KR101309449B1 - 비개착터널의 구조체 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하구조물인 비 개착식 지하터널을 시공할 경우에 사용되어지는 구조체 및 그 시공방법에 관한 것이다.
특히 종래와 같이 별도의 지보공이나 구조체가 없이도 시공이 가능토록 함으로서 혁신적으로 공기 및 공사비를 줄일 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 지하터널이 시공될 위치의 상부 및 벽체에 일정간격이 이격되어지게 강관을 압입토록 하고 상기 강관은 강관의 상하외경에서 연장되게 끼임부가 형성하어지고, 이런 상태에서 상기 끼임부에 PC블럭을 끼워 압입토록 한 후 강관의 내부와 강관의 끼임부의 상하로 끼워진 PC블럭이 사이의 토사를 굴착토록 한 후 내부공간을 형성하고 형성되 내공간에서 철근을 배근하여 콘크리트를 타설토록 함으로서 별도의 구조체를 사용치 아니한 것이다.

Description

비개착터널의 구조체 및 그 시공방법 {The Structure body of non-excavation-Tunnel and its method}

본 발명은 지하구조물인 비 개착식 지하터널을 시공할 경우에 사용되어지는 구조체 및 그 시공방법에 관한 것이다.

현재 비 개착식 지하터널을 시공하는 방법으로는 전방견인방식(Front Jaking)과 파이프루프공법과 대구경 강관압입공법(N.T.R)등을 들 수 있다

전방견인방식(Front Jaking)의 공법은 상부 및 측면부에 강관을 압입한 후 별도로 제작되어지는 PC박스를 케이블 및 유압잭을 사용하여 상기 PC박스를 견인하는 방법이다.

그러나 이러한 공법의 문제점은 상부 및 측면부의 강관을 그대로 매립하게 되며 별도의 PC박스를 제작함으로 자원의 낭비 및 공사비가 증가되는 문제점이 있는 것이다.

또한 파이프 루프공법의 문제점은 전방견인방식(Front Jaking)공법과 동일하게 강관을 상부 및 측면부에 압입한 후 내부의 토사를 굴착한 후 지보공을 설치한 후 본체의 구조체를 별도로 설치함으로 전방견인방식(Front Jaking)공법과 동일하게 자원의 낭비 및 공사비가 증가되는 문제점이 있는 것이다.

반면 대구경 강관압입공법(N.T.R)은 대구경의 강관을 일정한 간격으로 압입한 후 대구경의 강관내부를 통하여 측면부 및 상.하부를 절단 한 후 철판을 이용하여 대구경의 강관과 강관사이를 연결한 후 철골을 설치하고 내부를 굴착토록 한 후 별도의 구조체를 설치하기 위한 지보공철골 및 거푸집과 동바리등이 추가됨으로 공사비가 증가되어지는 문제점이 발생하였던 것이다.

따라서 본 발명에서는 별도의 지보공이나 구조체가 없이도 시공이 가능토록 함으로서 혁신적으로 공기 및 공사비를 줄일 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 지하터널이 시공될 위치의 상부 및 벽체에 일정간격이 이격되어지게 강관을 압입토록 하고 상기 강관은 강관의 상하외경에서 연장되게 끼임부가 형성하어지고, 이런 상태에서 상기 끼임부에 PC블럭을 끼워 압입토록 한 후 강관의 내부와 강관의 끼임부의 상하로 끼워진 PC블럭이 사이의 토사를 굴착토록 한 후 내부공간을 형성하고 형성된 내공간에서 철근을 배근하여 콘크리트를 타설토록 함으로서 별도의 구조체를 사용치 아니한 것이다.

따라서 강관을 지하터널이 시공될 위치의 상부 및 벽체에 일정간격으로 이격되어지게 압입토록 한 상태에서 이격된 강관의 사이로 PC블럭을 끼워 압입토록 하여 그의 내부에 토사를 굴착토록 한 후 공간을 확보하여 확보된 공간에서 철근을 배근토록 함으로서 종래와 같이 강관의 사용에 따른 별도의 구조체가 필요치 아니함으로 공기가 단축되고 시공비를 절감시킬 수 있는 것이다.

