KR101216437B1 - Eco-friendly tunneling method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 친환경 터널링 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지표면(10)과, 상기 지표면(10) 하부에 존재하는 토사층(20) 및 상기 토사층(20)의 하부에 존재하는 암반층(30)으로 이루어진 산악지형에 터널을 시공하는 터널링 공법에 있어서, ⅰ)지표면(10)과 토사층(20) 일부를 절취하고 아치형의 시트파일(sheet pile) 가이드(100)를 설치하는 단계,; ⅱ)상기 시트파일 가이드(100)를 따라 상호 결합이 가능한 복수의 시트파일(40)을 아치형으로 상호 연결하고 외부를 상기 절취된 토사로 되메우는 단계,; ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계,; ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하는 단계,; ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계 및; ⅵ)상기 시트파일(40)을 해체하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법에 관한 것이다..The present invention relates to an environmentally friendly tunneling method, and more particularly, consisting of the
우리 나라는 국토의 70% 이상이 산지로 되어 있어 도로 공사에서 터널을 타설하는 터널링이 널리 이용되고 있다. 우리나라 산악 지형의 전형적인 단면은 도 1에 나타난 바와 같이, 지표면(10)과, 상기 지표면(10) 하부에 존재하는 토사층(20) 및 상기 토사층(20)의 하부에 존재하는 암반층(30)으로 이루어져 있다. 산악터널은, 터널 입구가 주변경관과 어울리면서도 생태계 환경의 파괴를 최소화할 수 있어야만 하므로, 절토면에 대한 녹화를 시공 조기에서부터 고려하여야만 한다. 상기한 바와 같은 노력의 일환으로 NATM(New Austrian Tunneling Method)이 연구, 개발되어 있는데, 이러한 터널시공방법은 오스트리아의 Rabcewicz가 처음으로 실행한 터널시공법으로서, 산악지대의 지표면을 이루고 있는 암반 자체 원지반의 지지력을 이용하여 락볼트로 고정한 후 숏크리트와 지보재로 보강하여 지반을 안정시킨후 터널굴착을 계속하는 시공성이 우수한 굴착방식이다. 우리나라에서는, 상기한 바와 같은 굴착방식이 1980년대 지하철 건설에서부터 활용되기 시작하여, 개착이 어려운 산악터널 공사에 주로 이용되고 있으며, 천공 및 발파, 버럭처리, shotcrete 타설, Rockbolt 설치, 강재 지보공 설치 등의 굴착공정을 통하여 이루어진다. 즉, NATM 공법은 터널굴착시 굴착으로 인해 개방되는 지반 응력 때문에 터널내측으로 생기는 변위를 최소로 허용한 상태로 굴착즉시 적정한 벽면 변위상태에서 지반을 보강해 줌으로써 지반자체가 주지보재의 역할을 하도록 하는 공법으로, 지보재를 설치함으로써 변위를 어느 정도는 허용하되 지반의 강도를 상실시키지 않는 상태에서 지반과 지보재가 평형을 이룰 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 도 1에 나타난 바와 같이, 지금까지의 산악터널은 먼저 갱구부를 형성하여 터널을 관통시킨 후 개착구간의 상당부분을 터널과 같은 아치형으로 구조물을 구축하고, 그 위를 흙으로 다시 메우고 갱구 주변을 원상으로 회복시키되, 본터널의 갱구위치에 급경사면을 형성한 후 그 급경사면에 연접하여 아치형 구조물로 개착터널을 축조하고, 개착터널의 위와 주위에 흙을 메워 다지고, 초목을 식재하여 조경한 다음에 본 터널을 굴착하여 터널을 완공시키는 방법에 의해 구축되어왔다. In Korea, more than 70% of the country is mountainous, and tunneling is widely used in road construction. As shown in FIG. 1, a typical cross-section of the mountainous terrain of Korea is composed of an
그런데, 상기한 바와 같이 시공되는 터널공법에서는 긴 공사기간 동안 갱구법면을 온전하게 유지하기 위한 계속적인 관리가 필요할 뿐만 아니라, 복토를 위한 토사의 재사용이 어려워 별도의 토취장을 개설해야 하는 등의 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서 대한민국 공개특허공보에 공개번호 특2001-0064207호와 같은 시공방법이 제안되어 있는데, 그 개시된 내용은 개착구간 터널이 계획된 산악터널을 시공함에 있어서, 본터널의 갱구위치에 급경사면을 형성한 후 그 급경사면에 연접하여 아치형 구조물로 개착터널을 축조하고 , 개착터널의 위와 주위에 흙을 메워 다지고 초목을 식재하여 조경한다음에 본터널을 굴착하여 터널을 완공시키는 시공방법에 관한 것이다. However, in the tunnel construction method as described above, not only the continuous management to maintain the integrity of the shaft surface for a long period of time, but also the problem of the need to open a separate landfill because it is difficult to reuse the soil for covering the soil. there was. As a method for solving such a problem, a construction method such as Korean Patent Application Publication No. 2001-0064207 has been proposed in Korean Laid-Open Patent Publication, and the disclosed content is a shaft position of the main tunnel in constructing a mountain tunnel in which an opening section tunnel is planned. After forming a steep slope on the ground, connect the steep slope to construct an open tunnel with an arched structure, fill the soil around and around the open tunnel, plant the vegetation and landscaping, then excavate the main tunnel to complete the tunnel. It is about.