KR20240037899A - 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 세미쉴드공법의 시공시 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 설치하여 시공함으로써 성토지반 법면의 붕괴를 방지하여 안전성을 확보하도록 구성된 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것이다.

Description

종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드 공법{omitted}

본 발명은 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 세미쉴드공법의 시공시 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 설치하여 시공함으로써 성토지반 법면의 붕괴를 방지하여 안전성을 확보하도록 구성된 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것이다.

통상적으로 세미쉴드공법의 시공시 평지의 시점부와 종점부의 수직구를 포함하여 도로나 철도의 성토지반 법면부에 설치되는 가설 흙막이는 H빔과 수평방향으로 설치되는 수평 토류판으로 구성되어 시공되고, 지하수가 존재할 경우에는 차수공법도 포함하여 시공된다.

상기와 같은 세미쉴드공법의 시공시 지중에서의 굴진 작업시에는 작업자의 안전사고 확률이 낮은 반면에 시점부와 종점부의 가설 흙막이 공사를 포함한 공사를 실시하는 과정에서 작업자의 안전사고 확률이 높은 편이다.

근래에는 중대재해법의 강화로 인해서 안전사고가 발생될 경우에는 현장 작업 책임자는 물론이고, 사업주와 발주처 및 감리단까지도 크게 처벌받는 등으로 인하여 특히 안전사고의 확률이 높은 공종의 경우에는 안전 측면에서 유리한 공법을 선정하여 공사를 실시해야 하는 등 안전성이 품질 향상이나 경제성 등에 앞서서 가장 중시 되는 실정이다.

이와 관련하여 종래의 가설 흙막이공법인 대한민국특허청 등록특허공보(B1)의 특허등록번호 10-2057248호에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 하수관로 지지구조는, 굴착면을 따라 서로 이격되어 다수 개가 설치되는 H형 기둥(100); 및 굴착면이 침하되거나 붕괴되는 것을 방지할 수 있도록 상기 H형 기둥과 다른 H형 기둥 사이의 공간에 하측으로부터 상측으로 다수 개가 적층 설치되어 벽체를 형성하는 토류판(200);을 포함하도록 구성되어 있다.

상기 종래의 가설 흙막이공법에 사용되는 토류판(200)은 수직방향을 기준으로는 1렬이고, 수평방향으로 설치되는 수평 토류판으로만 구성되어 있어서 세미쉴드공법의 시공시 추진헤드의 압입력에 의한 수평 추력이나 배면 토압이 작용될 경우에는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 수평 추력이나 배면 토압이 작용되는 해당 토류판(H)이 H형 기둥(H빔)과 다른 H형 기둥(H빔) 사이의 전체 길이(W: 평균적으로 2.5m)가 파손됨으로써 도 2의 점선 부분으로 표기된 수평 토류판에 상당하는 면적(HxW)만큼 상대적으로 크게 배면 토사가 붕괴되어 안전측면에서 위험도가 높은 문제점이 있는 실정이다.

대한민국특허청 등록특허공보(B1)의 특허등록번호 10-2057248호

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 종래의 가설 흙막이공법에 사용되는 토류판은 수직방향으로 1열의 수평 토류판으로만 구성되어 있어서 수평 추력이나 배면 토압이 작용되는 해당 토류판(H)이 H형 기둥(H빔)과 다른 H형 기둥(H빔) 사이의 전체 길이(W: 평균적으로 2.5m)가 파손됨으로써 도 2의 점선 부분으로 표기된 수평 토류판에 상당하는 면적(HxW)만큼 상대적으로 크게 파손되어 배면 토사가 크게 붕괴됨으로써 안전측면에서 위험도가 높은 문제점을 개선시키기 위하여 도 6의 점선 부분으로 표기된 수평 토류판과 수직 토류판의 2열 격자형으로 조합하여 소정의 감소된 면적(HxW')에 한하여 상대적으로 작은 면적{Hx(W-W')}으로 파손되도록 구성하여 시공함으로써 H빔과 인접된 다른 H빔 사이의 공간에 세미쉴드공법의 시공시 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이 공종의 배면 토사 붕괴를 감소시키거나 거의 배면 토사 붕괴가 발생되지 않도록 안전측면에서 위험도를 대폭 낮추는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 성토지반 종점부 법면의 가설 흙막이용 H빔과 인접된 다른 H빔 사이에 세미쉴드공법의 진행방향을 기준으로 전방부에는 수평방향으로 수평 토류판을 연속적으로 설치하고, 상기 수평 토류판에 접하도록 후방부에는 수직방향으로 수직 토류판을 연속적으로 설치하여 양방향의 2열 격자형으로 설치함으로써 세미쉴드용 관의 추진 헤드와 직접적으로 접하여 압입되는 수평 추력이 작용되는 사각형 면적에 국한되도록 축소된 상태로 파손되어 천공되도록 구성된 원리를 적용함을 특징으로 하는 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것이다.

