KR100218015B1 - 터널의구축방법 - Google Patents

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KR100218015B1
KR100218015B1 KR1019990004594A KR19990004594A KR100218015B1 KR 100218015 B1 KR100218015 B1 KR 100218015B1 KR 1019990004594 A KR1019990004594 A KR 1019990004594A KR 19990004594 A KR19990004594 A KR 19990004594A KR 100218015 B1 KR100218015 B1 KR 100218015B1
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김종온
우에무라마고토
마에지마구니오
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김종온
주식회사특수건설
후지다 가메카로
쿄쿠도 코겐 콘크리트 신코 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 개착공법을 행할 필요가 없어 열차운행이나 도로교통에 지장을 주지 않고 안정성이 확보되며, 실드공법과 같이 대형장치 및 설비를 필요로 하지 않으며 직사각형 단면의 터널에 대해서도 불필요한 굴삭을 할 필요가 없어 공사기간 및 공사비의 절감에 대폭적인 기여를 할 수 있는 터널의 축조방법에 관한 것으로서, 시공예정위치 양측에 제 1발진부(2) 및 제 2발진부(3)를 설치하여 이들 사이에 강선이나 강봉에 의한 견인부재(5)를 미리 삽통하고, 제 1발진부(2)와 제 2발진부에 터널구성부재인 제 1콘크리트함체군(6) 및 제 2콘크리트함체군(7)선단에 굴착틀(13)을 부착해 설치하고, 제 1발진부(2)에는 제 1콘크리트함체군(6)의 앞면에서 뒷면을 향해 견인부재(5)를 관통시켜 그 뒷면에서 나온 견인부재(5)에 중공식 견인잭(9)과 견인잭(9)과의 정착을 자유로이 하는 제 2정착구(14)를 부착하고, 제 1콘크리트함체군(6)의 굴착틀(13)부에서 토사를 굴삭하면서 제 2발진부(3)측의 견인잭(9)을 이용해 견인부재(5)를 견인하고, 제 2발진부(3)의 제 2콘크리트함체(7)를 반력으로 하여 제 1콘크리트함체군(6)을 지중도킹위치까지 전진시키며, 이어서 제 2발진부(3)에서는 제 2콘크리트함체(7)의 굴착틀(13)부에서 토사를 굴삭하면서 견인잭(9)으로 제 2콘크리트함체(7)를 제 1콘크리트함체군(6)의 위치까지 전진시켜 이들 양 콘크리트함체군(6,7)끼리 지중에서 접합시켜 터널을 축조하는 것이다.

Description

터널의 구축방법{METHOD FOR CONSTRUCTING TUNNEL}
본 발명은 철도선로나 도로면 밑의 지중에 지하도, 과도로, 수로, 공동구 등의 지하구조물인 터널을 시공할 경우의 구축방법에 관한 것이다.
종래에 철도선로밑이나 도로면밑의 지하를 횡단하는 지하구조물을 시공하기 위해서는 지상에서 파내려가 그 속에 콘크리트로 된 지하구조물을 설치하기 위한 거푸집을 조립구축하거나 콘크리트함체를 설치하는 개착공법이 주로 행해진다.
이 개착공법은 지상에서 파내려기 위해서는 열차운행이나 도로교통을 차단해야 하며, 역으로 열차운행이나 도로교통을 우선으로 할 경우에는 공사를 시행하는 데 있어서 시간적 규제를 많이 받는다.
또 개착공법은 H파일이나 시트파일에 의한 흙막이공사 등의 작업도 필요하게 되며 또한 지하구조물을 구축한 후 그 위를다시 덮어야 하는 작업도 필요하다.
그래서 터널공사에 의한 지하구조물의 시공에 있어서는 위와같은 많은 점이 검토되나, 터널공사의 대표적인 것은 지중의 선단에 커터휠을 갖는 실드추진기를 사용하는 실드공법이다.
