KR100988457B1 - 터널 상부의 공동채움 시공방법 - Google Patents

터널 상부의 공동채움 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터널 상부의 공동채움 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 공동채움 시공방법은, 터널을 굴착 후 숏콘크리트면에 방수막을 설치하고, 터널 상부의 정점부위를 따라 방수막에 배기관과 주입관을 가로방향으로 설치하고, 방수막과 거리를 두고 거푸집을 설치한 후 라이닝 콘크리트를 타설하여 터널 라이닝 콘크리트가 충분히 양생된 후, 주입관의 주입구를 통하여 몰탈을 주입하면 주입된 몰탈이 주입관의 길이를 따라 이송되어 주입공에서 흘러나와 라이닝 콘크리트층 상부에 형성되어 있는 공동을 채우고, 공동이 채워짐에 따라 공동에 있던 공기가 배기공으로 흡입되어 배기관을 거쳐 배기구로 빠져나오다가 몰탈이 배기구로 흘러나오면 몰탈의 주입을 종료하는 공정을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의해 터널 상부의 공동이 고르고 완전하게 채워지며, 숏콘크리트면과 방수막 사이의 공동도 아울러 밀착된다. 작업시간과 노력이 절감되는 공동채움 시공방법이 제공된다. 또한 시공된 라이닝 콘크리트 강도가 강해지며, 상부 크랙 발생이 적어져 유지보수 비용이 절감되고, 방수 및 터널 라이닝 콘크리트면 또한 깨끗한 상태를 유지할 수 있다.
터널, 공동, 콘크리트, 주입관, 몰탈

Description

터널 상부의 공동채움 시공방법{THE BACK FEEL GROUTING METHOD FOR UPPER PART OF TUNNEL}
본 발명은 터널 상부의 공동채움 시공방법에 관한 것으로, 특히 터널 라이닝 콘크리트(Tunnel linning concrete) 타설 후 터널 상부의 공동을 효과적으로 채우는 방법에 관한 것이다.
우리나라는 산지가 많은 특성상 고속도로나 국도 및 철도 등을 건설할 때 산지를 통과하는 터널을 시공하는 경우가 많다. 터널을 시공하는 방법에는 지반의 특성이나 경제적 여건 등을 고려하여 여러가지 방법이 사용되고 있다.
터널 시공방법의 한 예로, 발파에 의해 암반을 굴진해 가면서 일정한 간격으로 H빔의 아치형 스틸리브(Steel Rib)을 설치하고, 암벽변에 와이어매쉬를 형성하면서 모래와 자갈, 시멘트의 혼합물을 분사하면서 별도의 노즐을 통하여 물을 분사하면서 소위 숏크리팅(Shortcreting)시공을 통해 1차지보를 형성한다. 그 다음 배수재로서 상기 1차지보의 내벽을 따라 부직포를 부착하고, 이 부직포 위에 다시 방수막 시트를 부착하고 고정시킨다.
그다음, 30 ~ 40 cm 두께로 터널 라이닝 콘크리트(Tunnel linining concrete)를 타설하게 되는데, 상기 터널 라이닝 콘트리트 내에 철근 등을 매설하여 2차지보를 형성하며, 이때 2차지보를 지지하기 위한 거푸집이 제작 설치된다.
상기 거푸집의 밑면에는 수 개의 강재 동바리 서포트 작업을 하여 거푸집에 타설된 콘크리트의 형태를 일정시간 유지한 후 콘크리트가 굳게되는데, 이때 2차지보의 상부와 1차지보의 하부 사이에 공동이 발생하게 된다.
공동이 있으면, 터널의 강도가 약하고 크랙 등이 발생하기 쉬우므로 이 공동을 채우는 시공을 하게된다.
종래에는 2차지보의 1지점에 공동의 일정높이 까지 연결된 주입공을 설치하고 다른 일지점에 배출공을 설치하고, 주입공을 통하여 채움재를 올려주입하였다. 그러나, 주입공의 위치가 공동의 상부까지 미치지 못하고, 채움재의 무게에 의해 일정 상부 까지만 도달하게 되어 불완전 채움을 하게되고 이것이 터널의 강도를 약하게 하고 크랙이 발생하는 등의 문제점이 있다.
