KR102306233B1 - 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관 및 이를 이용한 터널 자재 제작 시공 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 루프강관 몸체와, 상기 루프강관 몸체의 일측에서 루프강관 몸체의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부와, 상기 루프강관 몸체의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관의 절개부로 삽입되는 수평연결부재와, 상기 수평연결부재의 끝단에 수평연결부재와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재와, 상기 루프강관 몸체의 일측 내부에 설치되어 절개부를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체의 내부와 구획된 형태의 결속공간부를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재와, 상기 호형보강부재 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관과 호형보강부재 사이를 호형결속부재의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부로 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관에 관한 것으로서, 루프강관 압입시 루프강관 전방부의 토사 내에 포함된 전석을 상대적으로 더 큰 직경의 스크류 굴진장치를 사용하여 효율적으로 파쇄시킴으로써 루프강관 다발체의 상부 지반에 공극이 발생되거나 지반 균열 발생을 포함한 상부 지반 침하의 요인을 감소시킴으로써 결과적으로는 상부 지반 상의 도로나 철도를 통과하는 차량이나 열차의 안전성을 더 크게 향상시키는 효과가 있다.

Description

내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관 및 이를 이용한 터널 자재 제작 시공 공법{omitted}

본 발명은 도로 및 철도 하부 횡단 터널, 지하차도, 상.하수도용 구조물 축조용 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프 강관 및 이를 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 관한 것으로, 루프 강관의 내부 굴착 가용 공간을 증가시킴으로써 루프 강관 압입시 루프 강관의 전방 두께부에 작용되는 전방 토압을 감소시킴은 물론 루프 강관 전방부의 토사 내에 포함된 전석을 상대적으로 더 큰 직경의 스크류 굴진장치를 사용하여 효율적으로 파쇄시킴으로써 루프 강관 다발체의 상부 지반에 공극이 발생되거나 지반 균열 발생을 포함한 상부 지반 침하의 요인을 감소시킴으로써 결과적으로는 상부 지반 상의 도로나 철도를 통과하는 차량이나 열차의 안전성을 더 크게 확보하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프 강관 및 이를 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 관한 것이다.

또한, 루프 강관 선단부 찌그러짐 현상을 감소시켜 굴진 효율을 증가시킴으로써 굴진 시공성을 향상시킴은 물론 공사비도 감소시키는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프 강관 및 이를 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 관한 것이다.

기존 도로나 철도가 이미 시공되어 있는 상태에서 이 주변에 신도시가 들어서게 되는 경우도 있고, 기존 도시 내의 원활한 차량이나 보행인의 통행을 위해서 기존 도로나 철도를 부득이 얕은 토피 지반을 갖는 여건 하에서 지하로 횡단하여 지하차도나 보행도로 또는 상·하수도용 관거 등의 구조물을 축조하고자 할 경우에는 도로나 철도를 횡단하여 터널을 축조하게 되는데, 이러한 터널 축조용 가설 터널로서 루프강관의 길이방향 측면끼리 서로 구속시켜 루프강관을 1개씩 유압을 이용하여 연속적으로 소정의 길이 단위로 압입시킨 후 루프강관의 내부를 스크류 굴진장치를 사용하거나 인력으로 굴착하는 순서를 반복하면서 연속적으로 루프강관 다발체를 시공하게 된다.

여기서, 상기 루프강관의 길이방향 측면끼리 서로 구속시켜 엮은 판형 루프강관 다발체를 형성시키기 위하여 종래의 기술들의 경우 도1에 도시된 바와 같이 루프강관의 길이방향을 기준으로 한쪽 측면부를 소정의 폭으로 절단하여 절개부를 형성시키고, 상기 절개부의 루프강관 내부에는 "I"형, "ㄷ"형 등의 형태로 절개부의 보강력 상실분을 보상하기 위한 보강용 수직보강부재를 설치하고, 타측 루프강관에는 길이방향으로 "T"형으로 용접하여 설치되는 결속부재가 이웃하는 루프강관의 절개부 내에 길이방향으로 끼워진 채 후방부에서 유압력을 이용하거나 인력 굴착으로 소정의 길이씩 연속적으로 압입시킨 후 내부 굴착을 실시하면서 각각의 루프강관을 추진시켜서 판형 루프강관 다발체를 형성시키게 된다.

