KR20130061368A - 흙막이 구조 및 이를 이용한 지하구조물 시공방법 - Google Patents

흙막이 구조 및 이를 이용한 지하구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중 관 및 하수박스 등의 지하구조물 설치를 위한 지반 굴삭 작업 시, 토압에 대응하고 굴삭 토사의 붕괴를 방지하기 위해 굴삭부 측면으로 설치되는 흙막이 구조 및 그를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부에 굴삭 수단을 결합시키되, 상부에 착탈식의 견인 수단이 설치되는 흙막이 구조를 구현함으로써 패널의 지중 입설이 용이할 뿐 아니라, 지중 구조물 견인 및 설치를 위한 별도의 크레인 장비 동원이 불필요하게 되어 공간활용성 및 작업성을 높이며, 또한 지하구조물의 설치 폭에 따라 너비의 가변이 가능하도록 하여 현장여건에 맞는 능동적인 시공 대처가 즉각적으로 이루어지도록 한 너비 조절이 가능한 착탈식 견인 수단이 구비된 흙막이 구조와 이를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
상기 본 발명은 크게 세 부분으로 구성되는 바, 굴삭부 내측으로 입설되는 흙막이부(100)와, 흙막이부(100) 상부에 설치되어 너비의 가변이 가능하도록 형성되는 지지부(200)와, X,Y축 수평방향 및 수직방향으로 이동 가능하도록 형성되되 지중 구조물을 인양하여 굴삭부에 배치시키는 견인부(300)로 구성되는 바,
상기 흙막이부(100)는 다수 개의 플레이트의 결합으로 형성되되, 양측에 체결홀(112)을 형성하는 프레임(111)으로 구성되어 굴삭부 내측에 일정 간격 입설되는 다수 개의 지주(110)와, 지주(110)의 양측 체결홀(112)에 끼워지되, 일면에 진동체(121b')가 부착되고 하부에 진동수단(126)과 굴삭날(127')이 형성된 하부 패널(121b)과 하부 패널(121b) 상부에 결합되는 상부 패널(121a)로 구성되는 패널(120)과, 지주(110)에 활강편(131)이 끼워져 결합되되 일정거리 수직 하강하여 고정되는 지지재(130) 및 마주하는 지지재(130) 사이에 결합, 설치되어 굴착폭에 따라 조립 갯수를 달리하게 되는 간격재(140)로 구성되게 된다.
본 발명 지지부(200)는 지주(110) 및 패널(120) 상부에 결합되는 레일(210)과 레일(210) 상에서 활주하는 롤러(220) 및 그의 상부에 결합, 배치되는 유압잭(240)이 설치된 프레임체(230)와 프레임(232)체 하부에 결합되는 X축 방향 가이드 레일(250a)과 Y축 방향 가이드 레일(250b)로 구성되게 되며, 견인부(300)는 구동모터(310)와, 구동모터(310)의 회전력을 전달하는 감속기 (320)와, 가이드 레일(250a, 250b) 상에 설치되되 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 수평방향으로 운동하는 X축 방향 회전 롤러(330a) 및 Y축 방향 회전 롤러(330b)와, 지하구조물을 인양하는 권취 체인(350) 및 견인 체인(370)으로 구성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명 흙막이 구조는 지중구조물 설치를 위한 흙막이 공사의 시행에 있어, 공사 현장의 공간 활용성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 지중구조물 설치를 위한 별도의 인발 장치 및 크레인 사용에 따른 제반 비용 손실을 줄일 수 있으며, 또한 공사 기간을 단축할 수 있어 효율적으로 흙막이 공사를 수행할 수 있는 장점과 더불어 견인장치의 진입이 힘든 협소한 작업 현장에도 적용할 수 있으며, 굴착폭에 따라 견인부의 너비 조절이 가능하도록 하여 지중구조물이 설치되는 현장여건에 맞는 능동적이며 즉각적인 시공 대처가 이루어져 효율성을 높인 특징이 있다.
또한, 흙막이 패널에 진동을 부여하면서 패널의 하부에 반복적으로 수직운동하도록 진동을 부여받는 굴삭구를 결합시켜 지중에 패널의 입설이 용이하도록 하여 시공성을 높인 장점이 있다.

Description

흙막이 구조 및 이를 이용한 지하구조물 시공방법 { Structure of Retaining Wall and Construction method for installing underground structures }
본 발명은 지중 관 및 하수박스 등의 지하구조물 설치를 위한 지반 굴삭 작업 시, 토압에 대응하고 굴삭 토사의 붕괴를 방지하기 위해 굴삭부 측면으로 설치되는 흙막이 구조 및 그를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부에 굴삭 수단을 결합시키되, 상부에 착탈식의 견인 수단이 설치되는 흙막이 구조를 구현함으로써 패널의 지중 입설이 용이할 뿐 아니라, 지중 구조물 견인 및 설치를 위한 별도의 크레인 장비 동원이 불필요하게 되어 공간활용성 및 작업성을 높이며, 또한 지하구조물의 설치 폭에 따라 너비의 가변이 가능하도록 하여 현장여건에 맞는 능동적인 시공 대처가 즉각적으로 이루어지도록 한 너비 조절이 가능한 착탈식 견인 수단이 구비된 흙막이 구조와 이를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하구조물을 구축하거나 지중 관을 매설하기 위해 관로 터파기를 하는 등의 지반 굴삭 작업 시 건축물 배치 주변에 공지의 면적이 넓어 충분한 안식각을 구할 수 있을 때는 경사면 오픈 컷(open cut)을 실시할 수 있으나, 현장 여건상 여유있는 안식각이 확보되지 않은 현장의 경우 흙벽의 붕괴를 방지하기 위해 굴착부의 측면으로 흙막이 벽체가 설치되게 된다.
