KR101165575B1 - 터널의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널의 시공 방법에 관한 것으로, 터널 굴착면에 숏크리트를 타설하여 숏크리트면을 형성하는 숏크리트면 형성단계와; 숏크리트면에 방수막을 시공하는 방수막 시공단계와; 복부에 중공부를 갖는 다수의 아치 형상의 보강형강을 준비하는 보강형강 준비단계와; 상기 보강형강을 브레이싱재로 종방향으로 연결하여, 상기 보강형강이 스스로 직립하도록 굴착 깊이를 따라 간격을 두고 배열 설치하는 보강형강 설치단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재에 지지되도록 라이닝철근을 배근하는 라이닝철근 배근단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근 중 어느 하나 이상에 지지되도록 와이어메시를 설치하는 와이어메시 설치단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근이 모두 매설되도록 라이닝콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 라이닝콘크리트를 시공하는 라이닝콘크리트 시공단계를; 포함하여 구성되어, 콘크리트 타설 전 라이닝철근 및 와이어메시의 자중을 복부에 중공부를 갖도록 제작된 보강형강에 지지되도록 하여 철근어셈블리의 붕괴에 따른 작업원의 안전하고를 근본적으로 방지함은 물론 구조효율성을 증대하며, 방수막 파손에 따른 누수 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 터널 시공방법을 제공한다.

Description

터널의 시공방법 {TUNNEL CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 터널의 시공방법에 관한 것으로, 터널의 지보 구조물을 형성하는 보강형강을 보다 쉽게 휨 변형을 할 수 있으면서 고가의 강재 사용량을 줄일 수 있고, 라이닝콘크리트 시공 시 철근이 변형되거나 붕괴되어 일어나는 안전사고를 근본적으로 방지하면서, 앙카볼트 설치에 따른 방수막의 손상에 따른 누수 발생을 차단시킬 수 있고, 공사 기간을 단축하여 신속한 시공이 가능해지는 터널의 시공방법에 관한 것이다.

터널은 도로를 건설하면서 산 등의 장애물을 관통하도록 시공되는 토목 구조물이다. 종래의 터널의 구조는 도1에 도시된 바와 같이 구성되며 다음과 같은 순서로 시공된다.

먼저, 암반 등을 발파하거나 TBM등의 장치를 이용하여 터널(2)을 굴착하고, 굴착면의 내측에 지보를 설치한 후, 지보가 매설되도록 굴착면에 숏크리트를 타설하여 숏크리트면(10)을 형성한다. 그리고, 배수구를 설치하고 숏크리트면(10)의 내측에 방수막(20)을 시공하고, 종방향과 횡방향으로 라이닝 철근(40)을 배근한 후, 라이닝거푸집(미도시)을 설치한 후, 라이닝콘크리트(50)를 타설 양생하고, 라이닝거푸집을 제거하여 터널의 시공을 완료한다.

도면 중 부호 '5'는 라이닝철근(40)의 하측을 지지하면서 방수막을 통해 흘러 내려오는 우수나 지하수를 유도 배수하는 측구 구조물이다.

여기서, 방수막(20)은 암반으로부터 유입되는 지하수를 터널의 내부로 유입되지 못하도록 차단하는 역할을 하는데, 라이닝콘크리트(50)에 매립되는 라이닝철근(40)은 콘크리트 타설 이 전 자중에 의해 하향 처짐이 발생하고, 심한 경우에는 무너져 인명 사고가 발생되는 등의 심각한 문제가 야기되었다.

이와 같은 라이닝철근(40)의 붕괴 문제 등을 해소하기 위하여, 라이닝철근(40)을 지지하도록 암반에 앙카(30)를 설치하기도 하는데, 이 앙카(30)의 설치에 의해 앙카(30)가 관통한 위치(21)에서 방수막(20)이 찢어지는 문제가 생긴다. 이로 인하여, 방수막(20)의 찢긴 부위(21)로 지하수가 터널 내측으로 유입되고, 유입된 물이 터널 내측으로 낙하하여 차량의 통행을 저해하기도 하고, 유입된 물이 라이닝콘크리트를 따라 흘러내림에 따른 백태 등의 현상으로 미관을 해치기도 하며, 동절기의 경우에는 유입된 물이 결빙되어 통행차량의 안전을 위협하는 등의 또 다른 문제점을 야기하였다.

