KR101121538B1

KR101121538B1 - 지하연속벽체를 이용한 터널 공법과 터널 구조체

Info

Publication number: KR101121538B1
Application number: KR1020110099592A
Authority: KR
Inventors: 박길석
Original assignee: 박길석
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-03-06

Abstract

본 발명은 터널 시공 방법에 관한 것으로서, 도심지의 건물 인접 지역이나 협소한 지역, 교통이 혼합한 지역 등에서 토사와 암반이 겹쳐져 있는 불규칙 토질 조건, 고심도 연약지반 조건, 물이 많은 지층 조건 등의 다양한 지층 조건에 대해 터널을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 새로운 터널 시공 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재, 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계와; 상기 CBS 주입재 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태의 지하연속벽체를 시공하여, 차수 용도의 영구 벽체인 CBS 벽체 또는 BS 벽체와 토압 지지 용도의 영구 벽체인 상기 지하연속벽체가 상하 배치되는 좌우 측면 벽체를 시공하는 단계와; 터널의 루프 시공 위치에 루프 구조물을 시공하되, 상기 루프 구조물의 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체의 상단부에 일체로 연결되도록 시공하는 단계와; 상기 좌우 측면 위치의 지하연속벽체 사이와 상기 루프 구조물 하측의 터널 내부를 굴착하여 터널을 시공하는 단계;를 포함하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법이 개시된다.

Description

지하연속벽체를 이용한 터널 공법과 터널 구조체{Diaphragm wall tunnel method - DTM, and tunnel structure using diaphragm wall}

본 발명은 터널 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도심지의 건물 인접 지역이나 협소한 지역, 교통이 혼합한 지역 등에서 토사와 암반이 겹쳐져 있는 불규칙 토질 조건, 고심도 연약지반 조건, 물이 많은 지층 조건 등의 다양한 지층 조건에 대해 터널을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 새로운 터널 시공 방법에 관한 것이다.

최근 세계 각국의 광역대도시에는 녹색성장의 일환으로 지하공간을 최대한 활용하기 위한 노력들을 기울이고 있다.

이에 건축 및 토목 분야에서 지하공간을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 다양한 공법들이 끊임없이 개발되고 있고, 이들 새로운 공법을 적용한 지하공간의 시공이 활발히 추진되고 있다.

상기한 지하공간으로는 초기우수저장탱크나 지하철, 전력구, 상수관로, 지하광장, 지하도 등을 들 수 있는데, 이들 지하공간을 시공하는 데에는 지중에 터널을 길게 연장 시공하는 다양한 터널 공법이 적용되고 있다.

지하에 터널과 같은 구조물을 만들기 위해서는 도심의 각종 지하 매설물(전기 및 가스 공급 시설, 통신 시설, 공동구 등), 기존 도로 및 구조물 하부를 통과하여 시공이 이루어지므로, 기존 개착식 터널 시공의 경우 지장물 처리, 교통 체증, 인접 구조물의 안정성 등의 문제가 발생한다.

이러한 점에서 개착식 터널 공법 대신 비개착식 터널 공법이 유용한데, 비개착식 터널 공법으로는 암반에서 시공되는 NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법과 TBM(Tunnel Boring Machine Method) 공법이 대표적으로 알려져 있다.

상기 NATM 공법은 터널을 구성하는 주변 암반 자체를 지보재로 활용하고 숏크리트(Shotcrete)나 락 볼트(Rockbolt)를 보조 지보재로 사용하는 암반 역학적 개념을 적용한 공법이고, TBM은 암질의 터널에서 화약발파공법에 의하지 않고 터널 굴착기로 암을 압쇄 또는 절삭하여 굴착하는 기계식 굴착 공법이다.

그러나, 이러한 터널 공법은 토사가 적은 저토피 토사구간, 연약지반, 토사 지층, 및 물이 많은 지층 조건에서는 안전을 확보하기가 어렵고, 시공 길이와 토질에 제한을 받으며, 보강 공정으로 인해 공사비가 높으면서 공사기간의 장기화 및 예측의 어려움이 있는 것이 사실이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 도심지의 건물 인접 지역이나 협소한 지역, 교통이 혼합한 지역 등에서 토사와 암반이 겹쳐져 있는 불규칙 토질 조건, 고심도 연약지반 조건, 물이 많은 지층 조건 등의 다양한 지층 조건에 대해 터널을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 새로운 터널 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 확실한 차수 성능이 확보되고 터널 상부 토압을 충분히 견딜 수 있는 안전한 지하구조물을 짧은 공사기간 내에 저렴한 공사비용으로 시공할 수 있는 터널 시공 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재, 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계와; 상기 CBS 주입재 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태의 지하연속벽체를 시공하여, 차수 용도의 영구 벽체인 CBS 벽체 또는 BS 벽체와 토압 지지 용도의 영구 벽체인 상기 지하연속벽체가 상하 배치되는 좌우 측면 벽체를 시공하는 단계와; 터널의 루프 시공 위치에 루프 구조물을 시공하되, 상기 루프 구조물의 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체의 상단부에 일체로 연결되도록 시공하는 단계와; 상기 좌우 측면 위치의 지하연속벽체 사이와 상기 루프 구조물 하측의 터널 내부를 굴착하여 터널을 시공하는 단계;를 포함하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법을 제공한다.