상기 흙막이 벽체는 터파기 공사 중 생성되는 토압 및 수압 등의 측압을 일시적으로 부담하는 가설물로 그의 종류도 다양한 바,
먼저 엄지 말뚝식 흙막이 벽은 지중을 천공하고 H-파일(H-PILE)을 삽입한 후 굴착하면서 두 개의 H-파일(H-PILE) 사이에 토류판을 설치하는 것으로, 강재 엄지 말뚝을 천공 또는 진동 압입하거나 보링하여 지중에 삽입한 후에 굴착을 진행하면서, 토류판을 끼워서 굴삭벽을 지지하는 방법이다.
또한, 흙막이 벽은 강널 말뚝의 또 다른 공법으로도 설치될 수 있는 바, 강널 말뚝을 설치하여 차수벽과 토류벽의 역활이 동시에 가능하도록 하는 공법으로 주로 차수성이 필요한 곳에 사용되고 있다.
상기 제시된 흙막이 구조는 궁극적으로 하수박스 등의 지하구조물을 설치하기 위한 것으로, 지하구조물 설치를 요하는 현장에 굴삭을 진행하기 위한 굴삭기와, 지중 굴삭부에 지하 구조물을 설치하기 위한 크레인이 현장에 함께 동원되어 굴삭기로 토사를 굴착하면서 측면의 토사를 방지하기 위한 흙막이를 설치한 후, 크레인으로 지하구조물을 인양하여 굴삭부에 설치하는 공정으로 지하구조물이 설치되게 된다.
상기 시행되는 지하구조물 설치에 따른 장비들을 동원하여 시공시, 작업 공간을 크게 차지하여 인근 지대까지 불편을 안겨주게 되며, 또한, 소규모 공사가 시행되는 작업 현장이거나 지하구조물을 견인하기 위한 크레인의 진입이 힘든 협소한 작업현장일 경우, 지하구조물 설치에 큰 어려움이 있었으며 이는 작업성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 공사 기간이 연장되고, 공사비를 증대시키는 요인이 되었다.
또한, 지중 구조물을 설치할 굴삭부 토사를 일부 굴삭 후 패널을 지중에 압입하여 패널을 굴삭부에 입설시키는 종래의 흙막이 구조에서 상기 패널의 상단을 타격하여 패널을 압입하는 종래 방식은 고강도의 반복적 타격으로 인해 패널의 상단부가 파손되거나 형태가 일그러져 흙막이 구조로의 조립 뿐 아니라, 패널의 사용자체가 힘든 경우가 종종 발생하였다.
이에, 본원 발명은 지중구조물 설치를 위한 흙막이 공사의 시행에 있어, 공사 현장의 작업 공간 활용성을 높이며, 동시에 공사 기간 또한 단축할 수 있는 효율적인 흙막이 구조 및 그를 이용한 지하구조물 시공방법을 제시하고자 한다.
또한, 흙막이 패널에 진동을 부여하고, 패널 하부에 굴삭 수단을 결합시켜 패널을 지중에 입설시키기 위한 보다 용이한 구성을 갖는 흙막이 구조를 구현하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 크게 세 부분으로 구성되는 바, 굴삭부 내측으로 입설되는 흙막이부(100)와, 흙막이부(100) 상부에 설치되되 너비의 가변이 가능하도록 형성되는 지지부(200)와, X,Y축 수평방향 및 수직방향으로 이동 가능하도록 형성되되 지중 구조물을 인양하여 굴삭부에 배치시키는 견인부(300)로 구성되게 된다.
상기 본 발명 흙막이부(100)는 다수 개의 플레이트의 결합으로 형성되되, 양측에 체결홀(112)을 형성하는 프레임(111)으로 구성되어 굴삭부 내측에 일정 간격 입설되는 다수 개의 지주(110)와, 지주(110)의 양측 체결홀(112)에 끼워지되, 하부에 진동수단(126)과 굴삭날(127')이 형성되며, 내측면에 진동체(121b')가 부착된 하부 패널(121b)과 하부 패널(121b) 상부에 결합되는 상부 패널(121a)로 구성되는 패널(120)과, 지주(110)에 활강편(131)이 끼워져 결합되되 일정거리 수직 하강하여 고정되는 지지재(130) 및 마주하는 지지재(130) 사이에 결합, 설치되어 굴삭폭에 따라 조립 갯수를 달리하게 되는 간격재(140)로 구성되게 된다.
