KR100749452B1 - 터널의 축조 공법 및 그 시공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널축조공법 및 장치에 관한 것으로, 특히 강관을 활용하여 직선 또는 곡선의 터널 시공이 가능하게 이루어지는 터널의 축조공법 및 그 시공장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 수직갱으로부터 수평으로 시굴공을 마련하여 슬리이브를 갖춘 선도관을 설치하고 슬리이브의 내측엔 제1강관을 위치시키고 후부에는 버팀대를 설치하고 전방에는 추진용 잭을 거치시키는 시공준비단계; 추진용 잭을 작동시켜 제1강관을 지지점으로 하여 선도관을 압입 전진시키는 1차 선도관 압입단계; 추진용 잭은 전진시키고 슬리이브의 내측에 별도의 조립식 강관을 이동시켜 제2강관으로서 제1강관과 연결 시공하는 1차 강관시공단계; 제2강관과 선도관 사이 추진용 잭을 작동시켜 선도관을 압입 전진시키는 2차 선도관 압입단계; 그리고 추진용 잭은 전진시키고 슬리이브의 내측 공간에 별도의 조립식 강관을 이동시켜 제3강관으로서 제2강관과 연결 시공하는 2차 강관시공단계와 같이 선도관의 압입 및 강관의 연결시공이 반복적으로 이루어지는 터널의 축조방법과 이러한 터널의 축조방법을 시행하기 위하여 마련되는 터널축조용 시공장치가 제공된다.

터널, 축조, 선도관, 곡선터널, 강관, 압입, 보강링, 슈우

Description

터널의 축조 공법 및 그 시공장치{Curved Tunnel Construction Method and Apparatus}

도 1 내지 도 6은 종래의 터널축조공법을 설명하기 위한 도면으로서,

도 1은 선도관과 강관의 초기 압입단계를 개략적으로 나타낸 종단면도,

도 2는 계속하여 강관의 압입단계가 이루어진 단계를 개략적으로 나타낸 종단면도,

도 3은 도 1 및 도 2에 예시한 강관의 압입방식에 의하여 터널을 시공하는 일례를 나타낸 공정 순서도,

도 4는 터널을 시공하는 다른 일례를 나타내는 공정 순서도,

도 5는 터널을 시공하는 또 다른 일례를 나타내는 공정 순서도,

도 6은 도 5에 예시한 방식을 채택하여 완성되는 터널의 외관을 예시한 요부사시도,

도 7은 본 발명인 터널의 축조공법을 설명하기 위한 시공준비단계로서 시공장치의 바람직한 일례를 함께 나타낸 개략 종단면도,

도 8은 도 7에 있어서 선도관의 내부구조도,

도 9는 본 발명에 있어서 1차 선도관 압입단계와 1차 강관 시공단계를 동시에 나타낸 측면도,

도 10은 본 발명에 있어서 2차 선도관 압입단계와 2차 강관 시공단계를 동시에 나타낸 평면예시도,

도 11은 본 발명인 시공장치에 있어서 선도관의 선단부에 슈우를 장착한 실시예를 보여주는 요부 종단면도,

도 12 내지 도 14는 본 발명에 있어서 사용되는 조립강관의 바람직한 일례를 나타내는 것으로서,

도 12는 조립이 이루어진 상태의 측면도,

도 13은 도 12의 길이 방향 종단면도,

도 14는 조립이 이루어지기 전에 접혀지는 상태를 예시한 측면도,

도 15 내지 도 18은 본 발명인 터널 축조공법에 의하여 터널의 축조가 이루어지는 것을 예시한 것으로서,

도 15는 전술한 강관시공 이후 강관의 하부에 터널 측벽시공을 위한 토류방지판을 시공한 예를 보여주는 종단면도,

도 16은 도 15의 시공된 토류방지판을 중심으로 평면에서 바라본 요부 확대도,

도 17은 도 16의 토류방지판이 양측에 설치되어 측벽시공이 이루어지고 강관과 강관 사이에 터널상부슬래브강관(slab)의 시공이 이루어진 상태를 보여주는 사시도,

도 18은 터널의 하부에 콘크리트층의 시공이 이루어진 상태를 보여주는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 수직갱, 2: 압입수단,

