KR100442712B1 - 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 것으로, 지하터널 구조물을 더욱 편리하고 신속하면서도 시공이 정확하고, 경제적으로 설치 할 수 있으며, 구조물의 설치시는 물론 설치후에도 그 구조물이 구조적으로 매우 견고하여 터널굴착 작업을 안정적으로 할 수 있는 새로운 축조방법을 제공하여 결국 작업상 위험성을 완전배제하여 안심하고 터널을 형성할 수 있도록 하는 것은 물론 적은 인력과 장비 및 자재를 재사용토록 하여 경제적이고 튼튼한 터널을 구축할 수 있도록 하여 줌에 그 목적을 둔 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는 강관압입전 터널시공예정면을 따라 강관압입 위치를 정확하게 측량하고 직경이 1m~3m정도 되는 대구경의 강관선단에 토류방지판투입구가 형성되있고 압입방향조정장치가 형성된 선도관을 결합하여 강관압입을 위한 준비작업을 완료하는 강관압입 위치측량 및 선도관설치공정과,

강관을 추진위치에 정확하게 고정시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관에 형성된 압입방향조정장치를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 하는 강관압입공정과,

거드 및 상판등을 설치하기 위해 강판측면을 절개할 때 토압을 견딜 수 있도록 강관내부에 보강판 및 보강후레임등을 설치하는 강관보강공정과,

상기 강관압입공정에서 강관을 압입할 시 선도관에 형성된 토류방지판투입구를 통해 주변 흙을 파낸다음 토류방지판을 순차적으로 투입연결하는 토류방지판 설치공정과,

상기 강관압입 및 토류방지판의 설치가 완료되면 매 강관마다 설치되어 있는 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판주변 및 강관주변을 그라우팅하여 강관하부 절개시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 하는 갱외 그라우팅 공정과,

상기 갱외 그라우트가 완료 및 강관압입이 완료되면 강관 측면을 절개하여 파이프삽입공을 형성하고 이에 토압을 횡으로 전달시키는 거드 또는 빔을 설치하는 공정과,

양측 최하단에 빔 또는 측벽등을 설치하고자 하는 소정위치를 절개하고 절개면을 통해 흙을 파내며 측벽형성용 토류판을 소정폭으로 설치하는 측벽형성용 토류판설치공정과,

터널형성부 및 구조물 크기에 따라 강관내측에 거푸집을 설치하는 강관내 거푸집설치공정과,

상기 강관내부와 측벽형성용 토류판내에 철근배근을 하는 철근배근 공정과,

상기 강관내부 및 측벽형성용 토류판내에 콘크리트를 주입하여 강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트 타설공정과,

상기 강관내부 및 측벽형성용 토류판에 주입된 콘크리트가 양생되면 강관과 측벽내측의 터널면을 굴착하는 터널면 굴착공정과,

상기 강관을 터널면을 따라 절단하여 지하터널 형성용 구조물 설치를 완료하는 강관의 터널면절단공정을 포함하여서 이루어진다.

Description

지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조{Construction establishment method and the structure for underground tunnel formation}

본 고안은 터널굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하터널 구조물을 경제적이고 안전하며 정확하게 설치 할 수 있도록 하며, 구조물의 설치시는 물론 설치후에도 그 구조물이 구조적으로 매우 견고하여 터널굴착 작업을 안정적으로 할 수 있도록 함은 물론 터널 완성 후에는 그 수명이 장구하도록 한 것이다.

일반적으로 터널을 형성하기 위해서는 반드시 터널외부로 부터 발생하는 응력에 견딜 수 있도록 터널구조물이 설치되는바, 이와같은 터널구조물을 설치하기 위한 종래의 터널구조물 설치방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저 도1에 도시된 바와같이 지중에 소정간격으로 대구경의 강관(10)을 터널과 같은 형태로 압입하여 강관(10)내부 및 강관(10) 외면을 그라우팅한 후에 강관(10)내측 터널면을 일정깊이로 굴착한다음 여러개로된 지보공(110)을 다수개의 볼트로 연결하여서된 지보공(110)을 구조물 내측전체에 걸쳐 설치한다음 그내측으로 콘크리트(111)를 타설하여 가시설공사를 완료하는 방법을 수차례 반복하면서 지하터널 형성용 구조물을 설치하였던바, 이와같은 일실시예에 의한 종래의 방법은 물론 그 밖의 터널구조물 설치방법들은 거의 모두가 공통적으로 일정깊이로 미리 터널굴착을 한다음 가시설공사를 완료하고 지하터널 구조물을 설치하는 공법을 반복하는 방법들이어서,

첫째로는 먼저 터널굴착을 선행한 후 가시설공사를 진행하여야 하므로 매번 가시설공사를 하여야 하는 번거로움이 있었으며, 안전사고의 문제점을 안고 있었다.

