KR101073523B1 - 비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체 - Google Patents

비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은,
비개착식 터널굴착 시공 방법에 있어서,
터널의 일정 높이에서 폭 방향으로 상부대구경강관을 상부 소정 위치에 등간격 다수개 압입하는 상부대구경강관추진단계와(S10),
상기 상부대구경강관추진단계에 의해 이격 압입되는 각 상부대구경강관 사이에 수평선상으로 추진되는 중구경수평강관추진단계와(S20)와,
상기 중구경수평강관추진단계(S20)에 의해 이완된 주변 지반을 그라우팅 보강하는 그라우팅단계(S30)와,
상기 상부대구경강관과 동일 위치에서의 하단측에 터널의 기초를 이루는 하부기초대구경강관을 추진하는 하부기초대구경강관추진단계와(S40),
상기 상부대구경강관과 하부기초대구경강관을 연결하는 중구경수직강관을 추진하는 중구경수직강관추진단계와(S50),
하단측에 구조물을 추진하기 위한 추진기지설치 및, 상기 구조물의 추진과정에서 회수되어지는 각 강관에 체결되는 볼트를 해체한 후 상기 구조물을 강선이 관통되도록 연결하여 터널의 반대편에서 상기 구조물을 추진기지를 따라 전진 이송되며 각 강관 및 부속물을 회수하기 위한 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)와,
상기 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)에 의해 추진된 구조물의 내부 토사를 굴착하는 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계(S70)와,
내부토사 굴착에 의해 잔존하는 잔재물을 회수한 후 하부슬래브를 설치하게 되는 하부슬래브설치단계(S80)으로 이루어지는 것을 특징으로 하여,
비개착식 터널 시공 과정에서 필요로 하는 각종 강관 및 구성 부품 등을 종래와 같이 그대로 매몰된 상태에서 시공이 완성되어 발생 되는 자재 낭비등의 문제점을 극복하여, 터널 시공시 필요로 하는 각종 구성 부품의 회수율을 높여 재활용 가능할 수 있도록 함으로써, 전체적인 터널 시공 비용의 현저한 절감 효과와, 하부슬래브의 설치 없이 먼저 터널구조체의 진입이 가능하도록 함으로써, 기존의 하부슬래브를 먼저 설치한 상태에서 터널구조체가 진입되어 발생 되는 공기 지연 및 이를 위한 불필요한 설비 등으로 인하여 발생되는 공기 지연, 공사비의 증가, 작업인력의 낭비 등으로부터 발생 될 수 있는 문제점을 해결하게 되는 효과를 기대하게 되는, 비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 구조에 관한 것이다.
비개착식 터널 굴착, 상부대구경강관, 중구경수평강관, 중구경수직강관, 소구경강관, 구조물

Description

비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체{The tunel execution method and the using fabric}
본 발명은 비개착식 터널 굴착 방법과 그 굴착 방법에 채택되어 사용되는 구조물에 관한 것으로, 철도 및 도로 지하 횡단을 위한 비개착식 터널 시공을 위한 굴착시 대구경강관과 중구경강관, 소구경강관 등의 소요 부품 등을 이용하여 지반을 추진하며 굴착 한 후 박스 형태로 되는 콘크리트 타설체인 구조체의 터널 구조체를 케이블 등을 이용하여 견인하며 추진토록 하되, 상기한 각 자재 등의 전량 회수가 용이할 수 있도록 하여 재활용도를 높이고, 강관 사이에 구비되는 슬라이딩 플레이트에 의해 노반 침하 등을 방지함으로서 외적 안정에 의한 신뢰도를 높이고, 흙과 콘크리트 타설체(즉 구조체)간 마찰력을 최소화 함으로서 구조체의 압입의 용이성 및 견고성을 확보에 따른 품질의 신뢰성을 향상 시킬 수 있음은 물론, 시공 공기 단축 및 전체적 시공가가 절감될 수 있도록 하기 위한 비개착타입 터널시공방법 및 이에 적용되는 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 비개착 터널굴착방법으로 다양한 방식이 채택되어 시공 처리되고 있음은 주지된 바와 같다.
특히 가장 널리 사용되는 시공 방법 중의 하나가 전방견인공법(Front jacking method)인바, 본원인에 의해 등록된 특허 제 509707 호 등에 기재되어 있는 것을 인용하면, 프리캐스팅 된 박스를 전진 배치시키고 도로 또는 철로 건너편 등에 관통된 케이블에 유압잭 등을 설치하여 박스를 견인하며 일정 거리씩 전진하면서 그 전진된 박스 내부에서 도로 또는 철로의 노반을 굴착하는 방법으로, 암반지역에서는 이러한 방법을 사용할 수 없고, 토사 지역에서만 가능하므로 지질학적 제한이 있게 되며, 상부슬래브 윗면 이완토사에 채운 모래주머니의 견인시 흐트러짐으로 인한 상부노반이 과다하게 침하되어, 차량의 안전운행이나 열차의 탈선을 방지하기 위한 지속적 노반 관리와 박스를 견인하기전 설치된 상부와 측면의 강관은 그래도 매몰되어 재활용이 불가능하게 되므로, 공사비가 증대되는 문제점 등이 지적되고 있다.
따라서, 본원인은 이러한 문제점 등을 극복하기 위해 대한민국 특허청에 기등록된 특허등록 제 10-0834076 호인 비개착식 터널굴착방법 및 상기 방법에 의하여 설치된 터널구조체에 개시되고 있다.
이에 의하면, 대구경강관의 하방 양측면으로 흙막이용 강관을 별도 압입 설치하는 번거로움과, 대구경강관 하방에 소형 작업 터널을 형성하게 되는 기반부 형성 단계 등을 거쳐야 하는 등 작업 공정에서의 번잡함 등에 의해 작업 공기가 지연될 우려가 있다.
아울러 소강관을 연결하는 연결강판이 상부측 토사의 압력을 견디지 못하여 변형되는 등의 문제점이 발생 될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것 중의 하나로 본원인에 의해 출원되어 등록된 대한민국 특허등록 제 10-0815568 호가 개시되어 있다.
상기 특허의 경우 터널의 일정 높이에서 폭 방향으로 상부대구경강관을 상부 소정 위치에 등간격 다수개 압입하는 상부대구경강관 압입단계와, 상기 상부대구경강관압입단계에 의해 이격 압입되는 각 상부대구경강관 사이에 소구경수평강관을 압입 추진 한 후 각 소구경수평강관을 연결하게 되는 수평공강관을 압입하고, 상기 상부대구경강관과 소구경수평강관을 연결하여 상기 다수개 이격되는 상부대구경강관이 상호 연결되도록 하고, 강관 추진되어 이완된 주변 지반을 그라우팅으로 보강하는 소구경수평강관압입 및 그라우팅단계와, 상기 상부대구경강관압입단계의 상부대구경강관 위치 직하방으로 각각 기초대구경강관을 압입한 후, 상기 상부대구경강관과 상기 기초대구경강관 사이에 수직상으로 다수의 소구경수직강관을 압입하여 양단측 상부대구경강관과 기초대구경강관이 상호 연결되도록 하는 소구경수직강관압입단계와, 상기 기초대구경강관내부에 기초레일을 설치하고, 상기 기초레일을 따라 콘크리트 구조물이 압입되며 상기 각 소구경수평/수직강관을 회수하게 되는 터널구조체 압입 및 소구경강관회수단계와, 내부토사 굴착에 의해 잔존하는 상부대구경강관의 잔재를 회수한 후 하부슬래브를 설치하게 되는 하부슬래브설치 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하여, 비개착식 터널 시공 과정에서 필요로 하는 각종 강관 및 구성 부품 등의 완전한 회수가 가능하도록 하여 각종 구성부품의 재활용도를 높이고, 하부슬래브의 설치 작업 없이 먼저 터널 구조체의 진입이 가능하도록 하여, 전체적인 터널 시공 비용의 현저한 절감 효과와, 기존의 하부슬래브를 먼저 설치한 상태에서 터널구조체가 진입되어 발생 되는 막장 붕괴 및 선단 저항을 줄이기 위한 방편으로 시행하는 선굴착으로 노반이 침하되어 공사 중 지속적으로 노반을 보강하게 되는데 이로 인해 공기 지연 및 이를 위한 불필요한 설비 등으로 인하여 발생되는 공기 지연, 공사비의 증가, 작업인력의 낭비 등으로부터 발생 될 수 있는 문제점을 해결하게 되는 효과를 기대할 수 있는 비개착타입 터널시공방법 및 이에 적용되는 구조체를 개시하고 있다.
상기 특허의 경우 전술한 효과를 충분히 기대할 수 있으나, 강관 추진 과정에서 암반이 나올 경우 그 주변을 모두 굴착 하여야 하는 작업상 난점이 있다.
