KR20220135751A - 저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물은, 도로 하부를 관통하는 비개착 지중구조물 시공을 위하여 도로의 노면에 대해 차량의 진행방향으로 직접 설치되는 적어도 2 이상의 복공유닛과, 상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 접합 부위 중 상기 적어도 2 이상의 복공유닛 하부에 설치되는 연결판과 상기 적어도 2 이상의 복공유닛이 상기 연결판에 의해 결합되어 이루어지는 상기 연결판 하부에 현장타설에 의해 채워진 그라우트재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법{ROAD DEKING UNIT AND UNDERGROUND STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로 등의 교통시설 하부에 지중구조물을 시공하는 과정에서 도로 차단을 최소화하면서 강재를 절감할 수 있고 침하방지성능을 향상시킬 수 있으며, 부재를 소규모화하여 운반 및 현장에서 쉽게 연결할 수 있으며, 복공 시공 시간 및 시공 비용을 절감할 수 있는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 이를 이용한 지중구조물의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 교통시설 하부의 지중구조물의 시공은 지중구조물 바닥면이 지표면으로 완전히 노출되도록 굴삭한 다음 말뚝과 거더를 설치한 후 복공판을 부설하여 노면 교통시설을 확보하는 개착방식과, 노면 교통시설 하부에 하중 지지를 위한 강관을 삽입하고 서로 고정한 다음 강관 하부를 굴착하여 지중구조물을 형성하는 비개착식 방식으로 나누어져 시행된다.

개착방식의 경우 지중구조물 시공에 소요되는 공사 비용이 적은 반면, 노면 지중구조물 굴착 과정에서 지표면의 도로나 철도 등의 교통시설을 완전히 통제한 후 제거하여야 하여 도로의 교통흐름에 미치는 영향이 크기 때문에 교통이 혼잡하고 우회로 또는 공사 공간을 확보하기 어려운 도심지에서는 수행하기 어려웠다.

비개착방식의 경우 지중구조물 상부의 교통시설 통제 없이 지중구조물을 시공하면서 교통혼잡 발생을 최소화할 수 있어 많이 이용되고 있으나, 비개착방식의 경우는 대구경 또는 중소형 강판이나 강재 판넬을 압입하던, 함체견인식이든 상부의 교통시설 하중을 지지할 수 있도록 최소토피고를 확보해야 하므로 두껍고 무거운 강재의 대형 복공판을 사용해야 하는 문제점이 있었다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 비개착방식의 교통시설 하부 지중구조물 시공방법에 의하면, 도로의 양측 가장자리에 지지 구조물(10)을 설치하고, 양측 지지 구조물(10)의 상부에 복수의 가설보(20)를 도로 하부의 노반(road bed)를 관통하여 횡단하도록 설치하고, 상기 가설보(20) 상부면에 하나 이상의 고정보(40)와 가설보(20)가 서로 교차하도록 고정 장착하였다.

따라서, 도로(1)의 양측 가장자리에 지지 구조물(10)의 시공을 위하여 터파기(3)를 하고, 지지구조물(10)을 설치한 후 도로를 횡단하여 기다란 가설보(20)를 도로(1)의 일측 방향에서 압입하므로, 압입기(30)가 사용되어야 하며, 기다란 가설보(20) 도로(1)을 횡단하여 배치 및 압입하기 위해서 도로 양측 방향에 넓은 공간이 필요한 문제점이 있었다.

