KR101655220B1 - 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 터널이 시작되는 곳의 지반에 시공될 터널의 좌우측에 복수로 천공한 후 강연선들이 결합된 반력앵커들을 설치하는 단계; 상기 시공될 터널의 외측에 구조물발진대를 설치하고, 상기 구조물발진대의 상측에 앵커반력대가 설치된 터널구조물을 제작하는 단계; 상기 강연선들을 상기 앵커반력대에 연결하고, 유압잭을 설치하는 단계; 상기 터널구조물의 내측으로 터널을 굴착하면서 상기 유압잭을 잭킹하여 상기 터널구조물을 상기 굴착된 터널로 진입시키는 단계; 계획위치까지 상기 터널의 굴착과 상기 유압잭의 잭킹을 반복하여 상기 터널구조물을 진입시키는 단계; 및 상기 유압잭을 해체하고 상기 강연선들을 제거하는 단계;를 포함하여, 별도의 반력 벽체 없이 상기 터널구조물을 상기 시공될 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 반력앵커들을 설치하는 단계와, 터널구조물을 제작하는 단계와, 유압잭을 설치하는 단계와, 터널을 굴착하면서 유압잭을 잭킹하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 터널의 굴착과 유압잭의 잭킹을 반복하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 강연선들을 제거하는 단계를 포함함으로써, 별도의 반력 벽체 없이 터널구조물을 시공할 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물{Construction method of pressing tunnel structure for non-cutting natural ground and tunnel structure constructed by this}

본 실시예는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물에 관한 것이다.

일반적으로 터널 갱구부는, 크게 터널을 시공하고자 하는 곳의 지반을 완전히 개착하여 시공하는 개착 방식과, 상기 지반을 개착하지 않고 시공하는 비개착 방식을 통해 구축할 수 있다. 이 중 비개착 방식으로 터널구조물을 시공하는 기존의 방법들은 다음과 같다.

먼저, 터널을 시공하고자 하는 지반에 여러 가지 형태의 강관을 추진하고, 이들을 루프로 보강한 상태에서 지반을 굴착한 후, 콘크리트를 타설하여 터널구조물을 시공할 수 있다. 예를 들어, 피알에스(PRS: Pipe Roof Structures)공법, 유피알에스(UPRS: Upgraded Pipe Roof Structures)공법, 에스티에스(STS: Steel Tube Slab)공법 등이 있다.

또한, 터널을 시공하고자 하는 지반에 비교적 직경이 큰 강관을 추진한 후, 추진된 복수의 강관들 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 직접 타설하여 터널구조물을 시공할 수 있다. 예를 들어, 엔티알(NTR: New Tubular Roof)공법, 티알씨엠(TRCM: Tubular Roof construction Method)공법 등이 있다.

또한, 시공하고자 하는 터널의 단면 형태로 강관들을 배열하고, 이를 터널을 시공하고자 하는 지반에 추진한 후, 외부에서 양생된 구조물을 견인하면서 동시에 강관들을 추출하여 터널구조물을 시공할 수 있다. 예를 들어, 유알아이(URI: Underpass Reinforced concrete Insert)공법, 티이에스(TES: Tube Extract Structure)공법 등이 있다.

또한, 터널을 시공하고자 하는 지반에 다양한 형태의 틀을 압입하면서 터널구조물을 시공할 수 있다.

그러나, 상기의 방법들은 강관을 추진하거나, 구조물을 견인하기 위한 반력이 필요하며, 이 반력을 얻기 위해서는 별도의 반력 벽체가 반드시 필요하다. 시공시 지하 터파기를 실시하는 경우에는 터파기시 시공되는 가시설 등의 벽체를 반력 벽체로 활용할 수 있으나, 터널의 경우 일반적으로는 평지에서 터널 갱구부를 형성하는 경우가 대부분이다. 따라서 강관을 추진하거나, 구조물을 견인하기 위한 반력을 얻기 위해서는 별도의 가시설 등의 구조체를 시공해야만 하며, 이는 시공이 번거로울 뿐 아니라 공사기간 지연되고, 공사비가 증가된다.

