KR100443819B1 - 아치형 삼각 파이프 루프공법에 의한 지하 통로 구축 공법및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 철로나, 도로(H) 하부에 시공하고자 하는 교차통로 예정지에 아치형으로 형성되는 각종강관{삼각파이프(Element)(1-1,1-2,1-3), 추진강관(K, K-1), 기초보강용강관(L) 및 배수용도복강관(N)}을 전진시키는 전진장치(E)와, 상기 전진장치(E)의 전면에 형성되어 강관을 전면으로 추진하면서 굴착하는 추진선단장치(A)와, 상기와 같이 추진하고자 하는 토양(I)의 최전면 즉, 전진장치(E)의 반대편에 형성되어, 1번 삼각 파이프(Element)의 정확한 추진방향을 선도하는 역할을 하는, 견인케이블을 견인하는 견인케이블인출장치(F)로 구성된 장치를 이용하여 1번 삼각 파이프(Element)를 추진한후,그외의 삼각 파이프(Element)들을 루프식 조인트연결방식을 이용하여 아치형으로 추진 배열한 후, 토사 굴착과 동시에 2차보강 강재 및 타일형 세그먼트벽체를 이용하여 조립식으로 간편하게 2차 보강하는 공법을 국내 실정에 맞게 개발한 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법) 및 그 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법) 및 그 장치에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 삼각 파이프(Element) 루프를 아치형으로 추진 배열한 후, 토사 굴착과 동시에 2차보강강재 및 타일형 세그먼트벽체를 이용하여 조립식으로 간편하게 2차 보강하는 공법을 국내 실정에 맞게 개발한 것으로서 일명 ATEP공법이라 출원인이 명명한 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법) 및 그 장치에 관한 것이다.
보다 안전하고 편리한 도로환경 구축을 위한 사회 기반 정비가 활발하게 진행되고 있는 지금, 교통시설 상호간의 교차는 피할 수 없는 현실이 되고 있다. 특히 철도나 기존 도로 하부를 횡단하는 구조물을 건설할 경우, 철도 궤도나 도로 포장면에 미치는 영향을 최소화 하면서, 횡단 구조물의 크기를 크게 하고, 구조물의 연장거리를 길게 하기 위해서 비개착 추진공법의 적용 필요성이 매년 증가하고 있다. 이러한 철로나 도로를 횡단하는 교차통로 등의 구조물을 구축하는 공법은 크게 5가지로 나눌 수 있다.
첫 번째로 Front-jacking 공법(도20참조)은 공장이나 현장에서 미리 제조한 박스(콘크리트BOX)를 견인식 프론트 잭킹에 의하여 순차적으로 견인 추진하면서 구조물을 횡단 구축하는 공법으로, 선단부에 강철제의 도구(刀口)를 부착한 박스 구조물을 선도지반으로 견인하고, 박스구조물의 크기에 상관없이 추진 가능하며, 모든 토질 조건에 대응 가능하고, 기존 제품의 박스 구조물을 사용함으로 인해 공사기간의 대폭적인 단축이 가능하다. 시공순서는 파이프 루프 추진한 다음, 박스 구조물에 강철제의 도구(刀口)를 부착하고, 박스 구조물 조립하는 것이며, 박스구조의 조립은 박스구조물의 결속한 후 박스 구조물 조립하여 박스 구조물 추진하는 것이다.
두 번째로, URT(Under Railway Tunnel) 공법(도21참조)은 현재 사용중의 철도 노선, 도로 밑을 횡단하는 터널과 같은 지하 구조물을 직접 구축하는 터널 공법으로 터널 복공 단면을 여러 개의 적당한 크기 단위로 분할하여 각 단위를 터널 축 방향을 따라 굴착하면서 압입 하여 터널 복공을 실시한 후, 흙을 굴착 제거하여 터널을 완성시키는 공법이다. 본 공법은 각 단위를 본체 구조로 하기 때문에 가설공사가 적고 상부 토피의 피복 제약이 현저하게 완화된 특징이 있다.
세 번째로 HEP(High Speed Element) Pull) 공법(도22참조)은 각종 교통 노선 밑의 횡단 구조물 공사를 단기간에 시공하기 위하여 개발된 신 공법으로 종래에 사용되던 파이프(Element)를 전진기지로부터 압입 추진하는 공법 대신에 도달기지에 설치한 견인장치를 이용하여 굴착 장치에 부착된 PC강 부착선을 인장하는 방법에 의해 굴착 장치에 직결된 파이프(Element)를 전진 기지 측으로부터 견인하는 공법이다. 장점으로는 견인 방식에 의한 고정밀 시공할 수 있으며, 전진 기지 측의 반력벽 설비가 불필요하고, 선도 지반의 장애물에 신속하게 대응 가능하며, 시공 관리의 시스템화 할 수 있다.
HEP 공법에 있어서의 파이프(Element) 견인 방법은 첫번째의 기준 파이프(Element)는 수평 보링 방법에 의해 선두지반에 굴착된 구멍에 PC강 부착선을 삽입한 후, 이 PC강 부착선에 굴착 장치와 파이프(Element)를 접속해서 도달 기지 측으로부터 유압잭을 이용하여 견인한다. 두번째 이후 파이프(Element)들의 견인은 선행 추진된 파이프(Element)의 한쪽 면에 부착되어 추진 완료된 PC강선을 사용하여 순차적으로 실시한다. 따라서 두번째 이후의 파이프(Element)들의 추진에 있어서 수평 보링은 필요가 없게 된다.
네 번째로 JES(Jointed Element Structure Method)공법(도23참조)은 철도나 도로 노선 밑의 교차 횡단 구조물을 단기간에 안전하게 시공하기 위한 새로운 구축공법으로, 파이프(Element)는 축의 직각방향으로 힘의 전달이 가능한 조인트를 갖춘 철강제 파이프(Element)를 사용한다. 이 파이프(Element)에 조인트 상호 교차 융합하는 본체 시스템을 사용함으로써 각종 노선 밑의 구조물을 비개착으로 박스형이나 원형 등으로 연장거리에 제한 없이 구축하는 것이 가능하다. 특징을 살펴보면, 철도 궤도면이나 도로 포장면에 끼치는 영향이 적으며, 일체화된 구조물을 용이하게 구축할수 있고, 시공성이 뛰어나고 경제적이다. JES 공법의 조인트 구조를 살펴보면, 부재에 발생하는 인장력을 파이프(Element) 간의 조인트 연결에 의하여 전달하는 구조를 가지고 있어 구조적으로 충분한 강도를 지닌다. JES 공법은 기준 파이프(Element), 일반부 파이프(Element), 모서리부분 파이프(Element), T자부분 파이프(Element), 조정 파이프(Element)등에 의해 구성되며, 순차적으로 조인트를 연결하면서 파이프(Element)를 소정의 위치에 삽입시켜 조립하여 구조체를 구축한다.
다섯 번째로 파이프 루프 공법(도24참조)은 굴착전에 일정규모의 강관을 지중에 삽입, 지반굴착시에 강관의 빔(Beam)작용을 유발시켜 상부 및 주변 지반을 지지해 주는 역할을 하기 때문에 하중 경감효과를 크게 얻을 수 있어 최근 다양한 용도로 이용되고 있다. 파이프루프공법은 상재하중 크기나 지질조건, 인접구조물의 특성 및 규모, 터널의 토피두께 등에 따라 강관을 적절한 형상으로 배열시켜 주변환경적, 지질적 요소에 강력히 대처해 나가는 것이므로 장비의 출반입 및 발진 개구경의 설치가 가능한 곳에서는 어느 장소에서나 시공 할 수 있는 것으로 간주되어 왔으나 최근 Percussion Type의 수평천공장비가 개발 보급됨에 따라서 지질적인 요소는 시공상 문제화되지 않고 있다. 파이프루프공법은 일반적으로 다철도 횡단시의 보조수단: 도로 철도의 방호, 굴착터널 자체안정과 대단면 터널 시공시의 보조 수단: 지하 확대 단면부의 방호, 지하역, 복합 대단면 시공시의 터널 방호의 용도로 이용되고 있다.
