KR101156613B1

KR101156613B1 - 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법

Info

Publication number: KR101156613B1
Application number: KR1020090079797A
Authority: KR
Inventors: 위성배; 위성길
Original assignee: 비엔지건설(주)
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2012-06-15
Also published as: KR20110022271A

Abstract

본 발명은 지중에 장거리로 터널 구조물을 시공하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 터널 시공 중에 발생 될 수 있는 지반침하를 사전에 방지하며, 터널 구조물의 시공 길이가 장거리인 경우에도 터널 구조물의 직진성을 유지시켜 정밀 시공이 가능하고, 다수의 터널 단위구조물 조립체(80)를 형성하여 장거러 터널 구조물의 시공작업을 단순화하고, 공사기간을 단축시킨 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법은, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 장거리 시공하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계; 상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계; 상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고, 상기 버팀반력벽(11)의 전면으로는 다수개의 후단 압입장치(13)를 설치하며, 상기 후단 압입장치(13)의 전면으로는 다수개의 중공의 이송 파이프(12)가 연결되어 설치되고, 상기 최전방 이송파이프(12)의 전면으로는, 지상에서 별도로 형성되고 후방 내부에는 다수개의 전단 압입장치(41)가 구비되는 선단 구조물(40)을, 상기 플로어레일(30)의 상부면 상에 위치시키는 제 3단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 4단계; 굴착 되어 전진 압입된 상기 소정거리만큼 상기 최전방 이송 파이프로부터 다수개의 이송 파이프(12)를 제거하고, 제거공간에, 지상에서 별도로 형성된 후단 구조물(70)을 상기 플로어레일(30)의 상부면 상에 위치시키는 제 5단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 함께 후방에 위치하는 상기 후단 구조물(70)을 지중에 압입시키는 제 6단계; 상기 제 5단계와 제 6단계를 반복실시하여, 상기 선단 구조물(40)과 다수의 상기 후단 구조물(70)을 동시 지중에 압입 시킬 수 있는 소정거리만큼 상기 후단 유압장치로 압입하는 제 7단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 선단 구조물(40)의 후방 내부에 설치된 다수개의 전단 압입장치(41)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 8단계; 상기 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 상기 이송잭의 이송공간에, 지상에서 별도로 형성하며, 상기 선단 구조물(40) 내부로 운반한 터널 단위구조물 조립체(80)를 조립하여 설치하는 제 9단계; 최전방에 위치하는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 상기 도달구(20)에 도달할 때까지 상기 제 8단계와 제 9단계를 반복실시한 후, 다수개의 상기 터널 단위구조물 조립체(80)와 후단 구조물(70)을 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 10단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

비개착식, 장거리 터널 시공, 터널 단위구조물 조립체, 후단 압입장치

Description

비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법{The Construction Method of Shield Tunneling for long distacne}

일반적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 시공 방법이 사용되고 있으며, 대표적인 터널 구조물 시공공법으로는 터널을 시공하자고 하는 곳의 땅을 완전히 개착하여 터널 구조물을 시공한 후 개착되어진 토사를 시공된 터널 구조물의 위로 덮어 시공을 완성하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method : 이하 OTM)이 있다. 또한, 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착하지 않 고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용하여 비개착 방식으로 터널을 형성한 후, 형성된 터널 내측에 터널 구조물을 시공하여 완성하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method : 이하 TBM)이 있으며, 그밖에 도로 또는 철도 레일밑에 터널을 구축하는 방법으로써, 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 하부에 지하 구조물을 시공하는 루프 파이프 공법(Roof Pipe of Method)등이 있다.

상기한 오픈 트렌치 공법(OTM)과 터널보링공법(TBM)중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 터널보링공법으로, 주로 도시지역 또는 지반이 암반층으로 이루어진 곳에서 널리 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 구조물(도로, 건물 등)과 지하 구조물(하수도, 가스관 등) 및 지상의 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.

