KR100991630B1 - 함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법에 관한 것으로서, 기존에 메인강관인 갤러리관 사이에 설치되어지는 서브강관을 대신하여 미리 제작된 함체를 갤러리관 사이에서 안내되어지는 가운데 압입 추진방식으로 시공이 이루어질 수 있도록 함으로서 시공 효율을 향상시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 건조공법은, 지표에서 수직으로 터널의 시공위치까지 수직갱(D)을 형성시킨 후 수직갱에서 추진잭(200)을 이용하여 갤러리관(1)을 터널의 루프좌우단에서 터널의 길이방향으로 순차로 압입 추진하여 연결하는 갤러리관 시공단계와;(ST 1) 상기 좌우 양측에 연결설치된 갤러리관(1)의 상호 대향되는 부위에 가이드레일(2)을 각각 설치하는 레일설치단계와;(ST 2) 상기 좌우 양측 갤러리관(1) 사이로 상부철판(110)과 하부철판(120)이 격벽 철판(130)에 의해 일정 높이로 연결 지지되어지는 구조로 미리 제작된 함체(100)를 추진잭(200)으로 추진하되, 함체(100)의 양단부가 양측의 갤러리관(1)에 형성된 레일(2)을 따라 안내되어지는 함체 추진단계;(ST 3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법{a container sleeve push ahead type tunnel manufacture method}

본 발명은 지하 터널 건조공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공사효율을 향상시킴과 함께 공기를 단축시킬 수 있도록 미리 제작된 함체 슬리브관을 추진방식으로 설치하는 건조공법에 관한 것이다.

일반적으로 터널은 흙이나 바위를 파서 지표면 아래에 만든 공간으로 거의 수평이며 가는 모양의 긴 통로를 말한다. 위쪽에서 재래지반을 남기고 땅속을 파 들어가 만들어진 것이 보통이지만, 지표에서부터 홈모양으로 파고 들어가 그 속에 터널구조물을 만든 다음 다시 묻는 개착공법에 의한 것도 터널에 포함된다.

이 공법은 도시내의 도로 아래에 비교적 얕은 지하철도를 만들 때 이용된다. 오늘날에는 터널의 용도나 양상이 다양화되어 지하발전소용의 대공동, 지하의 자동차 주차장이나 각종 창고, 지하 정유시설이나 지하도로 등 흙이나 바위가 붕괴하여 떨어지는 것을 막으면서 땅속을 파서 공간을 만들고, 영구적으로 재리지반을 지지하는 구조물을 건설하는 것도 넓은 뜻으로 터널이라 한다.

터널의 용도는 철도, 도로 터널 등의 교통용 터널과, 수력발전, 관개 등을 위한 수로터널 및 상하수도, 전선로 등의 관로터널 등이 있다.

이 밖에 지하발전소, 변전소 및 석유류 저장용 지하공동 등도 터널기술을 적용한 지하건조물로서 터널에 포함시킬 수 있다. 또 터널은 굴착의 대상이 되는 지질에 따라서 암석터널과 토사터널로 나누며, 시공장소, 시공방법에 따라 산악터널, 도시터널, 수저터널, 개착터널, 실드터널, 침매터널 등으로 세분된다.

이러한 터널은 여러가지 건조방법으로 개발되어 현재까지 진행되었으나 시민의 보행이나 상업활동 및 교통의 지장을 줄 뿐만 아니라 토압의 변화 및 지반의 거동이 심하게 발생되어 인근 구조물에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 개선하기 위한 종래 기술로 등록특허 제10-0322844호에서는, 시민의 보행이나 상업활동 및 교통의 흐름에 방해되는 요소가 적어 터널 건조로 인한 주변생활의 불편함을 최소화하며 터널의 측벽과 루프를 형성시켜 경화시킨 다음 터널 내부측 흙을 제거하므로 토압의 변화와 지반의 거동이 거의 없어 보다 안전한 시공이 이룰 수 있도록 하였다.