지금까지, 국내에서 철도나 도로 밑을 횡단하는 구조물을 건설할 경우,
주로 일본에서 개발된 파이프 루프 공법을 보조 공법으로 하며, 프론트 잭킹 추진공법을 주공법으로 하여 박스 추진 구조물을 완성하는 공법이 대부분을 차지하였으나, 파이프 루프 공법과 박스 추진 공법을 이중으로 진행함으로 인해 막대한 공사비가 소요되는 단점이 있으며, 공사기간이 길어지는 단점이 존재했다.
추진공법의 도입 역사가 짧은 국내의 경우, 아직도 추진공법에 대한 인식수준이 매우 낮으며, 기존의 터널공법과 같은 지반공학 분야에서도 추진공법이 하나의 완성된 공법으로 인정 받지 못하고 있는 상황이다. 그러나 현재, 추진공법의 선두 주자인 일본의 경우는 대구경 터널공법과 다른 하나의 독립된 분야로서 추진공법을 설정하고 있으며, 새로운 추진기술의 개발에 많은 정성과 노력을 기울이고 있다. 일본과는 다른 여러 가지 국내 사정상, 한국실정에 맞는 독자적인 추진공법이 개발이 시급하여 이에 본 출원인이 새로운 교차 통로 추진공법을 개발하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 삼각 파이프(Element) 루프를 아치형으로 추진 배열하여 1차 보강 목적을 달성한후, 토사 굴착과 동시에 2차보강 강재 및 타일형 세그먼트벽체를 이용하여 조립식으로 간편하게 2차 보강하는 공법을 국내 실정에 맞게 개발하여 공사 비용의 절감 및 공사 기간의 단축을 꾀하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법) 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.
도1 본 발명의 장치 전체도
도2 본 발명의 장치 측단면 상세도
도3 본 발명의 장치 시공(1단계) 정면상세도
도4 본 발명의 1번 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도
도5 본 발명의 1번 삼각 파이프(Element) 추진장치 측단면 상세도
도6 본 발명의 2번 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도
도7 본 발명의 2번 및 마지막삼각 파이프(Element)추진장치 측단면상세도
도8 본 발명의 마지막 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도
도9 본 발명의 모든 삼각 파이프(Element)의 시공(2단계) 정면상세도
도10 본 발명의 장치의 기초보강용 강관 시공(3단계) 정면상세도
도11 본 발명의 장치의 PC강선연결 시공(4단계) 정면상세도
도12 본 발명의 장치의 PC강선연결 시공(4단계) 측단면상세도
도13 본 발명의 장치의 PC강선연결 시공(4단계) 평면상세도
도14 본 발명의 장치의 천장보강 시공(5단계) 정면상세도
도15 본 발명의 장치의 천장보강 시공(5단계) 측단면상세도
도16 본 발명의 장치의 지하통로부 기초시공(6단계) 정면상세도
도17 본 발명의 장치의 지하통로부 기초시공(6단계) 평면상세도
도18 본 발명의 장치의 지하통로 마무리시공(7단계) 정면상세도
도19 본 발명의 장치의 지하통로부 마무리시공(7단계) 측단면상세도
도20 종래의 Front-jacking 공정 사진
도21 종래의 URT(Under Railway Tunnel)공정 사진
도22 종래의 HEP(High Speed 삼각 파이프(Element) Pull 공정 사진
도23 종래의 JES(Jointed Element Structure Method)공정 사진
도24 종래의 파이프 루프 공정 사진
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1번삼각 파이프(Element)(1-1), 2번삼각 파이프(Element)(1-2), 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3), 견인케이블(2), 견인케이블통로(3), 기초보강용강관연결지지대(11), 배수관로(12, 82-2), 철판덮개(13), 에어배출통로(호스)(14,14'), 몰탈주입통로(15,15'), 유압추진기(21), 반력벽(22), 톱니레일(23), H-빔구조물 (24,34), 프론트유압잭(31), 구동축(41), 굴착용커터헤드(42,42'), 선단보호아답타 (Adapter)(43), 토사배출스크류콘베어(44), 견인케이블고정장치(45), PC강선(51), PC강선지지대(52), PC강선고정부(53), 몰탈충전층(54), 천정보강 H-빔(60), 2차지지강재(61), 타일형세그먼트내벽(62), 전기배선통로(63), 종방향배수관로(71), 횡방향배수관로(72), 아스콘포장(81), 보행자인도(82), 콘크리트타설 및 완충재장치 (83), "T"자형기초(84),"" 형레일(101), ""형레일(103), H-빔고정볼트고정부(105), 보강철판(106), 방수 및 방음층(200), 추진선단부(A), 중앙부(B), 말단부(C), 기초보강용강관부(D), 전진장치(E), 견인케이블인출장치(F), 지하통로부(G), 도로 또는 철로(H), 토양(I), 삼각 파이프(Element)설치지역(J), 추진강관(K,K-1), 기초보강용강관(L), 루프형레일접합부(M), 배수용도복강관(N)
본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 공장에서 공사현장의 주문에 맞춰 정확하게 제작된 삼각 파이프(Element)(1-1, 1-2, 1-3)를 기존의 프론트잭킹 공법 및 파이프루프공법을 응용하여, 지하통로 상부의 하중을 가장 잘 분산시킬 수 있는 아치형 구조로 추진장치를 이용하여 추진함으로써, 견고한 지하통로를 구축한 다음, 2차적으로 아치형 구조 내부의 토사 굴착과 동시에 구축된 지하통로의 횡 방향으로 배수장치 및 방음.방수시설, 그리고 2차 보강 강재 및 타일형 세그먼트 벽체를 부착하여 아치형 통로 구조의 강도를 더욱 높임과 동시에 기존의 공법에 비해 시공기간의 대폭적인 단축 및 시공비용의 절감효과를 가져오도록 하였다. 또한, 기존 박스형 통로구축 공법들의 단점인 연약지반에서의 박스 통로 자체의 자중으로 인한 침하현상을 예방하기 위하여, 삼각 파이프(Element)(1-1, 1-2, 1-3) 루프의 마지막 부분에 대구경 강관인 기초보강용강관(L)을 부착 추진함과 동시에 대구경 강관인 기초보강용강관(L)사이를 PC강선(51)에 의해 탄력적으로 연결하여 아치형 구조체 자중의 분산이 각 방향으로 골고루 이루어지도록 하여, 아치형 구조체 자중으로 인한 침하현상을 최대한으로 줄였으며, 대구경 강관인 기초보강용강관(L)내에 소구경의 강관인 배수용도복강관(N)을 삽입하여 통로내의 배수관로 및 통로내를 통과하는 각종 케이블의 통과통로가 되게 하였고, 마지막으로 아치형 통로에 시공되는 도로의 기초는 대구경 강관인 기초보강용강관(L)을 연결하는 PC강선(51)사이에 T자형 기초(84) 및 완충재, 콘크리트 및 아스콘 포장(81)을 타설하여, 도로를달리는 차량들의 자중이 아치형 구조체에 직접적으로 전달되지 않도록 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프 공법(ATEP 공법)에 의한 교차 통로 구축공법에 관한 것이다.
본원 발명의 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축공법의 공정은 크게 7가지 공정으로 나누어 설명할 수 있다.
첫 번째 공정은 도2 및 도3에 도시한대로 공사현장의 아치형 구조물 설계에 따라 공장에서 정확하게 제작된 1번 삼각 파이프(Element)를 아치형 구조물의 최상부 중심위치에 정확히 추진하는 공정으로, 먼저 전진기지내에 추진장치에 반력을 줄 수 있는 반력벽을 설치한 후, H-빔(H-Beam) 구조물을 아치형 구조물의 위치에 맞춰 가설한다. 그후, 1번 삼각 파이프(Element)가 추진되는 삼각점의 각 위치를 정확히 수평 보링 한 후, 견인케이블을 설치한다.
