KR101531754B1 - Method of construction a shallow tunnel using pre-support beam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 빔을 이용한 초천층 터널 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 상부의 토피가 터널의 폭에 비하여 현저히 얕은 터널이거나 원지반이 너무 연약하여 아칭력이 형성되지 않는 터널에 빔을 이용하여 터널의 토피를 보강함으로써 구조적으로 안전한 빔을 이용한 초천층 터널에 관한 것이다.
토피가 얕은 터널에서 지반이 연약하여 터널 굴착으로 지표 침하가 예상되는 터널에 있어서, 터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위 외측까지 터널 지표 침하에 저항하도록 선지보 빔을 설치하는 단계; 선지보 빔에서 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로 터널 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고 상기 선지보 빔과 선지보재의 두부를 고정하는 단계; 터널을 굴착할 때, 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트와 같은 판구조와 연결하는 단계;를 구비하여 이루어진다.
또한, 상기 지표부에 설치된 선지보 빔에 터널 양 외측에 수직으로 말뚝을 설치하여 상기 말뚝과 상기 선지보 빔을 연결하여 지지하는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법이다.More particularly, the present invention relates to an ultra-thin layer tunneling method using a beam, and more particularly, to a tunnelled tunneling method using a beam, in which a toe of the upper part of the tunnel is significantly shallow in comparison with a width of the tunnel, To the superconducting tunnel using a structurally safe beam.
In the tunnels where ground subsidence is expected due to soft ground due to soft ground in shallow tunnels, a beam is installed so as to resist the subsidence of the tunnel to the outside of the tunnel influence range due to tunnel excavation at regular intervals in the upper part of the tunnel step; Installing a pre-support to be exposed to a tunnel excavation surface in a vertical direction or a center direction of a tunnel cross-section so as to reinforce the pre-support beam in the pre-beam beam, and fixing the head of the pre-beam beam and the pre- And connecting the pre-support material exposed on the excavation surface to a plate structure such as a shotcrete for excavation surface support when excavating the tunnel.
In addition, a pile is vertically provided on the outer side of the tunnel with a pre-beam beam installed on the land portion to connect and support the pile and the pre-beam beam.
Description
본 발명은 선지보 빔을 이용한 초천층 터널 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 상부의 토피가 터널의 폭에 비하여 현저히 얕은 터널이거나 원지반이 너무 연약하여 아칭력이 형성되지 않는 터널에 선지보 빔을 이용하여 터널의 토피를 보강함으로써 구조적으로 안전한 빔을 이용한 초천층 터널 공법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an ultra-thin-layer tunneling method using a pre-beam beam, and more particularly, to a tunnelled tunneling method using a pre- This paper deals with an ultra-long-run tunnel using a structurally safe beam by reinforcing the tunnel's toe.
종래에는, 터널 상부의 토피가 터널의 폭에 비하여 현저히 얕은 터널이거나 원지반이 너무 연약하여 아칭력이 형성되지 않는 터널을 굴착하기 위해서는 지표면에 조각판을 대거나 콘크리트 슬래브를 타설하여 선지보재의 정착판 역할을 하게 한 후, 터널을 굴착하였다.Conventionally, in order to excavate a tunnel where the top of the tunnel is significantly shallow compared to the width of the tunnel or the tunnel is too soft to produce an asymmetric force, a slab is placed on the ground surface or a concrete slab is laid, And the tunnel was excavated.
이러한 종래 기술의 예로서, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 대한민국특허 제10-0740200호가 제안되어 있는데, 토사와 같은 연약한 지반에서 선지보재의 주변에서 발생하는 마찰력을 충분히 확보하지 못하는 경우에 적용하는 기술로서 지표면에 조각판 또는 콘크리트 슬래브를 타설하여 정착판 역할을 하도록 하게 하여 터널을 굴착하는 기술이다. As an example of such a prior art, Korean Patent No. 10-0740200, filed and registered by the applicant of the present invention, proposed a technique to be applied to a case where a frictional force generated in the vicinity of a pre- Is a technique for excavating a tunnel by placing a piece plate or a concrete slab on the ground surface to serve as a fixing plate.
그러나, 이러한 종래의 기술은 천층 터널에서 시간 경과에 따라 정량적으로 알 수 없는 원지반의 소성 변형으로 발생하는 침하가 일어나는 문제점이 있었다.However, such a conventional technique has a problem that sinking occurs due to plastic deformation of the ground sheet which is not known quantitatively with time in the tunnel of the thin layer.
이러한 종래 기술의 문제점은 굴착 영향으로 인한 침하 이외에도 시간 경과에 따라 소성 변형으로 터널 상부에 추가적으로 침하가 발생할 수 있으며 이에 대한 안전 확보가 필요하다는 문제점이 있었다.The problem of the conventional technique is that, in addition to the settlement caused by the excavation effect, the settlement may further occur on the upper part of the tunnel due to the plastic deformation with time, and there is a problem that the safety is secured.
또한, 종래의 슬래브는 전면적을 콘크리트로 타설함으로써 도로의 지하 매설물을 추후에 관리를 위해 재굴착을 하기 어렵고 선지보 빔과 같이 이미 매설된 지장물을 일정한 거리로 부설되는 빔사이에 재부설을 할 수 없으므로 도심지의 도로에서 발생하는 천층 터널에서는 적용이 불가하다. 그리고 시공 측면에서는 현장에서 콘크리트를 타설하는 것보다 공장에서 제작된 빔을 운반하여 간단히 지표부에 매설하는 것이 유리하다. In addition, it is difficult to re-excavate the underground buried material of the road in order to manage the buried object on the road by placing the whole area of the conventional slab with concrete, and to re-lay the already buried obstacle such as the pre- It can not be applied to the tunnel in the middle of the tunnel. On the construction side, it is advantageous to carry the beam produced by the factory rather than pouring the concrete in the site and simply lay it in the ground.
