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토목공사와 건설공사

土木工事－建設工事

토목공사에는 터널이나 댐 공사, 도로나 철도의 건설 및 하천(河川)공사나 축항(築港) 등 여러 가지가 있다. 이것들은 흙·돌·콘크리트·목재·철 등을 써서, 토목구축물(土木構築物)을 만드는 공사라고 할 수 있다. 그 작업은 크게 토공(土工)공사·기초공사·콘크리트공사·포장(鋪裝)공사·준설(浚渫)공사 등으로 분류된다. 이러한 토목공사와 더불어 여러 가지 구조물을 만드는 것이 건설공사이다.

토목공사

土木工事

토사의 처리를 행하는 공사로서, 굴착(掘鑿)·운반·정지(整地) 등의 작업이 있다. 그 밖에 암석을 처리하는 암석공사도 있다. 전에는 대개의 경우 인력(人力) 이외에는 운반차나 트럭에 의존할 뿐이었으나 2차대전 후에는 갖가지 건설기계가 널리 사용되게 되었다.

기초공사

基礎工事

무거운 구축물(構築物)은 지하의 단단한 암반(岩盤) 등으로 지탱하지 않으면 안 된다. 철근 콘크리트 구조물 등에서는 기초가 조금만 부등침하(不等沈下)하여도 건물이 기울거나 균열이 생기는 등 악영향을 미치므로 대단히 중요하다. 지하수의 수위(水位)나 암반의 깊이 등에 의해서 지반(地盤)개량·말뚝 기초·케이슨(caisson：潛函) 등 여러 가지 공법이 있다. 말뚝에는 소나무의 통나무·콘크리트 말뚝·강철 말뚝 등이 있다. 강철 말뚝은 용접으로 이어 깊은 암반까지 닿을 수 있는 장척물(長尺物)을 만들 수 있다.

콘크리트공사

concrete 工事

시멘트에 모래·자갈 등의 골재(骨材)를 혼합해서 콘크리트를 만들어 타설(打設)하는 공사이다. 도시의 중심부에서의 공사나 지하철 공사 등에서는 생(生)콘크리트를 운반해서 공급하는 일이 많다.

포장공사

鋪裝工事

콘크리트나 아스팔트를 깔고 평평하게 고르며 굳히는 공사이다. 현재는 기계화가 되어 있다.

건설공사

建設工事

기초를 굳게 한 다음에 철골이나 철근 등의 골조를 하고 콘크리트를 한 다음 외장(外裝)과 내장을 하며 여러 가지 설비를 하는 작업이 있다. 철골공사는 최근에는 용접기를 사용해서 행하게 되는 것이 많아졌다. 그 밖에 각종의 크레인이나 엘리베이터와 같이 물건을 들어올리는 기계가 쓰인다.

건설기계의 특징

建設機械－特徵

건설기계는 일반적으로 대량의 토사를 처리하기 위해서 튼튼하고 강력하게 만들어져 있다. 그리고 각종의 작업기계는 유압방치(油壓裝置)에 의해서 조작되는 일이 많다. 강력하고 제어(制御)가 용이한 유압 계통의 기술의 발전이 이들 건설기계의 출현에 크게 공헌하고 있다. 또 특히 강한 충격을 받는 부분(예컨대 bucket나 blade의 掘鑿部)이나 마모(磨耗)가 심한 부분에는 고장력강(高張力鋼)이나 특수합금 및 내마모합금(耐磨耗合金)이 쓰이고 있다.

건설기계는 2차대전 후 눈부시게 진보하여 대형 고능률의 것, 기동성이 높은 것 등이 속속 출현하였다. 그 결과 공법이 바뀌고 공사 기간이 단축되었으며 공사의 내용이 비약적으로 향상하였다.

여러 가지 건설기계

－建設機械 불도저(앵글도저) bulldozer (angledozer)

무한궤도(無限軌道)식 트랙터의 선단(先端)에 블레이드(blade)라고 불리는 배토판(排土板)을 부착시키고 이것을 유압 또는 케이블(鋼索)로 상하시켜 자주(自走)하면서 흙을 굴착하고, 동시에 배토(排土)를 해서 지면을 고른다(〔그림〕－1·2). 배토판이 트랙터에 대해서 비스듬하게 부착된 것을 앵글도저라고 하는데, 경사진 방향으로 배토하는 데 사용된다.