그리고, 도달기지에 있는 프론트잭킹용 견인잭에 견인케이블을 연결 한 후, 전진기지내의 1번 삼각 파이프(Element)의 선단 보호아답타(Adapter)에 견인케이블의 다른 한쪽을 연결한다.
그리고, H-빔(H-Beam) 구조물위에 레일 및 유압추진기 굴착토 배출장치를 설치한 후 견인케이블을 따라 1번 삼각 파이프(Element)를 추진한다.
도8의 1번 삼각 파이프(Element)에서 보다시피 1번 삼각 파이프(Element)용 선단 보호아답타(Adapter)는 견인케이블을 연결하는 장치와 1번삼각 파이프(Element)의 선단부를 추진선도부 토사저항에서 보호함과 더불어 추진압력을 절감할 수 있도록 고안하여 제작하였으며 1번 삼각 파이프(Element)의 추진작업이 완료 후, 1번 삼각파이프(Element)의 선단부에서 제거하여 다음공사에서 재 사용할 수 있도록 하였다. 그리고 각 삼각 파이프(Element)의 내부에는 토사 굴착용커터헤드(Cutter Head), 토사 배출용 스크류콘베어를 설치하여 토사굴착 및 배출작업을 기계화하였다.
그리고 각 삼각 파이프(Element)의 양면에는 레일형 루프연결장치를 용접 부착하여 각 삼각 파이프(Element)들이 견고하게 연결 지지 되도록 하였다.
특히 1번 삼각 파이프(Element)의 하단부 양쪽부분에 아치형 구조물의 추진작업이 완료후, 내부토사 굴착작업과 더불어 아치형 통로 횡 방향으로 각종 구조물 설치 및 2차 보강 강재설치작업이 손쉽게 이루어질 수 있도록 1번 삼각 파이프(Element)의 하부에 H-Beam형 구조물을 부착, 연결할 수 있도록 볼트구멍 및 볼트를 공장에서 제작 시 미리 설치하도록 하였다.
두번째 공정은 도9에 도시한대로, 2번 삼각 파이프(Element)부터 마지막 삼각 파이프(Element)까지를 추진하는 작업으로 아치형 구조물 설치 예정지점에 도시된 각각의 추진위치에 루프형 연결레일을 따라 정확하게 추진하는 작업이다.
도6내지 도8에 도시한 2번 이하의 삼각 파이프(Element)들은 모두 루프형 연결레일을 따라 추진되기 때문에 선도 추진용 삼각 파이프(Element) 보호아답타(Adapter)에 견인케이블 연결장치가 설치되어 있지 않으며, 각 삼각 파이프(Element)의 양면에 2개씩의 루프형 연결레일이 설치되어 각 삼각 파이프(Element)들이 보다 견고하게 지지, 연결될 수 있도록 하였다. 그리고 2번 이하의 삼각 파이프(Element)들은 하부에 H-빔(H-Beam)형 구조물을 부착할 필요가없기 때문에 볼트 및 볼트구멍을 설치하지 않았다.
마지막 삼각 파이프(Element)는 직각 삼각형으로 제작되도록 하여 삼각 파이프(Element) 하부가 기초 보강용 강관 루프와 수평적으로 대면할 수 있도록 하였으며, 기초 보강용 강관 루프와 연결되는 마지막 삼각 파이프(Element) 하단면에는 루프연결형 레일을 하나만 설치하여 아치형 구조물 전체의 자중이 기초 보강용 강관에 집중적으로 전달되도록 하였다.
세 번째 공정은 도10에 도시한대로, 기초 보강용 강관 추진작업으로 대구경(1000~1500mm)의 기초 보강용 강관은 아치형 삼각 파이프(Element) 구조물의 하중을 지지하는 역할을 함과 동시에 지지력을 분산시키는 역활을 수행하게 하도록 설치되는 것으로 마지막 삼각 파이프(Element)와 루프형 레일 연결장치를 통하여 맞물려 추진되도록 하였다.
기초 보강용 강관 내부의 토사굴착 및 배출은 오거 또는 굴착용커터헤드(Cutter Head) 및 토사 배출용 스크류콘베어를 이용한 기계식 굴착 및, 배토방식 또는 인력 굴착 및 강관 유압 추진방식을 현장조건에 맞도록 사용할 수 있도록 하였다.
네 번째 공정은 도11내지 도13에 도시한대로 기초 보강용 대구경이 이탈되지 않도록 강관 사이를 PC강선을 이용하여 연결하는 작업으로 아치형 통로 내부의 토사 배출 공정에 맞추어 1m 에서 1.5m 간격으로 연결작업을 하도록 하였다.
기초 보강용 대구경 강관의 내부 한쪽면에 PC강선이 지지 될 수 있도록 지지대를 설치한 후 연결장치를 이용하여 연결되도록 하였다. 또한 아치형 통로 내부의 토사배출 작업 시 중장비로 인해 PC강선이 파손되지 않도록 콘크리트 및 아스콘포장 작업대까지 철판으로 PC강선 상부를 덮어 보호되도록 하였으며, 콘크리트 및 아스콘포장 작업이 시작되기 전에 PC강선을 인장하여 아치형 구조물의 자중분산이 잘 이루어지도록 하였다.
다섯 번째 공정은 도14 및 도15에 도시한대로 교차 통로 내 천장 보강용 H-Beam형 구조물 연결 작업 및 배수관 및 방음, 방수재충전, 2차 보강강재설치, 타일형 세그먼트 내벽 설치작업으로 아치형 통로 내부의 토사가 굴착되는 공정에 맞추어 2m 단위로 각 작업이 이루어지도록 하였다.
먼저 토사가 굴착된 선단 위치로부터 전진 기지쪽으로 2m 단위로 1번 삼각 파이프(Element)의 하부에 설치된 볼트 및 볼트구멍을 이용하여 H-Beam형 구조물을 부착 설치한 후, 2차 보강 용접을 실시한다.
H-Beam형 구조물이 기 설치된 곳에 유공관 및 배수관을 이용하여 아치형 구조물을 통하여 상부지반에서 침투되는 침투수가 교차 통로 내부로 들어오지 못하도록 배수관로를 설치하며, 배수관로의 후면에 방수재를 타설하여 완벽한 방수처리가 이루어지도록 하였다. 그리고 방수재의 후면에 상부지반의 충격 및 소음이 통로에 전달되지 않도록 방음, 방 충격재료를 타설하였다.
그후, 아치형 통로의 횡 방향으로 2차 보강용 지지벽을 설치하기 위하여 200mm 폭의 곡선형 강재를 1번 삼각 파이프(Element) 하단부의 H-Beam형 구조물에 토사 굴착지점으로부터 접합 연결식으로 끼워 넣도록 하여 확실한 2차 보강이 이루어 지도록 하였으며, 만약에 3차 보강이 필요 할 시에는 1번 삼각 파이프(Element) 하단부의 H-Beam형 구조물의 하부면과 지상부 사 이에 기둥을 다수개 설치하여 구조물의 안전성을 더욱 높이도록 하였다.
그리고 도로면에의 콘크리트타설 및 아스콘 포장작업이 완료된 후 2차 보강강재의 외면에 세그먼트형 타일벽체를 부착하도록 하여 통로 내부의 벽면 마무리를 하도록 하였다.
여섯 번째 공정은 도16 및 도17에 도시한대로 도로상부에서 전달되는 각종 차량으로 인한 하중을 아치형 구조물에 직접 전달되지 않도록 기초 보강용의 강관 연결용 PC강선 사이에 T자형 기초를 설치 한 후, PC강선에 인장을 건 후, 콘크리트 타설 및 아스콘 포장작업을 하는 공정이며 보행자 인도설치를 하여 보행자의 이동이 자유롭도록 하였다.
