KR101249603B1 - 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관과 강관 사이의 유격이 생긴 부분에 지표수 또는 지하수로부터의 방수 처리가 가능하고 동시에 종방향 응력에 효과적으로 대응하기 위한 비개착 슬래브 구조물의 강관 설치 구조 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조의 적절한 실시 형태에 따르면, 내부 토사가 제거된 이웃한 양쪽 슬래브 강관의 사이에 수평 배치되어 일단이 일측 슬래브 강관에 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관에 삽입되어 있는 강관응력연결재와; 양쪽 슬래브 강관의 내경부에 각기 위치하여 상기 강관응력연결재의 양측단을 각기 통과하여 설치된 링 철근과; 상기 링 철근을 회피하여 양쪽 슬래브 강관의 내경부에 위치하여 각기 수직으로 입설되어 있는 토압지지대를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조 및 그 시공방법{Steel pipe installing structure for resistance in vertical stress of none-excavation underground structure and construction method at the same}

본 발명은 비개착 슬래브 구조물의 강관 설치 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 특히 강관과 강관 사이의 유격이 생긴 부분에 지표수의 방수 처리가 가능하고 동시에 종방향 응력에 효과적으로 대응하기 위한 비개착 슬래브 구조물의 강관 설치 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

지하구조물을 시공하기 위한 비개착공법 중의 하나인 TRCM(Tubular Roof Construction Method) 공법은 작업구에서 종,횡단 구배에 따라 선형을 조정할 수 있도록 선도관과 후속관 사이에 유압식 조정장치를 장착한 강관을 가압잭으로 압입한 후 강관 내부 굴착, 철근 배근 및 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를 완성시키고, 프리캐스트 패널 및 서포트 잭을 이용하여 지중 수직벽을 설치한 후 터널 내부를 굴착하여 구조물의 터널을 축조하는 공법이다.

이 공법은 작업구 및 반력벽 설치, 갤러리관 추진 및 굴착, 슬래브관 추진 및 굴착, 거더굴착 및 거푸집설치, 상부 슬래브 콘크리트 타설, 벽체 설치 및 콘크리트 타설(벽체트렌치 굴착, 프리캐스트 패널 및 서포트 잭을 이용하여 토압지지, 벽체내 철근콘크리트 타설, 갤러리관 콘크리트 타설), 터널 굴착 및 구조물 설치의 순으로 시공된다.

이 공법은 토질변화에 대한 대처 능력이 우수하고, 강관을 본 구조물로 사용하므로 공사비가 저렴하고 공기 단축이 가능한 이점을 갖는다.

한편, 상부 슬래브의 경우 강관과 강관 사이에 이격된 간격이 존재하게 되고, 이 간격 사이로 상부로부터 유입되는 지하수나 지표수의 방수를 위해 방수 구조가 요구된다.

종래, 상부 슬래브 방수 구조의 경우 연결재의 양단을 서로 마주하는 서로 이웃한 양쪽 강관에 접합시켜서 구성하는 방법을 사용하였다. 이 경우 연결재는 접합력에만 의존하므로 접합 강도의 버팀력이 약해질 뿐만 아니라 이 접합부에 이상이 생길 경우 완벽한 방수가 어렵다. 또한 강관의 내부에는 종방향(수직방향) 응력에 대항하는 수단이 없어 연결재 부분의 구조적 설치를 취약하게 하는 문제가 남는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 강관과 강관 사이의 유격이 생긴 부분에 지표수 또는 지하수로부터의 방수 처리가 가능하고 동시에 종방향 응력에 효과적으로 대응하기 위한 비개착 슬래브 구조물의 강관 설치 구조 및 그 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조의 적절한 실시 형태에 따르면,

내부 토사가 제거된 이웃한 양쪽 슬래브 강관의 사이에 수평 배치되어 일단이 일측 슬래브 강관에 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관에 삽입되어 있는 강관응력연결재와;

