KR101133734B1 - 터널 비개착 시공방법 및 그 터널구조물 - Google Patents

Abstract

복수개의 강관을 지중에 압입하여 강관 루프 구조체를 형성한 후, 메서쉴드 공법을 이용해 터널 내부를 굴착하면서 터널 내부로 노출되는 강관의 하부면을 절단하고 지보를 통해 지지하게 되는 비개착식 터널구조물의 시공방법 및 그 터널구조물이 제공된다.

터널, 비개착, 터널구조물, 터널 비개착 시공방법

Description

터널 비개착 시공방법 및 그 터널구조물 {METHOD FOR TUNNELING CONSTRUCTION AND TUNNEL STRUCTURE}

본 발명은 터널 비개착 시공방법과 그 터널구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압입된 복수개의 강관에 의해 형성되는 루프 구조체의 하부를 메서쉴드를 이용해 비개착식으로 굴착하는 시공방법 및 그 터널구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 개착 및 비개착에 의한 터널구조물 축조 공법이 지중에 터널구조물을 시공하기 위한 방식으로 사용되고 있다. 다만, 개착이 불가능한 경우(예를 들어, 기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 터널구조물을 설치해야 할 경우)에는 비개착 공법이 요구된다. 대표적인 비개착식 터널구조물 축조 공법으로는 메서쉴드 공법, 파이프루프 공법, 대 구경 강관 압입공법(NTR 공법) 등을 들 수 있다.

메서쉴드 공법은, 특허 제1987-0001379호 에서 개시된 바와 같이, 토사층에서 메서(messer)를 막장 내로 삽입 전진시키며 막장을 비개착식으로 굴착하여 지하터널을 구축하는 공법이다.

그러나, 메서쉴드 공법은 상부의 큰 하중에 대해 안정성을 확보하기 위해 구 조물이 형성될 단면 상부에 파이프루프 또는 강관 다단 그라우팅의 추가적인 실시가 요구되어, 이로 인한 추가 비용, 공기 증가 및 상부의 추가 하중 작용 등의 문제점이 있었다.

파이프루프 공법은 터널 굴착 전에 강관을 적절한 형상으로 지중에 압입설치하고, 터널 굴착 시 터널에 가해지는 상재 하중, 토압 등의 분산작용 및 경감효과를 얻을 수 있는 비개착식 지하터널 구축 공법이다. 또한 최근에는 등록특허 제10-0562158호 에서 개시된 바와 같이, 파이프루프를 형성하는 강관의 보다 밀실한 체결을 위해 강관의 양 측면에는 결합 수단이 부착되고, 정착철물이 관통 체결될 수 있는 다수개의 관통공이 형성되기도 한다.

그러나, 파이프루프 공법은 터널구조물의 외곽 전체가 파이프로 형성됨에 따라 부식에 따라 재료의 강도가 저하되게 되며, 토압이 크거나 큰 하중이 작용되는 철도나 도로 및 대형 구조물의 하부 등에는 시공성, 안전성 및 경제성의 문제로 적용이 어려운 문제점이 있었다.

대 구경 강관 압입공법(NTR 공법)은 대 구경 강관을 터널구조물을 형성하고자 하는 단면의 위치에 종방향으로 압입한 후, 강관 측면부를 철거하고 이웃하는 강관과 상, 하부를 철판으로 연결하여 강관 내부에 철골 구조물을 타설한 후 터널 내부를 굴착하는 비개착식 터널구조물 구축 공법이다.

그러나 대 구경 강관 압입공법은 터널구조물을 형성하고자 하는 단면 위치에 대 구경 강관을 압입하게 되므로, 상부 및 벽체 부분 전부에 강관이 적용되며, 이에 따라 공사비와 공기가 문제시 되었다.

본 발명은 구조물이 형성될 상부에 강관을 압입하여 상부의 큰 토압 및 상재 하중에 대하여 지지하고, 측벽 및 터널 내부 굴착 시에는 메서를 이용해, 공사비 및 공기를 현저히 줄일 수 있는 비개착식 터널구조물의 시공방법 및 그 터널구조물의 제공을 목적으로 한다.

지중에 비개착식으로 터널을 굴착하는 시공 방법에 있어서, 파일 설치 후 수직구 터파기 실시하고, 바닥에 콘크리트를 타설하여 작업구를 설치한 후 상기 작업구 내에 반력빔을 설치하는 작업구 설치 단계, 강관을 지중에 압입하고, 상기 압입된 강관의 내부를 굴착한 후, 상기 강관이 상기 도달 기지 작업구에 도달 시까지, 상기 강관에 새로운 강관을 연결 부착하여 압입 추진하는 단계를 반복 실시하고, 횡방향으로 상기 강관의 압입을 반복 실시하여 강관 루프 구조체를 형성하는 단계, 상기 추진 기지에 추진대를 설치한 후, 상기 강관 루프 구조체의 하부에 메서를 압입하여 터널 내부를 굴착하고, 굴착된 터널 내부에 상부 지보, 벽체 지보 및 하부 지보를 형성하고, 상기 벽체 지보 사이에는 토류판 설치를 반복해 나가는 터널구조물을 형성하는 단계 및 철근 배근 후 콘크리트의 타설을 통해 터널구조물의 바닥, 터널구조물의 벽체 및 터널구조물의 벽체 및 터널구조물의 상부를 형성하는 터널구조물을 완성하는 단계를 포함하되, 상기 터널구조물을 형성하는 단계는, 터널 내부 의 굴착에 의해 노출되는 상기 강관의 하부면을 절단하고, 상기 상부 지보가 지중에 사장된 상기 강관의 상부 절단면에 맞닿아 일체로 구성되는 것인 터널 비개착 시공방법이 제공된다.

또한 상기 강관 루프 구조체를 형성하는 단계는 상기 강관의 지중 압입 전, 상기 강관의 양 측면에 강관측면 보강앵글을 부착하는 단계를 포함하는 터널 비개착 시공방법이 제공된다.

또한 상기 강관 루프 구조체를 형성하는 단계는, 상기 강관의 압입 후 상기 강관의 상부에 터널 굴착 방향으로 그라우팅관을 삽입 설치하고, 그라우트재를 지반 내에 압력 주입하여 주변 지반을 일체화시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 터널구조물을 형성하는 단계는, 상기 강관 중 상기 강관 루프 구조체의 최외곽에 위치하게 되는 양 측면의 강관 하부에 메서 이탈 방지틀을 부착하는 단계를 포함하도록 하는 터널 비개착 시공방법도 고려될 수 있다.