본 발명은 이러한 점에 착안하여 지표부에 휨에 저항할 수 있는 강성을 가진 빔을 철도의 침목과 같이 일정한 간격으로 부설하거나 일정한 간격으로 매립하여 설치하고 이러한 빔에 선지보재를 연결하여 침하를 빔의 휨강성으로 버틸 수 있도록 발명한 것이다.
In view of this point, the present invention is based on the idea that a beam having a stiffness capable of resisting bending in the ground portion is laid at regular intervals such as a railroad sleeper, or is buried at regular intervals and connected to the beam, So that it can be held by the bending stiffness of the stiffener.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 지표부에 선지보 빔을 매설하여 빔과 선지보재를 결합하고 터널을 굴착하면서 미리 시공되어 노출된 선지보재와 숏크리트와 같은 판구조를 연결하여 터널을 지보하는 방법으로 초천층 터널의 굴착 영향으로 인한 침하 이외에도 시간 경과에 따라 소성 변형으로 터널 상부에 추가적으로 침하가 발생하는 침하를 감소시키고, 선지보 빔을 이용한 효율적인 지보를 하여 초천층 터널을 건설하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of connecting a beam and a pre- In addition to the settlement due to the excavation effect of the ultra-long-run tunnel, it is possible to reduce the subsidence caused by plastic deformation at the upper part of the tunnel due to the lapse of time, It has its purpose in construction.
본 발명의 또 다른 목적은 지표 부근에 침하에 저항하는 구조체를 설치하여 이를 구조적으로 정량적으로 명쾌하게 해석하여 그 해석에 기초하여 초천층 터널을 시공하기 위한 것이고 이러한 구조체를 쉽게 설치할 수 있도록 하는 데 있다.
It is a further object of the present invention to provide a structure for resisting sinking in the vicinity of the ground, to analyze it structurally quantitatively and clearly, to construct an ultra-thin layer tunnel based on the analysis, and to easily install such a structure .
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 선지보빔을 이용한 초천층 터널 공법은, 토피가 얕은 터널에서 지반이 연약하여 터널 굴착으로 지표 침하가 예상되는 터널에 있어서,In order to accomplish the above object, the present invention provides an ultra-thin-layer tunnel method using a pre-beam beam, the tunnel being weak in a shallow tunnel and expected to settle by tunnel excavation,
터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위 외측까지 터널 지표 침하에 저항하도록 선지보 빔을 설치하는 단계;Installing a beam of pre-beam so as to resist the settlement of the tunnel surface to the outer side of the tunnel impact range due to the tunnel excavation at regular intervals on the upper surface of the tunnel;
선지보 빔에 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로 터널 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고 상기 선지보 빔과 선지보재의 두부를 고정하는 단계;Providing a pre-beam to the pre-beam beam such that the pre-beam is reinforced by a tunnel or a tunnel excavation surface in the direction of the center of the tunnel section, and fixing the head of the pre-beam and the pre-beam;
터널을 굴착할 때, 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트와 같은 판구조와 연결하는 단계를 구비하여 달성된다.When the tunnel is excavated, connecting the pre-support material exposed on the excavation surface to a plate structure such as a shotcrete for excavation surface support.
토피가 얕은 터널에서 지반이 연약하여 터널 굴착으로 지표 침하가 예상되는 터널에 있어서,In tunnels where soil settlement is expected due to soft ground due to shallow tunnels and tunnel excavation,
터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위 외측까지 터널 지표 침하에 저항하도록 선지보 빔을 설치하는 단계;Installing a beam of pre-beam so as to resist the settlement of the tunnel surface to the outer side of the tunnel impact range due to the tunnel excavation at regular intervals on the upper surface of the tunnel;
상기 선지보 빔에 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로, 터널 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고, 상기 선지보 빔과 선지보재 두부를 고정하는 단계;Providing a pre-beam to the pre-beam beam such that the pre-beam is exposed to the tunnel excavation surface in the vertical direction or in the center direction of the tunnel cross-section so as to reinforce the tunnel, and fixing the pre-beam beam and the pre-
상기 지표부에 설치된 선지보 빔에 터널 양 외측에 수직으로 말뚝을 설치하여 상기 말뚝과 상기 선지보 빔을 연결하여 지지하는 단계;Supporting a pile installed vertically on the outer side of the tunnel to connect the pile and the beam;
터널을 굴착할 때, 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트와 같은 판구조와 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And connecting the pre-support material exposed on the excavation surface to a plate structure such as shotcrete for excavation surface support when excavating the tunnel.
상기 선지보재는 터널을 보강하도록 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법과, 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을, 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용하는 것을 특징으로 한다.The pre-support material is alternately applied to a pre-beam installed at a predetermined interval, in which a method of installing the pre-support material in a radial direction toward the end surface of the tunnel so as to reinforce the tunnel and a method of installing the pre-
상기 선지보재는 앵커형을 사용하여 포스트 텐션을 선지보 빔을 좌대로 하여 추가로 도입할 수 있는 것을 특징으로 한다.And the pre-support material can be further introduced by using an anchor-type post tension as the pre-beam beam.