그러나, 이와 같은 오픈 트렌치 공법은 터널 시공시에 지반을 개착한 상태에서 터널 시공이 진행되어 지상의 도로나 건물 등에 의해 터널 시공장소가 큰 제약을 받게 되는 문제점이 있었고, 쉴드 보링 공법의 경우에는 주로 암반층에 터널을 비개착 상태로 시공하는 방식으로 지중에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이에 본 출원인은 대한민국 특허등록 제10-0562121호에서 지중에 비개착식을 터널을 시공하기 위해 터널 구조물을 지중 내부에 연속적으로 밀어 넣으면서 터널을 시공함과 동시에, 터널 시공에 따른 바닥면의 침하현상을 방지하여 구조적을 안정된 비개착식 터널 구조물의 시공공법을 제안한 바 있다.

그러나, 이와 같은 선행기술에 따른 비개착식 터널 시공공법을 이용하여 터 널을 시공할 경우, 터널 구조물을 장거리로 시공해야 할 경우에는 후방의 압입장치만으로 터널 구조물을 지중에 압입하지 못하는 문제점이 있으며, 터널 단위구조물들 사이에 중간 압입장치를 설치하는 경우에는 시공이 복잡하고, 공사기간이 증가하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 터널 구조물을 장거리로 시공해야 할 경우에, 터널 시공 중에 발생 될 수 있는 지반 침하를 사전에 방지할 수 있도록 하고, 터널 구조물의 직진성을 유지시켜 정밀 시공을 할 수 있도록 하며,

또한, 다수의 터널 단위구조물 조립체를 형성하여 장거리 터널 구조물의 시공작업을 단순화하고, 공사기간을 단축 시킬 수 있도록 한다.

상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 장거리 시공하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계; 상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계; 상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고, 상기 버팀반력벽(11)의 전면으로는 다수개의 후단 압입장치(13)를 설치하며, 상기 후단 압입장치(13)의 전면으로는 다수개의 중공의 이송 파이프(12)가 연결되어 설치되고, 상기 최전방 이송파이프(12)의 전면으로는, 지상에서 별도로 형성되고 후방 내부에는 다수개의 전단 압입장치(41)가 구비되는 선단 구조물(40)을, 상기 플로어레일(30)의 상부면 상 에 위치시키는 제 3단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 4단계; 굴착 되어 전진 압입된 상기 소정거리만큼 상기 최전방 이송 파이프로부터 다수개의 이송 파이프(12)를 제거하고, 제거공간에, 지상에서 별도로 형성된 후단 구조물(70)을 상기 플로어레일(30)의 상부면 상에 위치시키는 제 5단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 함께 후방에 위치하는 상기 후단 구조물(70)을 지중에 압입시키는 제 6단계; 상기 제 5단계와 제 6단계를 반복실시하여, 상기 선단 구조물(40)과 다수의 상기 후단 구조물(70)을 동시 지중에 압입 시킬 수 있는 소정거리만큼 상기 후단 압입장치(13)로 압입하는 제 7단계; 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 선단 구조물(40)의 후방 내부에 설치된 다수개의 전단 압입장치(41)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 8단계; 상기 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 상기 이송잭의 이송공간에, 지상에서 별도로 형성하며, 상기 선단 구조물(40) 내부로 운반한 터널 단위구조물 조립체(80)를 조립하여 설치하는 제 9단계; 최전방에 위치하는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 상기 도달구(20)에 도달할 때까지 상기 제 8단계와 제 9단계를 반복실시한 후, 다수개의 상기 터널 단위구조물 조립체(80)와 후단 구조물(70)을 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 10단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법을 제공한다.