3, 20: 선도관, 4, 60: 강관,

5: 강관군, 5a: 상부슬래브강관,

6: 거더, 7: 콘크리트층,

8: 측벽, 9: 지지보,

10: 터널, 12: 여유부,

22: 슈우, 30: 슬리이브,

40: 추진용 잭, 42: 후부지지부,

50: 방향조정용 잭, 62: 조립강관,

64: 세그먼트, 66: 힌지부,

68: 연결링, 69: 보강링,

80: 버팀대

본 발명은 터널축조공법 및 장치에 관한 것으로, 특히 강관을 활용하여 직선 또는 곡선의 터널 시공이 가능하게 이루어지는 터널축조공법과 이를 수행하기 위하여 사용되는 시공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강관을 활용하여 터널을 시공하는 종래의 시공방법으로서는 도 1 내지 도 7에 예시한 바와 같이, 공통적으로 터널을 시공하고자 하는 위치까지 수직갱(1)을 형성하고 이 수직갱(1)으로부터 후방위치에서 유압잭과 같은 압입수단(2)을 이용하여 전방에 선도관(3)을 배치하고 선도관(3)의 후부에 순차적으로 하나씩 강관(4)을 강제로 압입 시공하여 직선형으로 연결된 강관군(5)을 시공하고, 이러한 강관군(5)을 활용하여 터널의 시공이 이루어지는 방식을 채택하고 있다.

그 중에서 도 3에 예시한 경우에는 터널(10)의 길이방향으로 전술한 강관군(5)을 인접되게 아치형으로 압입 시공하고 강관군(5)(5) 상호간은 거더(6)로 연결하고 내부에 콘크리트를 타설하며 터널(10)의 내부에 있는 흙을 파내고 바닥에 콘크리트층(7)을 형성하여 터널을 시공하는 방법을 나타내고 있다.

또한, 도 4에 예시한 경우에는 터널(10)의 길이방향으로 전술한 강관군(5)을 인접되게 아치형으로 압입하여 루프를 형성하고 양측의 강관군(5)에는 하향으로 토류벽을 굴착하여 토류판을 설치한 다음 공간을 마련하고 콘크리트를 타설하여 측벽(8)을 형성시키고 상기 강관군(5)의 하부에 지지보(9)를 형성하고 강관군(5)의 내부에는 콘크리트를 타설한 다음에 터널(1) 내부의 흙을 제거하고 바닥에 콘크리트층(7)을 형성하여 터널을 시공하는 방법을 나타내고 있다.

또한, 도 5 및 도 6에 예시한 시공방법의 경우에는 양측의 강관군(5)(5) 사이에 횡으로 서브강관(5a)을 압입 설치한 다음에 양측의 강관군(5)(5)에는 하향으로 토류벽을 굴착하여 공간을 마련하고 콘크리트를 타설하여 측벽(8)을 형성시키고, 상기 강관군(5)과 서브강관(5a)에 순차적으로 콘크리트를 타설하여 루프를 형성한 다음, 터널(10) 내부의 흙을 제거하고 바닥에 콘크리트층(7)을 형성하여 터널 (10)을 시공하는 방법을 나타내고 있다.

이러한 종래의 터널 시공방법은 강관이 계속하여 가압 전진이 이루어지더라도 항상 후방의 정하여진 위치에서 가압수단이 작동하는 후방연결(Rear Extension)가압 방식으로서 선도관(3)을 전방에 위치한 상태에서 강관(4)을 압입하는 과정에서 후방에서 처음으로 강관을 압입하는 경우에는 관계가 없으나, 다음의 강관(4)을 이미 압입된 전방의 강관(4) 후부에 용접 고정하고 다시 후방의 강관(4)을 압입하는 과정이 반복적으로 이루어지기 때문에 연결되는 강관의 수효가 많아지면 많을수록 점점 강력한 가압력이 요구되게 되므로 지나친 동력을 필요로 하게 되는 단점과 함께, 결국 강관의 추진에는 한계가 있어 상대적으로 짧은 거리에서의 터널시공에서나 적용이 가능한 단점이 있다.

