KR100553979B1 - 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 본인의 선출원발명인 특허출원 제2002-36953호 및 실용신안등록 제274812호의 기술내용을 좀 더 개량고안하여 튼튼하고 견고하며 방수까지도 완벽한 터널형성용 구조물 구조를 빠른시간내에 시공할 수 있도록 한 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 것으로,

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,

응력재삽입공에 강관연결파이프나 각종 빔(beam)으로된 응력재를 삽입한다음 강관내면에 덧대어지는 강판으로 강관과 응력재를 용접하여 강관들을 서로 연결함으로써 연결상태가 매우 견고함은 물론 상기 응력재의 양측단에 플랜지나 강봉을 일체로 돌출성형하여 응력재가 강관으로부터 이탈되지 않기 때문에 구조적으로 안전한 구조체를 형성할 수 있도록 하며,

강관과 강관을 연결하는 응력재를 설치하기 위한 응력재삽입공을 통해 방수용 철판을 상측에 다양한 방법으로 용접설치할 수 있으므로 터널부내부로 물이 침 투하는 것을 완벽하게 방지하도록 하며,

실시예1의 경우에는 방수용 철판을 용접설치하기 위해서 응력재삽입공을 통해 외부로 파낸 흙으로 인해 생기는 빈공간이, 강관내면에 형성한 부식방지용 그라우트주입구를 통해 주입되는 그라우트재나 콘크리트에 의해 가득 채짐으로써, 주위가 고결됨과 동시에 강관 및 응력재 그리고 방수용 철판이 감싸지므로 구조적으로도 매우 튼튼하게 되며, 강관 및 응력재 그리고 방수용 철판이 부식되지 않기 때문에 수명이 연장되고 구조적으로도 더욱 안정되도록 하며,

실시예2의 경우에는 상기 응력재삽입공에 설치되는 응력재의 양을 최소화하도록 함은 물론,

상기 응력재삽입공의 설치공간을 통해 강관과 강관사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써,

터널벽면을 형성하기 위해서 사용되는 숏크리트 또는 뿜칠채 및 콘크리트등의 터널벽면형성용 마감재가 미리 매꾸어진 공간부피만큼 적게 소비되도록 하는 등,

결국, 본 발명은 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 있도록 하는등 결과적으로 작업상 위험성을 완전배제하여 안심하고 터널을 형성할 수 있도록 하는 것은 물론 적은 인력과 장비 및 자재를 사용토록 하여 경제적이고 튼튼한 터널을 구축할 수 있는 것이다.

Description

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

도1은 종래 발명의 일실시예도.

도2는 종래 발명의 다른 실시예도.

도3는 본 발명을 실시하는데 사용되는 선도관과 파이프의 구성도.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따라 시공완료된 터널구조물의 구성상태도.

도5a,도5b,도5c,도5d,도5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물을 시공하는 요부 상태도로서,

도5a는 방수용철판의 일 설치상태를 보인 정면도.

도5b는 방수용철판의 일 설치상태를 보인 측면도.

도5c는 그라우팅주입구를 통해 방수용철판상면에 부식방지용 그라우트재나 콘크리트재를 타설한 상태를 보인 정면도.

도5d는 그라우팅주입구를 통해 방수용철판상면에 부식방지용 그라우트재나 콘크리트재를 타설한 상태를 보인 측면도.

도5e는 구조물설치 완성도.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 시공완료된 터널구조물의 구성상태도.

도7a,도7b,도7c,도7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물을 시공하는 요부 상태도로서,

도7a는 응력재삽입구멍을 형성하기 위한 절개면에서 방수용 철판을 설치한 상태를 보인 정면도.

도7b는 응력재삽입구멍을 형성하기 위한 절개면에서 방수용 철판을 설치한 상태를 보인 측면도.

도7c는 강관과 강관사이를 소정깊이로 흙을 파내고 그라우트재나 콘크리트로 메꾼상태를 보인 정면도.