따라서, 라이닝콘크리트(50)를 설치하는 데 있어서 시공공정을 단순화하면서도 매설 철근이 시공과정에서 라이닝콘크리트 타설 이 전 내려앉는 안전사고가 발생되는 것을 근본적으로 개선할 필요성이 절실히 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 라이닝콘크리트에 배근되는 철근이 변형되거나 붕괴되어 일어나는 안전사고를 근본적으로 방지하면서, 방수막의 손상에 따른 누수를 근본적으로 차단시킬 수 있고 시공방법이 단순화되어 공기를 단축하고 보다 저렴한 시공을 가능하게 하는 터널의 시공방법 및 이에 사용되는 터널의 지보구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은 터널 내에서 스스로 직립하는 아치 형상의 보강형강을 제작함에 있어서, 고가의 강재 사용량을 최소화하면서 높은 지지능력을 구현하고, 아치 형상의 휨 변형 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 구조의 보강형강을 제공하여, 터널의 시공 공정이 보다 저렴하고 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 터널의 시공을 보다 용이하고 저렴하면서 짧은 시간 내에 이루어짐으로써 안전사고를 방지하고 동시에 누수 가능성을 배제시키는 것을 목적을 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 터널 굴착면에 숏크리트를 타설하여 숏크리트면을 형성하는 숏크리트면 형성단계와; 숏크리트면에 방수막을 시공하는 방수막 시공단계와; 복부에 중공부를 갖는 다수의 아치 형상의 보강형강을 준비하는 보강형강 준비단계와; 상기 보강형강을 브레이싱재로 종방향으로 연결하여, 상기 보강형강이 스스로 직립하도록 굴착 깊이를 따라 간격을 두고 배열 설치하는 보강형강 설치단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재에 지지되도록 라이닝철근을 배근하는 라이닝철근 배근단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근 중 어느 하나 이상에 지지되도록 와이어메시를 설치하는 와이어메시 설치단계와; 상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근이 모두 매설되도록 라이닝콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 라이닝콘크리트를 시공하는 라이닝콘크리트 시공단계를; 포함하는 터널 시공 방법을 제공한다.

이는, 라이닝콘크리트를 보강하는 데 있어서, 스스로 직립할 수 없는 라이닝철근의 문제점을 해결하기 위해 그 자중을 브레이싱재에 의해 상호 연결됨에 따라 스스로 직립할 수 있는 보강형강에 지지되도록 설치함으로써, 앙카의 설치에 따른 방수막의 파손을 방지하고 라이닝철근의 처짐 및 붕괴에 따른 문제점을 해결하기 위함이다.

이를 통해, 본 발명은 아치 형상의 보강형강과 이에 지지되도록 설치되는 라이닝철근 및 격자 모양의 와이어메시에 의해 라이닝콘크리트를 붙잡아주고 미세균열까지 방지하도록 보강함에 따라, 구조적 안전성을 유지할 수 있음은 물론 숏크리트면에 설치된 방수막을 파손하였던 종래의 앙카의 사용을 완전히 배제할 수 있으므로, 방수막 파손에 따른 누수문제를 근본적으로 해결할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 종래에는 작업환경이 좋지 않은 터널 내부에서 라이닝철근을 종횡으로 배근하는 데 오랜 시간이 소요되고, 이 라이닝철근이 무너져 내리는 것을 방지하기 위한 앙카를 설치하는 데에도 추가적인 시간이 소요되었지만, 본 발명은 이미 제작된 아치 형상의 보강형강을 브레이싱재로 연결하여 직립하도록 설치하고, 이에 지지되도록 라이닝철근과 와이어메시를 설치하는 것에 의해 이루어지므로, 종래에 비하여 터널의 지보 구조물을 설치하는 공정이 단순화되고 시공기간이 단축되어 경제성이 향상되는 잇점도 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 보강형강 준비단계는, 규격화된 치수로 생산된 I자 형상 단면을 갖는 형강을 준비하는 단계와; 상기 I자 형강의 복부를 지그재그 형태로 상부와 하부를 이등분 절단하여 분절 강형을 생성하되, 상부에서 절단된 분절 강형은 복부 하단면이 일정한 높이의 평탄면으로 형성되고 하부에서 절단된 분절 강형은 복부 상단면이 일정한 높이의 평탄면으로 형성되도록 절단하여, 2개의 분절 강형을 생성하는 분절강형 생성단계와; 상기 분절 강형을 상기 터널의 라이닝의 곡률반경에 맞도록 휨 변형시키는 분절강형 휨변형단계와; 굽은 강재를 준비하여, 상기 분절 강형의 복부 평탄면에 상기 굽은 강재를 용접 결합하여 아치 형상의 상기 보강형강을 형성하는 보강형강 형성단계를; 포함하여 이루어질 수 있다.