이 실드공법은 주지한 것과 같이 실드추진기는 그 내부에 있는 추진잭으로 기설치된 세그먼트링의 연속체를 반력으로 전진시키고, 그 전진한 만큼 실드추진기내에서 세그먼트 일렉터를 사용하여 새로운 세그먼트링을 상기 연속체의 전단에 접속하도록 조립한다.
이와같이 실드추진기의 전진과 세그먼트링의 조립을 번갈아 반복하여 터널을 시공해 가는 것이다.
상기 실드공법은 지중에서 비교적 얕은 곳에 터널을 시공할 경우는 유효하나, 지층이 얕은 지표근처를 시공할 경우는 실드추진기가 전진할 때에 지층이 얕은 부분의 토사를 붕괴시키고 지상부분에 함몰을 일으켜 지상구조물에 악영향을 줄 염려가 있다.
또한 실드추진기 자체가 원통형의 굴삭기이며 또 상기와 같이 세그먼트도 링위에 조립되어 원통형의 터널을 시공하는 것이기 때문에 지하도 등과 같은 터널내를 직사각형 단면으로 사용할 경우 원형과 직사각형의 차로 터널내부에 사용하지 않는 쓸데없는 부분이 생기며, 여분의 굴삭을 행하는 일이나 여분의 콘크리트를 사용해야 하기 때문에 그 만큼 공사비도 높아진다.
본 발명의 목적은 상기 종래의 문제점을 해소하여 개착할 필요가 없기 때문에 열차운행이나 도로교통에 지장을 주지 않고 이들의 안전성을 확보할 수 있고, 또 실드공법과 같은 대규모의 장치나 설비를 필요로 하지 않아 극히 소규모의 설비작업이 가능해지고, 또한 굴삭시에 가버팀공사나 구조물의 상단마감 등을 위한 공간을 필요로 하지 않고 또 반력벽을 마련하지 않고도 콘크리트함체를 합리적으로 견인전진할 수 있고 또한 상부토사를 붕괴할 염려가 없기 때문에 지층은 최소한의 두께로 할 수 있고, 직사각형의 터널에서도 여분의 굴삭없이 시공할 수 있기 때문에 공사기간의 단축과 공시비용의 절감에 대폭적으로 기여할 수 있는 터널의 구축방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 상기 목적을 해결하기 위해 시공예정위치의 양측에 제 1발진부와 제 2발진부를 설치하고, 이 제 1발진부와 제 2발진부 사이에 강선이나 강봉에 의한 견인부재를 미리 삽통하고 또한 제 1발진부와 제 2발진부에는 터널의 구성부재인 여러개의 단위함체로 되고, 선두의 단위함체를 그 전단에 굴착틀을 부착하고 또 단위함체 상호간에는 후드를 배설하고, 또 선두의 단위함체와 굴착틀 사이 및 단위함체 상호간에 잭을 마련한 제 1콘크리트함체군 및 제 2콘크리트함체군을 설치하고, 제 1발진부에는 제 1콘크리트함체군의 선두의 단위함체의 전단에서 최후미의 단위함체를 향해 견인부재를 관통시키고, 그 후단으로 나온 견인부재에 제 1콘크리트함체군과의 정착을 자유로이 하는 제 1정착구를 부착하고, 제 2발진부에는 제 2콘크리트함체군의 선두의 단위함체의 전단에서 최후미의 단위함체를 향해 견인부재를 관통시키고, 그 후단으로 나온 견인부재에 중공식의 견인잭과 이 견인잭과의 정착을 자유로이 하는 제 2정착구를 부착하고, 제 1발진부에서는 제 1콘크리트함체군의 굴착틀부로 토사를 굴삭하면서 제 2발진부측의 견인잭을 가지고 견인부재를 견인시킴으로써 제 2발진부의 제 2콘크리트함체군을 반력으로 하여 제 1콘크리트함체군을 지중도킹위치까지 선두의 단위함체전단의 굴착틀을 잭으로 전진시키고, 이어서 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 선두의 단위함체를 전진시키고, 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 두번째 이하의 단위함체를 잭으로 전진시키고, 최후미의 단위함체는 견인잭을 신장하여 견인부재를 견인함으로써 전진시키는 것으로 견인전진시키고, 이어서 제 2발진부에서는 제 2콘크리트함체의 굴착틀부에서 토사를 굴삭하면서 견인잭으로 제 2콘크리트함체군을 선두의 단위함체 전단의 굴착틀을 견인잭으로 전진시키고, 이어서 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 선두의 단위함체를 전진시키고 또 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 두번째 이하의 단위함체를 잭으로 전진시키고, 최후미의 단위함체는 견인잭을 신장하여 견인부재를 견인함으로써 전진시키는 것으로 견인전진시키고, 제 1콘크리트함체위치까지 전진시켜 이들 제 1콘크리트함체군과 제 2콘크리트함체군끼리 지중에서 접합하는 것을 요지로 하는 것이다.