또한, 상기 가설보(20) 상부면에 지중구조물 시공 중 차량 운행이 가능하도록 도로 포장면을 대체하는 복수의 복공판(50)을 설치하기 위해서 상기 복공판(50) 전에 상기 가설보(20)에 대해 횡단보(40)를 설치하고 용접으로 고정해야 하므로 다양한 부재가 사용되어야 하고, 가설보(20), 횡단보(40) 및 복공판(50)을 설치 및 조립하고 해체하는데 시간이 많이 소요되어 도로의 차량 운행에 미치는 영향을 최소화하기에는 역부족인 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도로 등의 교통시설 하부에 지중구조물을 시공하는 과정에서 도로 차단을 최소화하면서 강재를 절감할 수 있고, 침하방지성능을 향상시킬 수 있으며, 부재를 소규모화하여 현장에서 쉽게 연결할 수 있으며, 복공 시공 시간 및 시공 비용을 절감할 수 있는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물은, 도로 하부를 관통하는 비개착 지중구조물 시공을 위하여 도로의 노면에 대해 차량의 진행방향을 직접 설치되는 적어도 2 이상의 복공유닛과, 상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 접합 부위 중 상기 적어도 2 이상의 복공유닛 하부에 설치되는 연결판과 상기 적어도 2 이상의 복공유닛이 상기 연결판에 의해 결합되어 이루어지는 연결판 하부에 현장타설에 의해 채워진 그라우트재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 하부를 관통하는 비개착 구조물 시공방법은 도로를 부분적으로 차단하고 노면에 직접 지지되는 복공유닛을 차량 진행방향으로 설치하는 과정을 반복하여 도로 전체를 복공하는 단계와, 상기 도로 전체를 복공한 후 전체 복공유닛 하부에서 토피를 사이에 두고 상기 복공유닛과 이격되어 비개착공사를 시행하는 단계와, 상기 비개착공사 완료 후에 상기 도로의 노면에 직접 지지되는 상기 복공유닛을 철거하고 원상 복구하는 단계를 포함하며, 상기 복공유닛은 동일한 형상의 강재를 나란하게 배열한 후 용접하여 제작되며, 차량 진행방향으로 2개 이상으로 분할하여 현장에서 복공유닛 연결부로 연결 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물 및 그 시공방법에 의하면, 도로 등의 교통시설 하부에 지중구조물을 시공하는 과정에서 도로 차단을 최소화하면서 강재를 절감할 수 있고, 침하방지성능을 향상시킬 수 있으며, 부재를 소규모화하여 현장에서 쉽게 연결할 수 있으며, 복공 시공 시간 및 시공 비용을 절감할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 도로를 횡단하여 설치하는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법에 의하여 시공된 저토피 비개착 침하방지 복공구조물을 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 3의 A-A선과 B-B선을 따라 취한 단면도와 C부 확대도로, 도 3a의 (a)는 종래의 복공예이며, 3a의 (b)는 본 발명의 실시예이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법에 의하여 시공된 저토피 비개착 침하방지 복공구조물을 설명하는 상방 및 하방에서 본 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법을 설명하는 플로우챠트이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 명세서에 있어서, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다.

그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

또한, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

먼저, 도 2 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물을 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물(100)은 도로(1) 하부를 관통하는 비개착 지중구조물(5), 예를들어, 지하터널, 저수조, 지하상가, 지하도로 등을 제조하기 위하여, 도로의 횡단방향으로 1차로 또는 2 차로 등 부분적으로 차단하고 도로의 노면에 복공유닛(110)을 차량 진행방향을 따라 설치하는 과정을 반복하여 도로의 횡단방향으로 전차선 또는 전체에 대해 설치되어 있다.

상기 도로 전체를 복공한 후 전체 복공유닛 하부에서 최소 토피를 사이에 두고 상기 복공유닛(110)과 이격되게 비개착공사를 시행하여 지하구조물(5)을 형성한 후, 상기 도로의 노면에 직접 지지되는 상기 복공유닛(110)을 철거하고 도로의 노면을 원상 복구할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물(100)은 도로(1)의 노면에 직접 복공유닛(110)을 설치하기 때문에 가설보나 고정보 설치를 위하여 도로 양측 가장자리에 지지구조물을 설치할 필요가 없으며, 기다란 가설보 또는 고정보를 횡단방향으로 설치하기 위하여 횡단방향으로 별도의 작업공간을 둘 필요가 없다.

