KR101167276B1 - 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법 - Google Patents

비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법 Download PDF

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조관희
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Abstract

본 발명은 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법에 관한 것으로서, 터널의 계획단면을 굴착하여 설치되는 파이프 루프와 상기 파이프 루프 안에 타설되는 콘크리트 구조물을 일체로 합성하여 고강도의 루프 구조물(터널 등)을 시공함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 비개착식 일체형 루프 구조물은, 내부가 중공이며 둘레부 중에서 터널의 내부와 대응되는 부분에 외부와 연통하는 관통부(9)가 형성된 다수의 관부재 및 상기 관부재의 내부에 상기 관통부를 통해 외부를 향해 개방되는 지보재 설치홈이 형성되도록 충진되는 모르타르(8)로 이루어지며, 터널의 계획단면을 따라 토피층에 압입 추진되는 파이프 루프(1)(Pipe Roof)와; 상기 파이프 루프의 관부재의 모르타르에 매설되어 일부분이 지보재 설치홈에 돌출되는 하나 이상의 스터드(7)와; 상기 파이프 루프의 관부재의 지보재 설치홈에 삽입되면서 상기 스터드에 고정되는 지보재; 및 상기 지보재의 터널측 안쪽에 콘크리트 타설되어 이루어진 콘크리트 구조물을 포함한다.
본 발명에 의한 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법은, 터널의 추진기지 및 도달 기지를 축조한 후, 상기 추진기지에서 도달기지까지 터널의 계획단면의 둘레면을 따라 토피층에 다수개의 관부재를 압입 추진하여 파이프 루프(Pipe Roof)를 형성하는 제1단계와; 상기 파이프 루프의 각 관부재의 내부에 모르타르를 타설하는 한편, 상기 관부재의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 외부를 향해 개방된 다수의 지보재 설치홈을 형성하면서 상기 지보재 설치홈에 스터드를 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 형성된 지보재 설치홈에 지보재를 삽입함과 아울러 상기 스터드를 상기 지보재에 고정하는 제3단계와; 상기 각 지보재와 일정간격을 두고 터널의 계획단면의 테두리 면을 따라 거푸집을 설치하고 상기 파이프 루프의 관부재 사이와 거푸집의 사이 공간까지 콘크리트를 타설하여 콘크리트 구조물을 시공하는 제4단계;로 이루어진다.

Description

비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법{ALL-IN-ONE STRUCTURE ROOF TUNNEL METHOD}
본 발명은 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터널의 계획단면을 굴착하여 설치되는 루프(예를 들어 파이프 루프)와 상기 루프 안에 타설되는 콘크리트 구조물을 일체로 합성하여 고강도의 루프 구조물(터널 등 모든 루프 구조물을 포함)을 시공함으로써 구조적으로 안전하고 시공성과 경제성이 우수한 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법에 관한 것이다.
본원발명의 배경기술로는 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 '매립식 지보재 루프식 터널공법'이 있다.
상기한 종래 '매립식 지보재 루프식 터널공법'은 도 7에 도시한 단계를 따라 다음과 같이 시공된다.
터널의 추진 기지 및 도달 기지를 축조한 상태에서, 추진 기지로부터 도달 기지까지 파이프 루프(Pipe Roof)를 형성하기 위해 터널의 계획단면을 따라 토피층에 강관을 압입 추진하는 단계와, 상기 압입 추진된 각 강관의 내부에 터널의 계획단면 방향을 향하여 일정 간격으로 스페이스 블록을 고정 부착하고, 강관 내부에 모르타르를 그라우팅 타설하는 단계와, 터널의 계획단면을 굴착하면서 상기 강관의 스페이스 블록이 부착된 부위를 절개하여 스페이스 블록에 의해 모르타르가 침범하지 않은 빈공간으로 이루어진 관통부를 형성하고, 각 강관의 관통부를 따라 상기 강관에 대해 종방향으로 강재 지보공을 삽입하여 매설하는 단계 및, 터널 계획단면의 굴착 및 강재 지보공의 매설이 완료되면, 굴착부의 내부에 터널 구조물을 추진하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그러나, 상기한 종래 '매립식 지보재 루프식 터널공법'은 강재 지보공을 각 강관의 관통부를 통해 삽입하여 설치할 때, 삽입 후 매설에 의해서만 강재 지보공을 고정하고 있기 때문에 상기 강재 지보공이 불안정하게 설치되므로 향후 굴착부의 내부에 터널 구조물을 추진한 후에도 터널의 구조적인 안정성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 문제가 있다.