둘째로는 가시설공사를 진행하기 위해서는 먼저 터널굴착후 여러개로된 지보공(110)을 다수개의 볼트로 연결하여서 설치하여야 하는데 이 또한 작업이 매우 까다롭고 힘들어 많은 인력이 소요되고 공정이 길어 비경제적이며, 가시설의 작업으로 시공상의 작업이 매우 더딘 문제점이 있었다.

셋째로는 선행되는 굴착작업시 너무 깊이 굴착을 하면 지반이 약할 경우 굴착도중에는 물론이고 굴착후 가시설공사중에 지반 또는 암반등이 붕괴하거나 낙하할 염려가 매우 높아서 항상 안전사고의 발생위험이 많아 항상 적은 깊이로만 굴착을 선행하여야 하므로 작업이 연관성이 결여된 문제점이 있었다.

결국, 상기와 같이 종래의 터널구조물설치공법에 의하면 미리 터널굴착작업을선행한 후 가시설공사를 설치하고 나면 기설치된 가시설물이 간섭을 줌으로 공기가 길며, 위험하고 터널구조물을 설치할때 최소단위로 반복되는 방법이어서 많은 인력과 장비 및 자재가 소요되어 작업이 비능률적이고 비 경제적이며, 터널구조물의 지구력의 취약점때문에 항상 터널붕괴 및 안전사고의 발생위험으로 부터 벗어날 수 가 없는등의 여러가지 문제점을 않고 있었다.

이에, 상기한 방법들에 의한 터널 굴착시의 결점을 배제하여 작업상 위험성이 없고, 작업을 일관되게 능률적으로 할 수 있도록 미리 땅을 굴착하지 않은 상태에서 일시에 연속적인 굴착 공사만을 할 수 있도록 지하터널 형성용 구조물 설치방법이 특허등록 제217845호로 안출되었는데, 이는 본인이 특허권자로 있는 것으로서 첨부도면 도2에 도시된 바와같이, 1.5m~2m의 대구경 강관을 터널시공예정면을 따라 지중에 압입한 다음, 상기 강관(10)과 강관(10)사이에 소구경 파이프(130)를 강관(10)과 나란히 수평으로 설치하고, 상기 양 강관(10)에 걸친 상부를 통상의 시멘트, 규산, 폴리우레탄과 같은 것으로 감싸거나 동결공법으로 감싸서 토사 붕괴 방지용 그라우팅부(70)를 형성한다음, 상기 강관(10)들 측면의 대향되는 일정길이의 곡면 부위를 절개하여 상호 개방된 절개부를 형성하고 절개된 절개부의 상,하 양끝을 철판(120)으로 용접연결한 후 강간지주(strut)(140)를 설치하여 지지토록 하여서, 상기 강관 내부 하측을 스티로폴로 채운 후에 나머지 공간에 콘크리트로 타설하는 방법으로 지하터널 형성용 구조물을 설치하도록 한 것이다.

그러나, 이와같은 방법은 첫째로는 강관(10)과 강관(10)사이마다 길이가 긴 소구경파이프(130)를 전부 강제 압입하여 설치하여야 하므로, 길이가 길땐 파이프의 선도관 및 조정장치가 없어 방향성 및 직진도가 결여되어 설치가 곤란하고, 강관(10)과 강관(10) 사이 폭이 넓어지면 소구경파이프(130)으로 토사방지가 불가하여 자재비 및 시공비가 많이 소요되고, 돌이 있거나 토층이 상이할 시 방향이 틀어지는등 직진도가 불확실하며, 호박돌이나 그 이상의 암석이 산재해 있을시 시공이 매우 어려우며, 강관내부에 충진공법을 병행 안할시 부식되어 취약하게 되여, 지하수 및 토류유실을 방지하기가 어렵게 되며, 파이프 내부를 충진 할시 비 경제적이다.

