KR101283663B1

KR101283663B1 - 2아치 터널 시공 방법

Info

Publication number: KR101283663B1
Application number: KR1020130015410A
Authority: KR
Inventors: 이평우; 이상원
Original assignee: 주식회사 성우사면; 이상원; 이평우
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2013-07-08

Abstract

2아치 터널 시공 시 중앙에 필라부 기둥을 세우기 위한 중앙터널을 먼저 시공하지 않고 본선 터널굴착과 함께 굴착하는 개선된 2아치 터널 시공 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 터널 시공 방법은, 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하고, 선행터널과 수평보강재 아래의 필라부 지반을 굴착하며, 수평보강재 아래의 필라부 중앙에 중앙구조체를 설치한 후 후행터널을 굴착하여 2아치 터널을 형성시키는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

2아치 터널 시공 방법{Method for digging two arch type tunnel}

본 발명은 터널 시공 방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 터널이 중앙의 지지체를 사이에 두고 서로 이웃하게 배치되는 2아치 터널 시공을 위한 터널 시공 방법에 관한 것이다.

산악 지역이 많은 우리나라의 경우 도로나 철도를 개설하기 위해서는 거의 대부분 산악지역을 통과하게 되어 있으며, 이러한 산악을 절개하여 노면을 만들거나 또는 터널을 굴착하여 노면을 만드는 경우가 많다.

특히, 지형여건상 부지확보가 어려운 경우에 있어서의 터널 굴착이나 산림훼손의 최소화를 위해 상하행선을 근접 시공하게 되는데, 이를 일반적으로 2아치(Two arch) 터널이라고 한다.

2아치 터널의 시공에 있어 종래에는 도 1과 같이, 두 개의 본선터널이 형성될 중앙부에 먼저 중앙터널(200)을 굴착하고, 중앙터널에 벽체구조물(콘크리트 구조물, 300)을 설치하여 터널과 터널이 맞닿는 필라부의 상부하중을 지탱하게 하고, 그런 다음 벽체구조물 양 옆으로 본선터널(100a)(100b)을 굴착하게 된다.

그러나 상기 종래 2아치 터널 구축을 위한 굴착방법은, 터널과 터널 사이의 필라부 부분에 중앙터널을 먼저 굴착하고 굴착공간에 필라부 상부하중을 지탱하게 될 벽체구조물을 설치한 후 그 양옆으로 본선터널을 굴착해야 함으로써, 공정이 복잡하고 공기가 길며 공사비 부담이 큰 단점이 있다.

또한, 모든 하중이 벽체구조물에 집중되는 구조임에 따라 구조적으로 안정되지 못하며, 중앙터널사이에 구조물을 설치하기 때문에 작업로가 매우 협소하여 작업능률이 떨어지는 단점이 있고, 공정 상 본선터널과 중앙터널 구조물의 시공시기 달라 그 연결부의 방수처리가 복잡하여 누수가 발생되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0399804호(등록일자 2003. 9. 18)

본 발명이 해결하려는 과제는, 필라부 부분 중앙터널과 본선터널 굴착을 별도로 행하지 않고 본선터널 굴착과 병행하여 터널과 터널 사이로 필라부를 형성시킬 수 있으며, 따라서 굴착공정의 대폭 축소를 도모할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 근접병설터널 시공 시 터널과 터널 사이의 필라부 상부 부분에 집중되는 지반 침출수에 의한 누수문제를 명확히 해소하고자 하는 것이다.

과제 해결 수단으로서 본 발명의 제1 실시예에 따르면,

(a) 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하는 단계;

(b) 터널시작점 외부로 돌출된 수평보강재와 함께 결합시켜 갱구문을 설치하는 단계;

(c) 선행터널과 수평보강재 아래의 필라부 지반을 굴착하는 단계;

(d) 수평보강재 아래의 필라부 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;

(e) 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;

(f) 후행터널을 굴착하고 완충재를 제거하는 단계;를 포함하며,

터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (f) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법을 제공한다.