양쪽 슬래브 강관의 내경부에 각기 위치하여 상기 강관응력연결재의 양측단을 각기 통과하여 설치된 링 철근과;

상기 링 철근을 회피하여 양쪽 슬래브 강관의 내경부에 위치하여 각기 수직으로 입설되어 있는 토압지지대를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 강관응력연결재에는 링 철근을 설치하기 위해 양측단에 길이 방향으로 일정 간격마다 링 철근 연결용 구멍이 형성된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 링 철근은 원형 또는 나선형으로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 링 철근에 원주 방향으로 일정 간격마다 다수 개의 주철근이 더 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 시공방법의 바람직한 실시 예에 따르면,

내부 토사가 제거된 이웃한 양쪽 슬래브 강관의 사이에 일단이 일측 슬래브 강관에 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관에 삽입되도록 강관응력연결재를 설치하는 단계와;

상기 강관응력연결재의 양측단을 각기 통과시켜 양쪽 슬래브 강관의 내경부에 링 철근을 설치하는 단계와;

상기 링 철근을 회피하여 양쪽 슬래브 강관의 내경부에 각기 수직으로 토압지지대를 설치하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 강관응력연결재의 양측단에 길이 방향으로 일정 간격마다 링 철근 연결용 구멍을 형성하여 링 철근이 설치되는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 링 철근에 원주 방향으로 일정 간격마다 다수 개의 주철근이 더 연결되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조 및 그 시공방법에 의하면, 강관응력연결재가 양쪽의 링철근을 통해 확고하게 연결 구속되어 접속부의 균열이나 파손이 방지되므로 방수 능력이 향상되어 강관과 강관 사이에 생긴 유격 부분에 지표수 또는 지하수로부터의 방수 처리가 탁월하다.

또한 토압지지대가 슬래브 강관내에 수직으로 입설되어 있어 지표에서 발생되는 종방향 하중에 효과적인 응력으로 대응할 수 있어 시공 안전성이 뛰어나다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 상태도.
도 2는 도 1의 A-A선에서 본 단면도.
도 3은 도 2의 B-B선에서 본 평단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 공정도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 강관응력연결재와 링 철근의 조립 상태를 나타내는 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 비개착 슬래브 터널(1)을 시공하는데 있어 이웃한 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 사이에 슬래브 강관(10,10)의 전체 길이에 걸쳐 강관응력연결재(12)가 위치되어 있다. 강관응력연결재(12)는 일정한 두께를 갖는 판상의 강재로 제작된 것이 될 수 있다. 강관응력연결재(12)는 수평적으로 배치되어 일단이 일측 슬래브 강관(10)에 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관(10)에 삽입되어 있다. 양쪽 슬래브 강관(10,10)에는 강관응력연결재(12)의 삽입을 위해 각기 길이 방향으로 장공(101,101)이 형성되어 있고, 이 장공(101,101)은 강관응력연결재(12)와 용접으로 접합되어 밀폐된다. 강관응력연결재(12)는 슬래브 강관(10,10)의 길이에 따라 길이 방향으로 하나 이상의 다수개가 연속적으로 접합되어 설치될 수 있다.

본 실시 예에서 강관응력연결재(12)는 슬래브 강관(10,10)의 중심에서 하측에 위치되어 있으나 그 상측에 위치되어도 좋다.

이와 같이 강관응력연결재(12)는 양단이 각기 슬래브 강관(10,10)의 내부로 일정 깊이 만큼 침입하여 밀폐 설치되므로 지표의 상부에서 유입되는 지하수나 지표수로부터의 방수가 가능하게 된다.

