KR100362810B1 - 비개착식 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중에 비개착식으로 터널 구조물을 시공하기 위한 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법에 관한 것으로써, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 지하 터널구조물 시공장치에 있어서, 터널 구조물을 시공하고자 하는 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성되는 수직 갱에 설치된 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 수단과; 상기 버팀 수단에 지지되어 상기 수직 갱에 대해 수평방향으로 상기 지중 내로 굴진되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 터널 구조물을 설치하기 위한 수평 터널 공간을 확보하는 터널 붕괴 방지수단과; 상기 터널 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지된 상기 수평 터널 공간 내부를 굴착하는 굴착수단과; 상기 굴착수단이 굴착한 토사를 상기 수직 갱 외부로 이송시키는 이송수단과; 상기 수평 터널 공간에 터널 구조물을 시공하는 터널 구조물 시공수단을 포함하여 이루어지며, 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 이용하여 터널 구조물을 시공하기 위한 터널 구조물 시공방법은 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물 시공방법에 있어서, 상기 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 수직 갱을 형성하는 단계와; 상기 수직 갱에 버팀 반력벽을 설치하고, 상기 버팀 반력벽에 지지되는 버팀용 스페이서를 설치하는 단계와; 상기 버팀용 스페이서에 의해 지지되며 상기 지중에 대해 수평방향으로 밀어 넣어져 상기 지중의 붕괴를 방지하며 수평 터널을 형성하는 터널 붕괴방지 수단을 상기 지중에 연속적으로 밀어 넣는 단계와; 상기 터널 붕괴방지수단에 의해 연속적으로 형성된 수평 터널 내의 토사를 굴착하는 굴착수단으로 굴착하는 단계와; 상기 수평 터널 공간 내부에서 연속적으로 터널 구조물을 설치하는 단계와; 상기 터널 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 컨베어 벨트를 통해 운반대차에 이송시켜 상기 수직 갱으로 이동시키는 단계와; 상기 수직 갱으로 이동된 상기 토사를 크레인으로 들어올려 상기 수직 갱 외부로 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

따라서, 시공하고자 하는 터널의 형태대로 미리 수평 터널 공간을 확보함과 동시에 지중의 붕괴를 방지시켜 안전하게 터널을 굴착할 수 있으며, 수평 터널 공간 확보와 동시에 터널 구조물이 수평 터널 공간 내부에 설치됨으로써 터널 시공 공기 단축 및 시공비용을 절감시킬 수 있게 된다.

Description

비개착식 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법{Shield tunneling apparatus and method}

본 발명은 지중에 터널 구조물을 비개착 방식으로 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법에 관한 것이다.

통상적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있다.

대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링머신(Shield Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 T.B.M.)이 있다. 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.

이러한 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 쉴드 보링 공법(T.B.M.)이다.

이 쉴드 보링 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.

그러나, 이러한 오픈 트렌치 공법과 쉴드 보링 공법은 다음과 같은 터널 시공상의 문제점이 있다.

먼저, 오픈 트렌치 공법은 지하 구조물을 시공하기 위해 토층을 개착한 후 시공을 하는데 이는 지상의 건축 구조물에 의해 시공장소가 제약받는 문제점이 있다.

그리고, 쉴드 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착(非開鑿)하여 시공하는 것으로 지중에는 적용하기 어렵고, 대부분의 쉴드 터널링 머신은 원형 터널구조 또는 아치형 터널구조만을 구축할 수 있으므로 원형 터널구조 또는 타원형 터널구조가 아닌 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 큰 직경을 터널을 시공하여야 하거나, 오픈 트렌치 공법 또는 파이프 루프 공법 등을 사용하여야 함으로써 터널 구조물을 시공하는데 번거로움과 시공비용이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 오픈 트렌치 공법과 쉴드 보링공법의 문제점을 해결하기 위해 본원 출원인은 특허 출원 제 99-15875 호 ( 발명의 명칭 : 비개착식 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법)에서 이미 비개착식으로 터널 구조물을 시공할 수 있는 장치 및 방법에 대해 출원하였으며, 본 발명은 특허 출원 제 99-15875 호와 관련된 것이다.