또한, 맨 앞에 설치되게 되는 선도관(3)의 경우 각도 조절이 불가능한 관계로 직선으로 압입 전진이 이루어지기 때문에 직선형 터널의 시공에만 적용이 가능한 시공기술이어서 곡선형 터널의 시공에는 활용이 불가능한 문제점이 발생되었다.

더우기, 상기 선도관(3)의 경우에 토사층에 가압전진이 이루어지는 경우에 회전이 이루어지지 않고 강제적인 압입 작동만이 이루어지게 되므로 토사층에 강제로 끼워 압입시키게 되어 선도관(3)은 상, 하, 좌, 우 어느 방향으로 움직이지 못하여 곡선 터널의 시공은 생각할 수 없을 정도이고, 특히 가압 전진 중에 전방에 돌이나 기타 저항요소가 존재하게 되는 경우 이를 제거하기까지는 전진작동을 중단시켜야만 하는 문제가 자주 발생하고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 다음과 같은 목적을 가지고 연구 개발이 이루어졌다.

본 발명의 주목적은 종래와 같이 후방 연결가압방식이 아니라 가압수단이 선도관과 함께 전진하는 전방 연결(Front Extension)가압방식을 채택하여 많은 수효의 강관이 가압 전진시공이 이루어지는 것이 아니라 항상 맨 앞에 위치하는 강관을 근거로 가압수단에 의한 가압 전진이 이루어지도록 하여 기존에 비하여 상대적으로 적은 가압력에 의한 가압 전진작동이 이루어지도록 할 수 있고, 시공하고자 하는 강관의 수효나 터널의 시공 길이에 관계없이 시공할 수 있도록 하고자 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 맨 앞에 설치되게 되는 선도관이 슬리이브를 지지점으로 각도 조절이 가능하게 구성하여 곡선형 터널의 시공에서 적용이 가능함은 물론 직선형 터널의 시공에도 적용이 가능하여 범용으로 활용할 수 있도록 하고자 함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 선도관의 선단부에 별도의 오버사이즈 슈우를 설치하여 선도관의 가압 전진시에 선도관이 회전이 이루어지지 않더라도 강제적인 압입 작동이 이루어지는 과정에서 선도관의 주위에 여유부가 형성되도록 하여 선도관에 대한 방향조절이 용이하고 선도관의 가압 전진 중에 전방에 돌이나 기타 저항요소가 존재하더라도 보다 용이하게 극복할 수 있으며, 강관을 조립하고 연결할 수 있는 공간을 확보하고 공간이 붕괴되지 않도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 이와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 지표에서 터널의 시공위치에 이르기까지 수직갱을 형성하고 수직갱으로부터 강관을 압입 시공하여 터널의 시공이 이루어지는 터널축조공법에 있어서, 수직갱으로부터 수평으로 시굴공을 마련하여 슬리이브를 갖춘 선도관을 설치하고 슬리이브의 내측에는 맨 처음의 제1강관을 위치시키고 제1강관의 후부에는 수직갱과의 사이에 버팀대를 설치하고 상기 제1강관의 전방에는 추진용 잭을 상기 제1강관과 상기 선도관 사이에 거치시키는 시공준비단계; 상기 추진용 잭을 작동시켜 상기 제1강관을 지지점으로 하여 선도관을 압입 전진시키는 1차 선도관 압입단계; 상기 추진용 잭의 후부지지부는 전진시키고 상기 슬리이브의 내측으로서 상기 제1강관과 상기 선도관과의 사이 공간에 상기 제1강관의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립식 강관을 이동시켜 제2강관으로서 상기 제1강관과 연결 시공하는 1차 강관시공단계; 상기 제2강관과 상기 선도관 사이에 추진용 잭을 거치시키고 추진용 잭을 작동시켜 상기 제2강관을 지지점으로 하여 선도관을 압입 전진시키는 2차 선도관 압입단계; 그리고 상기 추진용 잭의 후부지지부는 전진시키고 상기 슬리이브의 내측으로서 상기 제2강관과 상기 선도관과의 사이 공간에 상기 제1 및 제2강관의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립식 강관을 이동시켜 제3강관으로서 상기 제2강관과 연결 시공하는 2차 강관시공단계와 같이 반복적으로 선도관의 압입 및 강관의 연결시공이 반복적으로 이루어지되, 상기 시공준비단계에서 상기 선도관과 상기 슬리브 사이에 별도의 방향조정용 유압잭을 마련하고 상기 1차 선도관 압입단계나 상기 2차 선도관 압입단계에서 상기 방향조정용 유압잭에 의하여 상기 선도관의 진행 방향을 조절하여 곡선터널의 시공이 가능하도록 하고, 상기 강관과 강관 사이 내측에 강관보강링을 보강 설치하여 시공이 이루어지며 이때에 본 발명의 구성인 슈(shoe)에 의한 굴진 여유공간이 발생하여 필요방향으로의 방향조정시 강관 외부에 방해요소가 없는 터널의 축조공법이 제공된다.