또한, 상기한 종래 '매립식 지보재 루프식 터널공법'에서도 파이프 루프와 강재 지보공은 여전히 터널을 시공하기 위한 가설 구조물로 설치하고 있기 때문에, 상기 가설 구조물 이후에 본체 구조물을 시공하여야 하므로 굴착 단면이 커질 수밖에 없고, 이에 따라 시공비가 많아지고 공기가 길어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0989984호
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로서, 터널을 시공하기 위해 상기 터널의 계획단면을 따라 관부재인 강관을 이용하여 파이프 루프를 설치한 후, 상기 파이프 루프의 각 강관 내에 스터드와 함께 스페이스 블록을 다수개 배치하여, 상기 각 강관 외부에서 관통부를 통해 스페이스 블록을 제거하면, 각 강관 내부의 비어있는 공간(지보재 설치홈) 내에 스터드가 모르타르에 고정되어 있어, 각 강관의 관통부를 통해 각각 삽입되는 지보재와 상기 스터드를 연결하여 상기 각 지보재가 확실하게 각 강관에 고정되도록 하며, 상기 파이프 루프 및 지보재와 함께 터널의 계획단면 테두리를 콘크리트로 타설하여, 상기 파이프 루프와 지보재 및 콘크리트로 타설된 콘크리트 구조물이 일체화된 본체 구조물로 되는 터널 구조물로 시공함으로써, 상기 터널 구조물의 사방 폭을 대폭적으로 줄일 수 있도록 한 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법을 제공하려는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 파이프 루프의 각 강관 사이를 연결철판으로 연결하여 각 강관 사이의 결속력을 높여주고 상기 연결철판의 안쪽 면으로는 방수시트를 부착하여, 터널 구조물의 방수능력을 향상시킬 수 있도록 한 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법을 제공하려는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 비개착식 일체형 루프 구조물은, 본 발명에 의한 비개착식 일체형 루프 구조물은, 내부가 중공이며 둘레부 중에서 터널의 내부와 대응되는 부분에 외부와 연통하는 관통부가 형성된 다수의 관부재 및 상기 관부재의 내부에 상기 관통부를 통해 외부를 향해 개방되는 지보재 설치홈이 형성되도록 충진되는 모르타르로 이루어지며, 터널의 계획단면을 따라 토피층에 압입 추진되는 파이프 루프(Pipe Roof)와; 상기 파이프 루프의 관부재의 모르타르에 매설되어 일부분이 지보재 설치홈에 돌출되는 하나 이상의 스터드와; 상기 파이프 루프의 관부재의 지보재 설치홈에 삽입되면서 상기 스터드에 고정되는 지보재; 및 상기 지보재의 터널측 안쪽에 콘크리트 타설되어 이루어진 콘크리트 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 비개착식 일체형 루프 구조물공법은, 터널의 추진기지 및 도달 기지를 축조한 후, 상기 추진기지에서 도달기지까지 터널의 계획단면의 둘레면을 따라 토피층에 다수개의 관부재를 압입 추진하여 파이프 루프(Pipe Roof)를 형성하는 제1단계와; 상기 파이프 루프의 각 관부재의 내부에 모르타르를 타설하는 한편, 상기 관부재의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 외부를 향해 개방된 다수의 지보재 설치홈을 형성하면서 상기 지보재 설치홈에 스터드를 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 형성된 지보재 설치홈에 지보재를 삽입함과 아울러 상기 스터드를 상기 지보재에 고정하는 제3단계와; 상기 각 지보재와 일정간격을 두고 터널의 계획단면의 테두리 면을 따라 거푸집을 설치하고 상기 파이프 루프의 관부재 사이와 거푸집의 사이 공간까지 콘크리트를 타설하여 콘크리트 구조물을 시공하는 제4단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법에 의하면, 지보재를 파이프 루프의 각 강관에 삽입하여 스터드에 의해 확실하게 고정하기 때문에, 터널의 계획단면의 내부공간 확보가 충분하게 이루어지는 효과가 있다.