여기서, 상기 지하연속벽체는 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬을 CBS 주입재 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속 배치하여 시공하는 PC 벽체인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PC 판넬을 트렌치 내 하부에 삽입하는 과정은, 삽입될 PC 판넬의 상측에 내부 중공이 관통 형성된 상부 판넬을 조립하는 단계와; 상기 상부 판넬의 내부 중공을 통해 와이어를 통과시킨 뒤 하측의 상기 PC 판넬에 설치된 와이어 거치부에 걸어주는 단계와; 상기 PC 판넬 및 그 상측에 조립된 상부 판넬을 상기 와이어를 통해 인양한 뒤 트렌치 내에 삽입하여 하강시키는 단계와; 상기 PC 판넬을 트렌치 내 바닥까지 닿도록 하강시킨 뒤 와이어를 풀어 상기 상부 판넬을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 와이어 거치부는 PC 판넬의 상단부에 와이어 거치봉을 갖는 인양 케이싱을 매립 설치하여 구성되고, 상기 인양 케이싱은, 원통형 관으로 제작되어 PC 판넬의 상단부에 내설되는 본체와; 상기 본체 내부에 와이어를 걸어줄 수 있게 고정 설치되는 와이어 거치봉;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본체의 외주면에는 PC 판넬의 콘크리트에 매립된 상태로 일체 고정되는 앵커날개가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 루프 구조물을 시공하는 단계는, 터널의 루프 시공 위치에 터널 단면상 아치형 배열을 이루도록 강관을 지중에 설치하되, 터널 전 구간에 걸쳐 선행 단의 강관과 후행 단의 강관을 일부 중첩되는 다단 구조로 연속되게 설치하고, 각 강관의 내부를 통해 그라우팅재를 주입하는 강관 다단 그라우팅을 시행하는 단계와; 시공된 강관 다단 그라우팅 구조물의 하측 토사를 제거한 뒤 강관 다단 그라우팅 구조물을 지지하도록 하측에 터널 경로를 따라 소정 간격으로 아치형 강지보재를 설치하되, 상기 강지보재의 양단부를 좌우 측면 위치의 지하연속벽체 상단부에 연결하여 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강지보재의 설치시, 지하연속벽체로 시공된 PC 벽체의 상단부가 노출되도록 CBS 벽체 또는 BS 벽체의 일부를 부분적으로 제거한 뒤, PC 벽체를 구성하는 PC 판넬의 상단부에 'L' 자 단턱 구조로 형성한 거치부 위에 상기 강지보재의 단부를 지지시키고, 이어 강지보재의 단부를 포함하여 PC 판넬의 거치부가 완전 매립될 수 있도록 콘크리트를 타설하여, 상기 강지보재의 단부를 지하연속벽체인 PC 벽체에 구조적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PC 판넬의 거치부에 PC 판넬의 콘크리트 속에 매립된 결착부재를 갖는 앵커판이 설치되고, 상기 앵커판에 강지보재의 단부를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PC 판넬의 거치부에 'ㄱ' 자 구조로 외부 노출되는 앵커철근을 설치하여 상기 앵커철근이 상기 콘크리트에 매립되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지하연속벽체는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 콘크리트를 현장 타설하여 시공하는 지하연속벽(Diaphragm Wall)인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지하연속벽체로 콘크리트를 현장 타설하여 시공한 지하연속벽의 상단부 내측면에는 루프 구조물의 좌우 측단부를 지지하는 구조보를 터널의 길이방향을 따라 길게 시공하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재, 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계와; 상기 CBS 주입재 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태의 지하연속벽체를 시공하여, 차수 용도의 영구 벽체인 CBS 벽체 또는 BS 벽체와 토압 지지 용도의 영구 벽체인 상기 지하연속벽체가 상하 배치되는 좌우 측면 벽체를 시공하는 단계와; 상기 좌우 측면 벽체 사이의 공간을 지표면으로부터 굴착하여 터널 내부를 개착한 뒤 터널의 바닥 콘크리트를 시공하는 단계와; 터널의 루프 시공 위치에 루프 구조물을 시공하되, 상기 루프 구조물의 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체의 상단부에 일체로 연결되도록 시공하는 단계와; 상기 루프 구조물의 상부에서 토사를 되메움하는 단계;를 포함하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 터널의 좌우 측면 위치를 따라 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재, 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 사용하여 시공되는 차수 용도의 CBS 벽체 또는 BS 벽체와; 상기 CBS 벽체 또는 BS 벽체의 하측에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태로 CBS 벽체 또는 BS 벽체에 일체 시공되는 토압 지지 용도의 지하연속벽체와; 터널의 루프 위치에 시공되되, 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체의 상단부에 일체로 연결되도록 시공되는 루프 구조물;을 포함하고, 상기 CBS 벽체 또는 BS 벽체와 지하연속벽체가 영구 벽체로서 상하 배치되어 좌우 측면 벽체를 이루는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지하연속벽체는 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬을 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속 배치하여 시공되는 PC 벽체인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 루프 구조물은, 강관 다단 그라우팅 공법으로 시공되어 터널의 루프 위치에 터널 단면상 아치형 배열을 이루도록 시공된 강관, 및 상기 각 강관의 내부와 외부로 주입되어 고결된 그라우팅재를 포함하는 강관 다단 그라우팅 구조물과; 상기 강관 다단 그라우팅 구조물을 하측에서 지지하면서 터널 경로를 따라 소정 간격으로 설치되는 아치형 강지보재;를 포함하고, 상기 강지보재는 양단부가 좌우 측면 위치의 지하연속벽체 상단부에 연결되어 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지하연속벽체로 콘크리트를 현장 타설하여 시공한 지하연속벽의 상단부 내측면에는 루프 구조물의 좌우 측단부를 지지하는 구조보가 터널의 길이방향을 따라 길게 시공되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 상기한 본 발명에 의하면, 도심지의 건물 인접 지역이나 협소한 지역, 교통이 혼합한 지역 등에서 토사와 암반이 겹쳐져 있는 불규칙 토질 조건, 고심도 연약지반 조건, 물이 많은 지층 조건 등의 다양한 지층 조건에 대해 터널을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 터널 시공 방법은 인접 구조물이나 상부 구조물, 지장물에 근접하여 시공이 가능하며, 구조물의 하부 통과에도 용이하고, 주변 변위가 상대적으로 적은 공법이다. 또한 장비가 소형이라 협소한 장소에서도 시공이 가능하며, 진동 소음이 매우 적은 시공이 이루어질 수 있다.

또한 본 발명은 확실한 차수 성능이 확보되고 터널 상부 및 측벽 토압을 충분히 견딜 수 있는 안전한 지하구조물을 짧은 공사기간 내에 저렴한 공사비용으로 시공할 수 있는 이점이 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 구조체의 일부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 PC 판넬에 설치된 인양 케이싱에 와이어가 연결된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에서 PC 판넬에 설치되는 인양 케이싱을 나타내는 단면도로서, 도 6의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명에서 PC 판넬이 CBS 주입재가 충전된 트렌치 내부에 삽입되는 과정을 도시한 공정 상태도이다.
도 9는 본 발명에서 상부 판넬과 PC 판넬이 조립되는 방법을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명에서 강관 다단 그라우팅 공정을 나타내는 개략도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도이다.
도 13은 본 발명에서 강관 추진 과정을 나타내는 개략도이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도이다.
도 19 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개착식 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도이다.
도 24는 본 발명의 개착식 터널 시공 과정에서 아치형 루프 패널을 사용한 시공 상태도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 도심지의 건물 인접 지역이나 협소한 지역, 교통이 혼합한 지역 등에서 토사와 암반이 겹쳐져 있는 불규칙 토질 조건, 고심도 연약지반 조건, 물이 많은 지층 조건 등의 다양한 지층 조건에 대해 터널형 지하구조물을 더욱 안전하고 원활히 시공할 수 있는 새로운 터널 시공 방법에 관한 것이다.

특히 본 발명은 지하연속벽체를 이용한 터널 시공 방법으로서, 시공하고자 하는 터널의 길이방향(즉, 터널의 경로)을 따라 터널 좌우 측면 위치에 지하연속벽체를 지중에 선 시공한 뒤, 선 시공된 지하연속벽체에 구조적으로 연결되도록 터널의 루프(Roof) 구조물을 시공하고, 이후 굴착장비를 이용하여 좌우 측면의 지하연속벽체 사이와 루프 구조물 하측의 터널 내부를 굴착하여 시공하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.

여기서, 터널 상부 및 측벽 토압을 지지하게 되는 구조체이면서 터널의 영구적인 좌우 측면 벽체를 이루게 되는 상기 지하연속벽체는 지중에 터널 경로를 따라 연속된 형태로 시공되는 지하 벽체로서, 이는 후술하는 바와 같이 콘크리트 현장 타설로 시공되는 지하연속벽(다이아프램 월(Diaphragm Wall))이거나, 공장이나 현장에서 사전 제작된 프리캐스트 콘크리트 판넬(Precast Concrete Panel, 이하 PC 판넬이라 칭함)을 사용하여 시공되는 PC 벽체(PC(Precast Concrete) Wall)가 될 수 있다.

또한 본 발명은 터널 좌우 측면 위치를 따라 시공되는 측면 벽체가 상측의 차수용 영구 벽체와, 하측의 토압 지지용 영구 벽체로 이루어지는 것에 주된 특징 있는 것으로, 상측의 차수용 영구 벽체는 후술하는 CBS 벽체가 되고, 하측의 토압 지지용 영구 벽체는 현장 타설된 지하연속벽 또는 PC 벽체(PC Wall)가 된다.

또한 본 발명에서는 터널이 시공되는 깊이(저심도 및 고심도)에 따라, 그리고 터널의 길이에 따라 다양한 실시예가 구현될 수 있는데, 지하연속벽체에 대해서는 터널의 깊이에 따라 구분되는 다양한 실시예가, 루프 구조물에 대해서는 터널의 길이에 따라 구분되는 다양한 실시예가 구현될 수 있다.

먼저 터널을 소정 깊이 이하의 저심도(예, 지면에서 대략 30m 이내의 깊이)로 시공하는 경우, 터널의 좌우 측면 위치를 따라 선 시공되는 상기 지하연속벽체로 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬을 사용한 PC 벽체가 시공될 수 있다.

반면 터널을 상기 소정 깊이를 초과하는 고심도(예, 지면에서 대략 30m를 초과하는 깊이)로 터널을 시공하는 경우, 터널의 좌우 측면 위치를 따르는 지하연속벽체로 콘크리트 현장 타설에 의해 지하연속벽(다이어프램 월)이 시공될 수 있다.

그리고, 지하철의 터널(역과 역 사이의 터널)과 같이 길이가 소정 길이(예를 들면, 대략 200m)를 초과하는 긴 터널을 시공하는 경우, 후술하는 바와 같이 강지보재 및 소구경 강관을 사용하면서 강관 내 그라우팅재를 주입하는 강관 다단 그라우팅 공법(AIS 공법 등)으로 루프 구조물을 시공한다.

반면 초기우수저장탱크, 지하 정거장, 지하 광장, 지하철 역사 등과 같이 길이가 상기 소정 길이 이하(예를 들면, 대략 200m 이하)의 짧은 터널을 시공하는 경우, 대구경 강관을 압입 및 추진하고 강관 내부에 철근 배근 후 콘크리트를 타설하는 방식(NTR 공법, OTR 공법, 파이프 루프 공법)으로 루프 구조물을 시공한다.