양쪽 슬래브 강관(10,10)의 내경부에는 링 철근(14,14)이 설치되어 있다. 링 철근(14,14)의 외경은 슬래브 강관(10,10)의 내경보다 작게 형성되어 있다. 링 철근(14,14)은 도 5와 같이 각기 강관응력연결재(12)의 양측단에 형성된 링 철근 연결용 구멍(121,121)을 통과하여 위치되어 있다. 따라서 링 철근(14,14)은 링 철근 연결용 구멍(121,121)에 끼워져 위치가 구속된다. 본 실시 예에서 링 철근(14,14)은 원형으로 구성하였으나 나선형으로 구성할 수도 있다. 이때 링 철근(14,14)은 이 기술분야에서 이미 알려진 스페이서(도시안됨)를 통해 슬래브 강관(10,10)과 동심원상에 배치된다.

링 철근(14,14)의 배치 간격을 유지함과 동시에 수직 응력에 대응하기 위해 주철근(16,16)이 더 설치될 수 있다. 이때 주철근(16,16)은 각기 링 철근(14,14)의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다. 주철근(16,16)은 각기 링 철근(14,14)과용접 또는 철선으로 연결될 수 있다.

슬래브 강관(10,10)내에는 링 철근(14,14)의 위치를 회피하여 각기 토압지지대(18,18)가 설치된다. 토압지지대(18,18)는 슬래브 강관(10,10)의 길이 방향에 대해 직각 방향으로 위치되어 다수 개가 길이 방향으로 일정 간격마다 설치된다. 이때 토압지지대(18,18)의 위치는 강관응력연결재(12)의 응력 저항을 극대화하기 위해 슬래브 강관(10,10)의 중심과 강관응력연결재(12)의 일측 끝단 사이에 위치됨이 바람직하다. 따라서 토압지지대(18,18)는 슬래브 강관(10,10)의 중심에서 벗어나 강관응력연결재(12)쪽으로 위치가 이동하여 설치된다. 토압지지대(18,18)는 예로 강봉으로 제작된 것이 될 수 있다. 이때 토압지지대(18,18)의 단면적 크기는 지표측 토압 또는 슬래브 강관(10,10)의 직경에 비례하여 구성된다. 토압지지대(18,18)는 상,하단이 용접으로 각기 슬래브 강관(10,10)의 내면에 용접으로 고정된다. 이때 토압지지대(18,18)는 중간에 스크류 잭이 설치된 것이 될 수도 있다.

미설명부호 '5'는 '갤러리 관'이다.

이와 같은 구조를 갖는 비개착 슬래브 구조물에서 슬래브 강관(10,10)의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조를 갖기 위한 시공 방법을 설명한다.

먼저, 도 4의 (가)와 같이 수평 방향으로 설치된 다수 개의 슬래브 강관(10,10)의 내부에 존재하는 토사를 제거한 후 이웃한 양쪽 슬래브 강관(10,10)에 길이 방향으로 장공(101,101)을 형성한다. 이때 장공(101,101)은 가스 절단기를 통하여 형성될 수 있다.

다음, 링 철근 연결용 구멍(121,121)을 갖는 판상의 강관응력연결재(12)를 장공(101,101)을 통하여 삽입하여 강관응력연결재(12)의 양단부가 도 4의 (나)와 같이 양쪽 슬래브 강관(10,10)에 지지될 수 있도록 배치시켜 놓는다. 이 후 슬래브 강관(10,10)의 내부에서 장공(101,101)을 따라 용접하여 강관응력연결재(12)를 슬래브 강관(10,10)에 고정시켜 놓는다.

그 다음, 링 철근(14,14)을 슬래브 강관(10,10)에 각기 인입시킨 후 링 철근 연결용 구멍(121,121)에 끼워넣는다. 이때 링 철근(14,14)은 일개소가 절단되어 있어 폐곡선형이 아닌 개방형이므로 링 철근 연결용 구멍(121,121)에 조립될 수 있다. 이때 링 철근(14,14)은 도시안된 스페이서를 통해 슬래브 강관(10,10)과 동심원상에 배치된다.

그 다음, 여기서 하나 또는 그 이상의 링 철근(14)을 조립한 후에는 하나의 토압지지대(18)를 설치한다. 이같이 링 철근(14)과 토압지지대(18)가 교대적으로 설치되어 도 3 및 도 5와 같이 양쪽 슬래브 강관(10,10)내에 다수 개의 링 철근(14,14)과 다수 개의 토압지지대(18,18)가 배치된다.