과제 해결 수단으로서 본 발명의 제2 실시예에 따르면,

(c) 선행터널을 굴착하는 단계;

(d) 후행터널을 굴착하는 단계;

(e) 선행터널과 후행터널 사이의 상기 수평보강재 아래에 위치한 필라부 지반을 굴착하는 단계;

(f) 수평보강재 아래의 필라부 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;를 포함하며,

과제 해결 수단으로서 본 발명의 제3 실시예에 따르면,

(c) 선행터널을 굴착하는 단계;

(d) 선행터널에서 굴착예정 후행터널을 향하여 상기 수평보강재 하방에 수평지보를 설치하는 단계;

(e) 선행터널 쪽에 노출된 상기 수평지보에 기둥부재를 설치하는 단계;

(f) 수평지보 아래의 필라부 지반을 제거하고 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;

(g) 후행터널 굴착면에 근입되어진 수평지보를 절단하는 단계;

(h) 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;

(i) 후행터널을 굴착하고 완충재 및 상기 기둥부재를 제거하는 단계;를 포함하며,

터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (i) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법을 제공한다.

과제 해결 수단으로서 본 발명의 제4 실시예에 따르면,

(c) 선행터널을 굴착하는 단계;

(f) 수평지보 아래의 필라부 지반을 제거하는 단계;

(g) 후행터널 쪽 수평지보에 기둥부재를 설치하는 단계;

(h) 선행터널 및 후행터널 쪽 기둥부재를 연결하여 필라부 중앙에 중앙구조체를 형성시키는 단계; 및

(i) 후행터널 굴착면에 근입되어진 수평지보를 절단하고 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;

(j) 후행터널을 굴착하고 완충재를 제거하는 단계;를 포함하며,

터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (j) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 실시예들에서, 상기 중앙구조체 설치 전 필라부 바닥에 기초블록을 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이때 기초블록을 설치함에 있어서는 말뚝보강재를 이용하여 상기 기초블록을 필라부 바닥에 고정되도록 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중앙구조체 상부 지반에 1개 이상의 상향보강재를 설치하고 중앙구조체에 고정시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 중앙구조체 양면에 보호대를 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 선행터널에서 후행터널 및 후행터널에서 선행터널 방향으로 상향 경사지게 경사보강재를 1열 이상 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이와는 다르게, 선행터널에서 후행터널 및 후행터널에서 선행터널 방향으로 상향 경사지게 경사보강재를 1열 이상 설치하고, 굴착면 밖으로 돌출된 상기 경사보강재 선단부분을 연결지지대를 이용해 상기 수평지보와 결합시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 중앙구조체가 떠받치는 상부 필라부 지반 양측면을 터널진행방향을 따라 일정면적으로 깎아내 유공관을 설치하고, 상기 유공관 중간 중간에 배관을 하향 연결하고 배관 말단을 집수구에 연결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 각 터널 굴착 후 숏크리트 타설 및 지보재를 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 숏크리트 처리된 굴착면 위에 방수시트를 부착하고 터널 안쪽으로 터널 모양으로 라이닝을 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기한 제1 실시예의 경우, 상기 선행터널 굴착면과 필라부 굴착면 인접부에 유압잭이 부착된 가설재를 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터널 시공 방법에 의하면, 터널과 터널 사이의 필라부 부분을 먼저 굴착하고 굴착공간에 필라부 상부하중을 지탱하게 될 구조물을 설치한 후 본선터널을 굴착하는 종래와는 달리, 터널 굴착과 병행하여 터널과 터널 사이에 중앙구조체를 형성함으로써, 종래에 비해 공정이 단순하여 공기를 대폭 줄일 수 있고, 공사비 부담 또한 크게 줄일 수 있다.

또한, 종래에는 중앙터널 굴착 후 여기에 중앙구조물을 설치하기 때문에 중앙구조물 시공 시 공간의 협소함으로 인해 작업능률이 떨어지는 단점이 있으나, 본 발명은 본선터널 굴착과 중앙구조체 설치를 위한 필라부 굴착이 함께 진행됨으로써, 중앙구조체 설치를 위한 충분한 작업공간을 확보할 수 있어 작업능률 또한 크게 향상시킬 수 있다.

더욱이, 필라부 상부에 시공되는 유공관으로 인하여 지반 침출수에 의한 필라부 누수 문제 또한 효과적으로 해결 가능하며, 전체 공정으로 봤을 때 중앙구조체의 설치와 본선터널(선행터널과 후행터널)을 굴착하는 공정상의 시간 간격이 짧아 보다 효과적인 방수처리 또한 도모할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 2아치 터널 시공 개략도.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예인 2아치 터널 시공 방법에 따른 터널 시공 과정을 단계별로 나타낸 시공 상세도.
도 12는 필라부 지반 안정화를 위해 상향보강재를 적용한 시공 단면도.
도 13은 필라부 지반 안정화를 위해 경사보강재를 적용한 시공 단면도.
도 14를 침출수 배수를 위해 필라부에 유공관을 적용한 시공 단면도.
도15는 선행터널 굴착면과 필라부 굴착면에 가설재를 설치한 시공 단면도.
도 16, 도 17은 제1 실시예에 대한 바람직한 변형예를 나타낸 시공 단면도.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법과 관련한 도면.
도 21 내지 도 29는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법과 관련한 도면.
도 30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법과 관련한 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 2아치 터널 시공에 대해 실시 예별로 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 및 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 이후 설명될 여러 가지 실시예에서 동일한 구성요소의 경우 동일한 도면부호를 부여하여 설명하기로 한다.

