KR100449899B1 - 2아치터널 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설치가 간단하고 방수성능이 향상된 2아치터널 및 그 시공방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 파일롯 터널과, 상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과, 상기 중앙지지벽과 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터와, 일측은 본선 터널쪽으로 향하여, 타측은 상기 중앙지지벽의 상부에 접하는 방수막을 포함하는 것을 특징으로 하는 2아치터널을 제공한다.

Description

2아치터널 및 그 시공방법{2 arch tunnel and method for constructing the same}
본 발명은 터널의 구조 및 시공방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 2개의 아치형 본선터널이 형성된 2아치터널 구조 및 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 2아치터널이라 함은 중앙지지벽를 기준으로 양측에 2개의 아치형 터널을 구비한 터널로써, 상기 2개의 아치형 본선터널로 차량이 운행가능하도록 한 터널을 일컫는다. 상기 2아치터널은 1-아치터널에 비해 구조적으로 안정되고, 1-아치터널의 적용이 곤란한 지점에서 시공이 손쉬우며, 2개의 터널을 병렬로 굴착할 경우 터널사이의 이격거리를 확보하기 힘든 병렬터널 시공시의 문제점을 해결할 수 있어 1990년대 이후 대부분 왕복4차로 이상의 터널시공에 상용화되고 있다.
도 1a 내지 도 1e 는 종래 일반적인 2아치터널의 시공단면을 순서에 따라 개략적으로 도시한 단면도이다. 2아치터널의 일반적인 시공방법을 개략적으로 설명하면, 먼저 파일롯 터널을 굴착한 후 파일롯 터널의 중앙에 중앙지지벽를 설치하고, 파일롯 터널의 좌우 양측을 발파하여 본선터널을 굴착하는 순서로 이루어진다. 상기 시공방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 2아치터널 시공의 최초단계로써, 본선터널을 굴착하기 위한 예비터널인 파일롯 터널(10)을 굴착하는 단계이고, 도 1b는 굴착된 파일롯 터널(10)의 중앙 천단부까지 소정높이의 중앙지지벽(1)을 설치하는 단계이다. 상기 중앙지지벽(1)은 콘크리트로 타설하되 후술하는 라이닝 콘크리트(9)를 타설하기 위해 상측부에서 절곡되도록 형성된다.
도 1c는 상기 파일롯 터널(10)의 좌우로 본선터널(20)(30)을 굴착하는 단계이고, 도 1d는 각각의 본선터널(20)(30) 지면에 포장 콘크리트(22)(32)를 타설하는단계이며, 도 1e는 마지막으로 중앙지지벽(1) 상부 크라운(15)에서부터 본선터널 아치면(21)(31) 전체에 걸쳐 라이닝 콘크리트(9)를 타설하는 단계이다.
상술한 방법에 의해 종래 2아치터널이 시공되었지만, 이러한 구조 및 시공방법은 다음과 같은 문제점을 나타내었다. 이하 도 2와 도 3을 참조하여 문제점에 대하여 설명한다.
도 2 는 상기 도 1b를 확대도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 2의 'A'를 확대도시한 확대도이다.
도 2를 참조하면, 파일롯 터널(10)의 중앙에는 터널을 지지하고 본선터널(20)(30) 굴착시 지반의 충격을 지지하도록 중앙지지벽(1)이 세워져 있다. 상기 중앙지지벽(1)은 베이스(11), 보강부(12), 기둥(13), 라이닝연결부(14) 및 파일롯 터널(10)의 천단부(10a)와 맞닿는 크라운(15)의 5가지 형상으로 구성되고, 각 구조에 따라 다른 거푸집을 사용함으로써 모두 5번에 걸친 콘크리트 타설작업이 이루어져야 한다.
상기 중앙지지벽(1)은 대략 수m마다 연속적으로 세워지는데 이와 같이 하나의 중앙지지벽(1)을 세울때마다 5번의 콘크리트 타설작업이 행해지므로 터널 시공작업성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 크라운(15)과 라이닝연결부(14)는 선형으로 연속되지 않고 절곡부(14a)가 형성되어 철근이 라이닝연결부(14)까지 배근되게 되는데 콘크리트 타설시에 설치된 철근사이로 거푸집을 설치하여야 하므로 대략 20~22㎝의 조각 거푸집을 연속적으로 설치해서 시공하게 되어 작업시간이 연장되고, 조잡하게 시공되는 경우가 발생한다.