상기 선지보재 설치시 천공 직경은 76~150mm로 천공하여 선지보재 삽입 후, 팩커를 설치하여 가압 그라우팅을 하는 것을 특징으로 한다.The pre-punched material may be punched to have a pore diameter of 76 to 150 mm. After the pre-punched material is inserted, a packer is installed to perform pressure grouting.
상기 선지보 빔과 선지보재를 지표부에 먼저 시공함으로써 터널 굴착 중에는 무지보 상태가 없기 때문에 발파 굴착시 일 회 발파 굴착에 의해 2롯트 씩 굴착하는 것을 특징으로 한다.
Since the pre-beam and the pre-beam are installed on the ground, there is no non-beam state during the tunnel excavation. Therefore, the excavation is performed by blasting excavation once by blasting excavation.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선지보 빔을 이용한 초천층 터널 공법에 의해 초천층 터널, 지하철이나 경전철의 터널 굴착 시, 지표 부근에 침하에 저항하는 구조체를 쉽게 설계하고 용이하게 설치할 수 있으며 침하를 감소시키는 효과가 있다.By the ultra-thin layer tunneling method using the pre-beam according to the present invention, it is possible to easily design and easily install the structure for resisting the settlement near the surface of the tunnel when excavating a tunnel of an ultra-thin layer, a subway or a light railway. .
본 발명을 지하철이나 경전철에 적용하면 터널 종단선형의 심도를 얕게 하여 승하차의 거리를 짧게 하고, 이용을 쉽게 할 수 있다. 또한, 도심지에서 교통이 복잡한 도로의 하부를 토피가 얕은 터널이 통과할 때, 종래에는 흙막이 가시설과 복공판을 설치하여 오픈 터널로 시공했으나 본 공법을 적용함으로써 터널로 시공할 수 있는 효과가 있고, 따라서, 도로 복구가 쉽고 종래에 이용할 수 없었던 도심지의 저심도 영역을 이용할 수 있는 효과가 있다.When the present invention is applied to a subway or a light rail, the depth of the tunnel longitudinal line shape is shallow, the distance of getting on and off is shortened, and the utilization can be facilitated. In addition, when a shallow tunnel passes through a lower part of a road with a traffic complex in the city, conventionally, a temporary tunnel is installed and an open tunnel is installed. However, the tunnel can be constructed by applying this method, , The road recovery is easy, and the low depth area of the urban area, which has not been available conventionally, is available.
그리고 선지보 빔은 지표에서 토피의 침하를 지지하는 역할을 하는 것으로 터널 내 작업은 모두가 주공정이나 선지보 빔과 선지보재는 지보를 지상에서 함으로써 터널 내 작업과 나누어 병행 공정이 가능하여 공기를 단축할 수 있는 효과가 있다.In addition, the pre-beam beam plays a role to support the settlement of the toe in the ground. All the work in the tunnel is carried out by the main process, the beam beam and the pre-beam are supported by the ground, There is an effect that it can be shortened.
선지보재는 터널을 보강하도록 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법과, 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을, 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용함으로써 선지보재가 서로 엇갈림에 의해 원지반 보강효과를 더 크게 할 수 있다. The prefabricated materials are alternately applied radially to the cross section of the tunnel to reinforce the tunnel and perpendicular to the cross section of the tunnel, The effect can be made larger.
또한, 선지보 빔을 먼저 지표에서 시공하는 것은 터널의 횡방향과 종방향을 굴착 전에 사전에 터널 지표부에서 지보를 하는 것으로서 터널 굴착 중에는 무지보 상태가 없기 때문에 안전한 시공이 되고 종래에는 종방향으로 일 회 발파 굴착시 1롯트 씩 시공하던 것을 일 회에 2롯트 씩 시공이 가능하여 급속 시공이 가능한 효과가 있다.In addition, the construction of the pre-beam beam at the surface first ensures that the lateral and longitudinal directions of the tunnel are supported by the tunnel surface before tunnel excavation. In case of one blasting excavation, it is possible to construct two lots each at a time, so that rapid construction can be effected.
선지보 빔은 프리캐스트로 제작하여 터널 굴착 전에 지표부에 부설하거나 지표를 굴착하여 매설할 수 있다. 따라서, 사전에 공장에서 제작하여 매설 및 선지보를 하면 경전철과 지하철을 도로 하부에 건설할 경우에도 쉽게 부분적으로 시공 및 복구가 가능하여 교통 혼잡을 최소화하고 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
The pre-beam beam can be pre-cast and laid on the ground before tunnel excavation, or can be buried by excavating the surface. Therefore, it is effective to partially construct and repair the light railway and subway at the lower part of the road, and to minimize the traffic congestion and reduce the construction cost.
도 1은 토피가 얕은 조건의 지반 내에 터널이 건설된 터널 단면도이다.
도 2는 터널 단면을 향하여 지표에서 수직으로 선지보재(10)를 보강한 단면도이다.
도 3은 지표에서, 갱외 선지보재(10)를 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법을 도시한 것이다.
도 4는 종래에 지반이 연약하여 선지보재(10)의 마찰력이 부족한 경우, 지표면에 슬래브(40) 콘크리트를 타설하여 선지보재의 정착력을 확보한 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 선지보 빔(100)으로 터널 지보를 효율적으로 하기 위해 지표에서 선지보재(10)를 터널의 중앙을 대칭으로 경사 네일을 설치하는 방법과 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을, 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용하는 선지보 터널 공법을 도시한 도면이며, 터널 양측의 점선은 터널 양측 하부의 모서리에서 수평면에 45+Φ/2 각도로 터널 굴착에 따른 지표면까지의 파괴각을 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 평면도로서 터널 예정 굴착선에 직교하여 횡단면 방향으로 빔을 지반의 물리적 조건에 따라 일정 간격으로 설치한 것을 나타낸 평면도이다.