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상기의 축조공법을 시행하기 위한 바람직한 장치로서는 단부가 테이퍼지게 구성되고 장치의 맨 앞에 설치되는 선도관과, 상기 선도관의 후부에 분리된 상태로 위치하고 상기 선도관과 결합 설치되는 슬리이브와, 상기 선도관의 내측에 서로 대향되게 마주하여 양측에 설치되는 추진용 잭과, 상기 선도관과 상기 슬리이브와의 사이에 서로 연결 설치가 되고 복수개가 대향되게 설치되는 방향조정용 유압잭과, 상기 슬리이브의 내측으로서 지중에 시공 설치되는 강관과, 상기 강관과 상기 추진용 잭의 사이에 마련되는 지지대와 그리고 상기 강관의 후부에 마련 설치되는 버팀대를 포함하여 이루어지되, 상기 강관의 내부를 거쳐 전방 위치에 연결시공되는 강관은 조립식으로서 길이 방향으로 3등분하여 세그먼트로 구성하고 상기 세그먼트 상호간은 힌지부로 서로 연결 구성하고 일측은 개방하여 구성이 이루어지고, 상기 선도관의 선단부에 오버사이즈 슈우를 설치하여 이루어지는 터널축조용 시공장치가 제공된다.

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이하, 첨부된 도면에 의하여 먼저 본 발명인 시공장치에 대한 바람직한 실시 예를 중심으로 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명에 의한 장치에 의하면, 선단부가 테이퍼지게 구성되고 장치의 맨 앞에 설치되는 선도관(20)과, 상기 선도관(20)의 후부에 분리된 상태로 위치하고 상기 선도관(20)과 결합 설치되는 슬리이브(30)와, 상기 선도관(20)의 내측에 서로 대향되게 양측에 서로 마주하여 설치되는 추진용 잭(40)과, 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30)와의 사이에 서로 연결 설치가 되고 복수개가 대향되게 설치되는 방향조정용 유압잭(50)과, 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 지중에 시공 설치되는 강관(60)과, 상기 강관(60)과 상기 추진용 잭(40)의 사이에 마련되는 후부지지부(42)와 그리고 상기 강관(60)의 후부에 마련 설치되는 버팀대(80)를 포함하여 이루어지게 된다.

또한, 상기 강관(60)의 내부를 거쳐 전방 위치에 연결 시공되는 조립강관(62)은 조립식으로서 길이 방향으로 3 등분하여 세그먼트(64)로 구성하고 상기 세그먼트(64) 상호간은 힌지부(66)로 서로 연결 구성하고 일측은 개방하여 접은 상태에서 운반하여 펼쳐서 시공이 가능하게 그 구성이 이루어지게 된다.

또한, 상기 선도관(20)의 선단부에 오버사이즈 슈우(22)를 설치하여 선도관(20)의 가압 전진시에 선도관(20)이 회전이 이루어지지 않더라도 강제적인 압입 작동이 이루어지는 과정에서 선도관(20)의 외측에 여유부(12)가 형성되도록 하여 선도관(20)에 대한 방향조절을 용이하게 할 수 있다.

다음은 이와 같이 구성되는 시공장치를 이용하여 시공이 이루어지는 본 발명인 터널의 축조공법을 살펴보기로 한다.