또한 상기 터널구조물을 형성하는 단계는, 터널 내부의 굴착에 의해 노출되는 상기 강관의 하부면의 절단에 앞서, 지중에 사장되는 상기 강관의 상부면에 보강링을 설치하는 단계를 포함할 수도 있다.

또한 상기 터널구조물을 완성하는 단계는, 하부면이 절단된 복수개의 강관으로 형성된 강관 루프 구조체가 상부 지보 및 상부 철근과 함께 콘크리트로 타설되어 일체형으로 터널구조물의 상부를 형성하는 것인 터널 비개착 시공방법이 고려될 수 있다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 지중에 비개 착식으로 터널을 굴착하는 시공방법에 의해 형성된 터널구조물에 있어서, 강관 루프 구조체, 강관측면 보강앵글, 상부 지보 및 상부 철근이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성된 터널구조물의 상부, 벽체 지보 및 벽체 철근이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성되며 상기 터널구조물의 상부와 양 측에서 연결되는 터널구조물의 벽체 및 하부 지보 및 하부 철근이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성되며 상기 터널구조물의 벽체와 양 측에서 연결되는 터널구조물의 바닥을 포함하는 터널 비개착 시공방법을 이용한 비개착식 터널구조물이 제공된다.

또한 상기 강관 루프 구조체는, 상기 강관의 하부면은 절단되어 제거되고 상기 강관의 상부면만이 지중에 사장되어 강관측면 보강앵글, 상부 지보 및 상부 철근과 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성되는 것인 터널 비개착 시공방법을 이용한 비개착식 터널구조물의 형태로 제공될 수도 있다.

또한 상기 강관 루프 구조체를 형성하는 상기 강관은 수결합체가 형성된 일단과 암결합체가 형성된 타단을 가지되, 이웃하는 강관과 암수결합을 통해 결합되어 길이 방향으로 연장되며, 이웃하는 강관과 암수 결합되는 부위에 하나 이상의 회전 방지판이 부착된 것인 터널 비개착 시공방법을 이용한 비개착식 터널구조물도 고려 가능하다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 강성이 큰 강관에 의해 루프 구조체가 형성되어 상재 하중, 토압 등을 지지됨으로써 터널구조물이 형성될 상부에 부수적인 보조 공법이 요구되지 않는다.

또한 루프 구조체는 강관의 반쪽 단면만을 이용하여 형성되므로 루프 구조체에 의한 추가적인 하중도 감소하게 되며, 추가적인 콘크리트 물량 감소 및 강관 절단부의 재사용 등으로 공사비의 절감도 가능하게 된다.

또한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 강관의 지중에 압입 전 강관측면 보강앵글이 강관의 양 측면에 부착 형성됨에 따라, 상부 토사 유입 방지를 위한 강관 측면부 철거 및 철골 구조물 타설 등의 추가적인 공정이 불필요해지게 된다.

또한 강관 루프 구조체가 상재 하중을 지지하게 됨으로써, 터널 내부 굴착 시 상부 방향으로의 메서 압입공정을 생략할 수 있게 되어 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하게 된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두 고 "물리적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비개착식 터널구조물의 시공방법 및 그 시공방법에 의해 형성되는 터널구조물을 단계별로 나타내고 있는 도면이다.

도 1a 및 도 1b 는 작업구(1000) 설치 단계를 나타내고 있는 도면이다.

도 1a 는 지중에 비개착식으로 터널을 굴착하기 위해 수직으로 터를 파서 형성되는 작업구(1000)를 나타내고 있다.

도 1a 에 도시된 바와 같이, 작업구(1000)는 내부 굴착 시 발생 가능한 지반 붕괴를 방지하기 위한 파일(1010) 설치 후, 설치된 파일(1010)의 안쪽을 파고 바닥 버림 콘크리트 타설을 통해 형성된다. 또한 터널구조물의 시작 부분, 즉 지중 굴착이 개시되는 작업구(1000)와 별도로 지중 굴착이 끝나게 되는 터널구조물의 끝부분에도 별도의 작업구(1000)가 형성될 수 있다(도 2c 참조). 지중 굴착이 개시되는 작업구(1000)를 추진기지(1001)로, 지중 굴착이 끝나게 되는 작업구(1000)를 도달기지(1002)로 칭한다.

도 1b 는 도 1a 에 도시된 단계에서 형성된 작업구(1000)내에 반력빔(1100)이 추가적으로 설치되는 단계를 나타내고 있다.

반력빔(1100)은 작업구(1000)내에 설치되며, 이하 후술할 강관(100)을 지중 으로 압입하기 위한 유압잭(1130), 추진 레일(1140)이 고정 부착되고 강관(100) 압입 시 반력을 지지하게 되는 지지 구조물이다. 반력빔(1100)은 H빔 등 철골 부재를 이용하여 현장에서 조립하여 설치될 수 있으며, 터널구조물이 형성된 이후에는 해체하여 재활용 가능하다.

다만, 도 1a 내지 도 1b 에 도시되어 설명되고 있는 작업구(1000) 설치 단계는 터널구조물이 형성되는 지형의 상태에 따라 수직으로 형성되는 작업구(1000)가 별도로 요구되지 않는 경우 생략되고, 이하 후술할 도 2 의 시공단계로 바로 진행될 수도 있다.

도 2a 내지 도 2e 는 강관(100)을 압입하여 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

도 2a 는 강관(100)을 터널구조물이 형성될 상부에 압입하는 초기 단계를 나타내고 있는 도면이다.

강관(100)을 지중으로 압입하기 위해 강관(100)과 반력빔(1100) 사이는 추진대(1110), 밀대(1120), 유압잭(1130)이 차례로 연결되며, 그 하부에는 추진 레일(1140) 설치된다. 강관(100)은 유압잭(1130)의 힘에 터널구조물이 형성될 지중으로 압입된다. 도 2a 에 도시되어 있는 반력빔(1100), 추진대(1110), 밀대(1120), 유압잭(1130) 및 추진 레일(1140)과 이를 이용한 강관(100) 압입공정은 대 구경 강관 압입공법 등에 의해 자세히 소개된 바, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

다만 도 2a 에서 도시된 강관(100)의 압입 방법은 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 이외에도 강관(100)을 지중에 압입할 수 있는 다양한 공정 및 설비가 이용 될 수 있다.