도7d는 구조물설치 완성도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10:강관 12:응력재삽입공

16:강관연결파이프 16a:플랜지

16b:강봉 20:선도관

21:토류 방지판 투입구 30:압입 방향 조정장치

40:토류 방지판 70:그라우팅부

100:강판 120:방수용 철판

125:보강판 200:그라우트주입구

210,220:공간 300:응력재

400:콘크리트 500:터널부

600:거푸집 700:터널벽면

본 발명은 터널굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 본인의 선출원발명인 특허출원 제2002-36953호 및 실용신안등록 제274812호의 기술내용을 좀 더 개량고안하여 튼튼하고 견고하며 방수까지도 완벽한 터널형성용 구조물 구조를 빠른시간내에 시공할 수 있도록 한 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 그 구조에 관한 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(1)을 다수개의 볼트로 연결하여서된 지보공(1)을 구조물 내측전체에 걸쳐 설치한다음 그내측으로 콘크리트(400)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 터 널굴착을 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(1)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 위험성 이 없고, 작업을 일관되게 능률적으로 할 수 있도록 미리 땅을 굴착하지 않은 상태에서 일시에 연속적인 굴착 공사만을 할 수 있도록 지하터널 형성용 구조물 설치방법이 안출되었는데, 이는 첨부도면 도2에 도시된 바와같이, 1.5m~2m의 대구경 강관을 터널시공예정면을 따라 지중에 압입한 다음, 상기 강관(10)과 강관(10)사이에 소구경파이프(2)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(50)를 형성한다음, 상기 강관(10)들 측면의 대향되는 일정길이의 곡면 부위를 절개하여 상호 개방된 절개부를 형성하고 절개된 절개부의 상,하 양끝을 철판(3)으로 용접연결한 후 강간지주(strut)(4)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(2)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(2)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(3)으로 용접연결한 후 강간지주(strut)(4)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(5)로 채우는 작업에 있어서, 자재비가 과다하게 들며, 시공물량이 적을 경우 스치로폴(5)의 구매가 어려워 강관(10)에 맞추어 스티로폴(5)을 가공하거나 주문생산하여야 하고, 강관(10)의 치수가 달라지면 치수에 맞는 스치로폴(5)을 재 구입하여야 하므로 불편하였다.

그리고, 공사완료후 스티로폴(5)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.

이와같은 문제점을 감안하여 본인이 안출하여 등록된 실용신안등록 제274812호가 있는데 이는 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,

강관내에 거푸집이 설치하고 거푸집이 설치된 강관내에 먼저 철근배근을 한상태에서 콘크리트를 타설하여 구조물의 설치시는 물론 설치후에도 그 구조물이 구조적으로 매우 견고하여 터널굴착 작업을 안정적으로 할 수 있도록 한 본인의는 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 하여 준 것이다.

본 발명은 상기와 같은 본인의 선출원발명인 특허출원 제2002-36953호 및 실용신안등록 제274812호와 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,

터널부 내측으로 돌출되는 강관의 내측면을 절단하지 않고 그대로 사용하여 튼튼한 구조체를 얻을 수 있도록 함은 물론,

응력재의 설치방법을 달리하여 응력재의 설치를 최소화 하면서도 구조적으로 안전한 구조체를 형성할 수 있도록 하며,

또한, 강관과 강관을 연결하는 응력재를 설치하기 위한 응력재삽입공을 통해 방수용 철판을 상측에 다양한 방법으로 용접설치할 수 있도록 하여 터널부내부로 물이 침투하는 것을 완벽 하게 방지토록 하며,

응력재삽입공을 통해 파내진 흙에 의해 생긴 공간에 그라우트재나 콘크리트를 타설하여 주위를 고결시킴과 동시에 방수용 철판 등의 부식을 방지하도록 하며,

상기 응력재삽입공의 설치공간을 통해 강관과 강관사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써,

터널벽면을 형성하기 위해서 사용되는 숏크리트 또는 뿜칠채 및 콘크리트등의 터널벽면형성용 마감재의 사용을 최소화 하도록 하는 등의 튼튼하고 견고하며 방수까지도 완벽한 터널형성용 구조물 구조를 시공할 수 있는 특수한 방법의 지하터널 형성용 구조물 설치방법을 제공하여 빠른시간내에 지하터널 형성용 구조물 구조를 얻을 수 있도록 함에 그 목적을 둔 것이다.

