KR100447112B1 - Shotcreting Method in Tunnel Excavation-Section for using a Bent Pannel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 개시한다.The present invention discloses a shotcrete method for tunnel excavation surfaces using curved panels.
본 발명은 a) 터널 굴착면(1)으로부터 예정된 숏크리트 피복두께 만큼 이격되는 외주를 가지면서 1회 굴착길이에 해당하는 폭을 갖도록 제작된 지지틀(10)을 굴착된 터널 구간에 설치하는 단계, b) 상기 지지틀(10)의 외주면에 곡면 패널(20)을 상호 분리 가능하도록 부착하여 조립하고 터널 굴착면(1)과 상기 곡면 패널(20)의 사이공간에 숏크리트(2)를 타설하는 단계, c) 타설된 숏크리트(2)가 경화되면 상기 곡면 패널(20)은 숏크리트(2)와 일체화된 상태로 되고 지지틀(10)을 곡면 패널(20)에서 분리하는 단계를 수행하여서, 1회 굴착구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 마치며; 이후, 다음 구간의 굴착공사를 완료할 때마다 상기 c)단계에서 분리시킨 지지틀(10)을 계속적으로 전용하면서 상기 a)~c)단계를 반복적으로 수행하는 작업을 통해, 전구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 완료함을 특징으로 한다.The present invention comprises the steps of: a) installing a support frame 10 manufactured to have a width corresponding to a single excavation length while having an outer circumference spaced from the tunnel excavation surface 1 by a predetermined shotcrete coating thickness, in an excavated tunnel section, b) assembling and attaching the curved panel 20 to the outer circumferential surface of the support frame 10 so as to be separated from each other, and placing the shotcrete 2 in the space between the tunnel excavation surface 1 and the curved panel 20. c) When the poured shotcrete 2 is cured, the curved panel 20 is integrated with the shotcrete 2 and the support frame 10 is separated from the curved panel 20 by one time. Finish shotcrete construction of the tunnel excavation surface corresponding to the excavation section; After that, each time the completion of the excavation work in the next section through the operation of repeatedly performing the steps a) to c) while continuing to dedicate the support frame 10 separated in step c), the tunnel corresponding to the whole section It is characterized by completing the shotcrete construction of the excavation surface.
본 발명에 의하면 숏크리트 타설로 인한 분진이 발생되지 아니하므로 쾌적한 작업환경을 제공하고 부실공사를 방지하며 재료의 손실을 최소화 할 수 있다.According to the present invention, since dust is not generated due to shotcrete pouring, it is possible to provide a pleasant working environment, to prevent poor construction, and to minimize material loss.
Description
본 발명은 암반층 지역의 터널 공사에서 굴착된 암(岩)벽면의 초기 안정을 꾀하기 위해 터널 굴착면을 피복하는 숏크리트(Shotcrete) 공사에 관한 것으로, 특히 숏크리트를 타설할 굴착면 부근에 곡면 패널을 미리 설치하고 이 곡면 패널과 굴착면의 사이에 숏크리트를 채워 넣도록 함으로써, 분진을 방지하여 쾌적한 작업환경을 제공하고 부실공사를 방지하며 재료손실을 최소화 할 수 있게 한 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법에 관한 것이다.The present invention relates to a shotcrete construction covering a tunnel excavation surface for the initial stabilization of rock walls excavated in a tunnel construction in a rock bed area, in particular, a curved panel in advance near the excavation surface on which the shotcrete is to be placed. By installing and filling shotcrete between the curved panel and the excavation surface, shotcrete of tunnel excavation surface using curved panel which prevented dust to provide pleasant working environment, prevents stale construction and minimizes material loss. It is about public law.
통상적으로 암반층 지역의 터널공사는 터널 전체 길이를 일정한 거리단위로 나누어 단계적으로 굴착하게 되며, 설정된 1회 굴착구간의 터널 굴착을 완료한 후 초기 지반안정을 꾀하기 위해 터널 굴착면을 피복하는 숏크리트 공사를 행하고 있다.In general, the tunnel construction in the rock formation area divides the entire length of the tunnel by a certain distance unit and excavates it step by step, and after completing the tunnel excavation of the set one excavation section, the shotcrete construction covering the tunnel excavation surface for initial ground stability is completed. Doing.
주지된 바와 같이 터널 공사에서의 숏크리트 작업은 도1의 도시와 같이, 압축공기를 이용해 터널 굴착면에 몰탈을 뿜어 붙여 굴착면을 평활하게 하는 일을 말하며, 타설된 숏크리트는 터널 굴착면의 표층부와 협동해서 응력 집중에 의한 암반의 이완을 방지하고 암반 표면의 풍화를 억제하여 터널 굴착면의 안정을 도모하는 1차지보공 중 하나이다.As is well known, shotcrete work in tunnel construction refers to the operation of smoothing the excavation surface by spraying mortar on the tunnel excavation surface using compressed air as shown in FIG. It is one of the primary supports to stabilize the tunnel excavation surface by cooperating to prevent rock loosening by stress concentration and to suppress weathering of rock surface.