먼저 저심도 터널 시공에 적용될 수 있는 PC 벽체를 이용한 본 발명의 터널 방법에 대해 상술하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 구조체의 일부를 도시한 사시도이다.

또한 도 6은 본 발명에서 PC 판넬에 설치된 인양 케이싱에 와이어가 연결된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명에서 PC 판넬에 설치되는 인양 케이싱을 나타내는 단면도로서, 도 6의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.

또한 도 8은 본 발명에서 PC 판넬이 CBS 주입재가 충전된 트렌치 내부에 삽입되는 과정을 도시한 공정 상태도이고, 도 9는 본 발명에서 상부 판넬과 PC 판넬이 조립되는 방법을 나타내는 사시도이며, 도 10은 본 발명에서 강관 다단 그라우팅 공정을 나타내는 개략도이다.

도시된 바와 같이 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 벽체 폭(하기 CBS 벽체의 폭)을 고려하여 지면 위치에 안내벽(1)을 설치하고, 상기 안내벽(1) 사이로 터널 경로의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트(Cement), 벤토나이트(Bentonite), 및 모래(Sand) 또는 토사(Soil)를 물과 혼합한 CBS 주입재(3)를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치(Trench)(2)를 형성한다.

이때 고압으로 주입되는 벤토나이트가 토사를 절삭하는 역할을 하게 되며, 절삭된 트렌치(2) 내부에서 경화재인 시멘트와 절삭재인 벤토나이트가 혼합된 CBS 주입재(3)가 충전된 상태로 경화되면, 경화된 CBS 주입재(3)가 트렌치(2)(터널의 좌우 측면 위치에 형성됨)를 따라 연속된 지중 벽체(CBS 벽체)(4)를 형성하게 된다.

후술하는 바와 같이 트렌치(2) 내 하부에는 PC 벽체(10)가 시공되므로(하부 벽체 = 터널 경로를 따라 연속되는 PC 벽체), 트렌치(2) 내 상부는 CBS 주입재(3)만으로 시공된 연속 벽체(4)가 형성되게 된다(터널 상부 벽체 = 터널 경로를 따라 연속되는 CBS 벽체).

상기 CBS 주입재(3)는 트렌치(2)를 굴착함과 더불어 트렌치 주변의 흙이 붕괴되는 것을 막아 트렌치를 안정화시키는 역할을 하며, 또한 트렌치(2) 내에 충전된 CBS 주입재(3)가 이후 경화되면 지중의 연속 벽체(4)(터널 상측의 좌우 측면 벽체가 됨)를 형성하게 된다.

이렇게 완성된 벽체(4)는 완성된 터널 상측의 좌우 측면 위치에서 100%의 완벽한 차수 성능을 나타내게 된다.

이하 본 명세서에서 상기 CBS 주입재(3)에 의해 지중에 시공되는 연속 벽체(4)를 CBS 벽체라 칭하기로 하며, 이 CBS 벽체(4)는 터널 상측의 좌우 측면 위치에서 터널의 길이방향(터널의 경로)을 따르는 지반 보강 및 차수 목적의 벽체가 된다.

또한 본 발명에서 시멘트는 제외하고 벤토나이트와 모래 또는 토사를 물과 혼합한 주입재를 CBS 주입재(3) 대신 사용할 수도 있으며, 본 명세서에서 시멘트를 사용하지 않은 주입재, 즉 벤토나이트와 모래 또는 토사만을 사용한 주입재를 BS 주입재라 칭하기로 하고, 이를 사용하여 트렌치를 따라 시공되는 차수 용도의 벽체를 BS 벽체라 칭하기로 한다.

다만, 다음의 실시예 설명에서는 CBS 주입재를 사용한 경우(CBS 벽체를 시공하는 경우)를 실시예로 하여 설명하기로 한다.

또한 모래 또는 토사의 경우에는 벤토나이트와 물을 혼합한 벤토나이트 주입재를 주입하여 트렌치의 굴착을 시행하고 난 뒤 주입하는 것이 실시 가능하다.

이렇게 시멘트와 벤토나이트, 모래를 혼합한 CBS 주입재(3)(또는 BS 주입재)를 굴착되는 트렌치(2) 내에 충전함으로써 트렌치(2)의 유지가 용이하고, CBS 주입재(3)가 터널 측면 위치에서 완벽한 차수 성능을 발휘하는 영구적인 벽체(4)를 형성하게 되므로 터널 완성 후 별도의 차수 공법이 필요 없는 등 여러 이점이 있게 된다.

상기와 같이 트렌치(2)를 형성하면서 CBS 주입재(3)가 주입되고 나면, CBS 주입재(3)의 경화 전에 선 제작된 고강도의 PC 판넬(11)을 트렌치(2) 내부에 삽입하게 된다.

상기 PC 판넬(11)은 소정 두께(전후 두께) 및 폭(좌우 폭), 상하 높이로 현장에서 제작되거나 공장에서 제작 후 운반하여 사용되는 것들임을 밝혀둔다.

이때 PC 판넬(11)을 시공된 트렌치(2) 내부에 바닥까지 깊게 삽입하여 트렌치를 따라 연속 배치하게 되며, 결국 트렌치(2) 내부 하측으로 깊게 터널 경로를 따라 연속 배치되도록 조립 시공된 PC 판넬(11)들은, 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따르는 연속된 하부 벽체(여기서 상부는 CBS 벽체가 됨), 즉 터널의 길이방향을 따라 연속 배치되는 터널 좌우 측면의 PC 벽체(10)를 구성하게 된다.

결국, 상기 PC 벽체(10)는, 시공되는 터널의 외곽에서 좌우 측면 벽체를 이루면서, 시공 완료 후에는 그 주변이 시멘트와 벤토나이트, 모래가 혼합된 CBS 주입재(3)에 의해 둘러싸여 있게 되어, CBS 벽체(4)(또는 BS 벽체)와 완전히 일체화된 하나의 연속 벽체를 이루게 된다.

특히 본 발명의 터널 구조체에서 상부 벽체는 차수 목적의 CBS 벽체(4)가 되면서, 하부 벽체는 CBS 벽체(4)의 하측으로 배치되어 루프 구조물(40)을 통해 상부 토압을 받게 되는 고강도 PC 벽체(10)가 되고, 상측의 CBS 벽체(4)와 하측의 PC 벽체(10)가 전체적으로 일체화되면서 터널 경로를 따라 연속된 형태의 벽체를 구성하게 된다.

상기 PC 벽체(10)를 시공함에 있어서, 트렌치(2) 내부에 소정 깊이로 PC 판넬(11)을 연속 배치되도록 삽입하여 시공하는 바, 이렇게 PC 판넬을 이용하여 지하연속벽체를 시공하는 방법으로는 한국등록특허 제10-0975948호에 개시된 지중 연속벽 시공 방법(JTPCWall 공법, JTPCWall: Jungto Precast Wall, www.jungtogeo.co.kr 참조)의 적용이 가능하다.

단, PC 벽체(10)가 트렌치(2) 내부 하측에만 시공되므로(PC 벽체가 트렌치 내부 상측에는 시공되지 않으므로 상측은 CBS 벽체가 됨), PC 판넬(11)을 터널 경로를 따라 연속으로 시공하는 방법 및 연속된 PC 판넬 간의 연결 구조는 상기 한국등록특허 제10-0975948호에 개시된 지중 연속벽 시공 방법에서와 동일하게 시공하는 것이 가능하나, PC 판넬(11)을 상부 판넬(17)과 조립한 뒤 트렌치(2) 내 바닥까지 하강하여 삽입하고 이어 트렌치(2) 내 하측에만 PC 판넬(11)이 위치하도록 상기 상부 판넬(17)을 제거하는 것이 필요하다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 PC 판넬(11)의 상측에 내부 중공(18)이 상하로 관통 형성된 상부 판넬(17)을 조립하고, 상기 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)을 통해 와이어(19)를 삽입하여 하측 PC 판넬(11)에 연결한 뒤, 상호 조립된 상부 판넬(17)과 PC 판넬(11)을 와이어(19)를 통해 크레인 장비 등으로 인양하여 트렌치(2) 내부에 삽입 및 하강시킨다.

이때 하측의 PC 판넬(11)이 트렌치(2) 내부의 바닥에 닿을 때까지 하강시키는데, 와이어(19)를 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)을 따라 삽입하여 통과시킨 뒤, 하측 PC 판넬(11)의 와이어 거치부에 걸어주고, 이어 와이어 거치부에 걸어준 와이어(19)를 다시 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)을 통해 위로 빼낸 뒤, 상부 판넬(17)의 상측에서 두 줄의 와이어(19)를 크레인 장비에 연결한다.