제 1도 ∼ 제 3도는 본 발명의 터널의 구축방법의 개요를 도시하는 공정의 측면도.
제 4도 ∼ 제 6도는 견인전진의 상세를 도시하는 각 공정의 측면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1: 철도선로2: 제 1발진부
3: 제 2발진부4: 가흙막이공
5: 견인부재6: 제 1콘크리트함체군
6a∼6d,7a∼7b: 단위함체7: 제 2콘크리트함체군
9: 견인잭 10: 제 1정착구
11: 발진대13: 굴착틀
14: 제 2정착구15: 가로로 작은 구멍
16: 후드18: 작은 잭
청구항 제 1기재의 본 발명에 의하면 콘크리트함체는 전 단면이 프리캐스트 콘크리트로서, 소정의 강도를 갖고 있기 때문에 안전도가 높고 이 콘크리트함체 앞부분의 굴삭과 견인잭과 견인부재에서의 콘크리트함체의 견인전진을 반복하여 지중에 터널을 시공하는 것이기 때문에 실드공법과 같이 대규모의 설비를 필요로 하지 않고 또 개착공법이나 받침목공사에 의한 현장 타설콘크리트공법과 같이 장기간 불안정한 상태를 지속하지 않고 시공할 수 있어 지상교통에 지장을 주는 일이 없다.
또 반력벽을 마련하지 않고 콘크리트함체를 합리적으로 견인전진시킬 수 있고 또 콘크리트함체가 그대로 터널의 구조체가 되므로 최소한의 굴삭으로 직사각형 단면이면 되기 때문에 불필요한 시공이 없게 된다.
이에 더하여 단위함체와 굴착틀과의 사이 및 단위함체 상호간의 잭이 추진잭으로서 작용하고, 견인부재나 견인잭은 선두 혹은 최후미의 단위함체를 견인전진시키는 것에만 사용되어 소형이나 소수만이라도 충분하고, 더욱 간단하고 신속한 시공이 가능해 진다.
이하 도면에 대하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
제 1도 ∼ 제 3도는 본 발명의 터널의 구축방법의 개요를 도시하는 각 공정의 측면도로서, 도면중 부호 1은 철도선로를 나타낸다. 이 철도선로(1)의 양 옆에 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3)를 형성한다.
도면중 부호 4는 이 발진부(2)(3)를 형성하기 위한 가흙막이공으로 이 가흙막이공(4)에 구멍을 뚫음과 동시에 이 볼링구멍의 굴착공이나 파이프의 삽입등에 의해 가로로 작은 구멍(15)을 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3) 사이에 형성하고, 이 가로로 작은 구멍(15)에 강선이나 강봉에 의한 견인부재(5)를 삽입하는 것에 의해 이 견인부재(5)를 미리 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3) 사이에 삽통시킨다.