또한, 채움재의 주입은 터널시공이 진행 블록(Block) 단위인 예를들어 9 m 단위로 시행하기 때문에 전체적으로 균일한 품질을 기대하기 어렵고, 작업시간이 많이 걸리며 이에따라 비용도 많아지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터널 상부의 공동이 고르고 완전하게 채워지고, 작업시간과 노력이 절감되는 공동채움 시공방법을 제공하는 데 있다.
또한, 시공된 터널의 강도가 강하고 크랙발생이 적어져 유지보수 비용이 절감되도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터널 상부의 공동채움 시공방법은, 터널을 굴착 후 굴착면에 방수막(20)을 설치하고, 터널 상부의 정점부위를 따라 방수막(20)에 배기관(30)과 주입관(40)을 설치하고, 방수막(20)과 거리를 두고 거푸집을 설치한 후 배기관(30)의 배기구(32)와 주입관(40)의 주입구(41) 아래 라이닝 콘크리트를 타설하여 터널 라이닝 콘크리트층(300)을 형성하고, 주입관(40)의 주입구(41)를 통하여 몰탈(500)을 주입하면 주입된 몰탈(500)이 주입관(40)의 길이를 따라 이송되어 주입공(42)에서 흘러나와 라이닝 콘크리트층(300) 상부에 형성되는 공동(200)을 채우고, 공동(200)이 채워짐에 따라 공동(200)에 있던 공기가 배기공(31)으로 흡입되어 배기관(30)을 거쳐 배기구(32)로 빠져나오다가 몰탈(500)이 배기구(32)로 흘러나오면 몰탈(500)의 주입을 종료하는 공정을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의해, 터널 상부의 공동이 고르고 완전하게 채워지고, 작업시간과 노력이 절감된다.
또한, 시공된 터널의 강도가 강하고 크랙발생이 적어져 유지보수 비용이 절감된다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 터널의 정면 개략도이고, 도 2는 측단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 주입관의 구조을 나타낸 도면이고 , 도 4는 주입관의 주입구 부위의 확대도이다.
도면에 나타낸 바와 같이 터널을 굴착한 후 굴착면에 숏콘크리트층(미도시)을 형성하고, 그 숏콘크리트층에 방수막(20)을 설치한다.
이후, 터널 상부의 정점부위를 따라 방수막(20)에 배기관(30)을 가로방향 즉, 터널 길이방향으로 부착한다.
배기관(30)은 터널 라이닝 콘크리트 타설시 완전히 채우지 못해 라이닝 콘크리트층(300)이 형성된 후 그 상부에 형성되는 공동(空洞)(200)을 채우기 위해 백필그라우팅할 때 몰탈(500)이 채워짐에 따라 공기를 방출시키기 위하여 설치되고, 공동(200)에 몰탈(500)이 다 채워진 후에도 계속해서 유입되는 몰탈(500)은 배출시켜 작업 중단 시기를 알려준다.
배기관(30)은 직경이 10 ~ 20 mm 인 플렉셔블한 관을 사용하며, 길이는 10 ~ 20개의 타설 콘크리트 블록(Block) 즉, 스틸폼(steel form) 수에 맞추어 90 ~ 180 m로 하고, 0.4 ~ 0.6 m 간격으로 직경 8 ~ 12 mm의 배기공(31)을 배기관(30)의 상부에 뚫어둔다. 이러한 배기관(30)은 일단이 형성하는 배기구(32)가 콘크리트층(300)으로부터 노출되게 설치된다.
주입관(40)은 배기관(30)의 하부를 따라 밀착하여 90 ~ 180 m 길이로 설치되는데, 철사나 고정물로 배기관(30)과 일체로 결합되어 배기관(30)과 함께 설치될 수 있다.
주입관(40)은 직경은 40 ~ 60 mm 인 플렉셔블한 것을 사용하고, 주입관(40)의 시작부에는 엘보우를 설치하여 라이닝 콘크리트층(300)으로부터 주입구(41)를 꺽어 노출시키고, 주입관(40)의 맨끝부분은 밀폐시킨다.
주입관(40)은 매 0.9 ~ 1.1 m 마다 사방으로 주입공(42)을 뚫어놓으며 주입공(42)의 직경은 7 ~ 10 mm의 크기로 한다.