도1은 본 발명에 의하여 시공된 상태의 개략적인 단면도
도2는 본 발명의 강관과 PC블럭이 압입된 상태에서의 확보된 공간에 철근을 배근한 상태도
도3은 본 발명의 철근배근을 위한 강관의 구조도
도4는 본 발명의 호퍼의 사용상태도
도5는 본 발명의 PC블럭의 구조도.
도6은 본 발명의 PC블럭의 연결고정상태도.

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 시공방법으로는 우선 지중에 시공되는 지하터널의 시공에 있어서, 일반적으로 사용되는 방법과 같이 추진 및 도달기지부에 가 시설을 설치한 후 수평관의 위치까지 터 파기를 실시한 후 바닥면에 추진틀인 H형강을 설치하고 발판용 토류판을 설치하는 단계를 구비한 후 도1 내지 도6에 도시된 바와 같이 비 개착 터널을 시공하고자 하는 위치에 일정한 구경을 갖는, 강관(10a)의 외경의 상하로 일정길이가 연장되게 끼임부(11)를 갖는 끼임날개(12,13)가 구비된, 강관구조물(10)을 비 개착 터널을 시공하고자 하는 위치의 상면과 측면으로 일정간격으로 압입토록 하는 단계와:

상기와 같이 압입되어진 강관구조물(10)의 끼임부(11)에 PC블럭(20)이나 철판을 압입에 의하여 끼임토록 하는 단계와;

상기 강관구조물(10)의 내부와 끼임부(11)의 상하로 끼임되어진 PC블럭(20)이나 철판의 사이에 있는 토사를 굴착하여 배출토록 하여 공간(30)을 확보토록 하는 단계와;

상기와 같이 확보된 공간(30)에 철근(40)을 배근토록 하여 콘크리트의 타설에 의하여 비 개착터널의 슬래브 및 벽체를 완성하는 단계와;

상기 비 개착터널의 슬래브 및 벽체의 내부에 채워져 있는 토사를 굴착하여 배출함으로서 비개착 터널을 형성하는 단계로 시공되어지는 것이다.

따라서 기존의 시공방법과 같이 강관(10a)을 그대로 매립토록 하는 것이 아니라 강관(10a)에 끼임날개(12,13)에 의한 끼임부(11)를 형성하여 강관구조물(10)을 형성한 후 상기 강관구조물(10)의 상하 끼임부(11)에 PC블럭(20)이나 철판을 끼움토록 하여 공간(30)을 확보토록 한 후 상기 강관구조물(10)과 PC블럭(20)에 의하여 형성되는 공간(30)에 철근(40)을 배근토록 함으로서 강관구조물(10)에 직접 콘크리트의 타설이 용이토록 하면서 별도의 구조체를 시공치 아니하여도 비 개착터널이 완성되어지는 것이다.

이때 비 개착 터널을 시공하고자 하는 위치에 강관구조물(10)을 압입할 경우에 연속적인 작업을 위하여 강관구조물(10)에 반원형상인 호퍼(50)를 사용토록 하여 강관구조물(10)의 내부에 토사를 굴착하여 배출하기가 용이하게 되는 것이다.

또한 본 발명에서 사용되는 PC블럭(20)의 구조는 강관구조물(10)의 끼임부(11)에 끼임이 용이토록 하면서 강관구조물(10)과의 긴밀한 밀착을 위하여 어느 일방 즉 강관구조물(10)의 강관(10a)과 밀착되어지는 면으로는 절개면(21)이 형성되어지는 것이고, 상기 절개면(21)은 강관(10a)의 곡면 R각에 따라 변경 제작되어지는 것이다.