이와 같이 규격화된 치수로 생산된 I자 형상 단면을 갖는 형강을 이등분으로 절단하여, 실질적으로 지보 구조물의 강성에 거의 영향을 미치지 아니하는 복부의 사용량을 줄이면서 강성에 높은 영향을 미치는 플랜지의 단면을 그대로 유지함으로써, 고가의 강재 사용량을 줄여 경제적인 제작이 가능하면서도 높은 강성을 유지하여 높은 지지 능력을 유지할 수 있다.

이 뿐만 아니라, 터널의 곡률 반경에 맞도록 보강형강을 휨 변형시키는 데 있어서도, 일측 플랜지를 제거한 분절 강형으로 휨 변형시키므로, 보다 작은 힘과 보다 적은 용량의 장비로 손쉽게 휨 변형을 시킬 수 있는 잇점도 얻을 수 있다.

또한, 분절 강형으로 휨 변형을 시킨 이후에, 강판, 강관, 철근 등의 강재를 휨 변형시킨 후 분절 강형의 복부 평탄면에 용접으로 접합시킴으로써, 다양한 형태의 보강형강을 손쉽게 제작하는 것도 가능하다.

이 뿐만 아니라, 보강형강의 복부에 유공부가 구비됨으로써 보강형강을 매립하는 라이닝콘크리트와의 밀실한 시공이 가능해지고, 보강형강이 경량화되어 취급이 용이해지는 잇점도 얻을 수 있다. 여기서, 보강형강의 복부에 유공부가 구비되더라도, 콘크리트에 매입된 공용 상태에서 보강형강은 교번응력을 받는 구조가 아니므로 피로 강도를 증진시키기 위해 별도의 보강은 하지 않더라도 무방하다.

한편, 본 발명에서는 보다 높은 지지능력을 구현하는 터널의 시공을 위해 보강형강에 지지되도록 라이닝철근을 배근하는데, 상기 아치 형상의 보강형강과 함께 라이닝 콘크리트의 강성을 보강하는 라이닝철근은 공용 중 큰 인장응력이 작용되는 부분에 집중하여 배치하는 것이 가능하며, 이에 따라 종래에 비하여 철근의 사용량을 대폭 절감하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 터널의 내측에 드러나는 라이닝콘크리트를 보강하는 데 있어서, 스스로 직립하는 데 한계가 있는 라이닝철근의 자중을 굴착 깊이에 따라 간격을 두고 배열되는 보강형강에 지지되도록 설치하고 또한 라이닝콘크리트의 미세 균열을 방지하기 위한 와이어메시를 라이닝철근과 보강형강 및 브레이싱재 중 어느 하나 이상에 지지되도록 설치한 후, 라이닝 콘크리트를 타설 양생하여 시공하도록 구성되어, 라이철근의 붕괴에 따른 안전사고를 방지할 수 있으며, 방수막의 파손을 방지하여 누수 가능성을 완전히 배제시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은 규격화된 치수로 생산된 I자 형상 단면의 형강을 이등분한 후, 강판, 강봉, 철근 등의 강재를 결합하여 보강형강을 제작함에 따라, 실질적으로 지보 구조물의 강성에 거의 영향을 미치지 아니하는 복부의 사용량을 줄이면서 강성에 높은 영향을 미치는 플랜지의 단면을 그대로 유지함으로써, 고가의 강재 사용량을 줄여 경제적인 제작이 가능하면서도 높은 강성을 유지하여 높은 지지능력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 적은 용량의 장비로 보강형강을 손쉽게 휨 변형을 시킬 수 있는 잇점도 얻을 수 있다.