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 터널시공방법은 너무 많은 양의 절토를 행하게 되고, 이에 따라서 절토작업 기간이 길게 소요되고, 복토를 위한 많은 양의 절토분을 보관 및 관리하기가 곤란할 뿐만 아니라, 절토분이 자연 유실될 경우, 주변 환경을 훼손시킬 수 있게 된다는 단점이 있었다. 또, 절토면을 급경사면으로 하여 유지시켜야만 하므로, 절사면 붕괴의 위험이 상존하게 됨과 아울러, 절토 사면의 유지관리가 곤란하고 비용도 많이 소요된다는 문제점이 있었다. 또한, 절토면과 절토량의 증가는 필히 토지보상비의 증가를 초래하여 공사비가 과다하게 소요되는 문제 역시 유발한다. However, the conventional tunnel construction method as described above is to cut too much amount, accordingly, it takes a long period of cutting work, it is difficult to store and manage a large amount of cut powder for the cover, If the powder is lost in nature, there is a disadvantage that it can damage the surrounding environment. In addition, since the cut surface must be maintained as a steep slope, there is a problem that the risk of the cut surface remains, and the maintenance of the cut slope is difficult and expensive. In addition, an increase in cut surface and cut amount necessarily leads to an increase in land compensation costs, which also causes a problem of excessive construction cost.
따라서, 상기 문제를 해결하기 위한 시도가 있었다. 대한민국 공개특허 제2003-0037086호에는 천공 및 발파, 버럭처리, shotcrete 타설, Rockbolt 설치, 강재 지보공 설치 등의 굴착공정으로 이루어지는 NATM이 적용됨으로써 본터널을 완공함에 있어서, 본터널의 갱구위치에서 지면을 일정 구간 아치형 면으로 절토하고, 조성된 아치형 면의 지면에 본터널의 폭에 해당하는 간격을 갖는 위치에서 한 쌍의 지중연속벽을 매립된 형태로 조성하고, 상기 한 쌍의 지중연속벽 상측으로 콘크리트 아치구조물을 결합하고, 상기 절토 작업에 따라 발생되어진 토사를 상기 콘크리트 아치구조물 상측으로 복토하고, 상기 한 쌍의 지중연속벽과 콘크리트 아치구조물 내부에 존재하는 토사를 굴삭해내고, 상기 한 쌍의 지중연속벽과 콘크리트 아치구조물 내측면에 마감용 콘크리트로 라이닝한 다음 본터널을 굴착하는 터널 갱구부나 토피가 얇은 연약지반 조건에서의 반개착식 터널 시공방법이 개시되어 있다.Thus, there has been an attempt to solve the problem. Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0037086 is applied to NATM consisting of excavation process such as drilling and blasting, bagging, shotcrete installation, rockbolt installation, steel support construction, etc. in completing the main tunnel, the ground at the shaft position of the bone tunnel Cut a section into an arcuate surface, and form a pair of underground continuous walls in the form of a buried form at a position having an interval corresponding to the width of the bone tunnel on the ground of the formed arched surface, and above the pair of underground continuous walls Bonding the concrete arch structures, covering the soil generated according to the cutting operation to the upper side of the concrete arch structures, digging out the soils existing in the pair of underground continuous walls and the concrete arch structures, and Tunnel shaft part to line the underground continuous wall and inner side of concrete arch structure with finishing concrete and then to excavate the main tunnel Toffee is a half excavation Tunnel construction method disclosed in the thin soft ground conditions.