이어 크레인 장비를 이용하여 와이어(19)를 통해 상호 조립된 상태의 상부 판넬(17)과 PC 판넬(11)을 상측으로 인양한 후 트렌치(2) 내부로 삽입하며, PC 판넬(11)이 트렌치(2) 내부 바닥에 닿도록 하강시킨다.

이렇게 PC 판넬(11)이 트렌치(2) 내부 바닥에 닿도록 깊게 삽입되고 나면, 와이어 거치부에 걸어준 두 줄의 와이어(19) 중 어느 한쪽을 풀어 와이어(19)를 빼내고, 이어 상부 판넬(17)을 트렌치(2)에서 빼내어 제거하게 된다.

상기와 같이 상부 판넬(17)을 제거하고 나면, 트렌치(2) 내부로 삽입된 주입관(미도시)을 통해 트렌치(2) 내 PC 판넬(11)의 주변으로 시멘트와 모래를 혼합한 몰탈재를 추가로 주입하여 충전하고, PC 판넬(11)의 내부 중공(12) 및 PC 판넬(11) 간의 연결부위 등에 별도 주입관(미도시)을 통해 그라우트재를 주입하여 충전하는 공정을 시행한다.

상기 와이어 거치부는 와이어(19)를 통해 인양되는 PC 판넬(11)이 어느 한쪽으로 기울지 않도록 PC 판넬의 상부에 복수개가 설치되는 것이 바람직하며, 와이어에 의해 현수된 PC 판넬이 좌우 균형을 이룬 상태로 인양 및 하강될 수 있도록 적어도 PC 판넬의 상부 좌우 2곳에 설치됨이 바람직하다.

이에 각 와이어 거치부에 걸어준 와이어(19)들을 이용하여 PC 판넬(11)과 이에 조립된 상부 판넬(17)을 흔들리지 않게 좌우 균형을 이룬 상태로 인양 및 트렌치(2) 내부에 하강시킬 수 있도록 한다.

상기 와이어 거치부는 간단히 와이어(19)를 걸어줄 수 있는 와이어 연결고리를 PC 판넬(11)의 상부면에 설치하여 구성될 수 있으며, 또는 도 6에 나타낸 바와 같이 PC 판넬(11)의 상단부에 와이어 거치봉(15)을 갖는 인양 케이싱(13)을 매립 설치하여 구성될 수 있다.

도 6은 PC 판넬(11)의 상단부에 인양 케이싱(13)이 설치된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7은 인양 케이싱(13)의 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 인양 케이싱(13)은, 원통형 강관으로 제작되어 PC 판넬(11)의 상단부에 상하 수직으로 내설되는 본체(14)와, 상기 본체(14) 내부에 와이어(19)를 걸어줄 수 있게 횡방향으로 고정 설치되는 와이어 거치봉(15)과, 상기 본체(14) 외주면에 고정 설치되어 PC 판넬(11)의 콘크리트에 매립된 상태로 본체(14)가 PC 판넬(11)에서 빠져 분리되지 않도록 고정하는 앵커날개(16)를 포함하여 구성된다.

이러한 인양 케이싱(13)은 각 PC 판넬(11)의 상단부에 설치되어 적어도 본체(14)의 상부 일부가 상방으로 돌출되도록 설치되는데, 이때 PC 판넬(11) 상측으로 돌출되는 본체(14)의 상부는 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)에 삽입되는 부분이 된다.

즉, PC 판넬(11)에 설치된 인양 케이싱(13)의 상부가 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)에 삽입되도록 상측의 상부 판넬(17)과 하측의 PC 판넬(11)을 상하 조립한 뒤, 인양 케이싱(13)의 와이어 거치봉(15)에 와이어(19)를 걸어주게 되며, 와이어 거치봉(15)에 걸어준 와이어(19)를 통해 상호 일체로 조립된 상부 판넬(17)과 PC 판넬(11)을 와이어(19)를 통해 인양한 뒤 트렌치(2) 내부로 밀어넣어 하강시키는 것이다.

이어 전술한 바와 같이 트렌치(2) 내부에 PC 판넬(11)을 하강시키고 나면, 와이어(19)를 풀어주고, 이어 상부 판넬(17)을 제거하는 바, 상부 판넬(17)에 조립된 PC 판넬(11)(후행 판넬)을 하강시켜 트렌치(2) 내부에 선 조립된 PC 판넬(선행 판넬)과 조립한 뒤 상부 판넬(17)을 제거하는 과정을 반복 시행함으로써 연속된 형태의 PC 벽체(10)를 시공할 수 있게 된다.

본 발명에서 상부 판넬(17)은 트렌치(2) 내부에 설치될 또 다른 PC 판넬이 될 수 있으며, 또는 하측의 PC 판넬(11)을 트렌치(2) 내 선 조립된 PC 판넬(선행 판넬)에 조립되도록 밀어주기 위한 용도로 PC 판넬(11)의 상측에 임시 조립되는 전용의 판넬 구조체가 될 수 있는 바, 이 경우 전용의 판넬 구조체는 내부 중공이 형성되어 있으면서 강재(鋼材)를 사용하여 PC 판넬과 유사한 두께 및 폭으로 제작된 것이 사용될 수 있다.

상기 상부 판넬(17)로 PC 판넬이 사용되는 경우 상부 판넬로 사용되는 PC 판넬과, 이에 조립되어 시공되는 하측의 PC 판넬은 동일한 구조가 되어야 하며, 각 PC 판넬(11)에서 인양 케이싱(13)은 상하 관통되게 형성한 내부 중공(12)의 상단부에 고정 설치된다.

이에 하측의 PC 판넬(11)에 설치된 인양 케이싱(13)의 상부가 상측의 PC 판넬에 동일 위치에 관통 형성된 내부 중공의 하부에 삽입될 수 있으며, 또한 상측의 PC 판넬에 설치된 인양 케이싱 및 내부 중공의 내부로 하측의 PC 판넬(11)에 연결될 와이어(19)가 통과될 수 있게 된다.

이렇게 터널의 좌우 측면 위치 벽체로서 CBS 벽체(4), 및 이에 일체 시공되는 PC 벽체(10)가 완성되고 나면, CBS 벽체(4)는 터널 외곽에서 완벽한 차수 성능을 제공하게 되고, PC 벽체(10)는 터널 좌우 측면 위치에서 상부 및 측벽 토압을 받아 지지하는 고강도의 영구 벽체가 된다.

한편, 상기와 같이 CBS 벽체(4)와 PC 벽체(10)의 시공이 모두 완료되고 나면, 시공하고자 하는 터널의 상부 루프(Roof) 위치에 대략 아치형으로 배치되는 루프 구조물(40)을 시공하는 과정을 진행하며, 이때 루프 구조물(40)의 좌우 양 측단부가 선 시공된 지하연속벽체의 상단부, 즉 PC 벽체(10)의 상단부에 구조적으로 연결되어 지지될 수 있게 시공한다.

이때 터널 시공의 시작점 위치에 지반을 소정 깊이로 굴착하여 형성한 작업구로부터 터널 경로(터널 길이방향 경로)를 따라 연속된 형태의 루프 구조물(40)을 시공하는데, 본 발명의 일 실시예에서 상기 루프 구조물(40)은 소정 길이(예, 12m)의 강관(41)을 터널 경로를 따라 다단 연속으로 시공하는 강관 다단 그라우팅 공법을 적용하여 시공할 수 있다.

먼저 강관 다단 그라우팅 공법에서는 도 3에 나타낸 바와 같이 시공될 터널의 상부 위치, 즉 터널의 루프 시공 위치에 터널 단면상으로 강관(41)들을 대략 아치형의 배열을 이룰 수 있게 시공하며, 이때 각 강관(41)은 소정 간격으로 다수개의 그라우트 분사공이 형성된 것을 사용한다.

또한 작업구로부터 터널 단면상 아치형의 배열을 이루도록 제1단의 강관(41)들을 터널 길이방향으로 길게 지중에 설치하고, 제1단의 각 강관(41) 내부에 그라우트재를 주입하는데, 이때 각 강관(41) 내부에 주입된 그라우트재(42)는 강관 내부에 채워지는 것은 물론 분사공을 통해 강관 외부로도 주입되어 고결된다.