본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물은, 상기 제 2단계에서, 상기 플로어레일(30)은, 장거리로 압입 될 수 있도록 다단으로 형성하여 지중에 압입될 수 있고,

바람직하게는, 상기 제 3단계에서의 상기 선단 구조물(40)은, 중공의 사각 형상으로 형성되는 몸체부(42); 지반을 절개하여 용이한 지중 압입을 위해 상기 몸체부(42)의 전방의 외측면을 따라 형성되는 선단슈(43); 상기 몸체부(42) 전방 내부 일측에 형성되고, 지반을 굴착하는 굴착장치(44); 상기 몸체부(42) 후방 내부 일측에 형성되며, 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 상기 몸체부(42) 내부로 운송하는 조립체 운송장치(45); 및 상기 몸체부(42) 후방 내부면을 따라 형성되는 다수의 전단 압입장치(41);를 포함하여 구성될 수 있으며,

좀 더 바람직하게는, 상기 선단 구조물(40)의 몸체부(42)는, 중공의 사각 형상으로 동일하게 형성되고, 지중의 압입 방향으로 소정간격 이격되게 전·후방에 각각 마련되는 헤드부(50) 및 하우스부(60)로 구성되며, 상기 몸체부(42)의 전방에 형성되는 상기 헤드부(50)에는, 상기 선단슈(43) 및 굴착장치(44)가 형성되고, 상기 몸체부(42)의 후방에 형성되는 상기 하우스부(60)에는, 상기 조립체 운송장치(45) 및 다수의 전단 압입장치(41)가 형성되며, 상기 헤드부(50)의 후방 내부에는, 다수의 헤드부 방향 조절잭(51)이 형성되어 각각의 상기 헤드부 방향 조절잭(51)의 이송거리에 따라 상기 헤드부(50)의 지중 압입 방향을 조절될 수 있고,

더 바람직하게는, 지상에서 형성되는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)는, 상측부(81), 좌·우측부(82, 82') 및 하측부(83)로 구성되며, 상기 좌·우측부(82, 82')는 후방으로 경사지게 형성되고, 상기 전단 압입장치(41)의 후방으로 상기 상측부(81)와 하측부(83)를 각각 상기 하우스부(60)의 상부면과 하부면에 접하게 위치시킨 후, 상기 좌·우측부(82, 82')를 상기 상측부(81)와 하측부(83)의 사이에 끼워넣어 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치할 수 있으며,

더욱 더 바람직하게는, 상기 하우스부(60)의 내부에 형성되는 상기 조립체 운송장치(45)는, 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 각각의 상·하측부(81, 83) 및 좌·우측부(82, 82') 조립체를 상기 하우스부(60) 내부로 이송하는 이송 윈치(46)와, 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 각각의 상·하측부(81, 83) 및 좌·우측부 조립체(82, 82')를 상기 하우스부(60) 내부에서 설치 위치로 이송 후, 지지하는 조립체 지지부(47, 47')로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법은, 터널 구조물을 장거리로 시공해야 할 경우에 라도, 터널 시공 중에 발생 될 수 있는 지반 침하를 사전에 방지할 수 있고, 터널 구조물의 직진성을 유지시켜 정밀 시공을 할 수 있으며,

또한, 다수의 터널 단위구조물 조립체를 형성시켜 시공함으로써, 장거리 터널 구조물의 시공작업을 단순화하고, 공사기간을 단축 시킬 수 있다.

이하 상기의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 선단 구조물(40)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 선단 구조물(40)의 우측 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 후단 구조물(70)을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 터널 단위구조물 조립체(80)를 나타내는 분해 사시도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 선단 구조물(40)을 발진구(10)에 위치시키는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 6은 도 5에서 굴착장치(44)를 작동시켜 선단 구조물(40) 전방의 지반을 굴착하고 후단 압입장치(13)로 지중 압입하는 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 7은 도 6에서 이송파이프(12)를 제거하고 제거공간에 후단 구조물(70)을 위치시켜 후단 압입장치(13)를 이용하여 지중으로 압입하는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 8은 선단 구조물(40)과 함께 다수의 후단 구조물(70)을 후단 압입장치(13)를 이용하여 지중으로 압입하는 것을 나타내는 시공상태도이다.