본 발명 지지부(200)는 지주(110) 및 패널(120) 상부에 결합되는 레일(210)과 레일(210) 상에서 활주하는 롤러(220) 및 롤러(220)의 상부에 결합, 배치되는 유압잭(240)이 설치된 프레임체(230)와 프레임(232)체 하부에 결합되는 X축 방향 가이드 레일(250a)과 Y축 방향 가이드 레일(250b)로 구성되게 되며, 견인부(300)는 구동모터(310)와, 구동모터(310)의 회전력을 전달하는 감속기(320)와, 가이드 레일(250a, 250b) 상에 설치되되 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 수평방향으로 운동하는 X축 방향 회전 롤러(330a) 및 Y축 방향 회전 롤러(330b)와, 지하구조물을 인양하는 권취 체인(350) 및 견인 체인(370)으로 구성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명 흙막이 구조는 지중구조물 설치를 위한 흙막이 공사의 시행에 있어, 공사 현장의 공간 활용성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 지중구조물 설치를 위한 별도의 인발 장치 및 크레인 사용에 따른 제반 비용 손실을 줄일 수 있으며, 또한 공사 기간을 단축할 수 있어 효율적으로 흙막이 공사를 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 견인장치의 진입이 힘든 협소한 작업 현장에도 적용할 수 있으며, 굴삭폭에 따라 견인부의 너비 조절이 가능하도록 하여 지중구조물이 설치되는 현장여건에 맞는 능동적이며 즉각적인 시공 대처가 이루어져 효율성을 높인 특징이 있다.
또한, 흙막이 패널에 진동을 부여하면서 패널의 하부에 반복적으로 수직운동하도록 진동을 부여받는 굴삭날을 결합시켜 지중에 패널의 입설이 용이하도록 하여 시공성을 높인 장점이 있다.
도 1은 본 발명 흙막이 구조의 결합 상태를 나타낸 정면도
도 2는 본 발명 흙막이 구조의 결합 상태를 나타낸 평면도
도 3은 본 발명 흙막이 구조의 사용 상태를 나타낸 측면도
도 4는 본 발명 흙막이 구조의 사용 상태를 나타낸 정면도
도 5는 본 발명 흙막이 구조의 일부 분해 사시도
도 6은 본 발명 하부 패널의 작동관계를 나타낸 일부 사용 상태도
본 발명은 지중 관 및 하수박스 등의 지하구조물 설치를 위한 지반 굴삭 작업 시, 토압에 대응하고 굴삭 토사의 붕괴를 방지하기 위해 굴삭부 측면으로 설치되는 흙막이 구조 및 그를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부에 굴삭 수단을 결합시키되, 상부에 착탈식의 견인 수단이 설치되는 흙막이 구조를 구현함으로써 패널의 지중 입설이 용이할 뿐 아니라, 지중 구조물 견인 및 설치를 위한 별도의 크레인 장비 동원이 불필요하게 되어 공간활용성 및 작업성을 높이며, 또한 지하구조물의 설치 폭에 따라 너비의 가변이 가능하도록 하여 현장여건에 맞는 능동적인 시공 대처가 즉각적으로 이루어지도록 한 너비 조절이 가능한 착탈식 견인 수단이 구비된 흙막이 구조와 이를 이용한 지하구조물 시공방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 1은 본 발명 흙막이 구조의 결합된 정면도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 흙막이 구조의 결합된 평면도를 나타낸 것이고, 도 3는 본 발명 흙막이 구조의 실시 예에 따른 결합된 측면도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명 흙막이 구조의 실시 예에 따른 결합된 정면도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명 흙막이 구조의 일부 분해 사시도를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명 흙막이 구조 하부 패널의 작동관계를 나타낸 일부 사용 상태도를 도시한 것으로,
도시된 바와 같이, 지하구조물 설치를 위한 본 발명 흙막이 구조는 크게 세 부분으로 구성되는 바, 굴삭부 내측으로 입설되는 흙막이부(100)와 흙막이부(100) 상부에 설치되되 너비의 가변이 가능하도록 형성되는 지지부(200)와 X,Y축 수평방향 및 수직방향으로 이동 가능하도록 형성되되 지중 구조물을 인양하여 굴삭부에 배치시키는 견인부(300)로 이루어지는 대략적인 구성을 갖는다.
우선, 본 발명 흙막이부(100)를 살펴보면, 다수 개의 플레이트의 결합으로 형성되되, 양측에 체결홀(112)을 형성하는 프레임(111)으로 구성되어 굴삭부 내측에 일정 간격 입설되는 다수 개의 지주(110)와, 지주(110)의 양측 체결홀(112)에 끼워지되 하부에 진동수단(126) 및 굴삭날(127')이 형성되며 내측면에 진동체(121b')가 부착된 하부 패널(121b)과, 지주(110)의 양측 체결홀(112)에 끼워지되 하부 패널(121b) 상부에 결합되는 상부 패널(121a)로 구성되는 패널(120)과, 지주(110)에 활강편(131)이 끼워져 결합되되 일정거리 수직 하강하여 고정되는 지지재(130) 및 마주하는 지지재(130) 사이에 결합, 설치되어 굴삭폭에 따라 조립 갯수를 달리하게 되는 간격재(140)로 구성되게 된다.