이와 같이 강관(41) 외부로 주입된 그라우트재(42)는 강관 주변의 지반 내로도 침투되어 특히 토립자 공극 또는 암반 크랙 부분에 충전되면서 고결된다.

이렇게 터널 단면상의 아치형 배열을 이루는 제1단의 강관 설치 및 그라우트재의 주입이 완료되고 나면, 전측 부분이 선 시공된 제1단의 강관 후측 부분과 소정 길이만큼 중첩되도록 제2단의 강관들을 지중에 터널 길이방향으로 길게 설치하고, 제2단의 각 강관 내부에도 그라우트재를 주입한다.

이와 같이 선 시공된 선행 단의 강관 후측 부분과 후 시공되는 후행 단의 강관 전측 부분이 소정 길이만큼 중첩되도록 강관을 다단으로 반복 시공하여, 터널의 전체 길이만큼 강관들이 일정 부분 중첩된 상태로 연속된 형태의 다단의 루프 구조물(40)을 이루도록 강관 그라우팅을 시행한다(도 10 참조).

이때 선행 단의 강관과 후행 단의 강관이 일정 부분 중첩된 상태에서 연속된 형태의 다단 루프 구조물(40)을 이룰 수 있도록(도 10 참조) 각 강관은 수평면을 기준으로 소정 각도만큼 상방으로 약간 경사지게 설치된다.

이에 후행 단 강관의 전측 부분이 선행 단 강관의 후측 부분 하측으로 중첩되더라도 루프 구조물(40)의 전체적인 형상이 외측으로 확장되지 않고 터널 전 구간에 걸쳐 대략 일정 규격의 다단 연속 루프 구조물(40)을 이룰 수 있게 된다.

이러한 방식으로 터널 주변의 지반을 보강하는 공법이 강관 다단 그라우팅 공법이며, 본 발명에서는 강관 다단 그라우팅 공법을 통해 터널 상부에 전체적인 형상이 아치형을 이루면서 터널 전체 길이를 따라 연속되는 일체형의 루프 구조물(40)을 시공하게 된다.

상기 강관의 설치는 천공장비를 이용하여 강관이 삽입될 수 있게 지반을 먼저 천공한 뒤 강관을 삽입하고(선행 천공방식) 이어 그라우트를 주입하는 강관 다단 그라우팅 공법이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 강관의 선단부에 장착된 직천공용 비트를 이용하여 대상 지반을 직접 천공하면서 강관을 지중에 설치함과 더불어 동시주입장치를 통해 그라우트재를 강관 내부에 동시 주입하는 직천공 방식의 강관 다단 그라우팅 방식(AIS 공법, AIS: At the same time Injection in Steel Pipe, www.jungtogeo.co.kr 참조)이 적용될 수 있다.

직천공 방식의 강관 다단 그라우팅 방식의 경우, 공정이 단축될 수 있고, 그라우팅재 주입 효과의 증대, 설치 강관의 강성 증대, 및 이에 의한 굴착면 자립에 대한 안정성 확보가 가능해지는 이점이 있다.

상기 강관을 터널 경로를 따라 일정 부분 중첩되도록 다단 시공함에 있어서, 선행 단의 강관 시공이 완료되면, 그 하측을 장비가 들어갈 수 있을 만큼 굴착한 뒤 후행 단의 강관 시공을 진행하며, 이는 도 10에 나타낸 바와 같다.

도 10을 참조하면, 장비(44)를 작업구로부터 터널 경로를 따라 단계적으로 전진 이동해 나가면서 강관 그라우팅을 시행하게 되는데, 선행 단의 구조물을 터널 단면상 아치형의 배열을 이루도록 시공하고 나면, 선행 단의 구조물 하측을 장비가 전진 이동할 수 있을 만큼 굴착하고, 이어 굴착된 공간을 따라 장비를 전진 이동시킨 뒤, 강관 그라우팅을 동일하게 반복 시행하여 후행 단의 구조물을 시공한다.

도 3 및 도 4에는 시공되는 터널의 단면이 나타나 있으며, 루프 구조물(40)의 단면 구조가 도시되어 있는 바, 이는 강관(41)과 그라우트재(42)로 이루어진 선행 단의 구조물과 후행 단의 구조물이 서로 중첩된 구간에서 단면하여 나타낸 것이므로, 선행 단의 구조물과 후행 단의 구조물이 상하로 중첩된 2층 구조를 이루고 있음을 볼 수 있다.

이와 같이 하여 강관 다단 그라우팅 공법을 통해 터널 전 구간에 걸쳐 구조물을 다단 연속되게 시공하고 나면, 시공된 강관 다단 그라우팅 구조물(40a) 하측의 토사를 제거한 뒤, 강지보재(43)를 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)을 그 하측에서 지지하도록 선 시공된 지하연속벽체인 PC 벽체(10)에 지지시켜 설치함으로써 루프 구조물(40)을 완성하게 된다.

즉, 시공하고자 하는 터널의 전 구간에 걸쳐 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)이 시공되고 나면, 그 하측을 굴착한 뒤 좌우 측면의 PC 벽체(10) 상단부가 노출될 수 있도록 CBS 벽체(4)의 일부를 부분적으로 제거한다.

이어 전체 형상이 아치형을 가지도록 제작된 강지보재(43)를 선 시공된 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)을 지지하도록 그 하측으로 횡 설치한다.

이때 상기 강지보재(43)는 터널 경로를 따라 소정 간격으로 배치되도록 설치하며, 또한 그 양단부를 노출된 PC 벽체(10)의 상단부 위에 거치시키는 방식으로 설치한다.

이를 위해 PC 벽체(10)를 구성하는 PC 판넬(11)을 공장 또는 현장에서 사전 제작할 때 PC 판넬(11)의 상단부에 도 9에 나타낸 바와 같이 강지보재(43)의 단부가 안착 및 거치될 수 있는 'L' 자 단턱 구조의 거치부(21)를 형성하며, 이 'L' 자 모양의 거치부(21) 위에 강지보재(43)의 각 단부가 지지되도록 한다.

도 3 내지 도 5에는 본 발명에서 강지보재(43)와 PC 벽체(10)의 연결 구조를 나타내고 있는데, 앵커판(22), 앵커철근(23), 강지보재(43)의 위치를 보여주고 있다.

도시된 바와 같이 강지보재(43)의 각 단부가 거치되는 'L' 자 모양 거치부(21)의 상면부과 측면부에 각각 앵커판(22)을 미리 고정 설치한 뒤, 상기 각 앵커판(22)에 강지보재(43)의 각 단부를 용접하여, 강지보재(43)가 상기 앵커판(22)을 매개로 PC 벽체(10)에 일체로 고정되도록 하는 것이 바람직하게 실시될 수 있다.

상기 앵커판(22)은 바깥면이 PC 판넬(11)의 거치부(21) 상면부 및 측면부에서 노출되도록 매립되어 강지보재(43)의 각 단부가 상기 바깥면에 용접되는 본체판(22a)과, 상기 본체판(22a)에 고정 설치되어 PC 판넬(11)의 콘크리트 속에 매립, 결착되는 다수개의 결착부재(22b)로 구성되고, PC 판넬(11)의 제작시 결착부재(22b)가 콘크리트 속에 매립, 결착되도록 앵커판(22)을 거치부(21)에 고정한 뒤, PC 벽체(10)의 시공 후 강지보재(43)의 설치시에 상기 본체판(22a)의 노출된 바깥면에 강지보재(43)의 각 단부를 용접하여 고정하게 된다.

또한 PC 판넬(11)은 거치부(21)를 포함한 그 상단부에서 내부철근(도시하지 않음) 중 일부가 상방으로 외부 노출되도록 제작되어, PC 벽체(10) 시공 후 외부 노출되게 연장된 상기 내부철근이 CBS 벽체(4)에 매립된 상태로 PC 벽체(10)와 CBS 벽체(4)가 구조적으로 연결되도록 할 수 있다.

또한 거치부(21)에서 강지보재(43)가 거치되는 위치 주변으로 앵커판(22)에는 앵커철근(23)이 'ㄱ' 자 구조로 될 수 있다.

이에 강지보재(43)가 설치된 뒤 앵커철근(23) 및 강지보재(43)의 단부를 포함하여 PC 판넬(11)의 거치부(21)가 완전 매립될 수 있도록 콘크리트를 추가 타설하여 지하연속벽체의 내면을 마감할 경우 앵커철근(23)이 콘크리트 속에 매립된 상태에서 결착될 수 있게 되며, 강지보재(43)의 단부 역시 벽체에 매립된 상태로 완전히 고정될 수 있게 된다.