여기서, 상기 루프강관은 선단부를 개방시킨 상태에서 내부를 스크류 굴진장치나 인력으로 굴착하면서 전진하기 때문에 선단부의 개관 상태로 후방에서 유압의 힘으로 압입하게 된다.

상기 루프강관의 절개부가 상부 지반의 자중과 통행 차량이나 열차 등의 진동 내지 충격으로 인해서 지내력이 감소된 만큼 보강하기 위하여 절개부의 내면 보강용으로 도1에 도시된 바와 같은 "I"자형 수직보강부재를 용접해서 지지하거나, 또는 "ㄷ"자형으로 철판을 용접해서 지지하는 등으로 수직보강부재를 구성하게 되는데, 상기 "I"자형이나 "ㄷ"자형 등으로 보강부재를 설치할 경우 루프강관 내부의 원형 내부 공간 면적을 상대적으로 많이 축소시킴으로써 지반 굴진용 스크류 굴진장치의 원형 단면 회전시 "I"형이나 "ㄷ"형 등의 내측 형상이 직선형이나 돌출형으로서 지반 굴진용 스크류 굴진장치의 원형 형상과는 동일한 곡률이 아니어서 불가피하게 지반 굴진용 스크류 굴진장치의 적용 직경(D')을 감소시킬 수밖에 없어서 지반 굴진량(단면적)이 감소되어 루프강관 압입시 루프강관의 전방 두께부에 작용되는 전방토압분포도의 크기(L', W'로 도시됨)와 같이 상대적으로 큰 전방토압이 작용하여 루프강관의 선단부 찌그러짐 현상이 발생하게 됨으로써 굴진 효율이 저하되어 굴진량이 감소되는 문제점이 있는 실정이다.

또한, 도2에 도시된 바와 같이 루프강관 전방부의 토사 내에 포함된 전석의 직경(

D')보다 상대적으로 더 작은 직경(D')의 스크류 굴진장치를 사용할 수 밖에 없어서 전석의 일부분만을 스크류 굴진장치로 파쇄시킬 수 있고 나머지 전석은 파쇄시킬 수 없으므로 비효율적으로 전석을 파쇄시켜 지반 굴착 효율을 감소시킴으로써 루프강관 다발체의 상부 지반에 공극이 발생되거나 지반 균열 발생을 포함한 상부 지반 침하의 요인을 증가시킴으로써 결과적으로는 상부 지반 상의 도로나 철도를 통과하는 차량이나 열차 통과시 안전성을 저하시키게 되는 문제점이 있는 실정이다.

1. 일본공개특허공보 특개평8-135363호(1994.11.14.) 2. 일본공개특허공보 특개평08-144688호(1996.06.04.) 3. 일본공개특허공보 특개2009-108602호(2007.10.30.) 4. 대한민국특허청 등록특허공보(B1) 등록특허 10-1469603호(2014.09.05.) 5. 대한민국특허청 등록특허공보 디자인등록특허 3010204380000호(2019.08.20.)

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 루프강관의 절개부와 호형 보강부재 사이의 결속공간부를 제외한 나머지 공간부의 루프강관 내부에서 스크류 굴진장치의 적용 직경을 가장 크게 증가시켜 루프강관의 내부 굴착 가용 공간을 증가시킴으로써 루프강관 압입시 루프강관 전방부의 토사 내에 포함된 전석을 상대적으로 더 큰 직경의 스크류 굴진장치를 사용하여 효율적으로 파쇄시킴으로써 루프강관 다발체의 상부 지반에 공극이 발생되거나 지반 균열 발생을 포함한 상부 지반 침하의 요인을 감소시킴으로써 결과적으로는 상부 지반 상의 도로나 철도를 통과하는 차량이나 열차의 안전성을 더 크게 향상시키는데 그 목적이 있다.