본 발명은 지중에 단거리 및 중,장거리 터널 구조물을 안정적이고, 신속하게 시공할 수 있으며, 원형, 아치형 및 사각형의 다양한 터널구조물을 지하에 시공할 수 있는 터널구조물 시공장치 및 이에 따른 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 지하 터널구조물 시공장치에 있어서, 터널 구조물을 시공하고자 하는 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성되는 수직 갱에 설치된 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 수단과; 상기 버팀 수단에 지지되어 상기 수직 갱에 대해 수평방향으로 상기 지중 내로 굴진되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 터널 구조물을 설치하기 위한 수평 터널 공간을 확보하는 터널 붕괴 방지수단과; 상기 터널 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지된 상기 수평 터널 공간 내부를 굴착하는 굴착수단과; 상기 굴착수단이 굴착한 토사를 상기 수직 갱 외부로 이송시키는 이송수단과; 상기 수평 터널 공간에 터널 구조물을 시공하는 터널 구조물 시공수단을 포함하여 이루어지도록함이 바람직하다.

그리고, 상기 토사 붕괴 방지수단은 상기 지중 내로 굴진되는 원추형의 선단 슈와; 일측은 상기 선단 슈에 결합되며 타측은 길게 연장 형성되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 상기 수평 터널 공간 내부로 토사가 흘러내리는 것을 방지하는 덮개 역할을 하는 선단 프레임과; 상기 선단 프레임을 유압에 의해 밀어 이동시켜 상기 선단 슈를 지중 내로 굴진시켜 전진되도록 상기 버팀 수단에 지지되는 다수개의 유압 잭 실린더로 이루어져, 상기 다수개의 굴진용 잭 실린더는 상기 버팀 수단에 지지되며 상기 선단 프레임을 유압으로 이동시키면 상기 선단 슈가 상기 지중으로 굴진되면서 상기 지중의 붕괴를 방지하도록 한다.

또한, 상기 선단 프레임과 상기 선단 슈의 사이에 다수개의 방향 조정잭 실린더를 설치하여, 상기 선단 프레임이 상기 굴진용 잭 실린더의 유압에 의해 상기 지중 내로 굴진될 때 상기 선단 슈의 굴진 방향이 틀어진 것을 상기 다수개의 방향 조정잭 실린더가 보정한다.

그리고, 상기 터널 구조물 시공수단은 상기 수평 터널 공간 내부에 상기 선단 프레임과 일정간격 이격되게 위치되는 내부 터널 구조물 프레임으로 하여, 상기 선단 프레임과 상기 내부 터널 구조물 프레임 사이에 터널 구조물 타설 공간을 형성하고, 상기 터널 구조물 타설 공간 내부에 철근 및 콘크리트를 직접 타설하여 시공하거나, 외부에서 터널 구조물을 콘크리트, 강철판, 목재등으로 일정한 크기로 분할하여 절단 제작한 다수개의 패널 형태로 형성하고, 절단된 상기 패널을 상기 수평 터널 공간 내에서 끼워 맞춰 조립 시공하도록 하면 된다.

이러한 지하 터널 구조물 시공장치를 이용한 지하 터널 구조물 시공방법은 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물 시공방법에 있어서, 상기 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 수직 갱을 형성하는 단계와; 상기 수직 갱에 버팀 반력벽을 설치하고, 상기 버팀 반력벽에 지지되는 버팀용 스페이서를 설치하는 단계와; 상기 버팀용 스페이서에 의해 지지되며 상기 지중에 대해 수평방향으로 밀어 넣어져 상기 지중의 붕괴를 방지하며 수평 터널을 형성하는 터널 붕괴방지 수단을 상기 지중에 연속적으로 밀어 넣는 단계와; 상기 터널 붕괴방지수단에 의해 연속적으로 형성된 수평 터널 내의 토사를 굴착하는 굴착수단으로 굴착하는 단계와; 상기 수평 터널 공간 내부에서 연속적으로 터널 구조물을 설치하는 단계와; 상기 터널 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 컨베어 벨트를 통해 운반대차에 이송시켜 상기 수직 갱으로 이동시키는 단계와; 상기 수직 갱으로 이동된 상기 토사를 크레인으로 들어올려 상기 수직 갱 외부로 제거하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 연속적으로 설치하는 단계는, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 직접 타설하거나, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 연속적으로 설치하는 단계는, 상기 수평 터널 공간 외부에서 형성된 터널 구조물을 다수개 분할하여 패널 형태로 하고, 상기 패널 형태의 터널 구조물을 상기 수평 터널 공간 내부에서 끼워 맞춰 조립 형성하도록 한다.