한편 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3)에는 바닥에 콘크리트를 타설하여 바닥판 형상의 발진대(11)를 형성하고, 그 위에 터널의 구성부재로서 제 1콘크리트 함체군(6)과 제2콘크리트함체군(7)을 설치한다.
제 4도 ∼ 제 6도에 도시하는 것과 같이 이들 제 1콘크리트함체군(6)과 제 2콘크리트함체군(7)은 여러개의 단위함체(6a)(6b)…(7a)(7b)… 로 되며, 선두의 단위함체(6a)(7a)를 전단에 굴착틀(13)을 부착하고 또 단위함체 상호간에는 후드(16)를 배설하였다.
또 선두의 단위함체(6a)(7a)와 굴착틀(13) 사이 및 단위함체 상호간에 추진잭으로서 작은 잭(18)을 마련했다.
단위함체(6a)(6b)…(7a)(7b)…는 내부가 중공인 단면으로 직사각형의 함체로서 전후방향으로 개구되어있다.
또 상기 굴착틀(13)은 콘크리트함체의 전단을 둘러싸는 후드모양의 강제부재(鋼製剖材)로서 내부를 적절하게 종횡으로 칸을 막아 보강함과 동시에 또 선단면까지의 길이가 상하로 단계적으로 짧아지도록 하여 이 선단면의 변화가 토사의 굴삭면인 안식각과 맞도록 했다.
제 1발진부(2)에서는 제 1콘크리트함체군(6)선두의 단위함체(6a) 전단에서 최후미의 단위함체(6d)를 향해 견인부재(5)를 관통시키고, 그 뒷단으로 나온 견인부재(5)에 최후미의 단위함체(6d)와 정착을 자유로이 하는 제 1정착구(10)를 부착한다.
또 제 2발진부(3)에서는 제 2콘크리트함체군(7)선두의 단위함체(7a) 전단에서 최후미의 단위함체(7b)를 향해 견인부재(5)를 관통시키고, 그 뒷단으로 나온 견인부재(5)에 중공식의 견인잭(9)과 이 견인잭(9)과 정착을 자유로이 하는 제 2정착구(14)를 부착한다.
상기 정착구(10)나 정착구(14)는 콘형식의 것으로 관통하는 견인부재(5)에 대하여 늦추거나 조임작용으로 비정착, 정착을 행하는 것으로 정착구(14)는 정착상태에서는 견인잭(9)에 대해 견인부재(5)를 걸어잡도록 하는 것이다.
또 상기와 같이 견인부재(5)는 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3)에서 제 1콘크리트함체군(6)과 제 2콘크리트함체군(7)을 전후방향으로 관통하는 것이나, 이 관통하는 곳은 양 콘크리트함체군(6)(7)의 단위함체 내부공간을 이용할 경우 외에, 단위함체 벽체에 작은 관통공을 형성하고, 이 관통공을 통해 관통시키도록 해도 좋다.
이상으로 양 콘크리트함체군(6)(7)을 지중으로 전진시키기 위한 셋트작업은 종료된다.
제 2도에 도시하는 것과 같이 제 1발진부(2)에서는 가흙막이공(4)을 철거하여 제 1콘크리트함체군(6)의 전진에 지장이 없도록 해 둔다.
그리고 제 1콘크리트함체군(6)의 굴착틀(13) 부분에서 토사를 굴삭하면서 제 2발진부(3)측에서는 견인잭(9)을 신장하면 이 견인잭(9)으로 제 2정착구(14)가 뒤쪽으로 밀려나가게 되고, 이 제 2정착구(14)를 통해 견인부재(5)가 견인된다.
상기 토사의 굴삭은 굴착틀(13)의 내측에서 수동굴삭 또는 기계굴삭으로 굴착된다.
콘크리트함체의 견인전진은 우선 이 선두 단위함체(6a) 전단의 굴착틀(13)부내에서 토사를 굴삭하면서 작은 잭(18)으로 굴착틀(13)을 전진시킨다.
