KR100784201B1 - 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법 - Google Patents

암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법에 관한 것으로서, 터널을 시공하고자 굴착을 필요로 하는 곳에 일부 암석구간이 존재할 경우, 강관루프 구조체를 이용하여 터널을 시공하되, 상기 암석구간에는 별도의 지보강으로 보강하여 구조체를 형성함으로써, 결국 강관루프 구조체를 이용한 터널시공이 가능하도록 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 최초로 통상의 강관을 압입 추진하는 단계; 다른 강관들을 순차적으로 압입 추진하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계; 암석구간에 다다르면, 이 암석구간은 굴착 또는 절취하여 빈 공간을 형성하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 끝단으로부터 빈공간의 중심인 강관 하부에 일정간격으로 지보강을 설치하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
강관, 비개착, 강관루프, 암석

Description

암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법{Method for construction of tunnel}
도 1은 종래의 강관루프 구조체의 연결관계를 나타낸 일부 분리사시도.
도 2는 도 1의 결합관계를 나타낸 구성도.
도 3은 종래의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 상태를 개략적으로 도시한 구성도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 상태를 개략적으로 도시한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 강관 300 : 락볼트
400 : 숏크리트 500 : 지보강(H형강)
600 : 콘크리트 700 : 철근
본 발명은 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널을 시공하고자 굴착을 필요로 하는 곳에 암석구간이 존재할 경우, 강관루프 구조체를 이용하여 터널을 시공하되, 상기 암석구간에는 별도의 지보강으로 보강하여 구조체를 형성함으로써, 터널시공이 이루어지도록 하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.
기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우, 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능하여 비개착공법이 요구되는데, 비개착에 의한 구조물 축조 공법에는 횡당하는 도로나 지장물의 양측으로 작업구 개념의 전진기지와 도달기지가 필수적이며, 대표적인 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 함체견인공법과 강관루프공법 등을 들 수 있다.
함체견인공법은 함체가 통과할 지중에 미리 600mm내외의 함체지지용 가설용 강관을 전진기지에서 도달기지 방향으로 수평으로 압입 관통시킨 후, 견인할 함체의 반대측 도달기지로부터 지중을 횡단하여 이어진 다수의 P.C 강선을 현장에서 제작된 함체와 결속한 후, 견인하여 함체내의 내부토사를 제거하고, 이와 같은 견인과 굴착작업을 반복하여 지중에 구조물을 설치하는 공법이다.
그러나, 이러한 공법은 함체추진시 함체의 추진하중이나 추진함체와 이미 지중에 설치된 가설강관과의 틈에 의해 함체 상부의 도로나 지장물에 침하가 발생할 우려가 있으며, 또한 함체가 미리 제작되어 견인 설치되므로 함체의 규모가 커지게 되면 견인에 제약이 따르게 되고 작업장의 규모가 큰 편이므로 심도가 깊은 지하공간에서의 작업이 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 함체간의 연결부의 처리가 미흡하게 되면 누수 등이 발생할 우려가 있었는 바, 이러한 함체견인공법의 단점 등에 의하여 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 강관루프 공법이 많이 적용되고 있는 실정이다.
종래에 다양한 강관루프 공법이 개시되고 있으며, 특히 본 발명 출원인은 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능한 강관루프 구조체 및 이 강관루프 구조체의 시공방법(특허출원 제2005-18780호)를 선출원 한 바 있다.
상기한 강관루프 구조체는 도 1 내지 도 3에서와 같이, 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 강관루프 구조체에 있어서, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 것으로서, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈(204)이 형성되고, 상기 수평홈(204)의 내측으로는 이 수평홈에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(202)가 설치되며, 상기 수평홈(204)의 타측에는 이 수평홈과 대응하는 앵글(206)이 설치된 다수의 강관(200)들이 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 주요 특징으로 한다.
참고로, 도 3에서 미설명부호 (60)(80)는 상하부 슬래브를 나타낸 것이고, (65)는 벽체부를 나타낸 것이다.
한편, 강관루프 구조체의 시공방법은, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 최초로 통상의 강관을 압입 추진하는 제 1단계; 상기 강관의 내부 일측에 상하방향으로 일정간격마다 지지대(202)를 설치하는 제 2단계; 상기 지지대(202)가 설치된 부위의 일측면을 수평방향으로 절개하여 수평홈(204)을 형성하는 제 3단계; 상기 강관의 수평홈(204)에 대응하는 앵글(206)을 압입 추진될 강관의 일측에 설치하는 제 4단계; 상기 압입 추진될 강관의 앵글(206)을 압입 추진된 강관의 수평홈(204)에 슬라이드식으로 끼워맞추면서 측방향으로 결합하는 제 5단계;를 연속적으로 포함하는 것을 주요 특징으로 한다.