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

실시예1

본 발명의 실시예1을 첨부도면 도3 내지 도5e에 의거 상세히 설명한다.

(강관압입 위치측량 및 선도관설치공정)

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 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 한다.

(토류방지판 설치공정)

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

(갱외 그라우팅 공정)

상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)에 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(70)를 형성함으로써 강관(10)하부 굴착시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 한다.

(응력재설치공정)

상기 갱외 그라우팅(70) 및 강관(10)압입이 완료되면 강관(10)들 측면을 소정간격으로 절개하여 응력재삽입공(12)을 형성하고 이를 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 흙을 파낸다음, 이 공간(210)을 통해 응력재삽입공(12) 상측이나 하측 또는 그 사이중 어느 한 곳의 강관(10)과 강관(10)사이를 방수용 철판(120)으로 용접연결하여 방수가 되도록 한 후에, 응력재삽입공(12)에 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)등으로된 응력재(300)를 삽입하고 강관(10)과 응력재(300)를 용접하여 강관(10)들을 서로 연결함과 동시에 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출형성하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 방지한다.

(부식방지공정)

상기 강관(10)내면에 부식방지용 그라우트주입구(200)를 응력재(300)상측이나 응력재(300)와 응력재(300) 사이에 위치토록 설치하고, 그라우트주입구(200)를 통해 그라우트재및 콘크리트를 주입하여 빈 공간(210)을 가득 채워지도록 하여 주위를 고결시킴과 동시에 강관(10)과 강관연결용 응력재(300) 및 방수용 철판(120)에 그라우트재 및 콘크리트재가 감싸지도록 하여 부식되지 않도록 한다.

(강관내 콘크리트타설공정)

상기 부식방지공정이 완료되면 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시킨다.

(터널면굴착공정)

상기 강관(10)내부 전체에 주입된 콘크리트(400)가 모두 양생되면 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착한다.

(마감처리 공정)

상기 터널굴착공정이 끝나면 터널바닥면을 형성하고 강관(10) 및 방수용 철판(120)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 미려하게 형성한다.

실시예2

본 발명의 실시예2를 첨부도면 도6 내지 7d에 의거 상세히 설명한다.

(강관압입 위치측량 및 선도관설치공정)

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 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 한다.

(토류방지판 설치공정)

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

(갱외 그라우팅 공정)

상기 강관(10)압입 및 토류방지판(40)의 설치가 완료되면 강관(10)에 형성되는 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(70)를 형성함으로써 강관(10)하부 굴착시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 한다.

(응력재설치공정)

상기 갱외 그라우팅(70) 및 강관(10)압입이 완료되면 강관(10)들 측면을 강관들끼리 서로 엇갈리게 대칭으로 띄엄띄엄 절단하여 공간을 확보하고 응력재삽입 공(12)을 형성하여 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)으로된 응력재(300)를 설치한다음 절단면에서 강관(10)과 강관(10)을 방수용 철판(120)으로 모두 연결하여 방수가 되도록 용접하고, 방수용 철판(120)하측에 보강판(125)을 부착하여 응력을 부담시킴으로 응력재(300)의 설치를 최소화하고 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출성형하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 방지 한다.

여기서, 상기 방수용 철판(120)과 응력재(300)의 설치순서는 바뀔수 도 있다.

(메꿈공정)

상기 응력재삽입공(12)의 설치공간을 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간(220)에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워준다.

이렇게 하면 터널벽면형성용 마감재의 소비를 최소화할 수 있다.

(강관내 콘크리트타설공정)

상기 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 갱외 메꿈공정이 완료되면 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시킨다.

(터널면굴착공정)

상기 강관(10)내부 전체에 주입된 콘크리트(400)가 모두 양생되면 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착한다.

(마감처리 공정)

상기 터널굴착공정이 끝나면 터널바닥면을 형성하고 강관(10)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 미려하게 한다.