터널 굴착면의 숏크리트 공사는 암반면에 직각 방향으로 몰탈을 뿜어서 붙이는 작업을 2-3회 반복하여 이루어지며, 각 회차에 따른 숏크리트의 시공은 자연 양생 기간을 고려하여 일정한 시차를 두고 이루어지는 것이 보통이다.The shotcrete construction of the tunnel excavation surface is repeated 2-3 times by attaching the mortar to the rock surface at right angles, and the construction of the shotcrete according to each cycle has a certain time difference in consideration of the natural curing period. to be.
이러한 숏크리트 공사는 타설면의 각도에 구애받지 않고 시공할 수 있고, 콘크리트층의 형성이 타설과 동시에 이루어지며, 콘크리트층의 두께를 자유롭게 형성할 수 있다는 점에서 매우 효과적인 지보의 형성방법이다.Such shotcrete construction can be constructed regardless of the angle of the pouring surface, the concrete layer is formed at the same time as the pouring, it is a very effective method of forming the support in that the thickness of the concrete layer can be freely formed.
그러나, 위와 같은 전통적인 숏크리트 타설 방법은 여러 문제를 내포하고 있다.However, the traditional shotcrete pouring method has several problems.
그 문제점이란, 첫째 숏크리트의 탈락 방지를 위한 장비를 별도로 구비시키지 않은 채 숏크리트를 타설함으로써, 뿜어 붙이는 숏크리트의 리바운드율이 높아 손실되는 몰탈 양이 과다하다는 문제점이다.The problem is that first, by pouring shotcrete without additional equipment for preventing shotcrete from falling off, the rebound rate of the shotcrete to be sprayed is high and the amount of mortar lost is excessive.
즉, 숏크리트의 리바운드율은 뿜어 붙이는 방식·시공위치·공기압·재료의 배합·골재의 최대치수 및 입도·숏크리트 타설두께·작업자의 숙련도 등에 의해 달라지지만 통상적으로 35~45%에 이르게 되고, 리바운드 되는 숏크리트는 재사용치 못하고 폐기되므로 일반 몰탈에 비해 고가인 숏크리트의 과다한 손실로 인해 공사비용이 증대되는 문제점이 있다.That is, the rebound rate of shotcrete varies depending on the method of spraying, the location of construction, the air pressure, the mixing of materials, the maximum size of aggregates, the particle size, the shotcrete thickness, and the proficiency of the worker. Since shotcrete is not reused and disposed of, there is a problem in that construction cost is increased due to excessive loss of shotcrete, which is expensive compared to general mortar.
둘째, 숏크리트 타설 작업중 리바운드 되는 숏크리트 분진이 터널공간내에서 심하게 비산되어 작업환경을 악화시키는 문제점이 있었다. 즉, 환기가 제대로 이루어지지 않는 터널공간내에서 숏크리트를 뿜어 붙일 때 분진 발생이 대단히 심하여작업자들의 건강을 보장받지 못하게 됨으로써, 숏크리트 작업중에는 다른 일체의 작업을 중단해야 하며 작업자들에게 비싼 임금을 지불할 수밖에 없게 되어, 공사 기간 및 비용의 증대가 불가피한 문제점이 있었다.Second, shotcrete dust rebounded during shotcreting work was severely scattered in the tunnel space, which deteriorated the working environment. In other words, when the shotcrete is sprayed in a poorly ventilated tunnel space, dust generation is so severe that the health of workers is not guaranteed, so any other work must be interrupted during the shotcrete work and pay high wages to workers. There was no choice but to increase the construction period and cost, which was inevitable.
셋째, 숏크리트의 시공은 천정 부위로 갈수록 중력과 반대 방향에서 뿜어 붙이게 되므로 리바운드율이 증가하게 될 뿐만 아니라, 부착되는 몰탈의 충전 밀도가 떨어지고 탈락에 의한 공극이 발생되어 부실공사의 원인으로 작용하는 문제점이 있다.Third, the construction of the shotcrete is spun from the opposite direction to gravity as it goes to the ceiling, which increases the rebound rate, and also causes the filling density of the mortar to be attached and the voids caused by dropping, which causes the poor construction work. There is this.
넷째, 숏크리트 작업을 2-3회 반복하여 터털 굴착면의 1차지보 형성을 완료하므로 상당한 시간이 소요되기 때문에 굴착된 암벽을 조기에 안정시키지 못하여 암벽의 변형이 발생하며, 암벽의 변형은 필연적으로 터널 지보에 암벽의 하중을 증대시키게 되므로 터널의 안전도를 확보하는 면에서 상당히 불리한 단점이 있었다.Fourth, since the shotcrete work is repeated 2-3 times to complete the formation of the primary support of the surface of the excavated surface, it takes a considerable time, so that the excavated rock wall cannot be stabilized early. Increasing the load of the rock wall to the tunnel support has a disadvantage that is quite disadvantageous in securing the safety of the tunnel.
