KR20200024679A - 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치 및 그를 이용한 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시점에서 종점을 횡단하는 방향으로 파이프 루프를 형성하여 비개착 구조물을 시공하는 비개착 구조물 시공장치에 관한 것으로서, 횡단 구조물의 횡단면 형상에 대응되도록 형성되는 선단 구조물, 선단 구조물의 전방에 결합되는 선단관입장치, 일단이 선단 구조물의 후단에 결합되고, 타단이 후방향으로 연장되는 지보플레이트 삽입장치를 구비하여 시점에서 종점을 따라 지중을 횡단하는 선도체; 선단관입장치의 선단에 결합되어 선도체의 진행방향을 따라 압입하면서 선도체의 이동을 안내하는 선단관입 플레이트; 및 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 연장되는 지보 플레이트; 선도체 내측의 선단관입 플레이트의 후방에 배치되며, 선단관입 플레이트의 전방 압입시 선도체의 내측으로 토사가 붕괴되는 것을 방지하는 붕락방지판;을 포함한다.
Description
본 발명은 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치 및 이를 이용한 비개착 구조물 시공방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비개착 구조물 시공시, 지반의 이완을 방지하면서 효과적으로 비개착 구조물을 지중을 따라 상부 운행선의 통행을 저하시키지 않고 횡단하면서 시공할 수 있는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치 및 이를 이용한 비개착 구조물 시공방법에 관한 것이다.
도심지 운행선 하부의 입체교차 공사시 상부지반이 함몰되거나 지하공동이 발생하여 시민들에게 불안감을 야기하는 사례가 빈번히 발생하는 등 사회적인 문제로 부각되고 있는 실정이다. 이런 지반안전 사고의 주요 원인으로는 지하매설물의 파손, 노후화, 굴착공사에 의한 지하수 유출 증대 및 시공 불량이 주요 원인으로 파악되고 있으며(국토교통부, 2014), 공학적으로는 토질조건, 응력변화, 지하수 유동 등이 주요 원인인 것으로 확인되고 있다.
한편, 최근 도시 인프라 구축을 위하여 교통시설의 성능개선과 신설 등으로 지상 및 지하의 교통시설 병행 및 교차가 빈번하게 추진되고 있다. 이로 인하여, 도심지 고도화 요구와 지상 공간의 포화는 대심도 지하 공간 개발을 수반하여 이에 따른 지반 변형을 발생시켜 지반함몰이라는 대형 사고로 이어질 수 있으므로 재해발생 최소화를 위한 건설방안이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 신도시 개발 등에 의한 도심지 확대는 대심도 도로, 지하철, 철도 등의 건설을 위한 수평굴착(근접시공)시 상부 지반 또는 시설물에서 발생하는 침하와 변형을 적절히 억제할 수 있는 방안이 요구되고 있으며, 지하매설물을 고려하여 우회 굴진이 가능한 비개착 지하횡단공법을 적용하여 침하로 인한 지반함몰과 2차 피해 억제방안이 필요한 상황이다.
본 발명의 목적은 비개착 구조물 시공시, 지반의 이완을 방지하면서 효과적으로 비개착 구조물을 지중을 따라 횡단하면서 시공할 수 있는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치 및 그를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 시점에서 종점을 횡단하는 방향으로 파이프 루프를 형성하여 비개착 구조물을 시공하는 비개착 구조물 시공장치는 횡단 구조물의 횡단면 형상에 대응되도록 형성되는 선단 구조물, 선단 구조물의 전방에 결합되는 선단관입장치, 일단이 선단 구조물의 후단에 결합되고, 타단이 후방향으로 연장되는 지보플레이트 삽입장치를 구비하여 시점에서 종점을 따라 지중을 횡단하는 선도체; 선단관입장치의 선단에 결합되어 선도체의 진행방향을 따라 압입하면서 선도체의 이동을 안내하는 선단관입 플레이트; 및 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 연장되는 지보 플레이트; 선도체 내측의 선단관입 플레이트의 후방에 배치되며, 선단관입 플레이트의 전방 압입시 선도체의 내측으로 토사가 붕괴되는 것을 방지하는 붕락방지판;을 포함한다.
여기서, 파이프 루프가 원형강관으로 형성되어 횡단 구조물의 측벽 및 상부슬래브의 외측 둘레방향으로 배치되는 경우, 선단관입 플레이트는 선단관입장치의 내주면을 따라 가변적으로 이동 가능하게 배치되어 압입방향을 향하여 연장되는 주 플레이트; 주 플레이트의 내주면을 따라 복수로 마련되며, 일단이 주 플레이트의 선단에서 결합되고, 타단이 주 플레이트의 후단에 결합되는 복수의 보조 플레이트; 일단이 보조 플레이트의 후단에 맞닿도록 배치되고, 타단이 선단관입장치의 내주면에 결합되어 보조 플레이트에 고정된 주 플레이트를 전방으로 이동시키는 선단 페이스잭; 보조 플레이트에 수평방향으로 이웃하여 선단관입장치와 주 플레이트의 내주면을 따라 한 쌍이 서로 간극을 형성하도록 배치되어 주 플레이트의 이동을 안내하는 안내레일; 및 안내레일과 동일한 축방향으로 연장되어 일측이 간극에 삽입되고, 타측이 선단관입장치의 내주면에 결합되어 선단 페이스잭의 가동에 따라 주 플레이트의 수평을 유지시키는 가이드부;를 구비한다.