또한, 터널을 시공하고자 하는 지반에 먼저 강관들을 추진하여 지반을 보강해야 하므로 시공이 번거로우며, 상기 강관들이 상호 이격되어 있는 경우에는 그 사이로 지반의 붕괴나 낙반이 발생할 수 있다. 따라서 강관들을 중첩하여 시공하거나, 강관들의 연결부를 추가로 보강해야 하므로 시공이 번거롭고, 복잡하다.

특허 1 : 대한민국 등록특허 10-1007089 특허 2 : 대한민국 등록특허 10-1536757

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 반력앵커들을 설치하는 단계와, 터널구조물을 제작하는 단계와, 유압잭을 설치하는 단계와, 터널을 굴착하면서 유압잭을 잭킹하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 터널의 굴착과 유압잭의 잭킹을 반복하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 강연선들을 제거하는 단계를 포함함으로써, 별도의 반력 벽체 없이 터널구조물을 시공할 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 반력앵커들을 설치하는 단계 전에 강관들을 삽입하는 단계와 지반을 그라우팅하는 단계를 더 포함함으로써, 터널의 굴착과 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 강관들의 양측에 결속부를 구비하여 강관들을 서로 결속하면서 삽입함으로써, 강관들 상호 간의 결합강도가 증가되고, 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 결속부의 요부의 내측에 길이방향으로 요홈부를 형성하여 배수튜브를 구비함으로써, 침투된 지하수 등을 용이하게 배출하여 터널 내부로의 누수를 효과적으로 배제할 수 있는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 가이드레일을 설치하는 단계를 포함함으로써, 터널구조물의 진입이 용이한 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 강연선들을 제거하는 단계 후에 갱문을 설치하는 단계와, 터널구조물의 상측을 복토하는 단계를 더 포함함으로써, 터널 갱구부의 지반 안정성이 확보되는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

또한, 터널구조물의 전방부를 상부가 돌출된 형상으로 형성함으로써, 터널이 시작되는 곳의 지반에 잘 접하면서, 터널의 굴착과 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법은, 터널이 시작되는 곳의 지반에 시공될 터널의 좌우측에 복수로 천공한 후 강연선들이 결합된 반력앵커들을 설치하는 단계; 상기 시공될 터널의 외측에 구조물발진대를 설치하고, 상기 구조물발진대의 상측에 앵커반력대가 설치된 터널구조물을 제작하는 단계; 상기 강연선들을 상기 앵커반력대에 연결하고, 유압잭을 설치하는 단계; 상기 터널구조물의 내측으로 터널을 굴착하면서 상기 유압잭을 잭킹하여 상기 터널구조물을 상기 굴착된 터널로 진입시키는 단계; 계획위치까지 상기 터널의 굴착과 상기 유압잭의 잭킹을 반복하여 상기 터널구조물을 진입시키는 단계; 및 상기 유압잭을 해체하고 상기 강연선들을 제거하는 단계;를 포함하여, 별도의 반력 벽체 없이 상기 터널구조물을 상기 시공될 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있는 것일 수 있다.

또한, 상기 반력앵커들을 설치하는 단계 전에, 상기 시공될 터널의 상측에 복수로 천공하면서 강관들을 삽입하는 단계; 및 상기 강관들을 이용하여 지반을 그라우팅하는 단계;를 더 포함하여, 상기 터널의 굴착과 상기 터널구조물의 진입시 상기 지반의 붕괴나 낙반이 방지될 수 있다.

또한, 상기 반력앵커들을 설치하는 단계와 상기 터널구조물을 제작하는 단계의 사이에, 상기 시공될 터널의 좌우측 하부에 도갱을 굴착하고, 상기 도갱에 가이드레일을 설치하는 단계를 더 포함하여, 상기 터널구조물의 진입이 용이할 수 있다.