이 굴착틀(13)의 전진은 단위함체(6a)(6b)…를 반력으로 하여 행해지고, 최후미의 단위함체(6d)가 견인부재(5)로 제 2콘크리트함체를 반력으로 하여 밀어주는 것으로 충분한 반력이 얻어진다.
이어서 단위함체(6a)(6b)사이의 작은 잭(18)으로 단위함체(6b)이하를 반력으로 하여 선두의 단위함체(6a)를 전진시킨다.
또 후속하는 단위함체(6c)(6d)…를 반력으로 하여 동일한 방법으로 제 2번째 이하의 단위함체를 작은 잭(18)으로 전진시킨다.
그리고 최후미의 단위함체(도면에서는 부호 6d)는 견인잭(9)을 신장하여 견인부재(5)를 견인함으로써 전진시킨다.
이 단위함체(6d)의 지중견인시의 반력은 제 2발진부(3)측의 제 2콘크리트함체군(7)에서 취한다.
최후미의 단위함체(6d)가 전진하면 선두 단위함체의 전진으로 복귀되고 선두 단위함체가 도킹위치에 이를때 까지 전진한다.
견인잭(9)을 1스트로크분 만큼 신장시킨 후는 다시 견인잭(9)을 수축하고, 제 2정착구(14)를 늦추어서 견인부재(5)를 따라 수축된 견인잭(9)의 선단위치까지 이동시키고 여기서 다시 정착을 한다.
이하 동일한 방법으로 제 1콘크리트함체군(6)의 굴착틀(13) 부분에서 토사의 굴삭과 제 1콘크리트함체군(6)의 지중견인을 반복하여 제 1콘크리트함체군(6)을 제 1발진부(2)와 제 2발진부(3)중간의 도킹위치까지 전진시킨다.
이어서 제 3도에 도시하는 것과 같이 제 2발진부(3)의 가흙막이공(4)을 철거하고, 제 2콘크리트함체군(7)의 굴착틀(13)내에서 토사를 굴삭하면서 견인잭(9)을 신장하면 제 2콘크리트함체군(7)을 지중으로 견인전진시킨다.
이 제 2콘크리트 단위함체(7a)(7b)의 전진에 대해서도 상기 제 1콘크리트함체군(6)의 단위함체(6a∼6d)…의 전진과 동일하게 한다.
이 전진은 견인부재(5)는 축에 견인잭(9)으로 제 2콘크리트함체군(7)을 밀어내는 것으로 그 반력은 제 1콘크리트함체군(6)에서 취할 수 있다.
제 2콘크리트함체군(7)을 제 1콘크리트함체군(6)의 위치까지 전진시키고, 제 1콘크리트함체군(6)과 제 2콘크리트함체군(7)의 굴착틀(13)끼리가 충합(衝合)하게 되면 이를 용접하고, 굴착틀(13)의 리브를 철거하여 외형틀로 이용하고, 2차콘크리트를 타설하여 제 1콘크리트함체군(6)과 제 2콘크리트함체군(7)을 접합한다.
이와같이 단위함체와 굴착틀 사이 및 단위함체 상호간의 작은 잭(18)이 추진잭으로서 작용하고, 견인부재(5)나 견인잭(9)은 선두 혹은 최후미의 단위함체를 견인전진시키는 데만 사용되어, 소형이나 소수만이라도 충분하다. 이로써 작은 잭(18)의 추진작업으로 분할전진하게 되므로 간단하고 신속한 시공이 가능해진다.
이상 설명한 것과 같이 본 발명의 터널의 구축방법은 개착할 필요가 없기 때문에 열차운행이나 도로교통에 지장을 주지 않고 이들의 안전성을 확보할 수 있으며 또한 실드공법과 같은 대규모의 장치나 설비를 필요로 하지 않아 극히 소규모의 설비로 작업이 가능해진다.