주입공(42)에는 타 작업 즉, 굴착면에 라이닝 콘크리트층(300)을 형성하기 위해 방수막(20)과 거리를 두고 거푸집을 설치하는 작업 등에 의해서 막히는 일이 발생하지 않도록 테이프(43)를 붙여서 막아두었다가 몰탈(500)이 주입되면 그 압력(10㎏/㎠ 내외)에 의해 테이프(43)가 떨어져 나감으로 인해 개방되어 몰탈(500)을 주입한다. 테이프(43)는 주입관(40)의 막힌 끝단부터 떨어져 나가 주입공(42)을 개방한다.
몰탈(500)은 시멘트+모래+물을 혼합하여 조성한 것으로, 시멘트+물을 혼합하여 조성한 것(당업계에서는 '밀크'라고 부름)보다 경화되면 강도가 강하기 때문에, 기존과 같이 시멘트+물을 혼합해서 공동(200)에 채워 만든 백필그라우팅층보다 더 견고한 백필그라우팅층을 만들도록 한다. 이러한 몰탈(500)은 19 이상의 슬럼프값을 갖음이 좋다. 강도가 약함에도 불구하고 경우에 따라서는 몰탈(500) 대신 밀크가 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
주입관(40)을 통한 백필그라우팅(Back Feel Grouting)시 몰탈(500)이 라이닝 콘크리트층(300)과 방수포(20) 사이로 흘러나오는 경우가 허다하기 때문에 라이닝 콘크리트층(500)과 방수막(20) 사이로 몰탈(500)이 흘러나오는 것을 방지하기 위해 그라우팅스톱튜브(50)를 설치한다.
그라우팅스톱튜브(50)는 고무 재질로 라이닝 콘크리트를 타설하기 전에 방수막(20)의 필요한 위치에 공기를 뺀 진공에 가까운 상태로 납작하게 하여 방수막(20)에 부착한다.
라이닝 콘크리트층(300)이 형성된 후 백필그라우팅 작업을 하기 전에, 기 설치된 그라우팅스톱튜브(50)에 그라우팅(Grouting)하여 튜브(50)를 팽창시켜 공간의 형태에 맞게 변형되어 몰탈(500)의 흐름을 막아준다.
즉, 터널 라이닝 콘크리트 타설 시작부와, 시작부와는 90 ~ 180 m의 길이를 사이에 두고 터널 라이닝 콘크리트 타설 종료부에 그라우팅스톱튜브(50)를 설치한 후에 라이닝 콘크리트층(300)을 형성하여, 라이닝 콘크리트층(500)과 방수막(20) 사이로 몰탈(500)이 흘러나오는 것을 방지한다.
이와 같은 구조가 이루어진 후 배기관(30)의 배기구(32)와 주입관(40)의 주입구(41) 아래에 라이닝 콘크리트가 타설됨으로써 배기구(32)와 주입구(41)를 노출 한 라이닝 콘크리트층(300)이 완성되면, 주입관(40)의 주입구(41)에 개폐밸브의 주입호스와 연결하여 공동(200)에 몰탈(500)을 주입한다.
주입관(40)에 몰탈(500)이 주입되면 압력이 상승하기 때문에 주입관(40)의 맨끝부분에 있는 주입공(42)에 붙어있는 테이프(43) 부터 순차적으로 떨어져 나가 몰탈(500)이 공동(200) 내로 주입된다.
공동(200)에 몰탈(500)이 주입되어 주입관(40)과 대면하면 주입관(40)을 밀어올리기 때문에, 몰탈(500)이 공동(200)의 상부에 까지 채워진다.
몰탈(500)이 공동(200)의 상부에 까지 채워지면 방수막(20)을 밀어올리기 때문에, 방수막(20)이 숏콘크리트층에 밀착된다. 이 때문에, 숏콘크리트면과 방수막 사이의 공동이 제거된다.
몰탈(500)이 공동(200)에 채워지는 동안, 공동(200)에 있는 공기는 배기공(31)으로 흡입되어 배기관(30)을 통해서 외부의 배기구(32)로 빠져 나가기 때문에, 공동(200)에 몰탈(500)이 채워지는 것을 방해하지 않는다.