제 1 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고,

제 2a,2b,2c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널구조물을 설명하기 위한 종단면도이고,

제 3a,3b,3c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 또 다른 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널 구조물을 설명하기 위한 종단면도이고,

제 4 도는 제 3a 도의 터널 구조물을 펼친 상태의 도면이고,

제 5 도 내지 제 9 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치의 동작을 설명하기 위한 동작 상태도이고,

제 10 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도이다.

■ 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호설명 ■

10 : 선단 슈 11 : 선단 프레임

12 : 방향 조정용 잭 실린더 13 : 굴진용 잭 실린더

14 : 굴진용 스페이서(Spacer) 15 : 내부 구조물 프레임

16 : 주입구 17 : 결합 클램프

18 : 철근 구조물 19 : 콘크리트 타설물

20 : 터널 구조물 패널 21 : 굴삭기

22 : 흙상차 컨베어 벨트 23 : 운반대차

24 : 레일 25 : 크레인

26 : 버팀 스페이서(Spacer) 27 : 버팀 반력벽

100 : 지중 101 : 수직 갱

102 : 수평 터널 공간

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법의 바람직한 일실시 예를 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 제 2a,2b,2c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널구조물을 설명하기 위한 종단면도이다.

그리고, 제 10 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도이다.

먼저, 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치는 크게 지하 터널을 시공하고자 하는 지중(100)을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성된 수직 갱(101)에 설치된 버팀 반력벽(27)에 지지되는 버팀 수단과, 버팀 수단에 지지되어 수직 갱(101)에 대해 수평방향으로 지중(100) 내부로 굴진되며, 토사의 붕괴를 방지하여 터널 구조물을 시공하기 위한 수평 터널 공간(102)을 확보하는 토사 붕괴 방지수단과, 토사 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지되는 수평 터널(102)공간 내부의 토사를 굴착하기 위한 굴착수단과, 굴착 수단이 굴착한 토사를 수직 갱(101)외부로 배출하기 위한 토사 이송수단과, 수평 터널 공간(102)내부에서 터널 구조물을 시공하여 설치하기 위한 터널 구조물 시공수단을 포함하여 이루어진다.

좀더 자세히 설명하면, 버팀 수단은 수직 갱(101)의 넓이에 맞게 설치되어 토사 붕괴 방지수단이 지중(100)내부로 굴진될 때의 반력을 지지하여 토사 붕괴 수단이 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위해 반력벽(27)과 토사 붕괴 방지수단 사이에 위치되는 다수개의 버팀 스페이서(Spacer)(26)로 이루어진다.

그리고, 토사 붕괴 방지수단은 지중(100)내로 굴진되는 원추형의 선단 슈(10)와, 일측은 선단 슈(10)에 접하며 타측은 길게 연장 형성되어 지중(100)의 토사가 붕괴되는 것을 방지하여 수평 터널 공간(102) 내부로 토사가 흘러내리는 것을 방지하는 덮개 역할을 하는 선단 프레임(11)과, 선단 프레임을 유압에 의해 밀어 이동시켜 선단 슈(10)를 지중(100)내로 굴진시켜 전진되도록 하는 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)로 이루어진다.

여기서, 선단 프레임(11)의 형태는 제 2a,2b,2c 도에 도시된 바와 같이 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양하게 할 수 있다.