그러나 이러한 종래 기술에서는 좌우 메인강관 사이에 다수의 서브강관을 연속하여 압입시키게 됨으로 서브강관의 시공에 따른 작업효율 저하 및 공사기간 증대 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 기존에 메인강관인 갤러리관 사이에 설치되어지는 서브강관을 대신하여 함체 슬리브관을 압입 추진방식으로 시공이 이루어질 수 있도록 함으로서 작업효율을 향상시킴과 함께 공사기간을 단축시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지표에서 수직으로 터널의 시공위치까지 수직갱을 형성시킨 후 수직갱에서 압입수단을 이용하여 갤러리관을 터널의 루프좌우단에서 터널의 길이방향으로 순차로 압입 추진하여 연결하는 갤러리관 시공단계와; 상기 좌우 양측에 설치된 갤러리관의 상호 대향되는 부위에 가이드레일을 각각 설치하는 레일설치단계와; 상기 좌우 양측 갤러리관 사이로 상부철판과 하부철판이 격벽 철판에 의해 일정 높이로 연결 지지되어지는 구조로 미리 제작된 함체를 유압잭으로 추진하되, 함체의 양단부가 양측 레일을 따라 안내되어지는 함체 추진단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 터널 건조공법은, 기존에 메인강관인 갤러리관 사이에 설치되어지는 서브강관을 대신하여 미리 제작된 함체를 갤러리관 사이에서서 레일을 따라 안내되어지는 가운데 압입 추진방식으로 시공이 이루어질 수 있도록 함으로서 시공 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 함체의 추진 과정에서 선도관을 통해 활동재가 분사되어질 수 있도록 하여 보강비트로 인한 공극발생을 방지하고 보다 원활한 추진 시공이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.

도 1은 선도관과 갤러리관의 추진 과정을 나타낸 것으로서,
1a는 초기 추진 상태도.
1b는 추진 과정 상태도.
도 2는 시공 완료된 갤러리관 사이에 본 발명에서의 함체 시공과정 공정도.
도 3은 도 2의 A부 확대도.
도 4는 본 발명에서의 함체 구조를 나타낸 것으로서,
4a는 단면 구조도.
4b는 평면 구조도.
도 5는 본 발명의 공법에 따른 함체 추진과정 평면 개략도.
도 6은 도 5의 1단계에서 B-B부 단면구조인 본 발명에서의 슬리브관 및 선도관 측단면도.
도 7은 도 5의 2단계에서 C-C부 단면인 본 발명에서의 선도관 추진상태 단면도.
도 8은 본 발명의 함체 추진 후 터널 건조공정 개략도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 일 실시 예에 따른 본 발명 공법에 따른 터널 건조과정을 순차적으로 살펴보기로 한다.

<갤러리관 시공>(ST 1)

초기 갤러리관 시공을 위해서는 먼저 도 1에서와 같이 지표에서 수직으로 터널의 시공위치까지 수직갱(D)을 형성시킨 후 수직갱에서 수평방향으로 메인 강관인 갤러리관(1)을 추진하게 되는데, 이때에는 통상의 방법에 따라 선도관(3)을 위치시킨 상태에서 그 후단측으로 일정 길이를 이루는 다수의 갤러리관(1)을 유압 추진잭(200)을 이용하여 순차적으로 밀어줌으로서 갤러리관(1)의 연결 시공이 이루어지게 된다.

한편, 이러한 갤러리관 시공방식은 선도관(3) 및 갤러리관(1)을 후단부에서 반복하여 밀어주는 방식(일명 T.R.c.M공법) 뿐만 아니라, 별도의 유압추진잭이 구비된 슬리브관에 선도관을 연결하여 선단부에서 선단부에서 선도관을 반복하여 밀어주고 후단측에서는 유압잭 없이 반력대만을 설치하여 갤러리관(1)이 밀리지 않도록 지지하는 방식(일명 C.T.M공법)으로 시공이 이루어질 수도 있게 된다.

<레일설치>(ST 2)

이와 같은 과정을 통해 갤러리관(1)을 좌우 양측에 터널의 시공 폭에 해당하는 일정 거리를 이루도록 2개를 시공한 후, 상호 대향되는 부위에 안내용 레일(2)을 쌍을 이루도록 설치하게 된다.

즉, 이때에는 갤러리관(1) 내부의 흙을 제거한 후 작업자가 관 내부에서 레일(2)이 설치될 해당 부위를 모따기 하여 절개 제거한 후 절개부위에 "C"형 레일(2)을 용접 설치함으로서 갤러리관(1) 외벽면에 홈 형상의 안내레일이 형성되어지게 되는 것이다.

<함체 추진>(ST 3)

이와 같이 레일(2) 설치가 완료되면 양측 갤러리관(1) 사이로 함체(100)를 밀어서 추진 시공하는 작업을 실시하게 된다.

특히, 이때 시공이 이루어지는 함체(100)는 도 4에서와 같이 상부철판(110)과 하부철판(120) 사이에 수직방향으로 다수의 격벽철판(130)이 구성된 직사각 형상을 이루도록 공정에서 미리 제작되어 현장으로 이동된 것으로서, 격벽철판(130)은 부분 확대도에서 나타내어지는 바와 같이 상부철판(110) 및 하부철판(120)의 연결부위에서 앵글브라켓(131)과 볼트(132)에 의해 체결 고정되어져 있어 일정 간격으로 연결된 구성으로 이루며, 다수개가 순차적으로 추진잭(200)에 의해 연결 추진이 이루어지게 된다.

