KR101447381B1

KR101447381B1 - 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법

Info

Publication number: KR101447381B1
Application number: KR1020130085624A
Authority: KR
Inventors: 윤기철
Original assignee: 윤기철
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-10-06

Abstract

본 발명은 지중에서 비개착으로 막장 붕괴에 대비하면서 안전하게 계단부 통로를 시공할 수 있도록 한 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법을 제공한다.
본 발명의 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법의 적절한 실시 형태에 따르면, 지중에 압입 굴착된 주 갤러리관에 절개된 부분을 통하여 소정의 상향된 경사각도를 가지고 계단부 갤러리관을 압입시키면서 내부 토사를 제거하는 단계와; 계단부 갤러리관을 절개하여 계단부 슬래브관을 압입시키면서 내부 토사를 제거한 후 계단부 슬래브관내에 철근 배근하고 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계와; 계단부 갤러리관의 하부를 절개하고 그 하부로 굴착하여 벽체 트렌치를 형성한 후 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 계단부 벽체를 시공하는 단계와; 계단부 갤러리관과 주 갤러리관 내부에 순차적으로 철근 배근 후 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계; 및 계단부 슬래브관과 경사부 벽체로 둘러쌓인 내부를 굴착한 후 하부에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하부슬래브를 제작하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법{No-Dig construction method of step passage using gallery pipe pushed upward}

본 발명은 계단부 통로의 비개착 시공 공법에 관한 것으로, 특히 지중에서 비개착으로 막장 붕괴에 대비하면서 안전하게 계단부 통로를 시공할 수 있도록 한 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법에 관한 것이다.

지하상가, 지하철 및 지하철 역사, 지하주차장, 지하차도, 지하통신구, 터널, 지하도수로 등의 지하구조물을 축조하기 위해 기존에 가장 많이 사용해 온 방법은 개착식(Open Cut) 공법이나 이는 지상교통의 흐름을 방해하고 공사소음 및 주변의 침하로 인한 민원발생 등의 문제점을 야기시켜 왔다.

이에 대한 대안으로 비개착식 공법으로 일명 TRcM(Tubular Roof Construction Method) 공법이 알려져 있다. 이 공법은 지상이나 지하에 중요구조물이나 시설물, 도로, 철도 등과 같은 주요 기간시설물이 존재하는 경우 인접하부구역에 터널이나 지하공간을 안전하고 효과적으로 건설할 수 있는 대안으로 사용되어 오고 있다. 이 공법의 특징은 지표면으로부터 낮은 토피조건 혹은 상부구조물과 이격 거리가 매우 작은 조건을 갖는 연결시설물, 중요구조물을 하부 통과하는 교통구조물 등을 건설시 주변시설의 안전성을 확보하고, 작업 구역 내의 사용자들의 편익을 최대한 보장하는 비개착 구조물 축조공법이다.

한편, 지중에 축조된 지하구조물과 지상과의 출입을 위해서는 출입통로가 확보되어야 한다. 이러한 출입통로를 확보하는 방법은 계단, 에스컬레이터, 엘리베이터 등이 될 수 있다. 여기서 계단이나 에스컬레이터를 설치하기 위해서는 출입통로가 경사져 있어야 한다. 이 경우 출입통로를 시공하기 위해 트렌치 굴착이 필요 시 과다하게 깊은 경우 인접되어 있는 중요구조물 또는 지상철도 등의 안정성을 고려해야 한다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 특2002-0056367호로서, 지하보도 구조물 구축방법이 제안되어 있다. 이는 도로 또는 철도를 횡단하는 지하보도를 비개착식으로 시공하는 지하보도 구조물 구축방법에 있어서, 도로 또는 철로의 양측 지표면에서 지중으로 각각 수직 발진갱과 수직 도달갱을 굴착하여 형성하는 수직갱 형성단계와; 상기 수직 발진갱에서 상기 수직 도달갱으로 원형 강관구조체를 터널 굴착장치를 사용하여 압입 추진시켜 횡단통로를 형성하는 횡단통로 형성단계와; 상기 횡단통로 형성단계에서 형성된 횡단통로와 지표면이 서로 연통되게 원형 강관 구조체를 상기 수직 발진갱과 수직도달갱에서 각각 지표면으로 터널 굴착장치를 사용하여 압입 추진시켜 다수개의 연결통로를 형성하는 연결통로 형성단계를 포함하여 이루어진다.