상기 지주(110)는 다수 개의 길쭉한 직사각 프레임(111)의 결합으로 형성되되, 패널과의 체결을 위한 길쭉한 체결홀(112)이 양측에 형성되도록 다수 개의 프레임(111)이 상호 간 결합되며, 상기 지주(110)의 전방으로는 길쭉한 플레이트 형상의 가이드 플레이트(113)가 결합되는 바, 상기 가이드 플레이트(113)는 지주(110)의 전방에 지주(110) 일면과 일정거리 이격되게 형성되되, 가이드 플레이트(113)와 지주(110) 사이로는 다수 개의 체결공(116)이 형성된 지지 플레이트(114)가 형성되어 가이드 플레이트(113)와 지주(110)를 결합, 지지시켜 주며, 지지 플레이트(114)의 양측으로 끼움홀(115)이 형성될 수 있게 한다.
상기 지지 플레이트(114)에 형성되는 다수 개의 체결공(116)은 후술하는 지지재(130)를 끼움홀(115)의 상부로 끼워넣어 하부로 일정거리 활강시킨 후, 지지재(130)의 하부에 위치되는 체결공(116)에 체결핀(117)을 끼워넣어 지지재(130)가 더 이상 하강하지 않고 고정되도록 지지시킨다.
한편, 상기 지주(110)의 양측으로는 내부 공간을 갖는 직사각 박스형태의 패널(120)이 끼워져 고정되는 바, 상기 패널(120)은 상부 패널(121a)과 하부 패널(121b)로 구분되어 형성되되, 상기 각 패널은 지주(110)의 양측에 형성되는 체결홀(112)에 끼워질 수 있도록 양측에 체결편(122)이 형성되는 바, 상기 체결편(122)을 체결홀(112)의 상부로부터 하부로 끼워넣어 활강시킴으로 패널(120)을 지주(110)에 결합시킨다.
상기 하부 패널(121b)의 일측 체결편(122)이 하나의 지주(110)에 결합되게 되면, 그와 이웃하는 다른 하나의 지주(110)로 하부 패널(121b)의 타측 체결편(122)이 끼워져 결합되게 되고, 상부 패널(121a) 또한 상기 하부 패널(121b)과 동일하게 두 개의 이웃하는 지주(110)에 끼워져 결합되게 되는 것으로, 상기 지주(110)와 패널(120)의 반복적 결합으로 하나의 흙막이 벽체가 재현되게 된다.
상기 상부 패널(121a) 및 하부 패널(121b)의 전방 및 후방 상부로는 통공 형태를 갖는 하나 이상의 인발공(123a, 123b)이 패널면에 형성되되, 상기 상부 패널(121a) 인발공(123a)과 수직 일직선상의 상부 패널(121a) 전방 및 후방 하부로는 패널면 하부로 돌출되는 연장편에 통공 형태를 갖는 하나 이상의 체결공(124a)이 형성되는 바, 상기 인발공(123a)은 패널을 설치하거나 해체시 인발 장비로 패널을 들어주기 위해 형성되며, 상기 돌출된 체결공(124a)은 하부 패널(121b)의 인발공(123b)의 내측으로 끼워넣어 상기 체결공(124a)과 인발공(123b)의 배치로 일직선상의 관통로가 형성되도록 하되, 상기 형성되는 관통로에 체결핀(125)를 삽입하고 나사 등으로 체결하여 결합시킴으로써 상부 및 하부 패널이 하나의 패널 조립체로 결합되어 측토압을 지지할 수 있게 한다.
상기 패널(120)은 본 발명 실시 예에서는 상부 패널(121a) 및 하부 패널(121b)로 구성되었으나, 굴삭 깊이에 따라 하나 이상, 다수의 패널이 상술한 인발공(123a, 123b)과 체결공(124a)의 동일 구성으로 적층, 조립되어 벽체를 형성할 수도 있다.
한편, 상기 하부 패널(121b)의 하부 전방 및 후방으로는 다수의 수직공(124b)이 형성되며, 하부 패널(121b)의 내측면으로는 하나 이상의 진동체(121b')가 부착되고, 하부 패널(121b)의 하부 내측으로는 하나 이상의 진동수단(126)과 진동 수단(126)에 의해 수직 운동하는 두 개의 굴삭구(127)가 형성되는 바, 상기 굴삭구(127)는 하부 패널(121b)의 길이에 상응하는 길이로 형성되며, 굴삭구(127) 하부로는 다수의 굴삭날(127')이 결합되어 하부 패널(121b)의 하단 외부로 노출되어 지중 굴삭면과 접하게 된다.
상기 하부 패널(121b)면에 부착되는 진동체(121b')는 지속적인 진동을 하부 패널(121b)에 부여하여 패널(121b)의 수직 하강과 지중 압입을 조력하여 주며, 상기 진동 수단(126)은 바이브레이터 내지 일정간격 굴삭구(127)를 타격할 수 있는 타격기 등 굴삭구(127)가 반복적 수직운동을 할 수 있도록 상부에서 반복적 진동을 부여하는 것으로, 두 개의 굴삭구(127) 상부에 각각 하나 이상의 진동 수단(126)이 마련되되 구동장치(미도시)로부터의 구동력을 교대로 진동 수단(126)에 부여하여 두 개의 굴삭구(127)에 교대로 수직압을 가함으로써 두 개의 굴삭구(127)가 교차 수직운동하도록 구성된다.