또한 강관 추진시 강관이 토사와의 마찰과정에서 회전하려는 모우멘트가 발생되는바, 이의 모우멘트에 의해 강관 추진 완료후에는 회전되어져, 정확한 위치 설정이 어렵게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 여러 문제점을 일시에 해결하기 위해 안출 한 것으로서, 본원인에 출원되어 등록된 대한민국 특허 제 10-0815568 호를 더욱 개량하여서 된 비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 구조를 제공하여, 강관의 터널 추진시 추진 효율성을 좋게 하고, 구조물 굴진시 강관 등의 부속품 회수가 보다 용이하도록 하는 데 그 목적을 둔다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
비개착식 터널굴착 시공 방법에 있어서,
터널의 일정 높이에서 폭 방향으로 상부대구경강관을 상부 소정 위치에 등간격 다수개 압입하는 상부대구경강관추진단계와(S10),
상기 상부대구경강관추진단계에 의해 이격 압입되는 각 상부대구경강관 사이에 수평선상으로 추진되는 중구경수평강관추진단계와(S20)와,
상기 중구경수평강관추진단계(S20)에 의해 이완된 주변 지반을 그라우팅 보강하는 그라우팅단계(S30)와,
상기 상부대구경강관과 동일 위치에서의 하단측에 터널의 기초를 이루는 하부기초대구경강관을 추진하는 하부기초대구경강관추진단계와(S40),
상기 상부대구경강관과 하부기초대구경강관을 연결하는 수직중구경강관을 추 진하는 수직중구경강관추진단계와(S50),
하단측에 구조물을 추진하기 위한 추진기지설치 및, 상기 구조물의 추진과정에서 회수되어지는 각 강관에 체결되는 볼트를 해체한 후 상기 구조물을 강선이 관통되도록 연결하여 터널의 반대편에서 상기 구조물을 추진기지를 따라 전진 이송되며 각 강관 및 부속물을 회수하기 위한 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)와,
상기 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)에 의해 추진된 구조물의 내부 토사를 굴착하는 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계(S70)와,
내부토사 굴착에 의해 잔존하는 잔재물을 회수한 후 하부슬래브를 설치하게 되는 하부슬래브설치단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 본원인에 의해 기출원되어 등록된 비개착에 의한 터널 굴착에 따른 효과 즉, 비개착식 터널 시공 과정에서 필요로 하는 각종 강관 및 구성 부품 등을 종래와 같이 그대로 매몰된 상태에서 시공이 완성되어 발생 되는 자재 낭비등의 문제점을 극복하여, 터널 시공시 필요로 하는 각종 구성 부품의 회수율을 높여 재활용 가능할 수 있도록 함으로써, 전체적인 터널 시공 비용의 현저한 절감 효과와, 하부슬래브의 설치 없이 먼저 터널구조체의 진입이 가능하도록 함으로써, 기존의 하부슬래브를 먼저 설치한 상태에서 터널구조체가 진입되어 발생 되는 공기 지연 및 이를 위한 불필요한 설비 등으로 인하여 발생되는 공기 지연, 공사비의 증가, 작업인력의 낭비 등으로부터 발생 될 수 있는 문제점을 해결하게 되는 효과를 기대할 수 있다.
아울러 본 발명은 이러한 기대 효과 이외에, 강관의 터널 굴착 추진과정에서 암반이 출현할 경우 그 출현 된 암반 주변을 모두 파쇄하며 굴착 추진하여야 되는 종래의 문제점으로부터 회피하여 암판 파쇄범위를 최소화 할 수 있도록 하므로서, 각 강관 추진 작업 용이성을 제공함과 동시에, 작업 공기 기간을 현저하게 단축 시킬 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
또한 본 발명은, 각 강관 추진시 강관이 토사와의 마찰과정에서 발생 되는 회전 모우멘트에 의해 회전되는 현상이 발생 되어, 정확한 설정 위치에 맞지 않게 되거나 측면 강관과의 결합 과정이 용이하지 못하게 되는 문제점을 완전히 극복할 수 있어, 각 강관과의 정확한 결합 및 정확한 위치로의 추진이 가능할 수 있어 작업의 효율성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하며 상세히 설명한다.
본 발명은 첨부하는 도면에서와 같이, 철로나 도로의 아래를 통과하기 위한 터널 등을 형성하기 위한 비개착 터널 굴착 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 작업 과정에 의한 공정 흐름을 도시한 것이다.
도 1에서 보는 바와 같이 본 발명은 상부대구경강관추진단계(S10)와, 중구경수평강관추진단계(S20)와, 그라우팅단계(S30)와, 하부기초대구경강관추진단계(S40) 와, 중구경수직강관추진단계(S50)와, 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)와, 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계(S70)와, 하부슬래브설치단계(S80)로 이루어진다.
- 상부대구경강관추진단계 ; S10 -
본 단계(또는 공정)는 굴착 되어질 터널의 일정 높이에서 상부측에 폭 방향으로 대구경강관(상부측에 위치되는 대구경강관을 편의상 본 발명의 명세서에서 하부에 추진되는 대구경강관과 대비될 수 있도록 이하 상부대구경강관(100)이라 칭한고, 하부측에 추진되는 대구경강관을 하부기초대구경강관이라 칭하기로 한다.)을 일정간격으로 이격시킨 상태에서 각각 터널(10)의 길이방향으로 토사굴착을 진행하며 추진, 압입하기 위한 단계로서 전체적으로 설계되는 터널 폭을 이루는 상단측으로 상부대구경강관(100)을 공지의 방법 및 수단 등을 이용하여 추진하게 된다.
본 발명에 일예로 적용되는 상부대구경강관(100)은 강판을 일정직경을 갖도록 말아 용접하여 형성되는 것으로서 1,800 ~ 2,500 mm 정도의 직경을 사용하여, 도 2에서 보는 바와 같이 터널 폭에 대하여 3개의 상부대구경강관(100)을 이격 추진 하였으나, 그 숫자는 터널의 폭에 따라 다양하게 형성될 수 있으므로 이에 국한되지 않음은 물론이다.
한편, 상기 상부대구경강관(100)은 이후 추진되어질 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200')과 일정 부분이 겹쳐지도록 하는데, 상부대구경강관(100)이 각각 완전히 추진된 후 상부대구경강관(100)과 일부가 겹치며 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200')이 추진되어질 때 그 겹쳐지는 상부대구경강관(100)의 일부가 빠져나가야 한다.
이를 위해서 도 2의 확대 도면에서 보는 바와 같이 상부대구경강관(100)을 다수로 등분하여 각각의 단위절편(A,B,C,D)을 형성하도록 길이방향으로 각각 길게 절단하고 그 각각의 절단된 부분을 볼트(BO)에 의해 상호 체결되도록 구성하여 완성된 원통형체의 상부대구경강관(100)을 얻는다.
즉, 도 7에서 보듯이 상부대구경강관(100) 중에서 터널(10)의 좌우측에 위치되는 상부대구경강관(100)은 각각 좌우측면과 하방측으로 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200')이 추진되어질 때 각각 이와 대응되는 상부대구경강관(100)의 부분이 개구되어야 한다.
이를 위해서는, 도 2에서의 부분 확대 정단면도에서 보듯이 각각의 단위절편이 만나는 외주면을 볼트(BO)로 각각 연결한다.
상기 볼트(BO)로 상부대구경강관(100)의 단위절편을 각각 접하며 연결하기 위해서는, 고정플레이트(20)를 상부대구경강관(100) 단위절편의 각 접하는 부분 내외면에 대향되도록 한 후 그 고정플레이트(20)와 각 단위절편을 관통하며 볼트(BO)에 의해 체결되도록 하는데, 어느 하나의 단위절편 외주면으로는 이격플레이트(30)를 끼워 볼트(BO)와 체결되도록 한다.
이와 같이 하는 이유는, 예를 들어 도 2에서의 상부대구경강관(100) 우측으로 중구경수평강관(200)이 추진되어 질 경우 그 중구경수평강관(200)이 추진되는 부분과 교차 되는 상부대구경강관(100)의 단위절편이 중구경수평강관(200) 추진시 개구 되며 후방측으로 밀려나야 되는데, 이 과정에서 밀려나는 단위절편이 마찰 저항을 되도록 적게 받으며 밀려날 수 있도록 하기 위한 것이다.
즉, 도 2에서 중구경수평강관(200)이 우측으로 용이하게 추진되도록 하기 위해서 먼저 작업자는 상부대구경강관(100)의 우측 단위절편을 결합하고 있는 볼트(B 1)을 해제하여야 한다.