다섯째, 통상의 터널 시공법에 의하면 1차지보인 숏크리트층과 2차지보인 라이닝 콘크리트층 사이에, 암벽에서 유출되어 숏크리트층을 투과하는 지하수를 터널 하단의 배수측구로 유도시키기 위한 배수포와 방수막을 설치하게 되는데, 종래 뿜어 붙이기식에 의한 숏크리트 공법에 의하면 요철, 골재모서리 및 숏크리트 속에 혼합된 강섬유로 인한 날카로운 에지가 생기게 되어 방수막이 파손되고, 이로 인해 지하수가 2차지보인 라이닝 콘크리트까지 침투하여 터널 구조물에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다.Fifth, according to the conventional tunnel construction method, a drainage port and a waterproof membrane are installed between the first shot beam shotcrete layer and the second support beam lining concrete layer to direct the groundwater flowing out of the rock wall and passing through the shotcrete layer to the drain side side of the tunnel. According to the conventional shotcrete method, the shotcrete method has sharp edges due to the irregularities, aggregate edges, and steel fibers mixed in the shotcrete, which causes the waterproof membrane to be broken. There was a problem.
따라서, 본 발명은 터널 굴착 암벽의 초기 안정을 위해 시행하는 종래의 숏크리트 공법에서 나타나는 제 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 타설되는 숏크리트를 지지하여 주기 위한 곡면 패널을 굴착면 부근에 미리 설치하고 이 곡면 패널과 굴착면 사이에 숏크리트를 고밀도로 채워 넣도록 함으로써, 숏크리트의 리바운드 및 탈락이 방지되어 재료의 손실이 최소화되고, 쾌적한 작업환경이 유지되어 작업자의 건강을 보장하여 주기 위한 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described in the conventional shotcrete method for the initial stability of the tunnel excavated rock wall, the object of the present invention is to provide a curved surface for supporting the shotcrete to be placed near the excavation surface By pre-installing and filling the shotcrete with high density between the curved panel and the excavation surface, the rebounding and dropping of the shotcrete is prevented to minimize the loss of materials and the pleasant working environment is maintained to ensure the health of the worker. The present invention provides a shotcrete method for tunnel excavation surfaces using panels.
본 발명의 다른 목적은 밀도 높은 숏크리트의 타설을 통해 보다 품질 좋은 터널 구조물을 얻게 하여 주기 위한 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a shotcrete method of tunnel excavation surface using a curved panel to obtain a higher quality tunnel structure through the pouring of dense shotcrete.
본 발명의 또 다른 목적은 신속한 시공을 통해 굴착된 암벽을 조기에 안정시키고 변형을 최대한 저지하여 터널의 안전도를 조속히 확보하여 주기 위한 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a shotcrete method of tunnel excavation surface using a curved panel for stabilizing the rock wall quickly excavated through rapid construction and preventing deformation as quickly as possible to ensure the safety of the tunnel.
본 발명의 또 다른 목적은 숏크리트층과 방수막의 사이에 곡면 패널이 존치되도록 함으로써, 숏크리트층의 날카로운 에지들이 방수막과 접촉하지 아니하므로 방수막이 파손될 염려가 없을 뿐만 아니라, 지하수 유출이 많은 곳에는 중공패널을 사용함으로써 숏크리트 공사와 함께 배수통로가 자연적으로 형성되어서 2차지보재인 라이닝 콘크리트 구조물을 지하수 피해로부터 안전하게 보호할 수 있도록 하여 주는 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to maintain the curved panel between the shotcrete layer and the waterproof membrane, so that the sharp edges of the shotcrete layer do not come into contact with the waterproof membrane, so that the waterproof membrane may not be broken, By using panels, drainage passages are naturally formed along with shotcrete construction to provide shotcrete construction of tunnel excavation surfaces using curved panels, which allows the secondary concrete lining concrete structure to be safely protected from groundwater damage.
도1은 종래 숏크리트 작업 상태를 나타낸 정면도1 is a front view showing a conventional shotcrete working state
도2는 본 발명의 숏크리트 공법에서 사용되는 지지틀 및 곡면 패널의 사시도Figure 2 is a perspective view of the support frame and the curved panel used in the shotcrete method of the present invention
도3a 및 도3b는 본 발명에서 사용되는 곡면 패널들을 나타낸 사시도3A and 3B are perspective views showing curved panels used in the present invention.