상기 강지보재(43)는 터널 시공에 널리 사용되고 있는 링 빔(Ring Beam)을 아치형으로 절단하여 사용할 수 있는데, 보통 링 빔은 통상의 H-빔(H-Beam)과 유사하게 H 단면 형상의 빔 구조체로 제작되며, 따라서 강지보재(43)는 H-빔을 아치 모양으로 벤딩한 것과 같은 부재가 된다.

상술한 바와 같이 강관 다단 그라우팅 구조물(40a) 및 강지보재(43)를 사용하여 터널 상부 토압을 좌우 측면의 지하연속벽체에 전달하는 방식은 지하철의 터널(역과 역 사이의 터널)과 같이 전체 길이가 소정 길이(예를 들면, 대략 200m)를 초과하는 긴 터널을 시공하는데 유용하게 적용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로서, 강지보재(43)와 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)을 사용하지 않는 대신, 후술하는 콘크리트 현장 타설 지하연속벽(28)(Diaphragm Wall)의 시공시와 마찬가지로, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이 복수개의 대구경 강관(25)을 터널 단면상 루프 시공 위치에 아치형 배열을 이루도록 시공하는 대구경 강관 압입(추진) 공법(NTR: New Tubular Roof Method), 또는 OTR(Octopus Tubular Roof Tunnel Construction Method) 공법, 또는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method)을 적용하여 루프 구조물(40)을 시공하는 것이 가능하다.

강지보재(43)를 사용하지 않으면서 대구경 강관이나 파이프를 사용하는 본 실시예는 초기우수저장탱크, 지하 정거장, 지하 광장, 지하철 역사 등과 같이 전체 길이가 상기 소정 길이 이하(예를 들면, 대략 200m 이하)인 짧은 터널을 시공하는데 유용하게 적용할 수 있다.

상기 대구경 강관 압입 공법 및 OTR 공법(한국등록특허 10-1022383호, www.jungtogeo.co.kr 참조)에서는 작업구에서부터 지중에 강관(25)을 추진 및 압입 시공하고(도 13 참조), 강관(25) 내부를 굴착하여 토사를 제거하며, 이어 강관(25) 내부에 철근(26)을 배근한 뒤 콘크리트(27)를 타설하여 강관 구조물(루프 구조물(40))을 시공한다.

대구경 강관 압입 공법 및 OTR 공법, 파이프 루프 공법 자체에 대해서는 당해 기술분야에서 이미 적용되고 있는 공지의 기술이므로, 본 명세서에서 이들 공법에 대한 공정 등의 상세한 내용 및 사용 장비 등의 설명에 대해서는 생략하기로 한다.

또한 상부 토압을 지하연속벽체에 전달하는 루프 구조물(40)을 시공하기 위해, 상기와 같이 강지보재(43)를 사용하지 않고 대구경 강관 압입 공법, OTR 공법, 파이프 루프 공법을 적용하는 것은, 후술하는 바와 같이 고심도 터널 시공을 위해 지하연속벽(Diaphragm Wall)(28)을 시공하는 경우의 루프 구조물(40)에도 동일하게 적용된다(본 실시예에서는 지하연속벽체가 현장 타설되는 지하연속벽 대신 사전 제작된 PC 판넬을 사용한 PC 벽체라는 차이가 있음).

결국, 상기와 같이 루프 구조물(40)의 시공이 모두 완료되고 나면, PC 벽체(10)로 시공된 좌우 지하연속벽체 사이와 루프 구조물(40) 하측의 터널 내부를 굴착한 뒤, 통상의 터널 마감 시공 과정, 즉 굴착 후 터널 내부의 벽면 및 바닥면을 숏크리트(Shotcrete)나 콘크리트로 마감하여 터널 본체벽(50)을 시공하는 공정, 기타 락 볼트(Rock Bolt) 및 솔더 파일(Solder Pile)의 시공과 같은 통상적인 보강 공정 등을 진행하여 터널 시공을 완료하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 선 시공되는 지하연속벽체와, 이에 구조적으로 연결되어 터널 상부 토압을 지하연속벽체에 전달하는 루프 구조물을 차례로 시공하여 터널 구조체를 시공하고, 이어 터널 내부(터널 구조체의 내부)를 굴착하여 터널을 완성하는 바, 터널 좌우 측면 위치에 차수 목적의 CBS 벽체와 토압 지지를 위한 고강도의 지하연속벽체를 합성벽 형태로 일체 시공하는 점에 주된 특징이 있으며, 이로써 완벽한 차수 성능을 가지면서 보다 안전한 구조의 터널을 시공할 수 있는 이점이 있게 된다.

한편, 상기한 실시예는 지하연속벽체로 PC 벽체를 시공하는 실시예이나, 소정 깊이(대략 30m)를 초과하는 고심도의 터널 시공에서는 PC 벽체 대신 현장 타설되는 지하연속벽(Diaphragm Wall)(현장 타설되는 구조 철근 콘크리트 벽체임)이 적용될 수 있다.

즉, 심도가 깊은 터널에서는 현장 타설 연속 벽체의 시공을 통해 필요한 터널 좌우 측면의 벽체 부분을 콘크리트로 현장 타설하고, 그 상부는 전술한 실시예(PC 벽체를 사용한 실시예)와 마찬가지로 지반 보강 및 차수 목적인 CBS(시멘트 + 벤토나이트 + 모래 또는 토사) 벽체로 구성하여, 다양한 토질 조건하에서도 공사비의 절감, 공사기간의 단축, 안전 시공의 확보가 가능하도록 하는 것이다.

도 14 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 시공 과정을 나타내는 공정 상태도로서, 콘크리트 현장 타설되는 지하연속벽(28)을 이용한 터널 시공 과정을 나타내고 있다.

현장 타설되는 지하연속벽(28)의 시공에 대해서는 한국등록특허 10-0694633, 10-0694633, 10-1051965, 10-1037774 등에 개시되어 있으며, 시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 벽체 폭(CBS 벽체의 폭)을 고려하여 지면 위치에 안내벽(1)을 설치하고, 상기 안내벽(1) 사이로 터널 경로의 좌우 측면 위치를 따라 시멘트(Cement), 벤토나이트(Bentonite), 및 모래(Sand) 또는 토사(Soil)를 물과 혼합한 CBS 주입재(3)를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치(Trench)(2)를 형성한 후, CBS 주입재(3)가 충전된 트렌치(2) 내부 하측에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 콘크리트를 현장 타설하는 방식으로 지하연속벽(28)을 시공한다.

상기와 같이 지하연속벽(28)이 시공되고 나면, 터널 좌우 측면 위치를 따라 상부에는 차수 성능을 갖는 CBS 벽체(4)가, 그 하부에는 현장 타설된 지하연속벽(28)이 위치되며, 이때 지하연속벽(28)은 전술한 실시예에서 PC 벽체와 마찬가지로 터널 상부 및 측벽 토압을 지지하는 벽체가 배치된다.

이어 지하연속벽(28)의 시공이 완료된 상태에서, 긴 터널인 경우 강지보재를 설치한 뒤 강관 다단 그라우팅 공법으로 루프 구조물을 시공하는 것도 실시 가능하나, 짧은 터널인 경우 복수개의 대구경 강관(25)을 터널 단면상 루프 시공 위치에 아치형 배열을 이루도록 시공하는 대구경 강관 압입(추진) 공법(NTR: New Tubular Roof Method), 또는 OTR(Octopus Tubular Roof Tunnel Construction Method) 공법, 또는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method)을 적용하여 루프 구조물(40)을 시공한다.

여기서, 선 시공된 지하연속벽(28)의 상단부와, 이에 접합되는 루프 구조물(40)의 좌우 양 측단부 사이가 추가로 현장 타설된 철근 콘크리트 구조체(29)에 의해 구조적으로 일체 연결되도록 시공하는데, 루프 구조물(40)의 좌우 측단부 및 이것이 접합되는 CBS 벽체(4) 부위에 추가적인 철근 배근 후 콘크리트를 타설하여, 상방으로 연장된 지하연속벽(28)의 철근(29a)들과 추가 배근된 철근(도시하지 않음), 이에 타설된 콘크리트에 의해 루프 구조물(40)과 지하연속벽(28), CBS 벽체(4)가 구조적으로 일체 연결되도록 한다.