여기서, 파이프 루프가 횡단 구조물의 양측벽 외측에 원형강관으로 배치되고, 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 각관이 혼합 배치되는 경우, 선단관입 플레이트는 선단 구조물의 선단 상부 슬래브에 압입방향을 향하여 배치되는 복수의 각관 반력부재와, 선단관입장치의 종단에 위치하여 각관의 후단에 결합되어 각관 반력부재를 향하여 유압구동하여 각관을 전방으로 배출시켜 선단 구조물의 상부 슬래브에 해당하는 영역의 토사를 종점으로 배출시키는 각관 수납잭; 선단관입장치의 좌우측 측면 플레이트의 내주면을 따라 가변적으로 이동 가능하게 배치되어 압입방향을 향하여 연장되는 주 플레이트; 주 플레이트의 내주면을 따라 복수로 마련되며, 일단이 주 플레이트의 선단에서 결합되고, 타단이 주 플레이트의 후단에 결합되는 복수의 보조 플레이트; 일단이 보조 플레이트의 후단에 맞닿도록 배치되고, 타단이 선단관입장치의 내주면에 결합되어 보조 플레이트에 고정된 주 플레이트를 전방으로 이동시키는 선단 페이스잭; 보조 플레이트에 수평방향으로 이웃하여 선단관입장치와 주 플레이트의 내주면을 따라 한 쌍이 서로 간극을 형성하도록 배치되어 주 플레이트의 이동을 안내하는 안내레일; 및 안내레일과 동일한 방향으로 연장되어 일측이 간극에 삽입되고, 타측이 선단관입장치의 내주면에 결합되어 선단 페이스잭의 가동에 따라 주 플레이트의 수평을 유지시키는 가이드부;를 구비한다.
여기서, 횡단 구조물은 선도체의 압입에 따라 선단 구조물의 후단에서 현장타설로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치를 이용한 비개착 구조물의 시공방법은 (a) 지중구조물이 설치되는 시점과 종점을 각각 제1 토류벽으로 보강하고, 제1 토류벽에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽으로 보강하며, 제1 토류벽과 제2 토류벽 사이를 굴착하여 시점 작업공간과 종점 작업공간을 형성하고 지중구조물의 횡단형상에 대응되도록 시종점의 제1 토류벽을 따라 파이프 루프를 형성하는 단계; (b) 비개착 구조물 시공장치를 지중으로 소정깊이 삽입시키기 위해서 시점측에 형성된 작업공간의 제2 토류벽에 반력대를 설치하는 단계; (c) 선단 구조물 후단에 압입잭을 배치하는 단계; (d) 압입잭의 후단과 반력대 사이에 간격재를 배치하는 단계; (e) 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 선단 페이스잭의 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 붕락 방지판을 분리하여, 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토하고, 굴착 및 배토하여 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치하는 단계; (f) 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성하는 단계; (g) 붕락 방지판을 비개착 구조물 시공장치에 재배치하는 단계; (h) 압입잭을 이용하여 비개착 구조물 시공장치를 전방으로 이동시키는 단계; 및 (i) (c) 내지 (h) 단계를 반복하여 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치를 이용한 비개착 구조물의 시공방법은 (a) 지중구조물이 설치되는 시점과 종점을 각각 제1 토류벽으로 보강하고, 제1 토류벽에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽으로 보강하며, 제1 토류벽과 제2 토류벽 사이를 굴착하여 시점 작업공간과 종점 작업공간을 형성하고, 종점측 작업공간의 제1 토류벽과 제2 토류벽 사이에 추가적인 제3 토류벽을 설치하며, 시종점의 제1 토류벽을 따라 파이프 루프를 형성하는 단계; (b) 제3 토류벽에서 시점을 향하여 강연선을 삽입하는 소구경 수평천공을 형성하고, 강연선의 일단을 종점측의 제3 토류벽에 설치된 견인잭에 연결하고 타단이 수평천공을 따라 관통하도록 연장시켜 비개착 구조물 시공장치의 선단 구조물의 후단에 연결하는 단계; (c) 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 선단 페이스잭의 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 붕락 방지판을 분리하여, 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토하고 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치하는 단계; (d) 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성하는 단계; (e) 붕락 방지판을 비개착 구조물 시공장치에 재배치하는 단계; (f) 비개착 구조물 시공장치를 견인잭을 이용하여 전방으로 이동시키는 단계; 및 (g) (c) 내지 (f) 단계를 반복하여 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함한다.