도4는 본 발명에 의한 숏크리트 공법을 실시하기 위해 터널 굴착면의 하부에 지지틀을 설치한 상태의 정면도Figure 4 is a front view of a state in which the support frame is installed on the lower portion of the tunnel excavation surface for implementing the shotcrete method according to the present invention
도5는 본 발명에 따른 지지틀과 곡면 패널의 조립상태 단면도Figure 5 is a cross-sectional view of the assembly of the support frame and the curved panel according to the present invention
도6은 본 발명에 따른 숏크리트 타설작업 상태 측면도Figure 6 is a side view of the shotcrete pouring operation state according to the present invention
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1:굴착면 2:숏크리트 3:몰탈 공급호스1: Excavation surface 2: Shotcrete 3: Mortar supply hose
10:지지틀 11:아치형 프레임 12:가로재10: support frame 11: arch type frame 12: horizontal ash
13:평철 14:스크류 잭 15:나사못 조립공13: Flat iron 14: Screw jack 15: Screw nail assembler
20:곡면 패널 21:격판 22:후면판20: curved panel 21: plate 22: back plate
23:통수공 24:나사못 체결구멍 31:나사못23: hole 24: screw nail hole 31: screw nail
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터널 전체길이를 여러 구간으로 나누어 1구간씩 단계적으로 시공하도록 설계된 암반층 지역의 터널 공사에서, 1회 굴착구간에 해당하는 터널 굴착을 완료한 후 초기 지반안정을 꾀하기 위해 터널 굴착면을 피복하는 숏크리트 공사에 있어서; a) 터널 굴착면으로부터 예정된 숏크리트 피복두께 만큼 이격되는 외주를 가지면서 1회 굴착구간 길이에 해당하는 폭을 갖도록 강부재들을 이용하여 제작된 지지틀을 굴착된 터널 구간에 설치하는 단계, b) 상기 지지틀의 외주면에 곡면 패널을 상호 분리 가능하도록 부착하여 조립하고 터널 굴착면과 상기 곡면 패널의 사이공간에 숏크리트를 타설하는 단계, c) 타설된 숏크리트가 경화되면 상기 곡면 패널은 숏크리트와 일체화 된 상태로 되고 지지틀을 곡면 패널에서 분리하는 단계를 수행하여서, 1회 굴착구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 마치며; 이후, 다음 구간의 굴착공사를 완료할 때마다 상기 c)단계에서 분리시킨 지지틀을 계속적으로 전용하면서 상기 a)~c)단계를 반복적으로 수행하는 작업을 통해, 전구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 완료함을 기술구성상의 기본적인 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the initial ground stability after completing the tunnel excavation corresponding to one excavation section in the tunnel construction of the rock layer area designed to construct the construction step by step section by dividing the entire length of the tunnel into several sections In shotcrete construction covering a tunnel excavation surface for designing; a) installing a support frame manufactured by using steel members in an excavated tunnel section having an outer periphery spaced from the tunnel excavation surface by a predetermined shotcrete coating thickness and having a width corresponding to the length of one excavation section, b) Attaching the curved panels to the outer circumferential surface of the support frame so as to be separated from each other, and assembling the shotcrete in the space between the tunnel excavation surface and the curved panel; c) when the shotcrete is hardened, the curved panel is integrated with the shotcrete. Performing a step of separating the support frame from the curved panel, thereby completing the shotcrete construction of the tunnel excavation surface corresponding to one excavation section; Then, every time the completion of the excavation work in the next section through the operation of repeatedly performing the steps a) ~ c) while continuing to dedicate the support frame separated in the step c), Completion of shotcrete construction is a basic feature of technical construction.
본 발명은 다른 특징으로서, 상기 1회 굴착구간에 해당하는 굴착면을 터널 길이방향을 따라 2~5개의 영역으로 구획하고, 상기 곡면 패널을 구획된 영역들의 폭에 맞춰 여러 개의 쪽패널로 분할 제작하며, 그 쪽패널들을 이용해 상기 b) 패널 조립 및 숏크리트 타설 작업을 1개 영역씩 나누어 수행하되, 터널 막장의 반대편에 위치하는 영역부터 시작하여 터널 막장측에 위치하는 최종영역까지 패널 조립 및숏크리트 타설작업을 반복적으로 진행하여 완료하는 곡면 패널을 이용한 터널 굴착면의 숏크리트 공법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, an excavation surface corresponding to the single excavation section is divided into two to five regions along the longitudinal direction of the tunnel, and the curved panel is divided into several panels according to the widths of the divided regions. B) Panel assembly and shotcrete placing are performed by using one side panel, and panel assembly and shotcrete placement start from the area located opposite the tunnel face to the final area located at the tunnel face. It provides a shotcrete method of tunnel excavation surface using curved panel to complete and repeat the work.
위와 같은 특징으로 구성되는 본 발명의 숏크리트 공법은 터널굴착면의 외측에 배치된 곡면 패널이 타설되는 숏크리트를 안정적으로 지지하여 줌으로써, 숏크리트 타설시 리바운드와 탈락이 완벽하게 방지됨은 물론 분진발생이 거의 없게 되며, 작업의 용이성이 도모되고 고품질의 숏크리트 시공이 가능하게 된다.The shotcrete method of the present invention constituted as described above stably supports the shotcrete on which the curved panel disposed on the outer side of the tunnel excavation surface is placed, thereby completely preventing rebound and dropping during shotcrete placement, and almost no dust is generated. It is possible to facilitate the work and construction of high quality shotcrete is possible.
따라서, 본 발명에 의하면, 종래 35~45%에 달하던 숏크리트의 재료손실이 거의 없어 공사비를 대폭 절감시키게 된다.Therefore, according to the present invention, there is almost no material loss of the shotcrete, which has reached 35 to 45% in the related art, thereby greatly reducing the construction cost.
또한, 쾌적한 작업환경을 보장할 수 있게 되어 작업자의 건강을 보장함은 물론 작업의 효율성을 제고시키게 되며, 숏크리트의 타설과 함께 다음 구간의 공사를 진행할 수가 있게 되므로 공기단축에도 크게 기여할 수 있게 된다.In addition, it is possible to ensure a comfortable working environment to ensure the health of the workers as well as to improve the efficiency of the work, and the construction of the next section with the placement of the shotcrete can greatly contribute to the reduction of air.