둘째로는 상기 강관(10)들 측면의 대향되는 일정길이의 곡면 부위를 절개하여 상호 개방된 절개부를 형성할때 이미 상재 토압에 의해 붕괴의 우려가 있고 절개된 절개부의 상,하 양끝을 철판(120)으로 용접연결한 후 강간지주(strut)(140)를 설치하여야 하는데 이때 하부철판으로 토압이 전달되므로 보강판을 따로 설치하여 작업이 복잡하고, 별도의 철판자재가 필요하여 자재비가 과다하게 들어가 비 경제적이며, 외부응력에 견디는 힘이 약하여 사전 필요한 조치가 없을 시 구조적으로 불안전하였다.

셋째로는 상기 강관(10) 내부 하측에 거푸집용으로 스티로폴(150)로 채우는 작업에 있어서, 자재비가 과다하게 들며, 시공물량이 적을 경우 스치로폴(150)의 구매가 어려워 강관(10)에 맞추어 스티로폴(10)을 가공하거나 주문생산하여야 하고, 강관(10)의 치수가 달라지면 치수에 맞는 스치로폴(150)을 재 구입하여야 하므로 불편하였다.

그리고, 공사완료후 스티로폴(150)의 폐기물은 환경에 오염을 주며 처리도 곤란하였다.

넷째로는 강관(10)내부가 무근콘크리트로 되어 있어 외부응력에 약하고 구조적으로 해석이 어렵고 또한, 보강공법을 써야 하므로 추가비용이 많이 발생되어 비경제적이고 위험요소가 산재해 있었다.

그리고 또다른 방법으로서 안출된 것이 있는데, 이는 첨부도면 도3 에 도시된 바와같이 1m~2m의 대구경 강관을 터널시공예정면을 따라 지중에 압입한 다음, 상기 강관(10)과 강관(10)사이에 소구경 파이프(130)를 강관(10)과 나란히 수평으로 설치하고, 상기 소구경 파이프(130)와 양 강관(10)에 걸친 상부를 통상의 시멘트, 규산, 폴리우레탄과 같은 것으로 감싸거나 동결공법으로 감싸서 토사 붕괴 방지용 그라우팅부(70)를 형성한다음, 상기 강관(10)들 측면에 지보공(110)의 단면 직경크기 만큼 절개부를 형성하고 이에 지보공(110)을 삽입한다음 지보공(110)과 강관(10)들사이의 절개부의 간극을 용접후 각 지보공(110)들의 연결부(115)를 연결하고, 상기 강관(10) 내부에 콘크리트를 타설하는 방법을 반복하되, 그 구조물 내부의 토사를 굴착하고 상기 강관(10)들의 하부측면을 철판(120)으로 상호연결 용접한 후 통상의 거푸집에 의한 콘크리트타설공법으로 지하구조물을 사전축조하는 방법이다.

그러나, 이와같은 방법 또한 첫째로는 강관(10)과 강관(10)사이마다 길이가 긴 소구경파이프(130)를 전부 원형식으로 설치하여야 하므로, 강관(10)을 원형식으로 제작하기도 어렵고 제작비도 과다하며, 길이가 길어 설치가 곤란하고, 자재비 및 시공비가 많이 들며, 강관(10)내에 추가로 충진공법이 없을 시 부식되어 취약하게 되며, 강관(10)과 강관(10)사이 고정연결핀이 없어 토압에 의해 강관(10)이 이동될 수 있으며 구조물이 움직여 결정적인 문제가 야기 된다.

둘째로는 상기 강관(10) 측면에 원형링의 단면 직경크기 만큼 절개부를 형성하고 이에 지보공(110)을 삽입하여야 하는데 강관(10)길이가 길어 설치가 불가하며 단관으로 할땐 용접부위가 많아 시공이 어렵고 구조적으로 문제가 야기된다.

또한, 지보공(110)과 강관(10)사이의 절개부의 간극을 용접후 각 지보공(110)들의 연결부(115)를 연결설치하여야 하는 작업이 매우 복잡하고, 별도의 연결공정과 소구경파이프(130)의 속채움이 필요하고 자재비가 과다하며 시공이 난이하다.

셋째로는 상기 대구경 강관(10) 내부 전체에 콘크리트를 타설하여야 하므로 이 또한 자재비가 과다하게 들 뿐 아니라 소구경 파이프(130)내에 콘크리트 타설이 어려워 부식으로 인한 구조해석이 안되며 강관(10)과 강관(10) 사이를 긴 지보공(110)으로 횡으로 설치하기가 어렵다.