도 7은 터널 토피가 얕은 터널에서 터널 굴착으로 지반 침하가 발생하는 것을 지표 침하선(5)으로 도시한 도면으로서, 선지보 빔을 터널 굴착 영향 범위 외측까지 설치하면 선지보 빔이 원지반에 지지되어 다음에 선지보빔에 연결 설치되는 선지보재는 원지반과 일체가되어 침하를 방지하게 됨을 도시한 것이다.
도 8은 터널의 양측에 말뚝을 설치하여 선지보재와 연결된 선지보 빔(100)의 침하를 방지하도록 선지보 빔(100)의 양측 선단부를 지지하는 개념도이다.
도 9는 도 8의 A-A' 단면도로서 I-Beam을 횡으로 두 개를 붙여 용접하고 중앙에 선지보재를 지압판으로 고정하여 선지보재 하중을 휨응력으로 저항할 수 있는 철구조형 선지보 빔을 설치한 예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8의 A-A' 단면도로서 프리캐스트 철근 콘크리트형 빔을 설치한 예로서 빔의 중앙에 선지보 삽입용 구멍을 만들어 이 구멍에 선지보재를 설치하고 지압판(140)과 너트(150)로 고정한 상태를 도시한 도면이다.
1 is a sectional view of a tunnel in which a tunnel is constructed in a ground having a shallow toe condition.
Fig. 2 is a cross-sectional view of reinforcing the pre-supports 10 perpendicularly to the section of the tunnel.
Fig. 3 shows a method of installing the
4 is a cross-sectional view showing a state in which the fixing force of the pre-support is secured by placing concrete of the
5 is a diagram showing a method of installing the inclined nails symmetrically around the center of the tunnel and the method of installing the pre-supports 10 perpendicularly to the tunnel cross-section in order to efficiently make the tunnel support with the pre- And the broken lines on both sides of the tunnel indicate the fracture angles from the corner of the lower part of the tunnel to the earth surface by tunnel excavation at a horizontal angle of 45 + Φ / 2 angle, Lt; / RTI >
FIG. 6 is a plan view of FIG. 5, which is a plan view showing that beams are installed at regular intervals according to the physical conditions of the ground in a transverse direction perpendicular to a tunnel intended excavation line.
FIG. 7 is a diagram showing ground subsidence line 5 that subsidence occurs due to tunnel excavation in a shallow tunnel tunnel. When a pre-beam beam is installed outside the tunnel excavation effect range, the pre-beam beam is supported on the ground Next, the pre-support which is connected to the pre-beam is shown to be integrated with the backing sheet to prevent settlement.
8 is a conceptual view of supporting both ends of the
FIG. 9 is a cross-sectional view of FIG. 8, taken along line AA 'in FIG. 8, in which an I-beam is welded with two pieces horizontally, and a preformed pre- Fig.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 8, showing an example in which a precast reinforced concrete beam is installed, in which a pre-beam insertion hole is formed at the center of the beam, Fig.
이하에서, 본 발명에 따른 선지보 빔을 이용한 초천층 터널 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an ultrathin layer tunneling method using a pre-beam beam according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 터널 상부의 토피가 터널의 폭에 비하여 현저히 얕은 터널이거나 원지반이 너무 연약하여 아칭력이 형성되지 않는 터널을 구조적으로 안전하게 터널을 형성하기 위한 방법이다.The present invention is a method for structurally and safely tunneling a tunnel in which the top of the tunnel is considerably shallow compared to the width of the tunnel or the ground is too soft to form an ashing force.
도 1은 지표부(1)로부터 토피가 얕은 조건의 지반 내에 판구조(30)가 설치된 일정한 굴착 단면(2)을 갖는 터널이 원지반(4)에 설치된 터널을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a tunnel in which a tunnel having a constant
도 2는 지표부(1)로부터 토피가 얕은 조건의 지반 내에 판구조(30)가 설치된 일정한 굴착 단면(2)을 갖는 터널이 원지반(4)에 설치된 터널을 도시한 단면도로서 터널 단면을 향하여 지표에서 수직으로 선지보재(10)를 보강한 상태를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a tunnel provided on the
도 3은 지표부(1)으로부터 토피가 얕은 조건의 지반 내에 굴착 라인(3)을 따라 일정한 굴착 단면을 갖는 터널이 원지반(4)에 설치된 터널을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a tunnel in which a tunnel having a constant excavation cross section along the
도 3의 지표에서, 갱외 선지보재(10)를 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법과, 도 2의 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용하여 선지보재가 서로 단면방향으로 교차하게 하여 보강 효과를 크게 할 수 있다.In the index of Fig. 3, a method of radially installing the
도 4는 지표부(1)로부터 토피가 얕은 조건의 지반 내에 판구조가 설치된 굴착 라인(3)을 따라 일정한 굴착 단면을 갖는 터널이 원지반(4)에 설치된 터널을 도시한 단면도로서 지표에서, 갱외 선지보재를 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하되 지표부(1)에서 일정 깊이를 굴착하고 슬래브(40) 콘크리트를 타설하여 정착판 역할을 하도록 한 것으로 종래에는 특허 제10-0740200호에서 지표면에 조각판 또는 콘크리트 슬래브(40)를 타설하여 정착판 역할을 하도록 하여 토사와 같은 연약한 지반에서 선지보재의 주변에서 발생하는 마찰력을 충분히 확보하지 못하는 경우에 적용하였다.4 is a cross-sectional view showing a tunnel in which a tunnel having a constant excavation cross section is installed on an
이 공법의 문제점은 굴착 영향으로 인한 침하 외에도 시간 경과에 따라 소성 변형으로 터널 상부에 추가적으로 침하가 발생할 수 있으며 이에 대한 안전 확보가 필요하다. The problem of this method is that besides the settlement due to the excavation effect, the plastic deformation due to the elapse of time may cause additional settlement on the upper part of the tunnel and it is necessary to secure the safety.