또, 파이프 루프의 각 강관 사이를 지수재(止水材)로 사용되는 연결철판으로 연결함으로써 설치가 간단해지고, 상기 연결철판에 부착되는 방수시트가 2차로 지수재의 역할을 함으로써 지수성(止水性)이 우수하며, 기계식 굴착이 가능한 효과가 있다.
또한, 종래 가설 구조물이었던 상기 파이프 루프와 지보재가 콘크리트 타설로 시공된 콘크리트 구조물과 함께 본체 구조물로써 일체화된 터널 구조물로 되기 때문에, 상기 터널 구조물의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있고, 따라서, 경제적인 면에서 공사기간을 줄일 수 있어 시공비가 절감되고, 시공성과 안정성이 우수해지는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물의 정면도.
도 1b는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물의 중요부 발췌도.
도 2는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 압입 추진된 강관 내부에 스페이스 블록이 설치되어 있는 상태를 나타낸 정면도 및 내부 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 지보재 삽입 부위를 절개하여 스페이스 블록를 제거하는 상태를 보여주는 강관의 외부 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 강관의 관통부를 통해 지보재를 삽입하여 스터드와 고정한 상태를 보여주는 사시도.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 터널을 시공하는 공정을 순서적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법의 시공 순서도.
도 7은 종래 '매립식 지보재 루프식 터널공법의 시공순서도.
이하, 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 및 이 시공 공법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물의 정면도를 도시한 것이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물(터널을 예로 들어 도시하고 설명한다)은, 관부재인 강관(1a)으로 이루어진 파이프 루프(1)와 지보재로 예컨대 H빔(2)(지보재는 H 빔(2)으로 한정되지 않는다) 및 콘크리트 타설에 의해 완성되는 콘크리트 구조물(3)로 이루어지며, 특히 후술하는 스터드(7)에 의해 강관(1a)과 H빔(2)이 연결 및 일체화되어 규모를 줄인 파이프 루프(1)와 H빔(2) 및 콘크리트 구조물(7)에 특징이 있다.
파이프 루프(1)는 터널의 추진기지와 도달기지를 축조한 상태에서, 계획단면 사방 둘레를 따라 강관(1a)을 나란히 압입 추진하여 예를 들어, 사각 박스형, 아치형 등으로 구성된 것이다. 본 발명은 루프와 콘크리트 구조물을 스터드와 지보재 등을 통해 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는바, 파이프 루프로 한정되지 않고 루프를 구성하는 모든 것이 가능하다.
H빔(2)은 스터드(7)를 매개로 하여 파이프 루프(1)의 강관(1a)에 연결되어 고정되며 상세한 연결구성에 대해서는 후술한다.
콘크리트 구조물(3)은 파이프 루프(1)의 강관(1a) 사이에서 H빔(2)과 약간의 간격을 둔 계획단면 내의 둘레 위치까지 콘크리트가 타설되어 구성된 것으로 이에 대해서도 상세한 구성은 후술한다.
한편, 도 1a와 도 1b에 도시된 것처럼, 파이프 루프(1)의 각 강관(1a) 사이의 바깥쪽에는 각 강관(1a)을 서로 연결하여 결속력을 높여주고 1차 지수재(止水材)의 역할도 하는 연결철판(4)이 설치되며, 연결철판(4)의 안쪽 면과 양쪽의 강관 외부면 일부까지 연결되는 부위에는 2차 지수재(止水材)의 역할을 하는 방수시트(5)가 부착된다.
이상은 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물의 개략적인 구성을 설명한 것으로, 더욱 상세한 구성은 강관(1a)과 H빔(2)의 연결고정 및 비개착식 일체형 루프 구조물공법에서 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 압입 추진된 강관 내부에 스페이스 블록이 설치되어 있는 상태를 나타낸 정면도 및 내부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 지보재 삽입 부위를 절개하여 스페이스 블록를 제거하는 상태를 보여주는 강관의 외부 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 강관의 관통부를 통해 지보재를 삽입하여 스터드와 고정한 상태를 보여주는 사시도를 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 터널의 시공을 위해 터널의 입구로부터 출구까지 터널의 굴착 형상을 따라 압입 추진되는 강관(1a)의 내부에 일정 간격을 따라 스페이스 블록(6)을 스터드(7)와 함께 설치하게 되는데, 스페이스 블록(6)의 부착 위치는 터널의 계획단면을 향해서 부착될 수 있도록 한다.