그러나, 상기와 같은 강관루프 구조체를 이용하여 지하터널 등을 시공함에 있어서, 횡단할 도로나 지장물에 암석구간이 존재하는 경우, 통상의 강관을 상기 횡단할 도로나 지장물에 압입,추진하는 것이 기술적으로 어려워서 공사기간과 공시비가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
이에, 지하터널 등을 시공하고자 하는 부분이 모두 암석인 경우에는, 강관루프 구조체를 이용한 비개착식 시공이 원천적으로 불가능한 것은 아니지만, 상기한 문제점으로 인하여 부득이하게 다른 공법으로 설계,시공해 왔으며, 보링으로 전체가 아닌 일부가 암석인 것으로 판단되더라도 현재로서는 강관루프 구조체를 이용한 비개착식 시공이 어려운 문제점 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 터널을 시공하고자 굴착을 필요로 하는 곳에 일부 암석구간이 존재할 경우, 강관루프 구조체를 이용하여 터널을 시공하되, 상기 암석구간에는 별도의 지보강으로 보강하여 구조체를 형성함으로써, 결국 강관루프 구조체를 이용한 터널시공이 가능하도록 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 있어서, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 최초로 통상의 강관을 압입 추진하는 단계; 다른 강관들을 순차적으로 압입 추진하여 강관루프 구조체를 형성하는 것으로서, 상기 압입추진된 강관의 내부 일측에 지지대를 설치하고, 이 지지대가 설치된 부위의 일측면에 수평홈을 형성하며, 상기 강관의 수평홈에 대응하는 앵글을 압입 추진될 강관의 일측에 설치하여, 상기 앵글을 압입 추진된 강관의 수평홈에 슬라이드식으로 끼워맞추면서 측방향으로 결합시키는 단계를 연속적으로 시행하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계; 상기 강관루프 구조체를 형성하다가 암석구간에 다다르면, 이 암석구간은 굴착 또는 절취하여 빈 공간을 형성하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 끝단으로부터 빈공간의 중심인 강관 하부에 지보강을 일정간격으로 설치하는 단계; 상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 암석구간을 굴착 또는 절취하여 빈공간을 형성하는 단계에서, 상기 굴착 또는 절취에 따라 발생된 크랙으로 붕괴되는 것을 예방하기 위하여 상기 빈공간의 측벽면에 락볼트를 설치함과 아울러 강섬유보강 숏크리트를 시공하는 것 을 더 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
또한, 상기 지보강은 H형강을 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계에서, 그 안쪽에 철근을 연결한 후에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 것이 바람직하다.
반면에, 상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계를 대신하여, 그 안쪽에 철근을 연결한 후에 스프레이로 몰탈을 분사하여 양생시키는 단계를 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 암석 구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공방법을 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 터널시공을 위하여 강관루프 구조체를 시공함에 있어서, 제일 먼저 압입 추진되는 강관(200)의 내부 일측에 지지대를 설치하고, 이 지지대가 설치되는 방향에 수평홈을 형성한 후, 일측에 앵글이 설치된 다른 강관을 슬라이드식으로 압입 추진시키는 작업을 연속적으로 수행함으로써, 일렬로 된 강관루프 구조체를 형성하게 된다.
상기와 같이 수평방향 및 수직방향으로 연결되게 강관루프 구조체를 형성하면서 그 내부에 존재하는 토사를 밖으로 빼낸 후, 그 내부로 콘크리트나 몰탈을 충진하여 양생시키면서 강관루프 구조체가 하나의 일체형 구조체가 이루도록 한다.
그런데, 앞서 설명한 바와 같이, 터널시공을 위하여 굴착을 하게 되는 부위에서 일부분 암석이 존재하게 되는 경우, 암석구간에는 강관을 압입 추진하는 것이 매우 어렵다고 했었다.
따라서, 이러한 경우, 도시된 바와 같이, 강관(200)이 연속해서 압입 추진되는 암석구간을 굴착 또는 절취하여 빈 공간을 형성한다.
이와 같이 암석이 존재하는 구간을 굴착 또는 절취함에 따라 상기 암석에 크랙이 발생하게 되고, 암석의 불안정한 요소(절리, 단층 등)에 의해 붕괴의 위험이 존재하게 되는 바, 그 측면에 락볼트(300)를 설치하여 붕괴를 예방함과 더불어 강섬유보강 숏크리트(400) 시공을 하여 더욱 견고함을 유지하도록 한다.
다음에, 상기 강관루프 구조체에서 끝단의 강관과, 암석구간에 의해 더 이상 강관이 압입, 추진되지 않은 공간에는 지보강(500)을 설치하여 하중에 견디도록 한다.
그리고, 상기 강관루프 구조체의 내측과 상기 지보강(500)의 내측에 거푸집 을 댄 후 콘크리트(600)를 타설하여 양생시킴으로써, 구조체를 완성하면 된다.
이때, 상기 강관루프 구조체의 내측과 상기 지보강(500) 내측에 철근(700)을 연결하여 거푸집을 댄 후, 콘크리트(600)를 타설하여 양생시키게 되면 구조체의 강성을 더욱 확고하게 할 수 있을 것이다.
한편, 상기 지보강(500)은 강성이 우수한 철강재를 적용하되, 특히 강성이 우수한 H형강을 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 상기 암석구간이 파괴됨으로써 형성된 빈 공간에는 지보강(500)과 더불어 콘크리트(600)가 충진되는 바, 큰 하중에도 강성을 띄게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 지하터널을 시공하고자 하는 곳에 일부 암석이 존재하는 경우, 최근에 주로 시공되는 강관루프 구조체를 이용한 시공이 어려웠던 것을 일거에 불식시키게 되는 효과가 있다.
즉, 지하터널을 시공하고자 하는 곳에 일부 암석이 존재하는 경우에, 암석 구간을 제외한 나머지 부분에는 강관을 압입,추진하면서 강관루프 구조체를 형성하되, 상기 암석구간은 굴착 또는 절취하여 빈공간을 형성하고, 락볼트와 숏크리트 시공으로 크랙과 암석의 불안정한 요소를 보강하여 강성을 확보한 뒤, 지보강으로 지지시킨 다음 콘크리트를 타설하여 강성을 가지도록 함으로써, 결국 암석구간이 존재하는 곳에도 강관루프 구조체를 이용하여 비개착식 터널시공이 가능해지는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