또한 지하연속벽(28)의 상단부 내측면에는 루프 구조물(40)의 좌우 측단부를 안정적으로 지지하기 위한 받침보 형태의 구조보(30)를 터널의 길이방향을 따라 길게 시공한다.

상기 구조보(30)는 루프 구조물(40)을 시공한 뒤 지하연속벽(28)에 내설된 철근(31)에 커플러(31a)를 매개로 철근(32)을 연결하고, 이어 거푸집 설치 및 거푸집 내 추가 철근(도시하지 않음) 배근 후 콘크리트를 타설하는 방식으로 시공될 수 있다.

상기와 같이 구조보(30)의 시공이 완료되면, 좌우 측면의 현장 타설 지하연속벽(28) 사이와 루프 구조물(40) 하측의 터널 내부를 굴착한 뒤, 통상의 터널 마감 시공 과정, 즉 굴착 후 터널 내부의 벽면 및 바닥면을 숏크리트(Shotcrete)나 콘크리트로 마감하여 터널 본체벽(50)을 시공하는 공정, 기타 락 볼트(Rock Bolt) 및 솔더 파일(Solder Pile)의 시공과 같은 통상적인 보강 공정 등을 진행하여 터널 시공을 완료하게 된다.

한편, 도 19 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 이는 개착식으로 진행되는 터널 공법의 실시예를 도시한 것으로, 차수 목적의 CBS 벽체(4)와 토압 지지 목적의 PC 벽체(10)로 이루어진 벽체를 이용하여 개착식으로 터널을 시공하는 점에 주된 특징이 있는 것이다.

도시된 바와 같이 터널의 좌우 측면 위치를 따라 상술한 실시예와 마찬가지로 CBS 벽체(4)와 PC 벽체(10)로 이루어진 지중 연속 벽체를 시공하고, 시공된 좌우 측면 벽체 사이의 공간을 지표면으로부터 굴착하여 터널 내부를 개착한다.

CBS 벽체(4)와 PC 벽체(10)의 시공은 앞서 설명한 실시예의 공정에 준하여 실시될 수 있으며, 이어 굴착된 터널 내부의 바닥면에 바닥 콘크리트(51) 시공을 하고, 이어 PC 벽체(10)의 상단부에 연결되도록 루프 구조물(60)을 시공한다.

상기 루프 구조물(60)은 PC 벽체(10) 위에 루프 시공 위치를 따라 PC 판넬(11)의 좌우 양 측단부를 지지시켜 고정하거나, PC 벽체(10) 위의 루프 시공 위치를 따라 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 현장 타설하는 방식으로 시공될 수 있다.

또는 도 24에 나타낸 바와 같이 스틸(Steel) 등으로 제작된 아치형의 루프 판넬(61)을 PC 벽체(10) 위에 루프 시공 위치를 따라 설치하여 아치형의 루프 구조물(60)로 시공될 수 있다.

이때 루프 구조물(60)의 좌우 측단부는 PC 벽체(10)를 구성하는 PC 판넬(11)의 상단부에 형성된 거치홈(33)에 조립하여 고정될 수 있다.

상기와 같이 루프 구조물(60)의 시공이 완료되면, 루프 구조물(60)의 상측에 토사를 되메움하여 덮게 되며, 이로써 터널형 지하구조물이 구성될 수 있게 된다.

이러한 개착식 시공 방법은 CBS 벽체(4)와 PC 벽체(10)가 일체화된 좌우 측면 벽체를 시공하는 점에 주된 특징이 있는 것으로, CBS 벽체(4)에 의한 차수 성능과 PC 벽체(10)에 의한 안정적인 토압 지지 성능을 가지면서 견고하고 안전한 터널형 지하구조물의 시공이 가능해진다.

이와 같이 하여 본 발명에 따른 터널 공법에 따르면, 다양한 지층 조건에서 터널의 시공 깊이 및 길이 등을 고려하여 간단한 시공 과정과 저렴한 공사비용으로 더욱 짧은 공사기간 내에 완벽한 차수 성능과 토압 지지 성능을 가지는 안전한 터널 구조물을 시공할 수 있는 이점을 가진다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 안내벽 2 : 트렌치
3 : CBS 주입재 4 : CBS 벽체
10 : PC 벽체 11 : PC 판넬
12 : 내부 중공 13 : 인양 케이싱
14 : 본체 15 : 와이어 거치봉
16 : 앵커날개 17 : 상부 판넬
18 : 내부 중공 21 : 거치부
22 : 앵커판 22a : 본체판
22b : 결착부재 23 : 앵커철근
25 : 강관 26 : 철근
27 : 콘크리트 28 : 지하연속벽
29 : 철근 콘크리트 구조체 29a : 철근
30 : 구조보 31 : 철근
31a : 커플러 32 : 철근
33 : 거치홈 40 : 루프 구조물
40a : 강관 다단 그라우팅 구조물 41 : 강관
42 : 그라우트재 43 : 강지보재
44 : 장비 50 : 본체벽
51 : 바닥 콘크리트 60 : 루프 구조물
61 : 루프 판넬