그러나 상기 배경기술은 연결통로의 공간(단면적)이 원형 강관 구조체의 직경 크기에 제한되는 문제가 생긴다. 즉, 폭이 넓고 높은 연결통로를 확보하기가 어렵고, 이로 인해 에스컬레이터 설치가 곤란하다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0805189호(벽체 구축과 굴착을 병행하는 지하구조물 축조방법)

본 발명은 지중에서 비개착으로 막장 붕괴에 대비하면서 안전하게 계단부 통로를 시공할 수 있도록 한 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법의 적절한 실시 형태에 따르면,

지중에 압입 굴착된 주 갤러리관에 절개된 부분을 통하여 소정의 상향된 경사각도를 가지고 계단부 갤러리관을 압입시키면서 내부 토사를 제거하는 단계와;

계단부 갤러리관을 절개하여 계단부 슬래브관을 압입시키면서 내부 토사를 제거한 후 계단부 슬래브관 내에 철근 배근하고 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계와;

계단부 갤러리관의 하부를 절개하고 그 하부로 굴착하여 벽체 트렌치를 형성한 후 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 계단부 벽체를 시공하는 단계와;

계단부 갤러리관과 주 갤러리관 내부에 순차적으로 철근 배근 후 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계; 및

계단부 슬래브관과 경사부 벽체로 둘러쌓인 내부를 굴착한 후 하부에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하부슬래브를 제작하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 계단부 갤러리관의 외부에 보강을 위한 그라우팅이 실시되는 것을 특징으로 한다.

또한, 계단부 슬래브관의 외부를 보강하는 그라우팅이 실시되는 것을 특징으로 한다.

또한, 벽체 트렌치에 PC판넬들이 인터록킹 구조로 결합된 후 그 결합부에 방수시트가 설치되고, PC판넬의 그라우팅 홀을 통해 그라우팅이 이루어지는 시공단계를 더 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 계단부 갤러리관의 선단에 막장 붕괴를 막고 토사를 유도 반출시키는 원뿔형 토사 유도관이 설치된 상태로 상향 추진이 진행되는 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 원뿔형 토사유도관의 목부측 통로를 개폐하는 소일 스톱퍼를 더 설치하고, 소일 스톱퍼가 원뿔형 토사유도관의 목부측 통로의 개폐량을 조절하면서 계단부 갤러리관내로 유입되는 토사의 량이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 원뿔형 토사유도관내로 토사 반출이 이루어지지 않을 경우 원뿔형 토사유도관에 형성된 복수개의 토사 분쇄구로 강봉을 삽입시켜 토사를 교란시키는 토사 반출 유도가 행해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 강봉의 토사 교란 작업시 계단부 갤러리관에 가설된 작업계단을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법에 따르면, 계단부 갤러리관에 막장 붕괴를 막을 수 있는 수단이 설치되어져 지중에서 비개착으로 막장 붕괴에 대비하면서 안전하게 계단부 통로를 시공할 수 있다.

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 아니 된다.
도 1 내지 도 7은 본 공법에 따른 계단부 통로의 시공 방법을 순서대로 나타낸 도면이고,
도 8은 환승통로부 슬래브관의 압입 방법을 나타낸 도면이고,
도 9는 계단부 갤러리관의 압입 방법을 나타낸 도면이고,
도 10a는 계단부 갤러리관의 상향 추진시 막장 붕괴를 막기 위한 방법을 나타낸 도면이고,
도 10b는 도 10a의 A-A선 단면도이고,
도 11은 계단부 벽체를 시공하기 전 단계에서의 굴착시 토압지지 방법을 나타낸 도면이고,
도 12a는 PC판넬의 사시도.
도 12b는 도 12에 도시된 PC판넬의 종단면도.
도 13a는 계단부 벽체의 방수 구조를 나타내는 횡단면도.
도 13b는 계단부 벽체의 방수 구조를 나타내는 종단면도.