넷째로는 상기 강관(10)들의 하부측면을 철판(120)으로 상호연결 용접하는 작업이 굴착후 천정에 용접해야 하는데 직진도(오차범위100mm)가 결여되어 용접이 불가하여 불편할 뿐만 아니라 별도의 철판(120)이 필요하므로 자재비가 과다하게 들어간다.

다섯째로는 이또한 강관(10)내부가 무근콘크리트이므로 외부응력에 약하여 구조적으로 해석이 안된다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본인이 특허권자로 있는 특허등록제217845호와 같이 터널굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법을 이용하되,

본인이 특허권자로 있는 특허등록제217845호의 방법보다 지하터널 구조물을 더욱 편리하고 신속하면서도 시공이 정확하고, 경제적으로 설치 할 수 있으며, 구조물의 설치시는 물론 설치후에도 그 구조물이 구조적으로 매우 견고하여 터널굴착 작업을 안정적으로 할 수 있는 개량된 축조방법을 제공하여 결국 작업상 위험성을 완전배제하여 안심하고 터널을 형성할 수 있도록 하는 것은 물론 적은 인력과 장비 및 자재를 재활용토록 하여 경제적이고 친환경적이며 튼튼한 터널을 구축할 수 있도록 하여줌에 그 목적을 둔 것이다.

도1은 종래 발명의 일실시예도.

도2는 종래 발명의 다른 실시예도.

도3은 종래 발명의 또 다른 실시예도.

도4는 본 발명의 일실시예를 나타낸 공정도.

도5는 본 발명을 실시하는 선도관과 파이프의 구성도.

도6은 본 발명의 강관을 연결파이프로 연결 지지하도록한 사각터널 시공상태 예시 정단면도.

도7은 본 발명의 강관을 연결파이프로 연결 지지하도록한 돔형 터널 시공상태 예시 정단면도.

도8은 본 발명을 실시하는데 따른 강관 연결상태 예시도.

도9는 본 발명을 실시하는데 따는 벽체 조성상태 예시도.

도10은 본 발명의 다른 실시상태 공정 예시도.

도11은 본 발명의 다른 실시상태를 예시한 돔형터널의 정단면도.

도12는 본 발명의 다른 실시에 따른 보강상태 예시도.

도13은 본 발명의 다른 실시에 따른 사각 터널 구성상태 예시도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10:강관 11:절개부

12:파이프삽입공 13:거푸집

15:보강후레임 16:강관연결파이프

17:강봉 20:선도관

21:토류 방지판 투입구 30:압입 방향 조정장치

40:토류 방지판 50:토류판

51:스포트잭 60:콘크리트

70:그라우팅부 80:거푸집

90:보강빔 110:지보공

111:콘크리트층 120:철판

130:소구경파이프 200:터널

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 일실시예에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예1

본 발명의 실시예1은 첨부도면 도4 내지 도9 에 의거 상세히 설명한다.

(강관압입 위치측량 및 선도관설치공정)

강관(10)압입전 터널시공예정면을 따라 알맞는 위치를 정확하게 측량하고 도5에서와 같이 강관(10)선단에 토류방지판투입구(21)가 형성되있고 압입방향 조정장치(30)가 형성된 선도관(20)을 결합하여 강관(10)압입을 위한 준비작업을 완료한다.

(강관압입공정)

강관(10)을 추진위치에 정확하게 위치시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하여 강관내부의 토사를 제거하는데 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관(20)에 형성된 압입방향조정장치(30)를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 관리한다,

(토류방지판 설치공정)

도6 내지 도7 에서와 같이 상기 강관(10)압입공정에서 강관(10)을 압입할 시선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸 다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여 안정되게 연결한다.

(갱외 그라우팅 공정)

상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)의 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우팅(70)하여 강관(10)하부 절개시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 한다.

(강관연결파이프 설치공정)

상기 강관(10)압입이 완료되면 강관(10) 측면에 파이프삽입공(12)을 절개 형성하고 강관연결파이프(16)를 설치하여 움직이지 않도록 강관과 용접한다.