상기와 같이 본 발명은 강관(10)과 강관(10)의 하측을 절단하지 않고 통채로 사용하는 것은 물론 상기 응력재삽입공(12)에 강관연결파이프(16)나 각종 빔(beam)(미도시)으로된 응력재(300)를 삽입한다음 강관(10)내면에 덧대어지는 강판(100)으로 강관(10)과 응력재(300)를 용접하여 강관(10)들을 서로 연결함으로써 연결상태를 매우 견고하게 할 수 있어서 구조적으로 매우 튼튼하고 안정적이다.

이때, 강판(100)은 원형 또는 사각형등 다양한 형태로 사용가능한데 특히 강판(100)이 비교적 무겁기 때문에 실시예2에서 처럼 사각형의 강판(100)을 "ㄷ"형이 되도록 절반으로 절단하여 일측을 먼저 용접한다음 타측을 용접하는 방법과 같이 다양한 방법으로 용접설치할 수 있다.

또한, 강관(10)과 강관(10)을 연결하는 응력재(300)를 설치하기 위한 응력재삽입공(12)을 통해 방수용 철판(120)을 상측에 다양한 방법으로 설치가능하다.

한편, 본 발명은 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출형성하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈되지 않기 때문에 구조적으로 안전한 구조체를 형성할 수 있으며,

실시예1의 경우에는 강관(10)내면에 부식방지용 그라우트주입구(200)를 강관(10)을 연결하는 응력재(300)상측이나 응력재(300)와 응력재(300) 사이에 위치토록 설치하고 이를 통해 그라우트재나 콘크리트를 주입하여, 방수용 철판(120)을 용접설치하기 위해서 응력재삽입공(12)을 통해 외부로 파낸 흙으로 인해 생기는 빈 공간(210)을 가득 채워지도록 함으로써, 주위를 고결시킴과 동시에 강관(10) 및 응력재(200) 그리고 방수용 철판(120)이 그라우트재나 콘크리트로 감싸지도록 하여 부식이 되지 않도록 미연에 방지할 수 있다.

이와같이 하면 빈 공간(210)에 그라우트재나 콘크리트가 가득 채워져 고결되므로 구조적으로도 매우 튼튼하게 되며, 강관(10) 및 응력재(300) 그리고 방수용 철판(120)이 부식되지 않기 때문에 수명이 연장되고 구조적으로도 더욱 안정된다.

여기서, 상기 부식방지용 그라우트주입구(200)는, 응력재(300)상측에만 설치하여도 강관(10) 및 응력재(300)를 충분히 감싸줄 수 있는 것은 물론 빈 공간(210)을 채워줄 수 있으며, 부식방지용 그라우트주입구(200)를 응력재(300)와 응력재(300) 사이에 위치토록 설치하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있으므로 마음대로 선택하여 사용하여도 된다.

한편, 본 발명은 실시예2의 응력재설치공정에서 띄엄띄엄 절단하여 공간이 확보되도록 형성된 응력재삽입공(12)에 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)등으로된 응력재(300)를 설치한다음 절단면에서 강관(10)과 강관(10)을 방수용 철판(120)으로 모두 연결하여 방수가 되도록 용접하고, 방수용 철판(120)하측에 보강판(125)을 부착하여 응력을 부담시켰기 때문에 응력재(300)의 설치를 최소화시킬 수 있다.

또한, 상기 응력재삽입공(12)의 설치공간을 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간(220)에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써,

상기 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시키고 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착한 후, 터널벽면을 형성하기 위해서 사용되는 숏크리트 또는 뿜칠채및 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 그 속에 타설되는 콘크리트등의 터널벽면형성용 마감재의 소비가 미리 매꾸어진 공간부피만큼 적게 드는 것은 물론이고 그 만큼 더 튼튼한 구조체가 구축되므로 구조적으로도 더욱 튼튼하고 안전하다.

상기와 같은 본 발명은 터널굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 본인이 특허권자로 있는 특허등록제217845호 및 실용신안등록 제274812호의 기술내용을 좀 더 개량하여 터널부 내측으로 돌출되는 강관의 내측면을 절단하지 않고 그대로 사용함으로써 튼튼하고 견고하며 방수가 완벽한 터널형성용 구조물 구조를 얻을 수 있는 특수한 방법을 개발하여,

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 우수하다.

