상기 먼저 설치된 강관의 측면절단부를 따라 압입 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 1항에 있어서, 상기 인접하여 설치된 강관들에 각각 형성시킨 관통홀을 통해 철근을 포함하는 강관일체화수단이 강관들을 관통하도록 배치하고,
상기 강관일체화수단이 강관들 내부에 충전되는 콘크리트에 의하여 강관들을 서로 일체화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 강관 압입용 보링장치(300)는
엔진, 클러치, 변속기 등의 동력발생기기와 동력전달기기가 설치되는 동력부와;
상기 동력부의 선단에 설치되어 지중에 횡방향으로 압입하고자 하는 강관의 후단과 밀착지지되는 강관 푸셔와;
상기 동력부의 선단 중앙에 설치된 회전축과 길이방향으로 연결되어 지중을 횡방향으로 굴착하여 보링하는 오거와;
상기 오거에 축방향으로 끼워져서, 상기 오거와 함께 지중에 압입되는 강관의 선단을 받쳐줌으로써, 강관의 횡방향을 유지시키는 새들 어댑터와;
상기 동력부와, 강관 푸셔의 전후진을 안내하기 위하여 바닥면에 길이방향으로 설치되는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 3항에 있어서,
상기 동력부의 일측 또는 양측에는 동력부의 동력전달에 의해 회전되는 모터와, 회전기어를 포함하는 기어박스가 설치된 것을 특징으로 하는 지중에 압입된 강관들과 지중구조물이 서로 구조적으로 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 4항에 있어서,
상기 트랩의 양측면에는 각각 랙 기어 형상의 가이드 기어가 형성되고, 상기 기어박스의 회전기어가 상기 가이드 기어와 치합되어 회전되면서, 상기 동력부와 강관 푸셔 및 오거가 전,후진되는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 5항에 있어서,
상기 오거의 선단에는 수나사형 생크가 형성되고, 후단에는 암나사형 부싱이 형성된 구조로 이루어져서 강관의 길이에 따라 복수개가 결합될 수 있는 구조로 이루어지며, 상기 오거의 축 둘레에는 나선형의 교반날개가 형성된 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 6항에 있어서,
상기 강관 푸셔의 일측 또는 타측에는, 오거에 의해 굴착,파쇄된 토사 또는 폐토석을 상기 교반날개의 안내에 의해 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되며, 상기 교반날개에 의해 이송된 토사나 폐토석들을 강관 푸셔의 배출구로 안내하기 위한 것으로서, 강관 푸셔 안쪽에 회전가능하게 설치된 스포일 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법. - 제 5항에 있어서,
상기 새들 어댑터는, 트랙의 선단측에 고정설치되어 강관이 횡방향으로 이송되도록 지지하도록 하고, 상기 강관 푸셔의 안쪽에는, 횡방향 압입하고자 하는 강관의 직경에 맞는 케이싱 어댑터가 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 지중에 압입된 강관들과 지중구조물이 서로 구조적으로 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하는 호형가이드판이 형성된 지중관을 이용한 지중구조물 시공방법.
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