한편, 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 크라운(15)의 외곽으로 누수되는 현상을 방지하기 위하여 크라운(15) 가장자리에 유공관(4)을 매설하고, 중앙지지벽(1) 내부에 종방향으로 배수관(5)이 매설되어지는데 상기 유공관(4)에서 연결되는 배수관(5)의 길이가 상당하여 재료낭비 및 시공의 어려움이 있을 뿐 아니라 방수시트(6)를 본선터널(20)(30) 굴착후 다시 구부려 작업을 하는 과정에서 터널 상부 암반의 요철에 의해 발생되는 아칭현상으로 가공이 불가피하여 시공이 복잡해지게 된다.
본선터널(20)(30) 굴착시 발파하는 과정에서 파일롯 터널 천단부(10a)의 방수시트(6)와 유공관(4), 배수관(5) 등의 손상이 발생하여 배수능력이 상실될 수 있다.
이와 같이 배수능력이 상실되면 콘크리트 구조물의 내구성에도 영향을 미침과 동시에 동절기에 누수된 수분이 결빙되어 자동차 운행의 안전을 위협하는 심각한 문제점으로 나타난다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로써, 중앙지지벽의 형태를 개선하여 중앙지지벽의 설치가 간단하고 시공기간이 단축될 수 있는 2아치터널 및 그 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 중앙지지벽 내부에서 보다 원활한 배수가 이루어지도록 하는 2아치터널 및 그 시공방법을 제공하고자 함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 중앙지지벽의 외부로 물이 누수되지 않도록 하여 동절기 결빙으로 인해 터널을 운행하는 자동차 및 탑승자의 안전사고를 방지할 수 잇는 2아치터널 및 그 시공방법을 제공하고자 함이다.
도 1a 내지 도 1e 는 일반적인 2아치터널의 시공방법을 순서에 따라 개략적으로 도시한 단면도
도 2 는 도 1b 를 확대도시한 단면도
도 3 은 도 2의 'A'를 확대도시한 단면도
도 4 는 본 발명에 의한 2아치터널 시공방법에 의해 완성된 실시예를 도시한 시공단면도.
도 5 는 상기 도 4의 2아치터널의 파일롯 터널을 확대도시한 단면도.
도 6 은 상기 파일롯 터널 내부의 중앙지지벽와 터널 천단부 사이에 개재되는 영구서포터를 도시한 정면도.
도 7 은 상기 파일롯 터널 내부의 중앙지지벽와 터널 천단부 사이에 임시적으로 개재되는 임시서포터를 도시한 정면도.
도 8 은 파일롯 터널의 천정면을 정리하는 천정면 정리기구를 도시한 정면도.
도 9 은 본 발명에 의한 중앙지지벽을 확대도시한 단면도.
도 10a와 도 10b 는 본 발명에 의한 중앙지지벽의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 11 은 본 발명에 의한 중앙지지벽의 상면도
도 12 는 도 9의 I-I 단면도로써, 본 발명에 의한 중앙지지벽의 횡단면도.
도 13 과 도 14 는 상기 영구서포터와 임시서포터의 다른 실시예를 도시한 평면도.
도 15 는 본 발명에 의한 2아치터널의 다른 실시예를 도시한 시공단면도.
도 16은 본 발명에 의한 2아치터널의 또 다른 실시예를 도시한 단면도
도 17은 도 16의 사시도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 파일롯 터널 20,30: 본선터널
10a: 파일롯 터널 천정면 130: 중앙지지벽 기둥부
100: 중앙지지벽 150: 중앙지지벽 확장부
110: 중앙지지벽 베이스 160: 라이닝 연결면
170: 배수면 180: 수팽창수지
50: 배수관 70: 배수로
210,250: 영구서포터 230,270: 임시서포터
300: 천정면 정리기구 400: I빔
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파일롯 터널과; 상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과; 상기 중앙지지벽과 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터와; 일측은 본선 터널쪽으로 향하여, 타측은 상기 중앙지지벽의 상부에 접하는 방수막을 포함하는 것을 특징으로 하는 2아치터널을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 2아치터널의 시공이 간단해지며 또한 2 아치터널의 방수 성능이 향상되게 된다.
