KR101139505B1

KR101139505B1 - 터널의 지보 구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR101139505B1
Application number: KR1020090087090A
Authority: KR
Inventors: 이철주; 유남재; 김동건; 최영준; 이한솔
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-05-02
Also published as: KR20110029421A

Abstract

본 발명은 터널의 내면에 아치 구조로 설치되는 지보 구조물에 관한 것으로서, 지보 구조물의 좌측 영역을 형성하는 좌측지보(100); 지보 구조물의 우측 영역을 형성하는 우측지보(200); 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 메움과 아울러, 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단에 양단이 각각 결합하는 천단연결지보(300);를 포함하는 구조를 제시함으로써, 숏크리트의 타설량을 줄일 수 있고, 숏크리트 작업에 소요되는 시간을 단축하도록 하여, 전체적으로 공사기간 및 비용을 절감할 수 있도록 한다.

터널, 지보, 연결

Description

터널의 지보 구조물 및 그 시공방법{TIMBERING STRUCTURE FOR TUNNEL AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 터널의 시공과정에서 설치되는 보강구조에 관한 것이다.

도 1을 참조하여 종래 일반적으로 사용되는 터널의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

발파 등에 의해 터널(1)을 굴착하고, 그 굴착면 내측에 터널의 형상으로 미리 가공된 지보(10)를 설치한 후, 지보(10)가 매설되도록 굴착면에 숏크리트를 타설한다.

이와 같은 방식으로 굴착을 진행하면서, 숏크리트의 양생이 완료된 부분은 순차적으로 거푸집을 설치하고 라이닝 콘크리트를 타설하여 마감한다.

그런데, 이와 같은 종래의 공법은 다음과 같은 문제가 있었다.

터널의 설계단면은 미리 정해져 있는 것이므로, 지보(10)는 위 설계단면에 맞추어 미리 제조된 것이 사용된다.

그러나 발파 등에 의해 형성되는 터널의 굴착면은 당연히 위 설계단면과 일 치하지 않게 되고, 과굴착이 발생하는 경우가 얼마든지 있을 수 있다.

상술한 바와 같이 숏크리트는 지보(10)가 이에 매설될 정도의 분량이 타설되어야 하는데, 과굴착의 경우 지보(10)와 터널 굴착면 사이의 간극이 과도하게 형성되는 바, 이러한 간극을 메우기 위하여 과도한 물량의 숏크리트가 소요된다는 점, 이러한 숏크리트 공정에 과도한 시간이 소요되어 공사기간이 늘어난다는 점 등의 문제가 그것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 숏크리트의 타설량을 줄일 수 있고, 숏크리트 작업에 소요되는 시간을 단축하도록 하여, 전체적으로 공사기간 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 터널의 지보 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 터널의 내면에 아치 구조로 설치되는 지보 구조물에 있어서, 상기 지보 구조물의 좌측 영역을 형성하는 좌측지보(100); 상기 지보 구조물의 우측 영역을 형성하는 우측지보(200); 상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 메움과 아울러, 상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단에 양단이 각각 결합하는 천단연결지보(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 지보 구조물을 제시한다.

상기 좌측지보(100)의 천단에 장착된 연결지보 결합부재(110); 상기 천단연결지보(300)의 단부에 장착된 좌측지보 결합부재(310);를 포함하고, 상기 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310)는 요철구조에 의해 결합하는 것이 바람직하다.

상기 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310)는 만곡지게 형성된 것이 바람직하다.

상기 좌측지보 결합부재(310)는 결합구 관통공(312)이 형성된 돌출부(311)를 포함하고, 상기 연결지보 결합부재(110)는 결합구 삽입공(112)이 형성됨과 아울러, 상기 돌출부(311)가 내부에 삽입되도록 형성된 홈형성부(111)를 포함하며, 상기 돌출부(311) 및 홈형성부(111)는 상기 결합구 관통공(312) 및 결합구 삽입공(112)에 공통으로 결합하는 결합구(320)에 의해 결합하는 것이 바람직하다.

상기 돌출부(311)는 판형 구조이고, 상기 홈형성부(111)는 상기 돌출부(311)의 상하면을 덮도록 형성된 한 쌍의 판형 구조인 것이 바람직하다.

상기 돌출부(311)는 봉형 구조이고, 상기 홈형성부(111)는 상기 돌출부(311)가 삽입되도록 형성된 관형 구조인 것이 바람직하다.

상기 연결지보 결합부재(110)는 상기 좌측지보(100)의 천단에 용접결합한 것이 바람직하다.