지표에서 터널의 시공위치에 이르기까지 수직갱(1)을 형성하고 수직갱(1)으로부터 강관을 압입 시공하여 터널의 시공이 이루어지는 터널축조공법에 있어서, 수직갱(1)으로부터 수평으로 시굴공을 마련하여 슬리이브(30)를 갖춘 선도관(20)을 설치하고 슬리이브(30)의 내측에는 맨 처음의 제1강관(60)을 위치시키고 제1강관(60)의 후부에는 수직갱(1)과의 사이에 버팀대(80)를 설치하고 상기 제1강관(60)의 전방에는 추진용 잭(40)을 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20) 사이에 거치시키는 시공준비단계; 상기 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제1강관(60)을 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 1차 선도관 압입단계; 상기 추진용 잭(40)을 전진시킨 다음 상기 슬리이브(30)의 내측으로 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1강관(60)의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제2강관으로서 상기 제1강관(60)과 연결 시공하는 1차 강관시공단계; 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20) 사이에 추진용 잭(40)을 거치시키고 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제2강관(62)을 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 2차 선도관 압입단계; 그리고 상기 추진용 잭(40)을 전진시키고 상기 슬리이브(30)의 내측으로 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1 및 제2강관의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제3강관으로서 상기 제2강관(62)과 연결 시공하는 2차 강관시공단계와 같이 반복적으로 선도관의 압입 및 강관의 연결시공이 반복적으로 이루어지되, 상기 시공준비단계에서 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30) 사이에 별도의 방향조정용 유압잭(50)을 마련하고 상기 1차 선도관 압입단계나 상기 2차 선도관 압입단계에서 상기 방향조정용 유압잭(50)에 의하여 상기 선도관(20)의 진행 방향을 조절하여 곡선터널의 시공이 가능하도록 하고, 상기 강관(60)(62)과 강관(62)(62) 사이 내측에 연결링(68)을 보강 설치하여 상기 강관의 변형없이 시공이 이루어지는 터널의 축조공법이 실행된다.

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다음은 이와 같이 실행되는 터널의 축조공법에 대하여 각 단계별로 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

시공준비단계

시공준비단계는 수직갱(1)으로부터 수평으로 시굴공을 마련하여 슬리이브(30)를 갖춘 선도관(20)을 설치하고 슬리이브(30)의 내측에는 맨 처음의 제1강관(60)을 위치시키고 제1강관(60)의 후부에는 수직갱(1)과의 사이에 버팀대(80)를 설치하고 상기 제1강관(60)의 전방에는 추진용 잭(40)을 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20) 사이에 거치시키는 단계로서, 상기 선도관(20)을 상기 추진용 잭(40)에 의하여 버팀재(80)에 거치되어 있는 제1강관(60)에 있어서 후부지지부(42)를 지지점으로 하여 가압 전진작동이 가능하도록 만반의 준비를 행하게 된다.

1차 선도관 압입단계

다음, 1차 선도관 압입단계는 상기 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제1강관(60)과 후부지지부(42)를 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 단계로서, 이와 같이 추진용 잭(40)을 작동시켜 선도관(20)을 압입 전진시키게 되면 상기 제1강관(60)은 제자리에 자리 잡은 상태에서 상기 선도관(20)은 슬리이브(30)와 함께 전진하게 되고 상기 제1강관(60)의 전방 위치로서 상기 슬리이브(30)의 내측에는 다음의 강관시공이 가능한 정도의 공간이 형성되게 된다.

1차 강관시공단계

다음, 1차 강관시공단계는 상기 추진용 잭(40)의 후부지지부(42)를 전진시키고 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1강관(60)의 내측 공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제2강관으로서 조립강관(62)을 상기 제1강관(60)과 연결 시공하는 시공단계로서, 조립강관(62)을 도 14와 같이 힌지부(66)를 중심으로 세그먼트(64)들을 내측으로 접어 전체적으로 지름을 작게 접은 상태로 제1강관(60)의 내측 공간을 이용하여 이동 운반시킨 다음 상기 슬리이브(30)의 내측 공간을 이용하여 조립강관(62)을 세그먼트(64) 들을 다시 펼쳐 도 12 및 도 13에 예시한 형태처럼 조립하고 이를 상기 제1강관(60)과 상호간 그리고 세그먼트(64) 상호간도 용접하여 조립강관(62)의 결합을 행하는 시공단계이다.