제1 실시예

도 2 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예인 2아치 터널 시공 방법에 따른 터널 시공 과정을 단계별로 나타낸 시공 상세도이다.

도 2 내지 도 11 참조하면, 본 발명은 계획된 두 개의 본선터널 사이의 필라부 상부를 수평보강재(25)를 이용해 보강하는 과정을 포함한다. 그리고 터널시작점에 사면붕괴 또는 낙석으로부터의 방호를 위한 갱구문(30)을 설치하는 과정과, 계획된 굴착선을 따라 일정 깊이로 선행터널(1a)과 필라부 지반을 굴착하는 과정을 포함한다.

계획된 깊이로 선행터널(1a) 및 필라부(2) 1차 굴착이 완료되면, 수평보강재(25) 아래의 필라부(2) 중앙에 중앙구조체(70)를 설치해 필라부 상부하중을 지탱하게 하고, 중앙구조체(70)와 필라부 굴착면 사이에 완충재(75)를 설치하여 후행터널(1b) 굴착 시 상기 중앙구조체(70)에 전달될 충격하중이 최소화되도록 한다.

그리고 계획된 굴착선(10)을 따라 선행터널(1a) 옆에 후행터널(1b)을 굴착한다. 후행터널(1b)의 굴착 깊이는 선행터널(1a)의 굴착 깊이로 함으로써 1차 본선터널 굴착이 완료된다. 이후 계획된 터널의 길이방향을 따라 위와 같은 일련의 과정 중 상기 선행터널(1a) 및 필라부(2) 굴착이후 과정의 반복을 통해 2아치 터널을 형성한다.

본 발명의 제1 실시예를 통해 제안하는 시공 방법에 의한 단계별 2아치 터널 시공과정에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

터널을 형성하게 될 굴착위치에 대한 정밀 측량을 통해 계획하는 터널 굴착선(10)을 형성한다. 도면에서는 마제형(馬蹄形)의 2아치 터널굴착을 위한 터널 굴착선(10)을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 지반조건이나 지형을 고려한 시공 적합성에 따라 터널의 단면 형상은 다양하게 바뀔 수 있다.

굴착선(10)이 도출되면, 도 2와 본선터널 사이에 형성될 필라부 상부에 수평보강재(25)를 터널 길이방향으로 설치한다. 수평보강재(25)는 원지반인 토사층에서 시작해 암반층까지 깊숙이 근입되게 설치하며, 갱구문(30) 설치를 고려하여 선단 일부는 원지반 밖으로 소정길이 돌출되도록 시공한다.

수평보강재(25)를 설치함에 있어서는, 계획된 위치에 터널 길이방향을 향하게 일정간격으로 천공홀을 뚫고, 천공홀에 수평보강재(25)를 삽입한 후 콘크리트, 몰탈, 시멘트 등을 충진하는 그라우팅을 통해 수평보강재(25)를 고정시키되, 보강재 주변 토사층의 간극이나 암반내 절리를 긴밀히 메울 수 있는 가압 그라우팅이 유리하다.

수평보강재(25)는 지반의 강도나 상부하중에 따라 직경과 그 설치간격이 달라질 수 있으며, 지반이 무르거나 경사지와 같이 1열의 보강재 시공만으로는 충분한 안정성을 확보하기 어려운 경우에는 2열 이상의 배열을 이루도록 시공될 수 있고, 강관, 이중관, 강봉, H빔 등 토압을 지탱하기에 충분한 강성을 가진 구조체라면 특별한 제한은 없다.

도면에서는 본선터널 사이의 필라부에만 수평보강재(25)가 시공된 것을 예를 들어 도시하고 있으나, 지반의 강도나 상부하중에 따라 계획된 본선터널의 상기 굴착선(10) 바깥에 이러한 굴착선(10)을 따르도록 아치형상으로 일정 간격에 걸쳐 터널 보강재가 설치될 수도 있으며, 따라서 이 또한 본 발명의 범주에 포함될 수 있음을 밝혀둔다.