여기서, 상기 루프강관 절개부의 지반 외력으로 인한 구조적 변형에 대응하기 위한 수단으로 종래의 수직보강부재를 사용할 경우의 원리로서, 도1에 도시된 바와 같이 수직보강부재가 루프강관의 중심점으로부터 가까울뿐더러 수직보강부재의 직선 형상으로 인하여 루프강관의 내부 공간이 좁아져서 스크류 굴진장치의 적용 직경(D')이 부득이 작아질 수밖에 없는데 반해서 본 발명의 호형보강부재를 사용할 경우의 원리로서, 도3에 도시된 바와 같이 적용될 스크류 굴진장치로부터 호형보강부재의 형상이 루프강관 쪽인 외면 쪽으로 볼록해져서 종래의 수직보강부재에 비해서 루프강관의 중심점으로부터 상대적으로 멀어질 뿐더러 루프강관의 내부 공간이 넓어져서 스크류 굴진장치의 적용 직경(D)이 커짐으로써 도4에 도시된 바와 같이 루프강관 전방부의 지반 속에 혼입된 전석의 직경 크기(

D)가 커도 스크류 굴진장치의 직경(D)보다는 작아서 전석 전체를 파쇄시킬 수 있으므로 전석을 용이하게 파쇄시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 루프강관의 절개부와 호형보강부재 사이의 결속공간부를 제외한 나머지 공간부의 루프강관 내부에서 스크류 굴진장치의 적용 직경을 가장 크게 증가시켜 루프강관의 내부 굴착 가용 공간을 증가시킴으로써 루프강관 압입시 루프강관의 전방 두께부에 작용되는 전방 토압을 감소시켜 루프강관 선단부의 찌그러짐 현상을 감소시킴으로써 결과적으로는 굴진 효율을 증가시켜 굴진 시공성을 향상시킴은 물론 공사비도 감소시키는데 그 목적이 있다.