상기 하부 패널(121b) 하부에 형성되는 상기 두 개의 굴삭구(127)는 길이방향으로 접하도록 길쭉한 두 개의 굴삭구(127)가 형성되되, 기어 형태로 지그재그 교차되어 형성되며, 굴삭구(127) 하부로는 굴삭날(127')이 형성되는 바, 굴삭날(127')은 토사 굴삭을 용이하게 하기 위한 톱니 형태로 형성하거나 굴삭구(127) 하부에 투스를 형성하여 각각의 투스에 각각 하나의 굴삭 톱니를 핀으로 고정하는 형태가 형성될 수 있으며, 상기 굴삭구(127)와 토사 굴삭을 위해 그의 하부에 결합되는 첨예한 굴삭날(127')의 형태면 어떤 형태라도 무방하다.
또한, 상기 각 굴삭구(127)와 연계된 가이드핀(128)이 하나 이상 형성되되, 상기 가이드핀(128)은 하부 패널(121b) 하부에 형성된 수직공(124b)에 관통되어 외부로 노출되게 되며, 상기 두 개의 굴삭구(127)의 양측 하부로는 스프링(129)이 형성되는 바, 상기 스프링(129)의 상부는 굴삭구(127)가 결합되되, 스프링(129)의 하부는 하부 패널(121b) 내부 바닥면에 접하게 된다.
상기 굴삭구(127)의 전방 및 후방에 형성되는 상기 가이드핀(128)은 수직공(124b) 내에서 그 높이에 제한된 수직운동을 하되, 상기 가이드핀(128)의 수직운동은 진동 수단(126)의 진동을 통해 수직운동하는 굴삭구(127)와 동일 동작으로 작동하는 바, 진동 수단(126)으로 굴삭구(127)를 가압, 진동시 상기 굴삭구(127) 하부에 형성된 스프링(129)의 탄성력으로 수직 진동을 조력하여 주며, 굴삭구(127)와 하부 패널(121b) 마찰의 완충작용을 하게 되는 것으로, 구동장치(미도시)로부터 구동력을 제공받은 진동수단(126)이 작동하여 하부의 굴삭구(127)가 반복적으로 수직운동하도록 하며, 굴삭구(127)의 하부에서 하부 패널(121b)의 하부 외측으로 돌출된 굴삭날(127')이 반복적으로 수직운동하여 하부 패널(121b)의 지중 입설을 용이하게 하여준다.
한편, 상기 지주(110)의 전방에 결합되는 지지재(130)는 직사각 박스형태로 형성되되, 일측은 길쭉한 플레이트 형태의 활강편(131)이 형성되어 상기 끼움홀(114)에 끼워지어 지주(110)에 결합되되, 타측은 다수의 통공(132)이 형성된 플레이트가 결합 형성되게 되며, 굴착부에 흙막이를 설치시 마주하게 되는 두 개의 지지재(130) 사이로는 간격재(140)가 결합된다.
상기 간격재(140)는 다수의 통공(141)이 형성된 플레이트가 양측으로 결합 형성된 직사각 박스형태로 형성되는 바, 지지재(130) 및 간격재(140)의 마주하는 통공(132, 141)을 체결핀(150)으로 체결하여 지지재(130)와 간격재(140)를 결합시키며, 굴착부 폭에 따라 간격재(140)의 결합 갯수를 달리하여 결합시켜 현장 굴착폭에 따른 유동적인 변형이 용이한 흙막이부(100)의 결합이 이루어진다.
다음으로, 지지부(200)를 살펴보면, 흙막이부(100) 지주(110)와 상부 패널(121a)의 상부에 설치되는 레일(210)과 레일(210) 상에서 활주하는 롤러(220) 및 지지부(200)의 지지체가 되는 다수 개의 수직 프레임(231)과 수평 프레임(232) 및 지지 프레임(233)으로 형성되게 된다.
상기 레일(210)은 지주(110) 및 패널(120) 상부에 다수 개 배치되되, 중앙부가 지주(110)의 상부에 위치되도록 하여 다수 개가 일렬 배치되게 된다.
상기 지지체는 다수 개의 수직 프레임(231)과 다수 개의 수평 프레임(232)으로 형성되는 직사각 형태의 프레임과, 직사각 프레임을 지지하기 위한 지지 프레임(233)으로 결합되는 프레임체(230)가 마련되는 바, 상기 프레임체(230)는 그 하부에 다수의 롤러(220)를 형성하여 레일(210) 상에 배치시킴으로써 프레임체(230)가 수평 이동할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 다수 개의 수평 프레임(232)의 일정 위치로는 유압잭(240)이 설치되어 유압 펌프(미도시)로부터 유압이 공급되고 차단됨으로 유압잭(240)의 피스톤이 신장, 수축되고 수평 프레임(232)의 일단을 밀어주고 회귀시켜주게 되며, 이로 인해 수평 프레임(232)의 길이 신장과 수축이 가능하도록 한다.