또한, 도 9는 후단 압입장치(13)의 최대 압입력으로 선단 구조물(40)과 함께 다수의 후단 구조물(70)을 지중으로 압입시킨 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 10은 도 9의 시공 후, 선단 구조물(40)의 전방을 굴착하고 전단 압입장치(41)를 이용하여 압입 후 이송잭과 최전방 후단 구조물(70) 사이에 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하는 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 11은 도 10의 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하고, 다시 선단 구조물(40)의 전방을 굴착한 후, 전단 압입장치(41)를 이용하여 선단 구조물(40)을 지중에 압입하는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 12는 도 11의 선단 구조물(40)의 지중 압입 후, 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 그 빈 공간에 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치한 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 13은 도달구(20)에 최전방 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 위치될 때까지 선단 구조물(40)의 전방을 굴착하면서 다수의 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하는 것을 나타내는 시공상태도이다.

또한, 도 14는 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 조립체 하측부(83)를 선단 구조물(40)의 하우스부(60) 내로 이송하는 것을 나타내는 정면도이다.

본 발명에 의한 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법의 제 1단계는, 먼저 터널을 시공하고자 하는 장소의 양편을 수직 방향으로 소정깊이 굴착하여 터널 굴착을 시작하는 발진구(10) 및 터널 굴착을 종료하는 도달구(20)를 형성한다.

제 2단계에서는, 상기 형성된 발진구(10)의 내부에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시공될 터널 구조물의 하단과 접하는 바닥면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 매설한다. 바람직하게는, 상기 플로 어레일(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 장거리로 지중에 압입될 수 있도록 다단으로 형성한다. 상기 플로어레일(30)은 공사현장에서 통상적으로 사용되는 중공의 철제 원형관을 사용할 수 있으며, 상기 플로어레일(30) 상부면에 터널 구조물을 이루는 단위구조물이 접하게 되어 지면과의 직접 마찰에 비해 압입에 따른 마찰력을 현저히 줄일 수 있게 된다.

발진구(10)의 내부 바닥면에 플로어레일(30)을 시공한 후에는, 제 3단계에서는, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 터널 구조물을 지중에 시공하기 위해 최선단에 위치하여 지중 굴착작업을 행하고 몸체부(42)의 후방 내부에는 다수개의 전단 압입장치(41)가 구비되는 선단 구조물(40)을 지상에서 별도로 형성하여 상기 플로어레일(30)의 상부면에 위치시킨다. 또한, 상기 발진구(10)에는 콘크리트로 버팀반력벽(11)을 마련하고, 상기 버팀반력벽(11)의 전면으로는 다수개의 후단 압입장치(13)를 설치하며, 상기 후단 압입장치(13)의 전면으로는 다수개의 중공의 이송파이프(12)가 연결되어 설치되고, 상기 최전방 이송파이프(12)의 전면으로는 상기 선단 구조물(40)의 후면과 접하게 위치시킨다.

제 4단계에서는, 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시킨다.

바람직하게는, 상기 선단 구조물(40)은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 중공의 사각 형상으로 형성되는 몸체부(42)가 구비되고, 지반을 절개하여 용이하게 상기 선단 구조물(40)이 지중에 압입될 수 있도록 하는 선단슈(43)가 상기 몸체부(42) 전방의 외측면을 따라 형성되며, 상기 몸체부(42) 전방 내부 일측에는 지반을 굴착하기 위한 굴착장치(44)가 마련되고, 상기 몸체부(42) 후방 내부 일측에는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 상기 선단 구조물(40) 몸체부(42) 내부로 운송하기 위한 조립체 운송장치(45)가 마련되며, 상기 몸체부(42) 후방 내부면에는 다수의 전단 압입장치(41)가 형성된다.

제 5단계에서는, 굴착되어 전진 압입된 상기 소정거리만큼 상기 최전방 이송 파이프(12)로부터 다수개의 이송 파이프(12)를 제거하고, 이송파이프(12)가 제거된 공간에는, 지상에서 별도로 제조된 후단 구조물(70)을 상기 플로어레일(30)의 상부면에 위치시킨다.