여기서, 상기 본 발명의 호형보강부재를 사용할 경우의 원리로서, 결속공간부를 제외한 루프강관의 내부 공간이 넓어져서 스크류 굴진장치의 적용 직경(D)이 커짐으로써 루프강관의 두께 선단부에 작용되는 전방토압분포도(폭(W)과 높이(L)의 크기(면적으로 도시함))가 종래 루프강관의 두께 선단부에 작용되는 전방토압분포도(폭(W')과 높이(L')의 크기(면적으로 도시함))에 비해 상대적으로 작아짐으로써 전방 토압을 감소시키게 된다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 루프강관에 있어서, 루프강관 몸체와, 상기 루프강관 몸체의 일측에서 루프강관 몸체의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부와, 상기 루프강관 몸체의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관의 절개부로 삽입되는 수평연결부재와, 상기 수평연결부재의 끝단에 수평연결부재와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재와, 상기 루프강관 몸체의 일측 내부에 설치되어 절개부를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체의 내부와 구획된 형태의 결속공간부를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재와, 상기 호형보강부재 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관과 호형보강부재 사이를 호형결속부재의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 호형보강부재의 양쪽 끝단부와 루프강관 몸체 사이의 용접부 내부에 간격재를 더 포함하여 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 루프강관 몸체의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관의 절개부로 삽입되는 수평연결부재와, 상기 수평연결부재의 끝단에 수평연결부재와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재는 루프강관 몸체의 타측에서 루프강관 몸체의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부와, 상기 루프강관 몸체의 일측 내부에 설치되어 절개부를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체의 내부와 구획된 형태의 결속공간부를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재와, 상기 호형보강부재 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관과 호형보강부재 사이를 호형결속부재의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부로 치환되어 기준점용 루프강관을 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 있어서, 루프강관 몸체의 길이방향으로 한쪽편에 절개부를 형성시키는 공정과, 상기 절개부를 형성시키는 공정 후 루프강관의 내경 또는 외경에 맞는 기존 강관을 루프강관의 곡률반경과 일치시키도록 절개용 강관으로 사용하여 호형보강부재와 호형결속부재의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과, 상기 기존 강관을 절단하는 공정 후 절개용 평면 강판을 수평연결부재의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과, 상기 절개용 평면 강판을 절단하는 공정 후 결속공간부의 루프강관 내부에 호형결속부재의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간 폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체의 내면과 평행하도록 호형보강부재를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 소정의 두께를 갖도록 용접시키는 공정과, 상기 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 후 루프강관의 절개부 반대편의 외면에 루프강관 몸체의 외면과 직각방향으로 돌출되도록 수평연결부재를 용접시키는 공정과, 상기 수평연결부재를 용접시키는 공정 후 수평연결부재의 끝단부에 수평연결부재와 직각방향으로 루프강관 몸체의 곡률과 서로 반대방향으로 대향되도록 호형결속부재를 용접시키는 공정과, 상기 호형결속부재를 용접시키는 공정 후 설계된 통상적인 터널구조물의 외곽선에 맞게 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정과, 상기 루프강관을 설치하는 공정 후 지반으로 압입 추진된 루프강관의 절개부에 압입 추진하고자 하는 이웃하는 루프강관의 호형결속부재가 삽입된 형태로 결속시켜 루프강관을 압입 추진하도록 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정과, 상기 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정 후 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정을 반복 수행하여 터널구조물의 지지빔 외곽선을 따라 루프강관 다발체를 형성시키는 공정과, 상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 다발체의 내측에 통상적인 지지빔으로 지지구조를 형성시킨 상태에서 콘크리트 터널구조물을 형성시키는 공정의 순으로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 결속공간부의 루프강관 내부에 호형결속부재의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체의 내면과 평행하도록 호형보강부재를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 이전에 호형보강부재의 양쪽 가장자리 용접부 내면에 총 공간폭의 길이에 해당되는 간격재를 더 포함하여 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설계된 통상적인 터널구조물의 지지빔 외곽선에 맞게 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정을 설계된 터널구조물의 지지빔 외곽선에 맞게 터널구조물의 단면적을 기준으로 좌우측으로부터 중앙지점에 기준점용 루프강관을 설치하고 내부를 굴착한 후 나머지 좌우방향으로 각각 범용 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 범용 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정으로 치환하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관과 지지빔 사이에 통상적인 틈새 지지재를 더 포함하여 끼우도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 내에 통상적인 보강망을 더 포함하여 삽입시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 또는 보강망이 삽입된 루프강관 중의 어느 하나의 내부에 통상적인 채움재를 더 포함하여 주입시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 루프강관의 절개부와 호형보강부재 사이의 결속공간부를 제외한 나머지 공간부의 루프강관 내부에서 스크류 굴진장치의 적용 직경을 가장 크게 증가시켜 루프강관의 내부 굴착 가용 공간을 증가시킴으로써 루프강관 압입시 루프강관 전방부의 토사 내에 포함된 전석을 상대적으로 더 큰 직경의 스크류 굴진장치를 사용하여 전석 전체를 효율적으로 파쇄시킴으로써 루프강관 다발체의 상부 지반에 공극이 발생되거나 지반 균열 발생을 포함한 상부 지반 침하의 요인을 감소시킴으로써 결과적으로는 상부 지반 상의 도로나 철도를 통과하는 차량이나 열차의 안전성을 더 크게 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 루프강관의 절개부와 호형보강부재 사이의 결속공간부를 제외한 나머지 공간부의 루프강관 내부에서 스크류 굴진장치의 적용 직경을 가장 크게 증가시켜 루프강관의 내부 굴착 가용 공간을 증가시킴으로써 루프강관 압입시 루프강관의 전방 두께부에 작용되는 전방 토압을 감소시켜 루프강관 선단부의 찌그러짐 현상을 감소시킴으로써 결과적으로는 굴진 효율을 증가시켜 굴진 시공성을 향상시킴은 물론 공사비도 감소시키는 효과가 있다.

도1은 종래의 대표적인 발명의 루프강관 형상 및 이웃 루프강관과의 체결 상태를 나타내는 단면도.
도2는 도1의 A'-A'에 따른 횡단면도.
도3은 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관 형상 및 이웃 루프강관과의 체결 상태를 나타내는 단면도.
도4는 도3의 A-A에 따른 횡단면도.
도5는 도3의 B에 대한 확대도.
도6은 본 발명의 범용 루프강관의 사시도.
도7은 본 발명의 기준점용 루프강관의 사시도.
도8은 절개용 강관의 사시도.
도9는 절개용 평면 강판의 사시도.
도10은 루프강관과 지지빔 사이에 틈새 지지재를 끼우고, 루프강관의 내부에 보강망을 삽입시키며, 보강망이 삽입된 루프강관 내에 채움재를 채운 상태의 단면도.
도11은 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법의 단면도로서 터널 단면도의 중앙부에 기준점용 루프강관을 설치한 후 그 양쪽편에 범용 루프강관을 설치하는 예시임.
도12는 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법의 주요 공정도로서 범용 루프강관을 사용한 경우임.