그 다음, 링 철근(14,14)의 배치 간격을 유지함과 동시에 수직 응력에 대응하기 위해 주철근(16,16)을 설치한다. 이때 주철근(16,16)은 각기 링 철근(14,14)의 원주 방향을 따라 일정 간격마다 배치되어 각기 링 철근(14,14)과 용접 또는 철선으로 연결된다.

이후, 양쪽 슬래브 강관(10,10) 내부로 콘크리트가 타설되어 비개착 상부슬래브가 완성된다.

이같이 본 발명은 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위해 이웃한 슬래브 강관(10,10)의 간격 사이에 강관응력연결재(12)가 위치됨과 동시에 강관응력연결재(12)의 양단부는 이웃한 슬래브 강관(10,10)에 일정 길이(L)만큼 침입하여 접합됨으로써 상부로부터 유입되는 지하수나 지표수의 완벽한 방수가 가능하다.

또한 강관응력연결재(12)의 양단부가 이웃한 슬래브 강관(10,10)에 침입하여 접합됨으로써 종방향(수직) 응력에 대항하는 강도가 증가되어 슬래브의 시공 안정성이 향상된다. 더욱이 토압지지대(18,18)가 설치되어 강관응력연결재(12)와 함께 종방향 응력에 쉽게 대응할 수 있다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 슬래브 강관
12: 강관응력연결재
121: 링 철근 연결용 구멍
14: 링철근
16: 주철근
18: 토압지지대

Claims (7)

1. 내부 토사가 제거된 이웃한 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 사이에 슬래브 강관(10,10)의 전체 길이에 걸쳐 수평 배치되어 일단이 일측 슬래브 강관의 내부로 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관의 내부로 삽입되어 있는 강관응력연결재(12)와;
   양쪽 슬래브 강관(10,10)의 내경부에 각기 위치하여 강관응력연결재(12)의 양측단을 각기 통과하여 슬래브 강관(10,10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 설치된 링 철근(14,14); 및
   링 철근(14,14)을 회피하여 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 내경부에 위치하여 슬래브 강관(10,10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 각기 수직으로 입설되어 있는 토압지지대(18,18)를 포함한 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 강관응력연결재(12)에는 링 철근(14,14)을 설치하기 위해 양측단에 길이 방향으로 일정 간격마다 링 철근 연결용 구멍(121,121)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 링 철근(14,14)은 원형 또는 나선형으로 구성된 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 링 철근(14,14)에 원주 방향으로 일정 간격마다 다수 개의 주철근(16,16)이 더 연결되어 있는 것을 특징으로 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 설치 구조.
5. 내부 토사가 제거된 이웃한 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 사이에 슬래브 강관(10,10)의 전체 길이에 걸쳐 일단이 일측 슬래브 강관(10)의 내부에 삽입되고 타단이 타측 슬래브 강관(10)의 내부에 삽입되도록 강관응력연결재(12)를 수평으로 설치하는 단계와;
   상기 강관응력연결재(12)의 양측단을 각기 통과시켜 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 내경부에 슬래브 강관(10,10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 링 철근(14,14)을 설치하는 단계와;
   상기 링 철근(14,14)을 회피하여 양쪽 슬래브 강관(10,10)의 내경부에 슬래브 강관(10,10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 각기 수직으로 토압지지대(18)를 설치하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 시공방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 강관응력연결재(12)의 양측단에 길이 방향으로 일정 간격마다 링 철근 연결용 구멍(121,121)을 형성하여 링 철근(14,14)이 설치되는 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 시공방법.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 링 철근(14,14)에 원주 방향으로 일정 간격마다 다수 개의 주철근(16,16)이 더 연결되어 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착 슬래브 구조물의 수직 응력에 저항하기 위한 강관 시공방법.

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