KR970007378B1 - 오픈쉴드공법 및 거기에 사용되는 오픈쉴드기 - Google Patents

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Description

오픈쉴드공법 및 거기에 사용되는 오픈쉴드기

제 1 도는 오픈쉴드공법 및 거기에 사용되는 오픈쉴드기의 개요를 도시한 측면도.

제 2 도는 상기 평면도.

제 3 도 내지 제 6 도는 오픈쉴드공법의 공정을 도시한 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 오픈쉴드기본체 1a,1b : 측벽판

1c : 밑판 2 : 칼날

3 : 추진잭 4 : 콘크리트함체

5 : 되메우기부 6 : 굴착기

7 : 압각(押角) 8 : 발진갱

9 : 반력벽 10 : 스트러트(strut)

11 : 지반개량 12 : 포장(鋪裝)

13 : 도달갱 14 : 격벽

15 : 굴착배토부 16 : 테일부

본 발명은 시가지에 상하수도, 공동구, 전신, 전화 등의 부설지하도 등의 지하구조체를 시공하는 오픈쉴드공법 및 거기에 사용되는 오픈쉴드기에 관한 것이다.

종래, 시가지에 상하수도, 공동구, 전신, 전화 등의 부설지하도 등의 지하구조체를 시공하는 방법은 개착공법 혹은 쉴드공법이 행하여지고 있다.

개착공법은 토사붕괴방지용 파일박기를 하여 이 파일사이를 지상에서 굴착하여 그 속에 거푸집을 조립하여 콘크리트제의 지하구조물을 구축하거나 혹은 기성의 콘크리트함체를 설치하는 공법인 것이다.

또, 쉴드공법은 선단에 커터휠을 가진 쉴드굴진기를 지중에서 굴착하는 것이며, 이 쉴드굴진기가 그 내부에 가지는 추진잭으로 기설의 새그멘트링(Segment ring)의 연속체를 반력으로 하여 전진하고, 그 전진분에 쉴드굴진기내에서 따로따로된 세그멘트블럭을 새로운 세그먼트링으로 조립하여 연속체의 전단에 접속하고 이와같이 쉴드굴진기의 전진과 세그먼트링의 조립을 서로 반복하여 터널 등의 지하구조체를 시공하는공법이다.

그러나 전술한 개착공법에서는 미리 개착장소를 토사가 붕괴하지 않게 할 필요가 있으며 교통로 아래를 시공할 경우에는 오랜기간동안 도로를 차단하지 않으면 않되기 때문에 교통체중 등의 부근 시가지에 악영향을 미칠 우려가 있다.

또 토사붕괴를 방지하기 위해서는 시이트파일 등의 파일박기가 필요하여 부근 주택에 소음공해를 초래케할 우려가 있다.

한편, 전술한 쉴드공법은 지중에서 비교적 깊은 곳에 터널을 시공할 경우는 유효하지만 지층이 얇은 지표 근처를 시공할 경우는 쉴드굴진기가 전진할때에 이 지층이 얇은 부분의 토사를 끌어들여서 지상부분에 함몰을 발생시켜 지상구조물이나 부근 주택에 지장을 가져오게 되는 등의 악영향을 줄 우려가 있다.

그리고 쉴드굴진기 자체가 원통형의 굴진기이며, 세그먼트도 링형상으로 조립하여 원통형의 터널을 시공하는 것이므로, 지하도등과 같은 터널대를 4각형단면으로 사용하는 경우는 원형터널 내부에 다시 4각형의 터널을 구축하여야 되므로, 세그먼트링내에 필요없는 부분이 발생하기 때문에 여분의 굴착작업올 행하거나 혹은 여분의 콘크리트를 사용하여야 되기 때문에 시공비가 상승한다.