또한 강관(100)이 지중에 압입되기 전, 강관(100)의 양 측면에 강관측면 보강앵글(110)이 부착되는 것도 고려될 수 있다.

강관측면 보강앵글(110)은 강관(100)의 양 측면에 부착되는 것으로 강관(100) 압입 시 강관(100)의 위치 확인 및 위치 이탈을 방지할 수 있도록 하며, 이웃하는 강관에 부착된 보강앵글(110)과 전부 또는 일부가 겹쳐져 압입될 수 있다.

강관측면 보강앵글(110)이 상호 겹쳐 굴착되는 터널의 상부 구조물을 형성하게 됨으로 강관(100) 상부 및 주변의 토사가 터널 내부로 유입되는 것을 방지할 수 토류판 역할을 수행하게 된다. 즉, 강관측면 보강앵글(100)이 강관(100) 압입 전 미리 부착되어 형성되게 됨으로써, 강관(100) 압입 후 강관(100) 측면부를 철거하고 이웃하는 강관(100)과 상, 하부를 연결하고 내부에 철골 구조물을 형성해 토류판을 형성하는 공정에 비해 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하게 된다.

강관측면 보강앵글(110)은 강관(100)의 길이 방향으로 용접에 의해 터널구조물 시공 현장에서 부착되거나 강관(100)의 제조단계에서 부착된 형태로 제작될 수도 있다. 이러한 강관측면 보강앵글(110)은, 이하 후술할 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같이, L자 형강, ㄷ자 형강, 수평 플레이트 등을 강관(100) 측면에 용접 부착하는 등의 방법으로 다양하게 적용될 수 있다. 다만 도 6a 및 도 6b 에 도시된 강관측면 보강앵글(110)은 본 발명에 적용 가능한 일 예시이며, 이외에도 대상 토층 및 상재 하중 등 현장의 여건에 따라 다양한 형태와 구조를 가진 플레이트, 형 강 및 일자형의 철판 등이 채용될 수 있다.

강관측면 보강앵글(110)의 전부 또는 일부가 겹쳐져 지중에 압입된 강관(100)은 강관측면 보강앵글(110)의 아래쪽에 위치하게 되는 강관(100)의 하부면이 절단되게 되어 재사용이 가능하게 된다. 지중에 압입된 강관(100)의 하부면 절단에 대해서는 이하 도 3 을 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.

또한 강관(100)이 지중에 압입되기 전, 이하 후술할 절단되는 강관(100)의 하부면과 지중에 사장되는 강관(100)의 상부면이 쉽게 구분 가능하도록 절단홈을 형성하거나 강관(100)의 제조단계에서 형성하도록 하는 것도 고려될 수 있다. 강관(100)에 추가적으로 형성될 수 있는 절단홈은 도면에 도시되지는 않았으나, 지중에 압입 후 터널 내부의 굴착을 통해 드러나게 되는 강관(100) 하부면의 절단을 용이하도록 하기 위한 홈, 구멍 또는 일정한 형태를 가지는 표시 등이 될 수 있다.

또한 지중에 압입되는 강관(100) 중 터널구조물의 횡단면상으로 최외곽에 위치하게 되는 강관(100)의 하단부에는, 메서 이탈 방지틀(130)이 추가적으로 부착될 수도 있다.

메서 이탈 방지틀(130)은 이하 후술할 강관 루프 구조체(150) 형성 후, 강관 루프 구조체(150)의 하부를 굴착하기 위해 지중에 벽체 형성 방향으로 메서(300)를 압입하는 경우(도 2d 및 도 3b 참조) 발생 가능한 메서(300)의 위치 이탈을 방지하는 역할을 수행한다. 이를 위해 메서 이탈 방지틀(130)은 메서가 압입되는 횡단면상으로 최외곽 위치에 압입되는 강관(100)의 하단부에 용접 등으로 부착 형성될 수 있다.

도 2b 는 제 1 강관(100-1)의 압입 후, 제 2 강관(100-2)을 제 1 강관(100-1)과 연결해 압입하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

일반적으로 1개의 강관(100) 길이가 터널구조물의 길이보다 짧기 때문에 2 개 이상의 강관(100)이 길이 방향으로 압입되어야 한다. 이 때 터널구조물의 길이 방향으로 압입되는 제 1 강관(100-1)을 지중에 압입한 후, 제 1 강관(100-1) 내부를 굴착하고 제 2 강관(100-2)을 제 1 강관(100-1)에 연결해 계속 길이 방향으로 압입하게 된다. 지중에 압입된 강관(100)의 내부 굴착은 적용 강관(100) 직경 등에 따라 인력 굴착 또는 기계식 굴착이 적용될 수 있다.

다수개의 강관(100)이 1열의 길이 방향으로 압입이 마쳐지면, 이웃하는 열에도 길이 방향으로 다수개의 강관(100)을 압입하는 단계를 반복하게 시행하게 된다. 이 때 이웃하는 강관(100)들 사이에는 강관측면 보강앵글(110)이 상호 겹쳐지거나 서로 맞물려 상부의 토사가 터널 내부로 들어오지 못하도록 하는 토류판 역할을 수행할 수 있게 된다(도 2d 또는 도 6b 참조).

또한 다수의 강관(100)이 길이 방향으로 연결되도록 하기 위해, 제 1 강관(100-1)과 제 2 강관(100-2)이 맞닿는 부분을 연결하는 용접이 고려될 수 있다.

또한 강관(100)이 수결합체가 형성된 일단과 암결합체가 형성된 타단을 가지도록 하여, 제 1 강관(100-1)의 타단에 형성된 암결합체에 제 2 강관(100-2)의 일단에 형성된 수결합체가 암수 결합되어 연결되는 형태도 고려될 수 있다.

또한 하나 이상의 회전 방지판이 지중 압입에 따른 강관(100)의 불필요한 회전 방지 및 강관(100)간의 연결 해제 방지를 위해 제 1 및 제 2 강관(100-1 및 100-2)이 암수 결합되는 부위에 용접 등의 방법을 통해 부착될 수도 있다.

도 2c 및 도 2d 는 터널구조물의 강관 루프 구조체(150)가 형성된 상태를 나타내는 종단면도와 횡단면도이다.