일곱 번째 공정은 도18 및 도19에 도시한대로 기초 보강용 강관에 배수관로 연결 및 각종케이블 통로용 도복장강관을 설치 한 후, 배수관로를 설치하고 각 삼각 파이프(Element) 및 기초 보강용 강관의 강도를 높이기 위하여 몰탈(MORTAR)을 각 삼각 파이프(Element) 및 기초 보강용 강관 내부에 주입하는 공정으로 각 삼각 파이프(Element)와 토사 굴착용 강관,그리고 기초 보강용 강관의 양단면을 철판으로 막은 후 몰탈주입구와 Air Vent용 통로를 설치 한 후, 유동성이 높은 몰탈을 펌프 등을 이용하여 고압 주입하는 작업이다.본 발명에서 사용되는 삼각파이프는 정삼각형, 이등변삼각형, 직각삼각형등 다양한 형상의 삼각형상의 파이프를 사용할 수 있는 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
제1공정(기초공정)
전진기지내에 전진장치(E)에 반력을 줄 수 있는 반력벽(22)을 설치한 후, H-빔구조물(24)을 아치형 구조물의 위치에 맞춰 가설한 후에, 반대편에 위치한 도달기지의 H-빔구조물(34)에 견인케이블인출장치(F)을 설치한 후, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 삼각점의 각 위치를 정확히 수평 보링 한 후, 견인케이블 (2)을 설치하고 견인케이블(2)을 도달기지에 있는 견인케이블인출장치(F)의 프론트유압잭(31)에 연결 한 후, 전진기지내의 1번 삼각 파이프(Element)(1-1) 1번삼각 파이프 선단보호아답타(Adapter)(43)의 견인케이블고정장치(45)에 견인케이블(2)의 다른 한쪽을 연결 한 다음,
제2공정(아치형 천장 및 벽면시공 공정)
상기 H-빔구조물(24) 상부에 톱니레일(23)을 설치하고 상기 톱니레일(23)의 상부에 설치된 유압추진기(21)와 견인케이블인출장치(F)의 프론트유압잭(31)을 작동시켜, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 전진시키면서 내부에 있는 토사를 굴착용커터헤드(42)로 굴착하고, 굴착된 토사를 토사배출스크류콘베어(44)로 후방으로 배출시키면서, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 추진하고 추진작업이 완료 후, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adapter)(43)를 제거한 다음,
상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 오른쪽에 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)를 위치시켜, 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)을 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)에 삽입시켜 루프형레일접합시켜, 추진한 다음, 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adapter)(43)를 제거한 후에, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 왼쪽에 추진예정인 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 선단부에 용접하여 추진한다.
아치형의 양끝단에 형성된 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)이전의 삼각 파이프(Element)의 하부에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)를 위치시켜 삼각 파이프(Element)의 일측면에 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시켜 조립하여 추진한 다음, 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 선단부에 형성된 선단보호아답타 (Adapter)(43)를 제거한다.
제3공정(기초보강용강관(L)설치공정)
제2공정에서 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)에 의해 형성된 아치형의 벽면 최하부의 양쪽에 대구경강관인 기초보강용강관(L)을 설치하기 위하여, 기초보강용강관(L)을 추진한 후에(이때, 상기 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 하부에 홈이 형성된 한개의 ""형레일(103)의 하부에 상기 기초보강용강관(L)의 상부에 형성된 돌출된'' 형레일(101)을 삽입시켜 루프형레일연결 시킨후에 용접하여 견고하게 연결한다),
제4공정(터널내부도로 준비공정)
제3공정에서 설치된 아치형 벽면의 최하부에 설치된 두 개의 대구경강관인 기초보강용강관(L)내부에 1~1,5m 간격으로 PC강선(2)을 연결하기 위하여 PC강선지지대(52)에 PC강선고정부(53)로 연결고정 시킨 후에, 통상의 굴착기로 상기와 같이 형성된 아치형 터널의 내부 토사를 굴착한 다음,
제5공정(아치형 천장 및 벽면 보강 공정)
상기와 같이 시공된 아치형 천장 및 벽면의 내측에 통상의 방법으로 방수 처리한 다음, 배수관로(12)를 설치한 후에,
상기 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에 형성된 천정보강 H-빔(60)의 하부에 200 mm 규격의 2차지지강재(61)를 접합 연결한 다음, 상기 2차지지강재(61)의 하부에는 기초보강용강관연결지지대(11)로 기초보강용강관(L)를 연결하여 지지하고, (필요에 따라서는 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에서 지상까지 기둥을 설치하여 보강할 수도 있다.) 1번 삼각 파이프(Element)(1)로 구성된 아치형의 천장 및 벽면과, 2차지지강재(61)의 공간부에 방음방수재료를 충전시켜 방수 및 방음층(200)을 형성한 후에,
상기 2차지지강재(61)의 내측 천장 및 벽면에 세그먼트형 타일벽체층(62)을 형성하여 내부의 천장및 벽면시공을 마무리 한 다음,
제6공정(터널내부도로 시공공정)
제4공정에서 연결된 PC강선(51)하부에 도16 및 도17과 같이 "T"자형기초(84)를 다수개 설치한 다음, 상기 "T"자형기초(84)의 상부에 있는 PC강선(51)을 보호하기 위하여 통상의 도로용 콘크리트 및 아스콘 포장장치를 이용하여 터널바닥에 규격에 맞도록 일정두께로 아스콘포장(81)으로 된 터널내부도로를 설치하고, 아치형 벽면의 하부 양끝단에는 보행자인도(82)를 통상의 방법으로 시공한 다음,
제7공정(마무리공정)
상기 대구경강관인 기초보강용강관(L)의 내부에 기초보강용강관(L)보다 직경이 적은 배수용도복강관(N)을 삽입시킨 후에, 상기 배수용도복강관(N)에 보행자인도(82)와 아스콘포장(81)사이에 설치된 배수관로(82-2)와, 상기 아치형 천장 및 벽면에 설치된 배수관로(12)를 연결하고, (필요에 따라서는 각종케이블을 내삽시킨 다음)(도18 및 도19참조)
다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 형성된 아치형 천장 및 벽면과 기초 보강용 강관(L)의 강도를 높이기 위하여 몰탈(MORTAR)을 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 및 기초 보강용 강관(L) 내부에 주입시키기 위하여 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)와 토사 굴착용 강관(K,K-1),그리고 기초 보강용 강관(L)의 양단면을 철판덮개(13)로 막은 후 몰탈주입통로(15,15')와 에어배출(Air Vent용)통로(호스)(14,14')를 설치 한 후, 유동성이 높은 몰탈을 통상의 고압펌프를 이용하여 고압 주입하여 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로를 구축하였다.