또한 상기 PC블럭(20)은 길이의 연장을 위하여 일측단으로는 경사지게 절개면(21)이 형성된 상태에서 타측단으로는 요부(22)를 형성토록 하고, 상기 요부(22)에 끼임되어 맞물림 연결되기 위하여 일측단으로는 돌부(23)가 형성되고 타측단으로는 경사지게 절개면(21)이 형성되는 또 다른 PC블럭(20a)을 사용하여 연결하거나 또는 일측단으로는 요부(22)가 형성되고 타측단으로는 돌부(23)가 형성되는 연결PC블럭(60)을 사용하여 길게 연장하여 사용가능한 것이다.

이때 요부(22)와 돌부(23)가 맞물림되어지는 부분에는 누수방지를 위하여 각각의 지수수단(22a,23a)이 형성되어지는 것이다.

또한 이와 같이 조립되어지는 PC블럭(20,20a,60)은 강한 고정력을 위하여 그 중앙으로 관통되게 형성되는 관통홀(27)을 통하여 강선(28)에 의하여 인장하여 고정연결토록 하거나 조임볼트 등을 사용하여 조임연결토록 하는 것이고, 이러한 조임연결방식이 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니고 다양한 방식이 사용가능한 것이다.

이때 PC블럭(20)의 양단의 절개면(21)이 형성된 부분은 선단을 단턱을 갖는 돌부(21a)로 형성한 후 상기 단턱을 갖는 돌부(21a)를 철판(24)으로 감싸 보강토록 함으로서 강도를 유지토록 하는 것이고, 상기와 같이 감싸여진 철판(24)의 고정을 위하여 다양한 고정수단(25)이 사용되어지는 것으로 이러한 고정수단이 본 발명의 목적을 제한 하는 것이 아니다.

또한 비 개착터널을 형성하는 상부 및 측면에 설치되어지는 강관구조물(10)의 사이로 끼움설치되어지는 PC블럭(20)에는 PC블럭(20)의 압입시 느슨하게 되는 토사의 공극을 메워주기 위하여 그라우팅 홀(26)이 형성되는 것이다.

또한 상기 강관구조물(10)에는 철근(40)의 배근을 위한 다수개의 철근 배근용 홀(14)이 형성되어지는 것이고, 작업자의 이동통로를 위하여 원형이나 다각형의 개구홀(15)이 형성되어지는 것이다.

또한 상기 강관구조물(10)에는 상기 끼임부이외에 콘크리트의 타설시 콘크리트와의 접착력을 증진시키기 위하여 보조철물(16)을 강관(10의 외측과 내측에 돌출되게 형성함으로서 강한 구조체의 기능을 하게 되는 것이고, 이러한 보조철물(16)은 선단이 절곡토록 함으로서 콘크리트와의 밀착력을 증진토록 하는 것이다.

본 발명에서 설명하고 있는 추진 및 도달기지부에 가 시설을 설치한 후 수평관의 위치까지 터 파기를 실시한 후 바닥면에 추진틀인 H형강을 설치하고 발판용 토류판을 설치하는 단계는 일반적으로 통용되는 단계이기 때문에 이러한 단계가 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니다.

따라서 상기와 같이 추진기지가 완료된 상태에서 비 개착터널의 구조역학적인 관점에 의하여 이격간격이 결정된 강관구조물(10)을 중앙에서 좌우측으로 압입을 진행한후 강관구조물(10)의 사이로 강관(10a)의 상하로 형성된 끼임부(11)에 PC블럭(20)을 끼임하여 강관(10a)의 내부와 강관구조물(10)의 상하로 끼워진 PC블럭(20)에 의하여 형성되는 내부의 토사를 굴착하여 배출함으로서 공간(30)을 확보한 후 강관구조물(10)의 배근용 홀(14)을 이용하여 철근(40)을 배근토록 하고, 고유동 콘크리트를 압송하여 슬래브의 구조체를 완성한다.

그후 동일한 방법으로 벽체의 구조체를 완성하는 것이고, 이때 슬래브와 벽체의 헌치부의 보강이 필요할 경우에는 PC블럭에 이미 설치한 배근용홀에 철근을 설치하여 내부 굴착시 돌출시킨 철근과 연결하여 보강을 위한 H빔을 연결 보강토록 하는 것이다.