이하 본 발명의 바람직한 실시예인 구성과 그 작용을 첨부 도면과 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도1은 종래의 대표적인 발명의 루프강관 형상 및 이웃 루프강관과의 체결 상태를 나타내는 단면도이고, 도2는 도1의 A'-A'에 따른 횡단면도이며, 도3은 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관 형상 및 이웃 루프강관과의 체결 상태를 나타내는 단면도이고, 도4는 도3의 A-A에 따른 횡단면도이며, 도5는 도3의 B에 대한 확대도이며, 도6은 본 발명의 범용 루프강관의 사시도이고, 도7은 본 발명의 기준점용 루프강관의 사시도이며, 도8은 절개용 강관의 사시도이고, 도9는 절개용 평면 강판의 사시도이며, 도10은 루프강관과 지지빔 사이에 틈새 지지재를 끼우고, 루프강관의 내부에 보강망을 삽입시키며, 보강망이 삽입된 루프강관 내에 채움재를 채운 상태의 단면도이고, 도11은 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법의 단면도로서 터널 단면도의 중앙부에 기준점용 루프강관을 설치한 후 그 양쪽편에 범용 루프강관을 설치하는 예시이고, 도12는 본 발명의 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법의 주요 공정도로서 범용 루프강관을 사용한 경우를 나타낸 것이다.