(측벽형성용 토류판설치공정)

도7 또는 도8 에서와 같이 양측 최하단의 강관(10)하측을 조성할 벽체의 폭으로 절개하고 절개부(11)를 통해 조성할 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(50)을 스포트잭(51)으로 압밀지지하여 고정하고 단계적으로 굴착하는 방법으로 소정의 깊이까지 도달시킨다.

(강관내 거푸집설치공정)

터널형성부 및 구도체의 크기에 따라 강관(10)내측에 거푸집(80)을 설치한다.

(철근배근 공정)

상기 강관(10)내부와 측벽형성용 토류판(50)내에 철근배근 또는 빔을 설치한다.

(강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트 타설공정)

상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 콘크리트를 주입하여 양생시킨다.

(터널면 굴착공정)

상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내부에 주입된 콘크리트가 모두 양생되면 강관(10) 내측의 터널(200)을 굴착한다.

(강관의 터널면절단공정)

상기 강관(10)내측을 터널(200)을 따라 절단하여 지하터널 형성용 구조물 설치를 완료한다.

실시예2

본 발명의 실시예2는 첨부도면 도5 와 도9 내지 도12 에 의거 상세히 설명한다.

(강관압입 위치측량및 선도관설치공정)

강관(10)압입전 터널시공예정면을 따라 알맞는 위치를 정확하게 측량하고 강관(10)선단에 토류방지판투입구(21)가 형성되있고 압입방향조정장치(30)가 형성된 선도관(20)을 결합하여 강관(10)압입을 위한 준비작업을 완료한다.

(강관압입공정)

강관(10)을 추진위치에 정확하게 위치시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관(20)에 형성된 압입방향조정장치(30)를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 관리한다,

(강관보강공정)

횡빔 및 상판등을 설치하기 위해 강관을 절개할 시 토압을 견딜 수 있도록 강관(10)내부에 우선 보강판 또는 보강후레임(15)등을 관제작시 부착한 것으로 설치한다.

(토류방지판 설치공정)

상기 강관압입공정에서 강관(10)을 압입할 시 선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여안정되게 연결한다.

(갱외 그라우팅 공정)

상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)에 기 제작시 부착되어 있는 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우팅(70)하여 강관(10)하부 절개시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 한다.

(강관연결공정)

강관(10)의 측면을 소정폭으로 길이방향 끝까지 절개한다음 강관과 강관사이를 철판(120)으로 연결한다.

이때 가드 및 횡빔을 설치하여 보강 할 수도 있다.

(측벽형성용 토류판 설치공정)

양측 최하단의 강관(10)하측을 조성할 벽체의 폭으로 절개하고 절개부(11)를 통해 조성할 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(50)을 스포트잭으로 압밀지지하여 고정하고 단계적으로 굴착하는방법으로 소정의 깊이까지 도달시킨다.

(강관내 거푸집설치공정)

터널부(200) 및 구조체의 크기에 따라 강관(10)내측에 거푸집(80)을 설치한다.

(철근배근 공정)

상기 강관(10)내부와 측벽형성용 토류판(50)내에 철근배근 또는 빔을 설치한다.

(강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트 타설공정)

상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 콘크리트를 주입하여 양생시킨다.

이와같이 하면 강관(10)내부의 콘크리트가 처음부터 끝까지 서로 연결된 견고한 콘크리트구조물을 얻을 수 있음은 물론 터널형성시 노출되는 파이프의 부식방지와 장기간 유지보수비의 비용이 절약되어 경제적이고 또한 차수역활을 완벽하게 할 수 있다.

(터널면 굴착공정)

상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내부에 주입된 콘크리트가 모두 양생되면 강관(10) 내측의 터널(200)을 굴착한다.

(강관의 터널면절단공정)

상기 강관(10)내측을 터널면을 따라 절개하여 지하터널 형성용 구조물 설치를 완료한다.

여기서, 상기 실시예1,2에서 제시된 강관보강공정에서 토압을 견딜 수 있도록 강관(10)내부에 설치되는 보강판 또는 보강후레임(15)등은, 첨부도면 도12 또는 도13 과 같은 일설치예와 같이 강관(10)내부에 소정간격으로 원형링을 용접설치하고 필요에 따라서 원형링을 H빔과 같은 보강빔(90) 등으로 연결하여서 토압에 견디는 강도를 더욱 보강함으로써 각종작업시 안전하도록 하였다.