아울러, 곡면 패널과 굴착면의 사이에 숏크리트를 밀실하게 채울 수 있게 되므로 종래 숏크리트층의 공극에 의한 1차지보의 폐해를 제거하는 동시에 고품질의 터널 구조물을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the shotcrete can be filled intactly between the curved panel and the excavation surface, there is an effect of eliminating the damage of the primary support caused by the gap of the conventional shotcrete layer and at the same time realizing a high quality tunnel structure.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명에서 사용되는 지지틀 및 곡면 패널에 관해 설명한다.First, the support frame and the curved panel used in the present invention will be described.
도2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지지틀이 도시되어 있다.2 shows a support frame according to a preferred embodiment of the present invention.
이 지지틀(10)은 전후에서 대향하는 1쌍의 아치형 프레임(11)과, 상기 아치형 프레임(11)들을 수평하게 연결하여 고정하는 다수의 가로재(12)와, 상기 아치형 프레임(11)들의 사이에 등간격으로 위치하면서 상기 가로재(12)들의 외면에 부착되는 다수의 아치형 평철(13)로 구성되며, 그 하부에는 4각의 틀이 설치된다.The support frame 10 has a pair of arched frames 11 opposed to front and rear, a plurality of cross members 12 for horizontally connecting and fixing the arched frames 11, and the arched frames 11 It is composed of a plurality of arcuate flat iron (13) attached to the outer surface of the horizontal member 12 while being positioned at equal intervals between, the bottom of the four frame is installed.
이와 같이 구성되는 지지틀(10)은 터널 굴착면(1)으로부터 예정된 숏크리트 피복두께 만큼 이격되는 외주를 가지면서 1회 굴착구간 길이에 해당하는 폭을 가지도록 제작되며, 전후방 및 바닥부분이 트여져 있기 때문에 틀 하부로 작업자 또는 장비가 통행하는데 지장을 주지 않는다.The support frame 10 configured as described above is manufactured to have a width corresponding to the length of one excavation section while having an outer periphery spaced from the tunnel excavation surface 1 by a predetermined shotcrete coating thickness, and the front and rear and bottom portions are opened. It does not interfere with the passage of workers or equipment under the frame.
도2에서 아치형 프레임(11)은 H빔으로 만든 것을 나타내고 있으나, 아치형 프레임(11)은 I강 또는 4각강재 등을 이용하여 제작하여도 무방하다.In FIG. 2, the arch frame 11 is made of an H beam. However, the arch frame 11 may be made of I steel or a square steel.
아치형 프레임(11)들의 하단부들에는 스크류 잭(14)이 각각 설치된다. 스크류 잭(14)들은 숏크리트 타설 작업시 지지틀(10) 전체를 안정적으로 받쳐주는 역할도 수행하지만, 기본적으로 숏크리트 타설전 최초 셋팅시 굴착면(1)과의 간격을 맞추거나 숏크리트 타설후 지지틀(10)을 곡면 패널(20)과 분리할 때 이용하기 위한 것이다.Screw jacks 14 are installed at lower ends of the arched frames 11, respectively. The screw jacks 14 also serve to stably support the entire support frame 10 during shotcrete placement, but basically, at the time of initial setting before shotcrete placement, the gap between the excavation surface (1) or after the shotcrete support frame It is for use when separating the 10 from the curved panel 20.
아치형 프레임(11)과 아치형 평철(13)에는 일정간격으로 배치되는 나사못 조립공(15)들이 형성되어 곡면 패널(20)을 부착하기 위한 자리를 제공한다.In the arched frame 11 and the arcuate flat iron 13, screw assembly holes 15 are formed at regular intervals to provide a seat for attaching the curved panel 20.
도2에서 아치형 평철(13)이 3줄로 형성된 것을 나타내고 있으나, 이러한 아치형 평철(13)의 설치 개수는 터널 굴착면(1)의 상태 및 1회 굴착구간의 길이에 따라 변경할 수 있음은 물론이다.2 shows that the arcuate flat iron 13 is formed in three lines, but the number of installation of the arcuate flat iron 13 can be changed depending on the state of the tunnel excavation surface 1 and the length of the single excavation section.
또한, 지지틀(10)의 길이폭이 길면, 즉 상호 대향하는 아치형 프레임(11)의간격이 길게 설계될 경우에는 상기 가로재(12)들의 사이에 가새재(미도시)를 대각선상으로 부착하여 상기 아치형 프레임(11)들이 뒤틀리거나 좌굴하지 않도록 보강하는 것이 바람직하다.In addition, when the length of the support frame 10 is long, that is, when the spacing of the mutually opposed arched frames 11 is designed to be long, braces (not shown) are attached diagonally between the cross members 12. It is desirable to reinforce the arched frame 11 so that it is not twisted or buckled.