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.

<주 갤러리관 및 계단부 갤러리관 시공>

먼저, 도 1과 같이 지중에 주 갤러리관(12)이 설치된다. 주 갤러리관(12)은 발진구에 설치된 반력벽에 지지시킨 추진용 유압잭으로 추진시켜 지중에 압입 설치되면서 내부 토사가 굴착되어 설치된다. 주 갤러리관(12)의 압입시 벤토나이트를 사용하여 추진시 마찰력을 감소시킬 수 있다. 주 갤러리관(12)의 압입 후에는 외부로 그라우팅을 실시하여 보강한다. 이때 주 갤러리관(12)은 지하환승통로 구조물을 시공하는데 포함될 수 있다.

이후 주 갤러리관(12)에 절개를 통해 환승통로부 슬래브관(13)이 압입 설치된다. 환승통로부 슬래브관(13)은 도 8과 같이 주 갤러리관(12)내에 설치된 반력대에 지지시킨 추진용 유압잭(11)의 전진 운동으로 추진되어 압입된다. 환승통로부 슬래브관(13)은 주 갤러리관(12)보다 작은 직경을 갖는다. 환승통로부 슬래브관(13)의 압입 후 관외부를 보강하는 그라우팅이 실시되고 내부 토사의 굴착이 이루어진다.

그 다음, 도 2와 같이 주 갤러리관(12)에 이보다 직경이 작은 계단부 갤러리관(14)(14)을 상향 경사방향으로 압입한다. 계단부 갤러리관(14)(14)의 대항하는 폭은 계단부 폭을 고려하여 결정된다. 본 실시예에서 주 갤러리관(12)의 직경은 2800mm이고, 계단부 갤러리관(14)의 직경은 1800mm로 하였다. 계단부 갤러리관(14)(14)의 압입은 주 갤러리관(12)의 절개 후 이루어진다. 계단부 갤러리관(14)(14)의 상향 추진 방향은 승강장 또는 환승장이 될 수 있다. 계단부 갤러리관(14)의 압입은 도 9와 같이 주 갤러리관(12)내에 설치된 반력대(11a)에 지지시킨 추진용 유압잭(11)을 이용한다.

이때 도 10a 및 도 10b와 같이 계단부 갤러리관(14)(14)의 선단에 막장 붕괴를 막고 토사를 유도 반출시키는 원뿔형 토사 유도관(52)이 설치된 상태로 상향 추진과 굴착이 진행됨이 바람직하다. 원뿔형 토사 유도관(52)은 확개된 단면에서 단면적이 좁아지는 목부(52a)를 갖는다.

또한, 토사 유입량이 계획보다 많을 경우에 대비하여, 원뿔형 토사 유도관(52)의 목부(52a)측 통로를 개폐하는 소일 스톱퍼(54)를 설치하고, 소일 스톱퍼(54)가 와이어로프(56)를 매개로 연결된 전동모터(도시안됨)의 구동으로 원뿔형 토사 유도관(52)의 목부측 통로의 개폐량을 조절하여 계단부 갤러리관(14)(14)내로 유입되는 토사의 량을 조절하면서 시공될 수 있다. 이때 전동모터는 계단부 갤러리관(14) 내벽에 고정 설치될 수 있다. 와이어로프(56)는 도르레(57)에 지지되어 전동모터의 회전축에 설치된 구동풀리에 연결되어 동작한다.

또한, 원뿔형 토사 유도관(52) 내로 토사 반출이 이루어지지 않을 경우 원뿔형 토사 유도관(52)에 형성된 복수개의 토사 분쇄구(52b)로 긴 강봉(도시안됨) 등의 도구를 삽입시켜 전후로 토사를 교란시키면서 계단부 갤러리관(14)(14)의 압입이 이루어질 수 있다. 토사 교란 작업은 계단부 갤러리관(14)(14)에 가시설된 작업계단(15)에 올라간 작업자에 의해 이루어진다.

계단부 갤러리관(14)의 상향 추진에 따른 압입과 굴착이 완료되면, 관외부를 보강하는 그라우팅이 실시된다.

