KR102515341B1

KR102515341B1 - 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조

Info

Publication number: KR102515341B1
Application number: KR1020200179264A
Authority: KR
Inventors: 조광래
Original assignee: 주식회사 아이언몰
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2040-12-21
Also published as: KR20220089017A

Abstract

본 발명은 도시 기반 시설 확충을 위해 실드(Shield) 및 세미실드(Semi-shield)공법에 의해 지하터널이나 하수구를 구축할 때 굴착기계를 설치하고 굴진 시 발생하는 토사와 암반을 지상으로 배출시키는 통로 역할을 하는 수직의 작업구를 구축하는 강관을 터널공사 완료 후 취출이 용이하도록 분할 결합하여 강관을 보다 쉽게 취출 할 수 있도록 한 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 본 발명의 출원인이 선출원한 10-2018-0162764호를 개량하여 분리된 매설관과 취출관의 결합을 용이하고 간편하게 하며, 매설관과 취출관의 연결부위에 대한 수밀유지를 보다 확실하게 한 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조에 관한 것이다.

Description

해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조{the degree structure of the steel pipe for the work equipment in which the dismantlement facilitates}

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, 점검과 수리 등을 하기 위해 출입하는 맨홀로서 사용하게 된다.

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 지하연속벽공법 및 트랜치 커터(Trench Cutter)에 의한 지하연속벽공법등의 벽체 가시설공법이 적용되고 있다.

그러나 이와 같은 공법들은 차수 및 가 시설 공사가 완료된 후에 지표로부터 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, 협소한 도로지역, 주택 인접지역 등 지하 매설물이 많고 연약한 지반에서 종래와 같이 별도의 가시설 벽체를 시공하는 번거로움이 없이 주변지반의 교란과 지하수 유출에 따른 인접 지반의 침하를 방지하면서 안전하게 작업구를 형성하는 시공방법으로 강관작업구를 압입 시공하는 방법이 많이 사용되고 있다.

그러나 터널 공사가 끝나면 하부에 사람이 출입할 수 있는 맨홀을 남겨두고 나머지는 되메우기 하여 작업구를 막게 되는 데 이때에는 맨홀이 위치한 강관의 하부 일부를 제외하고 원주를 따라 절단하여 절단된 상부 강관을 인발기 등으로 취출한 후 되메우기 작업을 하게 된다.

이와 같이 강관을 취출하기 위해 절단작업을 하게 되면 절단된 부위로부터 지하수가 내부로 유입되는 경우가 허다하여 절단작업을 하기 전에 절단부의 외측 지중에 그라우팅재를 주입시켜 차수작업을 먼저 한 후 절단을 하게 되므로 그라우팅작업에 따른 작업상의 번거로움과 별도의 비용이 소요될 뿐 아니라 절단기로서 비교적 큰 직경으로서 두께를 가진 강관을 절단하는 시간도 많이 소요되며 공사기간이 길어지는 등 여러가지의 문제를 가지고있었다.

이러한 점을 해결하기 위해 본 발명의 출원인에 의해 안출된 10-2018-0162764호는 강관을 취출관과 매설관으로 분할하되 분리 가능하도록 서로 연결하여 터널 작업이 끝난 후 취출할 때 간단한 분리작업으로 취출관만을 취출할 수 있게 함으로써 강관 취출을 매우 효율적으로 편리하게 하여 종래의 문제점을 해결한바 있다.