본 발명의 구성 및 시공방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래도면부호를 그대로 인용하기로 한다.
도 4 는 본 발명의 2아치터널 시공방법에 의해 완성된 2아치터널의 일실시예를 도시한 시공단면도이고, 도 5 는 2아치터널의 파일롯 터널을 확대도시한 단면도이다.
본 발명의 2아치터널은 도 4 에서 보는 바와 같이, 크게 좌우 양측으로 차량이 운행되는 아치형의 본선터널(20)(30)과, 상기 2개의 본선터널(20)(30)의 경계를 이루면서 2아치터널의 중앙을 지지하는 중앙지지벽(100)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서는 상기 중앙지지벽(100)이 본선터널의 중앙에 미리 굴착되는 파일롯 터널(10)의 천정부(10a)에 접촉되지 않고 이격되며, 상기 이격된 공간에는 서포터(210)(230)가 개재된 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 2아치터널의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시예의 상기 중앙지지벽(100)은 터널 바닥면에서 부터 동일한 폭으로 직립한 기둥부(130)와 상기 기둥부(130)의 상부에서부터 선형적으로 확대되는 바람직하게는 부채꼴형상의 확장부(150)을 포함하여 구성된다. 상기 중앙지지벽(100)의 바닥면에는 상기 중앙지지벽(100)를 지지하는 동시에 터널길이 방향으로 형성된 배수로(70)가 매설되어 있는 베이스(110)가 설치되어 있다.
상기 중앙지지벽(100)의 상단부는 외곽부에 비해 중앙부의 높이가 다소 낮도록 구배를 형성하고 있으며, 상기 중앙지지벽(100)의 중앙 종방향으로는 배수관(50)이 매설된다. 상기 배수관(50)은 배수로(70)와 연결된다. 상기 중앙지지벽(100) 상단부에 구배를 갖도록 한 이유는 수분이 중앙지지벽(100)의 상단부로 침투되었을 때 자연스럽게 배수관(50) 쪽으로 흘러내릴 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 상기 파일롯 터널(10)의 양측으로 굴착된 2개의 본선터널(20)(30)은 아치형상을 이루고 있으며, 상기 본선터널(20)(30)의 아치면(21)(31)에 형성된 곡률과 중앙지지벽 확장부(150)의 측면 곡률은 본선터널(20)(30)의 아치면(21)(31)과 일련의 연속성을 갖도록 동일한 곡률 또는 유사한 곡률을 갖도록 형성됨이 바람직하다.
상기 중앙지지벽(100)과 파일롯 터널(10)의 천정부(10a) 사이에는 서포터(210)(230)가 개재된다. 도 6과 도 7에 본 발명에 관련된 영구서포터와 임시서포터의 단면도를 각각 도시하였다.
상기 서포터(210)(230)는 파일롯 터널(10)의 붕괴를 방지함과 동시에 파일롯 터널(10)의 양측으로 본선터널(20)(30)을 발파할 때 중앙지지벽(100)과 함께 발파충격을 지지할 수 있도록 하기 위해 설치하는 부재이다.
상기 서포터(210)(230)는 중앙지지벽(100)과 터널의 천정면(10a) 사이에 영구적으로 설치하는 영구서포터(210)와 본선터널 발파시에만 설치하였다가 발파가 끝나면 제거하여 재활용하는 임시서포터(230)의 2가지로 구성된다.
상기 영구서포터(210)는 도 6에 보는 바와 같이, 곡면을 갖는 패널(211)과, 상기 패널(211) 하부에서 하중을 지지하는 지지프레임(213)과, 상기 지지프레임(213) 하부에 설치된 받침부(215)를 포함하여 구성된다.
상기 영구서포터(210)를 설치시이에는 중앙지지벽(100)의 상단에 영구서포터를 올려놓은 후 지렛대 또는 잭(jack)을 사용하여 지지프레임(213)과 패널(211)을 승강시키고 상기 패널(211)이 터널 천정면(10a)에 완전히 밀착되도록 한다. 이후 중앙지지벽(100) 상단과 영구서포터(210)간의 유격에 소정두께의 철판(201)을 끼워넣어 고정시킨다.
