KR100719446B1 - 터널용 스틸 리브 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선진도갱과 어깨부의 순으로 굴착하고 센터 스틸 리브와 사이드 스틸 리브를 가설한 다음 숏크리트 처리하는 동바리 설치 공정을 포함하는 터널 굴착 공사에 적합한 터널용 스틸 리브 지지장치를 제공하는 것으로서, 이것은 사이드 스틸 리브의 선단에 일체로 부착 고정되는 스크루 부재를 지지 함체의 외곽체 상면에 뚫린 통공으로 진입시켜서 그 스크루 볼트의 종단 측 브래킷에 형성된 축공과, 외곽체에 수용되는 리프터의 헤드에 뚫린 핀 공을 일치시켜 놓고, 다시 외곽체의 측면에 형성된 원호상의 유도 공을 통해 핀을 관통시킴과 동시에 상기 일치된 핀 공과 축공을 경유하게 하여, 상기 스크루 부재와 리프터가 일체로 연결되게 함으로써 상기 사이드 스틸 리브는 유도 공을 타고 이동하는 핀의 궤적에 따라 상기 리프터의 작용으로 상승 이동하게 되고, 상승 이동 후에는 상기 스크루 볼트의 외주에 설치된 조임 너트를 조절하여 부동상으로 보전되게 하는 구성으로 된 것이다.

터널 굴착, 스틸 리브 리프팅, 스틸 리브 가설, 스틸 리브 조립, 동바리 설치,

Description

터널용 스틸 리브 지지장치{loading device of steel rib for tunnel}

도 1은 터널 굴착에 관련된 종래의 예를 설명하는 개략도.

도 2는 터널 굴착 시에 가설되는 사이드측 스틸 리브의 일반적인 지지 방식을 설명하는 도면.

도 3은 본 발명에 관련된 지지장치의 구성을 나타내는 사시도.

도 4는 도 3에 도시한 지지장치의 적용 예를 나타내는 측단면도.

도 5는 본 발명 장치에 의해 사이드 스틸 리브가 지지된 상태를 나타내는 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2: 선진도갱 4: 콘크리트 벽체

6: 천단부 8: 어깨부

10a, 10b: 스틸 리브 20: 스크루 부재

22: 스크루 볼트 24: 조임 너트

26: 축공 28: 브래킷

40: 지지 함체 42: 통공

44: 유도 공 46: 베이스 패널

48: 외곽체 50: 구멍

52: 리프터 54: 헤드

56: 핀 58: 핀 공

대한민국 특허공보, 공고번호 97-007349호, 시가지 연약지반의 터널 굴착공법

본 발명은 터널용 스틸 리브 지지장치에 관한 것으로서, 특히 아치형 터널을 축조하기 위하여 사용되는 아치형 스틸 리브를 간편하고 효율적이면서 안정되게 가설할 수 있는 터널용 스틸 리브 지지장치에 관한 것이다.

터널 굴착공사는 측량 및 지반조사를 통하여 얻어진 지반조건에 따라 터널의 형상, 지보형태 등을 미리 선정하고 시공에 들어간다.

터널이 시공되는 지반이 연약지반인 경우의 터널 굴착순서는, 먼저 터널의 단면 일부를 파내서 선진도갱을 만들고, 그 주변부를 차차 넓혀 나가는 순서로 행함이 일반적이다.

선진도갱은 굴착부위에 따라 정설도갱(頂設導坑), 저설도갱(底設導坑), 측벽도갱(側壁導坑), 중심도갱(中心導坑), 저하도갱(低下導坑), 평행도갱(平行導坑) 등으로 실시된다.

실제 터널을 굴착하는 현장의 주변 지반은 터널 굴착에 의한 변형과 함께 전 단저항을 일으켜서 원래대로 유지하려 하는 아칭(Arching) 효과가 발생하지만, 지반의 전단 저항이 작은 연약지반의 경우나, 터널 상부의 토층 비가 작은 때는 아칭 효과를 기대할 수 없으며, 이러한 불안정한 지반에서 행하는 터널 공사는 토사의 붕괴를 유의해야 한다.