그리고, 보강형강의 복부에 유공부가 구비됨으로써 보강형강을 매립하는 라이닝콘크리트와의 밀실한 시공이 가능해지고, 보강형강이 경량화되어 취급이 용이해지는 잇점도 얻을 수 있다.

도1은 종래의 터널 시공 구조를 도시한 도면
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널의 시공 구조를 도시한 도면
도3은 도2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 부분 단면도
도4a 내지도 4e는 도2의 터널의 시공 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면
도5a 내지 도5f는 보강형강을 제작하는 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면
도6a 및 도6b는 본 발명에 적용할 수 있는 형태의 보강형강을 도시한 횡단면도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터널 시공구조(100)는, 지반이나 암반(3)을 굴착하여 형성된 터널(2)의 울퉁불퉁한 굴착면이 평탄면으로 정리되도록 숏크리트를 타설하여 형성된 숏크리트면(110)과, 숏크리트면(110)에 걸쳐 누수를 방지하도록 배치된 방수막(120)과, 방수막(120)의 윤곽에 따라 아치 형상으로 형성된 굴착 깊이에 따라 간격을 두고 배치된 보강형강(130)과, 보강형강(130)에 지지되도록 설치되는 라이닝철근(140)과, 와이어메시(미도시) 및 소정의 두께로 형성되는 라이닝콘크리트(150)로 구성된다.

상기 숏크리트면(110)은 장약을 이용한 발파 또는 터널 보어링 머신(TBM)을 이용하여 터널(2)을 굴착하여 형성되는 울퉁불퉁한 굴착면(3s)을 평탄한 면이 되도록 숏크리트를 고압 분사하여 형성된다. 경우에 따라, 숏크리트면(110)에는 형강으로 지보공이 설치될 수도 있다.

상기 방수막(120)은 굴착된 굴착면에 유입되는 지하수가 완성된 터널 내부로 유입되는 것을 방지하고, 지하수를 의도한 배수로를 통해 관리하기 위하여 숏크리트면(110)의 거의 전면(全面)에 걸쳐 배치된다.

상기 보강형강(130)은 방수막(120)에 대향하는 아치 형상으로 만곡된 형태로 제작되어 터널의 시공현장으로 운송된 후 설치된다. 보강형강은 I자 단면 형상의 형강을 고주파 벤딩에 의해 아치 형상으로 휨 변형시켜 제작할 수도 있지만, 규격화된 I자 형상 단면의 형강(13)을 지그재그 형태로 이등분하여 유공부(c)가 형성되도록 제작되는 것이 좋다.

이를 통해, 지보 구조물의 강성에 거의 영향을 미치지 아니하는 복부(130c)의 사용량을 줄이면서 강성에 높은 영향을 미치는 플랜지(130a, 130b)의 단면을 그대로 유지함으로써, 고가의 강재 사용량을 줄여 경제적인 제작이 가능하면서도 높은 강성을 유지하여 높은 지지 능력을 유지할 수 있고, 보강형강(130)이 경량화되어 취급이 용이해지는 잇점도 얻을 수 있다.

보강형강(130)은 굴착 깊이에 따라 간격을 두고 배열되며, 보강형강(130)의 사이에는 브레이싱재(135)로 연결되어 보강형강(130)이 스스로 직립할 수 있는 상태가 된다. 이 때 보강형강(130)은 라이닝콘크리트(150)를 보강하는 보강재로서의 기능과 라이닝철근(140)의 지지가 주목적이므로 단면의 높이는 대략 80~150mm 내외의 작은 I자 단면을 갖는 형강(130)을 만곡 변형시켜 사용된다.

도4c에 도시된 바와 같이 보강형강(130)을 상호 연결하는 브레이싱재(135)는 일부 이상이 보강형강(130)의 내측 플랜지(130b) 또는 그 근방의 복부를 상호 연결하도록 배치되어, 라이닝철근(140)을 고정하는 데 지지체로서 활용하는 것이 좋다.