수평보강재(25)는 도 2의 (a)와 같이 수평방향으로 동일 선상에 위치하도록 설치할 수도 있으며, 도 2의 (b)를 통해 나타낸 바와 같이, 수평보강재(25)가 필라부 상부 지반을 향하여 중앙에 만곡부를 가지는 볼록한 배열을 이루도록 설치하면, 필라부 상부 지반하중에 보다 효과적으로 저항할 수 있는 구조적으로 안정된 필라부를 구현할 수 있다.

수평보강재(25)는 지반조건에 따라 수 m에서 약 40m까지 설치가 가능하며, 터널길이가 길어 추가적인 수평보강재(25) 시공이 필요한 경우에는 도 3의 평면도를 통해 나타낸 바와 같이, 첫 번째 수평보강재(25-1)의 말단 측에서 선행터널(1a)에서 후행터널(1b) 또는 후행터널(1b)에서 선행터널(1a)을 향하면서 터널 길이방향에 대해 사선을 이루도록 두 번째 수평보강재(25-2)를 설치할 수 있다.

수평보강재(25) 설치가 끝나면 도 4와 같이, 본선터널 굴착에 앞서 터널시작점 상부사면의 붕괴 또는 낙석으로부터 방호하고 터널로 들어가는 입구가 되는 갱구문(30)을 형성한다. 갱구문(30)은 원지반 밖으로 돌출되게 시공된 첫 번째 수평보강재(25-1) 선단을 떠받치게 프레임을 설치하고 철근을 배근하여 이들을 콘크리트 타설로 일체화함으로써 형성시킬 수 있다.

갱구문(30) 설치가 완료되면, 갱구문(30)을 시작으로 본격적인 본선터널 굴착에 들어간다. 제1 실시예를 통해 제안하는 터널 시공에 있어서는, 계획된 굴착선(10)을 따라 선행터널(1a)과 상기 수평보강재(25) 아래에 위치한 필라부(2) 지반을 동시에 굴착한다(도 5 참조).

필라부(2) 지반 쪽 굴착단면은 선행터널(1a)의 예정굴착선과 같은 모양으로 형성시켜 굴착에 따른 구조적 안정을 최대한 확보하면서 중앙구조체(70) 설치를 위한 최적의 폭으로 굴착하는 것이 좋고, 지반상태 및 굴착대상부 상부지반 하중을 감안하여 도출되는 깊이로 굴착하며, 화약 또는 굴착전문장비를 이용하는 등 공지된 여러 형태의 굴착방법이 동원될 수 있다.

갱구문(30)과 연결되고 필라부(2)에 근입되어진 상기 수평보강재(25)의 저항력이 필라부 상부 하중을 지탱하고 있어 필라부 하부지반을 굴착하여도 구조적으로 전혀 문제가 없으며, 선행터널(1a) 및 필라부(2)에 대한 1차 굴착이 완료되면 도 6과 같이, 굴착면에 숏크리트(102)를 타설하고, 경우에 따라서는 락볼트, 네일 등의 보강재(104)를 시공하여 굴착면과 그 주변의 지반을 보강한다.

굴착면 보강 후에는 도 7과 같이 필라부 중앙부에 중앙구조체(70)를 설치한다. 중앙구조체(70)는 필라부 상부하중을 지탱하는 기둥체로서 기능하며, 따라서 필라부의 수평보강재(25) 상부의 하중에 충분히 저항할 수 있는 강성을 가진 구조물이라면 그 형상 및 구조에 특별하게 제한됨이 없이 채택될 수 있다.

예를 들어, 철골구조물로 본선터널 굴착까지 필라부 상부하중을 지탱할수 있도록 한 후 터널굴착이 끝나면 철골구조물에 콘크리트를 타설하여 형성할 수도 있고, 처음부터 콘크리트 타설을 통해 형성할 수도 있다. 이와는 다르게, 프리케스트블록(precast block)을 사용할 수도 있으며, 숏크리트나 무근콘크리트, 철근콘크리트 등으로도 중앙구조체를 형성시킬 수도 있다.

중앙구조체(70)를 형성함에 있어 중앙구조체가 설치될 지반의 상태에 따라서는, 도 7의 (b)를 통해 도시한 바와 같이 중앙구조체(70) 아래에 기초블록(60)을 설치할 수도 있다. 기초블록(60)은 콘크리트 타설을 통한 현장시공 방식으로 설치할 수 있으며, 중앙구조체(70)와 마찬가지로, 소정의 길이와 모양으로 된 프리케스트 블록(precast block)이 이용될 수도 있다.