상기 수평 토류판과 수직 토류판의 조합으로 인한 파손의 축소 원리를 적용하여 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 시공 공정을 설명하면 다음과 같다.

세미쉴드공법 시공에 있어서, 지반을 포함한 성토지반의 시점부와 종점부에 각각 세미쉴드공법의 진행방향에 대해 직각방향으로 소정의 간격으로 H빔을 삽입시킨 후 세미쉴드공법의 진행방향을 기준으로 H빔의 웨브 홈 사이의 전방부에 수평방향으로 수평 토류판을 연속적으로 설치하고, 상기 수평 토류판의 후방부에 접하여 수직방향으로 수직 토류판을 2열로 연속적으로 설치하여 가설 흙막이를 시공하는 공정과; 상기 가설 흙막이를 시공한 후 가설 흙막이 시점부로부터 소정의 거리 후방부에 H빔의 골조나 콘크리트 벽체로 구성된 반력벽을 설치하는 공정과; 상기 반력벽을 설치한 후 성토지반의 시점부에 세미쉴드장치를 설치하는 공정과; 상기 세미쉴드장치를 설치하는 공정 후 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 전방부에 배열시키는 공정과; 상기 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 전방부에 배열시키는 공정 후 세미쉴드장치에 추진잭의 추진력으로 스크류를 전진시켜 굴진함으로써 성토지반 내에 선도관을 매설하는 공정과; 상기 성토지반 내에 선도관을 매설하는 공정 후 추진잭을 후진시켜 선도관의 후방부에 후속 선도관에 속하는 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정과; 상기 추진잭을 후진시켜 선도관의 후방부에 후속 선도관에 속하는 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정 후 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 추진잭의 추진력으로 전진시키면서 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 연속적으로 연결하는 공정을 반복하면서 선도관을 포함한 세미쉴드용 관들을 성토지반의 종점부까지 추진하는 공정과; 상기 선도관을 포함한 세미쉴드용 관을 성토지반의 종점부까지 추진하는 공정 후 추진헤드와 세미쉴드장치를 포함한 일체를 철수시키면서 시공을 완료하는 공정; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래의 가설 흙막이공법에 사용되는 토류판은 수직방향으로 1열의 수평 토류판으로만 구성되어 있어서 수평 추력이나 배면 토압이 작용되는 해당 토류판(H)이 H형 기둥(H빔)과 다른 H형 기둥(H빔) 사이의 전체 길이(W: 평균적으로 2.5m)가 파손됨으로써 도 2의 점선 부분으로 표기된 수평 토류판에 상당하는 면적(HxW)만큼 상대적으로 크게 파손되어 배면 토사가 크게 붕괴됨으로써 안전측면에서 위험도가 높은 문제점을 개선시키기 위하여 도 6의 점선 부분으로 표기된 수평 토류판과 수직 토류판의 2열 격자형으로 조합하여 소정의 감소된 면적(HxW')에 한하여 상대적으로 작은 면적{Hx(W-W')}으로 파손되도록 구성하여 시공함으로써 H빔과 인접된 다른 H빔 사이의 공간에 세미쉴드공법의 시공시 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이 공종의 배면 토사 붕괴를 감소시키거나 거의 배면 토사 붕괴가 발생되지 않도록 안전측면에서 위험도를 대폭 낮추는 효과가 있다.