따라서, 상부대구경강관(100)의 터널 추진시 이후에 진행되어질 공정의 중구경수평강관추진단계(S20)에서 중구경수평강관(200)과 접하는 부분과 중구경수직강관(200')이 교차하게 되는 부분에 해당되는 상부대구경강관(100)의 해당 단위절편은 후방으로 후퇴하게 되므로, 작업자는 상부대구경강관(100)의 터널 추진 작업 이전에 해당 되는 위치 즉 상술한 바와 같이 중구경수평 및 수직강관(200,200')의 추진 위치에 해당되는 단위절편을 각각 볼트(BO)에 의해 해제 가능하도록 체결 한 후 상부대구경강관(100)을 터널측에 추진하게 된다.
한편 상기 상부대구경강관(100) 추진과정에서 상부대구경강관(100)이 토사와의 마찰에 의해 회전되는 경향이 발생하게 된다.
만약, 상부대구경강관(100)이 터널 추진과정에서 회전하게 된다면 이후 진행되어 질 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200') 추진 되어질 때 상부대구경강관(100) 중 볼트(BO)에 의해 해제되어 상기 중구경수평,수직강관(200,200') 추진시 뒤로 후퇴하며 개구되는 단위절편의 정확한 위치 설정이 어렵게 된다.
이와 같이 상부대구경강관(100)의 정확한 위치 설정이 용이하지 않을 경우에 는 작업상 정확도를 기대하기 어려우므로, 이를 해소하기 위해 본 발명은 도면에서 보는 바와 같이, 상부대구경강관(100) 외주면으로 "L"자형 형강(110)(잔넬이라고도 함)을 마치 꺽쇠 형상을 갖도록 용접처리하여 고정하게 된다.
따라서, 상기한 꺽쇠 형상을 갖으며 상부대구경강관(100)에 "L"자형 형강(110)이 용접 고정되어진 후 터널(10)내로 추진하게 되면, 상부대구경강관(100)이 추진 과정에서 회전되려하는 마찰력에 의한 회전모우멘트를 적절하게 방지하여, 상부대구경강관(100)이 회전하지 않으면서 직진성을 갖으며 추진 가능하게 된다.
이와 같이, 상부대구경강관(100)을 추진 전에 미리 3~4등분으로 절개하여서 되는 단위절편(A,B,C,D) 들을 이용하여 원형 상태로 볼트(B 1~2)와 고정플레이트(20) 및 이격플레이트(30) 등을 이용하여 체결되도록 한 다음, 상부대구경강관(100)의 외주면 길이방향으로 길게 꺽쇠 형상이 되도록 "L"자형 형강(110)을 용접 처리한 상태에서 터널(10)의 상부측에 이격되는 설정 위치를 따라 굴착하며 추진하게 된다.
- 중구경수평강관추진단계 ; S20 -
본 단계(또는 공정)는 상술한 상부대구경강관 추진단계(S10)에 의해 추진이 완료된 상부대구경강관(100) 사이에 중구경수평강관(200)을 추진하기 위한 단계이다.
이를 위해 먼저 중구경수평강관(200)을 다수개 등간격 이격되는 위치상으로 배열한 다음, 그 다수개로 배열되는 중구경수평강관(200)을 서로 연결하기 위한 작업이 필요하다.
한편, 상기 중구경수평강관(200) 또한 추진과정에서 회전되는 것을 방지함과 동시에 옆에 위치되는 타 중구경수평강관(200)과의 위치 설정이 용이하기 위해, 도 4의 확대도면에서 보듯이, 각 중구경수평강관(200)의 외주면으로 각각 위치고정부(210)를 형성한다.
이러한 위치고정부(210)는 전술한 "L"자형형강(110)과 같은 잔넬을 이용하되, 본 발명에서 이와 같이 명칭을 달리한 것은 상부대구경강관(100)과 구별되도록 함과 동시에, 중구경수평강관(200)에서는 그 역할이 상이하기 때문이다.
물론, 중구경수평강관(200)에서의 위치고정부(210)도 상부대구경강관(100)에서의 "L"자형 형강(110)과 같이 추진되는 과정에서 토사와의 마찰력에 의해 회전되는 것을 방지하는 것이나, 이와 더불어 중구경수평강관(200)과의 정확한 위치 고정 역할을 수행하기 위한 것이다.
이를 위한 위치고정부(210)는 도면에서 보듯이 "L"자형 형강의 양단부가 서로 중구경수평강관(200)의 외주면에 접하며 용접 고정되도록 하여 꺽쇠 형상을 갖도록 하는데, 중구경수평강관(200)의 어느 한 외주면으로는 이러한 꺽쇠 형상의 "L"자형 형강이 하나를 이루어 숫놈의 역할을 하도록 하고 이와 대응되는 중구경강관(200)의 외주면으로는 2개의 꺽쇠 형상이 이루어지도록 용접 고정하여 암놈의 역할을 하도록 하고, 중구경수평강관(200)이 추진되어질 때 상호 암수의 결합에 의해 다수개로 수평상 배열되는 중구경수평강관(200)이 추진과정에서 토사와의 압력 및 마찰 등에 의해 발생 될 수 있는 회전력을 방지하도록 하므로서, 추진과정에서의 직진성 확보가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 도 3의 확대 도면에서 보듯이 중구경수평강관(200)은 상부대구경강관(100) 사이에 다수개를 형성하며 터널(10)내로 추진되는바 옆의 각 중구경수평강관(200)이 일정하게 동일 간격을 이루며 추진 된 후, 각각의 중구경수평강관(200)의 사이에 형성되는 오목한 형태를 갖는 부분에 노반의 토립자가 유입되지 않도록 함과 동시에, 구조체의 견인시 마찰 저항을 줄일 수 있도록 슬라이딩플레이트(321)를 부착할 수 있는 소구경강관(300)을 이용한다.
상기 소구경강관(300)은 상부대구경강관(100)의 상면측에 위치되는 토사의 침범을 방지할 수 있도록 하기 위해 마치 날개 형상과 같은 구조를 갖는 별도의 구성을 채택하였다.
즉, 소구경강관(300) 상면측으로 수직상태로 양립되는 수직플레이트(310)를 고정하고, 각각의 수직플레이트(310)로부터 용접에 의해 고정되는 평플레이트(320)를 상호 대향되게 고정하고, 상기 양측으로 고정되는 평플레이트(320) 일측 저면으로부터 소구경강관(300) 외주면측으로 경사지며 고정 지지하기 위한 고정플레이트(330)를 구성한다.
아울러 상기 평플레이트(320) 상면측으로는 두께가 얇은 슬라이딩플레이트(321)를 구성한다.
상기 슬라이딩플레이트(321)는 구조물(500) 추진시 소구경강관(300) 등의 회 수가 용이할 수 있도록 토사와의 마찰력을 최소화하기 위해 구성된 것으로, 상기 슬라이딩플레이트(321)의 양단부가 유격 상태를 유지하며 삽입되도록 상기 평플레이트(320)의 상면 양단측에 각각 가이드플레이트(322)를 도 4b에서와 같이 용접 처리한다.
따라서 구조물(500) 추진시 상기 슬라이딩플레이트(321)가 토사의 저항을 받는 상태에서, 토사와의 마찰 저항을 최소화하며 소구경강관(300) 등의 부속물이 용이하게 회수될 수 있다.
한편, 중구경수평강관(200)의 상방측 외주면에도 상기한 소구경강관(300)의 평플레이트(320)와 동일한 수평선상을 이루는 평판플레이트(220)를 구성하여야 한다.
이를 위해 도면에서 보는 바와 같이, 중구경수평강관(200) 상방측 외주면에 대향되도록 2개의 "T"자형강(230)을 용접 처리하여 고정하고, 그 고정된 "T"자형강(230)에서 서로 마주보는 일측 저면의 몸체 일부에 평판플레이트(220)의 양측단을 각각 용접 고정한다.
따라서 상기 "T"자형강(230)의 머리부분과 몸체 부분 사이에 이격틈을 형성하게 된다.
이와 같은 이격틈으로는 후술하게 되는 슬라이딩플레이트(240)의 일단부가 삽입되는 형태를 갖도록 하였다.
이때 상기 평판플레이트(220)의 중심은 중구경수평강관(200)의 접점과 일치 되도록 하여 평판플레이트(220)와 중구경수평강관(200)을 볼트(BO)에 의해 고정되도록 한다.
따라서 이와 같이 구성하게 되면, 중구경수평강관(200)의 상방측은 평판플레이트(220)에 의해 덮어지는 형태를 갖게 되는데, "T"자형강(230)의 머리부분은 상기 평판플레이트(220) 보다 상방측에 위치되며 돌출되는 형태를 갖게 된다.