한편, 상기 지지틀(10)은 터널 전단면 형태로 제작된 것을 예로 들었으나, 반단면 굴착식 또는 터널 단면을 여러 부분으로 나누어 일부분씩 굴착하는 방식 등에 적합한 형태로 분해조립이 가능하도록 분할 제작하여 터널 굴착방식에 의한 굴착 단면에 따라 조립하여 적용시킬 수도 있다.On the other hand, the support frame 10 has been made in the form of a tunnel shear surface, for example, but by half-section excavation or by dividing the tunnel cross-section into several parts to form a part suitable for disassembly and assembly in a suitable form It can also be assembled and applied according to the excavation cross section by the tunnel excavation method.
곡면 패널(20)은 부식에 강해야 하고 그 위로 타설되는 숏크리트(2)의 하중을 지탱할 수 있는 강도를 지녀야 하는데, 이러한 조건을 충족시키는 데에는 도3a의 도시와 같이 대략 5~6㎜정도의 두께로 된 합성수지제 패널이면 충분하며, 대단히 큰 강도가 요구될 경우에는 일명 F.R.P라 불리우는 섬유강화 플라스틱제를 채용하거나 콘크리트패널 또는 PVC패널 등을 채용하면 된다.The curved panel 20 should be resistant to corrosion and have a strength that can support the load of the shotcrete 2 cast thereon. To satisfy this condition, the curved panel 20 has a thickness of about 5 to 6 mm as shown in FIG. The synthetic resin panel is sufficient, and when a very large strength is required, fiber reinforced plastics, also called FRP, or concrete panels or PVC panels may be employed.
물론 철금속제 패널은 부식에 약하므로 가급적 사용을 배제하는 것이 좋으나 본 발명에 있어서 철금속제 패널을 완전히 배제하는 것은 아니며, 철금속제 패널의 표면에 내부식성 향상을 위한 특수 코팅을 한다면 적용이 가능하다.Of course, the ferrous metal panel is susceptible to corrosion, so it is better to exclude the use as much as possible, but the present invention does not completely exclude the ferrous panel, and if the special coating for improving the corrosion resistance on the surface of the ferrous panel can be applied.
도3b에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 패널이 도시되어 있다.3B shows a curved panel according to another embodiment of the present invention.
이 곡면 패널(20)은 지하수가 많이 유출되는 장소에 적합한 것으로, 일정간격을 두고 터널 단면방향을 따라 배치되는 격판(21)들에 의해 연결되는 전후 2중판으로 된 합성수지제 중공 패널로서, 상기 숏크리트(2)와 맞닿는 후면판(22)에 다수의 통수공(23)이 뚫려 있다. 통수공(23)은 숏크리트 시공후 침출되는 지하수의 수로를 제공하기 위한 것으로, 지하수가 곡면 패널의 중공부쪽으로 흘러가도록 유도하여 터널 양측하단에 설치되는 배수측구로 배출되게 하기 위한 것이다.The curved panel 20 is suitable for a place where a lot of groundwater flows out, and it is a hollow panel made of synthetic resin made of a front and rear double plate connected by diaphragms 21 arranged along the tunnel cross-section at a predetermined interval, and the shotcrete A plurality of water passages 23 are drilled in the back plate 22 that abuts on (2). Passing hole 23 is to provide a channel of the groundwater leached after the shotcrete construction, to guide the groundwater flows toward the hollow portion of the curved panel to be discharged to the drain side openings installed at the lower side of the tunnel.
한편, 곡면 패널(20)은 도2의 도시와 같이 1회 굴착구간에 해당하는 굴착면 (1)을 터널 길이방향을 따라 2~5개의 영역으로 구획하고, 구획된 영역들의 폭에 맞춰 여러 개의 쪽패널로 분할 제작된다.Meanwhile, the curved panel 20 divides the excavation surface 1 corresponding to one excavation section into two to five regions along the tunnel length direction, as shown in FIG. It is divided into side panels.
이와 같은 쪽패널에는 아치형 프레임(11)과 아치형 평철(13)에 형성된 나사못 조립공(15)들과 상응하는 위치에 나사못 체결구멍(24)이 형성되어서, 나사못 (31)을 통해 아치형 프레임(11)과 아치형 평철(13)에 분리 가능하게 부착되도록 하고 있다.In this side panel, a screw fastening hole 24 is formed at a position corresponding to the screw assembly holes 15 formed in the arcuate frame 11 and the arcuate flat iron 13, and the arch frame 11 through the screw 31. And the arched flat iron 13 is detachably attached.
다음으로 위에서 설명한 바와 같은 지지틀(10) 및 곡면 패널(20)을 이용한 본 발명의 숏크리트 공법에 대해 설명한다.Next, the shotcrete method of the present invention using the support frame 10 and the curved panel 20 as described above will be described.
본 발명을 시행함에 있어서는, 우선 상기와 같이 구성으로 제작된 지지틀 (10) 및 곡면 패널(20)을 현장으로 운반하여 준비한 후 다음과 같은 작업을 진행한다.In carrying out the present invention, the support frame 10 and the curved panel 20 manufactured as described above are first transported to the site and prepared, and then the following work is performed.
먼저, 도4의 도시와 같이 지지틀(10)을 굴착된 터널 구간에 설치한다.First, as shown in Figure 4, the support frame 10 is installed in the excavated tunnel section.