또 굴삭시에 가버팀공사이나 구조물의 상단마감 등을 위한 공간을 필요로 하지 않고 또 반력벽을 필요로 하지 않고도 콘크리트함체를 견인전진시킬 수 있고 또 상부토사를 붕괴시킬 염려가 없기 때문에 지층은 최소한의 두께로 할 수 있고 직사각형의 터널에서도 불필요한 굴삭없이 시공할 수 있기 때문에 공사기간의 단축과 공사비용의 삭감에 대폭적으로 기여할 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 시공예정위치의 양측에 제 1발진부와 제 2발진부를 마련하고, 이 제 1발진부와 제 2발진부 사이에 강선이나 강봉에 의한 견인부재를 미리 삽통하고, 또 제 1발진부와 제 2발진부에 터널의 구성부재인 여러개의 단위함체로 되며, 선두의 단위함체의 전단에 굴착틀을 부착하고, 또 단위함체 상호간에는 후드를 배설하고, 또 선두의 단위함체와 굴착틀 사이 및 단위함체 상호간에는 잭을 마련한 제 1콘크리트함체군 및 제 2콘크리트함체군을 설치하고, 제 1발진부에서는 제 1콘크리트함체군 선두의 단위함체 전단에서 최후미의 단위함체를 향해 견인부재를 관통시키고, 그 후단으로 나온 견인부재에 제 1의 콘크리트함체군과의 정착을 자유로이 하는 제 1정착구를 부착하고, 제 2발진부에서는 제 2콘크리트함체군의 선두 단위함체의 전단에서 최후미의 단위함체를 향해 견인부재를 관통시키고, 그 후단으로 나온 견인부재에 중공식의 견인잭과 이 견인잭과 정착을 자유로이 하는 제 2정착구를 부착하고, 제 1발진부에서 제 1콘크리트함체군의 굴착틀부에서 토사를 굴삭하면서 제 2발진부측의 견인잭을 가지고 견인부재를 견인시킴으로써 제 2발진부의 제 2콘크리트함체군을 반력으로 하여 제 1콘크리트함체군을 지중도킹위치까지 선두의 단위함체 전단의 굴착틀을 잭으로 전진시키며, 이어서 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 선두의 단위함체를 전진시키고, 또 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 제 2번째 이하의 단위함체를 잭으로 전진시키고, 최후미의 단위함체는 견인잭을 신장하여 견인부재를 견인함으로서 전진시키는 것으로 견인전진시키며, 이어서 제 2발진부에서 제 2 콘크리트함체의 굴착틀부로 토사를 굴삭하면서 견인잭으로 제 2콘크리트함체군을 선두의 단위함체 전단의 굴착틀을 잭으로 전진시키고, 이어서 제 2발진부에서 제 2의 콘크리트함체의 굴착틀부로 토사를 굴삭하면서 견인잭으로 제 2콘크리트함체군을 선두의 단위함체 전단의 굴착틀을 잭으로 전진시키고, 이어서 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 선두의 단위함체를 전진시키고, 또 후속하는 단위함체를 반력으로 하여 두번째 이하의 단위함체를 잭으로 전진시키고, 최후미의 단위함체를 신장하여 견인부재를 견인함으로써 전진시키는 것으로 견인전진시키고, 제 1콘크리트함체의 위치까지 전진시키며, 이들 제 1콘크리트함체군과 제 2콘크리트함체군끼리 지중에서 접합하는 것을 특징으로 하는 터널의 구축방법.
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KR101440987B1 (ko) * 2013-01-21 2014-09-18 주식회사고려이엔시 파일럿 인장재의 인발방식에 의한 통로를 갖는 지하구조물의 구축시스템 및 이를 이용한 지하구조물의 시공방법
KR101597352B1 (ko) 2015-04-09 2016-02-25 서울과학기술대학교 산학협력단 4축 병렬 스테이지 얼라인장치

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