본 발명은 도3 내지 도4와 도5 내지 도6에 도시된 루프강관에 있어서, 루프강관 몸체(5)와, 상기 루프강관 몸체(5)의 일측에서 루프강관 몸체(5)의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부(7)와, 상기 루프강관 몸체(5)의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관(3)의 절개부(7)로 삽입되는 수평연결부재(9)와, 상기 수평연결부재(9)의 끝단에 수평연결부재(9)와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부(7)의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관(3)과 이탈되지 않은 상태로 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재(14)와, 상기 루프강관 몸체(5)의 일측 내부에 설치되어 절개부(7)를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체(5)가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체(5)의 내부와 구획된 형태의 결속공간부(31)를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치(15)의 적용 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관(3)의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재(14)의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관(3)의 압입시 전진은 가능하면서도 루프강관 몸체(5)의 내부로 지반(1) 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재(13)와, 상기 호형보강부재(13) 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관(3)과 호형보강부재(13) 사이를 호형결속부재(14)의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 통상적인 용접부(11)로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 도5에 도시된 바와 같이 상기 호형보강부재(13)의 양쪽 끝단부와 루프강관 몸체(5) 사이의 용접부(11) 내부에 루프강관(3)의 두께 정도로서 루프강관 몸체(5)가 변형되는 것에 대비하여 용접부(11)를 보강하며 통상적인 강판 형태인 간격재(29)를 더 포함하여 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 도7에 도시된 바와 같이 상기 루프강관 몸체(5)의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관(3)의 절개부(7)로 삽입되는 수평연결부재(9)와, 상기 수평연결부재(9)의 끝단에 수평연결부재(9)와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부(7)의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관(3)과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재(14)는 루프강관 몸체(5)의 타측에서 루프강관 몸체(5)의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부(7)와, 상기 루프강관 몸체(5)의 일측 내부에 설치되어 절개부(7)를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체(5)가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체(5)의 내부와 구획된 형태의 결속공간부(31)를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치(15)의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관(3)의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재(14)의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체(5)의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재(13)와, 상기 호형보강부재(13) 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관(3)과 호형보강부재(13) 사이를 호형결속부재(14)의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부(11)로 치환되어 기준점용 루프강관(3b)을 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 도11에 도시된 바와 같이 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 있어서, 도5 내지 도7에 도시된 바와 같이 루프강관 몸체(5)의 길이방향으로 한쪽편에 절개부(7)를 형성시키는 공정과, 상기 절개부(7)를 형성시키는 공정 후 도8에 도시된 바와 같이 루프강관(3)의 내경 또는 외경에 맞는 기존 강관을 루프강관(3)의 곡률반경과 일치시키도록 절개용 강관(17)으로 사용하여 호형보강부재(13)와 호형결속부재(14)의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과, 상기 기존 강관을 절단하는 공정 후 도9에 도시된 바와 같이 절개용 평면 강판(19)을 수평연결부재(9)의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과, 상기 절개용 평면 강판(19)을 절단하는 공정 후 도5에 도시된 바와 같이 결속공간부(31)의 루프강관(3) 내부에 호형결속부재(14)의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간 폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체(5)의 내면과 평행하도록 호형보강부재(13)를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 소정의 두께를 갖도록 통상적인 방법으로 용접시키는 공정과, 상기 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 후 루프강관(3)의 절개부(7) 반대편의 외면에 루프강관 몸체(5)의 외면과 직각방향으로 돌출되도록 수평연결부재(9)를 통상적인 방법으로 용접시키는 공정과, 상기 수평연결부재(9)를 용접시키는 공정 후 수평연결부재(9)의 끝단부에 수평연결부재(9)와 직각방향으로 루프강관 몸체(5)의 곡률과 서로 반대방향으로 대향되도록 호형결속부재(14)를 통상적인 방법으로 용접시키는 공정과, 상기 호형결속부재(14)를 용접시키는 공정 후 도10에 도시된 바와 같이 설계된 통상적인 콘크리트 터널구조물의 외곽선인 H빔으로 구성된 지지빔(21)의 외곽선에 맞게 루프강관(3)의 내부를 도3 내지 도4에 도시된 바와 같이 통상적인 스크류 굴진장치(15)를 사용하거나 인력으로 굴착하면서 상기 루프강관(3)을 통상적인 유압을 사용하여 압입 추진하여 루프강관(3)을 계획된 콘크리트 터널구조물의 연장길이 만큼 설치하는 공정과, 상기 루프강관(3)을 설치하는 공정 후 지반(1)으로 압입 추진된 루프강관(3)의 절개부(7)에 압입 추진하고자 하는 이웃하는 루프강관(3)의 호형결속부재(14)가 삽입된 형태로 결속시켜 루프강관(3)을 압입 추진하도록 루프강관(3)을 연결시켜 설치하는 공정과, 상기 루프강관(3)을 연결시켜 설치하는 공정 후 루프강관(3)을 연결시켜 설치하는 공정을 통상적으로 1m 정도의 연장길이 단위로 구분하여 반복 수행하여 터널구조물의 지지빔(21) 외곽선을 따라 루프강관 다발체를 형성시키는 공정과, 상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 다발체의 내측에 통상적인 지지빔(21)으로 지지구조를 형성시킨 상태에서 콘크리트 터널구조물을 형성시키는 공정의 순으로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 루프강관 몸체(5)의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부(7)는 통상적인 레이저를 사용하여 제작하는 것이 바람직하고, 수평연결부재(9)와, 호형결속부재(14)와, 호형보강부재(13) 등은 통상적인 용접으로 접합시키는 것이 바람직하며, 상기 기준점용 루프강관(3b)을 제작하는 방법은 범용 루프강관(3a)과 동일한 수준이며, 상기 두가지 전부 루프강관(3)으로 총칭되고, 도10에 도시된 바와 같이 상기 H빔을 포함한 지지빔(21)의 하부에는 사전에 기성 콘크리트 제품이나 현장 타설 콘크리트로 지지빔 기초부(23)를 설치하고, 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 구간 단위 또는 전체적으로 루프강관 다발체의 내측에 통상적인 스프레이 방수층(25) 시공을 실시한 다음 현장 타설로 콘크리트 터널구조물을 형성시키게 된다.

한편, 도5에 도시된 바와 같이 상기 결속공간부(31)의 루프강관(3) 내부에 호형결속부재(14)의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체(5)의 내면과 평행하도록 호형보강부재(13)를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 이전에 호형보강부재(13)의 양쪽 가장자리 용접부(11) 내면에 총 공간폭의 길이에 해당되는 간격재(29)를 더 포함하여 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 간격재(29)는 용접부(11) 내에 배치하여 통상적인 방식으로 용접하게 된다.