여기서, 지보 플레이트를 이용하여 거푸집을 형성한 후에, 거푸집에 그라우트 홀을 형성하고, 지보 플레이트의 바깥으로 그라우팅을 주입하여 주변 토사를 보강하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 파이프 루프를 형성하는 단계는 원형강관 또는 원형강관 및 각관이 혼합되어 형성될 수 있다.
여기서, 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 압입되고, 원형강관은 횡단 구조물의 바깥 둘레방향을 따라 압입될 수 있다.
여기서, 각관은 비개착 구조물 시공장치가 전방으로 압입하여 횡단할 때에, 비개착 구조물 시공장치에 구비된 각관 수납잭를 이용하여 압입되면서 종점 바깥으로 배출될 수 있다.
본 발명에 의한 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치 및 그를 이용한 시공방법은 비개착 구조물 시공장치를 이용하여 횡단방향으로 굴착을 효과적으로 할 수 있으며, 이를 통해 지반의 이완을 감소시키고 지반 침하가 방지된 상태에서 횡단 구조물을 현장타설로 설치할 수 있어 안정적으로 횡단 구조물을 시공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 횡단면 사시도이다.
도 2는 도 1을 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 붕락 방지판의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 비개착 구조물 시공장치를 강연선을 이용한 견인방식으로 견인하면서 시공하는 시공순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 비개착 구조물 시공장치를 견격재를 이용한 슬라이딩 방식으로 이동시키면서 시공하는 시공순서도이다.
도 2는 도 1을 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 붕락 방지판의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 비개착 구조물 시공장치를 강연선을 이용한 견인방식으로 견인하면서 시공하는 시공순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 비개착 구조물 시공장치를 견격재를 이용한 슬라이딩 방식으로 이동시키면서 시공하는 시공순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 횡단면 사시도이며, 도 2는 도 1을 다른 각도에서 바라본 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 붕락 방지판의 상세도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치는 도 3b와 같이 시점에서 종점을 원형강관으로 파이프 루프를 형성한 후에 사용되는 것으로서, 선도체(100), 선단관입 플레이트(200), 지보 플레이트(300) 및 붕락방지판(400)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서 원형강관은 횡단 구조물 바깥쪽에 위치하여 구조물의 시공이 완료된 후에 구조물과 함께 매립된다.
선도체(100)는 외주면이 대략적으로 횡단 구조물(ST)의 형상에 대응되도록 형성되는 것으로서, 선단구조물(110), 선단관입장치(120) 및 지보플레이트 삽입장치(130)를 포함하여 구성된다.
선단 구조물(110)은 횡단 구조물의 횡단면에 대응되도록 형성되며, 박스 형상의 콘크리트 구조물로 형성된다.
선단관입장치(120)는 선단 구조물(110)의 전방에 결합되어 선단 구조물(110)의 이동을 안내하는 것으로서, 상부 플레이트(121), 한 쌍의 측면 플레이트(122) 및 하부 플레이트(123)를 구비한다.
상부 플레이트(121) 및 하부 플레이트(123)는 일단이 선단 구조물(110)의 전방 상측에 고정되고, 타단이 압입 방향으로 연장된다. 한 쌍의 측면 플레이트(122)는 일단이 상부 플레이트(121)의 상측 양측면에서 하측으로 폭이 감소하도록 형성되고, 타단이 하부 플레이트(123)에 결합된다.
선단 구조물(110)은 선단관입장치(120)의 두께에 대응되는 크기의 단차가 형성되고, 상부 플레이트(121) 및 하부 플레이트(123)의 내주면에 내측으로 연장되는 밀착판(125)이 선단 구조물(110)의 단면에 밀착 고정된다. 따라서 선단관입장치(120)가 이 단차와 밀착판(125)을 통해서 선단 구조물(110)에 결합되기 때문에 선단관입장치(120)는 전방 압입에 따른 미끌림 발생을 방지하고 상재토압 및 측면토압으로부터 선단관입장치(120)의 변형을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 선단관입장치(120)의 내주면을 따라 복수의 보강재(124)가 결합되어 변형을 방지할 수 있다.
선단관입 플레이트(200)는 선단관입장치(120)의 선단에 결합되어 진행방향을 따라 압입하면서 선도체(100)의 이동을 안내하는 것으로서, 주 플레이트(210), 보조 플레이트(220), 선단 페이스잭(230), 안내레일(240) 및 가이드부(250)를 포함하여 구성된다.
주 플레이트(210)는 선단관입장치(120)의 내주면에서 종방향으로 가변적으로 이동 가능하게 배치되어 압입방향을 향하여 연장 형성되는 것으로서, 상부 플레이트(211) 및 측면 플레이트(212)를 구비한다. 측면 플레이트(212)는 선단관입장치(120)의 하부 플레이트(123) 까지 연장되지 않고, 높이(H) 대비하여 상측에서 하측으로 ½ ~ ⅔H 까지 연장될 수 있다.