이와 같은 중구경수평강관(200)의 "T"자형강(230)을 연결하는 슬라이딩플레이트(240)를 구비하게 되는데, 상기 슬라이딩플레이트(240)는 구조물(500) 추진시 중구경수평강관(200) 등이 강관 및 부속물 등이 토사와 마찰 저항을 일으키지 않으면서 용이하게 회수 되도록 하기 위한 구성이다.
상기와 같은 역할을 수행하는 슬라이딩플레이트(240)는 중구경수평강관(200)에서만 적용되지 않는다. 즉 도 4에서 보듯이 소구경강관(300)에서도 적용된다.
먼저 중구경수평강관(200)에 적용되는 슬라이딩플레이트(240)는 도면에서 보듯이, 일측단이 중구경수평강관(200) 외주면에서 수직상태로 용접 고정되는 "T"자형강(230)의 머리 아래부분의 몸체측에 고정되고 슬라이딩플레이트(240)의 타단은 절곡되는 형태를 갖으며 중구경수평강관(200) 외주면에 이격되며 수직상으로 고정되는 타"T"자형강(230)의 머리부분을 감싸도록 절곡 형성된다.
이때, 상기 "T"자형강(230)의 머리부분을 감싸며 절곡 형성되는 단부측은 도 4b 및 도 5에서 보듯이 소직경의 원형강(241)에 슬라이딩플레이트(240)을 용접하여 고정하고, 상기 원형강(241)이 끼워지기 위한 삽입절개구(243)를 갖으며 원형강(241)을 에워싸는 가이드관(242)을 "T"자형강(230)의 머리부분 측면에 용접 고정 한다.
한편 상기한 평판플레이트(220) 상면으로 슬라이딩플레이트(240)가 위치되어지는데, 전술한 바와 같이 평판플레이트(220)와 중구경수평강관(200)이 볼트(BO)에 의해 체결되기 전에, 먼저 슬라이딩플레이트(240)를 고정 위치 시킨 상태에서 볼트(BO)에 의해 중구경수평강관(200)과 평판플레이트(220) 및 슬라이딩플레이트(240)를 고정 체결하게 된다.
전술한 소구경강관(300)에 형성되는 것으로, 평플레이트(320)의 상면에 위치되는 슬라이딩플레이트(321)와 중구경수평강관(200)에 형성되는 슬라이딩플레이트(240)는 그 기능이 동일하다.
전술한 소구경강관(300)의 각 평플레이트(320)에 형성되는 슬라이딩플레이트(321)와 중구경수평강관(200)에 형성되는 상기한 슬라이딩플레이트(240)는 구조물(500) 추진과정에서 상부대구경강관(100), 중구경수평강관(200) 및 소구경강관(300)과 그 부속물품 등이 용이하게 회수 되도록 하기 위한 것으로 그 기능이 동일하다.
한편, 구조물(500)이 추진되어질 때 중구경수평강관(200)이 회수되어야 하는데 이 과정에서 중구경수평강관(200)의 하단에서 편심되며 토사와 접하는 부분에 토사와의 마찰력이 작용하게 된다.
이러한 마찰력을 방지하기 위해, 도 4a에서 보는 바와 같이 중구경수평강 관(200)의 하단 편심부위인 토사와 접하는 부위를 제2슬라이딩플레이트(250)에 의해 덮혀지도록 구성하고, 상기 제2슬라이딩플레이트(250)와 중구경수평강관(200)을 관통하는 볼트(BO)에 의해 체결되도록 한다.
따라서 구조물(500)이 추진되어질 때에는 상기 중구경수평강관(200)과 결합되어 있는 제2슬라이딩플레이트(250)의 결합 관계를 해제하게 되면, 상기 구조물(500)의 추진시, 중구경수평강관(200)은 후진하며 회수되어지고 나머지 제2슬라이딩플레이트(250)는 터널(10)내에 잔존하면서 중구경수평강관(200)과 토사와의 마찰 저항이 발생하지 않도록 하며 중구경수평강관(200)의 회수작업이 용이하도록 하는 것이다.
- 그라우팅단계 ; S30 -
본 단계(또는 공정)은 전술한 중구경수평강관추진단계(S20)에 의해 중구경수평강관(200)의 추진이 완료된 후 그 상면측에 존재하는 흐트러진 토사 등을 고결시키는 그라우팅을 형성하는 공정을 의미한다.
전술한 바와 같이 터널(10) 상부측으로 적어도 3개 이상 압입 추진되는 상부대구경강관(100) 및 소구경수평강관(200) 추진 과정에서의 굴착 작업에 의해 이완되는 주변 지반을 보강하기 위해, 그 소구경수평강관(200) 상측과 상부대구경강관(100) 주변에 그라우팅(G)을 형성하는 것으로 공지의 기술 과정을 채택하여 실시한다.
- 하부기초대구경강관추진단계 ; S40 -
본 단계(또는 공정)은 상술한 바와 같이 상부대구경강관(100)과 중구경수평강관(200) 및 소구경강관(300)이 추진 압입 된 상부대구경강관(100)의 위치로부터 직하방측에 동일한 직경을 갖는 하부기초대구경강관(400)을 동일한 방법으로 추진 압입하는 단계를 의미한다.
한편, 하부기초대구경강관(400)을 추진하는 경우에도 상부대구경강관(100)의 추진과정에서와 마찬가지로 토사와의 마찰저항이 발생하게 되어, 하부기초대구경강관(400)의 터널 추진시 회전하게 된다면 이후 진행되어질 중구경수직강관(200')의 추진시 후술하는 바와 같은 구조를 갖는 하부기초대구경강관(400)에서의 볼트(BO)에 의해 해제되어 있던 단위절편(A)의 위치가 변화하게 되어, 중구경수직강관(200')의 추진 작업이 불가능하게 된다.
이의 해소를 위해 본 발명에서는 전술한 상부대구경강관(100)에서와 같은 "L"자형형강(410)을 형성한다.
즉, 잔넬이라 통칭되는 "L"자형 형강(410)을 하부기초대구경강관(400)의 외주면에 용접 고정하게 되는데, 상부대구경강관(100)에서와는 달리 상기 "L"자형 형강(410)에서의 어느 일면이 하부기초대구경강관(400)의 외주면과 접하며 용접 고정하도록 하였다.
따라서 도면에서 보는 바와 같이 용접되지 않는 "L"자형 형강(410)의 타측은 수직상태를 이루며 고정하게 되는 것으로, 하부기초대구경강관(400)이 추진하는 과정에서, 토사와의 마찰력에 의해 회전하려는 회전모우멘트를 적절하게 방지하면서 하부기초대구경강관(400)의 직진 추진성을 가능하게 할 수 있는 것이다.
한편, 상기와 같이 추진 압입되는 하부기초대구경강관(400)은 그 내부 하단으로 하부슬래브가 형성되어지며 이후 추진되어질, 중구경수직강관(200')과 하부기초대구경강관(400)의 상단부가 일정 부분 겹쳐지게 된다.
따라서, 전술한 바와 같은 상부대구경강관(100)에서와 동일한 구성을 갖게 된다.
즉, 중구경수직강관(200')이 추진되어질 때 겹쳐지는 하부기초대구경강관(400)의 일부가 후진하며 빠져나가야 한다.
이를 위해서 도 7에서의 확대 도면에서 보는 바와 같이, 하부기초대구경강관(200')을 다수로 등분하여 단위절편(A')을 형성하며 길이방향으로 각각 길게 절단되어야 하고, 그 절단된 부분은 볼트(BO)에 의해 상호 체결되어 완성된 원통체의 하부기초대구경강관(400)을 얻게 된다.
그러나, 상기한 하부기초대구경강관(400)의 경우에는 상부대구경강관(100)과는 달리 중구경수직강관(200')이 그 상방측과 겹치며 추진되어지므로 절단되는 부위는 하부기초대구경강관(400)의 상방측에만 국한될 것이다.
따라서, 하부기초대구경강관(400)에 형성되어질 단위절편(A)은 하부기초대구경강관(200') 상방측에서 단면상 원호면을 이루며 절단되어 진 후 볼트(BO)에 의해 체결되어 완성된 원통체를 이루게 된다.
즉, 도 7에서 보듯이 하부기초대구경강관(400) 중에서 터널(10)의 수직상태로 추진되어지는 다수개의 중구경수직강관(200') 중 최하단의 중구경수직강관(200')의 일부분과 대응되며 겹치게 되는 하부기초대구경강관(400)의 상단측 부분이 절개되어야 한다.
이를 위해서는 하부기초대구경강관(400)의 상방측이 개구되도록 절단 처리한 다음, 그 절단 처리되는 단위절편(A') 측면과 절단 처리된 하부기초대구경강관(400)의 양측면이 각각 볼트(BO)에 의해 체결된다.