기초블록(60)을 설치함에 있어서는 또한, 기초블록(60)을 바닥에 견고히 고정하는 말뚝보강재(65)가 이용될 수 있다. 말뚝보강재(65)를 이용하는 경우에는, 기초블록(60)을 먼저 설치하고 말뚝보강재(65)를 관통시켜 지반 상에 기초블록(60)이 고정되도록 하거나, 말뚝보강재(65)를 먼저 설치하고 여기에 기초블록(60)을 설치함으로써 고정되게 할 수도 있다.

전술한 과정을 통해 중앙구조체(70) 공사가 완료되면, 중앙구조체(70)와 필라부 굴착면 사이에 완충재(75)를 설치한다(도 8). 완충재(75)는 이후 진행될 후행터널(1b) 굴착과정에서의 발파나 다른 충격에 의해 먼저 설치된 상기 중앙구조체(70)가 손상되지 않도록 하는 충격흡수재로서 기능하며, 따라서 충격흡수력이 좋고 반복 사용할 수 있는 소재이면 유리하다.

완충재(75)를 설치하고 난 다음에는, 도 9와 같이 계획된 굴착선(10)을 따라 나머지 후행터널(1b)을 굴착한다. 후행터널(1b)은 선(先) 굴착된 선행터널(1a)에 대응하는 깊이로 굴착하며, 도 10과 같이 전술한 선행터널(1a)과 마찬가지로, 숏크리트를 타설하거나 락볼트, 네일 등의 보강재를 시공함으로써 굴착면과 굴착면 주변지반을 보강하고 안정화시킨다.

전술한 과정 중 선행터널(1a) 굴착부터 후행터널(1b) 굴착(도 5 내지 도 10을 통해 나타낸 과정)의 반복을 통해 본선터널을 굴착하고, 본선터널 굴착이 모두 끝난 직후 또는 1차 본선터널 굴착 후 2차 굴착 작업 전, 굴착면 안정화를 위해 시공된 상기 숏크리트면 바깥으로 도 11과 같이, 누수 방지를 위한 방수시공 예컨대, 방수시트(110)를 부착하고 라이닝 구조체(120)를 설치함으로써 터널이 완성된다.

제1 실시예에 의한 터널 시공 과정에서, 중앙구조체(70)를 설치하기 전 중앙구조체(70)가 형성될 상부 지반에는 도 12와 같이, 상향보강재(100)를 1개 이상 설치하고 보강재(100) 선단을 중앙구조체(70)와 일체화되게 시공함으로써 구조적으로 보다 안정되게 하거나, 도 13과 같이 본선터널 굴착 후 각 터널 내부에서 상향 경사지게 경사보강재(110)를 1열 이상 설치하여 구조적 안정을 도모할 수도 있다.

또한, 도 14를 통해 도시한 바와 같이, 수평보강재(25) 양 선단부 위쪽 지반을 일정면적으로 깎아내 여기에 터널 길이방향으로 유공관(80)(80)을 설치하고, 유공관(80) 중간 중간 배관(82)을 연결하되 배관(82)은 중앙구조체(70)에 매립되게 설치하고, 배관(82) 말단을 집수구(84)에 연결함으로써, 필라부에 집중되는 지반 침출수의 효과적인 배출을 도모할 수도 있다.

유공관(80)을 설치함에 있어서는 도 14의 (a)와 같이, 각 터널 쪽에 설치되는 유공관(80)에 배관(82)을 각각 하나씩 연결하여 서로 다른 집수구를 통해 배수가 이루어지게 하거나, 도 14의 (b)와 같이, 각각의 유공관(80)에서 시작된 배관(82)이 중앙구조체(70) 상단 중앙부에서 합류하도록 설치하여 하나의 집수구를 통해 배수가 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.

도15는 선행터널 굴착면과 필라부 굴착면에 가설재(동바리)를 설치한 도면이다.

도 15와 같이, 상부하중이 집중되는 선행터널(1a) 굴착면과 필라부 굴착면 인접부에는 중앙구조체(70)가 설치되기 전까지 지반의 변위를 방지하기 위해 가설재(140)가 설치될 수 있다. 가설재(140)는 경우에 따라 후행터널(1b)과 필라부 굴착면 인접부에도 설치될 수 있으며, 지반에 대한 접촉 면압을 크게 하기 위해 유압잭 또는 나사체결 방식으로 신장될 수 있는 구조이면 유리하다.