보조 플레이트(220)는 주 플레이트(210)의 내주면에 복수로 마련되며, 일단이 주 플레이트(210)의 선단에서 결합되고, 타단이 압입방향을 따라 연장되어 주 플레이트(210)의 후단에 결합된다. 보조 플레이트(220)의 일단은 후술하는 선단 페이스잭(230)의 종단과 맞닿아 압입력을 제공할 수 있도록 판상의 압력전달부(221)를 구비한다. 그리고, 보조 플레이트(220)의 타단은 주 플레이트(210)의 삽입에 따라 압입력을 증대시키기 위해서 첨두로 형성될 수 있다.
선단 페이스잭(230)은 보조 플레이트(220)와 동일한 축방향으로 배치되며, 종단이 보조 플레이트(220) 선단의 압력전달부(231)와 맞닿으면서 주 플레이트(210)를 전방으로 이동시키는 역할을 한다. 선단 페이스잭(230)은 일단이 선단 구조물(110)의 단면에 밀착된 밀착판(125)에 고정되기 때문에 선단 페이스잭(230)의 작동에 따라 압입력이 작용하여도 후측으로 밀리것과 선단관입장치(120)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
안내레일(240)은 선단관입장치(120)와 주 플레이트(210)의 내주면을 따라 보조 플레이트(220)에 이웃하여 한 쌍이 서로 간극을 형성하여 배치되어 주 플레이트(210)의 이동을 안내 한다. 이때, 안내레일(240)은 원형봉으로 형성되는 것이 바람직하다. 원형봉으로 형성된 안내레일(240)은 가이드부(250)와 맞닿는 접촉면적이 최소화되어 마찰력을 감소시켜 가이드부(250)의 이동을 더욱 원활하게 할 수 있다.
가이드부(250)는 안내레일(240)과 동일한 축방향을 따라 연장되어 안내레일(240)에 형성된 간극에 삽입된다. 가이드부(250)는 대략적으로 단면형상이 'T'로 형성되어 웨브가 간극에 삽입되고, 플랜지부는 외부로 노출된다.
그리고, 가이드부(250)는 고정부(251)를 통해 선단관입장치(120)에 밀착되는 밀착판(125)과 외부로 노출되는 플랜지부에 견고하게 고정된다. 따라서, 가이드부(250)는 선단 페이스잭(230)의 가동에 따라 주 플레이트(210)의 수평을 유지시켜 이동방향이 틀어지지 않고 일방향으로 정교하게 이동시킬 수 있다.
지보플레이트 삽입장치(130)는 선단 구조물(110)의 후단에 결합되어 후방으로 연장된다. 지보플레이트 삽입장치(130)는 지보 플레이트(300)를 기 설정된 간격으로 삽입할 수 있도록 등간격으로 간격플레이트(미도시)를 구비할 수 있다. 따라서, 지보플레이트 삽입장치(130)는 서로 이웃하는 간격플레이트 사이로 지보 플레이트(300)가 삽입되도록 유로를 형성하여 일방향으로 정렬된 지보 플레이트(300)가 배열되도록 할 수 있다.
지보 플레이트(300)는 지보플레이트 삽입장치(130)에 형성된 간격플레이트를 통해 후방으로 삽입되면서 종방향을 따라 서로 결합된다. 지보 플레이트(300)는 접속된 후에 간격플레이트로 인해서 서로 이웃하는 위치에 간극이 형성된다. 형성된 간극은 선단 구조물(110)이 전방으로 이동함에 따라 노출되는 간극을 내측에서 보조 지보 플레이트(310)로 용접하여 지보 플레이트(300)의 상측면과 양측면이 폐쇄구조를 형성함으로써 거푸집역할과 지보와 함께 토사가 내측으로 유입되는 것을 방지하고, 지지하는 역할을 한다. 이때, 보조 지보 플레이트(310)는 그라우트 홀(미도시)이 형성될 수 있으며, 그라우트 홀로 그라우팅 주입을 통해 지보 플레이트(300)의 둘레방향을 보강할 수 있다.
붕락방지판(400)은 선단 구조물(110)과 선단관입장치(120) 사이에 배치되어 선단관입 플레이트(200)의 전방 압입시 선도체의 내측으로 토사가 붕괴되는 것을 방지하는 것으로서, 전면판(410), 붕락방지 잭(420), 안내부(430) 및 걸쇠(440)를 구비할 수 있다.