2차 선도관 압입단계

다음, 2차 선도관 압입단계는 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20) 사이에 추진용 잭(40)을 거치시키고 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제2강관(62)을 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 압입단계로서, 이 경우에는 1차 선도관 압입단계에서와 같이, 이와 같이 추진용 잭(40)을 작동시켜 선도관(20)을 압입 전진시키게 되면 상기 제1강관(60) 및 제2강관으로서 조립강관(62)은 제자리에 자리 잡은 상태에서 상기 선도관(20)은 슬리이브(30)와 함께 전진하게 되고 상기 제2강관인 조립강관(62)의 전방 위치로서 상기 슬리이브(30)의 내측에는 다음의 강관시공이 가능한 정도의 공간이 형성되게 된다.

2차 강관시공단계

다음, 2차 강관시공단계는 상기 추진용 잭(40)을 전진시키고 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1 및 제2강관의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제3강관으로서 이 조립강관(62)을 상기 제2강관(62)과 연결 시공하는 시공단계로서, 조립강관(62)을 도 14와 같이 힌지부(66)를 중심으로 세그먼트(64)들을 내측으로 접어 전체적으로 지름을 작게 접은 상태로 제1강관(60)의 내측 공간을 이용하여 이동 운반시킨 다음 상기 슬리이브(30)의 내측 공간을 이용하여 조립강관(62)을 세그먼트(64) 들을 다시 펼쳐 도 12 및 도 13에 예시한 형태처럼 조립하고 이를 상기 조립강관(62)과 상호간 그리고 세그먼트(64) 상호간도 용접하여 다시 조립강관(62)의 결합을 행하는 시공단계이다.

그리하여 이러한 상기 선도관 압입단계와 강관 시공단계가 전술한 바와 같이 반복적으로 이루어져, 선도관의 압입 및 강관의 연결시공이 반복적으로 시공이 이루어지게 된다.

곡선터널시공단계

다음, 곡선터널을 시공하고자 하는 경우에는 상기 시공준비단계에서 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30) 사이에 별도의 방향조정용 유압잭(50)을 마련하고 상기 1차 선도관 압입단계나 상기 2차 선도관 압입단계에서 상기 방향조정용 유압잭(50)에 의하여 상기 선도관(20)의 진행 방향을 곡선으로 조절하여 곡선터널의 시공이 가능하도록 하게 되는데, 도 9 및 도 10에 예시한 바와 같이 방향조정용 유압잭(50)을 작동시켜 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30) 사이에서의 경사각도를 사전에 조절하여 원하는 만큼 조절한 상태에서 추진용 잭(40)을 이용하여 선도관(20)을 압입 전진시키고 함께 전진되는 슬리이브(30)의 내측 공간을 이용하여 강관(62)의 연결시공을 반복적으로 행하게 되면 강관의 곡선형 시공이 이루어지게 되며, 이러한 강관의 곡선시공이 이루어진 것을 반복하면 터널시공을 수행하기 위한 곡선터널 축조의 기초가 실행될 수 있다. 또한, 선도관(20)의 선단부에 슈우(22)를 설치하여 선도관(20)의 가압 전진작동시에 여유부(12)가 형성되도록 하고, 이 여유부(12)를 십분 활용하여 선도관(20)에 대한 방향조절이 용이하고 그 공간이 쉽게 붕괴되지 않도록 마찰감소 윤활제를 충진 시행함이 바람직하다.

연결링 보강설치단계

더욱이, 상기 1차 강관시공단계나 상기 2차 강관시공단계 등의 강관시공단계에 있어서 상기 강관(60)(62)과 강관(62)(62) 사이 내측에 연결링(68)을 설치하여 시공이 이루어지는 단계로서, 이는 강관(60)(62)과 강관(62)(62)이 이탈되지 않도록 하는 장치이기도 하고 직선형 강관시공에서보다는 곡선형 강관시공에서 접합하기가 용이하며, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 강관(60)과 강관(62)사이 또는 강관(62)과 강관(62) 사이에 연결되는 각도의 변화로 인하여 간극이 발생하게 되는 경우 이러한 간극을 미리 막고 내측에서 이러한 취약점을 보강하기 위한 차원에서 이들 강관(60)(62)의 지름보다 작은 지름의 연결링(68)을 개재시키고 이들 강관(60)(62)과 서로 내측에서 서로 용접하여 시공을 행함이 바람직하다.