그러나, 상기 문헌에 개시된 반개착식 터널 시공방법은 상당히 복잡하고 본격적인 터널링을 위해서는 콘크리트 구조물의 양생을 기다려야 하고 콘크리트 구조물의 양생 후에도 본 터널 공사시 별도의 보강이 필요하여 공사에 소요되는 시간이 비교적 오래 걸리는 문제가 있다. However, the semi-impact tunnel construction method disclosed in the above document is quite complicated and requires a long time for the curing of the concrete structure for full-scale tunneling, and requires additional reinforcement during the construction of the tunnel even after curing of the concrete structure. There is a problem.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지표면(10) 및 토사층(20)의 절토를 최소화하여 자연환경의 파괴를 최소화하면서 토지보상 역시 최소화하여 공사비용의 절감을 달성할 수 있는 친환경 터널링 공법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an eco-friendly tunneling method that can minimize the cut of the
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 지표면(10)과, 상기 지표면(10) 하부에 존재하는 토사층(20) 및 상기 토사층(20)의 하부에 존재하는 암반층(30)으로 이루어진 산악지형에 터널을 시공하는 터널링 공법에 있어서, ⅰ)지표면(10)과 토사층(20) 일부를 절취하고 아치형의 시트파일(sheet pile) 가이드(100)를 설치하는 단계,; ⅱ)상기 시트파일 가이드(100)를 따라 상호 결합이 가능한 복수의 시트파일(40)을 아치형으로 상호 연결하고 외부를 상기 절취된 토사로 되메우는 단계,; ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계,; ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하는 단계,; ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계 및; ⅵ)상기 시트파일(40)을 해체하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention is in the mountainous terrain consisting of the
또한, 본 발명은 상기 시트파일(40)이 그 단면의 양측면이 절곡된 형태이며 그 단부에 상호 슬라이드식으로 결합할 수 있는 결합구조를 갖는 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법을 제공한다.In addition, the present invention provides an environment-friendly tunneling method, characterized in that the
또한, 본 발명은 상기 시트 파일 가이드(100)는 상기 시트파일(40)이 토사층(20)에 타입될 때 프레임(120)을 따라 타입될 수 있도록 한 복수의 가이드 브라켓(110)을 외측에 구비한 적어도 한 쌍의 아치형의 프레임(120)을 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법을 제공한다. In addition, the present invention, the
본 발명의 친환경 터널링 공법은 지표면(10) 및 토사층(20)의 절토를 최소화하여 자연환경의 파괴를 최소화하면서 토지보상 역시 최소화하여 공사비용의 절감을 달성할 수 있다.Eco-friendly tunneling method of the present invention can minimize the cut of the
도 1은 우리나라 산악 지형의 전형적인 단면도 및 종래의 터널링 공법의 절토면을 표시하는 이해도
도 2는 본 발명의 친환경 터널링 공법에 적용되는 시트파일 가이드(100)의 일예를 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 ⅰ)지표면(10)과 토사층(20) 일부를 절취하고 아치형의 시트파일(sheet pile) 가이드(100)를 설치하는 단계를 설명하기 위한 이해도
도 4는 복수의 시트파일(40)을 연결하는 과정을 설명하기 위한 이해도
도 5는 본 발명의 ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계를 설명하기위한 이해도
도 6은 본 발명의 ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하는 단계를 설명하기 위한 이해도
도 7은 본 발명의 ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계를 설명하기 위한 이해도
도 8은 본 발명의 친환경 터널링 공법의 결과를 나타내는 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 지표면 20:토사층
30: 암반층 40:시트 파일
100:시트 파일 가이드 110: 브라켓
200:스틸 리브 300:콘크리트 라이닝 1 is a view showing a typical cross-sectional view of the mountainous terrain of Korea and the cut surface of the conventional tunneling method
Figure 2 is a perspective view showing an example of the
Figure 3 is an understanding for explaining the steps of cutting off the surface (10) and the