도 2c 및 도 2d 에 도시된 바와 같이, 강관 루프 구조체(150)는 추진기지(1001)와 도달기지(1002) 사이의 지반을 복수개의 강관(100)이 관통하여 형성되는 것이다.

도 2d 에 도시된 바와 같이, 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 강관(100)의 양 측면에는 L자 형강이 강관측면 보강앵글(110)으로 부착되어 이웃하는 강관(100)들과의 사이에서 상호 겹쳐져 있다. 따라서 이후 강관 루프 구조체(150)의 하부를 굴착하게 되는 경우에도 강관 루프 구조체(150)의 상부에 위치하는 원지반의 토사가 하부로 흘러 내리는 것을 방지할 수 있다. 또한 L자 형강은 1열의 강관(100)을 지중에 압입한 후 이웃하는 다른 열의 강관(100) 압입 시 강관(100)의 위치가 이탈되지 않도록 가이드 하는 역할을 수행한다.

또한 도 2d 에 도시된 바와 같이 횡단면상으로 최외곽에 위치하는 양 측면의 강관(100)은 하부에 메서(300) 압입 시 메서(300)가 정위치에서 이탈되는 일 없이 벽체 형성 방향으로 압입될 수 있도록 가이드 할 수 있는 메서 이탈 방지틀(130)이 형성될 수 있다.

메서 이탈 방지틀(130)은 철판 등으로 현장 용접 등에 의해 횡단면상으로 강관 루프 구조체(150)의 최외곽에 위치하게 되는 양 측면의 강관(100)의 하부에 부착되어 형성된다.

도 2e 는 신설될 터널구조물의 예정선(10)에 맞추어 추진기지(1001) 및 도달기지(1002)를 추가적으로 하부가 더 굴착된 단계를 나타내고 있는 도면이다.

추가적으로 하부가 더 굴착된 단계는, 도 1a 및 도 1b 을 기초로 설명한 작업구(1000) 설치 단계를 통해 형성된 작업구(1000)의 내부를 추가적으로 더 굴착하여 추진기지(1001) 및 도달기지(1002)가 신설 구조물의 예정선(10)보다 낮은 위치를 가지도록 하는 단계이다. 이는 강관 루프 구조체(150)가 형성된 이후, 보다 편리하게 강관 루프 구조체(150)의 하부면에 대해 메서(300)를 압입 전진시키고, 이를 메서(300) 압입을 통해 형성되는 내부 공간의 굴착을 진행하기 위함이다.

다만 작업구(1000)는 강관 루프 구조체(150) 형성 후 다시 굴착되는 공정 없이, 도 1a 및 도 1b 을 기초로 설명한 작업구(1000) 설치 단계에서 신설될 터널구조물의 예정선(10)까지 굴착되어 형성될 수도 있다.

또한 강관 루프 구조체(150)는 복수개의 강관(100) 압입을 통해 형성되는 것으로 아치 형태의 단면을 가지도록 시공될 수도 있으며, 이 경우 강관측면 보강앵글(110)은 아치 형태를 이루며 이웃하는 강관(100)들과 체결되기 위한 다양한 단면의 형상이 채용될 수 있다. 또한 강관(100)의 단면도 이러한 터널구조물의 형태에 대응하기 위해 원형이 아닌 사각형 등 다양한 형상을 가진 단면이 채용될 수도 있다.

또한 시공 현장 조건에 따라 강관 루프 구조체(150)의 형성에 앞서, 강관(100)이 압입되게 될 지중의 상부에 터널 굴착 방향으로 그라우팅관을 삽입 설치하고, 그라우트재를 지반 내에 압력 주입하여 주변 지반을 일체화시켜 보다 안정적 으로 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 작업을 진행하는 것도 고려될 수 있다.

도 3a 내지 도 3g 는 강관 루프 구조체(150)의 하부에 형성될 터널 내부를 메서쉴드 공법을 이용해 굴착하여, 터널구조물을 형성하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

다만, 터널 내부 굴착에 이용되는 메서(300)와 메서(300)를 이용해 터널 내부를 굴착하는 시공방법은 특허 제1987-0001379호 에 개시되어 있으며, 여기에 포함되어 설명된 것으로 본다. 다만, 종래의 메서쉴드 공법이 3개의 면, 다시 말해 터널 굴착이 필요한 상부 및 벽체가 형성되는 양 측면에 메서를 압입한 후 굴착해야 하는 반면, 본 발명에 의한 시공방법은 2개의 면, 다시 말해 강관 루프 구조체(150)의 하부면에서 벽체가 형성되는 양 측면에만 메서를 압입한 후 굴착을 진행할 수 있게 된다. 따라서 터널 내부 굴착을 위한 공정에서 상부 방향으로의 메서 압입공정 생략을 통해 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하게 된다. 이하 본 발명의 특징과 개량된 차이점을 중심으로 메서 압입을 통한 터널 내부의 굴착에 대해 살펴본다.

도 3a 및 도 3b 는 메서(300)가 형성될 터널구조물의 벽체를 따라 최초로 압입되는 단계를 도시하고 있다.

도 3a 는 메서(300)가 압입되는 단계를 도시한 종단면도이다.

도 3a 에 도시된 바와 같이, 추진기지(1001)에서 벽체가 형성되는 양 측면의 방향으로 메서(300)를 압입하기 위한 메서 추진 반력빔(310)을 포함하는 추진대(330)가 굴착이 개시될 터널의 입구에 형성되어 있다.

메서 추진 반력빔(310)은 터널 내부 굴착을 시작하는 단계에서 메서(300)의 압입을 지지하기 위한 보조빔이다. 메서 추진 반력빔(310)은 메서(300)가 지반에 압입되면 지반이 메서(300)를 잡아주는 역할을 하게 되므로, 메서(300)를 처음 지반에 압입하는 단계에서만 필요하다.

추진대(330)는 터널 내부를 굴착하는 메서(300)를 지지하며, 메서(300)가 정위치에서 이탈하지 않도록 일정한 레벨과 평행을 이루도록 추진기지(1001)에 설치된다.

다만, 메서 추진 반력빔(310)과 추진대(330)는 메서쉴드 공법에서 널리 채용되는 것인바 보다 자세한 구조 및 작동 방식은 생략하기로 한다.