또한, 상기 강연선들을 제거하는 단계 후에, 상기 터널구조물의 외측에 갱문을 설치하는 단계; 및 상기 터널구조물의 상측을 복토하는 단계;를 더 포함하여, 상기 터널 갱구부의 지반 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 상기 강관들은 그 양측에 결속부를 구비하여 서로 결속됨으로써, 상기 강관들 상호 간의 결합강도를 증가시키는 것일 수 있다.

또한, 상기 결속부는

형상,

형상, 또는

형상이고, 상기 결속부의 요부의 내측에 길이방향으로 요홈부가 형성되고, 상기 요홈부에는 배수튜브가 구비되어 침투된 지하수 등을 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 터널구조물의 전방부는 상부가 돌출된 형상으로, 상기 터널이 시작되는 곳의 지반에 잘 접하고, 상기 터널의 굴착과 상기 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법에 의해 시공되는 터널구조물은, 상기 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법에 의해 시공될 수 있다.

본 발명을 통해, 반력앵커들을 설치하는 단계와, 터널구조물을 제작하는 단계와, 유압잭을 설치하는 단계와, 터널을 굴착하면서 유압잭을 잭킹하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 터널의 굴착과 유압잭의 잭킹을 반복하여 터널구조물을 진입시키는 단계와, 강연선들을 제거하는 단계를 포함함으로써, 별도의 반력 벽체 없이 터널구조물을 시공할 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 반력앵커들을 설치하는 단계 전에 강관들을 삽입하는 단계와 지반을 그라우팅하는 단계를 더 포함함으로써, 터널의 굴착과 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 강관들의 양측에 결속부를 구비하여 강관들을 서로 결속하면서 삽입함으로써, 강관들 상호 간의 결합강도가 증가되고, 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 결속부의 요부의 내측에 길이방향으로 요홈부를 형성하여 배수튜브를 구비함으로써, 침투된 지하수 등을 용이하게 배출하여 터널 내부로의 누수를 효과적으로 배제할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 가이드레일을 설치하는 단계를 포함함으로써, 터널구조물의 진입이 용이한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 강연선들을 제거하는 단계 후에 갱문을 설치하는 단계와, 터널구조물의 상측을 복토하는 단계를 더 포함함으로써, 터널 갱구부의 지반 안정성이 확보되는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 터널구조물의 전방부를 상부가 돌출된 형상으로 형성함으로써, 터널이 시작되는 곳의 지반에 잘 접하면서, 터널의 굴착과 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 효과를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 10은, 본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법을 도시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는, 도 1의 강관들에 형성되는 결속부의 실시예들을 도시하는 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는, 도 11a 및 도 11b의 강관의 결속부에 요홈부가 형성되고, 상기 요홈부에 배수튜브가 구비된 모습을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 13은, 도 6의 유압잭을 잭킹하는 모습을 확대하여 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물(70) 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물(70)을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 설명에서 전방은 터널의 굴착방향으로 보아 앞쪽을 의미하고, 후방은 그 뒤쪽을 의미한다. 또한, 지반(1)은 절취를 전혀 하지 않은 상태의 원지반을 의미하지만, 공사에 방해되는 토사, 먼지, 나뭇잎, 연암 등을 일부 제거한 상태의 지반(1)도 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물(70) 압입 시공방법은, 천공하면서 강관(10)들을 삽입하는 단계, 지반(1)을 그라우팅(20)하는 단계, 반력앵커(40)들을 설치하는 단계, 도갱(50)을 굴착하고 도갱(50)에 가이드레일(51)을 설치하는 단계, 터널구조물(70)을 제작하는 단계, 유압잭(80)을 설치하는 단계, 터널을 굴착하면서 유압잭(80)을 잭킹하여 터널구조물(70)을 진입시키는 단계, 터널의 굴착과 유압잭(80)의 잭킹을 반복하여 터널구조물(70)을 진입시키는 단계, 강연선(30)들을 제거하는 단계를 포함한다. 따라서 별도의 반력 벽체 없이 터널구조물(70)을 시공할 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있다.