그리고, 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10)와 선단 프레임(11)을 이동시켜 수평 터널 공간(103)을 형성하고, 형성된 수평 터널 공간(102)에 터널 구조물 시공수단이 터널 구조물을 시공하면 굴진용 잭 실린더(13)가 다시 작동하여 선단 슈(10)와 선단 프레임(11)을 이동시키기 위해 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하는 다수개의 굴진용 스페이서(14)가 형성된다.

또한, 선단 슈(10)과 선단 프레임(11)사이에는 다수개의 방향 조정잭 실린더(12)를 설치한다.

이는, 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 프레임(11)을 유압에 의해 밀어 지중(100)에 선단 슈(10)를 밀어 넣어 선단 프레임(11)과 선단 슈(10)의 형태대로 수평 터널 공간(102)을 형성할 때 지중(100)의 토질 상태(토사층 또는 암반층) 또는 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)의 서로 다른 유압 차에 의해 선단 프레임(11)을 밀어 지중(100)내로 선단 슈(10)를 굴진시키는 과정에서 발생되는 선단 슈(10)의 굴진 방향이 틀어지는 것을 방향 조정잭 실린더(12)를 통해 굴진 방향을 보정하여 수평 터널 공간(102)이 원하는 방향으로 형성될 수 있도록 한 것이다.

또한, 터널 굴착 수단은 수평 터널 공간(102)내부에 굴삭기(21)를 설치하여 토사를 굴착하거나, 작업자의 노동력으로 하면 되고, 토사 이송수단으로는 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 실어 나르기 위한 흙상차 컨베어 벨트(22)와, 흙상차 켄베어 벨트에 의해 이송되는 굴착된 토사가 상차되며 레일(24)을 따라 이송되어 수직 갱(101)으로 토사를 배출시키는 다수개의 운반대차(23)로 이루어진다.

터널 구조물 시공수단은 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)이 굴진용 잭 실린더(13)에 의해 이동되면 이에 연동하여 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 이동시킨 거리만큼 수평 터널 공간(102) 내부로 이동되어 터널 구조물을 형성하기 위한 철근 구조물(18) 및 콘크리트 타설물(19)이 채워지는 터널 구조물 타설 공간을 확보하는 내부 구조물 프레임(15)으로 이루어진다.

이와 같은 내부 구조물 프레임(15)도 선단 프레임(11)의 형태에 상호 대응되게 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양하게 형성할 수 있다.

따라서, 선단 프레임(11)과 내부 구조물 프레임(15)사이에 원통형, 사각형 또는 아치형등의 다양한 형태의 터널 구조물 타설 공간이 형성되어 터널 구조물을 시공할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 내부 구조물 프레임(15)은 다수개로 이루어진 패널(Panel) 형태로 하여 결합 클램프(17)를 통해 서로 조립 형성하여 조립과 해체가 용이하게 하며, 콘크리트 타설물(19)을 채워 넣도록 주입구(16)가 형성되어 콘크리트 타설물을 채워 터널 구조물을 형성할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 또 다른 터널 구조물 시공수단에 의해시공되는 터널 구조물을 설명하기 위한 종단면도인 제 3a,3b,3c 도 및 제 4 도를 참조하면, 터널 구조물 시공수단으로 터널 구조물을 외부에서 미리 콘크리트, 강철판, 목재 등으로 일정한 형태를 갖게 형성한 다음 일정한 크기로 분할하여 절단 제작한 다수개의 분할된 터널 구조물 패널(Panel)(20)형태로 형성하고, 다수개의 패널(20)을 수평 터널 공간(102)내부에서 조립하여 터널 구조물을 형성하여도 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치의 작동을 제 5 도 내지 제 9 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 5 도에 도시된 바와 같이, 버팀 반력벽(27)에 지지된 버팀 스페이서(26)의 선단에 연결된 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)가 작동하여 선단 프레임(11)을 밀어 선단 슈(10)를 수직 갱(101)에 대해 수평방향으로 지중(100)에 굴진용 잭 실린더(13)의 유압에 의해 일정거리 밀어 넣는다.