스페이스 블록(6)은 지보재인 H 빔(2)을 설치하기 위한 지보재 설치홈을 형성하는 것으로, 강관(1a) 내측의 일부 영역(즉, 해당 스페이스 블록(6)의 몸체가 차지하는 영역)을 부분적으로 밀폐할 수 있도록 예를 들어, 반 원통 형상의 강재로 제작될 수 있다.
스터드(7)는 스페이스 블록(6)의 바깥쪽 반원 면(반 원통형의 지름 면)에서 아래 위로 2개씩 총 4개가 한 조로 사용되며, 강관(1a) 내부로 돌출되어 있고 스페이스 블록(6)과 자유롭게 분리할 수 있도록 스페이스 블록(6)을 관통하여 삽입될 수 있다.
스페이스 블록(6)은 강관(1a)의 내측에서 용접에 의해 고정될 수 있고, 스페이스 블록(6)의 설치 부위 외측으로는 해당 스페이스 블록(6)이 설치된 부위임을 가시적으로 파악할 수 있도록 마킹으로 표시하는 것이 바람직하다.
한편, 스페이스 블록(6)의 설치 간격은 터널의 용적이나 터널 굴착 깊이, 토질 등의 시공 조건에 따라 얼마든지 가변적으로 적용할 수 있도록 한다.
스페이스 블록(6)이 설치된 각 강관(1a)의 내측에는 모르타르가 주입되어 타설되는데, 스페이스 블록(6)의 설치 부위에는 모르타르가 침범하지 못하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 강관(1a)의 내부에 모르타르(8)가 그라우팅 타설되어 있는 상태에서, 강관(1a)의 스페이스 블록(6)이 부착된 강관의 일부(10a)를 절개한 후 스페이스 블록(6)을 함께 제거하면, 강관(1a)의 바깥면에는 관통부(9)가 형성되고, 관통부(9)와 대응되는 강관(1a) 내부에는 스페이스 블록(6)이 차지하는 공간에 의해 모르타르가 침범하지 않게 되어 비어있는 공간(외부를 향해 개방된 지보재 설치홈)으로 남아있게 되지만, 강관(1a) 내부의 모르타르(8)에 아래 위로 2개씩 4개가 한 조로 된 스터드(7)가 고정되어 있으므로 스페이스 블록(6)의 제거 후에 한 4개의 스터드(7)는 강관(1a)의 비어있는 공간에 배치된다.
관통부(9)의 관통 폭 치수와 상기 스페이스 블록(6)의 폭 치수는 지보재인 H빔(2)(도 4 참조)의 한쪽 날개부(2a)의 폭 치수와 동등하게 되도록 하여, H빔(2)의 한쪽 날개부(2a)가 관통부(9)에 충분히 삽입될 수 있도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스페이스 블록(6)이 제거된 강관(1a)의 관통부(9)를 통해 지보재인 H빔(2)이 강관(1a)의 비어있는 공간으로 삽입되고, 강관(1a)의 비어있는 공간 내에 있는 4개의 스터드(7)가 H빔(2)의 한쪽 날개부(2a)의 양쪽에서 관통하여 고정됨으로써 H빔(2)은 강관(1a)과 일체화되면서 고정된다.
이와 같이 H빔(2)의 한쪽 날개부(2a)를 스터드(7)에 의해 강관(1a)에 연결하여 고정하는 과정은 강관(1a)의 길이 방향을 따라 규칙적으로 절개되어 배열된 관통부(9)마다 각각의 H빔(2)을 삽입하여 규칙적으로 배치될 수 있도록 하고, H빔(2)에 의해 서로 인접하는 강관(1a)들이 연결될 수 있도록 한다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법에 따라 터널을 시공하는 공정을 순서적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법의 시공순서도를 도시한 것이다.
도 6을 참조하여 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터널의 추진기지 및 도달기지를 축조하여 설치한 상태에서(단계 S10), 도 5a에 도시된 바와 같이 터널의 형상 및 크기에 맞추어 추진기지로부터 도달기지까지 다수개의 강관(1a)을 각각 순서적으로 압입하여 추진한 후(단계 S11), 각 강관(1a)과 강관(1a)의 사이에 연결철판(4)을 연결함으로써 파이프 루프(1)를 형성할 수 있도록 한다(단계 S12).