그러나 상기 선출원 발명은 분리된 매설관의 상단에 취출관을 적층하여 결합시 어긋나지 않도록 정확히 일치되게 적층하기가 용이하지 않을 뿐 아니라 강관의 취출관과 매설관의 연결부에 형성한 단입부에 고무판을 두 개의 철판으로 밀착 고정하여 수밀을 유지하는 구조이므로 철판으로 고무판을 고정하기 위한 다수개의 볼트 고정작업이 매우 번거롭고 작업시간이 많이 소요되며, 특히 고무판이 지중에서 장기간 수분과 접촉되는 경우 내구성이 저하되고 쉽게 삭아 수밀 유지가 되지 않게 되므로 누수현상이 발생되게 되는 등 일부 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로 강관을 취출관과 매설관으로 분할하되 분리 가능하도록 연결장치로서 서로 연결하여 취출시 간단한 분리작업으로 취출관만을 취출 할 수 있게 하되 분리된 취출관과 매설관의 적층 결합시 어긋나지 않도록 정확하면서도 쉽게 결합할 수 있게 하고 종래와 같은 볼트 고정작업이 필요없이 연결할 수 있으며, 취출관과 매설관의 연결부에 방수용 발포수지를 고압 충진시켜 장기간 수밀을 보다 완벽하게 한 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조를 제공하는 데 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 터널 작업 후 지중에 매설되는 매설관과 터널 작업 후 취출되는 취출관으로 분할 구성되어 이를 연결한 전체 길이가 작업구의 계획심도에 대응하는 길이로 이루어지고, 상기 매설관과 취출관은 보강철판과 ㄷ 자 형상의 연결구로서 해체 가능하도록 일체로 연결되어 이루어진 작업구용 강관의 차수구조에 있어서, 상기 보강철판은 매설관의 상단 내측면에 상단보다 높은 돌출부가 형성되도록 용착되어 상기 돌출부에 다수개의 수지주입공이 관통되고, 상기 매설관의 상단에 적층되어 보강철판의 돌출부에 밀착되면서 결합되는 취출관의 하단에 내측면에서 외측면으로 하향 경사지는 면취부를 형성하여 보강철판의 수지주입공과 연통되는 단면 삼각형상의 차수용 수지충진부를 구성하며, 상기 수지주입공에 나사 결합한 노즐을 통해 차수용 수지충진부에 방수용 발포수지를 주입 충진하여 분리 결합된 매설관과 취출관을 수밀되게 연결함을 특징으로 하는 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조를 제공한다.

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이와 같이 본 발명은 매설관에 용착한 보강철판과 취출관 하단의 면취부에 의해 매설관과 취출관을 어긋나지 않도록 정확하고 간편하게 적층시켜 연결할 수 있고 종래와 같은 번거로운 볼트작업을 하지 않게 되므로 작업시간이 단축되고 취출관과 매설관의 연결부에 방수용 발포수지가 고압으로 충진되어 차수가 완벽하고 장기간 지중에 노출되어도 수밀 유지가 가능한 등 종래보다 진보된 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관의 설치 상태 단면도
도 2는 취출관과 매설관이 보강철판과 연결구에 의해 연결된 상태에서 수지 주입공에 설치하는 노즐을 도시한 부분 사시도
도 3은 보강판이 설치된 매설관과 취출관의 분리 상태 단면도
도 4는 강관의 평면도
도 5는 취출관과 매설관이 연결된 상태에서 차수용 발포수지가 주입되기 전 상태의 "가-가" 선 단면도
도 6은 취출관과 매설관이 연결된 상태에서 차수용 발포수지가 주입된 상태의 "가-가" 선 단면도
도 7은 연결장치의 해체에 따른 취출관의 취출상태 예시도

이하 본 발명을 첨부도면에 도시한 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조는, 터널 작업 후 지중에 매설되는 매설관(10)과 터널 작업 후 취출되는 취출관(20)으로 분할 구성되어 이를 연결한 전체 길이가 작업구의 계획심도에 대응하는 길이로 이루어지고, 상기 매설관(10)과 취출관(20)은 보강철판(41)과 ㄷ 자 형상의 연결구(30)로서 해체 가능하도록 일체로 연결되어 이루어진 작업구용 강관의 차수구조(200)에 있어서, 상기 보강철판(41)은 매설관(10)의 상단 (11) 내측면에 상단(11)보다 높은 돌출부(41')가 형성되도록 용착되어 상기 돌출부(41')에 다수개의 수지주입공(40)이 관통되고, 상기 매설관(10)의 상단(11)에 적층되어 보강철판(41)의 돌출부(41')에 밀착되면서 결합되는 취출관(20)의 하단(21)에 내측면에서 외측면으로 하향 경사지는 면취부(22)를 형성하여 보강철판(41)의 수지주입공(40)과 연통되는 단면 삼각형상의 수지충진부(50)를 구성하며, 상기 수지충진부(50)에 수지주입공(40)을 통해 차수용 발포수지(51)를 주입 충진하여 분리 결합된 매설관(10)과 취출관(20)을 수밀되게 연결함을 특징으로 한다.
여기서 상기 차수용 발포수지(51)는 에폭시, 우레탄 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도면 중 미설명 부호 60은 수지주입공(40)에 나사결합되어 차수용 발포수지(51)를 주입시키는 노즐이고, 70은 맨홀이며, 71은 맨홀(70)과 연결 설치하는 사다리관이다.