굴착할 수 있는 깊이는 수십㎝, 운토 거리(運土距離)는 30-50m 정도에 불과하지만(〔그림〕－3), 굴착력이 크고 지반에 요철이 있거나 또 급사면(急斜面)에서도 작업할 수가 있다. 토공공사에는 없어서는 안 되는 기계로서 널리 사용되고 있다.

또 트랙터로 다른 건설기계를 견인(牽引)하거나 또는 각종 부속장치를 부착시켜서 화약을 쓰지 않고 중경암(中硬岩)을 굴착하면 큰 암석을 파고 도랑을 파는 일, 도목(倒木)·발근(拔根)·포장(鋪裝)의 파쇄(破碎) 등 작업을 한다(〔그림〕－4). 현재 자중(自重) 1t 정도의 작은 것으로부터 30t 이상의 대형까지 각종 기계가 만들어지고 있다.

트랙터셔블

tractor shovel

불도저의 배토판 대신 버킷을 부착시켜서 유압장치로 이것을 조작하여서 자주(自朱)하면서 굴착을 하고, 굴착한 토사 등을 다른 운반기계에 적재한다(〔그림〕－3). 팔의 길이가 짧아서 굴착의 깊이는 그다지 크지 못하다. 버킷의 용량은 보통 0.4-2㎥로서, 큰 용기의 경우는 한번에 10t이나 되는 토사를 들어올릴 수 있다. 트랙터셔블을 차륜식으로 한 것(wheel 式 shovel roader)도 있다. 이것은 고속주행(高速走行)이 가능하고 공사 현장에서의 소회전(小回轉)이 잘 된다. 안전성이 약간 떨어지므로 중작업(重作業)에는 적당치 않다.

스크레이퍼

scraper

앞뒤의 차바퀴 사이에 큰 강제(鋼製)의 짐 싣는 곳을 가지고 있으며, 트랙터 또는 불도저 등에 견인되면서 짐 싣은 상자의 앞부분의 문짝을 아래위로 움직여서 얕게 수평으로 토사를 떠 올리고, 다른 장소로 왔을 때에 짐상자 뒷부분의 판자를 움직여 흙을 배출(排出)하여 땅을 고르게 한다. 굴착·적하(積荷)·운반·살포(撒布)·흙다짐 등 일련의 작업을동시에 할 수도 있다. 짐상자 속에는 8-15㎥에 10-25t까지 토사를 수용할 수 있다. 단단한 토질에는 적합하지 않으나 작업능력이 크므로 최근에는 대규모의 토목공사에 흔히 쓰인다.

모터그레이더

motor grader

긴 차체의 앞뒤의 차바퀴 사이에 토공판(土工板)을 부착시키고, 후부(後部)에 엔진이 있으며, 자주(自走)하면서 토공판으로 지면을 평평하게 깎으면서 고르게 한다. 비행장·운동장·도로 등 넓은 면적의 정지작업·포장공사·도랑파기·사면(斜面)의 마무리 등에 사용된다. 지면이 단단한 때에는 토공판의 바로 앞쪽에 부착되어 있는 갈고랑이를 써서 흙을 팔 수도 있다.

롤러

roller

가장 많은 것은 로드 롤러(road roller)로서, 무거운 철제의 차바퀴를 갖고 자주(自走)하면서 평평하게 만든 지면이나 아스팔트를 단단하게 굳힌다. 철차륜 대신 수개의 타이어를 사용한 타이어 롤러는 부드러운 지반도 빨리 굳힐 수가 있다. 이 밖에 사질토(砂質土)의 경우 흙을 진동시켜서 굳히는 진동 롤러도 쓰인다.

파워셔블

power shovel

디퍼(dipper)라고 하는 굴착 용기를 부착한 팔을 강제(鋼製)인 붐(boom)의 중간쯤에 부착시키고 유압 실린더나 와이어 로프로 디퍼를 전방으로 밀어내어 상방(上方)으로 끌어올려서 흙을 파고 붐과 함께 본체(本體)의 주위를 선회(旋回)시켜서 덤프 트럭 등에 적하(積荷)하는 데에 사용된다. 작업 중에는 보통 자주(自走)시키지 않는다.