이 작업에서 지지틀(10)의 하부에 구비된 스크류 잭(14)을 조절하여 굴착면 (1)과의 적정 간격(예정된 숏크리트의 타설두께)을 맞춘다.In this operation, by adjusting the screw jack 14 provided in the lower portion of the support frame 10 to match the appropriate interval (predetermined shotcrete thickness of the shotcrete) with the excavation surface (1).
그 다음, 지지틀(10)의 외주면에 곡면 패널(20)을 상호 분리 가능하도록 부착하여 조립하고, 터널 굴착면(1)과 곡면 패널(20)의 사이공간에 숏크리트(2)를 타설한다.Next, the curved panel 20 is attached to the outer circumferential surface of the support frame 10 so as to be separated from each other, and the shotcrete 2 is poured into the space between the tunnel excavation surface 1 and the curved panel 20.
이때, 패널 조립은 도5의 도시와 같이 아치형 프레임(11)과 아치형 평철(13)에 형성된 나사못 조립공(15)들과 곡면 패널에 형성된 나사못 체결구멍(24)을 일치시킨 후 나사못(31)을 체결하며, 이때 나사못(31)의 머리부분을 숏크리트가 타설되는 면의 반대측에 위치시켜서 타설된 숏크리트가 경화된 후 나사못(31)을 풀어낼 수 있게 한다.At this time, the panel assembly is matched with the screw fastening holes 24 formed in the curved panel 11 and the screw assembly holes 15 formed in the arched frame 11 and the arched flat iron 13 as shown in FIG. In this case, the head portion of the screw 31 is positioned on the opposite side of the surface on which the shotcrete is placed so that the screw 31 is released after the shotcrete is hardened.
패널 조립 및 숏크리트 타설작업에서 곡면 패널(20)을 지지틀(10)에 일괄적으로 조립한 후 1회 굴착구간에 해당하는 굴착면(1) 전체를 한꺼번에 타설해도 무방하나, 바람직하기로는 1회 굴착구간에 해당하는 굴착면(1)을 터널 길이방향을 따라 2~5개의 영역으로 구획하고, 1영역씩 나누어 순차적으로 시행하는 것이 좋다.After assembling the curved panel 20 to the support frame 10 in a panel assembly and shotcrete placing operation, the entire excavation surface 1 corresponding to the excavation section may be poured at once, but preferably once The excavation surface 1 corresponding to the excavation section is divided into two to five regions along the tunnel length direction, and it is preferable to divide the regions one by one.
즉, 상기 곡면 패널(20)을 구획된 영역들의 폭에 맞춰 여러 개의 쪽패널로 분할 제작하고, 그 쪽패널들을 이용해 패널 조립 및 숏크리트 타설 작업을 1개 영역씩 나누어 수행하되, 터널 막장의 반대편에 위치하는 영역부터 시작하여 터널 막장측에 위치하는 최종영역까지 패널 조립 및 숏크리트 타설작업을 반복적으로 진행하여 완료하는 것이 몰탈을 보다 밀실하게 채울 수 있으므로 좋다.That is, the curved panel 20 is divided into several side panels according to the widths of the partitioned areas, and the panel assembly and shotcrete casting work are divided by one area using the side panels. Repeating the panel assembly and shotcrete placement work starting from the location where it is located and to the final area that is located at the side of the tunnel may be used to fill the mortar more tightly.
또한, 숏크리트 타설은 도6의 도시와 같이 지지틀(10)의 앞쪽에서, 즉 터널 막장면 쪽에서 몰탈 공급호스(3)를 터널 굴착면(1)과 곡면 패널(20)의 사이 공간에 집어넣은 후 시행하되, 몰탈이 채워짐에 따라 서서히 외측으로 빼면서 타설하며,하부에서부터 위로 올라가면서 채워 넣는 것이 밀실한 채움을 위해 바람직하다.In addition, in the shotcrete casting, as shown in FIG. 6, the mortar supply hose 3 is inserted into the space between the tunnel excavation surface 1 and the curved panel 20 at the front of the support frame 10, that is, at the tunnel face. It is then carried out, but as the mortar is filled, it is poured out slowly and outwardly, and it is preferable to fill up while filling up from the bottom up.
이후, 타설된 숏크리트(2)가 경화되면 상기 곡면 패널(20)을 숏크리트(2)에 부착된 상태로 유지시키면서 지지틀(10)을 곡면 패널(20)에서 분리한다.Then, when the shotcrete 2 is hardened, the support frame 10 is separated from the curved panel 20 while maintaining the curved panel 20 attached to the shotcrete 2.
이 작업은 지지틀(10)과 내측에 설치된 곡면 패널(20)을 고정시켰던 나사못 (31)을 해체한 후, 지지틀(10)의 하부에 구비된 스크류 잭(14)을 이용해 지지틀 (10)의 키높이를 축소시킨 다음, 지지틀(10) 전체를 포크레인 또는 작업차량 등을 이용해 들어낸다.This work is to dismantle the screws 31 which fixed the support frame 10 and the curved panel 20 installed inside, and then, using the screw jack 14 provided in the lower part of the support frame 10, the support frame 10 After reducing the height of the height), and lifts the entire support frame 10 using a fork-lane or a work vehicle.