상기와 같이 시공된 본 발명의 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로는
삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 형성된 아치형 천장 및 벽면과, 상기 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)의 중앙정면에 형성된 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에 설치된 천정보강 H-빔(60)과, 상기 아치형 천장 및 벽면을 형성하는 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)의 하부에 형성된 배수관로(12, 82-2)와, 상기 천장보강H-빔(60)의 하부에 설치된 2차지지강재(61)와, 상기 2차지지강재(61)상부와 배수관로(12)사이에 형성된 공간부에 통상의 방수 및 방음제로 충전시키는 방수 및 방음층(200)과,
상기 2차지지강재(61)의 하부 즉 터널의 내부 벽면 형성하는 세그먼트형 타일벽체층(62)과, 상기 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 형성된 아치형 벽면 양측 하부에 형성되며 내부에 배수용도복강관(N)이 내장된 두개의 기초보강용강관(L)과, 상기 두 개의 기초보강용강관(L) 사이에 연결된 PC강선(51)과, 상기 PC강선(51)의 하부에 형성된 "T"자형기초(84)와, 상기 PC강선(51)의 상부에 형성된 아스콘포장(81)과, 상기 아치형 벽면의 하부 양측모서리부분이며 아스콘포장(81)의 양측면에 형성된 보행자인도(82)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
이하 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1 본 발명의 장치 전체도, 도2 본 발명의 장치 측단면 상세도, 도3 본 발명의 장치 시공(1단계) 정면상세도, 도4 본 발명의 1번 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도, 도5 본 발명의 1번 삼각 파이프(Element) 추진장치 측단면 상세도, 도6 본 발명의 2번 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도, 도7 본 발명의 2번 및 마지막삼각 파이프(Element)추진장치 측단면 상세도, 도8 본 발명의 마지막 삼각 파이프(Element) 정단면 상세도, 도9 본 발명의 모든 삼각 파이프(Element)의 시공(2단계) 정면상세도, 도10 본 발명의 장치의 기초보강용 강관 시공(3단계) 정면상세도, 도11 본 발명의 장치의 PC강선연결시공(4단계) 정면상세도, 도12 본 발명의 장치의 PC강선연결시공(4단계) 측단면상세도, 도13 본 발명의 장치의 PC강선연결시공(4단계) 평면상세도, 도14 본 발명의 장치의 천장보강 시공(5단계) 정면상세도, 도15 본 발명의 장치의 천장보강 시공(5단계) 측단면상세도, 도16 본 발명의 장치의 지하통로부 기초시공(6단계) 정면상세도, 도17 본 발명의 장치의 지하통로부 기초시공(6단계) 평면상세도, 도18 본 발명의 장치의 지하통로 마무리시공(7단계) 정면상세도, 도19 본 발명의 장치의 지하통로부 마무리시공(7단계) 측단면상세도, 도20 종래의 Front-jacking 공정 사진, 도21 종래의 URT(Under Railway Tunnel)공정 사진, 도22 종래의 HEP(High Speed 삼각 파이프(Element) Pull 공정 사진, 도23 종래의 JES(Jointed Element Structure Method)공정 사진, 도24 종래의 파이프 루프 공정 사진를 도시한 것임을 알 수 있으며, 1번삼각 파이프(Element)(1-1), 2번삼각 파이프(Element)(1-2), 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3), 견인케이블(2), 견인케이블통로(3), 기초보강용강관연결지지대(11), 배수관로(12, 82-2), 철판덮개(13), 에어배출통로(호스)(14,14'), 몰탈주입통로(15,15'), 유압추진기(21), 반력벽(22), 톱니레일(23), H-빔구조물 (24,34), 프론트유압잭(31), 구동축(41), 굴착용커터헤드(42,42'), 선단보호아답타 (Adapter)(43), 토사배출스크류콘베어(44), 견인케이블고정장치(45), PC강선(51), PC강선지지대(52), PC강선고정부(53), 몰탈충전층(54), 천정보강 H-빔(60), 2차지지강재(61), 타일형세그먼트내벽(62), 전기배선통로(63), 종방향배수관로(71), 횡방향배수관로(72), 아스콘포장(81), 보행자인도(82), 콘크리트타설 및 완충재장치 (83), "T"자형기초(84),'' 형레일(101), ""형레일(103), H-빔고정볼트고정부(105), 보강철판(106), 방수 및 방음층(200), 추진선단부(A), 중앙부(B), 말단부(C), 기초보강용강관부(D), 전진장치(E), 견인케이블인출장치(F), 지하통로부 (G), 도로 또는 철로(H), 토양(I), 삼각 파이프(Element)설치지역(J), 추진강관 (K,K-1), 기초보강용강관(L), 루프형레일접합부(M), 배수용도복강관(N)을 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면, 도1내지 도2에 도시된 바와 같이, 기존의 철로나 도로(H) 하부에 시공하고자하는 교차통로예정지에 아치형으로 형성되는 각종강관{삼각 파이프(Element)(1), 추진강관(K, K-1), 기초보강용강관(L) 및 배수용도복강관(N)}을 전진시키는 전진장치(E)와, 상기 전진장치(E)의 전면에 형성되어 강관을 전면으로 추진하면서 굴착하는 추진선단장치(A)와, 상기와 같이 추진하고자 하는 토양(I)의 최전면 즉, 전진장치(E)의 반대편에 형성되어 1번 삼각 파이프 (Element)의 정확한 추진방향을 선도하는 역할을 하는, 추진되는 1번 삼각파이프(Element)(1-1)의 선단에 연결된 견인케이블을 견인하는 견인케이블인출장치 (F)들로 구성된 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축장치(ATEP공법)인 것이다.
상기 전진장치(E)를 살펴보면, 도2에 도시된 바와 같이,
최후방에 설치된 반력벽(22)과, 상기 반력벽(22)의 전방에 설치된 H-빔구조물(24)과, 상기 H-빔구조물(24)의 상부에 설치된 톱니레일(23)과, 상기 톱니레일(23)의 상부에 위치되는 유압추진기(21)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 추진선단장치(A)는 도2, 도5 및 도7에 도시된 바와 같이, 상기 전진장치(E)의 전면에 형성되어 있으며, 각종 강관들을 전면으로 추진하는 굴착장치로서, 유압추진기(21)에 의해 구동되는 구동축(41)과, 상기 구동축(41)의 말단 끝에 설치된 굴착용커터헤드(42)와,
상기 굴착용커터헤드(42)에 의해 굴착된 토사를 후방으로 이송시키는 토사배출스크류콘베어(44)로 구성되어 있다.
상기 견인케이블인출장치(F)는 도2에 도시된 바와 같이, 추진하고자 하는 토양(I)의 최전면 즉, 전진장치(E)의 반대편에 형성되어 있으며, 1번 삼각 파이프 (Element)의 정확한 추진방향을 선도하는 역할을 하는, 견인케이블을 견인하며,
최전방에 설치된 다른 최후방의 전방에 설치된 다른 H-빔구조물(34)과, 상기 다른H-빔구조물(34)의 상부에 설치된 다수개의 프론트유압잭(31)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
본 발명에 사용되는 아치형으로 형성되는 각종강관{삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3), 기초보강용강관(L) 및 배수용도복강관(N)}은 도1내지 도18에 도시된 바와 같이, 터널의 지붕 및 벽면을 형성하며 세 개의 형태로 구비되는 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)와, 상기 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)의 내부에 삽입되는 추진강관(K, K-1)과, 상기 아치형으로 형성된 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 양측 끝단 하부에 형성되어 상기 다수개로 형성된 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)를 지지하며 보강하며 상부에 돌출된'' 형레일(101)이 구비된 대구경의 기초보강용강관(L)과, 상기 기초보강용강관(L)의 내부에 설치되어 물을 배수시키는 소구경의 배수용도복강관(N)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)는 도4내지 도8에 도시된 바와 같이, 터널의 천장과 벽면을 형성하도록 아치형상으로 되도록 세 개의 형태로 구성되어 있으며,
천장 정중앙에 설치되며 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장된 1번삼각 파이프(Element)(1-1)와, 상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)를 중심으로 좌우에 설치되며 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장된 다수개의 2번삼각 파이프(Element)(1-2)와, 상기 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 마지막부분에 연결되어 설치되며 내부에 원형파이프형상의 다른 추진강관(N-1)이 내장된 직삼각형상의 삼각 파이프(Element)(1-3)로 구성되어 있다,
상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)는 도1내지 도5에 도시된바와 같이, 천장 정중앙에 위치되어 있으며, 삼각형상의 파이프로서, 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장되며 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와 상기 선도추진보호대(43)의 꼭지점에 형성된 견인케이블고정장치(45)와, 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)과, 다른 일측면에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)과, 하부에 형성된 H-빔고정볼트고정부(105)와, 하부에 형성되어 보강하는 보강철판(106)으로 구성되어 있다.