그리고, 상기 토류방지판설치공정에서 강관(10)을 압입할 시 선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸다음 순차적으로 투입연결되는 토류방지판(40)은 여러가지를 사용할 수 있지만 주로 값이 싸서 경제적이고 강관(10)과 강관(10)과의 사이가 좁거나 넓을 경우에도 폭에 맞추어 손쉽게 절단하여 설치할 수 있도록 하고 협소한 공간에서도 가볍고 손쉽게 설치 할 수 있는 목재를 사용한다.

또한, 상기 실시예1의 거드 및 횡빔용 연결파이프 설치공정에서 사용되는 강관연결파이프(16)는,

첨부도면 도6 내지 도7에 도시된 바와같이 소정의 길이로 절단되어진 강관연결파이프(16)의 좌,우 양측에 구멍을 뚫은 다음 여기에 강봉(17)을 용접으로 결합하여 콘크리트 타설후 구조체와 일체되게 고정되도록 하거나, 첨부도면 도8에 도시된 바와같이 강관연결파이프(16)의 좌,우 양측에 플랜지(18)를 일체로 용접하여서 각각 플랜지(18)나 강봉(17)에 의해 강관연결파이프(16)가 강관(10)과 강관(10)으로 부터 움직이거나 빠지지 않도록 미연에 방지하도록 하였다.

이때, 상기 강봉(17)은 십자형태로 결합되도록 구성하는 것이 본 구조체와 고정되는 것이 가장 이상적이다.

한편, 상기 실시예1의 터널면 굴착공정이나 강관의 터널면절단공정이 완료되면 첨부도면 도8에 도시된 바와같이 통상적으로 방수 및 차수를 위해서 강관(10)과 강관(10)사이의 선택된 소정위치에 별도의 철판(120)으로 연결하게 된다.그리고, 상기 실시예2의 강관연결공정에서 사용되는 철판(120)은 강관(10)들 측면을 소정폭으로 길이방향 끝까지 절단하여서 생긴 철판을 재사용하도록 하였다.

한편, 상기 실시예1,2의 강관의 터널면절단공정에서 생긴 철판은 수집하였다가 차후의 터널구조물 공사시 상기 실시예1의 그라우트용 강관연결파이프 설치공정에서 그라우트용 강관연결파이프(16)연결시 보강판(14)으로 재사용하거나, 상기 실시예2의 강관연결공정에서 길이방향으로 절단된 부분에 재사용할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 본 발명은 종래와 같이 강관과 강관사이에 설치가 불가하고 비경제적인 길이가 긴 소구경의 파이프를 압입하지 않고 선도관에 형성된 토류방지판투입구를 통해 목재로된 토류방지판을 설치하므로 시공이 간편하고 자재비가 저렴하며, 선도관에서 설치함으로 호박돌이나 그 밖의 장해물을 신속히 제거해가면서 진행할 수 있어서 설치가 용이하고 직선도가 우수하며 길이에 제한을 받지 않는 것은 물론 강관가 강관사이의 폭의 넓고 좁은에 상관없이 목재사이즈를 임으로 변경하여 사용할 수 있고 좁은 공간에서 가벼운 목재를 사용함으로 시공성이 좋고 경제적이며 완벽하여 토류를 방지의 효과가 우수하다.

그리고, 본 발명은 실시예1에서 강관과 강관사이를 연결하는 횡빔파이프는 강관과 강관사이만 부분 적으로 설치하여 보강하므로 자재비가 저렴하고, 제작이 간편하며, 강관연결파이프가 단관이므로 설치하기가 매우 용이함은 물론 횡빔파이프 끝단에 강관과 강관 이탈방지용 강봉을 설치하여 강관연결파이프가 콘크리트 구조체에서 고정되어 움직이지 않도록 미연에 방지하므로 안전하게 구조체를 형성시킬수 있어 구조적으로 안전하다.

또한, 절개부위의 보강재와 방수용 철판은 별도의 보강자재를 사용하는 것이아니라 기 강관내 설치된 강관이 상부토압으로 부터 견딜수 있도록 사전에 제작되어 있으므로 강관에서 절단된 반원형의 철판을 강관연결파이프 주변에 쉽게 보강 또는 방수용으로 사용하므로서 설치가 용이하며 강관폐자재를 재활용할 수 있어서 별도의 자재비가 소요되지 않아 자재비가 절감되며 설치가 매우 용이하고 안전하다.