도 3a 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복공구조물을 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 도 3의 A-A선과 B-B선을 따라 취한 단면도와 C부 확대도를 나타내고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법에 의하여 시공된 저토피 비개착 침하방지 복공구조물을 설명하는 상방 및 하방에서 본 분해 사시도이다.

도 3a의 (a)에 도시된 바와 같이 종래의 복공판(50)은 대부분 판상구조를 이루어 대량의 강재를 사용해야 하는 문제점이 있었지만, 도 3a의 (b)와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 복공유닛(110)은 내부에 중공부(150)를 가지면서 중공형 종방향 빔이 용접 등에 의해서 결합되고, 이후 상기 연결판 하부에 그라우트재(151)로 채워지기 때문에 상기 복공유닛(110) 상부를 차량이 운행하는 경우에 진동을 흡수할 수 있고, 내구성도 오히려 높일 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라서 상기 하부 보강판(130)에 의하여 도로의 차량 진행방향으로 2 이상 분할된 상기 복공유닛(110)사이의 중공형 종방향 빔의 결합을 보강할 수있어서, 상기 복공유닛(110)을 소형화 할 수 있으며, 현장에서 길이를 원하는 만큼 연장할 수 있으며, 폭도 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 복공유닛(110)이 제 1 및 제 2 날개부(111, 115)가 높이방향으로 소정의 간격을 두고 상기 지지부(113)에 의해서 지지되기 때문에 별도의 고정보나 가설보를 두지 않고도 충분한 최소토피를 확보할 수 있고, 상기 복공유닛(110) 상부의 차량 운행시 압력을 분산시키며 진동을 흡수하므로 지중구조물 설치 공사를 위하여 대구경 강관이나 소구경 강관, 판재를 압입하기 위한 번거로운 공사를 할 필요가 없고, 지중구조물 설치시에 지반 침하를 방지할 수 있다.

상기 하부보강판(130)은 상기 복공유닛(110)의 폭길이에 대응하는 길이를 갖는 판상 강판부재로 소형화되어 운반 및 설치가 용이하다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 복공유닛(110)이 형강으로 이루어진 H, I, C, ㅁ 형 단면을 갖는 중공형 종방향 빔이 복수개 용접 등에 의해 결합되어 이루어지며, 상기 중공형 종방향 빔의 선단 저부에는 상기 연결판(170)의 결합핀(173)에 대응하는 위치에 체결홀(114)이 사전 천공되어 상기 연결판(170)을 이용하여 적어도 2 이상의 상기 복공유닛(110)을 도로의 차량 진행방향으로 길게 결합시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 복공유닛(110)은 서로 대향 배치되는 제 1 및 제 2 날개부(111, 115)와 상기 제 1 및 제 2 날개부(111, 115)의 무게중심에서 지지하는 지지부(113)가 서로 H형상을 이룰 수 있다.

마찬가지로 상기 연결판(170)도 상기 복공유닛(110)의 폭길이에 대응하는 길이를 갖는 장방형 판상부재(171)로 이루어지며, 상기 장방형 판상부재(171)에는 일정한 간격으로 나사산(173a)이 형성된 결합핀(173)이 돌출형성되어 소형화될 수 있고, 운반 및 설치가 용이하다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복공구조물(100)은 차량이 통행하는 도로의 노면에 대해 직접 배치되는 연결판(170)의 판상부재(171)로부터 돌출된 결합핀(173)에 대해 상기 복공유닛(110)의 하부 날개부(115), 즉 상기 복공유닛(110)의 저부에 형성된 체결홀(114)이 결합되고, 상기 복공유닛(110)의 상부 날개부(111)의 선단에 형성된 핸드홀(116)을 통해 손을 넣어 너트형태일 수 있는 잠금부재(175)로 체결하고, 상기 복공유닛(110)의 상부 날개부(111) 선단에 형성된 그라우트주입홀(117)을 통해 그라우트(151)를 주입하여 차량의 진행방향으로 인접하게 배치되는 제 1 및 제 2 복공유닛(110, 110')을 용이한 설치방법으로 강고하게 결합시킬 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 연결판(170)은 직사각형의 판상부재(171)에 대해 이웃하는 제 1 및 제 2 복공유닛(110, 110')의 제 1 및 제 2 체결홀(114)에 대응하여 제 1 및 제 2 결합핀(173)이 나란히 2 줄로 형성되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 복공유닛(110, 110')의 선단부에 형성된 핸드홀(116)을 통해 너트형태일 수 있는 잠금부재(175)를 체결할 수 있음을 알 수 있다,