상기 영구서포터(210)의 패널(211)은 터널 천정면(10a)의 곡률과 동일한 곡률을 갖도록 형성함이 바람직하며, 상기 패널(211)과 천정면(10a) 사이에는 압축고무패드(217)를 개재하여 지지력을 극대화시킬 수 있다.
상기 영구서포터(210)는 중앙지지벽(100)이 파일롯 터널(10)로 진행되어감에 따라 상기 중앙지지벽(100)의 상단부에 소정간격으로 설치하고, 영구적으로 그 터널 천정부(10a)를 지지하도록 한다.
중앙지지벽(100)이 터널 내측으로 시공된 후에는 본선터널의 발파작업이 이루어지게 된다. 상기 본선터널을 발파할 때에는 파일롯 터널(10)의 측면에 폭약을 설치하여 발파하는바, 이때 발생하는 충격으로부터 영구서포터(210)와 임시서포터(230)를 설치하여 지지한다.
도 7에 도시된 임시서포터(230)는 압축고무패드(237)가 부착된 패널(231)과, 상기 중앙지지벽(100) 상단에 얹혀 패널(231)을 승강시키는 승강부(233)로 구성된다. 상기 승강부(233)는 스크류 잭(screw jack) 또는 래크 잭(rack jack)을 사용함이 가능하다.
한편, 최초에 굴착된 파일롯 터널(10)의 천정부(10a)는 표면이 매끄럽게 정리되지 않은 상태로 암괴들이 돌출되어 울퉁불퉁한 상태가 된다. 이렇게 비평탄한 터널의 천정면(10a)은 영구서포터(210)나 임시서포터(230)가 장착되기 전에 매끄럽게 정리하여야 서포터(210)(230)가 천정면(10a)에 밀착접촉하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
이를 위하여 중앙지지벽(100)이 세워지고, 서포터(210)(230)를 장착하기 전에 미리 도 8 에 도시된 터널 천정면 정리기구(300)를 사용하여 천정면(10a)을 평탄화시킨다. 상기 천정면 정리기구(300)는 천정면(10a)의 설계곡률과 동일하게 형성된 곡률을 갖는 면정리부(310)와, 상기 면정리부(310)를 승강시키는 승강부(330)로 구성된다.
상기 면정리부(310)는 경도가 큰 금속재로 형성되며, 상기 면정리부(310)를 터널 천정부(10a)에 밀착시키는 승강부(330)는 면정리부(310) 하부에 부착된 외부원통(311)과, 상기 외부원통(311) 내부에 삽입가능하도록 형성된 내부원통(331)이 구비된 미동조절 잭(333:jack)을 포함한다. 상기 미동조절 잭(333)은 통상 차량을 승강시킬 때 사용하는 잭을 채용함이 바람직하다.
상기 외부원통(311)과 내부원통(331)에는 상하로 다수개의 통공(311a)(331a)이 형성되어 있으며, 상기 외부원통(311)의 통공(311a)과 내부원통(331)의 통공(331a)을 일치시킨 상태에서 핀(350)을 꽂아 면정리부(310)가 천정면(10a)과 근접하도록 조절한다. 이후 내부원통(331)의 하부에 구비된 미동조절 잭(333)을 이용하여 내부원통(331)을 조금씩 상승시키면 맞물린 외부원통(311)이 상승하면서 면정리부(310)가 파일롯 터널 천정부(10a)에 밀착된다.
면정리부(310)가 파일롯 터널 천정부(10a)에 밀착되면 울퉁불퉁한 터널 천정면(10a)과 면정리부(310) 사이에 유격(40)이 발생하게 된다. 이러한 유격(40)사이로 콘크리트 또는 몰타르(500)를 주입, 타설하고 일정시간 양생한 뒤에 상기 면정리부(310)를 탈거하면 파일롯 터널(10)의 천정면(10a)이 매끄럽게 평탄화된다.
이와 같이 파일롯 터널 천정면(10a)이 정리된 후 영구서포터(210) 또는 임시서포터(230)를 장착하게 되면, 터널 천정면(10a)에 완전히 밀착되도록 할 수 있어 중앙지지벽(100)과 파일롯 터널 천정부(10a)간의 지지력이 더욱 향상된다.