본 발명은 위와 같은 과정을 거쳐 1회 굴착구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 마치며, 이후 다음 구간의 굴착공사를 완료할 때마다 상기 작업과정에서 분리시킨 지지틀(10)을 계속적으로 전용하면서 상기 작업들을 반복적으로 수행하는 작업을 통해, 전구간에 해당하는 터널 굴착면의 숏크리트 공사를 완료한다.The present invention finishes the shotcrete construction of the tunnel excavation surface corresponding to one excavation section through the above process, and after each completion of the excavation work in the next section, the dedicated support frame 10 separated in the above work process continuously While performing the above operations repeatedly, the shotcrete construction of the tunnel excavation surface corresponding to all sections is completed.
한편, 본 발명에 의한 숏크리트 공사를 완료한 다음에는 곡면 패널의 외면에 방수막을 설치하고 2차지보재인 라이닝 콘크리트 공사를 시행하는데, 이때 본 발명에 따르면 곡면 패널이 자연적인 배수로를 형성하게 되므로 별도의 배수포를 설치할 필요가 없으며, 종래 숏크리트 면의 날카로운 에지들에 의해 방수막이 파손되었던 것과 달리 평활한 곡면 패널의 외측에 방수막이 설치되므로 방수막이 파손되지 않는다.On the other hand, after the completion of the shotcrete construction according to the present invention is installed on the outer surface of the curved panel and the lining concrete construction as a secondary preservation, in this case, according to the present invention because the curved panel forms a natural drainage It is not necessary to install the drainage, and unlike the conventional waterproof film is broken by the sharp edges of the shotcrete surface, the waterproof film is not damaged because the waterproof film is installed on the outside of the smooth curved panel.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 숏크리트를 타설할 굴착면 부근에 곡면 패널을 미리 설치하고 이 곡면 패널과 굴착면의 사이에 숏크리트를 채워 넣는 방법을 제공함으로써, 숏크리트의 리바운드 및 탈락이 방지되어 재료손실이 최소화되므로 공사비를 크게 절감시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by providing a method of pre-installing the curved panel near the excavation surface on which the shotcrete will be placed and filling the shotcrete between the curved panel and the excavation surface, rebound and dropout of the shotcrete is prevented. Minimized material loss can significantly reduce construction costs.
특히, 분진 발생이 최대한 억제되므로 쾌적한 작업환경이 유지되어 작업자의 건강을 보장할 수 있음은 물론 작업의 효율성을 제고시키며, 숏크리트 타설작업과 동시에 다음 구간의 작업을 진행시킬 수 있게 되므로 공기단축에도 크게 기여한다.In particular, as dust generation is suppressed as much as possible, a pleasant working environment can be maintained to ensure the health of the workers, as well as the efficiency of the work, and the work of the next section can be performed simultaneously with the shotcrete placement. Contribute.
또한, 숏크리트를 공극이 없는 상태로 밀실하게 타설할 수 있게 되므로 보다 품질 좋은 터널 구조물을 구현할 수 있다.In addition, since the shotcrete can be tightly poured without voids, a higher quality tunnel structure can be realized.
아울러, 종래 2~3차에 걸쳐 뿜어 붙이는 방식을 통해 숏크리트 작업을 수행했던 것과 달리, 1번의 타설작업으로 숏크리트 공사를 완료하기 때문에 신속한 시공이 가능하고 굴착된 암벽을 조기에 안정시킬 수 있으므로 터널의 안전도를 확보하는데 크게 유리하다.In addition, unlike the conventional shotcrete work by spraying the second to third rounds, the construction of the shotcrete is completed by one casting work, which enables rapid construction and stabilizes the excavated rock wall early. It is very advantageous to secure safety.
또한, 숏크리트층과 방수막의 사이에 곡면 패널이 존치됨으로써, 숏크리트층의 날카로운 에지들이 방수막과 접촉하지 아니하므로 방수막이 파손될 염려가 없을 뿐만 아니라, 숏크리트 공사와 함께 배수통로가 자연적으로 형성되어서 2차지보재인 라이닝 콘크리트 구조물을 지하수 피해로부터 안전하게 보호할 수 있다.In addition, since the curved panel exists between the shotcrete layer and the waterproof membrane, since the sharp edges of the shotcrete layer do not come into contact with the waterproof membrane, there is no fear of breakage of the waterproof membrane, and a drainage passage is naturally formed along with the shotcrete construction. The lining concrete structure, which is a support material, can be safely protected from groundwater damage.
따라서, 본 발명은 터널의 1차지보를 형성하는 숏크리트 공사에 있어서, 시공성·안정성·공사기간 및 비용적인 측면에서 탁월한 효과를 가지며 고품질의 터널 구조물을 구현할 수 있는 등 매우 유용한 발명이다.Therefore, in the shotcrete construction forming the primary support of the tunnel, the present invention has an excellent effect in terms of workability, stability, construction period, and cost, and is a very useful invention such as high quality tunnel structure.
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|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100726 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |