KR101194102B1

KR101194102B1 - 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법

Info

Publication number: KR101194102B1
Application number: KR1020100018662A
Authority: KR
Inventors: 위준복
Original assignee: 위준복
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2012-10-24
Also published as: KR20100099068A

Abstract

본 발명은 지중에 비개착식으로 터널 구조물을 시공하기 위한 콘크리트 구조물 터널 굴착 공법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 지중 매설 경로를 따라 정확한 위치에 터널 구조물을 정밀하게 시공할 수 있도록 하고, 터널 구조물을 지중에 압입시 터널 구조물에 작용되는 지반과의 마찰력을 최소화시켜 용이하게 터널 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있도록 하는 콘크리트 구조물 터널 굴착 공법에 관한 것이다.
본 발명은, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법에 있어서, 터널을 시공할 장소의 양편을 굴착하여 소정깊이의 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 형성하는 제1단계; 터널 구조물(60)을 지중에 압입하기 위한 다수의 전진 압입잭(30)을 상기 추진기지(10)에 설치하는 제2단계; 터널 구조물(60)의 전방에 위치하여 터널 구조물의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 형성하고, 상기 선단 구조물(40)의 소정위치에 다수의 가이드 파이프(50)를 결합고정시키는 제3단계; 상기 선단 구조물(40)의 후방으로 상기 터널 구조물(60)을 위치시킨 후, 선단 구조물(40)의 전방을 굴착함과 동시에, 상기 터널 구조물(60)의 후방에 위치하는 상기 전진 압입잭(30)을 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 함께 지중으로 압입 전진시키는 제4단계; 및 최전방에 위치하는 상기 터널 구조물(60)이 상기 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 순차적으로 반복하여 후방에 위치시킨 후, 지중으로 압입시켜 터널을 완성하는 제5단계;로 이루어진다.

Description

콘크리트 터널 구조물 굴착 공법{The Excavation Method of Concrete Tunnel Construction}

본 발명은 지중에 비개착식으로 터널 구조물을 시공하기 위한 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 지중 매설 경로를 따라 정확한 위치에 터널 구조물을 정밀하게 시공할 수 있도록 하고, 터널 구조물을 지중에 압입시 터널 구조물에 작용되는 지반과의 마찰력을 최소화시켜 용이하게 터널 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있도록 하는 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법에 관한 것이다.

일반적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 시공 공법이 사용되고 있으며, 대표적인 터널 구조물 시공공법으로는 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착하여 터널 구조물을 시공한 후 개착되어진 토사를 시공된 터널 구조물의 위로 덮어 시공을 완성하는 오픈 트랜치 공법(Open Trench Method ; 이하 OTM)이 있다. 또한, 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착하지 않고 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 있다.

그밖에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로, 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 하부에 지하 구조물을 시공하는 루프 파이프 공법(Roof Pipe of Method)등이 있다.

상기한 오픈 트랜치 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) 및 지상의 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.

그러나, 이와 같은 오픈 트랜치 공법은 터널 시공시에 지반을 개착한 상태에서 터널 시공이 진행되어 지상의 도로나 건물 등에 의해 터널 시공장소가 큰 제약을 받게 되는 문제점이 있었고, 쉴드보링공법의 경우에는 굴착방향의 정밀한 설정이 어려울 뿐만 아니라 시공 구조물의 전단이 지반에 오픈되어 있어 연약지반이거나 지하수 등을 동반한 지반인 경우 지반이 무너져 내릴 위험성이 있었다.

쉴드보링공법의 경우, 지중으로 터널 구조물을 압입 하여야 할 거리가 길거나 지반이 단단한 경우에는 지중으로 압입되는 구조물의 외측면으로 과도한 토압과 지반과의 마찰에 의한 압입 저항력이 발생하여 압입하는 과정에서 터널 구조물이 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 부등침하 방지와 추진레일을 겸하는 가이드 파이프를 먼저 추진기지로부터 도달기지까지 지중에 시공한 후, 상기 가이드 파이프 상부면에 구조물을 위치시켜 압입시공하는 경우에는, 터널 구조물 하단에 적어도 두 개의 개별 가이드 파이프를 각각 먼저 지중 압입 시공하여야 하고, 이 과정에서 각각의 가이드 파이프를 동일 높이와 간격으로 균일하게 시공하여야 하나, 개별적으로 가이드 파이프를 지중에 시공하는 방법으로는 균일한 높이와 간격으로 지중으로 압입추진 하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 안출된 것으로, 터널 구조물을 시공할 지반을 개착하지 않고, 터널 구조물을 지중에 시공할 수 있도록 하고,

터널 구조물을 시공할 매설경로를 따라 정확한 위치에 터널 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있도록 하며,

구조물 하단에 위치하게 되는 다수의 가이드 파이프들을 균일한 높이와 간격으로 구조물과 동시에 지중 압입 추진될 수 있도록 하고,

또한, 터널 구조물을 지중으로 압입 하여야 할 거리가 장거리이거나, 지반이 단단한 경우에도 지반과 터널 구조물의 마찰력과 전방에서 가해지는 토압을 최소화하여 압입과정에서 터널 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법에 있어서, 터널을 시공할 장소의 양편을 굴착하여 소정깊이의 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 형성하는 제1단계; 터널 구조물(60)을 지중에 압입하기 위한 다수의 전진 압입잭(30)을 상기 추진기지(10)에 설치하는 제2단계; 터널 구조물(60)의 전방에 위치하여 터널 구조물의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 형성하고, 상기 선단 구조물(40)의 하부 외측에 다수의 가이드 파이프(50)를 상기 선단 구조물(40)의 추진방향을 길이방향으로 고정설치하는 제3단계; 상기 선단 구조물(40)의 후방으로 상기 터널 구조물(60)을 위치시킨 후, 선단 구조물(40)의 전방을 굴착함과 동시에, 상기 터널 구조물(60)의 후방에 위치하는 상기 전진 압입잭(30)을 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 함께 지중으로 압입 전진시키는 제4단계; 및 최전방에 위치하는 상기 터널 구조물(60)이 상기 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 반복 순차적으로 후방에 위치시킨 후, 지중으로 압입시켜 터널을 완성하는 제5단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법을 제공한다. 본 발명에 따른 가이드 파이프(50)는 터널 구조물(60)의 하부면에만 위치하거나, 상부 및 하부면 모두에 위치하도록 선단구조물(40)에 결합고정되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착 공법은, 제3단계에서, 상기 선단 구조물(40)의 최외곽 둘레 내부에 상기 터널 구조물(60)의 최외곽 둘레가 포함되어 위치되도록, 상기 선단 구조물(40)이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 제3단계에서, 상기 선단 구조물(40)의 지중으로의 진행을 유도하며, 지중으로의 압입 진행 중 토사가 유입되는 개방홀(71)이 전방에 다수 형성되는 유도관(70)을; 상기 선단 구조물(40)의 전방에 구비할 수 있다. 상기 제3단계에서, 상기 선단 구조물(40)의 내부에는, 상기 개방홀(71)을 통해 상기 선단 구조물(40)의 내부로 유입되는 토사의 일시 유입을 차단하는 토사유입 차단벽(72)이 개폐가능하게 형성될 수도 있다. 또한, 상기 선단 구조물(40)의 내부에 형성되는 상기 토사유입 차단벽(72)을, 소정의 위치에 관통되어 개폐가능한 개폐홀(73)이 형성되는 다수의 개폐도어(74)가 개폐가능하게 형성되어 구성될 수 있다. 상기 제3단계에서, 상기 선단 구조물(40)의 전방에 구비되는 상기 유도관(70)은 반경이 다른 다수의 중공관(75)으로 형성되고, 상기 다수의 중공관(75)은 전방에서 후방으로 갈수록 그 반경이 큰 중공관(75)이 배치결합되어 다단으로 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1단계는, 상기 추진기지(10)와 도달기지(20)를 시공한 후, 상기 추진기지(10)에서 도달기지(20)로 관통하여 연결되는 파이롯트 홀(80)을 소정 반경으로 형성하는 단계;를 더 포함하고, 제3단계에서, 돌출되게 형성되어 상기 파이롯트 홀(80)에 삽입되는 유도팁(76)이 상기 유도관(70)의 최전방에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 제3단계에서, 가이드파이프(50)는 선단 구조물(40)의 상부 외측에 다수 개가 더 설치되거나, 선단구조물(40)의 상부 내측에 다수 개가 더 설치될 수 있다. 이는 추진력을 각 파이프로 분산하여 콘크리트가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법은, 터널 구조물을 시공할 지반을 개착하지 않고, 터널 구조물을 지중에 시공할 수 있도록 함과 아울러, 터널 구조물을 시공할 매설경로에 따른 진행방향의 조정이 가능하고, 정확한 위치에 터널 구조물을 지중에 압입 시공할 수 있으며,