본 발명자는 시가지에서의 터널 굴착시, 지표면에 분포된 건조물의 지하 매립부에 의하여 터널의 정상면 상측에 존재하는 지반의 두께가 최소 3미터 이내로 제한되어 락 볼트의 설치가 불가능하고, 지표면에 분포된 건물의 중량 자체가 하중으로 작용하여 숏크리트 만으로 과다한 변형 및 붕괴에 충분히 대처할 수 없는 환경에서의 터널 굴착 공법을 제안한 바 있다.

상기 제안된 공법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 선진도갱(2)을 측벽도갱으로 굴착하되 터널의 측벽부위를 초과하는 넓이로 굴착하고 여기에 콘크리트 벽체(4)를 타설하는 도갱 굴착공정과; 터널의 중심 상측의 천단부(6)와 그 양측의 어깨부(8)를 굴착하고 천단부에 센터 스틸 리브(10a)를 가설하고 적당한 서포트로 지지해 둔 다음, 이번에는 사이드 스틸 리브(10b)를 가설하고 상기 콘크리트 벽체(4)에서 아치 보정수단(12)으로 밀어 올려 반원으로 전개되도록 연결하여 지반 변위의 증가를 억제하는 동바리 설치공정과; 상기 스틸 리브(10a, 10b)의 외주면을 따라 강 파이프를 다수 매설하되 터널의 굴착방향에 평행한 방사상으로 배열한 다음 그라우팅하여 터널의 내주 면을 안정화시키는 굴착 면 보강공정의 순으로 행해지는 것이며, 이 공법은 건물 등이 세워진 연약지반에서 얕은 깊이로 터널을 굴착할 때에 지표면을 통해 가해지는 건물의 하중 등에 의한 지반의 과다변위가 발생하 지 않도록 완벽하게 보강 조치하면서 단기간에 시공을 종료할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 제안된 공법은 스틸 리브를 터널의 내주 면으로 밀착시키기 위하여 사용되는 아치 보정수단(12)에 개선되어야 할 문제점이 있다.

즉, 상기 제안된 공법에서 아치 보정수단(12)은 리프터이나 스크루 잭 또는 전동 잭과 같은 수단이 채용됨에 따라 직선 궤적에 따른 이동 변위를 보여주는데 반해, 사이드 스틸 리브(10b)는 아치형의 곡선으로 형성되어 있기 때문에 센터 측과 사이드 측의 연결부위를 쉽게 일치시킬 수 없는 단점이 있고, 또 일치시킨 상태에서도 사이드 스틸 리브(10b)와 아치 보정수단(12)과의 사이는 어긋난 상태로 연결되는 등, 안정성이 좋지 않아 부차적인 지지구조를 갖추지 않으면 안전사고의 위험성이 높아지는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 터널의 천장으로 스틸 리브를 밀착되게 설치함에 있어서 그 곡선상의 궤적에 따라 들어올릴 수 있는 구성으로 된 터널용 스틸 리브 지지장치를 제공하여, 터널 굴착 공사중에 타설되는 콘크리트벽체에서 부차적인 수단 없이 간편하게 시설되면서도 스틸 리브를 안전하게 지지함으로써 터널 공사의 안전사고를 예방하고자 함에 그 목적을 두고 있다.

본 발명의 목적은 스틸 리브를 그 곡선에 근사한 궤적으로 들어올릴 수 있는 구성의 지지장치로 구현될 수 있다.

이에 따라 본 발명의 터널용 스틸 리브 지지장치는 터널의 내주 면으로 가설되는 사이드 스틸 리브의 선단에 일체로 부착 고정되고 외주에는 조임 너트가 나사맞춤 되어 있으며 선단에는 축공을 갖춘 브래킷이 일체로 부착된 스크루 볼트로 이루어지는 스크루 부재와, 상면에는 상기 스크루 볼트가 통과하는 통공이 뚫려있고 양 측면에는 상기 사이드 스틸 리브의 곡선에 근사한 곡률을 이루는 원호상의 유도 공이 뚫려있으며, 밑면에는 베이스 패널이 부착되어 소정의 공간을 형성하는 외곽체로 이루어진 지지 함체와, 상기 브래킷의 축공에 일치하는 핀 공이 헤드에 형성되어있고, 상기 원호상의 유도 공을 관통하여 설치되는 핀에 의해 상기 브래킷으로 연결되도록 상기 외곽체의 내부 공간으로 수용되는 리프터로 구성되어서 상기 리프터에 의한 스크루 부재의 승 하강 이동이 상기 원호상의 유도 공으로 정의되는 궤적에 따라 움직이고, 이동된 위치는 스크루 볼트의 외주에 설치된 조임 너트를 조절하여 보전시킬 수 있는 구성으로 된다.