전면판(410)은 사각의 판상으로 형성되어 선단관입 플레이트(200)가 전면으로 압입될 때에, 선단 구조물(110)의 내측으로 급작스러운 토사의 유입을 방지하여 작업자의 안전사고를 방지할 수 있다. 전면판(410)은 내측으로 유입되는 토사에 포함되어 있는 물을 제거하여 전면판(410)에 작용하는 수압을 감소시킬 수 있도록 복수의 압력 감소홀(411)을 구비할 수 있다. 압력 감소홀(411)은 후방으로 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 따라서 압력 감소홀(411)을 따라 물이 유도될 때에, 토사에 포함되어 있는 큰 입자(GA)가 압력 감소홀(411)을 막아 물의 유도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
전면판(410)의 배면에는 방사방향으로 배열되는 복수의 보강판(412)을 구비할 수 있다. 보강판(412)은 급작스러운 토사의 붕락으로 인해 전면판(410)에 토압이 작용할 때에 휨 변형을 방지하여 균일한 하중으로 지지할 수 있다.
붕락방지 잭(420)은 전면판(410)이 붕락된 토사와 함께 후방으로 이동할 수 있도록 전면판(410)을 지지하는 역할을 한다.
안내부(430)는 붕락방지 잭(420)의 신장 및 수축에 따라 전면판(410)이 전후방으로 이동할 때에 전면판(410)이 수평을 유지하면서 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다.
걸쇠(440)는 전면판(410)의 배면 중앙에 배치되며, 선단관입 플레이트(200)를 통해 붕락된 토사를 배토시키기 위하여 중장비에 연결되어 전면판(410)의 해체 및 결합을 용이하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 시점부 배치상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 비개착 구조물 시공장치의 선단관입 플레이트(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 파이프 루프가 횡단 구조물의 양측벽 외측에 원형강관으로 배치되고, 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 각관이 배치되는 혼합구조로서, 선단관입 플레이트(200)는 주 플레이트(210), 보조 플레이트(220), 선단 페이스잭(230), 안내레일(240), 가이드부(250), 각관 반력부재(260) 및 각관 수납잭(270)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 선단관입 플레이트(200)는 각관이 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 배치되어 횡단 구조물의 상부 슬래브에 위치하는 곳에 주 플레이트(210), 보조 플레이트(220), 선단 페이스잭(230), 안내레일(240) 및 가이드부(250)가 적용되지 않는 것이 전술한 원형강관으로 파이프 루프를 형성한 실시예와 가장 큰 차이점이 있다. 이에, 주 플레이트(210), 보조 플레이트(220), 선단 페이스잭(230), 안내레일(240) 및 가이드부(250)는 선단관입장치(120)의 양 측면에 배치되며, 그 구조가 실질적으로 동일하여 이하에서는 각관 반력부재(260) 및 각관 수납잭(270)에 대해서만 설명한다.
각관 반력부재(260)는 선단 구조물(110)의 선단측 상부 슬래브(111)에 복수로 배치된다. 각관 수납잭(270)은 선단관입장치(120)의 종단에 위치하여 각관(RC)의 후단에 결합되어 각관 반력부재(260)를 향하여 유압구동하여 각관(RC)을 전방으로 배출시켜 선단 구조물(110)의 상부 슬래브(111)에 해당하는 영역의 토사를 종점으로 배출시킨다. 이와 같이, 각관(RC)은 비개착 구조물 시공장치의 압입에 따라 함께 제거됨으로써 재사용을 통한 경제성을 확보할 수 있는 특징이 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치를 이용한 시공순서를 나타내는 개념도로서, 간격재를 이용하여 비개착 구조물 시공장치를 이동시키는 시공순서도이다.
도시된 도 6은 하기의 모든 시공순서를 포함하고 있는 것은 아니며, 개념적으로 도시한 것으로서, 미도시된 내용은 명세서 전반적인 내용을 통해서 이해되어야 한다.
(a) 지중구조물이 설치되는 시점과 종점을 각각 제1 토류벽(11)으로 보강하고, 제1 토류벽(11)에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽(12)으로 보강하며, 제1 토류벽(11)과 제2 토류벽(12) 사이를 굴착하여 시점 작업공간(SP)과 종점 작업공간(EP)을 형성하고 지중구조물의 횡단형상에 대응되도록 시종점의 제1 토류벽(11)을 따라 파이프 루프(PR)를 형성한다.
(b) 비개착 구조물 시공장치를 지중으로 소정깊이 삽입시키기 위해서 시점측에 형성된 작업공간의 제2 토류벽(12)에 반력대(13)를 설치한다.
(c) 비개착 구조물 시공장치의 선단 구조물 후단에 압입잭을 배치한다.
(d) 압입잭의 후단과 반력대 사이에 간격재를 배치한다.
(e) 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 선단 페이스잭의 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 붕락 방지판을 분리하여, 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토하고, 굴착 및 배토하여 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치한다.
(f) 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성하는 단계;
(g) 붕락 방지판을 비개착 구조물 시공장치에 재배치한다.
(h) 압입잭을 이용하여 비개착 구조물 시공장치를 전방으로 이동시킨다.
(i) (d) 내지 (h) 단계를 반복하여 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설한다.