또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하부보강판(130)은 판상구조로 상기 제 1 및 제 2 복공유닛(110, 110')의 하부 이음부를 보강할 수 있도록 설치됨을 알 수 있다. 상기 하부보강판(130)은 상기 복공유닛(110)에 대해 사전에 용접될 수 있다.

이제 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 시공방법을 간단히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법을 설명하는 플로우챠트이다.

먼저, 도로(1)를 횡단방향으로 1차로 또는 2 차로 등 부분적으로 선택 차단하고 도로의 노면에 대해 횡단방향으로 지지하기 위한 하부보강판(130)을 적어도 2 이상의 복공유닛(110)을 길이방향으로 연결하는 이음위치에 대응하여 일정간격을 두고 사전 용접할 수 있다(S10)

이어서 복수개의 연결판(170)을 상기 하부보강판(130)과 나란하게 도로의 횡단방향에 대해 부분적으로 배치할 수 있다(S20).

차량이 통행하는 도로의 노면에 대해 직접 배치되는 상기 연결판(170)의 판상부재(171)로부터 돌출된 결합핀(173)에 대해 상기 복공유닛(110)의 하부 날개부(115), 즉 상기 복공유닛(110)의 저부에 형성된 체결홀(114)을 결합하고(S30), 상기 복공유닛(110)의 상부 날개부(111)의 선단에 형성된 핸드홀(116)을 통해 손을 넣어 너트형태일 수 있는 잠금부재(175)로 체결하고(S40), 상기 복공유닛(110)의 상부 날개부(111) 선단에 형성된 그라우트주입홀(117)을 통해 그라우트(151)를 주입하여(S50) 복공구조물(100)을 간단히 완성할 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물의 설치방법은, 도로 하부를 관통하는 비개착 지중구조물을 용이하게 시공할 수 있다.

도로(1)의 노면에 직접 지지되는 복공유닛(100)을 차량 진행방향으로 설치하는 과정을 반복하여 도로 전체를 복공하므로, 도로를 부분적으로 차단할 수 있고, 대구경 강관 삽입, 소구경 강관 삽입 등 지반침하를 방지하기 위한 구조물을 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 지중구조물의 시공과정에서 도로 차단 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

상기 도로(1) 전체를 상기 복공유닛(110)과 이웃한 복공유닛(110)의 핸드홀(116)을 통하여 접근하여 상기 결합핀(173)에 잠금부재(175)를 결합시키기만 하면 되므로 시공이 용이하고 전체 복공유닛 하부에서 토피를 사이에 두고 상기 복공유닛(110)과 이격되게 비개착공사를 시행할 수 있다.

상기 복공구조물(100)이 적어도 2 이상의 복공유닛(100)을 핸드홀(116)을 통해 접근하여 상기 결합핀(173)의 잠금부재(175)을 풀어 상기 비개착공사 완료 후에 상기 도로의 노면에 직접 지지되는 상기 복공유닛(110)을 용이하게 철거하고 원상 복구할 수 있다.