도 1은 본 발명과 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 개념 단면도.
도 2는 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 1의 A-A에 따른 횡단면도.
도 3은 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 2의 B-B에 따른 횡단면도.
도 4는 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 2의 C-C에 따른 횡단면도.
도 5는 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 평면도.
도 6은 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 정면도.
도 7은 도 6의 D-D에 따른 횡단면도.
도 8은 종래의 가설 흙막이의 사시도.
도 9는 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 평면도.
도 10은 도 9의 단면도.
도 11은 통상적인 세미쉴드장치의 추진헤드 단면도.
도 12는 본 발명의 가설 흙막이와 통상적인 세미쉴드장치를 사용하여 성토지반에 추진 중인 상태를 나타내는 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예 들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명과 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 개념 단면도이고, 도 2는 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 1의 A-A에 따른 횡단면도이며, 도 3은 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 2의 B-B에 따른 횡단면도이고, 도 4는 종래의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법을 대상으로 한 도 2의 C-C에 따른 횡단면도이며, 도 5는 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 정면도이며, 도 7은 도 6의 D-D에 따른 횡단면도이고, 도 8은 종래의 가설 흙막이의 사시도이며, 도 9는 본 발명의 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 평면도이고, 도 10은 도 9의 단면도이며, 도 11은 통상적인 세미쉴드장치의 추진헤드 단면도이고, 도 12는 본 발명의 가설 흙막이와 통상적인 세미쉴드장치를 사용하여 성토지반에 추진 중인 상태를 나타내는 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 성토지반(5) 종점부 법면의 가설 흙막이(9)용 H빔(25)과 인접된 다른 H빔(25) 사이에 세미쉴드공법의 진행방향을 기준으로 전방부에는 수평방향으로 수평 토류판(27, 27')을 연속적으로 설치하고, 상기 수평 토류판(27, 27')에 접하도록 후방부에는 수직방향으로 수직 토류판(29, 29')을 연속적으로 설치하여 양방향의 2열 격자형으로 설치함으로써 세미쉴드용 관(3)의 추진헤드(67)와 직접적으로 접하여 압입되는 수평 추력이 작용되는 사각형 면적에 국한되도록 축소된 상태로 파손되어 천공되도록 구성된 원리를 적용함을 특징으로 하는 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법에 관한 것이다.

상기한 바를 좀 더 구체적으로 설명하면, 세미쉴드용 관(3)의 추진헤드(67)의 수평 추력이나 배면 토압이 작용될 경우에는 배면 지반 붕괴 관련 지반 이완 영역(15)이 발생되어 수평 추력이나 배면 토압이 직접적으로 작용되는 해당 토류판(H: 높이)이 H빔(25)과 인접된 다른 H빔(25) 사이의 전체 길이(W(폭): 평균적으로 2.5m)에 걸쳐서 토류판 파손부(11)가 발생됨으로써 해당 면적 (HxW)만큼 배면 토사가 붕괴되어 안전측면에서 위험도가 높은 문제점을 대폭 감소시키기 위하여 세미쉴드공법용 관의 직경에 수평 추력이 각각 직접적으로 작용되는 해당 수평 토류판(H: 높이)(27, 27')과 수직 토류판(W')(29, 29')에 해당되는 대폭 축소된 면적(HxW')으로 한정됨으로써 토사 붕괴가 감소된 면적{Hx(W-W')}만큼 배면 토사 붕괴를 감소시키거나 거의 배면 토사 붕괴가 발생되지 않도록 배면 지반 붕괴 관련 지반 이완 영역(15)을 축소시켜 안전측면에서 위험도를 대폭 낮추는 원리를 본 세미쉴드 공법용 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이 공정에 적용한 것이다.

상기 수평 토류판(27, 27')과 수직 토류판(29, 29')의 조합으로 인한 파손의 축소 원리를 적용하여 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법의 시공 공정을 설명하면 다음과 같다.

세미쉴드공법의 시공에 있어서, 도 1 및 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상부에 차량 또는 열차(7)가 통과하는 지반을 포함한 성토지반(5)의 시점부와 종점부에 각각 세미쉴드공법의 진행방향에 대해 직각방향으로 소정의 간격으로 오거 드릴로 수직 천공하여 강재로 된 H빔(25)을 삽입시킨 후 세미쉴드공법의 진행방향을 기준으로 H빔(25)의 웨브 홈 사이의 전방부에 수평방향으로 수평 토류판(27, 27')을 연속적으로 설치하고, 상기 수평 토류판(27, 27')의 후방부에 접하여 수직방향으로 수직 토류판(29, 29')을 연속적으로 2열로 설치하여 가설 흙막이(9)를 시공한다.

여기서, 상기 수평 토류판(27, 27')과 수직 토류판(29, 29')의 재질은 통상적인 목재이고, 수직 토류판(29, 29')의 상부는 수직으로 원지반(13) 내에 매입 설치된 H빔(25)에 접하여 지지되도록 통상적인 H빔을 수평적으로 용접하여 설치함이 바람직하다.

상기 가설 흙막이(9)를 시공한 후 가설 흙막이(9) 시점부로부터 소정의 거리 후방부에 H빔의 골조나 콘크리트 벽체로 구성된 반력벽(17)을 설치한다.

여기서, 상기 반력벽(17)의 반력은 세미쉴드 압입의 압입 추력(19, 19') 이상을 지지하도록 계획하여야 하며, 지반 조건과 세미쉴드용 관(3)의 관경과 연장길이 등에 따라 차이가 있으나, 통상적으로 수 백 톤 정도의 큰 반력을 갖도록 시공되어야 한다.