이 점에 착안하여 본 발명은 지표부에 휨에 저항할 수 있는 강성을 갖는 빔을 철도의 침목과 같이 일정한 간격으로 부설하거나 일정한 간격으로 매립하여 설치하고 이 빔에 선지보재를 연결하여 침하를 빔의 휨강성으로 버틸 수 있도록 한 것이다. In view of this point , the present invention is characterized in that beams having rigidity capable of resisting bending in the ground portion are laid at regular intervals such as railroad ties or are embedded at regular intervals, and the pre- So that it can be held by the bending stiffness of the stiffener.
선지보재는 터널 원지반을 천공하여 선지보재를 삽입하고 천공홀 내를 가압 그라우팅하여 원지반과 일체가 되도록 하며 지표부측에 설치되는 빔과 터널 굴착면에 취부되는 숏크리트와 같은 판구조와 터널 원지반을 관통 연결하여 터널을 지보하는 역할을 하도록 한다.The prefabric is made by penetrating the tunnel base and inserting the prefabricated material, pressurized grouting in the perforation hole to be integrated with the ground surface, and the beam installed on the ground side and the shotcrete attached to the tunnel excavation surface, So as to support the tunnel.
선지보빔은 터널을 굴착하기 전에 지상에서 터널의 토피를 지지하는 역할을 하므로 선지보 빔이라고 명명하였다. 선지보 빔은 토피의 침하를 지지하는 역할을 하고 터널 내 작업은 모두가 주공정이나 선지보 빔과 선지보재는 지보를 지상에서 함으로서 터널 내 작업과 나누어 병행 공정이 가능하여 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다.Pre-beam Beam is called pre-beam beam because it plays a role to support the tunnel's toe on the ground before excavating the tunnel. The pre-beam beam supports the settlement of the toe, and all the work in the tunnel is carried out by the main process, the pre-beam beam and the pre-beam beam are supported on the ground, There are advantages.
또한, 선지보 빔과 선지보재를 먼저 지표에서 시공하는 것은 터널의 횡방향과 종방향을 굴착 전에 사전에 터널 지표부에서 지보를 하는 것으로서 터널 굴착 중에는 종래의 NATM공법과는 다르게 무지보 상태가 없기 때문에 안전한 시공이 되고 종래에는 종방향으로 일 회 발파 굴착시 1롯트 씩 시공하던 것을 일 회 2롯트 씩 시공이 가능하여 급속 시공이 가능한 공법이다. 1롯트는 NATM공법에서 터널 타입별 일 회 굴착 길이를 의미하고, 지반 조건이 나쁠수록 길이가 짧고 지반이 양호할수록 길어 진다.In addition, the construction of the pre-beam beam and the pre-support material on the ground is performed before the excavation of the tunnel in the longitudinal direction of the tunnel, and during the tunnel excavation, unlike the conventional NATM method, Therefore, it is safe to construct and it is possible to construct two lots by one lot in case of one blasting excavation in longitudinal direction. One lot means one excavation length per tunnel type in NATM method, and it gets longer as the ground condition is worse and the length is shorter and the ground is better.
선지보 빔은 프리캐스트로 제작하여 터널 굴착 전에 지표부에 부설하거나 지표를 굴착한 후, 매설하여 쉽게 설치할 수 있다.The pre-beam beam can be constructed by pre-casting and can be easily installed by laying it on the ground before excavation of the tunnel, or digging the surface and buried it.
도 5는 지표부에 빔을 일정 간격으로 부설하고 선지보 빔(100)으로 터널 지보를 효율적으로 하기 위해 교대로 지표부에서 터널의 중앙선을 대칭으로 경사 네일을 설치하고 다음 단면은 수직 네일을 설치하는 것을 도시한 도면이며, 터널 양측의 점선은 터널 양측 하부의 모서리에서 수평면에 45+Φ/2 각도로 터널 굴착에 따른 지표부까지의 파괴각을 나타낸 것이다.FIG. 5 is a view showing an example in which beams are installed at regular intervals in the land portion, and in order to make the tunnel support effective by the
이 경우가 터널에서 발생할 수 있는 가장 깊은 파괴 형태이다. 지반의 절리 영향을 고려하지 않는다면 토피가 얇을수록 파괴선의 시작점은 터널 양측 하부의 모서리가 아니라 스프링 라인 상부쪽으로 올라가게 된다.This is the deepest mode of failure that can occur in tunnels. Unless the influence of joints in the ground is taken into consideration, the thinner the toe, the higher the starting point of the fracture line goes to the upper part of the spring line, not the lower edge of both sides of the tunnel.