상기 2번삼각 파이프(Element)(1-2)는 도1 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)를 중심으로 좌우에 설치되며, 삼각형상의 파이프로서, 내부에 원형파이이프형상의 추진강관(N)이 내장되며, 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와, 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)과, 다른 일측면에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)로 구성되어 있으며,
상기 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)는 도1 및 도8에 도시된 바와 같이
직삼각형상이며, 내부에 원형파이프형상의 다른 추진강관(N-1)이 내장되며, 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와, 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 마지막부분에 연결되어 설치되어 있으며, 경사된 측면에 형성되며 돌출된 '' 형레일(101)과, 하부에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 ""형레일(103)로 구성되어 있다.
상기 기초보강용강관(L)은 아치형상으로 형성된 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 하부에 루프형레일접합부(M)에 의해 부착되며 하부일측에는 기초보강용강관연결지지대(11)가 구비되며,
내부 일측면에는 관통되는 다수개의 PC강선(51)을 지지하도록 형성된 PC강선지지대(52)와, 상기 PC강선지지대(52)의 일측에 형성된 다수개의 PC강선고정부(53)로 구비되며,
내부에 내장되며 상부의 배수관로(12)에 연결되며 각종케이블이 내장되는 배수용도복강관(N)과, 상기 배수용도복강관(N)외부와 기초보강용강관(L)의 내측에 충전되는 몰탈충전층(54)으로 구성되어 있다.
상기 PC강선(51)은 도1, 도16내지 도19에 도시된 바와 같이, 두 개의 기초보강용강관(L) 사이에 연결되어 있으며, PC강선(51)의 하부에 형성된 "T"자형기초(84)와, 상기 PC강선(51)의 상부에 형성된 아스콘포장(81)과, 상기 아치형 벽면의 하부 양측모서리부분이며 아스콘포장(81)의 양측면에 형성된 보행자인도(82)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 된 본 발명은 공장에서 공사현장의 주문에 맞춰 정확하게 제작된 삼각 파이프(Element) 을 교차 통로 상부의 하중을 가장 잘 분산시킬 수 있는 아치형 구조로 추진장치를 이용하여 추진함으로써, 견고한 교차 통로를 구축하는 것이며, 2차적으로 아치형 구조 내부의 토사 굴착과 동시에 구축된 지하통로의 횡 방향으로 배수장치 및 방음. 방수시설, 그리고 2차 보강 강재 및 타일형 세그먼트 벽체를 부착하여 아치형 통로 구조의 강도를 더욱 높임과 동시에 기존의 공법에 비해 시공기간의 대폭적인 단축 및 시공비용의 절감효과를 가져오도록 하였으며, 기존 박스형 통로구축 공법들의 단점인 연약지반에서의 박스 통로 자체의 자중으로 인한 침하현상을 예방하기 위하여, 본 공법은 삼각 삼각 파이프(삼각 파이프(Element)) 루프의 마지막 부분에 대구경 강관을 부착 추진함과 동시에 대구경 강관사이를 PC 강선에 의해 탄력적으로 연결하여 아치형 구조체 자중의 분산이 각 방향으로 골고루 이루어지도록 하여, 아치형 구조체 자중으로 인한 침하현상을 최대한으로 줄이도록 하였고, 대구경 강관내에 소구경의 강관을 삽입하여 통로내의 배수관로 및 통로내를 통과하는 각종 케이블의 통과통로가 되게 하였으며, 마지막으로 아치형 통로에 시공되는 도로의 기초는 대구경 강관을 연결하는 PC강선사이에 T자형 기초 및 완충재, 콘크리트 및 아스콘 포장을타설하여, 도로를 달리는 차량들의 자중이 아치형 구조체에 직접적으로 전달되지 않도록 하는 효과가 있는 것이다.
Claims (19)
- 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치에 있어서,기존의 철로나, 도로(H) 하부에 시공하고자하는 교차 통로 구축예정지에 아치형으로 형성되는 각종강관{삼각 파이프(Element)(1), 추진강관(K, K-1), 기초보강용강관(L) 및 배수용도복강관(N)}을 전진시키는 전진장치(E)와, 상기 전진장치(E)의 전면에 형성되어 각종강관을 전면으로 추진하면서 굴착하는 추진선단장치(A)와, 상기와 같이 추진하고자 하는 토양(I)의 최전면 즉, 전진장치(E)의 반대편에 형성되어 1번 삼각 파이프 (Element)(1-1)의 정확한 추진방향을 선도하는 역할을 하는, 추진되는 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 선단에 연결된 견인케이블을 견인하는 견인케이블인출장치(F)와, 상기 전진장치(E)는 최후방에 설치된 반력벽(22)과, 상기 반력벽(22)의 전방에 설치된 H-빔구조물(24)과, 상기 H-빔구조물(24)의 상부에 설치된 톱니레일(23)과, 상기 톱니레일(23)의 상부에 위치되는 유압추진기(21)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 1에 장치에 있어서, 상기 추진선단장치(A)는 전진장치(E)의 전면에 형성되어 있으며, 각종 강관들을 전면으로 추진하는 굴착장치로서, 유압추진기(21)에 의해 구동되는 구동축(41)과, 상기 구동축(41)의 말단 끝에 설치된 굴착용커터헤드(42)와, 상기 굴착용커터헤드(42)에 의해 굴착된 토사를 후방으로 이송시키는토사배출스크류콘베어(44)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프 (Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 1에 장치에 있어서, 상기 견인케이블인출장치(F)는 추진하고자 하는 토양(I)의 최전면 즉, 전진장치(E)의 반대편에 형성되어 있으며, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 정확한 추진방향을 선도하는 역할을 하는, 견인케이블을 견인하며, 최전방에 설치된 다른 최후방의 전방에 설치된 다른 H-빔구조물(34)과, 상기 다른 H-빔구조물(34)의 상부에 설치된 다수개의 프론트유압잭(31)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 1에 장치에 있어서, 상기 각종강관은 다수개의 삼각 파이프(Element) (1-1,1-2,1-3)와, 상기 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)의 내부에 삽입되는 추진강관(K, K-1)과, 상기 아치형으로 형성된 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 양측 끝단 하부에 형성되어 상기 다수개로 형성된 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)를 지지하며 보강하며 상부에 돌출된'' 형레일(101)이 구비된 대구경의 기초보강용강관(L)과, 상기 기초보강용강관(L)의 내부에 설치되어 물을 배수시키는 소구경의 배수용도복강관(N)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 4에 장치에 있어서, 상기 아치형 천장 및 벽면을 형성하는 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)는 세 개의 형태로 구성되어 있으며,천장 정중앙에 설치되며 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장된 1번삼각 파이프(Element)(1-1)와, 상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)를 중심으로 좌우에 설치되며 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장된 다수개의 2번삼각 파이프(Element)(1-2)와, 상기 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 마지막부분에 연결되어 설치되며 내부에 원형파이프형상의 다른 추진강관(N-1)이 내장된 직삼각형상의 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 5에 장치에 있어서, 상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)는 천장 정중앙에 위치되어 있으며, 삼각형상의 파이프로서, 내부에 원형파이프형상의 추진강관(N)이 내장되며 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와 상기 선도추진보호대(43)의 꼭지점에 형성된 견인케이블고정장치(45)와, 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)과, 다른 일측면에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)과, 하부에 형성된 H-빔고정볼트고정부(105)와, 하부에 형성되어 보강하는 보강철판(106)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 5에 있어서, 상기 2번삼각 파이프(Element)(1-2)는 1번삼각 파이프(Element)(1-1)를 중심으로 좌우에 설치되며, 삼각형상의 파이프로서, 내부에 원형파이이프형상의 추진강관(N)이 내장되며, 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와, 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)과, 다른 일측면에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 5에 장치에 있어서, 상기 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)는 직삼각형상이며, 내부에 원형파이프형상의 다른 추진강관(N-1)이 내장되며, 최전면에 부착된 선도추진보호대(43)와, 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 마지막부분에 연결되어 설치되어 있으며, 경사된 측면에 형성되며 돌출된 '' 형레일(101)과, 하부에 형성되며 상기 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시키도록 홈이 형성된 ""형레일(103)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 청구항 4에 장치에 있어서, 상기 기초보강용강관(L)은 아치형상으로 형성된 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 하부에 루프형레일접합부(M)에 의해 부착되며 하부일측에는 기초보강용강관연결지지대(11)가 구비되며, 내부 일측면에는 관통되는 다수개의 PC강선(51)을 지지하도록 형성된 PC강선지지대(52)와, 상기 PC강선지지대(52)의 일측에 형성된 다수개의 PC강선고정부(53)로 구비되며,내부에 내장되며 상부의 배수관로(12)에 연결되며 각종케이블이 내장되는 배수용도복강관(N)과, 상기 배수용도복강관(N)외부와 기초보강용강관(L)의 내측에 충전되는 몰탈충전층(54)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 장치(ATEP장치)