여기서, 연결철판(4)은 강관(1a) 사이를 완전히 덮고 있어 토피층으로부터 수분이 침투하는 것을 방지하는 방수성을 갖도록 한 것으로, 이러한 연결철판(4)은 상기한 바와 같이 1차 지수재(止水材)의 역할을 하게 된다.
다음에, 상기 단계 S12의 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 압입 추진된 다수개의 강관(1a)마다 해당 강관(1a)의 내측으로 반 원통 형상의 스페이스 블록(6)을 스터드(7)와 함께 일정 간격으로 규칙적으로 부착할 수 있도록 하되, 그 부착 위치가 터널의 계획 단면을 향하도록 설치(즉, 터널의 상부에 추진된 강관(1a)인 경우 강관(1a)의 하부, 터널 하부에 추진된 강관(1a)인 경우 강관(1a)의 상부, 터널의 좌/우 측면에 추진된 강관(1a)인 경우 강관(1a)의 우/좌 측면 방향으로 설치)하게 된다(단계 S13).
여기서, 스터드(7)는 스페이스 블록(6)의 아래와 위에서 일정간격을 두고 2개씩 4개가 한 조로 되어 관통되면서 강관(1a)의 내부로 돌출되어 있도록 하며, 스페이스 블록(6)에서 자유롭게 분리될 수 있도록 한다.
다음에, 각 강관(1a)의 내측에 스페이스 블록(6)이 스터드(7)와 함께 설치된 이후에는, 도 5c에 도시한 바와 같이 시멘트 모르타르의 주입 배관을 각 강관(1a)에 배치하여 모르타르(8)를 주입함에 의해 해당 각 강관(1a)의 내부에 대해 모르타르 그라우팅 타설을 진행한다(단계 S14).
다음에, 각 강관(1a)의 내부에 대해 모르타르 그라우팅 타설이 이루어지면, 도 5d에 도시된 바와 같이 굴착기를 이용하여 터널의 계획단면에 대한 내부 굴착을 진행하게 되고, 내부굴착에 의해 상기 압입 추진된 각 강관(1a)이 드러날 때마다 스페이스 블록(6)의 설치 부위를 절개하여 관통부(9)를 형성하면서 절개된 강관의 일부(10a)를 상기 스페이스 블록(6)과 함께 제거한다. 이렇게 되면 관통부(9)(도 3참고) 내의 강관(1a) 내부에는 스페이스 블록(6)의 제거에 의해 스페이스 블록(6)이 차지했던 공간만큼 모르타르가 침범하지 못한 비어있는 공간을 확보하게 되고, 상기 비어있는 공간 내에는 모르타르(8)에 아래 위로 2개씩 고정된 4개의 스터드 한 조로로 배치된다(단계 S15).
여기서, 강관(1a) 사이의 연결철판(4)의 안쪽으로 방수시트(5)(도 1b참고)를 부착하도록 함으로써 방수시트(5)는 토피층으로부터 수분의 침투를 1차적으로 막는 연결철판(4)에 이어 방수성을 갖는 2차 지수재(止水材)의 역할을 하게 된다.
다음에, 도 5e에 도시된 바와 같이 관통부(9)가 형성된 위치에서 각 강관(1a)의 추진 방향에 대해 종방향으로 지보재인 H빔(2)을 강관(1a)의 비어있는 공간으로 삽입하고, 상기 비어있는 공간에서 모르타르(8)에 고정된 아래 위로 2개씩 4개의 스터드(7)를 H빔(2)의 한쪽 날개부(2a)의 양쪽에서 아래 위로 관통시켜 H빔(2)에 고정한다. 이렇게 각 강관(1a)의 한쪽 날개부(2a)에 스터드(7)를 이용하여 H빔(2)을 고정하는 작업은 터널의 상부 및 하부에 압입 추진된 강관(1a)과 터널 좌/우측에 압입 추진된 강관(1a)에 대해 모두 실시할 수 있도록 함으로써 터널의 전체 단면에 대해 지지력이 확보될 수 있도록 한다(단계 S16).