도 6은 터널 지표 부근에 선지보 빔(100)을 일정 간격으로 설치한 평면도이다.FIG. 6 is a plan view showing the
도 7은 터널 토피가 얕은 터널에서 지표 침하선(5)으로부터 터널 굴착으로 지반침하가 발생하는 것을 도시한 것으로 터널 중앙에서 침하가 가장 크고 터널 영향 범위까지 점점 지표부에 수렴해 진다. Fig. 7 shows that the subsidence occurs due to the tunnel excavation from the subsidence line (5) in a tunnel with shallow tunnels. The subsidence is the largest at the center of the tunnel and gradually converges to the surface of the tunnel.
이와같은 침하의 발생을 억제하고 터널을 지보하기 위하여 토피가 얕은 터널의 지표부 또는 지표 부근의 원지반에, 터널 영향 범위 밖에 까지 길게 선지보 빔(100)을 설치하여, 선지보 빔이 원지반의 지지력으로 지지되고, 다음에 선지보 빔에 연결되어 터널 단면 방향으로 설치된 선지보재(10)가 터널 원지반과 일체화되어, 터널 굴착으로 발생하는 침하를 억제하는 메카니즘이다.In order to suppress the occurrence of such settlement and to support the tunnel, a long beam (100) is installed on the ground surface of the shallow tunnel or the ground near the surface of the tunnel to the outside of the tunnel impact range, And then the
도 8은 선지보 빔(100)을 지표에 설치하고 빔의 양단을 수직 말뚝(110)으로 지지하는 구조로서, 터널을 굴착하기 전에 선지보 빔에 앵커형 선지보재를 터널 중심에 대칭되도록 경사로 시공하거나 수직으로 선지보재를 도 2와 같이 설치하거나, 도 3과 같이 방사상으로 설치한 후, 터널을 굴착하면서 굴착면에 노출된 선지보재와 굴착면에 지보를 위해 설치되는 판구조와 연결하여 일체화시킨다. 여기에서, 선지보 빔은 지표에서 일정 깊이를 매설하여 도로 포장으로부터 자유스럽게 설치할 수도 있으며, 수직으로 선지보 빔을 지지하기 위한 말뚝(110)은 빔을 지지하는 구조로 연결되어야 하고 강관 또는 마이크로 파일 프리캐스트 콘크리트 말뚝 등을 다양하게 사용할 수 있다.8 shows a structure in which a
도 9는 형강으로 만든 선지보 빔의 상세 단면도로서, 도 8의 A-A' 단면이다. 휨응력에 견딜 수 있도록 I-형강을 횡으로 용접으로 붙여 만든 철구조형 빔(120)으로 중앙에 복수의 선지보재(10)가 일정 간격으로 관통되어 있다. 선지보 빔은 선지보재의 하중에 견딜 수 있도록 휨에 견딜 수 있는 구조이어야 한다.FIG. 9 is a detailed sectional view of a beam of preform made of a steel sheet, taken along the line A-A 'of FIG. 8. A plurality of
도 10은 프리캐스트 철근 콘크리트 빔(130)에 선지보재(10)를 설치한 상세도로서 도 8의 횡단면 부분을 상세도로 표현한 것이다.10 is a detailed view of a pre-reinforced
상기 여러 도면에 기초하여 선지보재의 시공예를 설명하면, 원지반이 보통 토사에서는 105MM로 천공하고 Φ29MM 고강도 철근을 삽입하여 천공홀 내를 압력 그라우팅으로 5 내지 10㎏/㎠의 압력으로 시공한다. 종래의 락볼트와 상기와 같이 시공된 선지보재와 비교할 때, 토사에서 정착력이 8배 내지 9배 향상된다.In the example of construction of the pre-supports according to the various drawings, the paper sheet is drilled at 105 MM in the ordinary soil, and the high strength steel reinforced with Φ29 mm is inserted therein, and the inside of the perforation hole is pressure grouted at a pressure of 5 to 10 kg /
원지반이 연암 이상의 지반에서는 천공경을 76MM로 시공한다. 그 이유는 주면장이 크지 않아도 원지반의 강도가 크기 때문에 마찰 전단 강도가 커서 토사일 때의 주면장보다 작아도 같은 정착력을 발휘한다. 토사 지반은 일반적으로 105mm로 천공하여 선지보재를 설치하나 초연약 지반에서는 150mm로 천공하여 주면장을 크게 한다. 천공홀의 주면장이 클수록 그라우팅과 접촉면이 커져서 정착력이 커지게 된다. 상기 선지보재 설치시, 천공 직경은 76 내지 150mm로 천공하여 선지보재 삽입 후, 팩커를 설치하여 가압 그라우팅을 하는 것을 원칙으로 한다.In the ground of more than soft rock, the ground surface shall be constructed with a diameter of 76mm. The reason is that even if the surface area is not large, the strength of the paper sheet is large, so that the frictional shear strength is large and the same fixing force is exhibited even when the surface area is smaller than that of the soil surface. The soil slope is generally 105mm in diameter, but the pre-support is installed. As the main surface of the perforation hole is larger, the grouting and contact surface become larger and the fixing force becomes larger. When installing the pre-supports, the perforations are drilled to a diameter of 76 to 150 mm to insert the pre-supports, and a packer is installed to perform the pressure grouting.