본 발명의 목적은 상기 종래예의 불편을 해소하고 부근 주택 등에 지장을 주지않고 이들의 안전을 확보할 수 있으며, 또 매우 작은 규모의 설비로 작업이 가능하며, 또 공기의 단축과 공비의 절감에 대폭적으로 기여할 수 있으며, 이들 개착공법과 쉴드공법의 장점을 살린 합리성이 뛰어난 공법인 오픈쉴드공법과 이것에 사용하는 오픈쉴드기를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 쉴드기의 구성으로서는 쉴드기 본체는 좌우 측벽판을 밑판으로 연결한 것으로, 전단면, 후단면과 적어도 이들 전단면, 후단면의 근처상면을 개방면으로 하며, 측벽판의 내측에서 뒤쪽으로 항하여 추진잭을 배치하고, 쉴드기 본체의 전부를 굴착 배토부로 하여 후부를 콘크리트함체의 매달아 내리는 장치는 하는 테일부로 구성하고, 상기 굴착배토부의 후단위치에는 좌우측벽판 사이를폐쇄하며 그 뒤쪽을 구분하는 격벽을 설치하는 것과 추진잭은 좌우로 또한 상하방항으로 다수 나란하게 배치하는 것을 요지로 하는 것이다.

또 이와같은 쉴드기를 사용하는 오픈쉴드공법으로는 쇼벨 등의 굴착기로 쉴드기 본체의 전면 또는 상면에서 토사를 굴착하며 또한 배로하는 굴착배로공정과, 이 공정과 동시 또는 그후에 추진잭을 신장하여 기설의 콘크리트함체를 반력으로 하여 쉴드기 본체를 전진시키는 전진공정과, 기설 콘크리트함체의 앞에 새로운 콘크리트함체를 쉴드기 본체의 테일부내에 매달아 내리는 콘크리트함체의 세트공정을 적합하게 반복하여 순차적으로 콘크리트함체를 쉴드기 본체의 전진에 따라 종열로 지중에 설치하고, 다시 이 콘크리트함체의 상면에 되메우기 위하여 지하구조체를 시공하는 일과 그리고 추진잭의 신장에 의하여 쉴드기본체를 전진시킬때에는 콘크리트함체 앞에서 박스강재 또는 형강재를 사용한 틀체로 되는 압각(押角)을 매치하는 것을 요지로 하는 것이다.

특허청구범위 제 1 항, 및 제 3 항 기재의 본 발명에 의하면, 쉴드기본체의 좌우측벽판이 토사붕괴방지벽으로 되며, 이것이 토사의 붕괴를 방지하여 콘크리트함체의 설치에 관하여 안전하게 공사를 할 수 있게 된다.

또 이 쉴드기본체가 추진잭으로 전진하고 있는 것으로, 토사붕괴방지 벽으로 되는 부분도 전진하여 항상 필요한 부분의 토사붕괴방지를 행할 수가 있다.

이상은 종래의 쉴드공법과 공통된 작용인 것이다. 또한 본 발명에서는 굴착은 개착공법과 같이 지상에서 하게 되므로, 쇼벨카 등의 굴착용의 중기를 사용할 수가 있으며, 굴착 및 배토가 쉽게 행해지는 것이다.

그리고 콘크리트함체의 쉴드기 내로의 설치도 지상에서 행해지므로 쉴드공법과 같이 작은 세그먼트를 조립하여 링을 만드는 수고도 필요없이 4각형단면의 지하구조물을 이 콘크리트함체를 나란하게 설치하는 것만으로 시공할 수 있다.

그리고 오픈쉴드기의 전진시에는 쉴드기본체의 전단면의 개방면에서 쉴드기본체 내부에 토사가 유입하여 쉴드기본체의 전방부의 굴착배토부는 이 토사로 층진되나 이 토사를 격벽으로 압밀되어 수분을 많이 함유하는 연약한 지반의 진흙에서도 수분이 짜내지게 된다.

이 결과 쇼벨카 등의 버켓(bucket)으로도 확실하게 퍼내서 배토할 수 있는 것으로 된다.

특허청구의 범위 제 2 항의 본 발명에 의하면, 압각이 추진잭으로부터의 하중을 흡수하는 쿠션 역할을 하게 하여 콘크리트함체단에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특허청구의 범위 제 4 항의 본 발명에 의하면, 다수의 추진잭을 설치하는 것에 의하여 좌우로 또는 상하로신장할때의 스토로크 길이를 서로 다르게 하면, 쉴드기본체의 굴곡전진을 설정할 수가 있어 굴곡시공에 대응할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명한다.

제 1 도, 제 2 도는 본 발명의 오픈쉴드공법 및 거기에 사용되는 오픈쉴드기의 개요를 도시한 측면도 및 평면도이다.