그리고, 상기 응력재삽입공에 강관연결파이프나 각종 빔(beam)으로된 응력재를 삽입한다음 강관내면에 덧대어지는 강판으로 강관과 응력재를 용접하여 강관들을 서로 연결함으로써 연결상태가 매우 견고함은 물론 상기 응력재의 양측단에 플랜지나 강봉을 일체로 돌출성형하여 응력재가 강관으로부터 이탈되지 않기 때문에 구조적으로 안전한 구조체를 형성할 수 있다.

또한, 강관과 강관을 연결하는 응력재를 설치하기 위한 응력재삽입공을 통해 방수용 철판을 상측에 다양한 방법으로 용접설치할 수 있으므로 터널부내부로 물이 침투하는 것을 완벽하게 방지한다.

그리고, 실시예1의 경우에는 방수용 철판을 용접설치하기 위해서 응력재삽입공을 통해 외부로 파낸 흙으로 인해 생기는 빈공간이, 강관내면에 형성한 부식방지용 그라우트주입구를 통해 주입되는 그라우트재나 콘크리트에 의해 가득 채짐으로써, 주위가 고결됨과 동시에 강관 및 응력재 그리고 방수용 철판이 감싸지므로 구조적으로도 매우 튼튼하게 되며, 강관 및 응력재 그리고 방수용 철판이 부식되지 않기 때문에 수명이 연장되고 구조적으로도 더욱 안정되는 효과가 있다.

또한, 실시예2의 경우에는 상기 응력재삽입공에 설치되는 응력재의 양을 최소화할 수 있음은 물론,

상기 응력재삽입공의 설치공간을 통해 강관과 강관사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써,

터널벽면을 형성하기 위해서 사용되는 숏크리트 또는 뿜칠채 및 콘크리트등의 터널벽면형성용 마감재가 미리 매꾸어진 공간부피만큼 적게 소비된다.

결국, 본 발명은 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 있도록 하는등 결과적으로 작업상 위험성을 완전배제하여 안심하고 터널을 형성할 수 있도록 하는 것은 물론 적은 인력과 장비 및 자재를 사용토록 하여 경제적이고 튼튼한 터널을 구축할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

Claims (4)

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 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(70)를 형성함으로써 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 측면을 소정간격으로 절개하여 응력재삽입공(12)을 형성하고 이를 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 흙을 파낸다음, 이 공간(210)을 통해 응력재삽입공(12) 상측이나 하측 또는 그 사이중 어느 한 곳의 강관(10)과 강관(10)사이를 방수용 철판(120)으로 용접연결하여 방수가 되도록 한 후에, 응력재삽입공(12)에 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)으로된 응력재(300)를 삽입하고 강관(10)과 응력재(300)를 용접하여 강관(10)들을 서로 연결함과 동시에 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출형성하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 방지하는 응력재설치공정과;

   상기 강관(10)내면에 부식방지용 그라우트주입구(200)를 응력재(300)상측이나 응력재(300)와 응력재(300) 사이에 위치토록 설치하고, 그라우트주입구(200)를 통해 그라우트재나 콘크리트를 주입하여 빈 공간(210)을 가득 채워지도록 하여 주위를 고결시킴과 동시에 강관(10)과 강관연결용 응력재(300) 및 방수용 철판(120)에 감싸지도록 하여 부식되지 않도록 하는 부식방지공정과;

   상기 부식방지공정이 완료되면 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시키는 강관내 콘크리트타설공정과;

   상기 강관(10)내부 전체에 주입된 콘크리트(400)가 모두 양생되면 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착하는 터널면굴착공정과;

   상기 터널굴착공정이 끝나면 터널바닥면을 형성하고 강관(10) 및 방수용 철판(120)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 미려하게 하는 마감처리 공정을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
2. 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 형성되는 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판(40)주변에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부(70)를 형성함으로써 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 측면을 강관들끼리 서로 엇갈리게 대칭으로 띄엄띄엄 절단하여 공간을 확보하고 응력재삽입공(12)을 형성하여 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)으로된 응력재(300)를 설치한다음 절단면에서 강관(10)과 강관(10)을 방수용 철판(120)으로 모 두 연결하여 방수가 되도록 용접하고, 방수용 철판(120)하측에 보강판(125)을 부착하여 응력을 부담시킴으로 응력재(300)의 설치를 최소화하고 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출성형하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 하는 응력재설치공정과;