상기 볼트(BO)로 하부기초대구경강관(400)과 절개된 단위절편(A')을 접하며 연결하기 위해서는, 전술한 상부대구경강관(100)의 각 단위절편(A,B,C,D)에서의 연결 방법과 같다.
즉, 고정플레이트(20)를 하부기초대구경강관(400)의 절개되어 개구된 내외면과 단위절편(A')의 내외면에 각각 대향되도록 형성한 다음 그 고정플레이트(20)와 단위절편(A') 및 하부기초대구경강관(400)을 관통하며 볼트(BO)에 의해 체결되도록 하는데, 어느 하나의 외주면 즉 단위절편(A') 측이나 하부기초대구경강관(400)의 외주면으로 이격플레이트(30)를 끼워 볼트(BO)와 체결되도록 한다.
이와 같이 하는 이유는 전술한 상부대구경강관(100)에서의 경우와 마찬가지로 중구경수직강관(200')이 추진되어질 때 상기 중구경수직강관(200') 중 최하단의 중구경수직강관(200')의 하단 부분과 교차되는 하부기초대구경강관(400)의 단위절편(A')이 개구되며 후방측으로 밀려나야 되는데, 이 과정에서 밀려나는 단위절 편(A')이 마찰저항이 최소화되며 밀려날 수 있도록 하기 위한 것이다.
따라서 중구경수직강관(200')을 추진하기 위해서는 상기 하부기초대구경강관(400) 상방측 개구된 부분의 단위절편(A')을 결합하고 있는 볼트(BO)를 해제하여야 한다.
이와 같이 볼트(BO)가 해제된 상태에서 상부대구경강관(100)과 하부기초대구경강관(400) 사이에 중구경수직강관(200')을 추진하게 되면, 하부기초대구경강관(400)의 상방측으로 절개된 단위절편(A')과 전술한 상부대구경강관(100)의 하부측으로 형성되어 있던 단위절편(B)(도면을 기준으로 하였음)가 후퇴하며 중구경수직강관(200')의 추진에 따라 회수되어진다.
- 중구경수직강관추진단계 ; S50 -
본 단계(또는 공정)는 도 8에서 보는 바와 같이 상부대구경강관(100)과 그 수직하방으로 추진되는 하부기초대구경강관(400) 사이에 다수개에 걸쳐 추진되는 중구경수직강관(200')을 터널(10) 내부로 추진하기 위한 단계이다.
중구경수직강관(200')이 추진되는 위치에 따라 결합되는 구조가 상이하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 상부대구경강관(100)에서 중앙에 위치되는 상부대구경강관을 제외한 좌우측에 배치되며 추진된 상부대구경강관(100)과 이에 대응하는 하부기초대구경강관(400)을 연결하기 위한 중구경수직강관(200')과, 중앙에 위치되는 상부대 구경강관(100)과 이에 대응하는 하단의 하부기초대구경강관(400)에서의 중구경수직강관(200')의 추진 작업시 각 중구경수직강관(200')에 채택되는 부속 구조가 달라지게 된다.
먼저 터널(10)을 기준으로 하여 좌측 또는 우측의 상부대구경강관(100)과 그 직하방의 하부기초대구경강관(400)에 걸쳐 추진되는 좌측 또는 우측의 중구경수직강관(200')의 추진을 위한 구성을 설명한다.
도 8 내지 도 11에서 보는 바와 같이 터널에서 좌측 또는 우측의 상부대구경강관(100)과 하부기초대구경강관(400)에 걸쳐 추진되는 다수개의 중구경수직강관(200')의 외측부분에는 중구경수평강관(200)에서의 상단측에 구비되는 구성과 마찬가지로, "T"자형강(230')과 평판플레이트(220') 및 슬라이딩플레이트(240')와 원형강(241'), 가이드관(242') 등의 구조를 필요로 한다.
이는, 토사면과 접하는 부분으로 구조물(500)이 추진되어질 때 토사가 각 강관으로 침투되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이를 위해 전술한 바와 같이, 중구경수평강관(200)과 마찬가지로 중구경수직강관(200') 또한 추진하는 과정에서 회전되는 것을 방지할 필요가 있어, 도 9에서 보듯이 중구경수직강관(200') 외주면측으로 각각 대향되는 위치에 위치고정부(210')를 형성한다.
상기한 위치고정부(210')는 중구경수평강관(200)과 같이 도면에서 보듯이 "L"자형 형강의 양단부가 서로 중구경수직강관(200')의 외주면에 접하며 용접 고정되도록 하여 꺽쇠 형상을 갖도록 하는데, 중구경수직강관(200')의 어느 한 외주면 으로는 이러한 꺽쇠 형상의 "L"자형 형강이 하나를 이루어 숫놈의 역할을 하도록 하고 이와 대응되는 중구경수직강관(200')의 외주면으로는 2개의 꺽쇠 형상이 이루어지도록 용접 고정하여 암놈의 역할을 하도록 하고, 중구경수직강관(200')이 추진되어질 때 상호 암수의 결합에 의해 다수개로 수평상 배열되는 중구경수직강관(200')이 추진과정에서 토사와의 압력 및 마찰 등에 의해 발생 될 수 있는 회전력을 방지하도록 하므로서, 추진과정에서의 직진성 확보가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
이는 중구경수평강관(200)에서의 역할과 동일하다.
한편 각 중구경수직강관(200')이 동일하게 이격되며 상호 연결되도록하기 위하여 중구경수평강관(200)에서와 마찬가지로 소구경강관(300)을 형성한다.
상기 소구경강관(300)은 중구경수직강관(200')의 외면측에 위치되는 토사의 침범을 방지하면서 중구경수직강관(200')을 상호 연결할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 구조물(500)이 추진되어질 때 소구경강관(300)의 일부분은 회수되고 나머지 부분은 터널(10)에 잔존하게 된다.
따라서, 이와 같이 구조물(500) 추진과정에서 소구경강관(300)의 용이한 회수와 구조물(500)의 원할한 추진성을 위해 도 9의 일부 확대 도면에서 보는 것과 같이 소구경강관(300)을 단면상 보았을 때 수직상태로 절개한 후 그 절개되는 외주면으로 소구경강관(300)의 추진시 회전을 방지하기 위한 "L"자형강(340)을 각각 형성하고 이와 대응대는 내주면측으로 제2가이드플레이트(341)를 형성하되 일단측만 용접 고정되도록 한다.
또한 상기한 "L"자형강(340)이 용접되는 측단과 접하는 부분은 "L"자형강(340)의 하단측 일부에 접하면서 전술한 제2가이드플레이트(341)에 삽입되는 형태를 갖게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 중구경수직강관(200') 사이에 게재되는 소구경강관(300)이 구조물(500) 추진과정에서 절개된 나머지 부분 즉 구조물(500)과 접하는 부분이 후퇴하게 되는데, 상기한 제2가이드플레이트(341)의 안내를 받으면서 소구경강관(400)의 일부가 회수될 수 있게 된다.
한편, 중구경수직강관(200')의 외측 외주면에도 상기한 소구경강관(300)의 평플레이트(320)와 동일한 수직선상을 이루는 평판플레이트(220)를 구성하여야 한다.
이를 위해 도면에서 보는 바와 같이, 중구경수직강관(200') 외측 외주면에 대향되도록 2개의 "T"자형강(230')을 용접 처리하여 고정하고, 그 고정된 "T"자형강(230')에서 서로 마주보는 일측 저면의 몸체 일부에 평판플레이트(220')의 양측단을 각각 용접 고정하여, "T"자형강(230')의 머리부분과 몸체 부분 사이에 이격틈을 형성하게 된다.
이때에도 전술한 바와 같이, 상기 평판플레이트(220')의 중심은 중구경수직강관(200')의 접점과 일치되도록 하여 평판플레이트(220')와 중구경수직강관(200')을 볼트(BO)에 의해 고정되도록 한다.
이와 같이 구성하게 되면, 중구경수평강관(200)에서와 같이 중구경수직강 관(200')의 외측은 평판플레이트(220')에 의해 덮어지는 형태를 갖게 되는데, "T"자형강(230')의 머리부분은 상기 평판플레이트(220') 보다 외측에 위치되며 돌출되는 형태를 갖게 된다.
이와 같은 중구경수직강관(200')의 "T"자형강(230')을 연결하는 슬라이딩플레이트(240')를 구비하게 되는데, 상기 슬라이딩플레이트(240')는 구조물(500) 추진시 중구경수직강관(200') 등의 강관 및 부속물이 토사와 마찰 저항을 일으키지 않으면서 용이하게 회수 되도록 하기 위한 구성이다.