한편, 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나, 전술한 중앙구조체(70) 양면에는 터널 굴착 시 중앙구조체(70)를 보호를 위한 보호대가 설치될 수도 있다. 이 경우 보호대는 굴착이 진행됨에 따라 해체하여 재설치할 수 있는 조립식 구성이 바람직하며, 굴착 시 상기 중앙구조체(70)와 함께 필라부 상부지반 하중을 지탱하는 가설재로서의 역할도 할 수 있다.

도 16 및 도 17를 통해 나타낸 시공 도면은 전술한 제1 실시예를 통해 설명한 시공 방법에 대한 바람직한 변형예를 나타낸 시공 도면으로서, 선행터널(1a)과 필라부 지반을 동시에 굴착하는 제1 실시예와는 다르게, 선행터널(1a)을 먼저 일정 깊이로 굴착한 후 필라부(2) 지반을 굴착할 수도 있으며, 이와 같은 방법은 지반이 약하거나 갱구부 쪽 최초 터널 굴착 시 적용할 수 있다.

제2 실시예

도 18 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법에 관련된 도면으로서, 필라부 지반의 암질이 양호한 때에는, 본선터널 사이 필라부 지반에 수평보강재(25) 설치 후 선행터널(1a)을 굴착하고, 선행터널(1a) 굴착 후 바로 후행터널(1b)을 굴착한다. 그리고 나서 필라부(2) 지반을 제거하고 중앙구조체(70)를 설치하는 순으로 터널을 굴착할 수도 있다.

제2 실시예에서 후행터널(1b)을 먼저 굴착하고 중앙구조체(70)를 설치하는 점을 제외하고는, 기초블럭(60)을 설치하거나, 숏크리트(102) 및 보강재(104)를 이용해 굴착면을 보강하고, 숏크리트 면 위로 방수시트(120)를 부착하고 라이닝 구조체(130)를 설치하며, 침출수의 원활한 배수를 위해 유공관(80)을 필라부 지반 상부에 매립 시공하는 것 등은 전술한 제1 실시예와 동일하게 적용 가능하므로 중복된 설명은 생략한다.

제3 실시예

도 21 내지 도 29는 본 발명의 제3 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법과 관련한 도면이다.

도면을 통해 도시한 제3 실시예는, 필라부 지반 상부에 수평보강재(25)를 설치하고 갱구문(30)을 설치하며, 이후 선행터널(1a)을 굴착하는 것까지는 전술한 제1, 제2 실시예와 동일하다. 그러나 선행터널(1a) 굴착 후 상기 수평보강재(25) 하방에 수평지보(40)를 설치하고, 수평지보(40) 일단을 기둥부재(90)로 떠받치게 하고, 그 상태에서 필라부 지반을 제거하고 여기에 중앙구조체(70)를 설치한다는 점에 차이가 있다.

수평지보(40)는 선(先) 굴착된 선행터널(1a)에서 굴착예정 후행터널(1b) 쪽으로 근입될 수 있으며, 수평보강재(25) 하방으로 구멍을 뚫어 가압 그라우팅을 통해 고정시키는 방법 등을 이용해 설치할 수 있다. 수평지보(40)를 설치함에 있어서는, 수평지보(40) 한 쪽 끝은 선행터널(1a) 쪽에 노출되게 하고, 다른 끝은 필라부 지반 제거 후에도 후행터널(1b) 쪽 지반에 견고한 근입상태를 유지할 수 있는 길이로 설치하는 것이 중요하다.

수평지보(40) 설치가 완료되면, 선행터널(1a) 쪽으로 노출된 수평지보(40) 한 쪽 끝에 기둥부재(90)를 설치하여 수평지보(40) 한 쪽 끝이 터널 바닥면에 안정적으로 지지될 수 있도록 한다. 이렇게 하면, 선행터널(1a) 쪽에서는 상기 기둥부재를 통해 지지되고 후행터널(1b) 쪽 지반에 견고히 근입된 수평지보(40)가 선반역할을 하여 필라부 상부하중에 더 안정적으로 저항할 수가 있다.

기둥부재(90) 설치가 끝나면, 상기 수평지보(40) 아래에 위치한 필라부 지반을 제거하고, 필라부 중앙부에 필라부 상부하중을 지탱하는 기둥체로서의 기능을 위한 중앙구조체(70)를 설치한다. 중앙구조체(70)는 전술한 제1, 제2 실시예와 마찬가지로, 필라부의 수평보강재(25) 상부의 하중에 저항할 수 있는 강성을 지닌 구조체라면 그 형상 및 구성에 특별한 제한이 없다.