Claims (6)

  1. 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 있어서,
    횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 최초로 통상의 강관을 압입 추진하는 단계;
    다른 강관들을 순차적으로 압입 추진하여 강관루프 구조체를 형성하는 것으로서, 상기 압입추진된 강관의 내부 일측에 지지대를 설치하고, 이 지지대가 설치된 부위의 일측면에 수평홈을 형성하며, 상기 강관의 수평홈에 대응하는 앵글을 압입 추진될 강관의 일측에 설치하여, 상기 앵글을 압입 추진된 강관의 수평홈에 슬라이드식으로 끼워맞추면서 측방향으로 결합시키는 단계를 연속적으로 시행하여 강관루프 구조체를 형성하는 단계;
    상기 강관루프 구조체를 형성하다가 암석구간에 다다르면, 이 암석구간은 굴착 또는 절취하여 빈 공간을 형성하는 단계;
    상기 강관루프 구조체의 끝단으로부터 빈공간의 중심인 강관 하부에 지보강을 일정간격으로 설치하는 단계;
    상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 암석구간을 굴착 또는 절취하여 빈공간을 형성하는 단계에서, 상기 굴착 또는 절취에 따라 발생된 크랙과 암석의 불안정한 요소로 붕괴되는 것을 예방하기 위하여 상기 빈공간의 측벽면에 락볼트를 설치함과 아울러 강섬유보강 숏크리트를 시공하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암석구간에서의 강관루프 구조 체를 이용한 터널시공 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지보강은 H형강을 이용하는 것을 특징으로 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계에서, 그 안쪽에 철근을 연결한 후에 콘크리트를 타설하여 양생시키는 것을 특징으로 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 강관루프 구조체의 내측으로부터 상기 지보강의 안쪽으로 거푸집을 댄 후 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계를 대신하여, 그 안쪽에 철근을 연결한 후에 스프레이로 몰탈을 분사하여 양생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암석구간에서의 강관루프 구조체를 이용한 터널시공 방법.
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