메서(300)는 메서 추진 반력빔(310)과 추진대(330)에 지지되어 최초 2m 내지 3m 정도가 압입되며, 이후 압입된 메서(300)의 내부 굴착이 진행된다. 다만, 메서(300)의 폭이나 크기, 지반의 상태 등 현장 조건에 따라 메서(300)가 압입되는 깊이는 변경될 수 있다.

도 3b 는 메서(300)가 압입되는 단계를 도시한 횡단면도이다.

도 3b 에 도시된 바와 같이, 메서(300)가 형성될 터널구조물 상부, 하부, 측면 등 외측 전부가 아닌 벽체가 형성되는 측면에만 압입되는 것을 알 수 있다. 이를 통해 상부, 하부, 측면 등 외측 전부에 메서(300)를 압입하거나, 상부와 양 측면에 메서(300)를 압입해 내부 굴착을 진행하는 시공방법에 비해 공사비 감소 및 공기 단축이 가능해진다.

메서(300)는 최외곽에 압입된 강관(100)의 하단부에 부착된 메서 이탈 방지 틀(130)과 메서 추진 반력빔(310) 사이에서 터널 내부로 압입되게 됨에 따라 정위치에서 이탈되는 일 없이 압입 가능하게 된다.

또한 터널구조물이 형성될 지반이 연약성 내지 붕괴성 지반이거나, 횡방향의 폭이 큰 경우에는 부분 굴착도 가능하며(도 8 참조), 필요 시 막장을 토류판으로 막으면서 터널 굴착을 실시할 수 있다.

도 3c 내지 도 3e 는 메서(300) 압입에 따른 터널 내부 굴착 이후, 굴착된 터널 내부에 노출되는 강관 루프 구조체(150)를 형성하고 있는 강관(100)의 하부면을 절단하고, 강관 루프 구조체(150) 및 상재 하중을 지지할 지보(510, 530 및 550)를 설치하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

도 3c 는 강관(100)의 하부면을 절단하는 공정을 도시한 종단면도이다.

메서(300)가 최초 2m 내지 3m 정도가 압입된 후, 메서(300)의 내부 굴착이 진행되며, 이에 따라 강관 루프 구조체(150)를 형성하고 있는 복수개의 강관(100)들의 하부면이 터널 내부에 노출된다.

노출된 강관(100)의 하부면을 추진기지(1001)로부터 50cm 정도 절단한 후(도 3c 에서 A 부분), 절단된 강관(100)의 상부 절단면에 맞닿을 수 있도록 상부 지보(510)를 설치하고 이를 지지할 벽체 지보(530)도 설치한다. 다만, 강관(100)의 직경이나 길이, 지반의 상태 등 현장 조건에 따라 강관(100)의 하부면을 절단하는 길이와 깊이는 변경될 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 7b 를 참조하여 보다 자세히 설명하기로 한다.

강관(100)의 절단은 길이 방향으로 메서(300)의 압입에 따라 진행되므로 굴 착되고 있는 터널 내부는 안정성을 가질 수 있으며, 필요 시에는 강관(100) 하부면의 절단에 앞서, 강관(100) 절단 후 지중에 사장되어, 이후 터널구조물의 상부를 형성하게 될 강관(100)의 상부면에 보강 부재를 추가적으로 설치할 수도 있다.

보강 부재는 별도로 도면에 도시되지는 않았으나, 지중에 사장되는 강관(100)의 상부면의 휨이나 구부러짐 등을 방지하기 위한 보강재이다. 보강 부재는 강관(100) 하부면의 절단 이후 형성될 반원 형태의 단면으로 된 판 형상이거나, 보강링 형태 또는 철판 등으로 제공될 수 있으며, 현장에서 용접 등의 방식으로 부착될 수 있다.

도 3d 는 하부면이 절단된 강관 루프 구조체(150)의 하부에 상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)를 설치하는 모습을 도시한 종단면도이다.

상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)에 대해서는 이하 도 3e 를 참고로 설명하기로 하며, 터널 내부 굴착이 진행됨에 따라 벽체 지보(530) 사이에는 토류판(535)가 설치된다.

토류판(535)은 굴착된 터널 내부로 양 측면부의 토사가 유입되지 않도록 하는 것으로, 설치된 벽체 지보(530)의 사이에서 메서(300)가 압입된 뒷부분에 설치된다.

도 3e 는 강관(100)하부 절단 후 상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)를 형성하는 단계를 도시한 횡단면도이다.

도 3e 에 도시된 바와 같이, 상부 지보(510)는 지중에 사장되는 강관(100)의 하부면과 맞닿아 시공되며, 이를 벽체 지보(530)가 양 측면에서 지지하게 된다. 또 한 터널구조물을 형성하는 바닥면에도 벽체 지보(530)와 체결된 하부 지보(550)가 설치될 수 있다.

상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)는 철근 배근과의 간섭이 발생되지 않는 위치에 형성되어야 하며, 피복두께를 확보해야 하므로, 터널구조물의 크기 및 현장 조건에 따라 지보의 위치가 결정된다.

또한 부분 굴착이 필요한 경우에는 벽체 지보(530)이외에도 상부 지보(510)를 추가적으로 지지하는 수직 지보(570)가 형성될 터널구조물의 중앙에 위치할 수도 있으며, 이를 통해 상재 하중과 상부의 강관 루프 구조체(150)의 하중을 보다 안전하게 지탱할 수 있게 된다(도 8 참조).

도 3f 는 메서(300) 압입, 터널 내부 굴착, 강관(100) 하부면의 절단 및 지보(510, 530 및 550)를 설치하는 단계의 반복을 통해 터널 내부가 굴착 완료된 상태를 나타내는 종단면도이다.

도 3f 에 도시된 바와 같이, 메서(300)의 압입 전진과 벽체 지보(530)의 설치에 따라 토류판(535)도 벽체 지보(530)의 사이에 설치된다.

도 3g 는 터널 내부가 굴착 완료된 상태에서의 횡단면도이다.