또한 중구경수직강관(200')에 적용되는 슬라이딩플레이트(240')는 도면에서 보듯이, 일측단이 중구경수직강관(200') 외주면에서 수직상태로 용접 고정되는 "T"자형강(230')의 머리 아래부분의 몸체측에 고정되고 슬라이딩플레이트(240')의 타단은 절곡되는 형태를 갖으며 중구경수직강관(200') 외주면에 이격되며 수직상으로 고정되는 타 "T"자형강(230')의 머리부분을 감싸도록 절곡 형성된다.
이때, 상기 "T"자형강(230')의 머리부분을 감싸며 절곡 형성되는 단부측은 도 9에서 보듯이 소직경의 원형강(241')에 슬라이딩플레이트(240')를 용접하여 고정하고, 상기 원형강(241')이 끼워지기 위한 삽입절개구를 갖으며 원형강(241')을 에워싸는 가이드관(242')을 "T"자형강(230')의 머리부분 측면에 용접 고정한다.
한편 상기한 평판플레이트(220') 상면으로 슬라이딩플레이트(240')가 위치되어지는데, 전술한 바와 같이 평판플레이트(220')와 중구경수직강관(200')이 볼트(BO)에 의해 체결되기 전에, 먼저 슬라이딩플레이트(240')를 고정 위치 시킨 상태에서 볼트(BO)에 의해 중구경수직강관(200')과 평판플레이트(220') 및 슬라이딩 플레이트(240')를 고정 체결하게 된다.
전술한 소구경강관(300)에 형성되는 것으로, 평플레이트(320)의 측면에 위치되는 슬라이딩플레이트(321)와 중구경수직강관(200')에 형성되는 슬라이딩플레이트(240')는 그 기능이 동일하다.
즉, 전술한 소구경강관(300)의 각 평플레이트(320)에 형성되는 슬라이딩플레이트(321)와 중구경수직강관(200')에 형성되는 상기한 슬라이딩플레이트(240)는 구조물(500) 추진과정에서 상부대구경강관(100), 중구경수직강관(200') 및 소구경강관(300)과 그 부속물품 등이 용이하게 회수 되도록 하기 위한 것으로 그 기능이 동일하다.
한편, 구조물(500)이 추진되어질 때 중구경수평강관(200)이 회수되어야 하는것과 마찬가지로 중구경수직강관(200') 또한 이 과정에서 회수되어야 하는데 중구경수직강관(200')의 내측(도면상 보았을 때 터널을 이루는 내측방을 의미하며, 소구경강관(300)의 반대편 위치를 말한다)은 이 과정에서 중구경수직강관(200')에서 토사와 접하는 부분에 토사와의 마찰력이 작용하게 된다.(도면상 보았을 때 오른쪽 방향)
이러한 마찰력을 방지하기 위해, 도 9에서 보는 바와 같이 중구경수직강관(200')의 토사와 접하는 부위를 제2슬라이딩플레이트(250)에 의해 덮혀지도록 구성하고, 상기 제2슬라이딩플레이트(250)와 중구경수직강관(200')을 관통하는 볼트(BO)에 의해 체결되도록 한다.
따라서 구조물(500)이 추진되어질 때에는 상기 중구경수직강관(200')과 결합 되어 있는 제2슬라이딩플레이트(250)의 결합 관계를 해제하게 되면, 상기 구조물(500)의 추진시, 중구경수직강관(200')은 후진하며 회수되어지고 나머지 제2슬라이딩플레이트(250)는 터널(10)내에 잔존하면서 중구경수직강관(200')과 토사와의 마찰 저항이 발생하지 않도록 하며 중구경수직강관(200')의 회수작업이 용이하도록 하는 것이다.
또한, 상기 중구경수직강관(200')과 중구경수직강관(200')을 내부 내주면에서 수직방향으로 가로지르며 관통하게 되는 관통플레이트(260)를 각각 형성한다.
즉, 중구경수직강관(200')의 외측면에는 소구경강관(300)에 의해 그 수직상 배열되는 중구경수직강관(200')을 지지하게 되고, 이와 대응되는 반대편의 내측면으로 수직상 배열되는 중구경수직강관(200')을 지지할 수 있도록 하는 관통플레이트(260)를 구비하여, 중구경수직강관(200')의 고정 상태가 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 터널(10)의 길이가 길 경우 중구경강관(즉, 중구경수평강관 및 중구경수직강관)과 소구경강관(300)이 각각 수평라인에서 복수개 진입하여야 할 필요가 있다.
이를 위한 구성으로, 도 13에서 보는 바와 같이 각 강관(100,200,200',300)이 접하는 부위에 소켓부(ST)를 형성하는 것도 바람직하다.
상기한 구성은 주로 터널(10)에 추진되는 중구경수직강관(200') 중 외측에 위치되는 중구경수직강관(200')을 연결하는 구성만을 설명하였다.
이에 반하여, 터널(10)의 중앙에 위치되는 것으로 중앙의 상부대구경강관(100)과 그 직하방으로 구성되는 하부기초대구경강관(400)을 연결하는 중구경수직강관(200')을 상호 연결 지지하기 위한 구성으로는, 도 10에서 보는 바와 같이 전술한 관통플레이트(260)를 각 중구경수직강관(200') 내부 내주면으로 관통되도록 하며 고정하므로서 그 목적을 달성할 수 있다.
또한 중앙에 위치되는 중구경수직강관(200')에 적용되는 위치고정부(210")는 전술한 위치고정부(210')와는 달리 "L"자형 형강을 각각 상하측 외주면에 형성하여 상하부 중구경수직강관(200')의 위치고정부(210")가 상호 대향되도록 하며 구성한다.
한편, 토사면과 접하는 부위에는 제2슬라이딩플레이트(250)를 전술한 바와 같이 중구경수직강관(200') 외면을 커버하는 형태를 갖으며 구성하게 되는데, 다수개의 볼트(BO)에 의해 결합되도록 하고, 구조물(500)의 추진 과정 전에 상기 각 볼트(BO)가 해제된 상태를 유지하도록 하여, 구조물(500)의 추진 과정에서 상기 제2슬라이딩플레이트(250)는 터널(10)에 잔존하는 상태에서 각 중구경수직강관(200')의 부속물이 터널 후방측으로 회수되도록 한다.
- 구조물 추진 및 부속물품 회수단계 ; S60 -
본 단계(또는 공정)는 전술한 바와 같은 상부대구경강관추진단계와(S10)와 중구경수평강관추진단계와(S20), 그라우팅단계(S30)와 하부기초대구경강관추진단계와(S40), 중구경수직강관추진단계(S50)를 거쳐 각 강관의 추진작업이 완료된 후 터널 구조체를 이루는 구조물을 양생하여 제조한 후, 상기 구조물이 터널을 통과하며 견인 추진되도록 하는 구조물 추진과 더불어, 그 구조물 추진과정에서 이미 터널에 추진되어 있던 각 강관 및 부속품 등을 용이하게 회수하기 위한 단계(또는 공정)를 의미한다.
이를 위해, 구조물(500)을 사전에 외부에서 콘크리트에 의해 양생하여 완성된 구조물(500)을 터널(10) 전면에 위치시킨 상태에서 와이어 등을 이용하여 터널(10) 반대편에서 상기 구조물(500)을 견인하며 전진 이송시켜, 이미 터널(10)내에 추진된 각 강관과 부속물 등을 회수함과 동시에 구조물(500)이 그 내부로 진입하며 터널(10)의 형태를 갖추는 작업을 수행하게 된다.
이와 같이 구조물(500)을 터널(10) 내부로 견인 이송하기 위해서는 상기 구조물(500)이 이동되도록 하기 위해 하부기초대구경강관(400) 내부 하단측에 길이방향으로 기초레일(600)을 설치하고, 그 기초레일(600)을 따라 구조물(500)을 와이어 및 별도의 전진을 위한 이송수단 등을 이용하여 전진시키며 각 상부대구경강관(100)과 중구경수평,수직강관(200,200') 및 소구경강관(300) 등의 부속물 등을 상기 구조물(500)이 터널(10)측으로 진입되면서 터널(10) 후방측으로 회수되도록 한다.
한편, 구조물(500)이 터널(10) 내부로 견인 이송되며 진입되어질 때 각종 강관의 부속물 등이 후퇴하며 회수되어지는데, 그 회수되는 지역에 잔존하는 슬라이 딩플레이트 등과 콘크리트 타설체로 구성되는 구조물(500)의 표면간 마찰이 심하게 발생되고 수분이 침투될 수 있다.