상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 하단에는 높이 조절부(400)가 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 지보 구조물을 이용한 터널의 지보 시공방법으로서, 서로 길이가 상이한 다수의 상기 천단연결지보(300)를 준비하는 단계; 터널의 굴착면에 상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)를 설치하는 단계; 상기 좌측지보(100)의 천단 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 측정하고, 다수의 상기 천단연결지보(300) 중 상기 측정된 간극에 맞는 상기 천단연결지보(300)를 선정하여 결합하는 단계;를 포함하는 터널의 지보 시공방법을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 지보 구조물에 사용되는 상기 연결지보 결합부재(110)를 함께 제시한다.

본 발명은 상기 지보 구조물에 사용되는 상기 천단연결지보(300)를 함께 제시한다.

본 발명은 숏크리트의 타설량을 줄일 수 있고, 숏크리트 작업에 소요되는 시간을 단축하도록 하여, 전체적으로 공사기간 및 비용을 절감할 수 있도록 하는 터널의 지보 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 터널의 내면에 아치 구조로 설치되는 지보 구조물에 관한 것으로서, 지보 구조물의 좌측 영역을 형성하는 좌측지보(100); 지보 구조물의 우측 영역을 형성하는 우측지보(200); 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 메움과 아울러, 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단에 양단이 각각 결합하는 천단연결지보(300);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

즉, 종래와 같이 획일적 규격에 의해 일체형 아치 구조로 미리 제조된 지보를 터널의 굴착면에 단지 설치하는 것이 아니라, 발파 등에 의해 형성된 터널의 굴착면의 크기 및 형상에 맞추어 좌측지보(100), 우측지보(200) 및 천단연결지보(300)로 구성된 조립형 지보를 맞춤형으로 설치하도록 한 것이다.

따라서 서로 길이가 상이한 다수의 천단연결지보(300)를 준비해 두고, 터널의 굴착면에 좌측지보(100) 및 우측지보(200)를 설치한 후, 좌측지보(100)의 천단 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 측정하고, 다수의 천단연결지보(300) 중 측정된 간극에 맞는 천단연결지보(300)를 선정하여 결합하는 방식에 의한 맞춤형 시공이 가능한 것이다.

이 경우, 터널의 굴착면과 지보 사이의 간극을 최소화할 수 있으므로, 이에 소요되는 숏크리트의 물량을 줄일 수 있고, 이에 따라 숏크리트 작업에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 바, 전체적으로 공사기간 및 비용을 절감한다는 효과가 있다.

여기서, 다수의 천단연결지보(300) 중 가장 길이가 짧은 것과 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 결합에 의해 형성되는 지보의 크기가 터널의 설계단면에 맞도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해서는 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 길이의 합이 본래의 지보의 길이에 비해 다소 짧도록 제조하는 것이 필요하다.

다수의 천단연결지보(300) 중 가장 길이가 짧은 것이 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 짧아진 길이만큼을 차지할 것이기 때문이다.

좌측지보(100) 및 우측지보(200)와 천단연결지보(300)의 결합구조는 시공이 용이하면서도 견고한 결합이 가능하도록 하는 구성을 취하는 것이 필요하다.

이를 위하여, 좌측지보(100)의 천단에 장착된 연결지보 결합부재(110); 천단연결지보(300)의 단부에 장착된 좌측지보 결합부재(310);를 포함하고, 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310)는 요철구조에 의해 결합하는 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 3 내지 5).

좌측지보(100), 우측지보(200) 및 천단연결지보(300)의 조립체는 전체적으로 아치 형상을 취할 것인 바, 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310) 또한 만곡지게 형성되는 것이 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.

또한 위 요철구조에 의한 결합구성에 더하여, 좌측지보 결합부재(310)는 결합구 관통공(312)이 형성된 돌출부(311)를 포함하고, 연결지보 결합부재(110)는 결합구 삽입공(112)이 형성됨과 아울러, 돌출부(311)가 내부에 삽입되도록 형성된 홈형성부(111)를 포함하며, 돌출부(311) 및 홈형성부(111)는 결합구 관통공(312) 및 결합구 삽입공(112)에 공통으로 결합하는 볼트 등의 결합구(320)에 의해 결합하는 구성을 취하는 것이 구조적 안정성 측면에서 더욱 바람직하다.
구체적으로, 좌측지보 결합부재(310)는 그 단부에 결합한 결합판(313); 결합판(313)에 일단이 결합함과 아울러, 결합구 관통공(312)이 형성된 판형 구조의 돌출부(311);를 포함하여 구성되고, 연결지보 결합부재(110)는 그 단부에 결합한 결합판(113); 결합구 삽입공(112)이 형성되고, 돌출부(311)가 내부에 삽입되도록 형성됨과 아울러, 돌출부(311)의 상하면을 덮도록 형성된 한 쌍의 판형 구조의 홈형성부(111)를 포함하여 구성된다(도 3,4).
돌출부(311)가 봉형 구조를 취하는 경우, 홈형성부(111)는 봉형 돌출부(311)가 삽입되도록 형성된 관형 구조에 의해 구현될 수 있다(도 6,7).