이러한 함체(100) 추진과정을 도 5의 평면도를 통해 보다 상세히 살펴보면, 먼저 함체(100) 추진을 위한 1단계로 좌우 갤러리관(1) 사이 위치에서 추진잭(200)을 이용하여 슬리브관(10)과 선도관(20)을 추진 굴착시킨다. 도 6은 이때의 슬리브관(10) 및 선도관(20)의 구성을 단면을 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 선도관(20)은 슬리브관(10) 내부에서 유압잭(11) 및 실린더(12) 구동에 의해 전후 방향으로 유동 가능하도록 끼워진 상태를 이루는 가운데 선도관(20)의 선단측 상부와 하부에는 각각 굴진 과정중 바위나 돌 등에 의해 선도관(20)이 파손되는 것을 방지하기 위한 보강비트(30)가 구성되고, 보강비트(30)에는 후단부 측으로 활동재를 고압 분사하기 위한 다수의 분사노즐(21)이 수평형태를 이루어 일정 간격으로 구비되며, 선도관(20) 내벽면에는 고압펌프(미도시)로 부터 공급되는 활동재를 각각의 분사노즐(21)로 안내하기 위한 안내관(22)이 구성되어져 있음을 확인할 수 있다. 도면부호 24는 강도 지지를 위한 격벽철판을 나타낸다.

이후 2단계로, 추진잭(200)을 후진시킨 상태에서 첫번째 함체(100)를 슬리브관(10) 후단부에 연결시키고 선도관(20)을 전진방향으로 추진시키면서 분사노즐(21)을 통한 활동재를 분사하게 된다.

즉, 이때에는 도 7에서와 같이 슬리브관(10) 내에 구성된 유압잭(11)의 동작에 의해 선도관(20)이 슬리브관(10)에 의해 안내되는 가운데 전진되어지면서 굴착추진이 이루어지고, 이러한 선도관(20)의 전진동작과 동시에 분사노즐(21)을 통한 활동재의 분사가 이루어지게 되며, 이와 같은 분사노즐(21)을 통해 분사동작에 의해 보강비트(30)가 지나간 자리에 형성된 공극 부위에 활동재가 공급. 채워지게 된다.

특히, 본 발명에서는 활동재 분사를 위한 분사노즐(21)이 보강비트(30)의 뒷쪽을 향하도록 구비되어져 있기 때문에 활동재의 분사압력을 추진력으로 이용할 수 있게 된다.

이후 3단계로, 후단측에서 반력대(미도시)에 의해 지지되고 있는 추진잭(200)을 밀어서 함체(100)를 추진하게 되면, 함체(100)가 약 1M 전진되어지면서 슬리브관(10)이 함께 밀려지고, 이에 따라 유압잭(11)에 의해 전진되었던 선도관(20)은 다시 슬리브관(10) 내부에 위치되는, 즉 도 7에서와 같은 상태를 이루게 된다.

이후, 계속하여 유압잭(11) 구동에 따른 선도관(20)의 반복 추진(4단계)와, 추진잭(200)을 이용한 함체(100)의 반복 추진(5단계) 과정을 반복함으로서 점차 좌,우 양측 갤러리관(1) 사이를 통해 레일(2)의 안내를 받으며 전진되어져 최종적으로 6단계에서와 같이 함체(100)의 추진 시공이 완료되어지게 된다.

이와 같이 추진이 완료되면 슬리브관(10)과 선도관(20)은 제거되어지게 된다.

<합판 거푸집 시공>(ST 4)

한편, 추진이 완료된 함체(100) 내에는 일정 높이로 합판 거푸집(150)을 설치하게 된다.

즉, 이후 공정에서 함체(100) 내에서 상부철판(110)과의 사이에 슬라브층 형성을 위한 합판 거푸집(150)을 설치하는 합판 거푸집 시공단계(ST 4)가 실시되어지되, 합판 거푸집(150) 하부에는 A부를 확대하여 나타낸 도 3에서와 같이 일정 높이의 지지격판(140)을 일정 간격으로 설치하여 합판 거푸집(150)의 높이를 조절하여 슬라브층의 두께를 적절하게 조절토록 함이 바람직하다.

그리고, 슬라브 형성을 위해 상부철판(110)과 합판 거푸집(150) 사이 공간에 철근을 배근한 후 콘크리트 타설이 이루어지게 된다.

이후에는 터널 측벽 형성을 위해 도 8에 도시된 바와 같이 양측 갤러리관(1) 하부로 벽체트렌치(100')를 설치하고 벽체 콘크리트를 타설한 후 바닥 슬라브를 타설하는 통상의 공정이 실시되어지게 된다.