또한, 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 지중(100)내부로 더 밀어넣기 위해 제 6 도에 도시된 바와 같이, 다수개의 굴진용 스페이서(14)를 순차적으로 설치하여 굴진용 스페이서(14)가 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하도록 한다.

선단 슈(10)와 선단 프레임(11)은 지중(100)내부로 밀려 굴진되면서 지중의 붕괴를 방지하고, 굴진용 잭 실린더(13)의 이동거리 및 굴진용 스페이서(14)의 설치거리만큼 수평 터널 공간(102)을 형성하게 된다.

그리고, 굴착수단인 굴삭기(21) 및 작업자의 인력을 통해 수평 터널 공간(102)내부의 토사를 굴착하고, 굴착된 토사는 흙상차 컨베어 벨트(22)를 통해 운반대차(23)에 상차되어 레일(24)을 따라 수직 갱(101)으로 운반된다.

굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 일정거리 이동시켜 수평 터널 공간(102)이 확보되면 제 7 도에 도시된 바와 같이, 설치된 다수의 굴진용 스페이서(14)를 빼내지고, 굴진용 스페이서(14)가 차지하였던 공간으로 내부 구조물 프레임(15)이 이동된다.

따라서, 이동된 내부 구조물 프레임(15)과 선단 프레임(11) 사이에 일정한 터널 구조물 타설공간(103)을 확보하게 된다.

그리고, 제 8 도에 도시된 바와 같이, 터널 구조물 타설 공간(103)에는 터널 구조물을 형성하기 위한 철근 구조물(18)이 형성되며, 내부 구조물 프레임의 주입구(16)를 통해 콘크리트 타설물(19)이 주입되어 굳어지면 터널 구조물 타설 공간(103)의 형태대로 일정한 형태의 터널 구조물을 형성하게 된다.

터널 구조물이 형성되면 형성된 터널 구조물의 선단부에 접하는 굴진용 잭 실린더(13)는 터널 구조물에 지지된 상태에서 제 9 도에 도시된 바와 같이, 일정한 거리만큼 유압에 의해 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 지중(100)내부로 밀어 넣게 되고, 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 더 굴진시키기 위해 다수개의 굴진용 스페이서(14)를 설치하여 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하여 더 밀어 넣어 질 수 있도록 한다.

그리고, 계속적으로 이와 같은 수평 터널 공간 형성 및 터널 구조물 타설 과정을 반복하여 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양한 형태를 가지는 터널 구조물을 형성하게 된다.

또한, 제 3a,3b,3c 도 및 제 4 도에 도시된 바와 같은 터널 구조물을 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 이용하여 설치하기 위해서는 제 5 도 내지 제 9 도에 도시된 본 발명인 터널 구조물 시공장치의 동작에서 터널 구조물을 타설하여 설치하는 과정대신 별도의 터널 구조물 설치과정을 수행하면 된다.

이는 터널 구조물을 타설하기 위한 내부 구조물 프레임을 사용하지 않고, 외부에서 미리 제작된 터널 구조물 패널을 수평 작업 공간 내부로 이동시켜 조립 설치하면 된다.

본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도인 제 10 도를 참조하여 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 설치하기 위한 시공방법은 다음과 같다.

터널을 시공하고자 하는 곳의 지중(100)을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 터널을 굴착할 수 있는 수직 갱(101)을 확보하는 단계와, 형성된 수직갱(101)에 버팀 반력벽(27) 및 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 스페이서(26)를 설치하고, 토사 붕괴 방지수단(10 내지 13)과 굴착수단(21) 및 터널 구조물 시공수단(15 내지 20)을 투입하는 단계와, 투입된 토사 붕괴 방지수단을 지중(100)에 대해 수평방향으로 굴진시켜 지중의 붕괴를 방지하여 수평 터널 공간(102)을 확보하는 단계와, 수평 터널 공간 내부를 굴착수단(21)으로 굴착하는 단계와, 수평 터널 공간(102) 내부로 터널 구조물 시공수단(15 내지 20)을 투입하여 터널 구조물을 형성하는 단계와, 굴착 수단(21)으로 굴착된 토사를 컨베어 벨트(22)로 이송시켜 운반대차(23)에 싣고, 운반대차(23)를 수직 갱(101)으로 이송시키는 단계와, 수직 갱(101)으로 이송된 운반대차(23)를 크레인(25)으로 들어올려 수직 갱(101) 외부로 배출시켜 제거하는 단계를포함하여 이루어진다.