상기 라이닝철근(140)은 종래의 터널 시공구조(1)에 사용되던 라이닝철근과는 달리 보강형강(130)에 지지되도록 설치되므로, 사용 중 인장응력이 크게 발생되는 위치에 집중적으로 배치하는 것이 가능하다. 한편, 라이닝콘크리트의 미세균열을 방지하기 위해서는 와이어메시(미도시)가 별도로 설치되는데, 이 때 와이어메시는 보강형강(130)과 라이닝철근(140)과 브레이싱재(135) 중 어느 하나 이상에 지지되도록 설치하면 된다.

도면 중 배수측구 구조물인 '5'는 보강형강(130) 등의 끝단을 지지하는 지지 단턱으로서 굴착 깊이를 따라 콘크리트로 시공될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 터널의 시공 방법을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도4a에 도시된 바와 같이 장약을 발파하거나 터널 보어링 머신(TBM)으로 지반이나 암반(3)을 굴착하여 터널 구멍(2)을 형성한다. 그리고, 터널(2)의 굴착면은 울퉁불퉁하므로, 숏크리트 분사차량(11)을 터널(2)의 내부로 이동시켜가면서 굳지 않은 콘크리트 분말로 이루어진 숏크리트(11a)를 굴착면에 분사 타설하여 양생하는 것에 의해 울퉁불퉁한 굴착면을 매끈한 표면의 숏크리트면(110)으로 정리한다. 굴착 지반에 따라서는 락 볼트나 지보공을 굴착면에 설치한 후 숏크리트면(110)을 시공할 수도 있다.

그 다음, 굴착된 터널의 양측 바닥면에 지지 단턱(5)을 형성하여, 이후 단계에서 설치되는 보강형강(130)을 거치시키는 받침대로 활용할 수도 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도4b에 도시된 바와 같이, 매끄러운 면으로 시공된 숏크리트면(110)에 방수막(120)을 배치한다. 방수막(120)의 배치는 터널(2)의 높이로 작업자를 이동시킬 수 있는 차량(12)을 터널(2)의 내부에서 이동해가면서, 작업자가 방수막(120)을 설치한다.

방수막(120)은 굴착된 지반이나 암반(3)으로부터 터널(2)의 내부로 물이 유입되는 것을 방지하기 위한 것이므로, 소정의 폭을 갖는 방수막(120)이 인접한 방수막과 겹쳐지는 부분(120a)이 생기도록 배치하여 설치되는 것이 바람직하다.

단계 3: 상기 단계 1 및 단계 2와 독립적으로, 보강형강(130)을 준비한다. 보강형강(130)은 I자 단면의 형강을 고주파 벤딩으로 휨 변형시켜 아치 형상으로 제작할 수도 있지만, 도5a 내지 도5f에 도시된 방법으로 제작하는 것이 훨씬 효과적이다.

구체적으로는, 도5a에 도시된 바와 같이 규격화된 치수로 생산된 I자 형상의 단면을 갖는 형강(13)을 준비한다. 형강(13)은 I자 형상의 단면으로 형성됨에 따라, 상부 플랜지(13a)와 하부 플랜지(13b) 및 이들을 연결하는 복부(13c)로 이루어진다.

그리고, 도5b에 도시된 절단선(55)을 따라 I자 형강(13)의 복부를 지그재그 형태로 상부와 하부로 이등분 절단하여 도5c에 도시된 2개의 분절 강형(13', 13")을 생성한다. 이 때, 상부의 분절 강형(13')은 복부(13c')의 하단면(13f')이 서로 일정한 높이의 평탄면으로 형성되고, 마찬가지로 하부의 분절 강형(13")은 복부(13c")의 상단면(13f")이 서로 일정한 높이의 평탄면으로 형성된다.

그 다음, 도5d에 도시된 바와 같이, 각각의 분절 강형(13', 13")을 터널의 라이닝 곡률 반경에 맞도록 휨 변형시킨다. 분절 강형(13', 13")은 하나의 플랜지만 구비되고, 복부(13c', 13c")도 유공부(c)에 대응하는 영역이 구비됨에 따라, 작은 힘으로도 원하는 휨 변형(88)을 가할 수 있다.