제 6단계에서는, 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 함께 후방에 위치하는 상기 후단 구조물(70)을 지중에 압입 시킨다.

제 7단계에서는, 상기 제 5단계와 제 6단계를 반복실시하여 상기 선단 구조물(40)과 다수의 상기 후단 구조물(70)을 동시에 지중에 압입 시킬 수 있는 소정거리만큼 상기 후단 압입장치(13)로 상기 선단 구조물(40)과 다수의 상기 후단 구조 물(70)을 함께 지중에 압입시킨다.

제 8단계에서는, 상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 선단 구조물(40)의 후방 내부에 설치된 다수개의 전단 압입장치(41)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정 거리만큼 지중에 압입 시킨다.

제 9단계에서는, 상기 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 상기 이송잭의 이송공간에, 지상에서 별도로 제작되는 터널 단위구조물 조립체(80)를 상기 선단 구조물(40) 내부의 조립체 운송장치(45)를 이용하여 선단 구조물(40) 내부로 이송 후, 조립하여 상기 터널 단위구조물 조립체(80)을 설치한다.

바람직하게는, 지상에서 형성되는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상측부(81), 좌·우측부(82, 82') 및 하측부(83)로 구성되며, 상기 좌·우측부(82, 82')는 후방으로 경사지게 쐐기형상으로 형성되고, 상기 전단 압입장치(41)의 후방으로 상기 상측부(81)와 하측부(83)를 각각 상기 하우스부(60)의 상부면과 하부면에 접하게 위치시킨 후, 상기 쐐기형상의 좌·우측부(82, 82')를 상기 상측부(81)와 하측부(83)의 사이의 빈공간에 끼워 넣어 상기 터널 구조물 조립체를 설치할 수 있도록 하여 상기 터널 단위구조물 조립체(80)을 견고하게 결합시켜 설치할 수 있게 된다.

이 때, 바람직하게는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 선단 구조물(40) 몸체부(42)는, 각각 전·후방으로 소정간격 이격되게 분리되어 형성되며 중 공의 사각 형상으로 동일 형상으로 형성되는 헤드부(50) 및 하우스부(60)로 구성하고, 상기 몸체부(42)의 전방에 형성되는 상기 헤드부(50)에는, 상기 선단 구조물(40)의 전방에 형성되는 선단슈(43) 및 굴착장치(44)가 구비되고, 상기 몸체부(42)의 후방에 형성되는 상기 하우스부(60)에는, 상기 선단 구조물(40)의 후방에 형성되는 조립체 운송장치(45) 및 다수의 전단 압입장치(41)가 구비되며, 상기 헤드부(50)의 후방 내부에는 다수의 헤드부 방향 조절잭(51)이 형성되어 각각의 상기 헤드부 방향 조절잭(51)의 이송거리에 따라 상기 헤드부(50)의 지중 압입 방향을 조절할 수 있도록 한다. 이 때, 상기 헤드부(50)와 하우스부(60) 사이에 소정간격 이격공간을 형성시킴으로써, 상기 헤드부 방향 조절잭(51)의 이송에 의해 하우스부(60)에 대해 상대적으로 상기 헤드부(50)를 이송시킬 수 있게 되고, 상기 헤드부(50)의 지중 압입 방향을 조절하여 전체 터널 구조물의 압입 방향을 조절할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 하우스부(60)의 내부에 형성되는 상기 조립체 운송장치(45)는, 상기 터널 단위 구조물 조립체를 이루는 각각의 상·하측부(81, 83) 및 좌·우측부 조립체(82, 82')를 상기 하우스부(60) 내부로 이송하는 이송 윈치(46)와, 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 각각의 상·하측부(83) 및 좌·우측부 조립체(82, 82')를 상기 하우스부(60) 내부에서 설치 위치로 이송 후, 지지하는 조립체 지지부(47, 47')로 구성된다. 이처럼 이송 윈치(46)를 이용하여 외부로부터 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 선단 구조물(40)의 후방 즉, 하우스부(60) 후방 내부에 위치시킨 후, 상기 조립체 지지부(47, 47')를 이용하여 상기 하우스부(60) 후 방 내부면에 용이하게 터널 단위구조물 조립체(80)를 조립하여 설치할 수 있게 된다.