도면에서 1은 오픈쉴드기본체로서 이것은 좌측벽판(1a)과 우측벽판(1b)을 밑판(1c)으로 연결한 U형의 것으로, 전단면 후단면과 적어도 이들 전단면, 후단면 근처의 상면을 개방면으로 하고 있다.

또 이 오픈쉴드기본체(1)는 상기 측벽판(1a),(1b)과 밑판(1c)의 선단을 칼날(2)로 형성하고 있다.

그리고 오픈쉴드기본체(1)는 좌우측벽판(1a)(1b)의 중앙 또는 후단부 내측에서 추진잭(3)을 뒤쪽으로 향하여 상하로 나란하게 설치한다.

이와같이 추진잭(3)은 오픈쉴드기본체(1)의 좌우로 다수열, 또는 상하로 다수열로 배치된다.

그리고 오픈쉴드기본체(1)는 추진잭(3)을 배치한 곳보다 앞으로, 좌우측벽판(1a)(1b) 사이를 폐쇄하는 격벽(14)를 설치한다.

이 격벽(14)은 쉴드기본체(1)의 전부를 굴착배토부로 하고, 후부를 콘크리트함체를 매달아내리는 장치를하는 테일부(16)로 구분한다.

다음에 이와같은 오픈쉴드기를 사용하는 오픈쉴드공법은 제 3 도 내지 제 6 도에 대하여 상세하게 설명한다. 제 3 도에 도시한 바와같이 발진갱(8)내에 오픈쉴드기본체(1)를 설치하여 쉴드기본체(1)의 추진잭(3)을 신장하여 발진갱(8)내의 반력벽(9)에 반력으로서 쉴드기본체(1)를 전진시켜 지하구조물을 형성하는 첫번째의 콘크리트함체(4)를 위쪽에서 매달아내리고 쉴드기본체(1)의 테일부(16)내에서 축소시킨 추진잭(3)의 뒤쪽에 세트한다.

또 발진갱(8)은 흙붕괴방지벽으로 구성하고, 오픈쉴드기본체(1)를 발진시키는 데는 이 흙붕기방지벽을 일부단절하거나, 필요에 따라 약액주입등으로 발진갱(8)의 전방부분에 지방개량(11)을 실시하여 들 수도 있다.

계속하여 쇼벨 등의 굴착기(6)로 오픈쉴드기본체(1)의 전면 또는 상면에서 토사를 굴착하며 배토한다. 이 배토공정과 동시 또는 그후에 추진잭(3)을 신장하여 쉴드기본체(1)를 전진시킨다.

이 전진공정의 경우, 콘크리트함체(4) 앞에는 박스강재 또는 형강을 사용한 틀체로 되는 압각(7)을 배치한다.

그리고 상기 첫번째 콘크리트함체(4) 앞에 두번째 콘크리트함체(4)를 쉴드기본체(1)의 테일부(16)내로 매달아내린다.

이하, 동일한 배토공정, 전진공정, 콘크리트함체(4)의 세트공정을 적합하게 반복하여 순차적으로 콘크리트함체(4)를 오픈쉴드기본체(1)의 전진에 따라 종열로 지중에 설치하고 또한 이 콘크리트함체(4)의 주위에는 그라우트를 실시하여 상면에는 매입(5)을 실시하여 그 표면에 보장(12)을 하게 된다.

이와같이 하여 제 6 도에 도시한 바와 같이 오픈쉴드기본체(1)가 도달갱(13)까지 도달하게 되면 이것을 철거하여 공사를 완료한다.

또한 오픈쉴드기본체(1)의 전진방향을 수정할 경우나 커브시공을 할 경우에는 추진잭(3)의 신장정도를 좌우, 상하로 조정하면 된다.

예를들면 오픈쉴드기본체(1)를 좌우 구부릴 경우에는 좌우에 나란히 설치한 추진잭(3)중 우측 추진잭(3)의 스트로크를 크게하면 좋다.

또 상하방향에서 상향으로 조정할 경우에는 상하로 나란히 설치한 추진잭(3)중, 하단추진잭(3)의 스트로크를 크게하면 오프쉴드기본체(1)는 위로 향한다.

위로 구부릴 경우나, 아래방향으로 수정하고자 할 경우에는 이것과 반대의 조작을 하면 된다.