본체는 무한궤도와 그 위에서 자유로이 선회하는 상부 구조로 되어 있으며, 상부 구조 중에 월동기·유압장치·로프를 조작하는 원치·운전석 등이 있다. 파워셔블에서는 디퍼가 달린 붐을 풀고, 대신 붐에 각종 부속 장치를 부착시켜서 여러 가지 작업을 할 수가 있다.

지하면(地下面)의 부분을 이쪽을 향해서 굴착하고 도랑 등을 파는 것이 백 호(back hoe：drag shovel)이다. 감아올리는 로프 선단(先端)에 후크를 달면 크레인이 되며, 버킷을 붙이면 드래그라인(dragline) 또는 클램셸(clamshell)이 된다. 드래그라인은 하저(河底)와 해저의 준설(浚渫)이나 지면하의 굴착에, 또 클램셸은 도랑을 파는 일이나 빌딩의 지하 등 깊은 구멍을 굴착하는 데에 사용된다. 표준형 디퍼나 버킷의 용량은 0.6㎥이며 클램셸인 경우에 굴착의 깊이는 15m에 달한다.

붐(bomm) 끝에 파일드라이버(pile driver：말뚝 박는기계) 등을 달면 기초공사도 할 수 있다. 파일드라이버에는 해머를 로프에 매달아서 낙하시키는 드롭해머와 디젤엔진으로 해머를 올렸다가 낙하시키는 현수식(懸垂式)의 것이 있다. 드릴을 부착시켜서 지면에 콘크리트 주입용의 구멍을 뚫는 데에도 사용된다.

콘크리트기계와 아스팔트기계

concreta 機械－asphalt 機械

높은 건물의 상부에 시멘트와 자갈·모래 등 골재를 공급하고 그 아래에 있는 계량실(計量室)에서 계량한 후 믹서에 넣어서 콘크리트를 반죽하는 시설을 배칭플랜트(batching plant)라고 한다.

배칭플랜트에서 알맞게 만들어진 콘크리트를 믹서차로 다시 반죽하며 건설 현장으로 운반한다. 물을 펌프로 보내듯이 믹서로부터 받은 콘크리트를 펌프의 피스톤에 의해 철관 속으로 압송하는 것으로 콘크리트펌프가 있다. 각종 공사에 널리 쓰이며, 특히 터널·교량, 건축물의 내부 등 협소한 부분으로 콘크리트를 운반하는 데 편리하다. 콘크리트펌프의 이점으로는 관속을 통해 수송하므로 좁은 장소를 거쳐야 하는 콘크리트 운반에 편리하며, 믹서보다 높은 위치로 운반하기 좋다. 운반 도중 재료가 분리되지 않는 점도 장점이다.

또 콘크리트 도로를 만드는 경우, 콘크리트 피니셔로 노반(路盤) 위에 콘크리트를 흘려보내고, 비브레이터(vibrator：진동기)로 굳히며 표면을 평평하게 한다. 같은 방법으로 아스팔트 포장을 하는 아스팔트 피니셔도 있다.

터널 굴착기계

tunnel 掘鑿機械

드릴점보는 터널 전단면(全斷面)에 수개 내지 수십개의 드릴로 동시에 구멍을 뚫는 것이며, 이 구멍에 화약을 장치하여 폭파시켜서 파들어 간다. 종래의 천암(穿岩) 굴착에서는 하루에 5-2m밖에 할 수 없었으나, 이것으로 하면 하루에 10-16m의 굴진이 가능하여 공사 기간이 현저하게 단축된다.

같은 전단면(全斷面) 굴착에서도 화약을 쓰지 않고 토사나 암석을 기계 절삭(切削)해 나아가는 기계식 터널굴착기가 있다. 예컨대 로빈스식 터널굴착기는 많은 커터를 붙이고 회전하는 커터헤드를 기계 본체의 전면에 가지고 이것을 유압추진(油壓推進) 잭으로 터널의 절단면(切斷面)에다 꽉 누르고 암석을 절삭압괴(切削壓壞)하면서 굴진해 간다. 절삭된 암석은 커터헤드의 주위에 붙어 있는 버킷에 넣어져 슈트컨베이어에 의해서 배출된다.

동력은 전부 터널 외부로부터 공급되는 전력에 의존하고 있다.이 터널 굴착기는 직경 11.2m나 되는 큰 것도 있으며 1개월에 770m를 굴진한 기록을 세운 일도 있다.