다만, 천공하면서 강관(10)들을 삽입하는 단계, 지반(1)을 그라우팅(20)하는 단계, 도갱(50)을 굴착하고 도갱(50)에 가이드레일(51)을 설치하는 단계들은 선택적으로 생략하거나, 순서를 바꿀 수도 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 강관(10)들을 삽입하는 단계는 시공될 터널의 상측에 복수로 천공하면서 강관(10)들을 삽입하는 단계로서, 직천공 등의 방식으로 지반(1)을 천공하고 강관(10)을 삽입한다.

직천공 방식은 강관(10)의 전방에 비트 등을 설치하여 천공과 동시에 강관(10)을 삽입하는 방식으로서, 강관(10)을 케이싱으로 사용하여 강관(10)의 전방에 구비된 비트가 회전을 하며, 상기 비트의 회전절삭에 의해 강관(10)이 압입된다. 상기 강관(10)들을 직천공 방식으로 천공하면서 삽입하는 경우, 토사층과 암반층, 즉 연암층(풍화암층)과 경암층(발파암층)까지 천공홀의 붕괴 없이 용이하게 강관(10)을 시공할 수 있다. 강관(10)들은 통상적으로 지반(1)의 토사층을 관통하여 경암층까지 삽입하나, 필요에 따라 연암층까지 삽입할 수도 있으며, 강관(10)들을 암반층까지 삽입함으로써 강관(10)들의 전단부가 견고히 지지되어 후술할 단계에서 터널의 굴착과 터널구조물(70)의 진입시 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 상기 강관(10)들은 터널의 길이방향과 나란하게, 즉 경사지지 않도록 수평방향으로 삽입한다. 따라서 강관(10) 상부의 토사가 유실되거나, 강관(10) 하부의 쐐기모양의 토괴가 강관(10)에 의해 분리되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 수평하게 삽입된 강관(10)들은 후술하는 단계에서 굴착된 터널에 삽입되는 터널구조물(70)의 아치형상의 상부면과 잘 일치한다. 따라서 강관(10)들은 터널구조물(70)이 삽입되기 전에는 지반(1)과 그라우팅(20)에 의해 지지되나, 터널구조물(70)이 삽입되면서 터널구조물(70)에 지지된다. 이리하여 강관(10)들의 상부면은 견고히 지지되어 터널굴착이 매우 안정적이고 용이하게 된다.

지반(1)을 그라우팅(20)하는 단계는 상기 강관(10)들을 이용하여 지반(1)을 그라우팅(20) 하는 단계로서, 삽입된 강관(10)들에 그라우트재를 주입하여 강관(10) 및 강관(10)의 주변 지반(1), 또는 강관(10)의 주변 지반(1)을 그라우팅(20)한다. 따라서 강관(10) 주변의 지반(1)과 강관(10)이 일체가 되므로 후술할 단계에서 터널의 굴착 및 터널구조물(70)의 진입시 지반(1)의 붕괴나 낙반 등을 방지할 수 있다. 또한, 강관(10)들이 지반(1)과 잘 결합하여 지반(1)의 구조적 강도와 터널구조물(70)의 안정성이 증대되며, 누수가 방지되는 효과가 있다.