도 9 에 도시된 중앙지지벽(100)의 확대단면도를 참조하여 중앙지지벽(100)의 내부구조에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
상기 중앙지지벽(100)의 상부는 가운데부분에 오목하게 단차진 부분이 형성되고, 상기 오목하게 형성된 부분의 양측 상부에는 라이닝 연결면(160)이 형성된다. 상기 라이닝 연결면(160)사이의 중앙부분은 본선터널이 발파된 후 본선터널면에 지보(도시생략)를 시공할 때 지보의 단부가 거치되고, 또한 상기 지보와 지보 사이에는 중앙지지벽(100)의 상측에 유입된 수분이 배수되는 배수면이 형성된다. 상기 라이닝 연결면(160)은 본선터널의 아치면 전체면에 걸쳐 타설되는 라이닝 콘크리트(9)가 위치하는 부분이다.
상기 오목하게 형성된 부분(이하 배수면이라 함)은 소정의 구배를 갖도록 형성된다. 상기 구배는 가운데측으로 하강하도록 형성되며 중앙지지벽(100) 중앙에 매설되는 배수관(50)의 양측으로 형성된다. 상기 구배는 2% 내지 5%가 바람직하다.
상기 지보거치부(171)는 배수면(170)과 달리 곡선으로 휘어진 지보가 거치되기 쉽도록 중앙부가 승강된 형태의 경사면을 갖도록 구배가 형성됨이 바람직하다. 상기 지보거치부(171)는 중앙지지벽 상단부에 콘크리트 타설시 소정간격으로 구배를 주어 형성함도 가능하고, 강철판 또는 블럭을 형태에 맞게 제작하여 중앙지지벽(100) 상단에 얹을 수도 있다.
상기 배수관(50)은 중앙지지벽(100)이 시공될 때 내부에 매설되도록 하며, 파일롯 터널(10) 혹은 본선터널의 상측에서 유입된 수분이 터널면 전체에 형성된 방수막(60)을 타고 중앙지지벽(100)으로 흘러내린 후 배수면(170)의 구배에 의해 자연스럽게 배수관(50)으로 배출되도록 한다.
상기 배수면(170)의 양단 내벽측에는 수팽창수지(180)가 설치된다. 상기 수팽창수지(180)는 고무재질 수지의 일종으로써 수분이 접촉하면 2~5배가량 팽창하여 더 이상 수분이 통과하지 못하도록 하는 수분침투 방지재이다. 결국 터널 상부로 스며드는 수분은 본선터널이나 파일롯 터널(10)의 방수막(60)에 의해 중앙지지벽(100) 또는 본선터널 외측으로 흘러내리고, 중앙지지벽(100) 상단으로 흘러내린 수분은 수팽창수지(180)에 접촉하고 상기 수팽창수지(180)가 팽창됨에 따라 본선터널 안쪽으로 배출되지 않고 중앙의 배수관(50)을 타고 흘러내려 배수로(도시생략)로 빠져나가게 되는 것이다.
도 10a 는 상기 중앙지지벽(100)의 다른 실시예로써, 별도의 배수면을 따로 형성하지 않고 라이닝 연결면(160)에 구배가 형성된 중앙지지벽을 나타내고 있다. 이와 같이, 라이닝 연결면(160)이 직접 구배를 갖도록 형성함도 가능하다. 뿐만 아니라 도 10b와 같이 라이닝 콘크리트(9)가 본선터널 아치면 전체면에서부터 중앙지지벽 외벽까지 일체로 타설되도록 함도 가능하다. 도 10b와 같이 중앙지지벽 외벽에 라이닝 콘크리트(9)를 타설하는 경우에는 중앙지지벽(100)의 폭을 다소 줄일 수 있고, 또한 중앙지지벽(100) 높이를 낮추어도 안정적으로 시공될 수 있다.
도 11 은 상기 중앙지지벽(100)의 상측을 도시한 상면도로써, 도면에서 보는 바와 같이, 라이닝 연결면(160) 내측으로 배수면(170)과 지보거치부(171)가 형성되고, 상기 배수면(170) 양단에 수팽창수지(180)가 부착되며, 중앙에는 소정 간격마다 배수관(50)이 형성되어 있다. 이로 인해 스며든 수분은 배수관(50)으로만 배출되고 중앙지지벽(100) 바깥으로는 배출되지 않게 되어 결빙에 의한 안전사고를 예방할 수 있다.
