KR20200037581A

KR20200037581A - 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법

Info

Publication number: KR20200037581A
Application number: KR1020180116984A
Authority: KR
Inventors: 조광래
Original assignee: 주식회사 하이제트이엔지
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-09

Abstract

본 발명은 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법에 관한 것으로, 도시 기반 시설 확충을 위해 실드(Shield) 및 세미실드(Semi-shield)공법에 의해 지하터널이나 하수구를 구축할 때 굴착기계의 설치하고 굴진시 발생하는 토사와 암반을 지상으로 배출시키는 통로 역할을 하는 수직의 작업구를 보다 효율적으로 신속하게 시공할 수 있도록 한 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법에 관한 것이다.

Description

작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법{Method of press-fitting steel pipe to form working pipe}

일반적으로 작업구(수직구)는 터널이나 하수구 등을 굴착하기 위하여 지상으로부터 지하 터널까지 수직으로 연결해주는 일종의 수직터널로서 터널 공사 시에는 각종 장비 및 건설 자재들을 지상으로부터 운반 및 이동시키고, 터널 굴진 시에 발생되는 토사와 암반을 지상으로 배출시키는 통로 역할을 하며, 터널이 완성된 후에는 관리자의 이동통로 및 통신구나 전력구의 각종 케이블을 지하 터널로부터 지상으로 연결시켜 주고, 각종 배관을 연결시켜 주는 역할을 한다.

실드 및 세미실드 공법은 지하터널을 굴착을 위하여 굴착기계를 목표로 하는 지하심도에 기계를 설치한 후 목표로 하는 터널 경로를 따라 기계가 수평으로 굴착을 하게 되는 데, 이때 굴착기계를 지하의 일정한 심도에 설치하기 위한 작업구를 굴착시에는 벽체가 붕괴하는 것을 방지하기 위하여 스트라트(Strut)공법, 라이닝(Lining)공법, JSP 지반개량공법, SEC 지하연속벽 공법 및 트랜치 커터(Trench Cutter)에 의한 지하연속벽 공법등의 벽체 가시설 공법이 적용되고 있다.

그러나, 이와같은 공법들은 차수 및 가 시설 공사가 완료된 후에 지표로 부터 지하로 수직방향으로 설계 심도까지 지반을 굴착하고 지하에서 벽체 구조물을 시공하게 되는 과정을 거치는 공정상의 어려움이 있고 이로 인해 공기가 지연되고 공사비용이 증가하며 가시설 공사에 요구되는 대형장비로 인하여 교통 불편을 유발하고 소음이 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하는 것으로 강관을 유압잭과 같은 추진장비로서 연속적으로 압입하여 별도의 가시설 벽체를 시공하는 번거러움이 없이 작업구를 시공하는 방법이 알려져 있다.

그러나, 강관을 추진장비로서 수직으로 압입하는 과정에서 굴착심도가 깊어질 수록 지면의 강한 토압으로 인해 강관을 압입하는 데 많은 어려움이 발생하게 되는 데 이는 지표면에서 강관을 일정 깊이로 압입하여 내부의 토사를 배출시키게 되면 내부가 빈 강관에 작용하는 토압이 지표면에 가까운 지면에서 매우 강하게 작용하여 강관을 압입하기가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기에 기술한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 강관을 압입시 토압을 받지 않고 작업구를 형성하는 계획심도 까지 원활하게 압입하는 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 작업구를 형성할 지면을 수직 방향으로 강관의 직경보다 크게 굴착하여 일정깊이의 외관삽입홈을 형성하여 이에 외관을 삽입하는 1단계와; 상기 1단계에서 삽입된 외관과 지면과의 사이를 메움토로서 메우고 외관의 상면에 외관의 길이에 대응하는 연결외관을 용접하여 굴착할 지중으로 연결외관의 상단부를 남겨두고 추진장비로서 내부의 토사를 반출시키면서 관입시키는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 내부가 빈 외관의 내부에 이보다 직경이 작은 내관을 삽입하는 제3단계와; 외관은 고정한 상태에서 외관의 내부에 삽입된 내관을 굴착할 지중으로 토사를 반출하면서 관입하되 내관의 상단에 작업구의 계획심도에 대응하는 길이의 연결내관을 용접하여 지중으로 계획심도까지 관입하는 제4단계와; 내관을 계획심도까지 완전 삽입한 상태에서 외관을 취출하여 내관으로 이루어진 작업구를 형성하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 하는 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법을 제공한다.