4 is an understanding diagram for explaining a process of connecting a plurality of
Figure 5 is an understanding for explaining the step of type 까지) the
Figure 6 is an understanding for explaining the steps of excavating the inner sheet pile (40) of the present invention and installing the
7 is a view for explaining the steps of disassembling the
Figure 8 is a cross-sectional view showing the result of the environmentally friendly tunneling method of the present invention
Description of the Related Art
10: surface 20: soil layer
30: rock layer 40: sheet file
100: sheet file guide 110: bracket
200: steel rib 300: concrete lining
이하에서 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 친환경 터널링 공법의 이해를 돕기위한 각 단계별 개략단면도이다. 3 to 6 is a schematic cross-sectional view of each step to help understanding the environmentally friendly tunneling method of the present invention.
본 발명의 친환경 터널링 공법은 ⅰ)지표면(10)과 토사층(20) 일부를 절취하고 아치형의 시트파일(sheet pile) 가이드(100)를 설치하는 단계를 포함한다. 도 3에 나타난 바와 같이, 지표면(10) 및 토사층(20)의 절취는 상기 아치형의 시트파일 가이드(100)를 설치하기에 충분한 정도의 면적에 대해서만 수행되면 된다. 복합지형으로 이루어진 구릉지 또는 산악지역의 경우에도 이렇게 최소한의 면적으로 지표면(10) 및 토사층(20)의 절취가 이루어지는 경우 시공기간의 단축과 더불어 복토 및 토지보상 등의 시간과 비용이 절감된다. 도 2는 본 발명의 친환경 터널링 공법에 적용되는 시트파일 가이드(100)의 일예를 도시한 사시도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 시트 파일 가이드(100)는 상기 시트파일(40)이 토사층(20)에 타입될 때 프레임(120)을 따라 타입될 수 있도록 한 복수의 가이드 브라켓(110)을 외측에 구비한 적어도 한 쌍의 아치형의 프레임(120)을 포함한다. Eco-friendly tunneling method of the present invention includes the steps of (i) cutting the
또한, 본 발명의 친환경 터널링 공법은 ⅱ)상기 시트 파일 가이드(100)를 따라 상호 결합이 가능한 복수의 시트 파일(40)을 아치형으로 상호 연결하고 외부를 상기 절취된 토사로 되메우는 단계를 포함한다. 시트파일(40)이 그 단면의 양측면이 절곡된 형태이며 그 단부에 상호 슬라이드식으로 결합할 수 있는 결합구조를 갖는 것이 바람직하다. 양측이 절곡된 형태는 도 4에 개시된 바와 같이, 상기 시트 파일(40)의 연결은 상기 시트파일 가이드(100)의 브라켓(110)에 고정될 수 있도록 미리 수 개의 시트 파일(40)을 연결하여 수행할 수 있다. In addition, the environment-friendly tunneling method of the present invention includes the step of ii) interconnecting the plurality of
본 발명의 친환경 터널링 공법은 ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계를 포함한다. 도 5는 본 발명의 ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계를 설명하기위한 이해도이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 시트 파일(40)은 해머와 같은 타격장치로 토사층(20)에 타입되어 암반층(30)까지 도달할 때까지 타입을 하며 이웃한 시트파일(40)의 선단부와 1m 이내의 차가 되도록 타입하는 것이 바람직하다.Environmentally friendly tunneling method of the present invention includes the steps of: i) type the
시트파일(40)을 시트파일 가이드(100)를 따라 아치형으로 타입하게 되면, ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하게 된다. 도 6은 본 발명의 ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하는 단계를 설명하기 위한 이해도이다. 상기 굴착이나 스틸 리브(200)의 설치 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 잘 알고 있을 것이므로 본 명세서에서 더 이상의 상세한 설명은 하지 않기로 한다.When the