상기 각 강관(1a)의 스페이스 블록(6) 설치 부위에 대한 절개와 지보재인 H빔(2)의 연결 고정은 터널의 계획단면에 대한 굴착을 진행하면서 연속적으로 진행이 이루어지게 되는데, 터널의 도달기지까지 상기한 연속적인 작업이 완료되지 않으면(단계 S17에서 NO), 상기 단계 S15 및 단계 S16의 과정을 반복적으로 수행하게 되지만, 상기 연속 작업이 완료되면(단계 S17에서 YES) 다음 단계인 콘크리트 타설 작업을 실행한다).
다음에, 도 5f에 도시한 바와 같이 강관(1a)과 H빔(2)이 일체화된 파이프 루프(1)의 터널 계획단면 내의 하부에 위치하는 H빔(2)의 다른 쪽 날개부(2b)에 밀착하여, 하부 면 전체에 기초 보강철근(11)을 배근하고, 보강철근(11)과 약간의 간격을 두고 거푸집(미도시)을 설치한 상태에서, 강관(1a) 사이의 연결철판(4)과 상기 거푸집 사이 공간의 하부 전체를 콘크리트로 타설(12a)한다(단계 S18).
다음에, 도 5g에 도시한 바와 같이 강관(1a)과 H빔(2)이 일체화된 파이프 루프(1)의 터널 계획단면 내의 좌우 측면, 즉 양쪽 벽체에 위치하는 H빔(2)의 다른 쪽 날개부(2b)에 밀착하여, 양쪽 벽면 전체에 기초 보강철근(11)을 배근하고, 상기 보강철근(11)과 약간의 간격을 두고 거푸집(미도시)을 설치한 상태에서, 상기 강관(1a) 사이의 연결철판(4)과 상기 거푸집 사이 공간의 양쪽 벽체 전체를 콘크리트로 타설(12b)한다(단계 S19).
다음에, 도 5h에 도시한 바와 같이 강관(1a)과 H빔(2)이 일체화된 파이프 루프(1)의 터널 계획단면 내의 상부에 위치하는 H빔(2)의 다른 쪽 날개부(2b)에 밀착하여, 상부 면 전체에 기초 보강철근(11)을 배근하고, 보강철근(11)과 약간의 간격을 두고 거푸집(미도시)을 설치한 상태에서, 강관(1a) 사이의 연결철판(4) 상기 거푸집 사이 공간의 상부 전체를 콘크리트로 타설(12c)하여 하부 및 양쪽 벽체와 함께 예를 들어 ㅁ자 형상의 콘크리트 구조물(3)을 시공함으로써 최종적으로 터널을 완성하게 된다(단계 S20).
이와 같이 콘크리트 구조물(3)까지 시공되면 완성된 터널은 콘크리트 구조물(3)의 바깥쪽 둘레 내부에 서로 고정된 강관(1a)과 H빔(2)이 매설되어 있어, 강관(1a)으로 이루어진 파이프 루프(1)와 H빔(2) 및 콘크리트 구조물(3)이 일체로 합성되는 터널의 본 구조물을 이루게 된다.
따라서, 파이프 루프(1)를 사장시키지 않고 H빔(2)과 함께 콘크리트의 타설로 터널의 본체 구조물을 이루기 때문에, 종래 콘크리트를 타설하거나 콘크리트 블록만으로 터널의 본 구조물을 형성할 때보다 콘크리트의 사방 폭이 가설 구조물인 파이프 루프(1)의 강관(1a)과 H빔(2)의 폭만큼 줄어들게 된다.