제3 실시예에 따른 터널 시공에서도, 중앙구조체(70)가 설치될 지반의 상태에 따라서는, 앞서 도 7의 (b)를 통해 도시한 바와 같이 중앙구조체(70) 아래에 기초블록(60)이 설치될 수도 있음은 물론이며, 기초블록(60) 설치 시 필요에 따라서는 제1 실시예와 마찬가지로, 말뚝보강재(65)가 이용될 수 있음은 당연하므로, 기초블록(60) 및 말뚝 보강재 시공 역시 본 실시예의 범주에 포함되는 것임을 밝혀둔다.

중앙구조체(70) 설치 이후에는 도 26을 통해 도시한 바와 같이, 후행터널(1b) 측 지반에 근입되어진 수평지보(40)를 절단함으로써, 후행터널(1b) 굴착 시 발파에 의한 충격이 상기 수평지보(40)를 통해 필라부와 상기 중앙구조체(70)에 전달되지 않도록 한다. 그리고 중앙구조체(70)와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하고, 후행터널(1b)을 굴착하며, 완충재(75) 및 상기 기둥부재(90)를 제거한다.

제3 실시예는 위(도 21에서 도 29를 통해 순서대로 나타낸 과정) 과정의 반복을 통해 터널을 굴착하며, 각 터널 굴착 후 숏크리트 및 보강재를 이용해 굴착면을 보강하고 안정화시키며, 숏크리트 면 위로 방수시트를 부착하고 라이닝 구조체를 설치하며, 침출수의 원활한 배수를 위해 유공관(80)을 필라부 지반 상부에 매립 시공하는 것 등은 전술한 제1 실시예와 동일하다.

제4 실시예

도 30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 2아치 터널 시공 방법과 관련한 도면으로서, 전술한 제3 실시예에서 필라부 지반 제거 후 필라부(2) 중앙에 중앙구조체(70)를 설치하는 대신에, 선행터널(1a)뿐만 아니라 후행터널(1b) 쪽에도 기둥부재(90)를 설치하고, 두 기둥부재(90)를 철근 배근 후 콘크리트 타설을 통해 일체화하는 등의 방법으로 연결하여 필라부 상부하중에 저항하는 기둥체로서 기능하도록 하는 것이다.

다시 말해, 제4 실시예는 수평지보(40) 양 선단을 선행터널 쪽과 후행터널 쪽에서 각각 지지하도록 기둥부재(90)를 설치하고, 이 두 개의 기둥부재를 상호 연결시켜 형성한 기둥체가 전술한 실시예에서와 같이 선행터널과 후행터널사이의 필라부 상부하중에 저항하는 중앙구조체(70)가 되는 것이다.

한편, 도 31은 전술한 제3 실시예 및 제4 실시예를 통해 제시한 시공 방법에 대한 변형예로서, 중앙구조체(70) 설치 전후로 하여 선행터널(1a)에서 후행터널(1b) 및 후행터널(1b)에서 선행터널(1a) 방향으로 상향 경사지게 경사보강재를 1열 이상 설치하되, 굴착면 밖으로 돌출된 상기 경사보강재(110) 선단부분을 연결지지대(115)를 이용해 수평지보(40)에 결합하여 구조적으로 보다 안정된 구조체를 이루도록 한 것이다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 터널 시공 방법에 의하면, 터널과 터널 사이의 필라부 부분을 먼저 굴착하고 굴착공간에 필라부 상부하중을 지탱하게 될 구조물을 설치한 후 본선터널을 굴착하는 종래와는 달리, 터널 굴착과 병행하여 터널과 터널 사이에 중앙구조체를 형성함으로써, 종래에 비해 공정이 단순하여 공기를 대폭 줄일 수 있고, 공사비 부담 또한 크게 줄일 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1a : 선행터널 1b : 후행터널
10 : 굴착선 25 : 수평보강재
30 : 갱구문 40 : 수평지보
60 : 기초블록 65: 말뚝보강재
70 : 중앙구조체 75 : 완충재
80 : 유공관 82 : 배관
84 : 집수구 90 : 기둥부재
100 : 상향보강재 102 : 숏크리트
110 : 경사보강재 115 : 연결지지대
120 : 방수시트 130 : 라이닝 구조체
140 : 가설재