- 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 지하 통로 구축 방법에 있어서, 공장에서 공사현장의 주문에 맞춰 정확하게 제작된 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)를 기존의 프론트잭킹 공법 및 파이프루프공법을 응용하여, 지하통로 상부의 하중을 가장 잘 분산시킬 수 있는 아치형 구조로 추진장치를 이용하여 추진함으로써, 견고한 지하통로를 구축한 다음, 2차적으로 아치형 구조 내부의 토사 굴착과 동시에 구축된 지하통로의 횡 방향으로 배수장치 및 방음.방수시설, 그리고 2차지지(보강)강재(61) 및 타일형 세그먼트 벽체(62)를 부착하여 아치형 통로 구조의 강도를 더욱 높임과 동시에 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 루프의 마지막 부분에 대구경 강관인 기초보강용강관(L)을 부착 추진함과 동시에 대구경 강관인 기초보강용강관(L) 사이를 PC강선(51)에 의해 탄력적으로 연결하여 아치형 구조체 자중의 분산이 각 방향으로 골고루 이루어지도록 하여, 아치형 구조체 자중으로 인한 침하현상을 최대한으로 줄였으며, 대구경 강관인 기초보강용강관(L)내에 소구경의 강관인 배수용도복강관(N)을 삽입하여 통로내의 배수관로 및 통로내를 통과하는 각종 케이블의 통과통로가 되게 하였고, 마지막으로 아치형 통로에 시공되는 도로의 기초는 대구경 강관인 기초보강용강관(L)을 연결하는 PC강선(52)사이에 T자형 기초(84) 및 완충재, 콘크리트 및 아스콘 포장(81)을 타설하여, 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 방법(ATEP공법).
- 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 지하 통로 구축 방법에 있어서,제1공정(기초공정)전진기지내에 전진장치(E)에 반력을 줄 수 있는 반력벽(22)을 설치한후, H-빔구조물(24)을 아치형 구조물의 위치에 맞춰 가설한 후에, 반대편에 위치한 도달기지의 H-빔구조물(34)에 견인케이블인출장치(F)를 설치한후,1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 삼각점의 각 위치를 정확히 수평 보링 한 후, 견인케이블(2)을 설치하고, 견인케이블(2)을 도달기지에 있는 견인케이블인출장치 (F)의 프론트유압잭(31)에 연결 한 후, 전진기지내의 1번 삼각 파이프(Element)(1-1) 1번삼각 파이프선단보호아답타(Adapter)(43)의 견인케이블고정장치(45)에 견인케이블(2)의 다른 한쪽을 연결 한 다음,제2공정(아치형 천장 및 벽면시공 공정)상기 H-빔구조물(24) 상부에 톱니레일(23)을 설치하고 상기 톱니레일(23)의 상부에 설치된 유압추진기(21)와 견인케이블인출장치(F)의 프론트유압잭(31)을 작동시켜, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 전진시키면서 내부에 있는 토사를 굴착용커터헤드(42)로 굴착하고, 굴착된 토사를 토사배출스크류콘베어(44)로 후방으로 배출시키면서, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 추진하고 추진작업이 완료 후, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adapter)(43)를 제거한 다음,상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 오른쪽에 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)를 위치시켜, 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)을 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)에 삽입시켜 루프형레일접합시켜, 추진한 다음, 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adapter)(43)를 제거한 후에, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 왼쪽에 추진예정인 2번 삼각 파이프 (Element)(1-2)의 선단부에 용접하여 추진한다.아치형의 양끝단에 형성된 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3) 이전의 삼각 파이프(Element)의 하부에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)를 위치시켜 삼각 파이프(Element)의 일측면에 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시켜 조립하여 추진한 다음, 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 선단부에 형성된 선단보호아답타 (Adapter)(43)를 제거한다.제3공정(기초보강용강관(L)설치공정)제2공정에서 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)에 의해 형성된 아치형의 벽면 최하부의 양쪽에 대구경강관인 기초보강용강관(L)을 설치하기 위하여, 기초보강용강관(L)을 통상의 강관유압추진방법 추진한 후에(이때, 상기 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 하부에 홈이 형성된 한개의 ""형레일(103)의 하부에 상기 기초보강용강관(L)의 상부에 형성된 돌출된'' 형레일(101)을 삽입시켜 루프형레일연결 시킨 후에 용접하여 견고하게 연결한다),제4공정(터널내부도로 준비공정)제3공정에서 설치된 아치형 벽면의 최하부에 설치된 두 개의 대구경강관인 기초보강용강관(L)내부에 1~1,5m 간격으로 PC강선(2)을 연결하기 위하여 PC강선지지대(52)에 PC강선고정부(53)로 연결고정 시킨 후에, 통상의 굴착기로 상기와 같이 형성된 아치형 터널의 내부 토사를 굴착한 다음,제5공정(아치형 천장및 벽면 보강 공정)상기와 같이 시공된 아치형 천장및 벽면의 내측에 통상의 방법으로 방수 처리한 다음, 배수관로(12)를 설치한 후에,상기 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에 형성된 천정보강 H-빔(60)의 하부에 200mm규격의 2차지지강재(61)를 다음, 상기 2차지지강재(61)의 하부에는 기초보강용강관연결지지대(11)로 기초보강용강관(L)를 연결하여 지지하고, (필요에 따라서는 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에서 지상까지 기둥을 설치하여 보강할 수도 있다.) 1번 삼각 파이프(Element)(1)로 구성된 아치형의 천장 및 벽면과, 2차지지강재(61)의 공간부에 방음방수재료를 충전시켜 방수 및 방음층(200)을 형성한 후에, 상기 2차지지강재(61)의 내측 천장 및 세그먼트형 타일벽체층(62)을 설치하여 내부의 천장 및 벽면시공을 마무리 한 다음,제6공정(터널내부도로 시공공정)제4공정에서 연결된 PC강선(2)하부에 "T"자형기초(84)를 다수개 설치한 다음, 상기 "T"자형기초(84)의 상부에 있는 PC강선(51)을 보호하기 위하여 통상의 도로용 콘크리트 및 아스콘 포장장치를 이용하여 터널바닥에 규격에 맞도록 일정두께로 아스콘포장(81)으로 된 터널내부도로를 설치하고, 아치형 벽면의 하부 양끝단에는 보행자인도(82)를 통상의 방법으로 시공한 다음,제7공정(마무리공정)상기 기초보강용강관(L)의 내부에 대구경강관인 기초보강용강관(L)보다 직경이 적은 배수용도복강관(N)을 삽입시킨 후에, 상기 배수용도복강관(N)에 보행자인도(82)와 아스콘포장(81)사이에 설치된 배수관로(82-2)와, 상기 아치형 천장 및 벽면에 설치된 배수관로(12)를 연결하고, 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 형성된 아치형 천장 및 벽면과 기초 보강용 강관(L)의 강도를 높이기 위하여 몰탈(MORTAR)을 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 및 기초 보강용 강관(L) 내부에 주입시키기 위하여 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)와 토사 굴착용 강관(K, K-1),그리고 기초 보강용 강관(L)의 양단면을 철판덮개(13)로 막은 후 몰탈주입통로(15,15')와 에어배출(Air Vent용)통로(호스)(14,14')를 