공동(200)이 몰탈(500)로 다 충진되어, 배기구(32)로 몰탈(500)이 흘러나오면, 공동(200)이 다 채워진 것이기 때문에, 주입관(40)의 주입구(41)에 연결된 개폐밸브를 잠근다.
이와 같은 본 발명은 90 ~ 180 m 단위로 백필그라우팅 작업이 시행되기 때문에 시공성과 작업성이 우수하다.
또한, 라이닝 콘크리트층과 방수막 사이에 그라우팅스톱튜브를 설치하기 때문에 백필그라우팅시 몰탈흘림을 완벽하게 방지할 수 있다.
또한, 공동에 대한 완전 충진을 확인할 수 있다. 즉, 90 ~ 180 m 를 동일한 압력으로 주입하면 완전 충진되었을 때에 배기관으로 몰탈이 나오는 것을 확인할 수 있기 대문에 완전 충진을 확인할 수 있다.
또한, 주입관과 배기관을 굴착면을 따라 밀착시켜 부착하므로 공동을 완전 충진할 수 있다.
또한, 장거리 즉, 90 ~ 180 m 를 한번에 주입하므로 균일한 품질을 유지할 수 있다. 기존에는 3m 단위로 주입하였기 때문에 균일한 품질을 기대하기 어려웠다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해, 터널 상부의 공동이 고르고 완전하게 채워지고, 작업시간과 노력이 절감되는 공동채움 시공방법이 제공된다.
또한, 시공된 터널의 강도가 강하고 크랙 발생이 적어져 유지보수 비용이 절감된다.
도 1는 본 발명에 의한 앞에서 본 개략 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2은 본 발명에 의한 측면에서 본 개략 단면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 주입관의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 주입구 부분을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 방수막
30 : 배기관 31 : 배기공
32 : 배기구
40 : 주입관 41 : 주입구
42 : 주입공 43 : 테이프
50 : 그라우팅스톱튜브
200 : 공동
300 : 라이닝콘크리트층
500 : 몰탈

Claims (5)

  1. 터널을 굴착 후 굴착면에 방수막(20)을 설치하고,
    터널 상부의 정점부위를 따라 방수막(20)에 배기관(30)과 주입관(40)을 설치하고,
    방수막(20)과 거리를 두고 거푸집을 설치한 후 배기관(30)의 배기구(32)와 주입관(40)의 주입구(41) 아래에 라이닝 콘크리트를 타설하여 터널 라이닝 콘크리트층(300)을 형성하고,
    주입관(40)의 주입구(41)를 통하여 몰탈(500)을 주입하면 주입된 몰탈(500)이 주입관(40)의 길이를 따라 이송되어 주입공(42)에서 흘러나와 라이닝 콘크리트층(300) 상부에 형성되는 공동(200)을 채우고,
    공동(200)이 채워짐에 따라 공동(200)에 있던 공기가 배기공(31)으로 흡입되어 배기관(30)을 거쳐 배기구(32)로 빠져나오다가 몰탈(500)이 배기구(32)로 흘러나오면 몰탈(500)의 주입을 종료하는 공정을 포함하여 이루어진,
    터널 상부의 공동채움 시공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기관(30)의 직경은 10 ~ 20 mm 이며, 0.4 ~ 0.6 m 간격으로 배기관(30)의 상부면에 배기공(31)이 뚫려 있는 것이 특징인,
    터널 상부의 공동채움 시공방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주입관(40)의 직경은 40 ~ 60 mm 이며, 0.9 ~ 1.1 m 간격으로 직경 7 ~ 10 mm 의 주입공(42)이 뚫려 있으며, 각각의 주입공(42)에는 테이프(43)가 붙여져 있다가, 몰탈(500)을 주입하면 타설종료부에 가까운 주입공(42)에 붙여진 테이프(43) 부터 차례로 떨어져 몰탈(500)이 주입되는 것이 특징인,
    터널 상부의 공동채움 시공방법.
  4. 제1항에 있어서, 라이닝 콘크리트층(500)과 방수막(20)의 사이에 몰탈(500)이 흘러나오는 것을 방지하기 위한 그라우팅스톱튜브(50)를 설치하는 것이 특징인,
    터널 상부의 공동채움 시공방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관(30)과 주입관(40)의 길이는 90 ~ 180 m인 것이 특징인,
    터널 상부의 공동채움 시공방법.
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