또한, 본 발명은 강관내측에 콘크리트 타설을 위한 거푸집용으로 종래와 같이 설치 가공 및 구매가 어렵고 환경오염을 유발시키는 스치로폴을 설치하는 것이 아니라 목재거푸집을 설치하므로 구매가 용이하며, 자재비가 저렴하고 무엇보다도 설치 높이나 두께등에 전혀 제한을 받지 않고 설치할 수 있어 경제적이며 폐자재가 발생되지 않아 환경친화적이다.

한편, 본 발명은 종래와 같이 강관 내부가 무근콘크리트로 형성되는 것이 아니라 토압을 견딜 수 있도록 강관내부에 소정의 간격으로 횡보를 설치하되, 원형링을 설치한 다음 설치가 용이하고 경제적인 소구경 파이프나 H빔과 같은 각종 수평후레임 등을 원형링과 병행되게 용접설치하여 보강함으로써 구조적으로 안전하게 하였다.

또한, 상판 및 횡빔을 설치하고자 강관측면을 소정폭의 길이방향으로 끝까지 절단할 수 있도록 이미 보강링이 안전하게 설치제작되어 있는등 각종 작업시 안전하도록 함은 물론 철근콘크리트 구조임으로 매우 안정되고 견고하다.

또한, 터널굴착후 노출되는 철판 및 파이프등의 부식방지의 경제적 부담과 요철부위의 미적문제 및 장기간 유지보수비의 과다등을 완전히 해소했다.

결국, 본 발명은 지하터널 구조물을 더욱 안전하고 신속하면서도 시공이 정확하고, 경제적으로 설치 할 수 있으며 환경친화적으로 시공할 수 있다.

그리고 구조물의 설치시는 물론 설치후에도 구조적으로 매우 견고하여 터널굴착 작업을 안정적으로 할 수 있는 것은 물론 적은 인력과 장비 및 폐자재를 재사용하는 등 경제적이고 튼튼한 터널을 구축할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

Claims (10)

1. 강관(10)압입전 터널시공예정면을 따라 알맞는 위치를 정확하게 측량하고 강관(10)선단에 토류방지판투입구(21)가 형성되고 압입방향조정장치(30)가 형성된 선도관(20)을 결합하여 강관(10)압입을 위한 준비작업을 완료하는 강관압입 위치측량 및 선도관설치공정과,

   강관(10)을 추진위치에 정확하게 위치시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관(20)에 형성된 압입방향조정장치(30)를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 하는 강관압입공정과,

   상기 강관압입공정에서 강관(10)을 압입할 시 선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입연결하는 토류방지판 설치공정과,

   상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)에 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우팅(70)하여 강관(10)하부 굴착시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 하는 갱외 그라우팅 공정과,

   상기 갱외 그라우팅(70) 및 강관(10)압입이 완료되면 강관(10)들 측면에 파이프 삽입공(12) 및 보강판(14)을 형성하고 강관연결파이프(16)를 삽입하여 구조체와 고정시켜 움직이거나 빠지지 않도록 용접하는 거드 및 횡빔용 강관연결파이프 설치공정과,

   양측 최하단의 강관(10)하측을 조성할 벽체의 폭으로 절개하고 절개부(11)를 통해 조성할 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(50)을 설치하는 공지의 측벽형성용 토류판설치공정과,

   터널형성부 및 구조체의 크기에 따라 강관(10)내측에 거푸집(80)을 설치하는 강관내 거푸집설치공정과,

   상기 강관(10)내부에 측벽형성용 토류판(50)내에 철근배근 또는 빔을 설치하는 철근배근 공정과,

   상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 콘크리트를 주입하여 양생시키는 강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트 타설공정과,

   상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 주입된 콘크리트가 모두 양생되면 강관(10) 내측의 터널(200)을 굴착하는 터널면 굴착공정과,

   상기 강관(10)내측을 터널면을 따라 절단하여 지하터널 형성용 구조물 설치를 완료하는 강관의 터널면절단공정을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
2. 강관(10)압입전 터널시공예정면을 따라 강관(10)의 직경에 알맞는 위치를 정확하게 측량하고 직경이 1m~3m정도 되는 대구경의 강관(10)선단에 토류방지판투입구(21)가 형성되고 압입방향조정장치(30)가 형성된 선도관(20)을 결합하여 강관(10)압입을 위한 준비작업을 완료하는 강관압입 위치측량및 선도관설치공정과,