도 12 는 도 9의 I-I 단면을 도시한 것으로써, 본 발명의 중앙지지벽(100)의 횡단면을 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 중앙지지벽(100)의 내부에는 소정 간격으로 I빔(400)이 매설될 수 있다. 상기 I빔(400)이 매설되게 되면 콘크리트로만 채웠을 때보다 압축강도가 향상되므로 같은 압축강도를 지니면서도 종래 보다 중앙지지벽의 폭을 줄일 수 있게 된다. 상기 중앙지지벽(100)의 폭을 감소시키면 기하구조를 개선하여 차량의 운행흐름을 더욱더 안전하고 원활하게 할 수 있다. 중앙지지벽(100)의 폭이 크게 되면, 원거리에서 터널 입구로 차량이 진행할 때 차선의 분리구간이 넓어져 차량이 중앙지지벽에 충돌할 가능성이 있으나, 본 발명과 같이 중앙지지벽(100)폭이 좁아지면 이와 같은 위험을 방지할 가능성이 커진다.
도 13 과 도 14 는 본 발명에 의한 영구서포터(250)와 임시서포터(270)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도면에서 보는 바와 같이, 영구서포터(250)와 임시서포터(270)의 패널면(251)(271)은 라운드 되어 있지 않고 평평하게 형성된다. 상기와 같이 패널(251)(271)이 평탄하게 형성되면, 상기 패널(251)(271)과 파일롯 터널 천정부(10a) 사이에 콘크리트 또는 몰타르(500)를 채워넣어야 하는 단점이 있지만, 상기 서포터(250)(270)들은 파일롯 터널 천정부(10a)의 곡률에 상관없이 모든 터널에 재사용이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기와 같은 영구서포터(250)와 임시서포터(270)를 사용할 경우에는파일롯 터널 천정면 정리기구(300)를 생략하고 바로 서포터(210)(230)의 사용이 가능하다.
도 15 는 본 발명에 의한 2아치터널의 다른 실시예로서, 도 10b에 도시된 바와 같이 중앙지지벽(100)의 외벽에 라이닝 콘크리트(9)가 타설된 형태를 갖는 2아치터널을 도시한 시공단면도이다. 이때, 상기 중앙지지벽 및 라이닝 콘크리트(9)를 포함한 폭은 도 4에 도시된 중앙지지벽(100)의 폭과 동일 또는 유사하도록 함이 바람직하다.
이하 본 발명에 의한 2아치터널의 시공방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 터널시공상 일반적으로 중복되거나 당업자에게 자명한 사항은 생략하기로 한다.
먼저 설계된 본선터널(20)(30)을 굴착하기 전에 중앙지지벽(100)을 세우기 위한 파일롯 터널(10)을 굴착한다.
상기 파일롯 터널(10)이 굴착된 후 지면에서 소정높이로 중앙지지벽(100)을 시공한다. 상기 중앙지지벽(100)의 콘크리트를 타설하고, 상기 중앙지지벽(100)의 내부 중앙에는 배수관(50)을 매설함과 아울러 중앙지지벽(100) 상단부는 상기 배수관(50)측으로 소정 구배를 갖도록 한다.
상기 중앙지지벽(100) 상단부에 천정면 정리기구(300)를 장착하여 파일롯 터널 천정부(10a)를 매끄럽게 정리한다. 만일 평평한 패널을 갖는 영구서포터(250)나 임시서포터(270)를 사용할 경우에는 상기 면정리 작업을 생략하여도 무방하다.
상기 중앙지지벽(100)과 터널 천정면(10a) 사이에 영구서포터(210)와 임시서포터(230)를 설치하여 중앙지지벽(100)과 천정면(10a) 사이를 지지한다.
상기 파일롯 터널(10)의 양측을 발파하여 본선터널(20)(30)을 굴착한다. 본선터널의 굴착후 상기 서포터 중 임시서포터(230)를 제거하여 중앙지지벽(100)이 진행됨에 따라 재사용한다.
이와 같은 과정으로 새로운 2아치터널을 시공함으로써 시공성을 향상시킬 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 2아치터널의 또 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예도 상술한 실시예와 본질적인 원리는 같다. 다만, 본 실시예를 상술한 실시예를 더욱 개량한 것이며 특히 방수 성능을 향상시킨 것이다.