구조물 하단에 위치하게 되는 다수의 가이드 파이프들을 균일한 높이와 간격으로 구조물과 동시에 지중 압입 추진할 수 있고,

또한, 터널 구조물을 지중으로 압입 하여야 할 거리가 장거리이거나, 지반이 단단한 경우에도 지반과 터널 구조물의 마찰력과 전방에서 가해지는 토압을 최소화하여 압입과정에서 터널 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 연약지반의 지중에 터널 구조물을 압입 시공하는 경우에 토사가 일시에 대량으로 터널 구조물 내부로 유입되는 것을 방지하여 굴착 작업시의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 콘크리트 터널 구조물의 손상 및 터널 구조물에 의한 지반 침하를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법에 있어서, 터널 구조물 단위체(60)의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 나타내는 사시도;
도 2는 도1의 선단 구조물(40)을 나타내는 단면도;
도 3은 도 1의 선단 구조물(40)의 상부 외측면에 추가로 가이드 파이프(50)가 형성되는 것을 나타내는 정면도;
도 4는 도 1의 선단 구조물(40)의 좌우측 외측면에 추가로 가이드 파이프(50)가 형성되는 것을 나타내는 정면도;
도 5는 도 1의 선단 구조물(40)의 상부 내측면에 추가로 가이드 파이프(50)가 형성되는 것을 나타내는 정면도;
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제1단계와 제2단계에 있어서, 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 시공하고, 추진기지(10) 내에 전진 압입잭(30)을 설치한 것을 나타내는 시공상태도;
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제3단계와 제4단계에 있어서, 추진기지(10) 내에 선단 구조물(40) 및 터널 구조물(60)을 압입잭(30)의 전방으로 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도;
도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계에 있어서, 다수의 터널 구조물 단위체(60)와 상부 및 하부 외측면 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도;
도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계에 있어서, 최전방에 위치하는 터널 구조물(60)이 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 터널 구조물(60)과 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도; 및
도 10은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계에 있어서, 다수의 터널 구조물 단위체(60)와 상부 내측면 및 하부 외측면 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도;이다.

이하 상기 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 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법에 있어서, 터널 구조물(60)의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도1의 선단 구조물(40)을 나타내는 단면도이고, 도 3 내지 도 5는 도 1의 선단 구조물(40)의 상부면에 추가로 가이드 파이프(50)가 형성되는 것을 나타내는 정면도이다.

또한, 도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제1단계와 제2단계에 있어서, 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 시공하고, 추진기지(10) 내에 전진 압입잭(30)을 설치한 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제3단계와 제4단계에 있어서, 추진기지(10) 내에 선단 구조물(40) 및 터널 구조물(60)을 압입잭(30)의 전방으로 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계에 있어서, 다수의 터널 구조물 단위체(60)와 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도 및 도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계에 있어서, 최전방에 위치하는 터널 구조물(60)이 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 터널 구조물(60)과 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도 이다.

또한, 도 10은 본 발명에 따른 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제5단계의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 다수의 터널 구조물 단위체(60)와 상부 내측면 및 하부 외측면 가이드 파이프(50)를 순차적으로 후방에 위치시키고, 지중으로 굴착 압입 시키는 것을 나타내는 시공상태도;이다

본 발명에 의한 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법의 제 1단계는, 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 소정 깊이로 굴착하여 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 형성한다.

제 2단계에서는, 상기 추진기지(10) 내부에 반력벽(11)을 마련하고, 상기 반력벽(11)의 전면에 구조물을 지중으로 전진 압입시키기 위한 다수의 전진 압입잭(30)을 설치한다.

바람직하게는, 선단 구조물(40)과 터널 구조물(60)을 함께 지중에 압입 하여야 하므로 큰 압입력을 발생할 수 있도록 상기 전진 압입잭(30)으로는 유압잭을 사용하는 것이 좋다.