이와 같이 된 본 발명에 있어 작업구를 형성하는 강관(100)을 종래와 같이 한 개의 단일관체로 구성하지 않고 작업구의 지중에 매설되는 매설관(10)과 취출관(20)으로 분할 구성하여 보강철판(41)과 연결구(30)에 의거 연결하고 터널 완성 후 연결구(30)만을 절단한 상태에서 인발기에 의해 취출관(20)만을 제거할 수 있게 함으로써 종래와 같이 그라우팅재의 주입으로 차수작업을 먼저 한 후 강관을 절단하는 번거로운 작업을 하지 않고 강관의 제거를 보다 간편하게 함은 선출원에 개시된 바와 같다.

본 발명은 이와 같은 매설관(10)과 취출관(20)으로 분할 구성하여 연결구(30)에 의해 연결하고 취출관(20)만을 제거하는 구조에서 분할 구성되어 연결된 매설관(10)과 취출관(20)의 차수구조(200)를 개선하여 연결부위를 통해 지하수의 누수를 완벽하게 차단하는 데 그 특징이 있는 것으로, 본 발명의 차수구조(200)를 보다 구체적으로 설명하면, 취출관(20)과 매설관(10)으로 분할된 매설관(10)의 상단(11) 내측면에 상단(11)보다 높은 돌출부(41')가 형성되는 보강철판(41)이 용착되고, 상기 매설관(10)의 상단(11)에 적층되어 연결되는 취출관(20)의 하단(21)에는 내측면에서 외측면으로 하향 경사지는 면취부(22)가 형성되어 있으므로 매설관(10)과 취출관(20)을 연결할 때에는 취출관(20)의 하단(21) 내주연이 매설관(10)의 상단(11)에 내접된 보강철판(41)의 돌출부(41')에 밀접되도록 취출관(20)을 들어 적층시키면 도 2에 도시된 바와 같이 매설관(10)의 상단(11)보다 돌출된 보강철판(41)의 돌출부(41')는 취출관(20)의 하단(21) 내측면에 밀착되어 매설관(10)과 취출관(20)의 연결부분을 동시에 밀착 보강하게 되고 이 상태에서 ㄷ 자 형상의 연결구(30)로서 매설관(10)과 취출관(20)을 동시에 연결되도록 용착하게 되면 매설관(10)과 취출관(20)은 강건하게 연결된 단일체의 강관을 형성하게 된다.

상기 과정에서 매설관(10)의 상단에 보다 높게 돌출된 보강철판(41)의 돌출부(41')는 취출관(20)을 매설관(10)의 상단(11)에 적층 시 가이드 역할을 하여 정확한 적층을 유도하게 되고 특히, 매설관(10)의 상단(11)과 연결되는 취출관(20)의 하단(21)은 내측에서 외측으로 경사지는 면취부(22)가 형성되어 있으므로 취출관(20)을 크레인 등으로 들어 매설관(10)의 상단(11)에 적층시키는 과정에서 면취부(22)를 이루는 경사면이 보강철판(41)의 돌출부(41') 외측면에 삽입을 유도하게 됨에 따라 매설관(10)과 취출관(20)의 적층을 어긋나지 않도록 보다 정확하고 용이하게 이루어질 수 있도록 보조한다.