상기 다수의 수평 프레임(232) 중 최상부에 위치되는 수평 프레임(232)의 하부로는 X축 및 Y축의 양방향으로 이동가능하도록 X축 방향 가이드 레일(250a) 및 Y축 방향 가이드 레일(250b)이 높이차를 가지며 교차 배치되어 형성되며, 후술하는 견인부(300)가 결합될 수 있게 한다.
마지막으로, 견인부(300)는 구동 모터(310)와 모터의 회전력을 전달하는 감속기(320)와, 상기 X축 방향 가이드 레일(250a) 상에 설치되되, 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 수평방향으로 전진 및 후진하는 X축 방향 회전 롤러(330a) 및 Y축 방향 가이드 레일(250b) 상에 설치되되, 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 수평방향으로 전진 및 후진하는 Y축 방향 회전 롤러(330b)와, 지하구조물을 인양하기 위한 권취 체인(350) 및 견인 체인(370)으로 구성된다.
상기 구동 모터(310)는 X축 방향 회전 롤러(330a) 및 Y축 방향 회전 롤러(330b)의 회전과 권취 체인(350)의 권취를 위한 구동력을 제공해주며, 상기 감속기(320)가 롤러(330a, 330b)와 권취 박스(340) 내의 권취 롤러(미도시)에 구동력을 전달하여 롤러 회전이 이루어지게 된다.
상기 권취 박스(340) 내부로는 권취 체인(350)이 권취되는 바, 상기 권취 체인(350)은 수평방향으로 길쭉하게 형성되는 플레이트 형태의 지지바(360)에 걸림고리 등으로 결합 되어지며, 상기 지지바(360)의 하부 양측으로 견인 체인(370)이 마련되어 상기 견인 체인(370)으로 지하구조물을 인양하여 굴착부에 설치하도록 구성된다.
한편, 상기 본 발명 흙막이 구조를 통한 지하구조물 시공방법을 살펴보면,
지하구조물 시공 현장에 본 발명 흙막이 구조를 이루는 각 구성 부재와 설치할 지하구조물을 반입하여 두고, 두 개의 지주(110)에 각각 하나씩 지지재(130)를 결합시키되, 지주(110) 끼움홀(115)의 상부로부터 지지재(130)의 활강편(131)을 끼워넣어 일정거리 하강시킨 후, 지주(110)에 형성된 다수의 체결공(116) 중 지지재(130)의 하부에 위치되는 체결공(116)에 체결핀(117)을 끼워넣어 볼트 등으로 체결하여 지지재(130)가 더 이상 하강하지 못하도록 위치를 고정함으로써 지주(110)와 지지재(130)를 결합시키고, 상기 마주하는 두 지지재(130) 사이로 간격재(140)를 결합시키는 바, 시공 현장에서 요하는 굴착폭에 상응하도록 간격재(140)의 갯수를 산정하여 결합시키되, 지지재(130)의 일측에 마련된 다수 개의 통공(132)과 간격재(140)의 양측에 형성된 다수 개의 통공(141)이 서로 맞접되도록 위치시켜 상기 통공(132, 141)을 관통하도록 다수 개의 체결핀(150)을 체결하여 결합시키면 된다.
그런 다음, 최초 시공할 위치에 굴삭기로 일정깊이 터파기를 실시한 후, 상기 조립한 지주(110)와 지지재(130) 및 간격재(140) 결합체를 와이어로 들어 굴착위치에 입설시킨다.
그런 후, 하부 패널(121b)을 설치하게 되는데, 인발공(123b)에 와이어 및 걸림 부재를 걸어 패널을 인양시킨 후, 지주(110)의 체결홀(112) 상부로부터 체결편(122b)을 끼워넣어 하강시켜 결합시키고, 마주하는 지주(110)도 동일하게 하부 패널(121b)을 결합시킨다.
상기 하부 패널(121b)을 지주(110)에 결합시 구동 수단(미도시)으로부터 하부 패널(121b) 면의 진동체(121b') 및 하부 패널(121b) 하부에 형성된 진동 수단(126)에 구동력이 전달되어 진동체(121b')와 진동 수단(126)이 작동하여 반복적 수직 운동을 하게 되는바, 상기 굴삭구(127)는 전방 및 후방에 형성되는 가이드핀(128)이 하부 패널(121b) 하부에 형성된 수직공(124b)에 관통되어 수직공(124b)의 높이에 구속되어 수직 운동하는 것으로, 상기 진동 수단(126) 하부에 접하여 형성된 굴삭구(127)가 진동 수단(126)의 수직 운동과 동일한 수직 운동을 하게 되며, 또한 그에 따라 굴삭구(127) 하부에서 굴삭면과 접하도록 형성된 굴삭날(127')이 반복적으로 수직 운동하여 토사를 굴삭하고 진동체(121b')가 하부 패널(121b)에 진동을 부여하여 하부 패널(121b)이 원활하게 수직 하강하고, 지중 압입되도록 조력하여 주는 바, 상기 굴삭구(127) 하부 일단에 형성된 스프링(129)이 탄성력을 제공하며 완충작용을 하여 토사 굴삭과 하부 패널(121b)의 지중 압입이 용이하게 이루어지도록 한다.