즉, 종래에는 터널의 콘크리트 구조물의 사방 폭이 약 1000㎜이고, 사장되는 강관과 지보재의 폭이 약 800～1000㎜이므로 전체 폭이 1800～2000㎜로 되지만, 본 발명에서는 약 500～600㎜ 폭의 강관(1a)과 H빔(2)이 본체 구조물에 포함되므로 콘크리트 구조물(3)은 사방 폭을 400～500㎜ 정도로 타설하면 되기 때문에, 전체 폭이 1000～1100㎜ 정도밖에 되지 않아 그만큼 자재비가 절약되고 시공기간이 짧아져 시공성과 경제성 등이 좋아지게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 비개착식 일체형 루프 구조물 및 터널공법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1 : 파이프 루프 1a : 강관
2 : H빔 2a : H빔의 한쪽 날개부
2b : H빔의 다른 쪽 날개부 3 : 콘크리트 구조물
4 : 연결철판 5 : 방수시트
6 : 스페이스 블록 7 : 스터드
8 : 모르타르 9 : 관통부
10a : 강관의 일부 11 : 보강철근

Claims (9)

  1. 내부가 중공이며 둘레부 중에서 터널의 내부와 대응되는 부분에 외부와 연통하는 관통부(9)가 형성된 다수의 관부재 및 상기 관부재의 내부에 상기 관통부를 통해 외부를 향해 개방되는 지보재 설치홈이 형성되도록 충진되는 모르타르(8)로 이루어지며, 터널의 계획단면을 따라 토피층에 압입 추진되는 파이프 루프(1)(Pipe Roof)와;
    상기 파이프 루프의 관부재의 모르타르에 매설되어 일부분이 지보재 설치홈에 돌출되는 하나 이상의 스터드(7)와;
    상기 파이프 루프의 관부재의 지보재 설치홈에 삽입되면서 상기 스터드에 고정되는 지보재; 및
    상기 지보재의 터널측 안쪽에 콘크리트 타설되어 이루어진 콘크리트 구조물을 포함하고,
    상기 스터드는 일측이 상기 파이프 루프의 각 관부재 내의 안쪽에 고정된 스페이스 블록에 분리 가능하게 삽입되면서 타측이 상기 관부재 내부에 배치되어 상기 모르타르를 통해 일체로 합성되고, 상기 지보재 설치홈은 상기 모르타르의 양생 후 상기 관부재의 절개와 스페이스 블록의 제거를 통해 형성되어 상기 스터드가 외부를 향해 돌출되도록 함으로써 상기 지보재에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 파이프 루프는, 상기 관부재들 사이에 개재되어 근접되는 관부재를 연결하는 연결철판(4) 및 상기 연결철판의 일면에 부착되는 방수시트(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지보재는 H빔으로써 상기 H빔의 한쪽 날개부에 상기 스터드가 고정되는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물.
  5. 터널의 추진기지 및 도달 기지를 축조한 후, 상기 추진기지에서 도달기지까지 터널의 계획단면의 둘레면을 따라 토피층에 다수개의 관부재를 압입 추진하여 파이프 루프(Pipe Roof)를 형성하는 제1단계와;
    상기 파이프 루프의 각 관부재의 내부에 모르타르를 타설하는 한편, 상기 관부재의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 외부를 향해 개방된 다수의 지보재 설치홈을 형성하면서 상기 지보재 설치홈에 스터드를 설치하는 제2단계와;
    상기 제2단계를 통해 형성된 지보재 설치홈에 지보재를 삽입함과 아울러 상기 스터드를 상기 지보재에 고정하는 제3단계와;
    상기 각 지보재와 일정간격을 두고 터널의 계획단면의 테두리 면을 따라 거푸집을 설치하고 상기 파이프 루프의 관부재 사이와 거푸집의 사이 공간까지 콘크리트를 타설하여 콘크리트 구조물을 시공하는 제4 단계를 포함하고,
    상기 제2단계는, 스터드가 분리 가능하도록 돌출된 스페이스 블록을 상기 관부재의 내부에 일정간격을 두고 연속적으로 고정한 후, 상기 관부재 내를 모르타르로 충진하고,
    상기 제3단계는, 상기 각 관부재의 바깥쪽의 스페이스 블록 부분을 절개하여 관통부를 형성한 후, 상기 관통부를 통해 상기 각 스페이스 블록을 제거하여 지보재 설치홈을 형성하고, 상기 지보재 설치홈에 지보재를 설치하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1단계는 상기 관부재들의 사이에 연결철판을 설치하여 상기 파이프 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1단계는 상기 관부재들 사이에 결합된 상기 연결철판의 터널의 계획단면 쪽에 방수시트를 부착하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3단계는 지보재는 H 빔으로서 각 관부재의 관통부를 통해 형성된 지보재 설치홈에 삽입된 H빔의 한쪽 날개부를 상기 관부재 내의 모르타르에 고정된 스터드와 연결하여 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 일체형 루프 구조물 시공 공법.
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