제 10단계에서는, 도 10 내지 도13에 도시된 바와 같이, 최전방에 위치하는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 상기 도달구(20)에 도달할 때까지 상기 제 8단계와 제 9단계를 반복실시한 후, 다수개의 상기 터널 단위구조물 조립체(80)와 후단 구조물(70)을 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성한다. 바람직하게는, 상기 다수개의 터널 단위구조물 조립체(80) 및 다수개의 후단 구조물(70)의 사이 공간에 콘크리트로 충진 시킴으로써, 견고하게 전제 터널 구조물을 시공할 수 있게 한다.

통상적으로 비개착식으로 터널 구조물을 시공함에 있어서, 중·단거리의 터널 구조물을 시공할 경우에는 발진구(10)에 구비되는 후단 압입장치(13)의 압입력만으로 선단 구조물(40)과 함께 후단 구조물(70)을 지중에 압입하는데 문제가 없으나, 지반이 단단하거나 장거리로 터널 구조물을 시공하여야 할 경우에는 상기 후단 압입장치(13)만으로 선단 구조물(40)과 함께 후단 구조물(70)을 지중에 압입 시키기에는 어려움이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공공법에서는, 먼저 후단 압입장치(13)만으로 선단 구조물(40)과 함께 다수의 후단 구조물(70)을 지중에 압입 시킬 수 있는 소정거리만큼 지중에 선단 구조물(40)과 다수의 후단 구조물(70)을 압입 시킨 후, 상기 후단 압입장치(13)만으로는 압입력이 약하여 더 이 상 상기 선단 구조물(40)과 다수의 후단 구조물(70)을 지중에 압입 시킬 수 없게 되는 때에는, 지상에서 터널 단위구조물 조립체(80)를 상기 선단 구조물(40) 내부로 운반하여 상기 선단 구조물(40)과 다수의 후단 구조물(70)의 사이에 이를 조립 후 설치한다.

또한, 지속적으로 상기 선단 구조물(40)의 굴착장비를 이용하여 지중을 굴착하고, 상기 전단 압입장치(41)를 이용하여 지중으로 전진·압입하고 상기 전단 압입장치(41)의 이송잭의 전진작동으로 상기 선단 구조물(40)이 전진압입된 후에는 상기 이송잭을 상기 선단 구조물(40)의 하우스부(60)에 결합된 전단 압입장치(41) 본체부로 원위치시킨 후, 상기 하우스부(60)와 터널 단위구조물 조립체(80)의 사이 공간에 다시 지상에서 터널 단위구조물 조립체(80)를 이송 윈치(46)를 이용하여 상기 하우스부(60) 후방 내부로 이송시키고, 상기 조립체 지지부(47, 47')를 이용하여 상기 하우스부(60) 후방 내부면에 터널 단위구조물 조립체(80)를 조립완성시켜 설치할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 터널 단위구조물 조립체(80)와 지중의 협소한 공간에서도 상기 조립체를 조립 설치할 수 있도록 하는 상기 이송 윈치(46)와 조립체 지지부(47, 47')를 통하여 용이하게 비개착식으로 장거리 터널 구조물을 시공할 수 있게 되는 것이다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이 의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

도 1은 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 선단 구조물(40)을 나타내는 사시도;

도 2는 도 1의 선단 구조물(40)의 우측 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 후단 구조물(70)을 나타내는 사시도;

도 4는 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 터널 단위구조물 조립체(80)를 나타내는 분해 사시도;

도 5는 본 발명에 따른 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서, 선단 구조물(40)을 발진구(10)에 위치시키는 것을 나타내는 시공상태도;