이와 같이 취출관(20)과 매설관(10)이 연결구(30)에 의해 강건하게 연결되어 단일체의 강관을 형성하게 되면, 차수작업을 실시하게 되는 데, 매설관(10)의 상단(11)과 밀착되어 연결되는 취출관(20)의 사이에는 취출관(20)의 하단(21)에 내측에서 외측으로 하향 경사지게 면취된 면취부(22)에 의거 도시된 바와 같이 내측면에서 볼 때 단면 삼각형상의 공간 즉 수지충진부(50)가 원주의 전체에 형성되고 외측면은 틈새가 매우 적은 선접촉으로 연결된다.

또한, 상기 보강철판(41)의 돌출부(41')에는 매설관(10)의 상단(11)보다 상측에 다수개의 수지주입공(40)이 관통되어 있으므로 상기 수지주입공(40)은 취출관(20)의 하단(21)의 면취부(22)에 의해 형성된 수지충진부(50)와 서로 연통된 상태에 있게 된다. (도 5 참조)

따라서, 수지주입공(40)에 노즐(60)을 나사 결합한 후 상기 노즐(60)을 통해 액상의 차수용 발포수지를 고압으로 주입시키면 원주를 따라 형성된 수지충진부(50)의 내부로 충진되어 발포되고 일정시간이 경과되면 경화됨으로써 매설관(10)과 취출관(20)의 연결부를 완벽하게 수밀시켜 차수가 이루어지게 되며, 특히, 보강철판(41)이 수지가 충진된 수지충진부(50)를 차단하여 물이 침투하지 못하므로 이같은 수지 충진 작업 후 노즐(60)을 수지주입공(40)으로 부터 풀어 분리시키면 차수작업이 모두 완료되어 물을 포함한 토사의 유입이 완벽하게 차단되는 것이다.

상기 보강철판(41)에 형성된 수지주입공(40)은 강관의 규격에 따라 직경이 클수록 다수개가 일정 간격으로 관통되어 차수용 발포수지(51)가 원주의 전체에 형성된 수지충진부(50)의 내부에 틈새 없이 밀도있게 주입시킴으로써 완벽한 차수를 하게 된다.

여기서 차수용 발포수지는 에폭시, 우레탄 등이 사용되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 방수를 가능하게 하면서 발포가 가능한 방수소재로서 발포되면서 수지충진부(50)를 빈틈없이 차단할 수 있는 방수물질이면 모두 범위에 속한다고 할 것이다.

10 : 매설관 11 : 상단 20 : 취출관 21 : 하단 22 : 면취부 30 : 연결구 40 : 수지주입공 41 : 보강철판 41' : 돌출부 50 : 수지충진부 51 : 방수용 발포수지 60 : 노즐 70 : 맨홀 71 : 사다리관 100 : 작업구용 강관 200 : 차수구조

Claims

터널 작업 후 지중에 매설되는 매설관(10)과 터널 작업 후 취출되는 취출관(20)으로 분할 구성되어 이를 연결한 전체 길이가 작업구의 계획심도에 대응하는 길이로 이루어지고, 상기 매설관(10)과 취출관(20)은 보강철판(41)과 ㄷ 자 형상의 연결구(30)로서 해체 가능하도록 일체로 연결되어 이루어진 작업구용 강관의 차수구조(200)에 있어서, 상기 보강철판(41)은 매설관(10)의 상단(11) 내측면에 상단(11)보다 높은 돌출부(41')가 형성되도록 용착되어 상기 돌출부(41')에 다수개의 수지주입공(40)이 관통되고, 상기 매설관(10)의 상단(11)에 적층되어 보강철판(41)의 돌출부(41')에 밀착되면서 결합되는 취출관(20)의 하단(21)에 내측면에서 외측면으로 하향 경사지는 면취부(22)를 형성하여 보강철판(41)의 수지주입공(40)과 연통되는 단면 삼각형상의 수지충진부(50)를 구성하며, 상기 수지충진부(50)에 수지주입공(40)을 통해 차수용 발포수지(51)를 주입 충진하여 분리 결합된 매설관(10)과 취출관(20)을 수밀되게 연결함을 특징으로 하는 해체를 용이하게 하는 작업구용 강관의 차수구조.
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