상기 하부 패널(121b)이 일정 깊이 압입되면, 하부 패널(121b)의 상부에 형성된 인발공(123b) 내측으로 상부 패널(121a) 하부에 형성된 체결공(124a)을 끼워넣어 체결공(124a)과 인발공(123b)의 배치로 일직선상의 관통로가 형성되도록 하되, 상기 형성되는 관통로에 체결핀(125)를 삽입하고 나사 등으로 체결하여 결합시킴으로써 상부 및 하부 패널이 하나의 패널 조립체로 결합되어 측토압을 지지할 수 있게 하며, 굴삭과 압입을 반복하여 목표 깊이까지 굴삭하여 상기 지주(110)와 패널(120) 및 지지재(130)와 간격재(140)가 결합된 흙막이부(100)의 설치가 완료된다.
한편, 상기의 공정을 두 개조 내지 세 개조 시공 후, 상기 지주(110)와 패널(120)의 상부에 레일(210)을 설치하면 되는데, 상기 레일(210)은 다수 개의 레일(210)이 일렬로 정렬되어 하나의 긴 레일체가 형성되도록 하되, 하나의 레일(210)의 중앙부가 지주(110)의 상부에 위치되도록 하여 배치시킨 후, 상부에 프레임체(230)가 결합된 롤러(220)를 레일(210) 상에 배치시킨다.
그런 후, 구동 모터(310)를 구동시켜 회전 롤러(330a, 330b)의 회전이 이루어지게 하여 견인부(330)를 전진 및 후진시키게 되는데, 현장에 반입되어 있는 하수 박스 등의 지중 구조물을 견인 체인(370)으로 걸어 지중구조물을 견인부(300)에 고정시킨 후, 권취 체인(350)을 권취 박스(340) 내에 권취시킴으로써 지중 구조물을 인양하여 굴착부에 안착시키고, 굴착부에 설치된 지중 구조물에 이웃하게 다른 하나의 지중 구조물을 설치하며 상기 작업의 반복적인 전진 시공 후, 지지부(200) 및 견인부(300)를 철거하고, 굴착부에 되메우기 한 후, 흙막이부(100)를 인발하면 본 발명에 따른 지하구조물의 설치가 완료되게 된다.
100 : 흙막이부 110 : 지주
111 : 프레임 112 : 체결홀
113 : 가이드 플레이트 114 : 지지 플레이트
115 : 끼움홀 116 : 체결공
117 : 체결핀 120 : 패널
121a : 상부 패널 121b : 하부 패널
121b' : 진동체 122 : 체결편
123a : 인발공 123b : 인발공
124a : 체결공 124b : 수직공
125 : 체결핀 126 : 진동수단
127 : 굴삭구 127' : 굴삭날
128 : 가이드핀 129 : 스프링
130 : 지지재 131 : 활강편
132: 통공 140 : 간격재
141 : 통공 150 : 체결핀
200 : 지지부 210 : 레일
220 : 롤러 230 : 프레임체
231 : 수직 프레임 232 : 수평 프레임
233 : 지지 프레임 240 : 유압잭
250a : X축 방향 가이드 레일 250b : Y축 방향 가이드 레일
300 : 견인부 310 : 구동 모터
320 : 감속기 330a : X축 방향 회전 롤러
330b : Y축 방향 회전 롤러 340 : 권취 박스
350 : 권취 체인 360 : 지지바
370 : 견인 체인

Claims (6)

  1. 건축물의 지하층이나 지하철 등 지하구조물을 구축하거나 지중 관을 매설하기 위한 지반 굴착작업 시 흙벽의 붕괴를 방지하기 위해 굴착부 측면으로 설치되는 흙막이 구조에 있어서,
    다수 개의 플레이트의 결합으로 형성되되, 양측에 체결홀(112)을 형성하는 프레임(111)으로 구성되어 굴착부 내측에 일정 간격 입설되는 다수 개의 지주(110)와, 지주(110)의 양측 체결홀(112)에 끼워지되, 일면에 진동체(121b')가 부착되고하부에 진동수단(126)과 굴삭날(127')이 형성된 하부 패널(121b)과 하부 패널(121b) 상부에 결합되는 상부 패널(121a)로 구성되는 패널(120)과, 지주(110)에 활강편(131)이 끼워져 결합되되 일정거리 수직 하강하여 고정되는 지지재(130) 및 마주하는 지지재(130) 사이에 결합, 설치되어 굴착폭에 따라 조립 갯수를 달리하게 되는 간격재(140)로 구성되는 흙막이부(100)와,
    지주(110) 및 패널(120) 상부에 결합되는 레일(210)과 레일(210) 상에 배치되어 활주하는 다수 개의 롤러(220)와 롤러(220)의 상부에 결합, 배치되되 다수 개의 유압잭(240)이 설치된 프레임체(230)와 프레임체(230)에 결합되는 X축 방향 가이드 레일(250a) 및 Y축 방향 가이드 레일(250b)로 구성되는 지지부(200)와,