이와 같이 본 발명은 작업구를 형성하는 직경보다 큰 외부강관으로 토압을 차단하면서 이의 내부에 삽입시킨 내부강관을 압입하여 작업구를 형성하게 되므로 외부강관에 의해 차단된 토압으로 인해 내부강관이 보다 원할하게 압입되므로서 작업구의 시공이 용이하고 공기가 단축되며 소음이 적게 발생하는 등의 효과가 있다.

도 1의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)는 본 발명의 시공순서도
도 2는 시공된 작업구를 통해 터널을 굴착하는 상태의 예시 단면도

이하 본 발명을 첨부도면에 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)는 본 발명의 시공방법을 순서적으로 도시한 것으로서, 작업구(100)를 형성할 지면(1)을 수직 방향으로 작업구(100)의 직경보다 크게 굴착하여 일정깊이의 외관삽입홈(2)을 형성하여 이에 외관(3)을 삽입하는 1단계와; 상기 1단계에서 삽입된 외관(3)과 지면(1)과의 사이를 메움토(4)로서 메우고 외관(3)의 상면에 외관(3)의 길이에 대응하는 연결외관(3')을 용접하여 굴착할 지중으로 연결외관(3')의 상단부를 남겨두고 추진장비로서 내부의 토사를 반출시키면서 관입시키는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 내부가 빈 외관(3)의 내부에 이보다 직경이 작은 내관(5)을 삽입하는 제3단계와; 외관(3)은 고정한 상태에서 외관(3)의 내부에 삽입된 내관(5)을 굴착할 지중으로 토사를 반출하면서 관입하되 내관(5)의 상단에 작업구(100)의 계획심도에 대응하는 길이의 연결내관(5')을 용접하여 지중으로 계획심도까지 관입하는 제4단계와; 내관(5)을 계획심도까지 완전 삽입한 상태에서 외관(3)을 취출하여 내관(5)으로 이루어진 작업구(100)를 형성하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 한다.

도면중 미설명 부호 6은 굴착장비이다.

이와같이 된 본 발명은 터널이나 하수구 등의 도시 기반 시설 확충을 위한 수직의 작업구(100)를 형성하기 위한 강관의 압입 시공방법에 관한 것으로 이러한 본 발명의 작업구 시공방법은 여러 단계로 나누어서 설명할 수 있는데 먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1단계는 외관(3)이 삽입되는 외관삽입홈(2)을 외관(3)의 직경보다 크게 굴착하여 저부에 굴착면을 형성하는 단계로서 포크레인과 같은 굴착장비(6)를 사용하여 굴착할 지면(1)을 수직 방향으로 굴착하여 일정 폭과 높이를 갖는 외관삽입홈(2)을 형성하게 되면 자연스럽게 상기 외관삽입홈(2)의 바닥면에는 굴착면이 형성된다.

이때 외관(3)은 저부의 굴착면과 직각을 이루도록 수직으로 관입시키게 되고 작업구(100)가 완성되는 단계에서 외관(3)을 지중으로부터 빼내는 데 용이하도록 상단부의 일부는 지표면보다 노출되도록 관입시키게 된다.

제2단계에서는 외관삽입홈(2)에 삽입된 외관(3)과 지면(1)과의 사이를 메움토(4)로서 메우게 되는 데 외관삽입홈(2)은 외관(3)보다 큰 직경으로 1단계에서 굴착을 하게 되므로 외관(3)을 삽입하게 되면 지면(1)과의 사이에 간극이 형성되어 메움토(4)로서 메워 외관(3)이 움직이지 않도록 지지하게 된다.

이어서, 외관(3)의 상면에 외관(3)의 길이에 대응하는 연결외관(3')을 용접하여 굴착할 지중으로 연결외관(3')의 상단부를 남겨두고 추진장비로서 내부의 토사를 반출시키면서 관입시키게 되는 데 지중에 삽입하는 외관(3)과 연결외관(3')의 전체 길이는 다음 단계에서 삽입하는 내관(5)이 토압을 받지 않고 삽입될 수 있는 정도의 길이 정도면 가능하므로 그다지 길지 않다.