따라서, 이의 해소를 위해 상기 구조물(500)의 표면으로 몰탈층(1)을 형성하고 그 몰탈층(1) 표면으로 시트(2)를 구비한 후 강판(T)을 씌워 방수공(당업계에서 사용되는 용어임)을 형성함으로서, 구조물(500) 추진시 토사와의 마찰저항을 줄임과 동시에, 잔존하는 각종 슬라이딩플레이트와의 마찰 저항 또한 줄일 수 있도록 하고, 구조물(500)로 침투될 수 있는 수분 등을 유효하게 방어할 수 있게 된다.
여기서, 상기 기초레일(600)이 설치되는 확대 단면을 보인 도면은 도 7이다.
도면에서 보듯이 기초레일(600)이 설치되고 그 기초레일(600) 상면을 커버하며 구조물(500)이 안착되도록 하는 안착플레이트(610)가 구비된다.
아울러, 기초레일(600)을 고정하기 위해 하부기초대구경강관(400) 하단측으로 콘크리트 양생에 의한 기초레일지지부(620)를 형성하게 되는데, 상기 기초레일지지부(620)의 상호 대향되는 면 내부에 "ㄷ"자형강(630)을 매입하고 그 "ㄷ"자형강(630) 상면으로 수직형태로 용접등의 방법에 의해 고정되는 플레이트(640)를 구성하고, 상기 기초레일(600)을 따라 진입되는 구조물(500)의 하단측에 상기 플레이트(640) 상단부를 커버하며 진입되기 위한 안내플레이트(510)가 앙카볼트 등에 의해 고정되도록 한다.
따라서, 구조물(500)의 진입과정에서 토사가 하부기초대구경강관(400) 내부로 침입하였을 때 상기 기초레일(500)로 흙이 유입되지 못하도록 상기 안내플레이트(510)가 플레이트(640) 상단부를 커버하며 진입하게 된다.
한편, 이러한 구조물(500)의 터널(10) 진입시 터널(10)의 길이가 다소 길 경우에는 구조물(500)을 다수개 구성하여 제1구조물(500-1)을 어느 정도 진입시킨 후 제2구조물(500-2)을 진입하도록 하여야 되는데, 제1구조물(500-1)이 진입된 후 제2구조물(500-2)이 진입되어질 때 터널(10) 내부에서 발생되는 물이 구조물로 침입 될 우려가 있다.
이를 방지하기 위해 도 14에서 보는 바와 같이 먼저 진입된 제1구조물(500-1)의 측단 상면으로 수평선상으로 돌출되는 연결플레이트(502)를 형성하고, 이와 대응되는 제2구조물(500-2)의 측단 상면으로는 요홈(501)을 형성하여, 상기 요홈(501)의 단부측에 수팽창지수제(503)를 형성하고 상기 제1,2구조물(500-1,500-2)이 접하는 측면에도 수팽창지수제(503)를 복수 위치에 구성하여, 제2구조물(500-2)이 추진되는 과정에서 제1구조물(500-1)과 접하게 될 때, 제1구조물(500-1)의 상단 측면으로 돌출되어 있던, 연결플레이트(502)가 제2구조물(500-2)의 요홈(501)을 따라 안내되며 결합되도록 한다.
상기 연결플레이트(502)는 그 일단은 도 14에서 보듯이 앙카 등의 고정수단에 의해 제1구조물(500-1)의 상면측과 고정 연결되고, 타단은 제2구조물(500-2)의 요홈(501)에 걸쳐진 상태로 견인되어지는데, 상기 연결플레이트(502) 상면측으로는 다량의 토사 압력을 견딜 수 있어야 한다.
이를 위해서, 도 14의 부분 확대 단면도에서 보듯이 연결플레이트(502)의 저 면에 길이방향으로 등간격 이격시키며 용접 고정되는 보강부(520)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구조를 갖는 연결플레이트(502)는 제1구조물(500-1)이 진입한 후 제2구조물(500-2)이 진입되기 직전에 이격공간(504)에 토립자가 밀려 들어오는 현상을 방지하여 방토하게 되는 것이다.
이 과정에서 제1,2구조물(500-1,500-2)의 이격되는 공간(즉 이경공간(504))을 따라 터널(10)내에서 발생되는 물이 침투될 수 있는데, 그 침투되는 물은 전술한 바와 같이 요홈(501)과 각 구조물의 상호 접하는 측면 다수 위치에 구비되는 수팽창지수제(503)와 제1,2구조물(500-1, 500-2) 사이의 이격공간을 메워주는 충진제 역할을 하는 실란트제를 주입하여 공극을 없애 주므로서, 수분의 침투를 완전히 차단할 수 있다.
- 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계 ; S70 -
본 단계(또는 공정)는 전술한 공정인 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60) 후 그 추진이 완료된 구조물(500) 내측에 존재하는 토사를 굴착하고 그 굴착되는 과정에서 구조물(500) 추진과정에서 토사에 잔존하는 각 슬라이딩플레이트(240,240',250) 등을 회수하는 단계를 의미한다.
내부토사의 굴착 공정은 공지의 기술에 의해 이루어지므로 본 발명에서는 상세한 설명은 생략한다.
- 하부슬래브설치단계 ; S80 -
본 단계(또는 공정)는 상술한 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계(S70)를 거친 다음, 하부슬래브를 설치하는 과정을 의미하는 것으로서 종래의 기술에 의한다.
도 1은 본 발명의 공정을 도시한 공정블럭도
도 2는 본 발명에 채택되는 터널시공구조체 중 상부대구경강관이 터널에 추진된 상태를 도시한 개괄적 터널 정단면도
도 3은 상부대구경강관 사이에 추진되는 중구경수평강관의 배열 상태를 도시한 개괄적 정면도
도 4는 도 3의 중구경수평강관 사이에 배열되는 소구경강관의 배열 상태 및 각 요부의 확대 도면
도 5a는 소구경강관과 중구경수평강관의 연결 상태를 확대한 도면
도 5b는 슬라이딩플레이트(240)을 분리도시한 분리사시도
도 6은 상부대구경강관 사이에 구비되는 중구경수평강관과 중구경수평강관의 배열 상태를 도시한 개괄도면
도 7은 도 6에 의해 상부대구경강관 및 중구경수평강관이 추진된 후, 상기 상부대구경강관 직하방으로 추진되어지는 하부기초대구경강관이 추진된 상태를 도시한 개괄적 도면
도 8은 도 7에 의한 하부기초대구경강관이 추진된 상태에서, 상부대구경강관과 하부기초대구경강관 사이에 추진되는 중구경수직강관의 추진 상태를 도시한 개괄적 도면
도 9는 도 8에 의한 중구경수직강관의 일예를 확대하여 도시한 것으로 각 요부의 부분 확대도
도 10은 도 8 내지 도 9에서 터널의 가운데 부분에 위치되는 중구경수직강관에 대한 일 예시도이다.
도 11은 구조물이 터널를 통해 견인 추진되어진 상태를 도시한 단면도
도 12는 터널에 하부슬래브가 최종적으로 설치된 상태를 도시한 개괄적인 단면도이다.
도 13은 터널이 길게 형성되는 경우 각 강관 즉 상부대구경강관, 중구경수평강관, 중구경수직강관, 소구경강관, 하부기초대구경강관이 각각 수평선상으로 연결되어질 때의 연결 수단을 제시한 도면
도 14는 터널이 길게 형성되는 경우 구조물이 제1,2구조물에 의해 나누어 추진되는 과정에서 상기 제1,2구조물간 접하는 부분의 결합 관계를 개괄적으로 도시한 단면도
도 15는 도 14에 의해 결합 된 제1,2구조물을 도시한 부분 확대 단면도
※ 도면 중 주요부호에 대한 간단한 설명
10; 터널 20; 고정플레이트
30; 이격플레이트 G; 그라우팅
A,A',B,C,D; 단위절편 100; 상부대구경강관
110; "L"자형형강 200; 중구경수평강관
200'; 중구경수직강관 210; 위치고정부
220,220'; 평판플레이트 230,230'; "T"자형강
240,240'; 슬라이딩플레이트 241,241'; 원형강
242,242'; 가이드관 243,243'; 삽입절개구
250; 제2슬라이딩플레이트 260; 관통플레이트
300; 소구경강관 310; 수직플레이트
320; 평플레이트 321; 슬라이딩플레이트
322; 가이드플레이트 330; 고정플레이트
340; "L"자형강 341; 제2가이드플레이트
ST; 소켓부 400; 하부기초대구경강관
410; "L"자형형강 500; 구조물
500-1; 제1구조물 500-2; 제2구조물
501; 요홈 502; 연결플레이트
503; 수팽창지수제 510; 안내플레이트
600; 기초레일 610; 안착플레이트
620; 기초레일지지부 630; "ㄷ"자형강
640; 플레이트 700; 하부슬래브

Claims (19)

  1. 비개착식 터널굴착 시공 방법에 있어서,
    터널의 일정 높이에서 폭 방향으로 상부대구경강관을 상부 소정 위치에 등간격 다수개 압입하는 상부대구경강관추진단계와(S10),
    상기 상부대구경강관추진단계에 의해 이격 압입되는 각 상부대구경강관 사이에 수평선상으로 추진되는 중구경수평강관추진단계와(S20)와,
    상기 중구경수평강관추진단계(S20)에 의해 이완된 주변 지반을 그라우팅 보강하는 그라우팅단계(S30)와,
    상기 상부대구경강관과 동일 위치에서의 하단측에 터널의 기초를 이루는 하부기초대구경강관을 추진하는 하부기초대구경강관추진단계와(S40),
    상기 상부대구경강관과 하부기초대구경강관을 연결하는 중구경수직강관을 추진하는 중구경수직강관추진단계와(S50),
    하단측에 구조물을 추진하기 위한 추진기지설치 및, 상기 구조물의 추진과정에서 회수되어지는 각 강관에 체결되는 볼트를 해체한 후 상기 구조물을 강선이 관통되도록 연결하여 터널의 반대편에서 상기 구조물을 추진기지를 따라 전진 이송되며 각 강관 및 부속물을 회수하기 위한 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)와,
    상기 구조물 추진 및 부속물품 회수단계(S60)에 의해 추진된 구조물의 내부 토사를 굴착하는 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계(S70)와,
    내부토사 굴착에 의해 잔존하는 잔재물을 회수한 후 하부슬래브를 설치하게 되는 하부슬래브설치단계(S80)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 굴착 방법.