측벽시공단계

전술한 바와 같이 강관(60,62)의 시공이 이루어진 다음에는 터널을 시공하기 위한 단계 중 하나로서 측벽(8)의 시공을 행하게 되는데, 이 경우에는 도 15 내지 도 18에 예시한 바와 같이, 강관(60,62)의 하부를 절개하고 저부를 굴착하면서 상기 강관(60,62)이 이루게 되는 곡선형에 맞추어 굴착시 곡선형 토류방지판(90,90)과 이들 사이에 스크류서포트(92)를 설치하여 소정의 공간을 확보하고 그 내부에 콘크리트를 타설하여 곡선형 측벽(8')을 형성하는 시공단계를 거치게 된다.

이때 강관(60)(62)의 하부 절개시 상기 강관(60)(62)의 변형을 방지하기 위하여 보강링(69)을 내부에 설치한다.

상부슬래브강관시공단계

다음, 양측에 일정 거리가 이격된 상태로 위치하게 되는 양측의 강관(60,62) 사이에는 전술한 강관의 시공방식과 마찬가지로 상부슬래브강관(5a)의 시공이 이루어지고 도 17에 도시한 바와 같이 시공이 이루어지게 되며, 이들 강관(60,62)(60,62), 측벽(8)(8) 및 다수의 상부슬래브강관(5a)에 의하여 터널의 골조 시공이 이루어지게 된다.

콘크리트층 시공단계

다음, 위와 같이 강관(60,62)(60,62), 측벽(8)(8) 및 다수의 상부슬래브강관(5a)에 의하여 터널의 골조가 시공이 이루어지게 되면, 그 내측의 토사를 흙파기 공사를 통하여 제거하고 저부에 터널바닥슬래브 콘크리트층(7)을 시공하여 터널을 완성하게 되는 시공단계를 거치게 된다.

이와 같이 측벽시공단계, 상부슬래브강관시공단계 및 콘크리트층 시공단계를 거쳐 곡선터널의 시공이 이루어지는 시공방식은 한가지 예를 들어 설명한 것으로서, 직선터널의 경우에는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 터널의 시공이 이루어질 수 있고, 곡선터널의 시공이 이루어지는 시공방식의 경우에도 이와 같은 방식으로 이루어질 수 있으며, 기타 다른 시공방식에 있어서도 전술한 강관의 시공방식을 채택하여 다양하게 시공이 이루어질 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 종래와 같이 후방 가압방식이 아니라 가압수단이 선도관(20)과 함께 전진하는 전방연결(Front Extension)가압방식을 채택하여 많은 수효의 강관이 가압 전진시공이 이루어지는 것이 아니라, 항상 맨 앞에 위치하는 강관만을 근거로 가압수단에 의한 가압 전진이 이루어지게 되어 기존의 후방연결가압방식에 비하여 상대적으로 적은 가압력에 의한 가압 전진작동이 이루어지도록 할 수 있고, 시공하고자 하는 강관의 수효나 터널의 시공 길이에 관계없이 시공이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 맨 앞에 설치되게 되는 선도관(20)이 슬리이브(30)를 지지점으로 각도 조절이 가능하게 구성하여 곡선형 터널의 시공에서 적용이 가능함은 물론 직선형 터널의 시공에도 적용이 가능하여 범용으로 활용이 가능하며, 선도관(20)의 선단부에 별도의 슈우(22)를 설치하여 선도관(20)의 가압 전진시에 선도관 (20)이 회전이 이루어지지 않더라도 강제적인 압입 작동이 이루어지는 과정에서 선도관(20)의 주위에 여유부(12)가 형성되도록 하여 선도관(20)에 대한 방향조절이 용이하고 선도관(20)의 가압 전진 중에 전방에 돌이나 기타 저항요소가 존재하더라도 보다 용이하게 극복할 수 있으며, 강관을 조립하고 연결할 수 있는 공간을 확보하고 공간이 붕괴되지 않도록 하는 등의 우수한 효과를 갖게 된다.