제 3단계에서는, 터널 구조물의 전방에 위치하여 터널 구조물의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 지상에서 형성하게 된다. 상기 선단 구조물(40)은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 내부가 빈 틀 형태의 몸체부(41)가 형성되고, 몸체부(41)의 후방 외측면을 따라 다수의 가이드 파이프(50)가 결합 형성된다. 이와 같이, 다수의 가이드 파이프(50)를 선단 구조물의(40)의 외측면에 결합 형성시킨 후, 선단 구조물(40)과 함께 상기 다수의 가이드 파이프(50)를 지중으로 압입 시킬 수 있음으로써, 균일한 높이와 간격을 유지시킨 상태로 상기 다수의 가이드 파이프(50)를 선단 구조물 및 터널 구조물(60)과 함께 지중으로 압입시킬 수 있게 된다. 가이드 파이프(50)는 선단 구조물(40)에 직접 용접하거나 나사로 고정 설치할 수 있다. 가이드 파이프의 역할을 살펴보면, 하부의 가이드 파이프(50)는 부동침하방지를 위한 것임과 동시에 가이드 레일의 역할을 하게 되고, 상기 상부의 가이드 파이프(50)는 상부의 토사가 굴착으로 인해 침하되는 것을 방지함과 동시에 가이드 레일의 역할을 하게 된다. 또한, 가이드 파이프(50)는 추진력을 분산시키기 위한 추진력 분산 가이드 파이프의 역할도 겸한다. 즉, 하부의 가이드 파이프(50)는 지반침하를 방지하고, 선단 구조물의 외측, 내측 또는 좌우측 가이드 파이프는 후방의 유압잭으로 터널 구조물을 압입하는 경우 유압잭의 압입력이 직접 콘크리트 터널 구조물에 미치지 않도록 하는 추진력 분산의 역할을 수행한다. 가이드 파이프(50)의 존재로 인하여 적은 마찰력으로 터널 구조물(60)을 압입할 수 있게 된다. 가이드 파이프(50)는 일반적으로 발생되는 부동침하를 방지하기 위해 선단구조물(40)의 하부에 결합고정된다. 또한, 터널의 상부에 도로나 주택 등이 있는 경우에는 토사의 지반 침하를 방지하기 위해 선단구조물(40)의 상부에도 결합고정될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 선단구조물(40)의 내측에 위치하고 콘크리트 터널 구조물(60)의 내측에 위치하여 후방의 유압잭의 압입력을 파이프로 분산되도록 할 수 있다.

제 4단계에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 터널 구조물(60)이 서로 연결되어 전체 터널 구조물을 형성하는 개별적인 터널 구조물(60)을 지상에서 형성하고, 상기 제 3단계에서 완성된 선단 구조물(40)을 추진기지(10)내의 전진 압입잭(30)의 전방에 위치시킨 후, 상기 선단 구조물(40)과 전진 압입잭(30)의 사이에 상기 터널 구조물(60) 위치시키며, 선단 구조물(40)의 전방 지반을 굴착함과 동시에, 상기 터널 구조물(60)의 후방에 위치하는 전진 압입잭(30)을 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 함께 지중으로 압입 전진 시키게 된다. 또한, 전진 압입잭(30)과 콘크리트 터널 구조물(60) 사이에는 스페이서(90)를 둘 수 있다. 스페이서(90)는 압입력을 분산하기 위해 설치할 수 있다. 바람직하게는, 전진 압입잭(30)의 이송거리가 전진 압입거리보다 짧을 경우에는 전진 압입잭(30)의 전방으로 터널 구조물(60)과의 사이에 이송파이프(도시되지는 않음)를 개재시켜 전진 압입잭(30)의 압입력을 이송파이프를 통해 터널 구조물(60)로 전달될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이, 상기 가이드 파이프(50)의 상부면 상에 상기 터널 구조물(60)이 올려져 선단 구조물(40)과 가이드 파이프(50)와 함께, 상기 터널 구조물(60)이 후방의 전진 압입잭(30)의 작동에 의해 지중으로 전진 압입됨으로써, 터널 구조물(60)의 하부면 전체가 지면과 마찰 되면서 압입되는 것이 아니라, 상기 터널 구조물(60)의 하부면에 위치하는 상기 다수의 가이드 파이프(50)의 하측면과 지면이 마찰 압입되어 지면과의 마찰면적이 줄어들고, 전체 압입 저항력으로 작용하는 마찰력을 줄일 수 있어 용이하게 터널 구조물을 지중으로 압입 시공할 수 있게 되는 것이다.