이때, 지보 플레이트를 이용하여 거푸집을 형성한 후에, 거푸집에 그라우트 홀을 형성하고, 지보 플레이트의 바깥으로 그라우팅을 주입하여 주변 토사를 보강하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 도 6에서 파이프 루프는 원형강관으로 형성된 것을 예시로 설명하였으나, 원형강관 및 각관이 혼합되어 형성될 수 있다. 이와 같이, 원형강관 및 각관으로 혼합하여 형성될 때, 각관은 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향을 따라 압입되고, 원형강관은 횡단 구조물의 바깥 둘레방향을 따라 압입된다.
그리고, 각관은 비개착 구조물 시공장치가 전방으로 압입하여 횡단할 때에, 비개착 구조물 시공장치에 구비된 각관 수납잭를 이용하여 압입되면서 종점 바깥으로 배출되게 된다.
본 발명에서, (c) 내지 (g) 단계는 반드시 시계열적인 것을 의미하는 것은 아니며, 시공하는 공사현장의 상황에 따라 변경될 수 있는 것은 자명한 사실이다.
또한, 도 6에서 파이프 루프는 원형강관으로 형성된 것을 예시로 설명하였으나, 원형강관 및 각관이 혼합되어 형성될 수 있다. 이와 같이, 원형강관 및 각관으로 혼합하여 형성될 때, 각관은 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향을 따라 압입되고, 원형강관은 횡단 구조물의 바깥 둘레방향을 따라 압입된다.
그리고, 각관은 비개착 구조물 시공장치가 전방으로 압입하여 횡단할 때에, 비개착 구조물 시공장치에 구비된 각관 수납잭를 이용하여 압입되면서 종점 바깥으로 배출되게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치를 이용한 시공순서를 나타내는 개념도로서, 강연선을 이용한 견인방식을 이용한 시공순서도이다.
도시된 도 7은 하기의 모든 시공순서를 포함하고 있는 것은 아니며, 개념적으로 도시한 것으로서, 미도시된 내용은 명세서 전반적인 내용을 통해서 이해되어야 한다.
(a) 지중구조물이 설치되는 시점(S)과 종점(E)을 각각 제1 토류벽(11)으로 보강하고, 제1 토류벽(11)에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽(12)으로 보강하며, 제1 토류벽(11)과 제2 토류벽(12) 사이를 굴착하여 시점 작업공간(SP)과 종점 작업공간(EP)을 형성하고, 종점측 작업공간(EP)의 제1 토류벽(11)과 제2 토류벽(12) 사이에 추가적인 제3 토류벽(16)을 설치하며, 시종점의 제1 토류벽(11)을 따라 파이프 루프(PR)를 형성한다.
(b) 제3 토류벽(16)에서 시점을 향하여 강연선을 삽입하는 소구경 수평천공을 형성하고, 강연선(17)의 일단을 종점측의 제3 토류벽에 설치된 견인잭(18)에 연결하고 타단이 수평천공을 따라 관통하도록 연장시켜 비개착 구조물 시공장치의 선단 구조물(130, 1번 박스)의 후단에 연결한다.
(c) 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 선단 페이스잭의 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 붕락 방지판을 분리하여, 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토한다.
(d) 굴착 및 배토하여 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치한다.
(e) 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성한다.
(f) 붕락 방지판을 비개착 구조물 시공장치에 재배치한다.
(g) 비개착 구조물 시공장치를 견인잭을 이용하여 전방으로 이동시킨다.
(h) (c) 내지 (g) 단계를 반복하여 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설한다.