Claims (7)

1. 선단부가 테이퍼지게 구성되고 장치의 맨 앞에 설치되는 선도관(20)과, 상기 선도관(20)의 후부에 분리된 상태로 위치하고 상기 선도관(20)과 결합 설치되는 슬리이브(30)와, 상기 선도관(20)의 내측에 서로 대향되게 양측에 마주하여 설치되는 추진용 잭(40)과, 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30)와의 사이에 서로 연결 설치가 되고 복수개가 대향되게 설치되는 방향조정용 유압잭(50)과, 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 지중에 시공 설치되는 강관(60)과, 상기 강관(60)과 상기 추진용 잭(40)의 사이에 마련되는 후부지지부(42)와 그리고 상기 강관(60)의 후부에 마련 설치되는 버팀대(80)를 포함하여 이루어지되,

   상기 강관(60)의 내부를 거쳐 전방 위치에 연결 시공되는 조립강관(62)은 조립식으로서 길이 방향으로 3 등분하여 세그먼트(64)로 구성하고, 상기 세그먼트(64) 상호간은 힌지부(66)로 서로 연결 구성하고 일측은 개방하여 접은 상태에서 운반하여 펼쳐서 시공이 가능하게 그 구성이 이루어지고,

   상기 선도관(20)의 선단부에 오버사이즈 슈우(22)를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널축조용 시공장치.
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4. 지표에서 터널의 시공위치에 이르기까지 수직갱(1)을 형성하고 수직갱(1)으로부터 강관을 압입 시공하여 터널의 시공이 이루어지는 터널축조공법에 있어서,

   수직갱(1)으로부터 수평으로 시굴공을 마련하여 슬리이브(30)를 갖춘 선도관(20)을 설치하고 슬리이브(30)의 내측에는 맨 처음의 제1강관(60)을 위치시키고 제1강관(60)의 후부에는 수직갱(1)과의 사이에 버팀대(80)를 설치하고 상기 제1강관(60)의 전방에는 추진용 잭(40)을 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20) 사이에 거치시키는 시공준비단계; 상기 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제1강관(60)을 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 1차 선도관 압입단계; 상기 추진용 잭(40)의 후부지지부(42)는 전진시키고 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 상기 제1강관(60)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1강관(60)의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제2강관으로서 상기 제1강관(60)과 연결 시공하는 1차 강관시공단계; 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20) 사이에 추진용 잭(40)을 거치시키고 추진용 잭(40)을 작동시켜 상기 제2강관(62)을 지지점으로 하여 선도관(20)을 압입 전진시키는 2차 선도관 압입단계; 그리고 상기 추진용 잭(40)을 전진시키고 상기 슬리이브(30)의 내측으로서 상기 제2강관(62)과 상기 선도관(20)과의 사이 공간에 상기 제1 및 제2강관의 내측공간을 이용하여 별도로 마련한 조립강관(62)을 이동시켜 제3강관으로서 상기 제2강관(62)과 연결 시공하는 2차 강관시공단계와 같이 반복적으로 선도관의 압입 및 강관의 연결시공이 반복적으로 이루어지되,

   상기 시공준비단계에서 상기 선도관(20)과 상기 슬리이브(30) 사이에 별도의 방향조정용 유압잭(50)을 마련하고 상기 1차 선도관 압입단계나 상기 2차 선도관 압입단계에서 상기 방향조정용 유압잭(50)에 의하여 상기 선도관(20)의 진행 방향을 조절하여 곡선터널의 시공이 가능하도록 하고,

   상기 강관(60)(62)과 강관(62)(62) 사이 내측에 연결링(68)을 보강 설치하여 시공이 이루어지며,

   상기 강관(60)(62)의 하부절개시 강관의 변형을 방지하기 위하여 내측에 보강링(69)을 설치하여 시공이 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널의 축조공법.
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