연결외관(3')이 도 1의 (b)와 같이 외관(3)의 상단에 연결되면 유압잭과 같은 추진장비로서 외관(3)을 타압하여 지중의 굴착면으로 관입시키게 되고 이 과정에서 발생되는 토사는 별도의 흡입관(미도시)에 의해 지상으로 반출시키게 되면 연결외관(3')이 연결된 외관의 내부는 도 1의 (d)와 같이 빈공간이 형성된다

이어서, 제 3단계에서 도 1의 (e)에 도시된 바와 같이 외관 내부의 빈공간에 보다 긴 길이의 내관(5)을 굴착면까지 삽입하고 제4단계를 통해 외관(3)은 고정한 상태에서 외관(3)의 내부에 삽입된 내관(5)을 굴착할 지중으로 토사를 반출하면서 관입하게 되는 데 상기 내관(5)은 작업구(100)를 형성하는 외벽체가 되므로 내관(5)의 상단에 도 1의 (g)와 같이 작업구(100)의 계획심도에 대응하는 길이의 연결내관(5')을 한 개 이상 용접한 상태에서 추진장치를 사용하여 지중으로 계획심도까지 관입하고 이때 내관(5)의 내부에 발생되는 토사는 배출장치로서 지상으로 반출시키게 되면 내관(5)의 내부에 빈공간이 형성된다.

제5단계는 외관(3)을 취출하는 단계로서 지중의 굴삽된 내관(5)에 의해 작업구(100)를 형성하게 되므로 내관(5)은 고정된 상태에서 외관(3)을 취출하게 되면 내관(5)이 지중에서 외벽을 이루는 작업구(100)가 형성되어지는 것이다.

여기서 외관(3)은 전기한 바와 같이 상단부가 지표면보다 약간 돌출되게 지중에 관입되어 있으므로 노출된 상단부를 이용하여 별도의 중장비를 이용하여 인발하게 되면 간단히 지중으로 부터 빼낼 수 있게 된다.

한편 상기한 외관(3)은 내관(5)을 삽입시 토압에 의한 영향을 받지 않고 압입되도록 하는 작용을 하게 되는 데 외관(3)을 외관삽입홈(2)에 삽입하여 토사를 반출하게 되면 내부가 빈 외관(3)의 내부로 토압이 크게 작용하여 삽입이 용이하지 않게 되나, 적정길이의 외관(3)을 삽입시킨 상태에서 이의 내부에 내관(5)을 삽입하고 내관(5)을 지중으로 굴진시키게 되면 토압을 외관(3)이 차단하게 됨에 따라 내관(5)은 보다 용이하게 지중으로 관입되어지는 바, 이때 외관(3)에 작용하는 토압은 지표면에서 근접한 위치에서 많이 작용하게 되므로 외관(3)의 길이는 비교적 길지 않은 적정길이로 형성하면 된다.

이와같은 단계를 거쳐 형성된 작업구(100)는 내관(5)이 외벽을 이루어 내부에 공간을 형성하게 되므로서 도 2와 같이 굴착장비(6)를 하부에 설치하여 지하터널 굴착작업을 실시할 수 있게 되고 특히 종래와 같이 여러가지의 공법으로 벽체가 무너지는 것을 방지하는 시공방법에 비해 작업구(100)를 매우 편리하게 형성할 수 있으므로 벽체 가시설 시공을 할 필요가 없고 공사기간을 단축하며 공사 비용을 절감하는 효과가 있다.

1 : 지면 2 : 외관삽입홈 3 : 외관 3' : 연결외관 4 : 메움토 5 : 내관 5' : 연결내관 6 : 굴착장비 100 : 작업구

Claims

작업구(100)를 형성할 지면(1)을 수직 방향으로 강관의 직경보다 크게 굴착하여 일정깊이의 외관삽입홈(2)을 형성하여 이에 외관(3)을 삽입하는 1단계와; 상기 1단계에서 삽입된 외관(3)과 지면(1)과의 사이를 메움토(4)로서 메우고 외관(3)의 상면에 외관(3)의 길이에 대응하는 연결외관(3')을 용접하여 굴착할 지중으로 연결외관(3')의 상단부를 남겨두고 추진장비로서 내부의 토사를 반출시키면서 관입시키는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 내부가 빈 외관(3)의 내부에 이보다 직경이 작은 내관(5)을 삽입하는 제3단계와; 외관(3)은 고정한 상태에서 외관(3)의 내부에 삽입된 내관(5)을 굴착할 지중으로 토사를 반출하면서 관입하되 내관(5)의 상단에 작업구(100)의 계획심도에 대응하는 길이의 연결내관(5')을 용접하여 지중으로 계획심도까지 관입하는 제4단계와; 내관(5)을 계획심도까지 완전 삽입한 상태에서 외관(3)을 취출하여 내관(5)으로 이루어진 작업구(100)를 형성하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 하는 작업구를 형성하는 강관의 압입 시공방법.