제 1 실시예를 설명하면, 토피가 얕은 터널에서 지반이 연약하여 터널 굴착으로 지표 침하가 예상되는 터널에 있어서,Explaining the first embodiment, in a tunnel in which the earth is soft in a shallow tunnel and the ground subsidence is expected by tunnel excavation,
터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위 외측까지 터널 지표 침하에 저항하도록 선지보 빔을 설치하는 단계;Installing a beam of pre-beam so as to resist the settlement of the tunnel surface to the outer side of the tunnel impact range due to the tunnel excavation at regular intervals on the upper surface of the tunnel;
선지보 빔에서 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로 터널 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고 상기 선지보 빔과 고정하는 단계;Installing a pre-support to the pre-reinforcement beam so that the pre-reinforcement is exposed to the tunnel excavation surface in the vertical direction or in the direction of the center of the tunnel cross-section so as to reinforce the tunnel, and fixing the pre-reinforcement beam with the pre-beam;
터널을 굴착할 때, 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트와 같은 판구조와 연결한다.When excavating a tunnel, the pre-support material exposed on the excavation surface is connected to a plate structure such as shotcrete for excavation surface support.
여기에서, 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위는 전산으로 연속체를 가정하여 선지보 빔과 선지보재를 설치하지 않은 상태에서 여러 방법으로 해석해 볼 수 있으며, 여기에서 구한 영향 범위 외측까지 선지보 빔의 길이를 충분하게 설치하면 된다.In this case, the range of the tunnel effect due to tunnel excavation can be interpreted in various ways without the pre-beam beam and the pre-beam material being assumed, assuming a continuum by computation, and the length of the pre- Sufficient installation is enough.
제 2 실시예를 설명하면, 토피가 얕은 터널에서 지반이 연약하여 터널 굴착으로 지표 침하가 예상되는 터널에 있어서,In the tunnel according to the second embodiment, in which a ground is soft in a shallow tunnel and the ground settlement is expected by tunnel excavation,
터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 지표 침하에 저항하도록 터널 예정 굴착선 양측벽 외측까지 길이를 갖는 선지보 빔을 설치하는 단계;Installing a pre-beam having a length to the outside of both sides of the planned tunnel excavation line so as to resist the settlement of the tunnel surface at regular intervals at the upper surface of the tunnel;
선지보 빔의 양단 부근으로서 터널 예정 굴착선 양측벽에 침하에 저항하도록 말뚝(110)을 설치하는 단계; Installing piles (110) on both side walls of the tunneling excavation line near the both ends of the pre-beam beam to resist settlement;
말뚝은 항타하여 설치하거나 또는 천공 후, 말뚝을 삽입 그라우팅하여 설치하고,The pile is installed by hammering or after piercing, the pile is inserted by grouting,
선지보 빔에서 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로 터널 굴착시 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고 상기 선지보 빔과 고정하는 단계;A step of installing a pre-support to be exposed to the excavation surface when the tunnel is excavated vertically or in the direction of the center of the tunnel cross-section so that the pre-support beam is reinforced in the pre-beam beam, and fixing the pre-support beam with the pre-beam;
터널을 굴착하고 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트를 취부하여 형성되는 판구조와 연결한다.The tunnel is excavated and the pre-support material exposed on the excavation surface is connected to the plate structure formed by attaching shotcrete for excavation surface support.
상기 실시예에서 판구조와 연결하는 방법은 굴착으로 노출된 선지보재에 터널 굴착면의 판구조를 숏크리트를 취부하여 설치하고 그 위에서 선지보재에 지압판을 삽입하여 설치하고 인장 정착하면 된다. In this embodiment, the plate structure of the tunnel excavation surface is attached to the pre-support material exposed to the excavation, shotcrete is mounted on the excavation surface, and the guide plate is inserted into the pre-support material thereon.
제 2 실시예를 반드시 적용해야 하는 경우는 터널 측벽까지 토사와 같은 초연약 지반에 터널이 설치되는 경우로서 선지보 빔은 터널 양 외측으로 수직 방향으로 말뚝을 설치하여 지반의 침하와 측벽의 변위를 지지하여야 한다. 상기 실시예에서 터널을 보강하는 갱외(坑外) 선지보재는 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법과, 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을, 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용하여 지반 보강을 더 효율적으로 할 수 있다. 여기서, 갱외 선지보재는 갱외 지표부 또는 선지보 빔에서 터널 굴착면을 향해 설치되는 지보재로서 철근 네일 케이블 앵커 등을 말한다.In the case where the second embodiment is necessarily applied, a tunnel is installed on the ground of the superheater such as soil to the side wall of the tunnel. In the case of the pre-beam beam, the pile is installed vertically to the outer side of the tunnel to detect the settlement of the ground and the displacement of the side wall Shall be supported. In the above embodiment, the outside support line for reinforcing tunnels is radially installed toward the end surface of the tunnel, and the method for installing the tunnel perpendicularly to the end surface of the tunnel is alternately applied to the pre- The reinforcement of the ground can be made more efficient. In this case, the cantilever support is a reinforced nail cable anchor or the like which is installed on the outer surface of the meteorological or pre-beam beam toward the tunnel excavation surface.
그리고 선지보재는 앵커형을 사용하여 포스트 텐션을 선지보 빔을 좌대로 하여 추가로 가할 수 있다. 또한, 앵커의 선단측과 정착부측에 파이프형 정착체를 구비한 양단 정착형 앵커를 도 8과 같이 경사 방향으로 선지보재를 설치하여 천공량을 줄여 시공하거나 원지반 내에 지장물이 있어 변위를 허용할 수 없는 경우에 적용할 수 있다. 즉, 추가적인 포스트 텐션을 하여 변위를 컨트롤할 수도 있다.And the pre-supports may be used to apply a post-tension anchor type additionally to the prophet beam Bo as bases. In addition, as shown in Fig. 8, the anchors having both ends fixed with a pipe-type fixing body provided on the front end side of the anchor and the fusing unit side are provided with pre-support members in an oblique direction to reduce the amount of perforation, It can be applied when it can not. That is, additional post tension can be used to control the displacement.