도 3g 에 도시된 바와 같이, 강관 루프 구조체(150)의 하부에는 상부 지보(510)가 위치하며, 상부 지보(510)와 강관 루프 구조체(150)의 하중과 상재 하중은 벽체 지보(530)에 의해 지지된다. 또한 벽체 지보(530)는 아래에 설치된 하부 지보(550)에 체결되어 고정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명인 터널 비개착 시공방법에 의하면, 강관 루프 구조 체(150)는 상재 하중에 대한 강성이 큰 복수개의 강관(100)을 통해 터널구조물의 상부(511)가 형성되는 바, 추가적인 보조 공법의 사용을 최소화 시킬 수 있다. 또한 강관 루프 구조체(150)는 하부면이 절단된 강관(100)의 상부면만이 지중에 사장되어 형성되는 바, 이후 후술하는 바와 같이, 터널구조물의 상부(511)의 형성을 위해 타설되어야 하는 콘크리트의 양도 크게 줄일 수 있게 된다. 또한 터널구조물의 상부(511)를 형성하게 되는 강관 루프 구조체(150)는 강관(100)의 상부면과 이의 내부에 타설된 콘크리트만으로 형성됨에 따라, 터널구조물의 상부(511) 하중을 크게 절감해 불필요한 추가 하중을 감소시킬 수 있다. 또한 절단된 강관(100)의 하부면은 지중에 사장되지 않고, 분리되어 반출되는 바, 반출된 강관(100)의 하부면의 재가공, 재사용을 통해 공사비의 추가적인 절감도 가능하게 된다.

또한 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 강관(100)은 이웃하는 강관(100)과 일정한 간격을 유지하고 있으되, 강관측면 보강앵글(110)이 상호 겹치는 방식을 통해 상부의 토사가 터널 내부로 흘러내리는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 상호 겹침으로써 토류판 역할을 가지게 되는 강관측면 보강앵글(110)은 강관(100)의 지중 압입 전 미리 부착되는 바, 강관(100) 압입 후 강관(100) 측면 일부를 절단하고 이웃하는 강관(100)의 측면과 연결하는 추가적인 공정도 생략 가능하다.

또한 강관(100)의 하부면 절단 시, 강관(100)의 양 측면에 부착된 강관측면 보강앵글(110)의 아래 부분을 절단하여 강관(100)의 상부면에 부착된 강관측면 보강앵글(110)이 여전히 강관 루프 구조체(150)의 상부에 존재하는 토사 등이 터널 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 토류판 역할을 유지할 수 있게 된다.

도 4a 내지 도4c 는 터널 내부의 굴착 완료 후, 철근 배근 및 콘크리트를 타설하여 터널구조물을 완성하는 단계를 나타내고 있다.

도 4a 는 터널구조물의 바닥(551)이 형성되는 단계를 나타내고 있는 횡단면도이다.

도 4a 에 도시된 바와 같이, 터널구조물의 바닥(551)은 하부 철근(552) 배근 후 하부 콘크리트 타설을 통해 형성된다. 이 때 하부 지보(550)도 함께 콘크리트에 매설되어, 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 4b 는 터널구조물의 벽체(531)가 형성되는 단계를 나타내고 있는 횡단면도이다.

도 4b 에 도시된 바와 같이, 터널구조물의 벽체(531)는 벽체 철근(532) 배근 후 벽체 콘크리트 타설을 통해 형성된다. 이 때 벽체 지보(530)도 함께 콘크리트에 매설되어, 터널구조물의 구조적 안정성에 기여한다.

도 4c 는 터널구조물의 상부(511)가 형성되는 단계를 나타내고 있는 횡단면도이다.

도 4c 에 도시된 바와 같이, 터널구조물의 상부(511)는 상부 철근(512)의 배근 후 상부 콘크리트 타설을 통해 형성된다. 이 때 상부 지보(510)도 함께 콘크리트에 매설된다.

강관 루프 구조체(150)를 형성하고 있는 지중에 사장된 강관(100)의 상부면은 상부 콘크리트 타설 시 외부 거푸집 역할을 수행하게 되며, 상부 콘크리트 타설에 의해 상부 지보(510), 상부 철근(512)과 함께 일체가 된다.

이하 도 5 내지 도 8 을 참고하여, 본 발명인 비개착식 터널구조물의 시공방법에 의해 지중에 설치되는 터널구조물에 대해서 설명한다.

도 5 는 완성된 터널구조물의 횡단면도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 터널 비개착 시공방법을 이용한 비개착식 터널구조물은 터널구조물의 상부(511), 터널구조물의 벽체(531) 및 터널구조물의 바닥(551)을 포함한다.

터널구조물의 상부(511)은 강관 루프 구조체(150), 강관측면 보강앵글(110), 상부 지보(510) 및 상부 철근(512)이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성된다. 터널구조물의 벽체(531)은 벽체 지보(530) 및 벽체 철근(532)이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성되고, 터널구조물의 상부(511)와 양 측에서 연결된다. 터널구조물의 바닥(551)은 하부 지보(550) 및 하부 철근(552)이 콘크리트 타설을 통해 일체로 형성되며, 터널구조물의 벽체(531)와 양 측에서 연결된다. 이하 터널구조물의 외곽을 형성하게 되는 강관 루프 구조체(150), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)를 중심으로 설명한다.

강관 루프 구조체(150)는 복수개의 강관(100)이 지중에 압입되고, 이웃하는 강관(100)과 양 측면에 부착된 강관측면 보강앵글(110)을 통해 겹쳐져 형성된다. 다만 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 강관(100)의 하부면은 메서(300)를 압입한 후 터널 내부를 굴착하는 과정에서 하부면이 절단됨에 따라 원래의 형상이 아닌 반원의 단면 형상을 가지게 된다. 또한 강관(100)의 상부면은 지중에 사장되며, 그 내부는 콘크리트 타설을 통해 강관(100)의 상부 절단면에 맞닿아 강관 루프 구조 체(150)를 지지하고 있는 상부 지보(510)와 일체가 되어 터널구조물의 상부(511)이 된다. 강관(100)의 하부면 절단으로 강관 루프 구조체(150)가 충분한 상재 하중 지지를 할 수 없는 경우에는 강관(100) 하부면의 절단 전 사장되는 강관(100)의 상부면에 보강링 등 보강 부재를 추가적으로 용접 등의 방법을 통해 설치할 수도 있다.

벽체 지보(530)는 상부 지보(510)의 양 측면에서 체결되고, 상부 지보(510)로 전달되는 강관 루프 구조체(150) 및 상재 하중을 수직방향으로 지지하는 지보이다. 벽체 지보(530)는 지중에 압입되어 있는 강관(100)의 하부면을 절단 후, 지중에 남게 된 강관(100)의 상부 절단면과 맞닿는 하부에 상부 지보(510)를 설치한 후, 상부 지보(510)의 양 측면에 각각 체결되어 설치된다.