<계단부 슬래브관 시공>

그 다음, 도 3과 같이 계단부 갤러리관(14)을 절개하고, 그 내부에 반력대 및 유압잭을 설치하고 계단부 슬래브관(16)을 압입한다. 계단부 슬래브관(16)의 직경은 계단부 갤러리관(14)보다 작게 구성된다. 본 실시예에서 계단부 갤러리관(14)의 직경은 1800mm로 하였으므로 계단부 슬래브관(16)의 직경은 1200mm로 하였다. 계단부 슬래브관(16)은 계단부 갤러리관(14)의 전구간에 하부에서 상부로 또는 상부에서 하부로 압입이 이루어질 수 있다. 계단부 슬래브관(16)의 압입시 또는 압입 후 내부 토사를 제거하는 굴착이 함께 이루어진다. 굴착 후에는 계단부 슬래브관(16)의 외부를 보강하는 그라우팅이 실시된다.

<슬래브관 내부 철근 배근 및 콘크리트 타설>

그 다음, 도 4와 같이 환승통로부 슬래브관(13) 및 계단부 슬래브관(16)의 내부에 순차적으로 철근을 배근하고, 관매개를 설치한 후 콘크리트(17,17a)를 타설하여 양생시킨다.

계단부 슬래브관(16)의 경우 하부에서 상부로 순차적으로 타설 진행한다. 콘크리트 타설시에는 에어벤트 호스를 이용하고, 타설된 콘크리트 양생 후 수축을 고려하여 그라우팅 파이프를 콘크리트 타설 전에 매입하고, 콘크리트 양생 후에 그라우팅 파이프에 형성된 주입공을 통해 공극에 시멘트 밀크를 채워넣는다. 주입공은 콘크리트 타설시 테이프로 폐쇄되고 그라우팅시 제거된다.

<계단부 벽체 시공>

그 다음, 도 5와 같이 계단부 갤러리관(14)(14) 하부를 절개하고 절개부의 하부로 단계적 굴착하여 도 11과 같이 벽체 트렌치(19)(19)를 형성하고, 벽체 트렌치(19)(19)에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 경사부 벽체(20)(20)를 시공한다.

이때 도 11과 같이 서포트 잭(30)으로 PC판넬(32)을 벽체 트렌치(19)에 지지시켜 놓으면서 굴착이 이루어질 수 있다. 이때 PC판넬(32)의 그라우팅 홀(32a)을 통해 그라우팅이 이루어져 경사부 벽체(20)는 방수 구조를 갖게 된다. 도 12a 및 도 12b와 같이 PC판넬(32)은 이웃한 PC판넬간의 결합을 위해 둘레로 결합홈(321)과 결합돌기(322)를 갖는 인터록킹 구조와, 콘크리트에 합성되기 위한 트러스 거더(323)를 갖는다. 또한 도 13a 및 도 13b와 같이 PC판넬(32)들 간의 결합부에는 방수시트(324)를 접착시켜 방수처리됨이 바람직하다.

여기서, 주 갤러리관(12)을 절개 하부를 굴착한 후 환승통로부 벽체(23)가 시공될 수 있다.

<갤러리관 콘크리트 타설>

그 다음, 계단부 갤러리관(14)(14) 및 주 갤러리관(12) 내부에 철근 배근하고 철근콘크리트를 타설한다.

계단부 갤러리관(14)의 경우 하부에서 상부로 순차적으로 타설 진행한다. 주 갤러리관(12)의 경우 후진법으로 먼곳으로부터 단계별로 타설한다.

콘크리트 타설시에는 콘크리트 파이프를 이용하고, 타설된 콘크리트 양생 후 수축을 고려하여 그라우팅 파이프를 콘크리트 타설 전에 매입하고, 콘크리트 양생 후에 그라우팅 파이프에 형성된 주입공을 통해 공극에 시멘트 밀크를 채워넣는다. 주입공은 콘크리트 타설시 테이프로 폐쇄되고 그라우팅시 제거된다.