이때, 지보 플레이트를 이용하여 거푸집을 형성한 후에, 거푸집에 그라우트 홀을 형성하고, 지보 플레이트의 바깥으로 그라우팅을 주입하여 주변 토사를 보강하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 선도체
110 : 선단구조물
120 : 선단관입장치 130 : 지보플레이트 삽입장치
200 : 선단관입 플레이트 210 : 주 플레이트
220 : 보조 플레이트 230 : 선단 페이스잭
240 : 안내레일 250 : 가이드부
260 : 각관 반력부재 270 : 각관 수납잭
300 : 지보 플레이트 400 : 붕락방지판
120 : 선단관입장치 130 : 지보플레이트 삽입장치
200 : 선단관입 플레이트 210 : 주 플레이트
220 : 보조 플레이트 230 : 선단 페이스잭
240 : 안내레일 250 : 가이드부
260 : 각관 반력부재 270 : 각관 수납잭
300 : 지보 플레이트 400 : 붕락방지판
Claims (10)
- 시점에서 종점을 횡단하는 방향으로 파이프 루프를 형성하여 비개착 구조물을 시공하는 비개착 구조물 시공장치에 있어서,
횡단 구조물의 횡단면 형상에 대응되도록 형성되는 선단 구조물, 상기 선단 구조물의 전방에 결합되는 선단관입장치, 일단이 상기 선단 구조물의 후단에 결합되고, 타단이 후방향으로 연장되는 지보플레이트 삽입장치를 구비하여 상기 시점에서 상기 종점을 따라 지중을 횡단하는 선도체;
상기 선단관입장치의 선단에 결합되어 상기 선도체의 진행방향을 따라 압입하면서 상기 선도체의 이동을 안내하는 선단관입 플레이트; 및
상기 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 연장되는 지보 플레이트;
상기 선도체 내측의 상기 선단관입 플레이트의 후방에 배치되며, 상기 선단관입 플레이트의 전방 압입시 선도체의 내측으로 토사가 붕괴되는 것을 방지하는 붕락방지판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치. - 제1항에 있어서,
상기 파이프 루프가 원형강관으로 형성되어 상기 횡단 구조물의 측벽 및 상부슬래브의 외측 둘레방향으로 배치되는 경우,
상기 선단관입 플레이트는,
상기 선단관입장치의 내주면을 따라 가변적으로 이동 가능하게 배치되어 압입방향을 향하여 연장되는 주 플레이트;
상기 주 플레이트의 내주면을 따라 복수로 마련되며, 일단이 상기 주 플레이트의 선단에서 결합되고, 타단이 상기 주 플레이트의 후단에 결합되는 복수의 보조 플레이트;
일단이 상기 보조 플레이트의 후단에 맞닿도록 배치되고, 타단이 상기 선단관입장치의 내주면에 결합되어 상기 보조 플레이트에 고정된 상기 주 플레이트를 전방으로 이동시키는 선단 페이스잭;
상기 보조 플레이트에 수평방향으로 이웃하여 상기 선단관입장치와 상기 주 플레이트의 내주면을 따라 한 쌍이 서로 간극을 형성하도록 배치되어 상기 주 플레이트의 이동을 안내하는 안내레일; 및
상기 안내레일과 동일한 축방향으로 연장되어 일측이 상기 간극에 삽입되고, 타측이 상기 선단관입장치의 내주면에 결합되어 상기 선단 페이스잭의 가동에 따라 상기 주 플레이트의 수평을 유지시키는 가이드부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치. - 제1항에 있어서,
상기 파이프 루프가 상기 횡단 구조물의 양측벽 외측에 원형강관으로 배치되고, 상기 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 각관이 혼합 배치되는 경우,
상기 선단관입 플레이트는,
상기 선단 구조물의 선단 상부 슬래브에 복수로 배치되는 각관 반력부재와, 상기 선단관입장치의 종단에 위치하여 상기 각관의 후단에 결합되어 상기 각관 반력부재를 향하여 유압구동하여 상기 각관을 전방으로 배출시켜 상기 선단 구조물의 상부 슬래브에 해당하는 영역의 토사를 종점으로 배출시키는 각관 수납잭;
상기 선단관입장치의 좌우측 측면 플레이트의 내주면을 따라 가변적으로 이동 가능하게 배치되어 압입방향을 향하여 연장되는 주 플레이트;
상기 주 플레이트의 내주면을 따라 복수로 마련되며, 일단이 상기 주 플레이트의 선단에서 결합되고, 타단이 상기 주 플레이트의 후단에 결합되는 복수의 보조 플레이트;
일단이 상기 보조 플레이트의 후단에 맞닿도록 배치되고, 타단이 상기 선단관입장치의 내주면에 결합되어 상기 보조 플레이트에 고정된 상기 주 플레이트를 전방으로 이동시키는 선단 페이스잭;
상기 보조 플레이트에 수평방향으로 이웃하여 상기 선단관입장치와 상기 주 플레이트의 내주면을 따라 한 쌍이 서로 간극을 형성하도록 배치되어 상기 주 플레이트의 이동을 안내하는 안내레일; 및
상기 안내레일과 동일한 방향으로 연장되어 일측이 상기 간극에 삽입되고, 타측이 상기 선단관입장치의 내주면에 결합되어 상기 선단 페이스잭의 가동에 따라 상기 주 플레이트의 수평을 유지시키는 가이드부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치. - 제1항에 있어서,
상기 횡단 구조물은,
상기 선도체의 압입에 따라 상기 선단 구조물의 후단에서 현장타설로 형성되는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물 시공을 위한 비개착 구조물 시공장치. - 청구항 제1항 내지 제4항의 비개착 구조물 시공장치를 이용한 비개착 구조물의 시공방법에 있어서,
(a) 지중구조물이 설치되는 시점과 종점을 각각 제1 토류벽으로 보강하고, 상기 제1 토류벽에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽으로 보강하며, 상기 제1 토류벽과 상기 제2 토류벽 사이를 굴착하여 시점 작업공간과 종점 작업공간을 형성하고 상기 지중구조물의 횡단형상에 대응되도록 시종점의 제1 토류벽을 따라 파이프 루프를 형성하는 단계;