또, 상술한 구성의 본 발명 터널용 스틸 리브 지지장치에서 상기 리프터는 유압 잭, 전동 잭, 수동 조작 잭 중에서 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

또, 상술한 구성의 터널용 스틸 리브 지지장치에서 상기 스크루 부재의 조임 너트는 적어도 2개를 설치해 두는 것이 좋다.

이하, 본 발명을 도 3 내지 도 5에 따른 바람직한 실시 예로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 나타내는 도면으로서, 예시한 지지장치는 스크루 부재(20)와 지지 함체(40)로 구성되어 있다.

상기 스크루 부재(20)는 스크루 볼트(22)로 이루어지고 외주에 적어도 2개의 조임 너트(24)가 나사맞춤 되어 있으며, 그 선단에는 축공(26)을 갖춘 브래킷(28)이 일체로 부착된 구조로 되어 있다. 이와 같은 구조로 된 스크루 부재(20)는 터널의 내주 면에 가설되는 사이드 스틸 리브(10b)의 선단에 부착 고정되는 것이다.

그리고 지지 함체(40)는 상면에 상기 스크루 부재(20)의 스크루 볼트(22)가 통과하는 통공(42)을 갖추고 또한 양 측면에는 상기 사이드 스틸 리브(10b)의 곡선에 근사한 곡률로 형성되는 원호상의 유도 공(44)이 뚫려있음과 아울러 밑면은 베이스 패널(46)이 부착된 외곽체(48)로 구성된 것이다. 베이스 패널(46)에는 소정 위치마다 구멍(50)이 뚫려있고 이 구멍(50)은 터널의 내측 벽으로 타설되는 콘크리트 벽체에 고정될 때 사용된다.

또, 상기 외곽체(48)의 내부에는 리프터(52)가 떼고 붙일 수 있게 위치한다.

본 발명의 지지장치에서 리프터(52)는 통상의 유압 잭을 전용할 수 있으나 그 경우에 피스톤의 끝 부분 헤드(54)에는 핀(56)이 관통되는 핀 공(58)을 갖추어야 한다.

또, 상기 리프터(52)는 유압 잭으로 한정되는 것은 아니며, 기존의 전동 잭이나 수동 조작되는 로딩 잭도 이용될 수 있고, 이 종류의 잭에 있어서도 상기 핀 공(58)은 갖추고 있어야 한다.

본 발명의 지지장치를 이용한 터널 굴착도 역시, 도 1로 나타낸 종래 방식에 따라 터널의 양 측벽 하측을 파내어 2개의 선진도갱(2)을 형성하는 것으로 시작된다.

선진도갱(2)은 그 굴착 단면이 터널의 외곽을 초과하는 넓이로 굴착되는 것이며, 터널의 진행방향에 따라 어느 정도 연장한 후에 형성된 공간을 숏크리트 처리하고 콘크리트 벽체(4)를 타설한다. 콘크리트 벽체(4)의 타설이 끝난 다음에는 굴착하고자 하는 터널의 중심 상측에 천단부(6)를 파내고 그 안에 센터 스틸 리브(10a)를 가설하여 둔 채 다음에는 양측의 어깨부(8)를 굴착한다.

굴착한 어깨부(8)에는 사이드 스틸 리브(10b)를 가설한 다음, 센터 스틸 리브(10a)의 양측 단에 각각 일체로 연결한다.

상기와 같이 센터 스틸 리브(10a)의 양측 단에 사이드 스틸 리브(10b)를 연결하는 과정에서 본 발명의 지지장치는 효과적으로 이용된다.