하부 지보(550)는 양 측단에서 벽체 지보(530)와 체결되어 벽체 지보(530)로부터 전달되는 상재 하중 등을 지반으로 전달한다. 또한 하부 지보(550)는 벽체 지보(530)가 상재 하중 또는 측면에서의 토압 등에 의해 터널 내부 안쪽으로 휘거나 밀리게 되는 것을 방지하고, 터널구조물의 바닥(551)이 침하되는 것을 방지할 수 있다.

강관 루프 구조체(150), 상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)가 설치된 후, 철근 배근(512, 532 및 552) 및 콘크리트 타설을 통해 터널구조물의 바닥(551), 터널구조물의 벽체(531) 및 터널구조물의 상부(511)이 형성된다.

도 6a 및 도 6b 는 강관측면 보강앵글(110)이 체결되고 있는 모습을 나타내고 있는 단면도이다.

도 6a 는 강관측면 보강앵글(110)이 가질 수 있는 다양한 단면의 형상을 도 시하고 있는 단면도이다.

도 6a 에 도시된 바와 같이, 강관측면 보강앵글(110)은 강관(100)의 양 측면에 부착되는 것으로, 수평 플레이트, ㄷ자 형강, L자 형강 등 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다. 다만, 도 6a 에 도시된 강관측면 보강앵글(110)은 본 발명의 일 실시에 적용 가능한 단면 형상 중 일부이며, 이외에도 다양한 형상의 단면을 가진 기성 철판을 부착해 사용할 수 있다.

강관측면 보강앵글(110)은 이웃하는 강관(100)의 강관측면 보강앵글(110)과 겹치거나, 서로 맞물려 체결될 수 있다. 강관측면 보강앵글(110)은 강관 루프 구조체(150)과 함께 외부 거푸집 역할을 수행해 상부 콘크리트 타설 시 형성될 터널구조물 이외의 지점에 콘크리트가 누출되지 않도록 함으로써 공사비 절감도 가능하도록 한다.

도 6b 는 강관(100)과 이웃하는 강관(100)의 강관측면 보강앵글(110)이 맞물려 체결되는 접합 상세 단면도이다.

도 6b 에 도시된 바와 같이, 강관측면 보강앵글(110)은 강관(100)의 일 측면에 L자 형강이 걸쇠 형태로 형성 부착되고, 이웃하는 강관(100)의 타 측면에 L자 형강이 연결고리 형태로 부착되는 것으로 상기 걸쇠 형태와 상기 연결고리 형태의 상기 강관측면 보강앵글이 맞물려 체결되는 형태로 구성될 수 있다.

또한 강관(100)이 이웃하는 강관(100)과 강관측면 보강앵글(110)을 통해 지중에 압입되고 체결된 후, 맞물려 체결된 강관측면 보강앵글(110) 사이에 그라우트재 등의 채움재를 주입하여 추가적인 안정성을 가지는 터널구조물의 형성도 가능하 다.

도 7a 및 도 7b 는 강관 루프 구조체(150)가 형성된 후 메서(300)를 압입하면서 터널 내부를 굴착하고 있는 단계에서의 횡단면도이다.

도 7a 는 강관 루프 구조체(150)를 형성하는 강관(100)의 원형 단면 중 절반이 절단되어 상부 지보(510)에 의해 지지되는 모습을 나타내고 있다. 반면 도 7b 는 강관(100)의 원형 단면 중 절반 보다 적은 부분이 절단되어 상부 지보(510)에 의해 지지되는 모습을 나타내고 있다.

도 7a 및 도 7b 에서 점선으로 표시된 부분이 강관(100)의 지중 삽입 후 터널 내부 굴착에 따라 절단되는 강관(100)의 하부면이며, 이는 전술한 도 3c 의 A 부분과 대응된다.

강관 루프 구조체(150)를 형성하는 강관(100)의 상부면은 지중에 그대로 남아 사장되는 반면, 하부면은 메서(300)의 압입에 따라 절단되어 제거된다(도 7a 및 도 7b 에서 점선으로 표시된 부분). 다만, 강관(100)의 하부면의 절단 전 사장되는 상부면의 보강을 위해 보강링 등 보강 부재가 강관(100)의 길이 방향인 종방향 또는 횡방향으로 설치될 수도 있다. 강관(100)은 이웃하는 강관(100)과 강관측면 보강앵글(110)에 의해 위치가 이탈되지 않고 지중에 압입될 수 있게 되며, 강관(100) 압입 후에는 강관(100) 상부에 있는 토사가 터널 내부로 흘러내리는 것을 방지할 수 있게 된다.

형성될 터널구조물의 최외곽에 위치하게 되는 양 측면의 강관(100)에는 하단부에 추가적으로 메서 이탈 방지틀(130)이 추가적으로 포함될 수 있다.

메서 이탈 방지틀(130)은 지중에 압입되는 메서(300)의 위치 이탈을 방지하기 위한 틀로써, 메서(300)는 메서 이탈 방지틀(130)에 의해 가이드 되어, 지중의 정확한 위치로 압입될 수 있게 된다. 메서 이탈 방지틀(130)은 강관(100)과 동일한 소재의 철판 등으로 형성되고 현장에서 용접 등에 의해 강관(100)에 부착될 수 있다.

메서 추진 반력빔(310)은 메서(300)가 지중에 처음 압입되는 단계에서 메서(300)를 고정하고, 압력을 지지할 수 있는 보조빔이다. 따라서 메서(300)가 지중에 어느 정도 압입된 이후에는 제거될 수 있다.

메서(300)의 압입에 따라 터널 내부를 굴착하고, 굴착된 터널 내부의 상부에 노출되는 강관(100)의 하부면을 절단 제거한 후, 상부 지보(510), 벽체 지보(530) 및 하부 지보(550)가 체결되어 설치된다.