그리고 오픈쉴드기본체(1)의 전단시에는 쉴드기본체(1) 전단면의 개방면에서 쉴드기본체(1)의 굴착배토부(154)의 내부에 토사가 유입된다. 굴착배토부(15)는 이 유입하는 토사로 충진되나 이 토사는 격벽(14)에서 압밀된다.

따라서 수분을 많이 함유한 연약한 지반에서의 진흙에서도 이 격벽(14)으로 압밀되는 것에 의하여 수분이 짜내진다. 이 결과 쇼벨카 등의 버켓으로도 확실하게 퍼내여 배토할 수 있게 된다.

이것을 특히 하천의 개수공사 등에 본 발명의 오픈쉴드공법을 사용하는 경우에 효과적인 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명의 오픈쉴드공법 및 이것에 사용하는 오픈쉴드기는 부근의 주택 등에 지장을 주는 일이 없고, 이들의 안정을 확보할 수 있으머, 또 매우 소규모의 설비로 작업이 가능하며, 공기의 단축과 공사비의 절감에 대폭적으로 기여할 수 있어 종래의 개착공법과 쉴드공법의 장점을 살려 합리성이 뛰어난 것이다.

그리고 특히 쉴드기본체에 격벽을 설치하는 것에 의하여 토사를 압밀하여 배토할 수 있으므로 연약한 지반에서의 진흙이더라도 확실하게 퍼내어 배토할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 쉴드기본체(1)는 좌우측벽판(1a,1b)을 밑판(1c)으로 연결한 것으로, 전단면과 후단면 근처의 상면을 개방면으로 하고 있으며, 측벽판(1a,1b)의 내측에서 뒤쪽으로 추진잭(3)을 배치하고, 쉴드기본체(1)의 전부를 굴착배토부(15)로 하며, 후부를 콘크리트함체(4)의 매달아내리는 장치를 하는 테일부(16)로서 구성하며, 굴착배토부(15)의 후단위치에는 좌우측벽관(1a,1b) 사이를 폐쇄하는 격벽(14)을 설치하여 그 뒤쪽을 구획한 오픈쉴드기를 사용하고, 쇼벨 등의 굴착기로 쉴드기본체(1)의 전면 또는 상면에서 토사를 규착하며 또한 배토하는 굴착배토공정과 이 공정과 동시 또는 그후에 추진잭(3)을 신장하여 기설콘크리트 함체(4)를 반력으로 하여 쉴드기본체(1)를 전지시키는 전진공정과, 기설콘크리트함체(4) 앞에 새로운 콘크리트함체(4)를 쉴드기본체(1)의 테일부(16)내레 매달아내리는 콘크리트함체(4)의 세트공겅을 적절하게 반복하여 순차적으로 콘크리트함체(4)를 쉴드기본체(1)의 전진에 따라 종열로 지중에 설치하고 이 콘크리트함체(4)의 상면에 되메우기를 실시하여 지하구조체를 시공하는 것을 특징으로 하는 오픈쉴드공법.
2. 제 1 항에 있어서, 추진잭(3)의 신장에 의하여 쉴드기본체(1)를 전진시킬때에는 콘크리트함체(4) 앞에는 박스강재 또는 형강을 사용한 틀체로 되는 압각을 배치하는 오픈쉴드공법.
3. 쉴드기본체(1)는 좌우측벽판(1a,1b)을 밑판(1c)으로 연결한 것으로, 전단면, 후단면과 적어도 이들 전단면, 후단면 근처의 상면을 개방면으로 하고 있으며, 측벽판 내측에서 뒤쪽을 향하여 추진잭(3)를 배치하고, 쉴드기본체의 전부를 굴착배토부(15)로 하여 후부를 콘크리트함체(4)에 매달아 내리는 장치를 하는 테일부(16)로 구성하고, 굴착배토부(15)의 후단위치에는 좌우측벽판(1a,1b) 사이를 폐쇄하며 그 뒤쪽을 구획하는 격벽(14)을 설치한 것을 특징으로 하는 오픈쉴드기.
4. 제 3 항에 있어서, 추진잭(3)은 좌우, 상하방향으로 다수 나란하게 설치하는 오픈쉴드기.