본 실시예에서도 상술한 실시예와 동일하게 중앙지지벽(100)의 상단은 파일롯 터널의 천정부(10a)에 접촉되지 않고 소정 거리 이격되며, 상기 이격된 공간에는 서포터(210)(230)가 개재된다. 미설명된 부호 12는 숏크리트이며, 이는 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
중앙지지벽(100)을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
중앙지지벽(100)의 상부는 외곽부에 비해 중앙부의 높이가 다소 낮도록 구배를 형성하고 있다. 중앙지지벽(100)의 외곽부는 후에 라이닝 콘크리트(9)와 연결되는 라이닝 연결부(160)를 가지며, 중앙부는 중심 방향으로 소정 구배를 가져 물이 배수관(50)으로 흐르도록 하는 역할을 주로 하는 배수면(170)이다. 배수면(170)은 배수 효과를 향상시키고 구조물의 안정성을 위하여 소정 방식으로 방수 처리되는것이 바람직하다. 라이닝 연결부(160)는 상술한 실시예처럼 대략 수평을 유지하여도 되지만, 도 16에 도시한 바와 같이, 소정 각도 경사를 가져도 된다. 라이닝 연결부(160)의 경사도는 시공의 편의를 위하여 적절히 선정하는 것이 가능하다.
한편, 파이롯 터널(10)과 라이닝 콘크리트(9)의 사이에는 방수막(60)이 설치된다. 즉, 방수막(60)의 일측은 본선 터널 방향으로 향하게 되며, 타측은 중앙지지벽(100)의 상부의 소정 위치에 접하게 된다. 그리고, 중앙지지벽(100) 방향의 방수막(60)은 끝단에 유공관(500)이 설치되는 것이 바람직하며, 상기 유공관(500)에는 소정 간격으로 횡배수관(510)이 연결되는 것이 더욱 바람직하다. 물론, 중앙지지벽(100)의 중앙에는 종방향으로는 배수관(50)이 매설되며, 상기 배수관(50)은 배수로(70)와 연결된다. 그리고, 배수관(50)의 상부에는 부직포(52)를 이용하고 잡석다짐을 하는 것이 바람직하다. 또한, 중앙지지벽(100)의 상부 소정 위치 예를 들어 라이닝 연결부(160)와 배수면(170)의 경계 바람직하게는 방수막(60)의 외측에 지수판(560)을 설치할 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성하면, 터널의 상부에서 흘러내린 수분이 방수막(60)에 막혀 라이닝 콘크리트(9) 외부 즉 터널의 외부로 흐르지 않게 된다. 수분은 방수막(60)을 따라서 중앙지지벽(100)의 중앙 방향으로 흐르게 되고, 결국 유공관(500)에 모이게 된다. 유공관(500)에 모인 수분은 상기 유공관(500)에 연결된 횡배수관(510)을 통하여 수직 방향으로 설치된 배수관(50)으로 흘러 유도 배수된다. 그리고, 유공관(500)에 모이지 않은 수분은 배수면(17)을 따라 직접 중앙 배수관(50)으로 흐르게 된다. 따라서, 본 실시예에 의하면 방수 성능이 현격하게 향상되게 된다.
한편, 상술한 실시예들에서 서포터(210)(230)와 서포터의 사이에 채움 콘크리트를 채워 넣어도 된다. 그리고, 상술한 실시예들에서는 서포터(210)(230)의 일예로서 강구조물을 도시 및 설명하였다. 그러나, 서포터는 이에 한정되지 않는다. 왜냐하면, 본 발명에서는 방수막(60) 설치 등과 같은 작업성을 향상시키지 위하여 중앙지지벽(100)을 파이롯 터널(10)의 천정부(10a)와 소정 거리 이격시켰으므로 나중에 본선 터널 발파시 하중 지지를 주역할로 하기 위하여 중앙지지벽(100)과 파이롯 터널(10)의 사이에 설치되는 것이 서포터(210)이기 때문이다. 따라서, 서포터(210)는 상술한 강구조물에 한정되지 않으며 상술한 기능을 만족하는 것은 어떤 것이라도 사용이 가능하며 예를 들어 철근 콘크리트 벽체 등과 같은 콘크리트물을 이용하여도 된다. 물론, 콘크리트물과 강구조물을 병행하여 서포터로 사용하는 것도 가능하다. 콘크리트물을 서포터로 사용하는 경우에는 콘크리크물을 소정 간격으로 설치하여도 되고, 연속적으로 설치하여도 된다.