또한, 상기 설계된 통상적인 터널구조물의 지지빔(21) 외곽선에 맞게 루프강관(3)의 내부를 굴착하면서 상기 루프강관(3)을 압입 추진하여 루프강관(3)을 설치하는 공정을 설계된 통상적인 터널구조물의 지지빔(21) 외곽선에 맞게 터널구조물의 단면적을 기준으로 좌우측으로부터 중앙지점에 기준점용 루프강관(3b)을 설치하고 내부를 굴착한 후 나머지 좌우방향으로 각각 범용 루프강관(3a)의 내부를 굴착하면서 상기 범용 루프강관(3a)을 압입 추진하여 루프강관(3)을 설치하는 공정으로 치환하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기준점용 루프강관(3b)을 사용할 경우에는 좌우 양쪽방향으로 동시에 시공이 가능하여 시공시간을 단축시킴으로써 시공성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도10에 도시된 바와 같이 상기 루프강관(3) 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관(3)과 지지빔(21) 사이에 통상적인 틈새 지지재(33)를 더 포함하여 끼우도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통상적인 틈새 지지재(33)의 재료는 목재, 철재 및 강재가 바람직하다.

또한, 도10에 도시된 바와 같이 상기 루프강관(3) 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관(3) 내에 통상적인 보강망(35)을 더 포함하여 삽입시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통상적인 보강망(35)의 재료는 철근망이 바람직하다.

한편, 도10에 도시된 바와 같이 상기 루프강관(3) 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관(3) 또는 보강망(35)이 삽입된 루프강관(3) 중의 어느 하나의 내부에 통상적인 채움재(37)를 더 포함하여 주입시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통상적인 채움재(37)의 재료는 유동성 시멘트 또는 유동성 콘크리트(레미콘)가 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1 : 지반 3, 3' : 루프강관
5, 5' : 루프강관 몸체 7, 7' : 절개부
8 : 수직보강부재 9, 9' : 수평연결부재
10 : 평판결속부재 11, 11' : 용접부
12, 12' : 전방토압분포도 13 : 호형보강부재
14 : 호형결속부재 15, 15' : 스크류 굴진장치
17 : 절개용 강관 19 : 절개용 평면 강판
21 : 지지빔 23 : 지지빔 기초부
25 : 스프레이 방수층 27, 27' : 전석
29 : 간격재 31, 31' : 결속공간부
32 : 루프강관 선단부 찌그러짐 33 : 틈새 지지재
35 : 보강망 37 : 채움재
3a : 범용 루프강관 3b : 기준점용 루프강관

Claims (9)