설치 한 후, 유동성이 높은 몰탈을 통상의 고압펌프를 이용하여 고압 주입하여 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 방법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제1공정(기초공정)은 전진기지내에 전진장치(E)에 반력을 줄 수 있는 반력벽(22)을 설치한 후, H-빔구조물(24)을 아치형 구조물의 위치에 맞춰 가설한 후에, 반대편에 위치한 도달기지의 H-빔구조물(34)에 견인케이블인출장치(F)를 설치한 후,1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 삼각점의 각 위치를 정확히 수평 보링 한 후, 견인케이블(2)을 설치하고, 견인케이블(2)을 도달기지에 있는 견인케이블인출장치 (F)의 프론트유압잭(31)에 연결 한 후, 전진기지내의 1번 삼각 파이프(Element)(1-1) 1번삼각 파이프 선단보호아답타(Adapter)(43)의 견인케이블고정장치(45)에 견인케이블(2)의 다른 한쪽을 연결하여 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 방법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제2공정(아치형 천장 및 벽면시공 공정)은 H-빔구조물(24) 상부에 톱니레일(23)을 설치하고 상기 톱니레일(23)의 상부에 설치된 유압추진기(21)와 견인케이블인출장치(F)의 프론트유압잭(31)을 작동시켜 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 전진시키면서 내부에 있는 토사를 굴착용커터헤드(42)로 굴착하고 굴착된 토사를 토사배출스크류콘베어(44)로 후방으로 배출시키면서 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)를 추진하고 추진작업이 완료 후, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adepter)(43)를 제거한 다음,상기 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 오른쪽에 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)를 위치시켜, 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 일측면에는 돌출된 다수개의'' 형레일(101)을 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 홈이 형성된 다수개의 ""형레일 (103)에 삽입시켜 루프형레일접합시켜, 추진한 다음, 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adepter)(43)를 제거한 후에, 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 왼쪽에 추진예정인 2번 삼각 파이프(Element)(1-2)의 선단부에 용접하여 추진한다. 아치형의 양끝단에 형성된 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)이전의 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 하부에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)를 위치시켜 2번삼각 파이프(Element)(1-2)의 일측면에 홈이 형성된 다수개의 ""형레일(103)에 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 돌출된'' 형레일(101)을 내삽시켜 조립하여 추진한 다음, 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 선단부에 형성된 선단보호아답타(Adapter)(43)를 제거하여, 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 방법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제3공정(기초보강용강관(L)설치공정)은 제2공정에서 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)에 의해 형성된 아치형의 벽면 최하부에 두곳에 대구경강관인 기초보강용강관(L)을 설치하기 위하여, 기초보강용강관(L)을 통상의 강관유압추진방법중으로 기초보강용강관(L)을 추진(이때, 상기 마지막 삼각 파이프(Element)(1-3)의 하부에 홈이 형성된 한개의 ""형레일(103)의 하부에 상기 기초보강용강관(L)의 상부에 형성된 돌출된'' 형레일(101)을 삽입시켜 루프형레일연결 시킨 후에 용접하여 견고하게 연결한다)하여 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 방법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제4공정(터널내부도로 준비공정)은 제3공정에서설치된 아치형 벽면의 최하부에 설치된 두 개의 대구경강관인 기초보강용강관(L)내부에 1~1,5m 간격으로 PC강선(2)을 연결하기 위하여 PC강선지지대(52)에 PC강선고정부(53)로 연결고정 시킨 후에, 통상의 굴착기로 상기와 같이 형성된 아치형 터널의 내부 토사를 굴착하여 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법)).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제5공정(아치형 천장 및 벽면 보강 공정)은 아치형 천장 및 벽면의 내측에 통상의 방법으로 방수처리한 다음, 배수관로(12)를 설치한 후에, 상기 1번 삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에 형성된 천정보강 H-빔(60)의 하부에 200mm 규격의 2차지지강재(61)를 접합 연결한 다음, 상기 2차지지강재 (61)의 하부에는 기초보강용강관연결지지대(11)로 기초보강용강관(L) 연결하여 지지하고, 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 구성된 아치형의 천장 및 벽면과, 2차지지강재(61)의 공간부에 방음방수재료를 충전시켜 방수 및 방음층(200)을 형성한 후에, 상기 2차지지강재(61)의 내측 천장및 벽면에 세그먼트형 타일벽체층(62)을 설치 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제6공정(터널내부도로 시공공정)은 제4공정에서 연결된 PC강선(51)하부에 "T"자형기초(84)를 다수개 설치한 다음, 상기 "T"자형기초(84)의 상부에 있는 PC강선(51)을 보호하기 위하여 통상의 도로용 콘크리트 및아스콘 포장장치를 이용하여 터널바닥에 규격에 맞도록 일정두께로 아스콘포장(81)으로 된 터널내부도로를 설치하고, 아치형 벽면의 하부 양끝단에는 보행자인도(82)를 통상의 방법으로 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법).
- 청구항 11에 있어서, 상기 제7공정(마무리공정)은 대구경강관인 기초보강용강관(L)의 내부에 기초보강용강관(L)보다 직경이 적은 배수용도복강관(N)을 삽입시킨 후에, 상기 배수용도복강관(N)에 보행자인도(82)와 아스콘포장(81)사이에 설치된 배수관로(82-2)와, 상기 아치형 천장 및 벽면에 설치된 배수관로(12)를 연결하고, 다수개의 삼각 파이프(Element)(1)로 형성된 아치형 천장 및 벽면과 기초 보강용 강관(L)의 강도를 높이기 위하여 몰탈(MORTAR)을 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3) 및 기초 보강용 강관(L) 내부에 주입시키기 위하여 각 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)와 토사 굴착용 강관(K, K-1),그리고 기초 보강용 강관(L)의 양단면을 철판덮개(13)로 막은 후 몰탈주입통로(15,15')와 에어배출(Air Vent용)통로(호스)(14,14')를 설치 한 후, 유동성이 높은 몰탈을 통상의 고압펌프를 이용하여 고압 주입하여 시공함을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로 구축 공법(ATEP공법)).
- 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로에 있어서, 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)로 형성된 아치형 천장 및 벽면과, 상기 삼각파이프(Element)(1)의 중앙정면에 형성된 1번삼각 파이프(Element)(1-1)의 하부에 설치된 천정보강 H-빔(60)과, 상기 아치형 천장 및 벽면을 형성하는 다수개의 삼각 파이프(Element)(1-1,1-2,1-3)의 하부에 형성된 배수관로(12, 82-2)와, 상기 천장보강H-빔(60)의 하부에 설치된 2차지지강재(61)와, 상기 2차지지강재(61)상부와 배수관로(12)사이에 형성된 공간부에 통상의 방수 및 방음제로 충전시키는 방수 및 방음층(200)과,상기 2차지지강재(61)의 하부 즉 터널의 내부 벽면 형성하는 세그먼트형 타일벽체층(62)과, 상기 삼각 파이프(Element)(1)로 형성된 아치형 벽면 양측 하부에 형성되며 내부에 배수용도복강관(N)이 내장된 두개의 기초보강용강관(L)과, 상기 두 개의 기초보강용강관(L) 사이에 연결된 PC강선(51)과, 상기 PC강선(51)의 하부에 형성된 "T"자형기초(84)와, 상기 PC강선(51)의 상부에 형성된 아스콘포장(81)과, 상기 아치형 벽면의 하부 양측모서리부분이며 아스콘포장(81)의 양측면에 형성된 보행자인도(82)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 아치형 삼각 파이프(Element) 루프공법에 의한 교차 통로.
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