삭제

연결지보 결합부재(110)는 상술한 구성으로 미리 공장에서 제작할 수 있으며, 종래 일반적으로 사용되는 H 형강 등의 좌측지보(100)의 천단에 용접결합하여 사용함으로써, 신기술의 적용에 따른 추가비용의 발생을 최소화할 수 있다.

이상에서는 좌측부재(100)와 천단연결지보(300)의 결합구조에 관한 실시예에 대하여만 설명하였으나, 우측지보(200)와 천단연결지보(300)의 결합구조 또한 동일한 실시예가 적용될 수 있다.

천단연결지보(300)는 터널의 굴착면에 맞추어 지보의 폭을 조절하는 것이므로, 지보의 높이를 조절하기 위해서는 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 하단에 별도 구조의 높이 조절부(400)가 추가로 설치되는 것이 바람직하다(도 2).

높이 조절부(400)는 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 하단을 일정 높이에서 지지할 수 있는 구조이면 어느 것이나 관계없으며, 상술한 좌측지보(100)와 천단연결지보(300)의 결합구조를 그대로 적용할 수도 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 종래의 지보 구조물의 단면도.

도 2 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,

도 2는 지보 구조물의 단면도.

도 3은 연결지보 결합부재의 제1실시예의 사시도.

도 4는 좌측지보 결합부재의 제1실시예의 사시도.

도 5는 연결지보 결합부재와 좌측지보 결합부재의 결합상태의 측면도.

도 6은 연결지보 결합부재의 제2실시예의 사시도.

도 7은 좌측지보 결합부재의 제2실시예의 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 좌측지보 110 : 연결지보 결합부재

111 : 홈형성부 112 : 결합구 삽입공

200 : 우측지보 300 : 천단연결지보

310 : 좌측지보 결합부재 311 : 돌출부

312 : 결합구 관통공 320 : 결합구

400 : 높이 조절부

Claims

터널의 내면에 아치 구조로 설치되는 지보 구조물에 있어서,

상기 지보 구조물의 좌측 영역을 형성하도록, H빔 구조로 형성된 좌측지보(100);

상기 지보 구조물의 우측 영역을 형성하도록, H빔 구조로 형성된 우측지보(200);

상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 메움과 아울러, 상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 천단에 양단이 각각 결합하도록, H빔 구조로 형성된 천단연결지보(300);

상기 좌측지보(100)의 천단에 장착된 연결지보 결합부재(110);

상기 천단연결지보(300)의 단부에 장착된 좌측지보 결합부재(310);를 포함하고,

상기 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310)는 요철구조에 의해 결합하며,

상기 연결지보 결합부재(110) 및 좌측지보 결합부재(310)는 만곡지게 형성되고,

상기 좌측지보 결합부재(310)는

그 단부에 결합한 결합판(313);

상기 결합판(313)에 일단이 결합함과 아울러, 결합구 관통공(312)이 형성된 판형 구조의 돌출부(311);를 포함하고,

상기 연결지보 결합부재(110)는

그 단부에 결합한 결합판(113);

결합구 삽입공(112)이 형성되고, 상기 돌출부(311)가 내부에 삽입되도록 형성됨과 아울러, 상기 돌출부(311)의 상하면을 덮도록 형성된 한 쌍의 판형 구조의 홈형성부(111)를 포함하며,

상기 돌출부(311) 및 홈형성부(111)는 상기 결합구 관통공(312) 및 결합구 삽입공(112)에 공통으로 결합하는 결합구(320)에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 터널의 지보 구조물.
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제1항에 있어서,

상기 돌출부(311)는 봉형 구조이고,

상기 홈형성부(111)는 상기 돌출부(311)가 삽입되도록 형성된 관형 구조인 것을 특징으로 하는 터널의 지보 구조물.
제1항에 있어서,

상기 연결지보 결합부재(110)는 상기 좌측지보(100)의 천단에 용접결합한 것을 특징으로 하는 터널의 지보 구조물.
제1항에 있어서,

상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)의 하단에는 높이 조절부(400)가 설치된 것을 특징으로 하는 터널의 지보 구조물.
제1항 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 지보 구조물을 이용한 터널의 지보 시공방법으로서,

서로 길이가 상이한 다수의 상기 천단연결지보(300)를 준비하는 단계;

터널의 굴착면에 상기 좌측지보(100) 및 우측지보(200)를 설치하는 단계;

상기 좌측지보(100)의 천단 및 우측지보(200)의 천단 사이의 간극을 측정하고, 다수의 상기 천단연결지보(300) 중 상기 측정된 간극에 맞는 상기 천단연결지보(300)를 선정하여 결합하는 단계;를

포함하는 터널의 지보 시공방법.
제1항 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 지보 구조물에 사용되는 상기 연결지보 결합부재(110).
제1항 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 지보 구조물에 사용되는 상기 천단연결지보(300).