    구동모터(310)와, 구동모터(310)의 회전력을 전달하는 감속기(320)와, X축 방향 가이드 레일(250a) 상에 설치되되 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 X축 수평방향으로 운동하는 X축 회전 롤러(330a)와, Y축 방향 가이드 레일(250b) 상에 설치되되 구동모터(310)의 회전력을 전달받아 회전하며 Y축 수평방향으로 운동하는 Y축 회전 롤러(330b)와, 지하구조물을 인양하는 권취 체인(350) 및 견인 체인(370)으로 구성되는 견인부(300)로 구성되어 패널의 지중 입설이 용이하며 지하구조물의 견인이 용이하도록 하여 작업성을 높이도록 함을 특징으로 하는 흙막이 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    흙막이부(100) 상부 패널(121a) 및 하부 패널(121b)은 내부 공간을 갖는 직사각 박스형태로 형성되되, 하부 패널(121b)의 내측 일면으로는 진동체(121b')가 부착되고, 내측 하부로는 하나 이상의 진동수단(126)과 지중 굴삭면과 접하여 진동 수단(126)에 의해 반복적으로 수직운동하는 굴삭날(127')이 하부에 결합된 굴삭구(127)가 형성되어 패널의 지중 압입을 용이하도록 함을 특징으로 하는 흙막이 구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    진동 수단(126)은 굴삭구(127)의 상부에서 굴삭구(127)를 반복적으로 가압할 수 있는 바이브레이터 내지 타격기로 형성되도록 함을 특징으로 하는 흙막이 구조.
  4. 제 2항에 있어서,
    흙막이부(100) 하부 패널(121b)의 하부 전방 및 후방으로는 다수의 수직공(124b)이 형성되며, 하부 패널(121b)의 하부 내측으로는 길이방향으로 접하는 두 개의 굴삭구(127)가 형성되되, 각 굴삭구(127)의 상부로는 진동 수단(126)이 마련되고, 각 굴삭구(127)의 하부로는 톱니 형태의 굴삭날(127')이 기어 형태로 지그재그 교차되어 결합되며, 각 굴삭구(127)의 일단 하부로는 스프링(129)이 형성되어 두 개의 굴삭구(127)가 교대로 수직운동하며 패널의 지중 압입을 용이하도록 함을 특징으로 하는 흙막이 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    지지부(200)는 중앙부가 지주(110)의 상부에 위치되도록 배치되되, 지주(110) 및 패널(120) 상부에 다수 개가 일렬 배치되는 레일(210)과, 레일(210) 상에 배치되어 프레임체(230)를 수평방향으로 이송시키는 다수 개의 롤러(220)와, 유압잭(240)이 형성되는 다수 개의 수평 프레임(232)과 수평 프레임(232)을 지지하는 다수 개의 수직 프레임(231)이 롤러(220)의 상부에 결합·지지되는 프레임체(230)와, 최상부에 위치되는 수평 프레임(232)의 하부에 결합되되, 높이차를 가지며 교차 배치되는 X축 방향 가이드 레일(250a)과 Y축 방향 가이드 레일(250b)로 형성되도록 함을 특징으로 하는 흙막이 구조.
  6. 건축물의 지하층이나 지하철 등 지하구조물을 구축하거나 지중 관을 매설하기 위한 지하구조물 시공방법에 있어서,
    최초 시공할 위치에 굴삭기로 일정깊이 터파기를 실시한 후, 두 개의 지주(110)에 각각 하나씩 지지재(130)를 결합시키고 굴삭폭에 상응하도록 갯수를 산정하여 두 지지재(130) 사이에 간격재(140)를 결합시켜 굴삭 위치에 입설시킨 후, 내측 일면에 진동체(121b')가 부착되고 내측 하부에 진동수단(126)과 굴삭날(127')이 형성된 하부 패널(121b)을 인양하여 각각의 두 개 지주(110)의 상부로부터 하강시켜 결합시키되, 진동체(121b')와 진동수단(126)을 가동하여 하부 패널(121b)에 진동을 부여함과 동시에 굴삭날(127')을 반복적으로 상부에서 가압함으로써 하부 패널(121b)을 지중에 압입시키고, 마주하는 두 개의 하부 패널(121b) 사이 토사를 굴삭하면서 하부 패널(121b) 상부에 상부 패널(121a)을 결합시키고, 지주(110)의 입설과 패널(121b)의 압입을 두 개조 내지 세 개조 시공 후, 지주(110)와 패널(120)의 상부에 다수 개의 레일(210)을 설치하고, 하부에 롤러(220)가 결합되고 구동 모터(310)와 그에 의해 구동하는 견인 체인(370)이 결합된 프레임체(230)를 레일(210) 상부에 배치한 후, 구동 모터(310)를 구동시켜 견인 체인(370)이 구조물을 인양하여 굴삭부에 안착시켜 지하 구조물을 설치하도록 함을 특징으로 하는 지하구조물 시공방법.
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