도 6은 도 5에서 굴착장치(44)를 작동시켜 선단 구조물(40) 전방의 지반을 굴착하고 후단 압입장치(13)로 지중 압입하는 것을 나타내는 시공상태도;

도 7은 도 6에서 이송파이프(12)를 제거하고 제거공간에 후단 구조물(70)을 위치시켜 후단 압입장치(13)를 이용하여 지중으로 압입하는 것을 나타내는 시공상태도;

도 8은 선단 구조물(40)과 함께 다수의 후단 구조물(70)을 후단 압입장치(13)를 이용하여 지중으로 압입하는 것을 나타내는 시공상태도;

도 9는 후단 압입장치(13)의 최대 압입력으로 선단 구조물(40)과 함께 다수의 후단 구조물(70)을 지중으로 압입시킨 것을 나타내는 시공상태도;

도 10은 도 9의 시공 후, 선단 구조물(40)의 전방을 굴착하고 전단 압입장 치(41)를 이용하여 압입 후 이송잭과 최전방 후단 구조물(70) 사이에 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하는 것을 나타내는 시공상태도;

도 11은 도 10의 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하고, 다시 선단 구조물(40)의 전방을 굴착한 후, 전단 압입장치(41)를 이용하여 선단 구조물(40)을 지중에 압입하는 것을 나타내는 시공상태도;

도 12는 도 11의 선단 구조물(40)의 지중 압입 후, 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 그 빈 공간에 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치한 것을 나타내는 시공상태도;

도 13은 도달구(20)에 최전방 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 위치될 때까지 선단 구조물(40)의 전방을 굴착하면서 다수의 터널 단위구조물 조립체(80)를 설치하는 것을 나타내는 시공상태도; 및

도 14는 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 조립체 하측부(83)를 선단 구조물(40)의 하우스부(60) 내로 이송하는 것을 나타내는 정면도;이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발진구 11 : 버팀반력벽

12 : 이송파이프 13 : 후단 압입장치

20 : 도달구 30 : 플로어레일

40 : 선단 구조물 41 : 전단 압입장치

42 : 몸체부 43 : 선단슈

44 : 굴착장치 45 : 조립체 운송장치

46 : 이송 윈치 47 : 조립체 지지부

50 : 헤드부 51 : 헤드부 방향 조절잭

60 : 하우스부

70 : 후단 구조물

80 : 터널 단위구조물 조립체 81 : 조립체 상측부

82, 82' : 조립체 좌·우측부 83 : 하측부

Claims

지중에 터널 구조물을 비개착식으로 장거리 시공하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법에 있어서,

터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계;

상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계;

상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고, 상기 버팀반력벽(11)의 전면으로는 다수개의 후단 압입장치(13)를 설치하며, 상기 후단 압입장치(13)의 전면으로는 다수개의 중공의 이송 파이프(12)가 연결되어 설치되고, 상기 최전방 이송파이프(12)의 전면으로는, 지상에서 별도로 형성되고 후방 내부에는 다수개의 전단 압입장치(41)가 구비되는 선단 구조물(40)을, 상기 플로어레일(30)의 상부면 상에 위치시키는 제 3단계;

상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 4단계;

굴착 되어 전진 압입된 상기 소정거리만큼 상기 최전방 이송 파이프로부터 다수개의 이송 파이프(12)를 제거하고, 제거공간에, 지상에서 별도로 형성된 후단 구조물(70)을 상기 플로어레일(30)의 상부면 상에 위치시키는 제 5단계;

상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 상기 후단 압입장치(13)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 함께 후방에 위치하는 상기 후단 구조물(70)을 지중에 압입시키는 제 6단계;

상기 제 5단계와 제 6단계를 반복실시하여, 상기 선단 구조물(40)과 다수의 상기 후단 구조물(70)을 동시 지중에 압입 시킬 수 있는 소정거리만큼 상기 후단 압입장치(13)로 압입하는 제 7단계;