상기 반력벽(17)을 설치한 후 성토지반(5)의 시점부에 세미쉴드장치(31)를 설치하는 공정과; 상기 세미쉴드장치(31)를 설치하는 공정 후 추진헤드(67)를 포함한 선도관(43')을 세미쉴드장치(31)의 전방부에 배열시키는 공정과; 상기 추진헤드(67)를 포함한 선도관(43')을 세미쉴드장치(31)의 전방부에 배열시키는 공정 후 세미쉴드장치(31)에 추진잭의 추진력으로 스크류(57)를 전진시켜 굴진함으로써 성토지반 내에 선도관(43')을 매설하는 공정과; 상기 성토지반 내에 선도관(43')을 매설하는 공정 후 추진잭을 후진시켜 선도관(43')의 후방부에 후속 선도관(43')에 속하는 세미쉴드용 관(3)을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정과; 상기 추진잭을 후진시켜 선도관(43')의 후방부에 후속 선도관(43')에 속하는 세미쉴드용 관(3)을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정 후 추진헤드를 포함한 선도관(43')을 세미쉴드장치(31)의 추진잭의 추진력으로 전진시키면서 세미쉴드용 관(3)을 서로 맞대도록 연속적으로 연결하는 공정을 반복하면서 선도관(43')을 포함한 세미쉴드용 관(3)들을 성토지반의 종점부까지 회전 굴진하여 추진하는 공정과; 상기 선도관(43')을 포함한 세미쉴드용 관(3)을 성토지반(5)의 종점부까지 회전 굴진하여 추진하는 공정 후 추진헤드(67)와 세미쉴드장치(31)를 포함한 일체를 철수시키면서 시공을 완료하는 공정; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

3 : 세미쉴드용 관
5 : 성토지반 7 : 차량 또는 열차
9 : 가설 흙막이 11 : 토류판 파손부
13 : 원지반
15 : 배면 지반 붕괴 관련 지반 이완 영역
17 : 반력벽 19, 19' : 압입 추력
21 : 거치대
25 : H빔 27, 27' : 수평 토류판
29, 29' : 수직 토류판 31 : 세미쉴드장치
33 : 대차 35 : 유압실린더
37 : 피스톤 39 : 평형 레일
41, 41', 41" : 보조 밀대 43, 43' : 선도관
43' : 추진관 45 : 토사반출장비
49 : 용접부 51 : 그라우트홀
53 : 후진력 57 : 스크류
59 : 패커 61 : 그라우트 공급로
63 : 주입로 65 : 그라우트
67 : 추진헤드

Claims (1)

1. 세미쉴드공법 시공에 있어서,
   지반을 포함한 성토지반의 시점부와 종점부에 각각 세미쉴드공법의 진행방향에 대해 직각방향으로 소정의 간격으로 H빔을 삽입시킨 후 세미쉴드공법의 진행방향을 기준으로 H빔의 웨브 홈 사이의 전방부에 수평방향으로 수평 토류판을 연속적으로 설치하고, 상기 수평 토류판의 후방부에 접하여 수직방향으로 수직 토류판을 2열로 연속적으로 설치하여 가설 흙막이를 시공하는 공정과;
   상기 가설 흙막이를 시공한 후 가설 흙막이 시점부로부터 소정의 거리 후방부에 H빔의 골조나 콘크리트 벽체로 구성된 반력벽을 설치하는 공정과;
   상기 반력벽을 설치한 후 성토지반의 시점부에 세미쉴드장치를 설치하는 공정과;
   상기 세미쉴드장치를 설치하는 공정 후 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 전방부에 배열시키는 공정과;
   상기 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 전방부에 배열시키는 공정 후 세미쉴드장치에 추진잭의 추진력으로 스크류를 전진시켜 굴진함으로써 성토지반 내에 선도관을 매설하는 공정과;
   상기 성토지반 내에 선도관을 매설하는 공정 후 추진잭을 후진시켜 선도관의 후방부에 후속 선도관에 속하는 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정과;
   상기 추진잭을 후진시켜 선도관의 후방부에 후속 선도관에 속하는 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 배열시키면서 이음부를 용접하는 공정 후 추진헤드를 포함한 선도관을 세미쉴드장치의 추진잭의 추진력으로 전진시키면서 세미쉴드용 관을 서로 맞대도록 연속적으로 연결하는 공정을 반복하면서 선도관을 포함한 세미쉴드용 관들을 성토지반의 종점부까지 추진하는 공정과;
   상기 선도관을 포함한 세미쉴드용 관을 성토지반의 종점부까지 추진하는 공정 후 추진헤드와 세미쉴드장치를 포함한 일체를 철수시키면서 시공을 완료하는 공정;
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 종점부 성토지반 법면의 붕괴 방지용 가설 흙막이를 이용한 세미쉴드공법.