또한 도 7b 에서 도시된 바와 같이, 지중 압입 후 절단되는 강관(100)의 하부면은 횡단면상으로 강관측면 보강앵글(110)의 아래쪽의 면을 의미하나, 도 7a 에 도시된 바와 같은 강관(100)의 정확한 반원 형태의 단면만을 의미하지는 않는다. 즉, 지반 상태 등을 고려하여 절단되는 강관(100)의 하부면은 터널구조물의 상부(511) 형성을 위한 철근 배근에 방해 받지 않는 범위 내에서 높이와 폭의 조절이 가능하다. 강관(100)의 하부면을 반원 형태로 절단하는 경우에 비해 절단되는 하부면을 줄이게 되는 경우, 상부 지보(510)가 터널구조물의 상부(511)의 중간에 형성되게 됨으로써 터널 굴착 높이를 낮출 수 있으며, 이를 통해 터널 과다 굴착 방지가 가능할 수 있다. 또한 이러한 구조 채용을 통해 터널구조물의 상부(511) 형성에 필요한 상부 철근(512)의 배근량도 줄일 수 있게 됨으로써 전체적인 공사비 절감도 가능하게 된다.

도 8 은 터널 내부를 부분 굴착 하는 경우를 나타내는 횡단면도이다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 터널구조물이 형성될 지반이 연약성 내지 붕괴성 지반이거나, 횡방향의 폭이 큰 경우에는 터널 내부의 부분 굴착이 고려될 수 있다. 부분 굴착은 터널 내부 굴착 시 분할 굴착을 실시하며, 필요 시 막장을 토류판으로 막으면서 터널 굴착을 진행하게 된다. 또한 수평 지보(510)를 지지하는 벽체 지보(530) 이외에도 추가적으로 수직 지보(570)와 수평 지보(590)가 추가적으로 체결될 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1a 및 도 1b 는 작업구 설치 단계를 나타내고 있는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2e 는 강관을 압입하여 강관 루프 구조체를 형성하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

도 3a 내지 도 3g 는 강관 루프 구조체의 하부에 형성될 터널 내부를 메서쉴드 공법을 이용해 굴착하여, 터널구조물을 형성하는 단계를 나타내고 있는 도면이다.

도 4a 내지 도 4b 는 터널 내부의 굴착 완료 후, 철근 배근 및 콘크리트를 타설하여 터널구조물을 완성하는 단계를 나타내고 있다.

도 5 는 완성된 터널구조물의 횡단면도이다.

도 6a 내지 도 6b 는 강관측면 보강앵글이 체결되는 모습을 나타내고 있는 단면도이다.

도 7a 및 도 7b 은 강관 루프 구조체가 형성된 후 메서를 압입하면서 터널 내부를 굴착하고 있는 단계에서의 횡단면도이다.

도 8 은 터널 내부를 부분 굴착하는 경우를 나타내는 횡단면도이다.

Claims (11)

1. 지중에 비개착식으로 터널을 굴착하는 시공 방법에 있어서,

   파일 설치 후 수직구 터파기 실시하고, 바닥에 콘크리트를 타설하여 작업구를 설치한 후 상기 작업구 내에 반력빔을 설치하는 작업구 설치 단계,

   강관을 지중에 압입하고, 상기 압입된 강관의 내부를 굴착한 후, 상기 강관이 상기 터널의 굴착이 끝나게 되는 지점에 도달 시까지, 상기 강관에 새로운 강관을 연결 부착하여 압입 추진하는 단계를 반복 실시하고, 횡방향으로 상기 강관의 압입을 반복 실시하여 강관 루프 구조체를 형성하는 단계,

   상기 작업구에 추진대를 설치한 후, 상기 강관 루프 구조체의 하부에 메서를 압입하여 터널 내부를 굴착하고, 굴착된 터널 내부에 상부 지보, 벽체 지보 및 하부 지보를 형성하고, 상기 벽체 지보 사이에 토류판을 설치하는 공정을 반복하여 터널구조물을 형성하는 단계 및

   철근 배근 후 콘크리트의 타설을 통해 터널구조물의 바닥, 터널구조물의 벽체 및 터널구조물의 상부를 형성하는 터널구조물을 완성하는 단계를 포함하되,

   상기 강관 루프 구조체를 형성하는 단계는 상기 강관의 지중 압입 전, 상기 강관의 양 측면에 강관측면 보강앵글을 부착하는 단계를 포함하며,

   상기 강관측면 보강앵글은 상기 강관의 지중 압입 시 이웃하는 강관에 부착된 강관측면 보강앵글과 겹치게 압입되고,

   상기 터널구조물을 형성하는 단계에서는, 터널 내부의 굴착에 의해 노출되는 상기 강관의 하부면을 절단하고, 상기 상부 지보가 지중에 사장된 상기 강관의 상부 절단면에 맞닿아 일체로 구성되며,

   상기 터널구조물을 형성하는 단계는, 상기 강관 중 횡단면상으로 상기 강관 루프 구조체의 최외곽에 위치하게 되는 양 측면의 강관 하부에 메서 이탈 방지틀을 부착하는 단계를 포함하는 것인

   터널 비개착 시공방법.
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3. 제 1 항에 있어서,

   상기 강관 루프 구조체를 형성하는 단계는,

   상기 강관의 압입 후 상기 강관의 상부에 터널 굴착 방향으로 그라우팅관을 삽입 설치하고, 그라우트재를 지반 내에 압력 주입하여 주변 지반을 일체화시키는 단계를 포함하는

   터널 비개착 시공방법.
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5. 제 1 항에 있어서,

   상기 터널구조물을 형성하는 단계는,

   터널 내부의 굴착에 의해 노출되는 상기 강관의 하부면의 절단에 앞서, 지중에 사장되는 상기 강관의 상부면에 보강링을 설치하는 단계를 포함하는

   터널 비개착 시공방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 터널구조물을 완성하는 단계는,

   하부면이 절단된 복수개의 강관으로 형성된 강관 루프 구조체가

   상부 지보 및 상부 철근과 함께 콘크리트로 타설되어 일체형으로 터널구조물의 상부를 형성하는 것인

   터널 비개착 시공방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 터널구조물을 형성하는 단계는,

   터널 내부의 굴착에 의해 노출되는 상기 강관의 하부면을 절단하되,

   상기 강관의 양 측면에 부착된 상기 강관측면 보강앵글의 아래 부분을 절단하여 상기 강관의 하부면을 절단한 이후에도 상기 강관의 상부면에 부착된 상기 강관측면 보강앵글이 토류판 역할을 유지하게 되는 것인

   터널 비개착 시공방법.
8. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 강관 루프 구조체를 형성하는 단계는,

   상기 강관의 지중 압입 전, 상기 강관의 절단되는 하부면과 지중에 사장되는 상부면의 경계에 절단홈을 형성하는 단계를 더 포함하는

   터널 비개착 시공방법.
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