상기 선단 구조물(40)의 전방을 소정거리로 굴착한 후, 선단 구조물(40)의 후방 내부에 설치된 다수개의 전단 압입장치(41)를 작동시켜 상기 선단 구조물(40)을 상기 굴착된 소정거리만큼 지중에 압입 시키는 제 8단계;

상기 전단 압입장치(41)의 이송잭을 원위치시키고, 상기 이송잭의 이송공간에, 지상에서 별도로 형성하며, 상기 선단 구조물(40) 내부로 운반한 터널 단위구조물 조립체(80)를 조립하여 설치하는 제 9단계;

최전방에 위치하는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)의 전면이 상기 도달구(20)에 도달할 때까지 상기 제 8단계와 제 9단계를 반복실시한 후, 다수개의 상기 터널 단위구조물 조립체(80)와 후단 구조물(70)을 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 10단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하되,

상기 제 3단계에서의 상기 선단 구조물(40)은,

중공의 사각 형상으로 형성되는 몸체부(42);

지반을 절개하여 용이한 지중 압입을 위해 상기 몸체부(42)의 전방의 외측면을 따라 형성되는 선단슈(43);

상기 몸체부(42) 전방 내부 일측에 형성되고, 지반을 굴착하는 굴착장치(44);

상기 몸체부(42) 후방 내부 일측에 형성되며, 상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 상기 몸체부(42) 내부로 운송하는 조립체 운송장치(45); 및

상기 몸체부(42) 후방 내부면을 따라 형성되는 다수의 전단 압입장치(41);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2단계에서,

상기 플로어레일(30)은, 장거리로 압입 될 수 있도록 다단으로 형성하여 지중에 압입하는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 선단 구조물(40)의 몸체부(42)는,

중공의 사각 형상으로 동일하게 형성되고,

지중의 압입 방향으로 소정간격 이격되게 전·후방에 각각 마련되는 헤드부(50) 및 하우스부(60)로 구성되며,

상기 몸체부(42)의 전방에 형성되는 상기 헤드부(50)에는, 상기 선단슈(43) 및 굴착장치(44)가 형성되고,

상기 몸체부(42)의 후방에 형성되는 상기 하우스부(60)에는, 상기 조립체 운송장치(45) 및 다수의 전단 압입장치(41)가 형성되며,

상기 헤드부(50)의 후방 내부에는, 다수의 헤드부 방향 조절잭(51)이 형성되어 각각의 상기 헤드부 방향 조절잭(51)의 이송거리에 따라 상기 헤드부(50)의 지중 압입 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법.
제 4항에 있어서,

지상에서 형성되는 상기 터널 단위구조물 조립체(80)는, 상측부(81), 좌·우측부(82, 82') 및 하측부(83)로 구성되며,

상기 좌·우측부(82, 82')는 후방으로 경사지게 형성되고,

상기 전단 압입장치(41)의 후방으로 상기 상측부(81)와 하측부(83)를 각각 상기 하우스부(60)의 상부면과 하부면에 접하게 위치시킨 후, 상기 좌·우측부(82, 82')를 상기 상측부(81)와 하측부(83)의 사이에 끼워넣어 상기 터널 단위구조물 조 립체(80)를 설치하는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법.
제 5항에 있어서,

상기 하우스부(60)의 내부에 형성되는 상기 조립체 운송장치(45)는,

상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 각각의 조립체 상·하측부(81, 83) 및 조립체 좌·우측부(82, 82')를 상기 하우스부(60) 내부로 이송하는 이송 윈치(46)와,

상기 터널 단위구조물 조립체(80)를 이루는 각각의 조립체 상·하측부(81, 83) 및 조립체 좌·우측부(82, 82')를 상기 하우스부(60) 내부에서 설치 위치로 이송 후, 지지하는 조립체 지지부(47, 47')로 구성되는 것을 특징으로 하는 비개착식 장거리 터널 구조물의 시공공법.