그 다음, 미리 준비된 아치 형상으로 굽은 강판(19)을 분절 강형(13', 13")의 복부의 평탄면(13f', 13f")에 용접(55)하여, 도5e에 도시된 바와 같이 아치 형상의 보강형강(130x)을 형성한다. 이에 따라, 보강형강(130x)의 복부에는 유공부(c)가 형성된다.

이와 같이 제작된 보강형강(130x)만으로 터널 내부에 설치되는 보강형강이 될 수도 있고, 도5f에 도시된 바와 같이 제작된 보강형강(130x)을 연결 플레이트(130z) 등을 이용하여 원하는 길이와 치수를 갖도록 종방향으로 연결한 이후에, 연결된 보강형강(130)으로 후술하는 터널 내부에 설치되는 보강형강이 될 수도 있다.

상기와 같이 제작된 보강형강(130 또는 130x, 이하에서는 130으로 통일하여 사용하기로 함)은 형강(13)의 상부 플랜지(13a) 또는 하부 플랜지(13b)가 내측 플랜지(130b)를 형성하고, 분절 강형(13', 13")의 복부에 용접 결합된 강판(19)이 외측 플랜지(130a)를 형성하며, 복부에는 유공부(c)가 형성된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 형강(13)의 상부 플랜지(13a) 또는 하부 플랜지(13b)가 외측 플랜지(130a)를 형성하고, 분절 강형(13', 13")의 복부에 용접 결합된 강판(19)이 내측 플랜지(130b)를 형성할 수도 있다.

한편, 본 발명은 도6a에 도시된 바와 같이 강판(19) 대신 굽은 강관(19')이 용접(55) 결합된 형태의 보강형강(130')이 터널의 시공에 사용될 수도 있고, 도6b에 도시된 바와 같이 한 쌍의 철근(19")이 결합된 형태의 보강형강(130")이 사용될 수도 있다.

단계 4: 방수막(120)을 설치하고 나서, 도5a 내지 도5f의 공정에 의해 제작된 보강형강(130)을 터널(2)의 방수막(120) 내측에 시공한다. 보강형강(130)은 터널의 굴착 깊이 방향(2d)을 따라 간격(L, L')을 두고 배치되며, 굴착 깊이 방향(2d)을 따라 인접한 보강형강(130)들이 상호 브레이싱재(135)로 X자 형태로 연결하여, 다수의 보강형강(130)들이 간격(L, L')을 두고 스스로 직립한 상태로 배열된다.

이 때, 보강형강(130)은 도4c에 도시된 바와 같이 직선 형태로 배열될 수도 있으며, 터널의 굴착 경로에 따라 곡선 형태로 배열될 수 있다. 그리고, 보강형강(130)은 배열 간격(L, L')은 일정한 것이 시공이 편리하지만, 경우에 따라서는 일부 또는 전구간에서 배열 간격이 일정하지 않을 수도 있다.

단계 5: 그리고 나서, 라이닝철근(140)을 보강형강(130)과 브레이싱재(135)에 지지되도록 설치한다. 이 때 라이닝철근(140)은 사용 중 휨모멘트가 크게 발생되는 위치에 집중적으로 배치되는 것이 보다 바람직하다. 그리고 필요에 따라서는 보강형강(130)과 브레이싱재(135)와 라이닝철근(140) 중 어느 하나 이상에 지지되도록 와이어메시(미도시)를 추가로 설치할 수도 있다. 이를 통해 라이닝 콘크리트의 미세균열을 방지할 수 있게 된다.

단계 6: 그리고 나서, 도4e에 도시된 바와 같이 라이닝콘크리트(150)를 타설하기 위한 거푸집(50)을 설치한다. 라이닝콘크리트(150)는 방수막(120)으로부터 소정의 두께 만큼 이격된 내측으로 시공되어야 하므로, 거푸집(50)은 다수로 분할된 형태의 타설면(50s)으로 형성되고, 타설되는 콘크리트의 자중을 견디기 위하여 각 타설면(50s)을 지지하는 다수의 보강재(51)가 설치된다. 그리고, 이 거푸집(50)을 위치 고정하기 위하여, 터널(2)의 중앙부에 프레임(55)을 설치하고, 거푸집(50)과 프레임(55)의 사이에 유압잭(53)이나 간격재(52)를 개재시켜, 거푸집(50)이 견고하게 위치 고정되도록 한다.