   강관(10)을 추진위치에 정확하게 위치시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관(20)에 형성된 압입방향조정장치(30)를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 하는 강관압입공정과,

   토압을 견딜 수 있도록 강관(10)내부에 보강판 및 보강후레임(15)을 설치하는 강관보강공정과,

   상기 강관압입공정에서 강관(10)을 압입할 시 선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입연결하는 토류방지판 설치공정과,

   상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)에 그라우트주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우팅부(70)를 형성하여 강관(10)하부 굴착시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 하는 갱외 그라우팅 공정과,

   강관(10)측면을 소정폭으로 절개한다음 두 강관(10)의 절개부(11)를 철판(120)으로 연결하는 강관연결공정과,

   양측 최하단의 강관(10)하측을 조성할 벽체의 폭으로 절개하고 절개부(11)를 통해 조성할 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(50)을 설치하는 공지의 측벽형성용 토류판설치공정과,

   터널형성부의 크기에 따라 강관(10)내측에 거푸집(80)을 설치하는 강관내 거푸집설치공정과,

   상기 강관(10)내부와 측벽형성용 토류판(50)내에 철근배근을 하는 철근배근 공정과,

   상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 콘크리트를 주입하여 양생시키는 강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트타설공정과,

   상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 주입된 콘크리트가 모두 양생되면 강관(10) 내측의 터널부(200)을 굴착하는 터널면 굴착공정과,

   상기 강관(10)내측 터널(200)으로 돌출된 부분을 절단하는 강관의 터널면절단공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
3. 직경이 1m~3m정도 되는 다수의 대구경의 강관(10)을 터널시공예정면에 압입하되, 상기 강관(10)들 사이에 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여 연결하고 그라우팅함으로서 그라우팅부(70)를 형성하며,

   상기 강관(10)들 측면에 파이프삽입공(12)을 형성하고 이에 중공의 강관연결파이프(16)를 삽입하여 강관(10)들과 용접 고정시켜 움직이거나 빠지지 않도록 하고,

   상기 강관(10) 내측에 터널형성부의 크기에 따라 거푸집(80)을 설치한 후에 철근배근 하여서 콘크리트를 주입하고 양생이 완료되면 터널을 굴착한후에 상기 강관(10)의 터널측으로 돌출된 부분을 절단하여 구성됨을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구조.
4. 직경이 1m~3m정도 되는 대구경의 강관(10)을 터널시공예정면에 압입하되 상기 강관(10)들 사이에 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여 연결하고 그라우팅함으로서 그라우팅부(70)를 형성하며,

   상기 강관(10)을 보강후레임(15)으로 보강한 다음 소정폭으로 길이방향으로 끝까지 절개한다음 두 강관(10)을 철판(120)으로 연결하고,

   터널형성부의 크기에 따라 강관(10)내측에 거푸집(80)을 설치한 후에 강관(10)내부 보강빔(90)과 철근배근 한다음 상기 강관(10)내부 및 측벽형성용 토류판(50)내에 콘크리트를 주입하고 양생이 완료되면 터널면을 굴착한후에 상기 강관(10)의 터널면을 절단하여서 구성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구조.
5. 제3항에 있어서,

   상기 강관연결파이프(16)는,

   중공부가 강관(10) 내부와 연통되어 강관(10) 내부에 주입되는 콘크리트(60)가 강관 연결파이프(16)의 내부에 채워져 일체로 성형되도록 함과 동시에 강관으로부터 이탈하지 않도록 양단부에 플랜지(18)나 강봉(17)을 일체로 형성함을 특징으로하는 지하터널 형성용 구조물 구조.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 강관(10)내부에 설치되는 보강판 및 보강후레임(15)은, 강관(10)내부에 소정간격으로 원형링을 용접설치하고 필요에 따라서 원형링을 H빔과 같은 보강빔(90)으로 연결하여서 토압을 횡으로 전달하여 토압에 견디는 강도를 보강하도록 구성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구조.
7. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 강관(10)을 압입할 시 선도관(20)에 형성된 토류방지판투입구(21)를 통해 주변 흙을 파낸다음 순차적으로 투입연결되는 토류방지판(40)은,

   강관(10)과 강관(10)과의 사이가 좁거나 넓을 경우에도 폭에 맞추어 손쉽게 절단하여 설치할 수 있도록 목재로 구성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구조.
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