   상기 응력재삽입공(12)의 설치공간을 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간(220)에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써 터널벽면형성용 마감재의 소비를 최소화하도록 하는 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 갱외 메꿈공정과;

   상기 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 갱외 메꿈공정이 완료되면 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시키는 강관내 콘크리트타설공정과;

   상기 강관(10)내부 전체에 주입된 콘크리트(400)가 모두 양생되면 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착하는 터널면굴착공정과;

   상기 터널굴착공정이 끝나면 터널바닥면을 형성하고 강관(10)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 미려하게 하는 마감처리 공정을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
3. 직경이 큰 소정갯수의 대구경 강관(10)을 터널공사 시공면에 시공면의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 강제압입하되, 상기 강관(10)들 사이에 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여 연결하고 그라우팅함으로서 그라 우팅부(70)를 형성하고,

   상기 강관(10)들 측면을 소정간격으로 절개하여 응력재삽입공(12)을 형성하고, 이를 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 흙을 파낸다음, 이 공간(210)을 통해 응력재삽입공(12) 상측이나 하측 또는 그 사이중 어느 한 곳의 강관(10)과 강관(10)사이를 방수용 철판(120)으로 용접연결하여 방수가 되도록 한다음,

   응력재삽입공에 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)으로된 응력재(300)를 삽입한 후 강관(10)과 응력재(300)를 용접하여 강관(10)들을 서로 연결함과 동시에 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출형성하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 방지하고,

   상기 강관(10)내면에 부식방지용 그라우트주입구(200)를 응력재(300)상측이나 응력재(300)와 응력재(300) 사이에 위치토록 설치하고, 그라우트주입구(200)를 통해 그라우트재나 콘크리트를 주입하여 빈 공간(210)을 가득 채워지도록 하여 주위를 고결시킴과 동시에 강관(10)과 강관연결용 응력재(300) 및 방수용 철판(120)에 감싸지도록 하여 부식되지 않도록 하며,

   상기 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시킨다음 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착한 후,

   상기 터널부(500)하측에 터널바닥면을 형성하고 강관(10) 및 방수용 철판(120)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 형성하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구 조.
4. 직경이 큰 소정갯수의 대구경 강관(10)을 터널공사 시공면에 시공면의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 강제압입하되, 상기 강관(10)들 사이에 흙을 파낸다음 토류방지판(40)을 순차적으로 투입하여 연결하고 그라우팅함으로서 그라우팅부(70)를 형성하고,

   상기 강관(10)들 측면을 강관들끼리 서로 엇갈리게 대칭으로 띄엄띄엄 절단하여 공간을 확보하고 응력재삽입공(12)을 형성하여 강관연결파이프(16)나 철근,환봉,빔(beam)(미도시)으로된 응력재(300)를 설치한다음 절단면에서 강관(10)과 강관(10)을 방수용 철판(120)으로 모두 연결하여 방수가 되도록 용접하고, 방수용 철판(120)하측에 보강판(125)을 부착하여 응력을 부담시킴으로 응력재(300)의 설치를 최소화하고 상기 응력재(300)의 양측단에 플랜지(16a)나 강봉(16b)을 일체로 돌출성형하여 응력재(300)가 강관(10)으로부터 이탈하지 않도록 방지하며,

   상기 응력재삽입공(12)의 설치공간을 통해 강관(10)과 강관(10)사이의 하측 흙을 소정깊이로 파낸다음 그 공간(220)에 먼저 콘크리트 또는 그라우트재를 채워줌으로써 터널벽면형성용 마감재의 소비를 최소화하도록 하여준다음,

   상기 강관(10)내부 전체에 콘크리트(400)를 주입하여 양생시키고 강관(10)내측의 터널부(500)를 굴착한 후,

   상기 터널부(500)하측에 터널바닥면을 형성하고 강관(10)의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부(500)내측으로 거푸집(600)을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면(700)을 형성하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 구조.

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