그리고 나서, 타설면(50s)과 방수막(120)의 사이 공간(150c)에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 라이닝 콘크리트(150)를 시공한다.

단계 7: 타설된 라이닝 콘크리트(150)가 소정의 강도로 양생되면, 거푸집(50)을 분리시킨다.

상기와 같이 시공된 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 시공 구조(100)는 아치 형상의 보강형강(130)과 이에 지지되도록 설치되는 라이닝철근(140)에 의해 라이닝콘크리트(150)를 튼튼하게 보강할 수 있고 동시에 와이어 메시를 추가로 구비함에 따라, 라이닝철근(140)의 붕괴에 따른 안전사고를 방지함은 물론 종래의 터널구조(1)에 사용되던 앙카(30)를 배제할 수 있게 되어, 앙카 사용에 따른 방수막의 파손에 따른 누수문제를 일거에 해결하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 터널 시공방법에 사용되는 보강형강(130, 130', 130")은 규격화된 치수로 생산된 I자 형상 단면의 형강(13)을 이등분한 후, 강판, 강관, 철근 등의 강재를 결합하여 유공부(c)를 갖도록 제작함에 따라, 실질적으로 지보 구조물의 강성에 거의 영향을 미치지 아니하는 복부의 사용량을 줄이면서 강성에 높은 영향을 미치는 플랜지(130a, 130b)의 단면을 그대로 유지함으로써, 고가의 강재 사용량을 줄여 경제적인 제작이 가능하면서도 높은 강성을 유지하여 높은 지지 능력을 유지할 수 있다.

또한, 보강형강(130, 130', 130")의 복부에 유공부(c)가 구비됨으로써 보강형강(130, 130', 130")을 매립하는 라이닝콘크리트(150)와의 밀실한 시공이 가능해지는 구조적 잇점을 얻을 수 있으며, 유공부(c)를 갖는 보강형강(130)은 경량화되어 취급이 용이해지는 장점도 얻을 수 있다.

100: 터널 시공 구조 110: 숏크리트면
120: 방수막 130: 보강형강
140: 라이닝철근 150: 라이닝콘크리트

Claims (3)

1. 터널 굴착면에 숏크리트를 타설하여 숏크리트면을 형성하는 숏크리트면 형성단계와;
   숏크리트면에 방수막을 시공하는 방수막 시공단계와;
   복부에 중공부를 갖는 다수의 아치 형상의 보강형강을 준비하는 보강형강 준비단계와;
   상기 보강형강을 브레이싱재로 종방향으로 연결하여, 상기 보강형강이 스스로 직립하도록 굴착 깊이를 따라 간격을 두고 배열 설치하는 보강형강 설치단계와;
   상기 보강형강과 상기 브레이싱재에 지지되도록 라이닝철근을 배근하는 라이닝철근 배근단계와;
   상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근 중 어느 하나 이상에 지지되도록 와이어메시를 설치하는 와이어메시 설치단계와;
   상기 보강형강과 상기 브레이싱재와 상기 라이닝철근이 모두 매설되도록 라이닝콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
   상기 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 라이닝콘크리트를 시공하는 라이닝콘크리트 시공단계를;
   포함하고, 상기 보강형강 준비단계는,
   규격화된 치수로 생산된 I자 형상 단면을 갖는 형강을 준비하는 단계와;
   상기 I자 형강의 복부를 지그재그 형태로 상부와 하부를 이등분 절단하여 분절 강형을 생성하되, 상부에서 절단된 분절 강형은 복부 하단면이 일정한 높이의 평탄면으로 형성되고 하부에서 절단된 분절 강형은 복부 상단면이 일정한 높이의 평탄면으로 형성되도록 절단하여, 2개의 분절 강형을 생성하는 분절강형 생성단계와;
   상기 분절강형을 상기 터널의 라이닝의 곡률반경에 맞도록 휨 변형시키는 분절강형 휨변형단계와;
   굽은 강재를 준비하여, 상기 분절강형의 복부 평탄면에 상기 굽은 강재를 용접 결합하여 아치 형상의 상기 보강형강을 형성하는 보강형강 형성단계를;
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 굽은 강재는 평판, 강관, 철근 중 어느 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
3. 삭제

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