Claims

(a) 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하는 단계;
(b) 터널시작점 외부로 돌출된 수평보강재와 함께 결합시켜 갱구문을 설치하는 단계;
(c) 선행터널과 수평보강재 아래의 필라부 지반을 굴착하는 단계;
(d) 수평보강재 아래의 필라부 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;
(e) 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;
(f) 후행터널을 굴착하고 완충재를 제거하는 단계;를 포함하며,
터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (f) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법.
(a) 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하는 단계;
(b) 터널시작점 외부로 돌출된 수평보강재와 함께 결합시켜 갱구문을 설치하는 단계;
(c) 선행터널을 굴착하는 단계;
(d) 후행터널을 굴착하는 단계;
(e) 선행터널과 후행터널 사이의 상기 수평보강재 아래에 위치한 필라부 지반을 굴착하는 단계;
(f) 수평보강재 아래의 필라부 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;를 포함하며,
터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (f) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법.
(a) 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하는 단계;
(b) 터널시작점 외부로 돌출된 수평보강재와 함께 결합시켜 갱구문을 설치하는 단계;
(c) 선행터널을 굴착하는 단계;
(d) 선행터널에서 굴착예정 후행터널을 향하여 상기 수평보강재 하방에 수평지보를 설치하는 단계;
(e) 선행터널 쪽에 노출된 상기 수평지보에 기둥부재를 설치하는 단계;
(f) 수평지보 아래의 필라부 지반을 제거하고 중앙에 중앙구조체를 설치하는 단계;
(g) 후행터널 굴착면에 근입되어진 수평지보를 절단하는 단계;
(h) 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;
(i) 후행터널을 굴착하고 완충재 및 상기 기둥부재를 제거하는 단계;를 포함하며,
터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (i) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법.
(a) 선행터널과 후행터널사이 필라부에 터널의 길이방향으로 1열 이상의 수평보강재를 돌출되게 설치하는 단계;
(b) 터널시작점 외부로 돌출된 수평보강재와 함께 결합시켜 갱구문을 설치하는 단계;
(c) 선행터널을 굴착하는 단계;
(d) 선행터널에서 굴착예정 후행터널을 향하여 상기 수평보강재 하방에 수평지보를 설치하는 단계;
(e) 선행터널 쪽에 노출된 상기 수평지보에 기둥부재를 설치하는 단계;
(f) 수평지보 아래의 필라부 지반을 제거하는 단계;
(g) 후행터널 쪽 수평지보에 기둥부재를 설치하는 단계;
(h) 선행터널 및 후행터널 쪽 기둥부재를 연결하여 필라부 중앙에 중앙구조체를 형성시키는 단계; 및
(i) 후행터널 굴착면에 근입되어진 수평지보를 절단하고 중앙구조체와 필라부 굴착면 사이에 완충재를 설치하는 단계;
(j) 후행터널을 굴착하고 완충재를 제거하는 단계;를 포함하며,
터널 길이방향을 따라 상기 (c) ~ (j) 과정의 반복을 통해 터널을 형성시키는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 중앙구조체 설치 전 필라부 바닥에 기초블록을 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 5 항에 있어서,
말뚝보강재를 이용하여 상기 기초블록을 필라부 바닥에 고정시키는 것을 특징으로 하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 중앙구조체 상부 지반에 1개 이상의 상향보강재를 설치하고 중앙구조체에 고정시키는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 중앙구조체 양면에 보호대를 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
선행터널에서 후행터널 및 후행터널에서 선행터널 방향으로 상향 경사지게 경사보강재를 1열 이상 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
선행터널에서 후행터널 및 후행터널에서 선행터널 방향으로 상향 경사지게 경사보강재를 1열 이상 설치하고,
굴착면 밖으로 돌출된 상기 경사보강재 선단부분을 연결지지대를 이용해 상기 수평지보와 결합시키는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 중앙구조체가 떠받치는 상부 필라부 지반 양측면을 터널진행방향을 따라 일정면적으로 깎아내 유공관을 설치하고,
상기 유공관 중간 중간에 배관을 하향 연결하고 배관 말단을 집수구에 연결하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
각 터널 굴착 후 숏크리트 타설 및 지보재를 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 12 항에 있어서,
숏크리트 처리된 굴착면 위에 방수시트를 부착하고 터널 안쪽으로 터널 모양으로 라이닝을 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.
제 1 항에 있어서,
선행터널 굴착면과 필라부 굴착면 인접부에 유압잭이 부착된 가설재를 설치하는 단계;를 더 포함하는 2아치 터널 시공 방법.