1. 루프강관에 있어서,
   루프강관 몸체와,
   상기 루프강관 몸체의 일측에서 루프강관 몸체의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부와,
   상기 루프강관 몸체의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관의 절개부로 삽입되는 수평연결부재와,
   상기 수평연결부재의 끝단에 수평연결부재와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재와,
   상기 루프강관 몸체의 일측 내부에 설치되어 절개부를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체의 내부와 구획된 형태의 결속공간부를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재와,
   상기 호형보강부재 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관과 호형보강부재 사이를 호형결속부재의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부와,
   상기 호형보강부재의 양쪽 끝단부와 루프강관 몸체 사이의 용접부 내부에 설치되는 간격재로 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 루프강관 몸체의 타측 외면에서 돌출되어 이웃하는 루프강관의 절개부로 삽입되는 수평연결부재와,
   상기 수평연결부재의 끝단에 수평연결부재와 직각방향으로 형성되고 상기 절개부의 폭보다 넓게 형성되어 이웃하는 루프강관과 연결되도록 하는 연결구로 이루어진 호형결속부재는 루프강관 몸체의 타측에서 루프강관 몸체의 길이방향을 향해 절개되도록 형성되는 절개부와,
   상기 루프강관 몸체의 일측 내부에 설치되어 절개부를 형성함에 따라 외력에 의해 루프강관 몸체가 변형되는 것을 방지함과 동시에 상기 루프강관 몸체의 내부와 구획된 형태의 결속공간부를 형성해 줌은 물론 스크류 굴진장치의 직경을 가장 크게 증가시킬 수 있도록 루프강관의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 가지며 호형결속부재의 단면도 상의 폭보다 다소 넓은 폭으로 구성함으로써 루프강관 몸체의 내부로 지반 토사가 유입되는 것을 방지하는 호형보강부재와,
   상기 호형보강부재 폭의 양쪽 끝단부에서 루프강관과 호형보강부재 사이를 호형결속부재의 두께에 양쪽 소정의 여유 폭을 합친 총 두께만큼의 길이를 갖는 용접부로 치환되어 기준점용 루프강관을 구성하는 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관.
4. 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법에 있어서,
   루프강관 몸체의 길이방향으로 한쪽편에 절개부를 형성시키는 공정과,
   상기 절개부를 형성시키는 공정 후 루프강관의 내경 또는 외경에 맞는 기존 강관을 루프강관의 곡률반경과 일치시키도록 절개용 강관으로 사용하여 호형보강부재와 호형결속부재의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과,
   상기 기존 강관을 절단하는 공정 후 절개용 평면 강판을 수평연결부재의 설계규격에 맞춰서 절단하는 공정과,
   상기 절개용 평면 강판을 절단하는 공정 후 결속공간부의 루프강관 내부에 호형결속부재의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간 폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체의 내면과 평행하도록 호형보강부재를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 소정의 두께를 갖도록 용접시키는 공정과,
   상기 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 후 루프강관의 절개부 반대편의 외면에 루프강관 몸체의 외면과 직각방향으로 돌출되도록 수평연결부재를 용접시키는 공정과,
   상기 수평연결부재를 용접시키는 공정 후 수평연결부재의 끝단부에 수평연결부재와 직각방향으로 루프강관 몸체의 곡률과 서로 반대방향으로 대향되도록 호형결속부재를 용접시키는 공정과,
   상기 호형결속부재를 용접시키는 공정 후 설계된 통상적인 터널구조물의 지지빔 외곽선에 맞게 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정과,
   상기 루프강관을 설치하는 공정 후 지반으로 압입 추진된 루프강관의 절개부에 압입 추진하고자 하는 이웃하는 루프강관의 호형결속부재가 삽입된 형태로 결속시켜 루프강관을 압입 추진하도록 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정과,
   상기 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정 후 루프강관을 연결시켜 설치하는 공정을 반복 수행하여 통상적인 터널구조물의 지지빔 외곽선을 따라 루프강관 다발체를 형성시키는 공정과,
   상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 다발체의 내측에 통상적인 지지빔으로 지지구조를 형성시킨 상태에서 콘크리트 터널구조물을 형성시키는 공정의 순으로 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 결속공간부의 루프강관 내부에 호형결속부재의 두께와 양쪽 소정의 여유폭을 합친 총 공간폭을 갖는 높이로 루프강관 몸체의 내면과 평행하도록 호형보강부재를 위치시킨 후 양쪽 끝단부를 용접시키는 공정 이전에 호형보강부재의 양쪽 가장자리 용접부 내면에 총 공간폭의 길이에 해당되는 간격재를 더 포함하여 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 설계된 터널구조물의 외곽선에 맞게 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정을 설계된 터널구조물의 외곽선에 맞게 터널구조물의 단면적을 기준으로 좌우측으로부터 중앙지점에 기준점용 루프강관을 설치하고 내부를 굴착한 후 나머지 좌우방향으로 각각 범용 루프강관의 내부를 굴착하면서 상기 범용 루프강관을 압입 추진하여 루프강관을 설치하는 공정으로 치환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관과 지지빔 사이에 통상적인 틈새 지지재를 더 포함하여 끼우도록 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 내에 통상적인 보강망을 더 포함하여 삽입시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.
9. 제4항 또는 제8항 중의 어느 하나에 있어서,
   상기 루프강관 다발체를 형성시키는 공정 후 루프강관 또는 보강망이 삽입된 루프강관 중의 어느 하나의 내부에 통상적인 채움재를 더 포함하여 주입시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 내부 굴착 가용 공간 확대형 루프강관을 이용한 터널 자재 제작 시공 공법.

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