이와 같이 비개착터널의 슬래브와 벽체가 완료된 상태에서 내부토사를 굴착하여 배출하게 되는 것이다.

이때 비 개착 지하터널의 폭이 넓을 경우에는 내부굴착시 H형강을 이용하여 내부굴착과 동시에 강관구조물(10)을 지지토록 하고, 상부의 하중을 지지토록 한 상태에서 기둥을 형성하게 되는 것이다.

10: 강관구조물 10a: 강관
11: 끼임부 12,13: 끼임날개
14: 배근용 홀 15: 개구홀
16: 보조철물
20: PC블럭 21: 절개면
22: 요부 23: 돌부
24: 철판 25: 고정수단
26: 그라우팅 홀 27: 관통홀
28: 강선 30: 공간
40: 철근 50: 호퍼
60: 연결PC블럭

Claims (8)

1. 강관(10a)의 외경의 상하로 일정길이가 연장되게 끼임부(11)를 갖는 끼임날개(12,13)가 구비된 강관구조물(10)을 비 개착 터널을 시공하고자 하는 위치의 상면과 측면으로 일정간격으로 이격되게 압입토록 하는 단계와:
   상기와 같이 압입되어진 강관구조물(10)의 상하로 형성된 끼임부(11)에 PC블럭(20)이나 철판을 압입하여 강관구조물과 PC블럭(20)이 연결되게 끼임토록 하는 단계와;
   상기 강관구조물(10)과 PC블럭(20)이 연결된 상태에서 강관(10a)의 내부와 끼임부(11)의 상하로 끼임되어진 PC블럭(20)이나 철판의 사이에 있는 토사를 굴착하여 배출토록 하여 공간(30)을 확보토록 하는 단계와;
   상기와 같이 확보된 공간(30)에 철근(40)을 배근토록 하여 콘크리트의 타설에 의하여 비 개착터널의 슬래브 및 벽체를 완성하는 단계와;
   상기 비 개착터널의 슬래브 및 벽체의 내측에 채워져 있는 토사를 굴착하여 배출함으로서 비개착 터널을 형성하는 단계로 시공되어지는 비개착터널의 시공방법
2. 강관(10a)의 외경의 상하로 일정길이가 연장되게 끼임부(11)를 갖는 끼임날개(12,13)가 구비된 강관구조물(10)과;
   상기 강관구조물(10)의 상하로 구비된 끼임부(11)에 상하로 끼임되어지는, 선단으로는 경사지는 절개면이 형성되는, PC블럭(20)과;
   상기 강관구조물(10)의 내부와 끼임부(11)의 상하로 끼임되어진 PC블럭(20)의 사이에 있는 토사를 굴착 배출하여 생기는 공간(30)에 배근되어지는 철근(40)과;
   상기 철근의 배근을 위하여 강관구조물(10)에 다수개의 철근 배근용 홀(14)과 작업자의 이동통로를 위하여 형성되는 개구홀(15)과;
   상기 강관구조물(10)에는 반원형상인 호퍼(50)를 사용토록 하여 강관구조물(10)의 내부에 토사를 굴착하여 배출하기가 용이한 비개착터널의 구조체.
3. 제2항에 있어서, 상기 강관구조물(10)의 강관(10a)의 외측과 내측에 보조철물이 장착되어져 콘크리트의 접합력을 증진토록 하는 비개착터널의 구조체.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서, 상기 절개면은 단턱진 돌부로 형성되어 단턱진 돌부를 철판으로 감싸여져 보강토록 되는 비개착터널의 구조체.
6. 삭제
7. 제2항에 있어서, 상기 PC블럭은 요부와 돌부로 연결되고, 지수수단이 형성되며, 그라우팅홀이 형성되는 비개착터널의 구조체.
   
   
   
   
   
   
   
   
8. 삭제

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