  2. 제 1 항에 의한 비개착식 터널 굴착 방법에 적용되는 것으로, 터널(10) 상부측에 다수개로 이격 구성되는 상부대구경강관(100)과, 상기 상부대구경강관(100) 직하방의 터널(10) 하단에 굴착 추진되는 동일 개수의 하부기초대구경강관(400)과, 상기 상부대구경강관(100) 사이에 추진되는 중구경수평강관(200)과, 상기 상부대구경강관(100)과 하부기초대구경강관(400) 사이에 수직상으로 배열되며 추진되는 중구경수직강관(200')과, 상기 중구경수평강관(200)들을 상호 연결하고 또한 중구경수직강관(200')들을 상호 연결하기 위한 소구경강관(300)과, 하부기초대구경강관(400)에 구비되어지는 기초레일(600)을 따라 견인 추진되는 것으로 표면으로 몰탈층(1)을 형성하고 그 몰탈층(1) 표면으로 시트(2)를 구비한 후 강판(T)을 씌워 방수공을 형성하여서 되는 구조물(500)로 이루어지는 것을 구성상 특징으로 하는 비개착식 터널시공구조체.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 상부대구경강관(100)은 길이방향으로 다수개 등분 절단하여 각각의 단위절편으로 형성하여, 각각의 단위절편을 볼트(BO)에 의해 상호 체결되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부대구경강관(100)의 단위절편이 접하는 부분의 내외면에 각각 고정플레이트(20)를 대향되도록 구성하고 상기 고정플레이트(20)와 각 단위절편을 관통하며 볼트(BO)에 의해 체결되도록 하되, 각 단위절편 외주면 어느 일면에는 이격플레이트(30)가 끼워지며 볼트(BO)에 의해 체결되는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 상부대구경강관(100) 외주면으로 "L"자형 형강(110)을 다수개 꺽쇠 형상으로 용접고정하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 중구경수평강관(200)과 중구경수직강관(200')의 외주면으로 위치고정부(210)를 형성하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서,
    상기 위치고정부(210)는 "L"자형 형강의 양단부가 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200')의 각 외주면에 접하며 용접 고정되어 꺽쇠 형상을 갖도록 하되, 중구경수평강관(200)과 중구경수직강관(200')에서 각각 선택되는 어느 하나의 중구경수평 및 수직강관(200,200') 외주면으로 2개의 위치고정부(210)가 형성되도록 하고 이와 대응되는 타 중구경수평강관(200) 및 타 중구경수직강관(200') 외주면에는 1개의 위치고정부(210)가 형성되어 상호 맞물리는 상태로 추진되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 소구경강관(300)은 외주면으로 양립되는 수직플레이트(310)를 고정하고 상기 각각의 수직플레이트(310)로부터 직각 형태로 고정되는 평플레이트(320)를 상호 대향되며 날개 형태로 활개 고정하고, 상기 각 평플레이트(320) 끝단부 저면으로 상기 소구경강관(300) 외주면측으로 경사지며 고정 지지하는 고정플레이트(330)가 고정되고, 상기 평플레이트(320) 상면으로 슬라이딩플레이트(321)가 접하며 안착되고, 상기 슬라이딩플레이트(321) 양단부가 유격 상태를 유지하며 삽입되도록 하기 위해 상기 평플레이트(320) 상면 양단측에 각각 가이드플레이트(322)가 용접 고정되는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소구경강관(300)의 평플레이트(320)와 동일한 수평선상을 이루도록, 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200') 일측 외주면에 대향되도록 2개의 "T"자형강(230,230')을 용접 고정하여, 서로 마주보는 "T"자형강(230,230') 몸체 일측에 평판플레이트(220,220')를 각각 용접 고정하여 "T"자형강(230,230') 머리부분과 몸체 부분 사이에 이격틈이 형성되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200') 외주면 "T"자형강(230,230') 머리 아래 부분의 몸체측에 일단이 고정되고, 타단은 절곡되는 형태를 갖으며 타 중구경수평강관(200) 및 중구경수직강관(200')의 타 "T"자형강(230,230') 머리부분을 감싸도록 절곡 형성되는 슬라이딩플레이트(240,240')을 구비하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10 항에 있어서,
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 중구경수평강관(200)과 중구경수직강관(200')에서 토사와 접하는 부위에 원호상으로 형성되는 제2슬라이딩플레이트(250)를 구비하여 볼트(BO)에 의해 체결 구성되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 하부기초대구경강관(400) 외주면으로 복수개의 "L"자형 형강(410)을 고정하되 상기 "L"자형 형강(410)에서의 어느 일면이 하부기초대구경강관(400)의 외주면과 접하고 "L"자형 형강(410) 타측은 수직상태를 이루며 용접 고정되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부기초대구경강관(400)의 상방으로 단위절편(A')이 형성되도록 길이방향으로 절개한 후 볼트(BO)에 의해 고정하되 고정플레이트(20)를 하부기초대구경강관(400)의 절개되어 개구된 내외면과 단위절편(A')의 내외면에 각각 대향되도록 형성하고 단위절편(A') 측이나 하부기초대구경강관(400)의 외주면 중 선택되는 외주면으로 이격플레이트(30)를 끼워 볼트(BO)와 체결되도록 하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 하부기초대구경강관(400) 하단측으로 콘크리트 양생에 의한 기초레일지지부(620)를 형성하고, 상기 기초레일지지부(620)의 상호 대향되는 면 내부에 "ㄷ"자형강(630)을 매입하고 그 "ㄷ"자형강(630) 상면으로 수직형태로 고정되는 플레이트(640)를 구성하고, 상기 기초레일(600)을 따라 진입되는 구조물(500)의 하단측에 상기 플레이트(640) 상단부를 커버하며 진입되기 위한 안내플레이트(510)가 앙카볼트에 의해 고정되는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 구조물(500)은 복수개로 형성되어 순차적으로 터널(10) 내부를 진입하되, 최초 진입되는 제1구조물(500-1)과 순차적으로 진입되는 제2구조물(500-2)에서 제1,2구조물(500-1,500-2)와 접하는 제1구조물(500-1)의 측단 상면으로 수평선상으로 돌출되는 연결플레이트(502)를 형성하고, 이와 대응되는 제2구조물(500-2)의 측단 상면으로는 요홈(501)을 형성하여, 상기 요홈(501)의 단부측과 제1,2구조물(500-1,500-2)가 접하는 측면에 각각 수팽창지수제(503)를 형성하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    상기 중구경수직강관(200')과 중구경수직강관(200')을 내부 내주면에서 수직방향으로 가로지르며 관통하게 되는 관통플레이트(260)를 각각 형성하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  18. 제 2 항에 있어서,
    각 상부대구경강관(100), 중구경수평 및 수직강관(200,200')과 소구경강관(300), 하부기초대구경강관(400)간 동일 강관을 수평선상 길이방향으로 연결하기 위해 각 단부에 소켓부(ST)를 형성하는 것을 포함하는 비개착식 터널시공구조체.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 16 항에 있어서,
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