즉, 이때에는 좌우 양측 갤러리관(1)의 내부 하측을 절개하고 절개부분을 수직형태의 함체를 추진하여 하향 굴착을 실시하는데, 이때 굴착면의 붕괴를 방지하기 위하여 양면에 벽체트렌치(100')를 설치하면서 지하방향으로 소정 심도까지 굴착함과 함께 벽체트렌치(100') 사이에는 서포트(130')를 설치하여 양면에 설치된 벽체트렌치(100')를 지지하도록 하게 된다.

<함체 하부철판 제거>(ST 5)

이후, 터널 내부 굴착 후 슬라브 콘크리트 경화가 이루어진 상태에서 하부철판(120)을 제거하는 하부철판 제거단계(ST 5)를 실시하게 된다. 이때에는 볼트 고정력을 해제하여 앵글브라켓(131)을 제거함으로서 하부철판(120)을 격벽철판(130)과 분리시키게 되며, 하부철판(120)이 제거되어짐에 따라 합판 거푸집(150) 저면부에 돌출된 격벽철판(130)의 하단부는 절단기를 이용하여 별도의 제거작업을 실시하게 된다.

한편, 이와 함께 터널의 바닥면을 이루기 위한 콘크리트 타설을 통해 바닥슬라브(400)를 형성시킴으로 박스형상의 터널 시공 및 건조작업이 완료되어지게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 함체를 이용한 터널건조공법이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

1 : 갤러리관 2 : 레일
10 : 슬리브관 11 : 유압잭
12: 실린더 20 : 선도관
21 : 분사노즐 22 : 안내관
24 : 격벽철판 30 : 보강비트
100 : 함체 110 : 상부철판
120 : 하부철판 130 : 격벽철판
131 : 앵글브라켓 132 : 볼트
140 : 지지격판 150 : 합판 거푸집
200 : 추진잭 100' : 벽체트렌치
400 : 바닥슬라브

Claims (6)

  1. 지표에서 수직으로 터널의 시공위치까지 수직갱(D)을 형성시킨 후 수직갱에서 유압방식의 추진잭(200)을 이용하여 다수의 갤러리관(1)을 터널의 루프좌우단에서 터널의 길이방향으로 순차로 각각 압입 추진하여 연결하는 갤러리관 시공단계와;(ST 1)
    상기 좌우 양측에 연결설치된 갤러리관(1)의 상호 대향되는 측벽면 부위 절개 후 해당 절개 부위에 가이드레일(2)을 각각 설치하는 레일설치단계와;(ST 2)
    상기 좌우 양측 갤러리관(1) 사이로 상부철판(110)과 하부철판(120)이 격벽 철판(130)에 의해 일정 높이로 연결 지지되어지는 구조로 미리 제작된 함체(100)를 추진잭(200)으로 추진하되, 함체(100)의 양단부가 양측의 갤러리관(1)에 형성된 레일(2)을 따라 안내되어지는 함체 추진단계와;(ST 3)
    상기 함체 추진단계(ST 3) 후에는 함체(100) 내에서 상부철판(110)과의 사이에 슬라브층 형성을 위한 합판 거푸집(150)을 설치하되, 합판 거푸집(150) 하부에는 일정 높이의 지지격판(140)을 일정 간격으로 설치하여 합판 거푸집(150)의 지지와 높이 조절이 이루어지는 합판 거푸집 시공단계와;(ST 4)
    상기 함체(100)는 상부철판(110) 및 하부철판(120)이 각각 격벽철판(130)과 앵글브라켓(131)에 의해 볼트(132) 체결되어져 있고, 이후 상부철판(110)과 합판 거푸집(150) 사이 공간에 콘크리트 타설이 이루어지면 하부철판(120)을 제거하는 하부철판 제거단계(ST 5)를 실시하되, 이때에는 볼트 고정력을 해제하여 앵글브라켓(131)을 제거함으로서 하부철판(120)을 격벽철판(130)과 분리시키는 것을 특징으로 하는 함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 함체 추진단계(ST 3) 에서는 함체(100) 추진전 먼저 선도관(20)이 선단부에서 유압잭(11)에 의해 전진운동 가능하게 구성된 슬리브관(10)을 추진하되, 상기 슬리브관(10)은 좌우 양측 갤러리관(1)의 가이드레일(2)을 따라 안내되어지는 것을 특징으로 하는 함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 선도관(20)의 단부에는 보강비트(30)가 일체로 용접 결합되어되어지되, 상기 선도관(20) 외벽측에는 보강비트(30)의 후단부 측으로 활동재를 분사하여 추진력을 얻도록 하는 분사노즐(21)이 구비되어 추진과정에서 선도관(20) 외벽면측으로 활동재 분사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 함체 슬리브관 추진방식 터널 건조공법.
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