바람직하게는, 상기 선단 구조물(40)의 최외곽 둘레 내부에 상기 터널 구조물(60)의 최외곽 둘레가 포함되도록 상기 선단 구조물(40)의 몸체부(41)를 형성하여 지중에 압입되는 전방에 위치하는 선단 구조물(40)의 최외곽 둘레 크기 만큼 굴착되어 압입됨으로써, 선단 구조물(40)의 후방 내부에 위치하는 터널 구조물(60)과 지반과의 마찰이 최소화된다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선단 구조물(40)의 전방으로는 선단 구조물(40)의 지중 압입 진행을 유도하며, 지중으로의 압입 진행 중 토사가 유입되는 개방홀(71)이 다수 형성되는 유도관(70)을 형성시킴으로써, 지중으로의 압입 전진시에 일부 토사가 상기 다수의 개방홀(71)을 통하여 선단 구조물(40)의 내부로 유입될 수 있도록 하여 선단 구조물(40)의 전면에 작용되는 토압을 감소시킬 수 있고, 지중으로 용이하게 압입 전진 될 수 있도록 한다.

상기 유도관(70)의 전면에 위치하는 지반이 연약 지반인 경우에는 유도관(70)이 지중으로 전진 압입되는 과정에서 다량의 토사가 일시에 상기 개방홀(71)을 통하여 선단 구조물(40)의 내부로 유입될 수 있으며, 이 경우 선단 구조물(40) 내부에서 굴착 및 굴착 된 토사를 터널 외부로 이송하는 작업자들의 인명사고가 발생 될 수 있으므로, 이와 같은 다량의 토사가 일시에 선단 구조물(40) 내부로 유입되는 것을 막기 위해 선단 구조물(40)의 내부에는 토사유입 차단벽(72)을 개폐가능하게 형성하는 것이 바람직하다.

좀 더 바람직하게는, 상기 선단 구조물(40)의 내부에 개폐가능하게 토사유입 차단벽(72)을 형성하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 위치에 관통되어 개폐가능한 개폐홀(73)이 형성되는 개폐도어(74)를 상기 선단 구조물(40)의 내부에 밀폐결합되는 벽면상의 상?하부에 개폐가능하게 형성시켜 토사유입 차단벽(72)을 구성할 수 있다. 상기와 같은 개폐홀(73)과 개폐도어(74)를 통해 다량의 토사가 일시에 유입되는 것을 방지하면서 점진적으로 토사가 유입되도록 하여 굴착작업의 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 토사와 함께 유입되는 지하수 등을 먼저 상?하부 개폐홀(73)을 통하여 선단 구조물(40) 내부로 유입 후 추진기지(10)로 유출 시킬 수 있으며, 상기 개폐홀(73)의 개폐정도를 조정할 수 있도록 하여 유입되는 지하수 등의 유체의 유량을 조절할 수 있게되고, 토사에 포함된 지하수 등의 수분을 일정부분 먼저 유출시킨 후에 상대적으로 굳어진 토사를 상기 상?하부 개폐도어(74)를 통해 안전하게 추진기지(10)로 유출 시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 유도관(70)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 반경이 다른 다수의 중공관(75)을 이용하여 형성시키고, 상기 다수의 중공관(75)은 전방에서 후방으로 갈수록 그 반경이 큰 중공관(75)을 배치결합하여 다단으로 형성시킨다. 다수의 중공관(75)이 다단으로 배치되고, 각 중공관(75)은 다수의 지지패널(77)로 연결시키며, 각 지지패널(77)의 빈 공간은 상기 개방홀(71)을 형성하게 된다. 이와 같이, 후방에서 전방으로 갈수록 그 반경을 짧아지는 다수의 중공관(75)으로 유도관(70)을 형성시킴으로써, 상기 유도관(70)이 토압을 적게 받으며 지중으로 용이하게 압입 될 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 유도관(70)의 최전방에는 소정길이로 돌출되게 유도팁(76)을 형성시키고, 상기 제1단계에서 추진기지(10)와 도달기지(20)를 시공한 후, 상기 추진기지(10)에서 도달기지(20)로 관통하게 연결되도록 소정 반경의 파이롯트 홀(80)을 드릴 등으로 형성시키며, 상기 파이롯트 홀(80)에 상기 유도관(70)의 유도팁(76)을 삽입시킨 후에 지중 압입함으로써, 파이롯트 홀(80)에 의해 터널 구조물이 시공될 매설경로로 정밀하게 유도되어 정확한 시공위치의 지중으로 유도관(70), 선단 구조물(40) 및 터널 구조물 단위체(60)가 전진 압입될 수 있게 된다.

또한, 상기 선단 구조물(40)의 후방으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 방향조절잭(42)을 형성시켜 임의의 원하는 지중 압입 방향으로 선단 구조물(40)의 압입방향을 조정하여 정확한 지중 매설경로를 따라 터널 구조물이 압입 시공될 수 있도록 한다.