여기서, 터널 구조물을 형성하는 단계는 수평 터널 공간(102) 내부에서 터널 구조물을 직접 타설하여 형성하거나, 외부에서 형성하고자 하는 터널 구조물을 미리 다수개로 분할한 패널 형태로 하여 패널 형태의 터널 구조물을 수평 터널 공간(102)내부에서 끼워 맞춰 조립하여 형성하도록 한다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 방법은 토사 붕괴 방지수단이 시공하고자 하는 터널의 형태대로 미리 수평 터널 공간을 확보함과 동시에 지중의 붕괴를 방지시킨 상태에서 수평 터널 공간의 토사를 굴착수단이 굴착하고, 굴착된 토사를 이송수단이 수평 터널 공간 외부로 이동시키게 되어 터널 굴착과정에서 지중이 붕괴될 염려없이 안전하게 터널을 굴착할 수 있다.

또한, 토사 붕괴 방지수단이 지중의 붕괴를 방지함으로써 지중의 붕괴를 방지하기 위한 별도의 수단이 필요없게 되어 터널 시공 공기 단축 및 시공비용을 절감시킬 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 지하 터널구조물 시공장치에 있어서,

   터널 구조물을 시공하고자 하는 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성되는 수직 갱에 설치된 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 스페이서와;

   상기 지중 내로 굴진되는 선단 슈, 그리고 일측이 상기 선단 슈에 결합되며 타측은 연장 형성되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 수평 터널 공간을 형성하는 선단 프레임 및 상기 버팀 스페이서에 지지되어 상기 선단 프레임을 밀어 이송시키는 다수개의 유압 잭 실린더로 이루어진 터널 붕괴 방지수단과;

   상기 터널 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지된 상기 수평 터널 공간 내부를 굴착하는 굴착수단과;

   상기 굴착수단이 굴착한 토사를 상기 수직 갱 외부로 이송시키는 이송수단과;

   다수개의 패널 형태로 형성되어 상기 수평 터널 굴착 공간 내에서 끼워 맞춰 시공된 터널 구조물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터널 구조물 시공장치.
2. 삭제
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 선단 프레임과 상기 선단 슈의 사이에 다수개의 방향 조정잭 실린더를 설치하여,

   상기 선단 프레임이 상기 굴진용 잭 실린더의 유압에 의해 상기 지중 내로 굴진될 때 상기 선단 슈의 굴진 방향이 틀어진 것을 상기 다수개의 방향 조정잭 실린더가 보정하는 것이 특징인 터널구조물 시공장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물 시공방법에 있어서,

   상기 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 수직 갱을 형성하는 단계와;

   상기 수직 갱에 버팀 반력벽을 설치하고, 상기 버팀 반력벽에 지지되는 버팀용 스페이서를 설치하는 단계와;

   상기 버팀용 스페이서에 의해 지지되며 상기 지중에 대해 수평방향으로 밀어 넣어져 상기 지중의 붕괴를 방지하며 수평 터널을 형성하는 터널 붕괴방지 수단을 상기 지중에 연속적으로 밀어 넣는 단계와;

   상기 터널 붕괴방지수단에 의해 연속적으로 형성된 수평 터널 내의 토사를 굴착하는 굴착수단으로 굴착하는 단계와;

   상기 수평 터널 공간 내부에서 다수개 분할하여 패널 형태로 형성된 터널 구조물을 끼워 맞춰 터널 구조물을 형성하는 단계와;

   상기 터널 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 컨베어 벨트를 통해 운반대차에 이송시켜 상기 수직 갱으로 이동시키는 단계와;

   상기 수직 갱으로 이동된 상기 토사를 크레인으로 들어올려 상기 수직 갱 외부로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 터널 구조물 시공방법.
7. 삭제
8. 삭제