110 : 복공유닛 130 : 하부 보강판
150 : 중공부 151 : 그라우트재
170 : 연결판 173 : 결합핀
175 : 잠금부재

Claims (7)

1. 저토피 비개착 침하방지 복공구조물에 있어서,
   도로 하부를 관통하는 비개착 지중구조물 시공을 위하여 도로의 노면에 대해 차량의 진행방향으로 직접 설치되는 적어도 2 이상의 복공유닛;
   상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 접합 부위 중 상기 적어도 2 이상의 복공유닛 하부에 설치되는 연결판; 및
   상기 적어도 2 이상의 복공유닛이 상기 연결판에 의해 결합되어 이루어지는 상기 연결판 하부에 현장타설에 의해 채워진 그라우트재를 포함하는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 하부에 폭방향으로 설치되며, 판상 강재로 이루어지는 바형태의 하부 보강판을 포함하는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2 이상의 복공유닛은 단면이 H, I, C, ㅁ 형인 중공형 종방향 빔이 복수개 결합되어 이루어지며, 상기 중공형 종방향 빔의 선단 저부에는 체결홀이 사전 천공되며,
   상기 중공형 종방향 빔의 선단 상부에는 상기 체결홀에 대응하는 위치에 사람의 접근을 위한 핸드홀과, 상기 핸드홀과 이격 형성되며, 상기 그라우트재 주입을 위한 그라우트재 주입홀을 포함하는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 상기 중공형 종방향 빔은 바람직하게는 H형 단면을 가지며 한쌍의 제 1 및 제 2 날개부와 상기 제 1 및 제 2 날개부를 무게중심에서 지지하는 지지부를 포함하며, 종방향으로 길게 구성되는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결판은 상기 적어도 2 이상의 복공유닛의 폭길이에 대응하는 길이를 갖는 장방형 판상부재로 이루어지며, 상기 장방형 판상부재에는 나사산이 형성된 결합핀이 적어도 2 줄 형성되는 저토피 비개착 침하방지 복공구조물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 저토피 비개착 침하방지 복공구조물을 이용하여 도로 하부를 관통하는 비개착 지중구조물의 시공방법에 있어서,
   도로를 부분적으로 차단하고 노면에 직접 지지되는 복공유닛을 차량 진행방향으로 설치하는 과정을 반복하여 도로 전체를 복공하는 단계,
   상기 도로 전체를 복공한 후 전체 복공유닛 하부에서 토피를 사이에 두고 상기 복공유닛과 이격되어 비개착공사를 시행하는 단계,
   상기 비개착공사 완료 후에 상기 도로의 노면에 직접 지지되는 상기 복공유닛을 철거하고 원상 복구하는 단계를 포함하며,
   상기 복공유닛은 동일한 형상의 강재를 나란하게 배열한 후 용접하여 제작되며, 차량 진행방향으로 2개 이상으로 분할하여 현장에서 복공유닛 연결부로 연결 설치하는 것을 특징으로 하는 비개착 지중구조물의 시공방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 복공유닛을 차량 진행방향으로 설치하여 도로 전체를 복공하는 단계는
   도로를 횡단방향으로 부분적으로 선택 차단하고 하부보강판을 상기 복공유닛의 길이방향에 대해 사전용접하는 단계와,
   복수개의 연결판을 도로의 횡단방향에 대해 부분적으로 배치하는 단계와,
   차량이 통행하는 도로의 노면에 대해 직접 배치되는 상기 연결판의 판상부재로부터 돌출된 결합핀에 대해 상기 복공유닛의 하부 날개부의 체결홀을 삽입 배치하는 단계와,
   상기 복공유닛의 상부 날개부의 선단에 형성된 핸드홀을 통해 잠금부재로 상기 결합핀에 대해 체결하는 단계와,
   상기 복공유닛의 상부 날개부 선단에 형성된 그라우트주입홀을 통해 그라우트를 주입하여 복공구조물를 완성하는 단계를 포함하는 비개착 지중구조물의 시공방법.
   

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