제 5단계에서는, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 최전방에 위치하는 상기 터널 구조물(60)이 상기 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 개별 터널 구조물 (60)과 개별 가이드 파이프(50)를 반복하여 순차적으로 후방의 추진기지(10) 내에 위치시킨 후, 지중으로 압입시켜 전체 터널 구조물을 완성하게 된다.

도 10은 제 5단계에서의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 동일한 역할을 하는 것이나, 도 10에서 상부의 가이드 파이프(50)는 선단 구조물(40) 및 콘크리트 터널 구조물(60)의 내측에 위치하고 있다. 선단 구조물(40) 및 콘크리트 터널 구조물(60)의 내측에 파이프가 위치함으로 인해서 터널을 완성한 후에도 파이프를 재사용할 수 있다는 장점을 가진다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적을 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 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.

10 : 추진기지 11 : 반력벽
20 : 도달기지
30 : 전진 압입잭 40 : 선단 구조물
41 : 몸체부 42 : 방향 조절잭
43 : 방향 조절잭 고정부
50 : 가이드 파이프 60 : 콘크리트 터널 구조물
70 : 유도관 71 : 개방홀
72 : 토사유입 차단벽 73 : 개폐홀
74 : 개폐도어 75 : 중공관
76 : 유도팁 77 : 지지패널
80 : 파이롯트 홀
90 : 스페이서

Claims

지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 콘크리트 터널 구조물 굴착 공법에 있어서,
터널을 시공할 장소의 양편을 굴착하여 소정깊이의 추진기지(10) 및 도달기지(20)를 형성하는 제1단계;
터널 구조물(60)을 지중에 압입하기 위한 다수의 전진 압입잭(30)을 상기 추진기지(10)에 설치하는 제2단계;
터널 구조물(60)의 전방에 위치하여 터널 구조물의 지중 압입을 유도하는 선단 구조물(40)을 형성하고, 상기 선단 구조물(40)의 하부 외측에 다수의 가이드 파이프(50)를 상기 선단 구조물(40)의 추진방향을 길이방향으로 고정설치하는 제3단계;
상기 선단 구조물(40)의 후방으로 상기 터널 구조물(60)을 위치시킨 후, 선단 구조물(40)의 전방을 굴착함과 동시에, 상기 터널 구조물(60)의 후방에 위치하는 상기 전진 압입잭(30)을 작동시켜 상기 선단 구조물(40)과 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 함께 지중으로 압입 전진시키는 제4단계; 및
최전방에 위치하는 상기 터널 구조물(60)이 상기 도달기지(20)에 도달할 때까지 다수의 터널 구조물(60) 및 가이드 파이프(50)를 순차적으로 반복하여 후방에 위치시킨 후, 지중으로 압입시켜 터널을 완성하는 제5단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제1항에 있어서,
제3단계에서,
상기 선단 구조물(40)의 최외곽 둘레 내부에 상기 터널 구조물(60)의 최외곽 둘레가 포함되어 위치되도록, 상기 선단 구조물(40)을 형성하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제2항에 있어서,
제3단계에서,
상기 선단 구조물(40)의 지중으로의 진행을 유도하며 지중으로의 압입 진행 중 토사가 유입되는 개방홀(71)이 전방에 다수 형성되는 유도관(70)이 상기 선단 구조물(40)의 전방에 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제3항에 있어서,
제3단계에서,
상기 선단 구조물(40)의 전방에 구비되는 상기 유도관(70)은,
반경이 다른 다수의 중공관(75)으로 형성되고, 상기 다수의 중공관(75)은 전방에서 후방으로 갈수록 그 반경이 큰 중공관(75)이 배치결합되어 다단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
제1단계는, 상기 추진기지(10)와 도달기지(20)를 시공한 후, 상기 추진기지(10)에서 도달기지(20)로 관통하여 연결되는 파이롯트 홀(80)이 소정 반경으로 형성되는 단계;를 더 포함하고,
제3단계에서, 돌출형성되어 상기 파이롯트 홀(80)에 삽입되는 유도팁(76)이 상기 유도관(70)의 최전방에 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제1항에 있어서,
제3단계에서 상기 가이드 파이프(50)는, 선단 구조물(40)의 상부 외측에 다수 개가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.
제1항에 있어서,
제3단계에서 상기 가이드 파이프(50)는, 선단 구조물(40)의 상부 내측에 다수 개가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 터널 구조물의 굴착공법.