Claims

시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재(3), 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치(2)를 형성하는 단계와;
상기 CBS 주입재(3) 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치(2) 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태의 지하연속벽체(10,28)를 시공하여, 차수 용도의 영구 벽체인 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체와 토압 지지를 위한 영구 벽체인 상기 지하연속벽체(10,28)가 상하 배치되는 좌우 측면 벽체를 시공하는 단계와;
터널의 루프 시공 위치에 루프 구조물(40)을 시공하되, 상기 루프 구조물(40)의 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체(10,28)의 상단부에 일체로 연결되도록 시공하는 단계와;
상기 좌우 측면 위치의 지하연속벽체(10,28) 사이와 상기 루프 구조물(40) 하측의 터널 내부를 굴착하여 터널을 시공하는 단계;
를 포함하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 지하연속벽체는 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬(11)을 CBS 주입재(3) 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치(2) 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속 배치하여 시공하는 PC 벽체(PC Wall)(10)인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 2에 있어서,
상기 PC 판넬(11)을 트렌치(2) 내 하부에 삽입하는 과정은,
삽입될 PC 판넬(11)의 상측에 내부 중공(18)이 관통 형성된 상부 판넬(17)을 조립하는 단계와;
상기 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)을 통해 와이어(19)를 통과시킨 뒤 하측의 상기 PC 판넬(11)에 설치된 와이어 거치부에 걸어주는 단계와;
상기 PC 판넬(11) 및 그 상측에 조립된 상부 판넬(17)을 상기 와이어(19)를 통해 인양한 뒤 트렌치(2) 내에 삽입하여 하강시키는 단계와;
상기 PC 판넬(11)을 트렌치(2) 내 바닥까지 닿도록 하강시킨 뒤 와이어(19)를 풀어 상기 상부 판넬(17)을 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 3에 있어서,
상기 와이어 거치부는 와이어(19)를 걸어줄 수 있는 와이어 연결고리를 PC 판넬(11)의 상부면에 고정 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 3에 있어서,
상기 와이어 거치부는 PC 판넬(11)의 상단부에 와이어 거치봉(15)을 갖는 인양 케이싱(13)을 매립 설치하여 구성되고,
상기 인양 케이싱(13)은,
원통형 관으로 제작되어 PC 판넬(11)의 상단부에 내설되는 본체(14)와;
상기 본체(14) 내부에 와이어(19)를 걸어줄 수 있게 고정 설치되는 와이어 거치봉(15);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 5에 있어서,
상기 본체(14)의 외주면에는 PC 판넬(11)의 콘크리트에 매립된 상태로 일체 고정되는 앵커날개(16)가 설치되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 5에 있어서,
상기 인양 케이싱(13)의 본체(14) 상부는 PC 판넬(11)에서 상방 돌출되도록 설치되어 상부 판넬(17)의 내부 중공(18)에 삽입되도록 한 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
상기 상부 판넬(17)로서 트렌치(2) 내부에 설치될 또 다른 PC 판넬을 사용하거나, 내부 중공(18)이 형성되어 있으면서 PC 판넬(11)의 상측에 임시 조립되는 전용 판넬 구조체를 사용하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 8에 있어서,
상기 PC 판넬(11)에 내설되는 인양 케이싱(13)은 내부를 통해 와이어(19)가 통과할 수 있도록 PC 판넬(11)의 내부 중공(12) 상단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 루프 구조물(40)을 시공하는 단계는,
터널의 루프 시공 위치에 터널 단면상 아치형 배열을 이루도록 강관(41)을 지중에 설치하되, 터널 전 구간에 걸쳐 선행 단의 강관과 후행 단의 강관을 일부 중첩되는 다단 구조로 연속되게 설치하고, 각 강관의 내부를 통해 그라우팅재를 주입하는 강관 다단 그라우팅을 시행하는 단계와;
시공된 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)의 하측 토사를 제거한 뒤 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)을 지지하도록 하측에 터널 경로를 따라 소정 간격으로 아치형 강지보재(43)를 설치하되, 상기 강지보재(43)의 양단부를 좌우 측면 위치의 지하연속벽체 상단부에 연결하여 설치하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 10에 있어서,
상기 강지보재(43)의 설치시, 지하연속벽체로 시공된 PC 벽체(10)의 상단부가 노출되도록 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체의 일부를 부분적으로 제거한 뒤, PC 벽체(10)를 구성하는 PC 판넬(11)의 상단부에 'L' 자 단턱 구조로 형성한 거치부(21) 위에 상기 강지보재(43)의 단부를 지지시키고, 이어 강지보재(43)의 단부를 포함하여 PC 판넬(11)의 거치부(21)가 완전 매립될 수 있도록 콘크리트를 타설하여, 상기 강지보재(43)의 단부를 지하연속벽체인 PC 벽체(10)에 구조적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 11에 있어서,
상기 PC 판넬(11)의 거치부(21)에 PC 판넬(11)의 콘크리트 속에 매립된 결착부재(22b)를 갖는 앵커판(22)이 설치되고, 상기 앵커판(22)에 강지보재(43)의 단부를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 12에 있어서,
상기 앵커판(22)에는 앵커철근(23)을 설치하고 상기 앵커철근(23)이 강지보재(43)의 단부를 포함하여 PC 판넬(11)의 거치부(21)에 타설되는 콘크리트에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 지하연속벽체는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 콘크리트를 현장 타설하여 시공하는 지하연속벽(Diaphragm Wall)(28)인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 1 또는 청구항 14에 있어서,
상기 지하연속벽체에 일체로 연결되도록 시공되는 루프 구조물(40)은 대구경 강관(25)을 터널 단면상 루프 시공 위치에 아치형 배열을 이루도록 시공한 뒤 내부에 철근(26)을 배근하고 콘크리트(27)를 타설하는 대구경 강관 압입 공법 및 OTR 공법, 파이프 루프 공법 중 어느 하나로 시공하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 13에 있어서,
상기 지하연속벽체로 콘크리트를 현장 타설하여 시공한 지하연속벽(28)의 상단부 내측면에는 루프 구조물(40)의 좌우 측단부를 지지하는 구조보(30)를 터널의 길이방향을 따라 길게 시공하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 16에 있어서,
상기 구조보(30)는 루프 구조물(40)을 시공한 뒤 지하연속벽(28)에 내설된 철근(31)에 커플러(31a)를 매개로 철근(32)을 연결하고 이어 거푸집 설치 및 거푸집 내 콘크리트를 타설하여 시공하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
시공하고자 하는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 지표면으로부터 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재(3), 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치(2)를 형성하는 단계와;
상기 CBS 주입재(3) 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치(2) 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태의 지하연속벽체(10)를 시공하여, 차수 용도의 영구 벽체인 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체와 토압 지지를 위한 영구 벽체인 상기 지하연속벽체(10)가 상하 배치되는 좌우 측면 벽체를 시공하는 단계와;
상기 좌우 측면 벽체 사이의 공간을 지표면으로부터 굴착하여 터널 내부를 개착한 뒤 터널의 바닥 콘크리트(51)를 시공하는 단계와;
터널의 루프 시공 위치에 루프 구조물(60)을 시공하되, 상기 루프 구조물(60)의 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체(10)의 상단부에 일체로 연결되도록 시공하는 단계와;
상기 루프 구조물(60)의 상부에서 토사를 되메움하는 단계;
를 포함하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 18에 있어서,
상기 루프 구조물(60)은 지하연속벽체(10) 위에 PC 판넬(11)을 설치하거나, 지하연속벽체(10) 위에 거푸집을 설치한 뒤 콘크리트를 현장 타설하여 시공하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 18에 있어서,
상기 루프 구조물(60)은 지하연속벽체(10) 위에 아치형의 루프 판넬(61)을 설치하여 시공하는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
청구항 18 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지하연속벽체는 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬(11)을 CBS 주입재(3) 또는 BS 주입재가 충전된 트렌치(2) 내 하부에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속 배치하여 시공하는 PC 벽체(10)인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 공법.
터널의 좌우 측면 위치를 따라 시멘트, 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 CBS 주입재(3), 혹은 벤토나이트, 및 모래 또는 토사를 물과 혼합한 BS 주입재를 사용하여 시공되는 차수 용도의 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체와;
상기 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체의 하측에 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속된 형태로 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체에 일체 시공되는 토압 지지를 위한 지하연속벽체(10,28)와;
터널의 루프 위치에 시공되되, 좌우 양 측단부가 상기 지하연속벽체(10,28)의 상단부에 일체로 연결되도록 시공되는 루프 구조물(40);
을 포함하고, 상기 CBS 벽체(4) 또는 BS 벽체와 지하연속벽체(10,28)가 영구 벽체로서 상하 배치되어 좌우 측면 벽체를 이루는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 22에 있어서,
상기 지하연속벽체는 공장 또는 현장에서 사전 제작된 PC 판넬(11)을 터널의 좌우 측면 위치를 따라 연속 배치하여 시공되는 PC 벽체(10)인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 22에 있어서,
상기 루프 구조물(40)은,
강관 다단 그라우팅 공법으로 시공되어 터널의 루프 위치에 터널 단면상 아치형 배열을 이루도록 시공된 강관(41), 및 상기 각 강관(41)의 내부와 외부로 주입되어 고결된 그라우팅재(42)를 포함하는 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)과;
상기 강관 다단 그라우팅 구조물(40a)을 하측에서 지지하면서 터널 경로를 따라 소정 간격으로 설치되는 아치형 강지보재(43);
를 포함하고, 상기 강지보재(43)는 양단부가 좌우 측면 위치의 지하연속벽체(10) 상단부에 연결되어 지지되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 24에 있어서,
상기 강지보재(43)는 지하연속벽체로 시공된 PC 벽체(10)를 구성하는 PC 판넬(11)의 상단부에 'L' 자 단턱 구조로 형성한 거치부(21) 위에 단부가 지지되고, 상기 강지보재(43)의 단부를 포함하여 PC 판넬(11)의 거치부(21)가 완전 매립되도록 콘크리트가 타설됨으로써 PC 벽체(10)와 강지보재(43)가 일체로 연결된 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 25에 있어서,
상기 PC 판넬(11)의 거치부(21)에 PC 판넬(11)의 콘크리트 속에 매립된 결착부재(22b)를 갖는 앵커판(22)이 설치되고, 상기 앵커판(22)에 강지보재(43)의 단부가 용접된 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 25에 있어서,
상기 PC 판넬(11)의 거치부(21)에 'ㄱ' 자 구조로 외부 노출되는 앵커철근(23)이 설치되어 상기 앵커철근(23)이 상기 콘크리트에 매립되어 일체화된 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 22에 있어서,
상기 지하연속벽체는 터널의 좌우 측면 위치를 따라 콘크리트를 현장 타설하여 시공하는 지하연속벽(Diaphragm Wall)(28)인 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 22 또는 청구항 28에 있어서,
상기 지하연속벽체에 일체로 연결되도록 시공되는 루프 구조물(40)은 대구경 강관(25)을 터널 단면상 루프 시공 위치에 아치형 배열을 이루도록 시공한 뒤 내부에 철근(26)을 배근하고 콘크리트(27)를 타설하는 대구경 강관 압입 공법 및 OTR 공법, 파이프 루프 공법 중 어느 하나에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.
청구항 29에 있어서,
상기 지하연속벽체로 콘크리트를 현장 타설하여 시공한 지하연속벽(28)의 상단부 내측면에는 루프 구조물(40)의 좌우 측단부를 지지하는 구조보(30)가 터널의 길이방향을 따라 길게 시공되는 것을 특징으로 하는 지하연속벽체를 이용한 터널 구조체.