<환승통로부 및 계단부 굴착>

그 다음, 계단부 슬래브관(16)측 루프와 계단부 벽체(20)(20)로 둘러쌓인 내부를 굴착하여 토사를 제거한다. 따라서 도 6과 같이 토사가 제거된 부분에 경사진 계단부 통로(102)가 확보된다.

<계단부 하부 슬래브 시공>

그 다음, 도 7과 같이 계단부 통로(102)의 하부에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하부슬래브(104)를 시공한다. 따라서 지중에 경사부 통로(102)를 갖는 계단부 구조물(100)이 축조된다. 이때 철근은 경사부 벽체(20)측 커플러와 연결된다.

본 실시 예에서 계단부 갤러리관(14)과 계단부 슬래브관(16)은 지하철에서 환승이 이루어지는 환승계단통로 구간에 시공되었으나 지하에서 지상으로 연결되는 출입통로가 이루어지는 출입통로에 시공될 수 있다.

이와 같이 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법에 따르면, 계단부 갤러리관에 막장 붕괴를 막을 수 있는 수단이 설치되어져 지중에서 비개착으로 막장 붕괴에 대비하면서 안전하게 계단부 통로를 시공할 수 있다.

지금까지 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.

14: 계단부 갤러리관
16: 계단부 슬래브관
20: 계단부 벽체
24: PC 판넬
52: 원뿔형 토사 유도관
52a: 토사 분쇄구
54: 소일 스톱퍼
104: 하부 슬래브

Claims

지중에 압입 굴착된 주 갤러리관(12)에 절개된 부분을 통하여 소정의 상향된 경사각도를 가지고 복수개 이상의 계단부 갤러리관(14)(14)을 압입시키면서 내부 토사를 제거하는 단계와;
계단부 갤러리관(14)(14)을 절개하여 계단부 슬래브관(16)을 압입시키면서 내부 토사를 제거한 후 계단부 슬래브관(16)내에 철근 배근하고 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계와;
계단부 갤러리관(14)(14)의 하부를 절개하고 그 하부로 굴착하여 벽체 트렌치(19)를 형성한 후 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 계단부 벽체(20)(20)를 시공하는 단계와;
계단부 갤러리관(14)(14)과 주 갤러리관(12) 내부에 순차적으로 철근 배근 후 콘크리트를 타설 양생시켜 놓는 단계; 및
계단부 슬래브관(16)과 경사부 벽체(20)(20)로 둘러쌓인 내부를 굴착한 후 하부에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 하부슬래브(104)를 제작하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 1항에 있어서,
계단부 갤러리관(14)의 외부에 보강을 위한 그라우팅이 실시되는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 1항에 있어서,
계단부 슬래브관(16)의 외부를 보강하는 그라우팅이 실시되는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 1항에 있어서,
벽체 트렌치(19)에 PC판넬(32)들이 인터록킹 구조로 결합된 후 그 결합부에 방수시트(324)가 설치되고, PC판넬(32)의 그라우팅 홀(32a)을 통해 그라우팅이 이루어지는 시공단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 1항에 있어서,
계단부 갤러리관(14)의 선단에 막장 붕괴를 막고 토사를 유도 반출시키는 원뿔형 토사 유도관(52)이 설치된 상태로 상향 추진이 진행되는 되는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 5항에 있어서,
원뿔형 토사 유도관(52)의 목부측 통로를 개폐하는 소일 스톱퍼(54)를 더 설치하고, 소일 스톱퍼(54)가 원뿔형 토사 유도관(52)의 목부측 통로의 개폐량을 조절하면서 계단부 갤러리관(14)내로 유입되는 토사의 량이 조절되는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 5항에 있어서,
원뿔형 토사 유도관(52)내로 토사 반출이 이루어지지 않을 경우 원뿔형 토사 유도관(52)에 형성된 복수개의 토사 분쇄구(52b)로 강봉을 삽입시켜 토사를 교란시키는 토사 반출 유도가 행해지는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.
제 7항에 있어서,
강봉의 토사 교란 작업시 계단부 갤러리관(14)에 가설된 작업 계단(15)을 이용하는 것을 특징으로 하는 상향으로 경사 추진된 갤러리관을 이용한 계단부 통로의 비개착 시공 공법.