본 발명에 의한 2아치터널 및 그 시공방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 종래 파일롯 터널 굴착후 중앙지지벽을 콘크리트로 타설할때 베이스, 보강부, 기둥, 라이닝연결부, 크라운의 순서로 모두 5번의 거푸집을 사용하여 시공하였으나, 본 발명에서는 종래 라이닝 연결부 및 크라운을 생략할 수 있어 작업성이 향상된다.
둘째, 중앙지지벽를 설치할때 파일롯 터널의 천정부와 연결되도록 콘크리트를 타설하지 않아도 되므로 시공성이 향상된다.
셋째, 터널의 상부에서 침투한 수분이 중앙지지벽 외부로 배출되지 않으므로 겨울철 안전사고를 방지할 수 있다.
넷째, 임시서포터는 중앙지지벽을 시공해서 나아갈 때마다 재활용 할 수 있으므로 시공비용이 절감된다.
다섯째, 영구서포터나 임시서포터가 터널의 천정면과 밀착시 본선터널 발파에 따른 전단응력을 지지해주므로 충격완화 효과가 증가하고, 본선터널의 발파량 조절이 가능하므로 시공비용이 절감된다.
여섯째, 중앙지지벽 내부에 I빔을 매설함으로써 중앙지지벽 폭을 감소시킬 수 있어 도로의 기하구조를 향상시킴으로써 안정성을 확보한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 파일롯 터널과;
    상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 상기 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과;
    상기 중앙지지벽과 상기 파이롯 터널의 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터와;
    일측은 본선 터널쪽으로 향하며, 타측은 상기 중앙지지벽의 상단부로 향하는 방수막을 포함하는 것을 특징으로 하는 2아치터널
  2. 제1항에 있어서, 상기 방수막의 내측에는 유공관이 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방수막의 외측에는 지수판이 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중앙지지벽에는 배수관이 설치되며,상기 배수관과 상기 유공관의 사이에는 횡배수관이 설치되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  5. 제3항에 있어서, 상기 중앙지지벽의 상단부는 내측으로 소정 각도 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  6. 파일롯 터널과;
    상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 상기 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과;
    상기 중앙지지벽과 상기 파이롯 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터를 포함하여 구성되며, 상기 중앙지지벽의 상단부에 형성되여 라이닝 콘크리트와 연결되는 라이닝 연결부는 소정 각도 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  7. 제6항에 있어서, 상기 2아치터널은 일측은 본선 터널쪽으로 향하며, 타측은 상기 중앙지지벽의 상단부로 향하는 방수막을 다욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널
  8. 파일롯 터널과;
    상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 상기 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과;
    상기 중앙지지벽과 상기 파이롯 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터를 포함하여 구성되며, 상기 서포터가 설치되는 부분은 콘크리트로 채워지는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 2아치터널은 일측은 본선 터널쪽으로 향하며, 타측은 상기 중앙지지벽의 상단부로 향하는 방수막을 다욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  10. 파일롯 터널과;
    상기 파일롯 터널의 중앙에 형성되고, 상단부가 상기 파일롯 터널의 천정부와 이격된 중앙지지벽과;
    상기 중앙지지벽과 상기 파이롯 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 개재되는 서포터를 포함하여 구성되며, 상기 서포터는 강구조물 및 콘크리트물 중의 최소한 1개로 구성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  11. 제10항에 있어서, 상기 2아치터널은 일측은 본선 터널쪽으로 향하며, 타측은 상기 중앙지지벽의 상단부로 향하는 방수막을 다욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2아치터널.
  12. 파일롯 터널을 굴착하는 단계와;
    상기 파일롯 터널의 중앙에 상기 파일롯 터널의 천정부와 이격되도록 소정 높이의 중앙지지벽을 설치하는 단계와;
    상기 중앙지지벽과 상기 파이롯 터널 천정부 사이의 이격된 공간에 서포터를 설치하는 단계와;
    상기 파일롯 터널의 양측에 본선터널을 굴착하는 단계와;
    일측은 상기 중앙지지벽의 상부로 향하고 타측은 상기 터널 천정부로 향하는 방수막을 설치하는 단계를 포함하여 구성되는 2아치터널.
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