상기 사이드 스틸 리브(10b)의 끝단에는 도 4의 도시와 같이 스크루 볼트(22)가 일체로 부착되고, 다시 이 스크루 볼트(22)의 종단 측 브래킷(28)은 지지 함체(40)를 구성하는 외곽체(48)의 상면에 뚫린 통공(42)을 통해 지지 함체(40)의 안쪽으로 연장된 다음, 리프터(52)의 상측 헤드(54)에 뚫려있는 핀 공(58)으로 상기 브래킷(28)의 축공(26)을 일치시킨 상태에서 핀(56)으로 관통되어 연결되는 한편, 상기 지지 함체(40)의 밑면으로 되는 베이스 패널(46)은 콘크리트 벽체(4)에 매립 설치되는 통상의 볼트 등으로 고정된다.

상기 리프터(52)의 작용으로 핀(56)을 통해 연결된 스크루 부재(20)는 사이드 스틸 리브(10b)를 들어올리게 되는 것이나, 이때 상기 핀(56)은 외곽체(48)에 뚫려있는 유도 공(44)을 타고 슬라이드 되면서 이동하게 되고, 상기 유도 공(44)은 스틸 리브의 곡선에 근사한 곡률로 설정되어 있으므로 사이드 스틸 리브(10b)의 이 동궤적도 곡선 궤적으로 된다. 따라서 본 발명의 지지장치는 양 사이드 스틸 리브(10b)의 끝단을 센터 스틸 리브(10a)의 양 선단에 간편하고 용이하게 또한 정확하게 일치시키게 되는 것이다.

이와 같이 하여 센터 스틸 리브(10a)의 양 선단에 사이드 스틸 리브(10b)를 연결한 다음에는 스크루 볼트(22)에서 조임 너트(24)의 위치를 조절하여, 도 5에 도시한 바와 같이 스크루 부재(20)가 외곽체(48)의 상면으로 받쳐진 상태로 해 놓는다.

이 상태에서는 도시한 바와 같이 상기 리프터(52)를 제거해도 사이드 스틸 리브(10b)의 지지 상태는 유지된다.

이렇게 본 발명의 지지장치를 이용하여 센터 스틸 리브(10a)에 사이드 스틸 리브(10b)를 연결한 다음에 행해지는 터널 굴착 공정은 종래의 시공 방법과 동일하게 행하는 것이므로 그 상세 설명은 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 터널용 스틸 리브 지지장치는 그 스틸 리브를 소정의 곡선 궤적으로 들어올릴 수 있는 구조로 된 것이기 때문에, 터널 굴착 시에 센터 스틸 리브의 양단으로 사이드 스틸 리브가 곡선 궤적으로 접근하게 되는 것이므로 그 연결 접합을 대단히 간편하고 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 정확하게 연결 접합시킬 수 있고, 또 사이드 스틸 리브는 스크루 부재를 경유하여 외곽체의 상면에 지지 됨으로써 그 지지상태는 어긋남이 없이 안정된 상태로 유지되어 안전성도 향상시켜 주는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 터널의 내주 면으로 가설되는 사이드 스틸 리브의 선단에 일체로 부착 고정되고 외주에는 조임 너트가 나사맞춤 되어 있으며 선단에는 축공을 갖춘 브래킷이 일체로 부착된 스크루 볼트로 이루어지는 스크루 부재와;

   상면에는 상기 스크루 볼트가 통과하는 통공이 뚫려있고 양 측면에는 상기 사이드 스틸 리브의 곡선에 부합하는 곡률로 형성된 원호상의 유도 공이 뚫려있으며, 밑면에는 베이스 패널이 부착되어 일정 공간을 갖춘 외곽체로 이루어진 지지 함체와;

   상기 브래킷의 축공에 일치하는 핀 공이 헤드에 형성되어있고, 상기 원호상의 유도 공을 관통하여 설치되는 핀에 의해 상기 브래킷으로 연결되도록 상기 외곽체의 내부 공간으로 수용되는 리프터로 구성되어서 상기 리프터에 의한 스크루 부재의 승 하강 이동이 상기 원호상의 유도 공으로 정의되는 궤적에 따라 움직이게 되어 있는 터널용 스틸 리브 지지장치.
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