지하철이나 경전철의 터널 종단선형을 심도를 얄게 하여 승하차의 거리를 짧게 하여 이용을 쉽게 할 수 있고, 도심지에서 교통이 복잡한 도로의 하부를 토피가 얕은 터널이 통과할 때, 종래에는 흙막이 가시설과 복공을 설치하여 오픈 터널로 시공했으나 본 발명의 공법을 적용함으로써 토피가 얕은 터널을 시공할 수 있다. It is possible to use the subway or light railway tunnel by shortening the length of the tunnel to make it easy to use. When the shallow tunnel passes through the lower part of the road with complicated traffic in the downtown area, But it is possible to construct shallow tunnels by applying the method of the present invention.
적용예를 설명하면, 갱외의 지표부에서 선지보 빔을 일정 간격으로 먼저 매설하고 빔의 내부를 관통하여 선지보재를 터널의 예정 굴착면까지 천공 삽입하고 그라우팅하여 원지반과 일체화시킨 후, 지표면의 도로 교통을 정상화하고 터널을 굴착하면서 굴착면에 노출된 선지보재와 굴착면을 지보하는 숏크리트와 같은 판구조와 일체화시키면 된다.In the application example, the pre-beam beam is buried in the ground surface at a predetermined interval, the beam is penetrated through the inside of the beam, and the pre-support material is inserted into the predetermined excavation surface of the tunnel, and is integrated with the ground surface. Normalization of traffic and excavation of tunnels can be integrated with plate structures such as shotcrete that support excavation surfaces and pre-support materials exposed on excavation surfaces.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1 : 지표부 2 : 굴착단면
3 : 굴착 라인 4 : 원지반
5 : 지표 침하선 10 : 선지보재
20 : 프리스트레스형 선지보재(앵커형) 30 : 판구조(쉘구조) 40 : 슬래브 100 : 선지보 빔 110 : 말뚝 120 : 철 구조형 빔 130 : 철근 콘크리트형 빔 140 : 지압판 150 : 너트 160 : 양단 정착 앵커1: Surface part 2: Excavation section
3: Excavation line 4: Paperboard
5: Land subsidence line 10: Pre-
The present invention relates to a pre-stress type pre-support material (anchor type), a plate structure (shell structure), a slab, a pre-beam beam, a pile, an iron structural beam, anchor
Claims (7)
터널 상부 지표부에 일정 간격으로 터널 굴착으로 인한 터널 영향 범위 외측까지 터널 지표 침하에 저항하도록 선지보 빔을 설치하는 단계;
선지보 빔에 선지보재를 터널이 보강되도록 수직 또는 터널 단면의 중심 방향으로, 터널 굴착면에 노출되도록 선지보재를 설치하고, 상기 선지보 빔과 선지보재 두부를 고정하는 단계;
터널을 굴착할 때, 굴착면에 노출된 선지보재를 굴착면 지보를 위한 숏크리트와 같은 판구조와 연결하는 단계;를 포함하고,
상기 선지보재 설치시 천공 직경은 76 내지 150mm로 천공하여 선지보재 삽입후, 팩커를 설치하여 가압 그라우팅을 하는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법.
In tunnels where soil settlement is expected due to soft ground due to shallow tunnels and tunnel excavation,
Installing a beam of pre-beam so as to resist the settlement of the tunnel surface to the outer side of the tunnel impact range due to the tunnel excavation at regular intervals on the upper surface of the tunnel;
Attaching a pre-support beam to the pre-beam beam so that the pre-support beam is exposed to the tunnel excavation surface in the vertical direction or in the center direction of the tunnel section so as to reinforce the tunnel, and fixing the pre-beam beam and the pre-
And connecting the pre-support material exposed on the excavation surface to a plate structure such as a shotcrete for excavation surface support when excavating the tunnel,
Wherein the pre-punched material has a pore diameter of 76 to 150 mm, and after the pre-punched material is inserted, a packer is installed to perform pressure grouting.
상기 선지보재는 터널을 보강하도록 갱외 터널 단면을 향해 방사상으로 설치하는 방법과, 터널 단면에 수직으로 설치하는 방법을, 일정 간격으로 설치되는 선지보 빔에 교대로 적용하는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the method of installing the pre-support material in a radial direction toward the end face of the tunnel outer wall so as to reinforce the tunnel and the method of vertically installing the tunnel end face are alternately applied to the pre- Beam tunnel method.
상기 선지보재는 앵커형을 사용하여 포스트 텐션을 선지보 빔을 좌대로 하여 추가로 도입할 수 있는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법.
The method according to claim 1,
Wherein the pre-support material is anchor type, and the post tension can be additionally introduced with the pre-beam as the post.
상기 선지보 빔과 선지보재를 먼저 지표부에서 시공하여 터널 굴착 중에는 무지보 상태가 없어서 발파 굴착시 일회 발파 굴착에 의해 2롯트씩 굴착하는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법.The method according to claim 1,
Wherein the pre-beam beam and the pre-beam are first installed on the ground surface and there is no non-beam state during the tunnel excavation, so that the excavation is carried out by blasting excavation twice at each blasting excavation.
상기 선지보 빔의 양단은 터널을 굴착하기 전에 터널 굴착예정 라인 밖의 수직 말뚝에 지지하는 것을 특징으로 하는 초천층 선지보 터널 공법.The method according to claim 1,
Wherein both ends of the beam are supported on vertical piles outside the tunnel excavation line before excavating the tunnel.
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Legal Events
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| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
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