(b) 상기 비개착 구조물 시공장치를 지중으로 소정깊이 삽입시키기 위해서 시점측에 형성된 작업공간의 제2 토류벽에 반력대를 설치하는 단계;
(c) 상기 선단 구조물 후단에 압입잭을 배치하는 단계;
(d) 상기 압입잭의 후단과 반력대 사이에 간격재를 배치하는 단계;
(e) 상기 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 상기 선단 페이스잭의 상기 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 상기 붕락 방지판을 분리하여, 상기 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토하고, 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치하는 단계;
(f) 상기 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 상기 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성하는 단계;
(g) 상기 붕락 방지판을 상기 비개착 구조물 시공장치에 재배치하는 단계;
(h) 상기 압입잭을 이용하여 상기 비개착 구조물 시공장치를 전방으로 이동시키는 단계; 및
(i) 상기 (d) 내지 (h) 단계를 반복하여 상기 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법. - 청구항 제1항 내지 제4항의 비개착 구조물 시공장치를 이용한 비개착 구조물의 시공방법에 있어서,
(a) 지중구조물이 설치되는 시점과 종점을 각각 제1 토류벽으로 보강하고, 상기 제1 토류벽에서 바깥쪽으로 소정거리 이격되어 제2 토류벽으로 보강하며, 상기 제1 토류벽과 상기 제2 토류벽 사이를 굴착하여 시점측 작업공간과 종점측 작업공간을 형성하고, 상기 종점측 작업공간의 상기 제1 토류벽과 상기 제2 토류벽 사이에 추가적인 제3 토류벽을 설치하며, 시종점의 제1 토류벽을 따라 파이프 루프를 형성하는 단계;
(b) 상기 제3 토류벽에서 시점을 향하여 강연선을 삽입하는 소구경 수평천공을 형성하고, 상기 강연선의 일단을 상기 종점측의 상기 제3 토류벽에 설치된 견인잭에 연결하고 타단이 수평천공을 따라 관통하도록 연장시켜 상기 비개착 구조물 시공장치의 상기 선단 구조물의 후단에 연결하는 단계;
(c) 상기 비개착 구조물 시공장치가 횡단방향을 따라 배치된 상태에서 상기 선단 페이스잭의 상기 주 플레이트를 기 설정된 깊이로 압입하고, 상기 붕락 방지판을 분리하여, 상기 주 플레이트의 삽입된 깊이만큼 굴착 및 배토하고 상기 굴착 및 배토하여 형성된 내부공간을 따라 지보를 설치하는 단계;
(d) 상기 지보플레이트 삽입장치의 후방으로 상기 지보 플레이트를 삽입하여 거푸집을 형성하는 단계;
(e) 상기 붕락 방지판을 상기 비개착 구조물 시공장치에 재배치하는 단계;
(f) 상기 비개착 구조물 시공장치를 상기 견인잭을 이용하여 전방으로 이동시키는 단계; 및
(g) 상기 (c) 내지 (f) 단계를 반복하여 상기 선단 구조물이 횡단을 관통하여 종단에 위치하면, 내부에 철근을 배근하고 현장 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 지보 플레이트를 이용하여 거푸집을 형성한 후에, 상기 거푸집에 그라우트 홀을 형성하고, 상기 지보 플레이트의 바깥으로 그라우팅을 주입하여 주변 토사를 보강하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법. - 제5항에 있어서,
상기 파이프 루프를 형성하는 단계는,
원형강관 또는 원형강관 및 각관이 혼합되어 형성하는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법. - 제8항에 있어서,
상기 각관은,
상기 횡단 구조물의 상부 슬래브의 상면에서 내측 방향으로 압입되고,
상기 원형강관은 횡단 구조물의 바깥 둘레방향을 따라 압입되는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법. - 제9항에 있어서,
상기 각관은,
상기 비개착 구조물 시공장치가 전방으로 압입하여 횡단할 때에, 상기 비개착 구조물 시공장치에 구비된 상기 각관 수납잭를 이용하여 압입되면서 종점 바깥으로 배출되는 것을 특징으로 하는 비개착 구조물의 시공방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102502599B1 (ko) * | 2022-11-28 | 2023-02-24 | (주)추진건설 | 암거 구조물용 선단 구조체 |
| KR102655046B1 (ko) * | 2023-03-22 | 2024-04-04 | 양은진 | 막장붕괴를 최소화하여 프리캐스트 구조물을 시공하는 비개착 시공방법 및 이에 의해 시공된 비개착 구조물 |
Citations (2)
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| KR100538272B1 (ko) | 2005-05-10 | 2005-12-21 | 건양씨엔이 (주) | 조립식 구조물을 이용한 비개착 지하통로 구축공법 |
| KR101858223B1 (ko) * | 2017-06-14 | 2018-05-16 | 주식회사 특수건설 | 비개착 구조물 시공을 위한 마찰저감 장치 및 이를 이용한 비개착 구조물 시공방법 |
-
2018
- 2018-08-28 KR KR1020180101635A patent/KR102134603B1/ko active IP Right Grant
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