본 발명의 친환경 터널링 공법은 ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계 및; ⅵ)상기 시트파일(40)을 해체하는 단계를 포함한다. 도 7은 본 발명의 ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계를 설명하기 위한 이해도이다. 이렇게 하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 터널을 만들 수 있다. 도 1에 나타난 종래의 터널링 공법과 비교하면 본 발며의 친환경 터널링 공법은 절토량이 절대적으로 적어 친환경적이고 법면의 경사도가 낮아 산사태 방지 등의 별도의 보강 공사를 요하지 않게 된다.Environmentally friendly tunneling method of the present invention includes the steps of: i) dismantling the
앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
Claims (3)
ⅰ)지표면(10)과 토사층(20) 일부를 절취하고 아치형의 시트파일(sheet pile) 가이드(100)를 설치하는 단계,;
ⅱ)상기 시트파일 가이드(100)를 따라 상호 결합이 가능한 복수의 시트파일(40)을 아치형으로 상호 연결하고 외부를 상기 절취된 토사로 되메우는 단계,;
ⅲ)상기 시트파일(40)을 암반층(30)까지 타입하는 단계,;
ⅳ)시트파일(40) 내측을 굴착하고 스틸 리브(200)를 설치하는 단계,;
ⅴ)상기 시트파일 가이드(100)를 해체하고 내측에 거푸집을 설치하고 콘크리트 라이닝(300)을 타설하는 단계 및;
ⅵ)상기 시트파일(40)을 해체하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법.In the tunneling method for constructing a tunnel in the mountainous terrain consisting of the ground surface 10, the soil layer 20 existing below the ground surface 10 and the rock layer 30 present below the soil layer 20,
Iii) cutting off the surface surface 10 and part of the soil layer 20 and installing an arched sheet pile guide 100;
Ii) arcuately interconnecting a plurality of sheet piles 40 that are mutually coupled along the sheet pile guide 100 and filling the outside with the cut soil;
Iii) type the sheet pile 40 up to a rock layer 30;
Iii) drilling the inside of the sheet pile 40 and installing the steel ribs 200;
Iii) dismantling the sheet pile guide 100 and installing formwork on the inside and pouring concrete lining 300;
Iii) environmentally friendly tunneling method comprising the step of dismantling the sheet pile (40).
상기 시트파일(40)은 그 단면의 양측면이 절곡된 형태이며 그 단부에 상호 슬라이드식으로 결합할 수 있는 결합구조를 갖는 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법. The method of claim 1,
The sheet pile (40) is an environment-friendly tunneling method, characterized in that both sides of the cross-section is bent form and has a coupling structure that can be coupled to each other slidingly at the end.
상기 시트 파일 가이드(100)는 상기 시트파일(40)이 토사층(20)에 타입될 때 프레임(120)을 따라 타입될 수 있도록 한 복수의 가이드 브라켓(110)을 외측에 구비한 적어도 한 쌍의 아치형의 프레임(120)을 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 터널링 공법.
The method of claim 1,
The sheet pile guide 100 includes at least one pair of guide brackets 110 provided on the outside so that the sheet pile 40 can be typed along the frame 120 when the sheet pile 40 is typed in the soil layer 20. Eco-friendly tunneling method characterized in that it comprises an arched frame (120).
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CN103074874A (en) * | 2013-01-09 | 2013-05-01 | 葛洲坝集团第五工程有限公司 | Diversion tunnel arch concrete lining steel template support and installation method |
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KR100355946B1 (en) | 1999-12-24 | 2002-10-12 | 주식회사 제일엔지니어링 | Construction method for open cutting tunnel |
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- 2011-07-07 KR KR1020110067110A patent/KR101216437B1/en active IP Right Grant
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