한편, 상기 강관(10)의 양측에는 결속부(11)를 구비하여, 강관(10)의 삽입시 삽입과 동시에 강관(10)들 상호 간을 결속할 수 있다. 강관(10)의 양측에 결속부(11)를 구비함으로써, 강관(10)들 상호 간의 결합강도가 증가되어 강관(10)들이 일체로 거동을 하게 되며, 이에 따라 터널의 구조적 안전성이 증대되고, 지반(1)의 연약대에 대한 지반(1) 보강효과가 극대화된다. 또한, 먼저 삽입 설치되어 있는 강관(10)의 결속부(11)가 그 다음에 삽입될 강관(10)의 가이드 역할을 하게 되어 이후에 설치할 강관(10)들의 삽입이 용이하고 안정적으로 이루어질 수 있다. 그러나 강관(10)의 양측에 결속부(11)를 구비시 경암층에서는 결속부(11)를 삽입하기가 어렵기 때문에 강관(10)의 전체 길이 중에서 토사층이나 연암층에 삽입되는 부분에만 결속부(11)를 형성할 수도 있다. 이 경우 강관(10)을 필요로 하는 부분까지 용이하게 삽입할 수 있고, 암반층에 의한 결속부(11)의 손상 및 파손을 방지할 수 있으면서 연약지반에서는 강관(10)들을 서로 견고하게 결속할 수 있는 효과가 있다.

상기 결속부(11)는 양측이 각각 요부(113)와 돌부(111)로 형성되는

형상(도 11a 참조),

형상(도 11b 참조), 즉 강관(10)의 일측에 요부(113)가 형성되고, 타측에 돌부(111)가 형성되어 강관(10)의 결속부(11)의 요부(113)에 인접한 타 강관(10)의 결속부(11)의 돌부(111)가 삽입되어 상호 결속 될 수 있으며, 또는

형상으로 형성될 수도 있고, 이 외에도 다양하게 형성될 수 있다.

결속부(11)가

형상,

형상으로 형성되는 경우, 가장 먼저 삽입되는 강관(10)의 결속부(11)는 그 양측 모두 돌부(111)로만 형성되는 것이 좋다. 이는 돌부(111)가 요부(113)에 비해 지반(1)에 처음 삽입되는 것이 용이하며, 돌이나 토사 등이 끼일 우려가 없으므로 삽입이 쉽고, 간편하기 때문이다. 또한, 돌부(111)에 의해 지반(1)이 흐트러진 상태에서 다른 강관(10)의 요부(113)가 삽입되므로 그 요부(113)의 삽입 또한 용이해지는 장점이 있다.

또한, 상기 결속부(11)의 요부(113)의 내측에 그 길이방향으로 요홈부(114)를 형성하고, 상기 요홈부(114)에 배수튜브(115)를 구비할 수도 있다(도 12a 및 도 12b 참조). 요홈부(114)를 형성하고 배수튜브(115)를 구비함으로써, 터널의 천정부로부터 침투된 지하수 등을 용이하게 배출하여 터널 내부로의 누수를 효과적으로 배제할 수 있다. 상기 요홈부(114)는 인접한 타 강관(10)의 결속부(11)의 돌부(111)가 삽입이 안 될 정도의 크기로 형성하며, 상기 배수튜브(115)는 복수의 배수공이 형성된 유연관, 또는 물은 잘 투과하나 이물질은 잘 투과하지 않는 그물 모양의 유연관 등을 사용할 수 있다.

도 2를 참조하면, 반력앵커(40)들을 설치하는 단계는 터널이 시작되는 곳의 지반(1)에 시공될 터널의 좌우측에 강연선(30)들이 결합된 반력앵커(40)들을 설치하는 단계이다. 즉, 시공될 터널의 좌우측을 복수로 천공한 후, 강연선(30)들이 결합된 반력앵커(40)들을 삽입하고 그라우팅을 하여 반력앵커(40)들을 견고하게 정착시킨다. 이때, 반력앵커(40)와 결합된 강연선(30)은 길이방향으로 연장되어 후술할 터널구조물(70)의 앵커반력대(71)에 연결된다. 상기 강연선(30)은 복수개의 강선을 결합한 것으로 통상적인 강연선(30)을 사용한다. 강연선(30) 및 반력앵커(40)의 수량, 위치 등은 지반(1)의 조건, 후술할 터널구조물(70)의 크기, 중량 등에 따라 결정한다.

반력앵커(40)들을 설치하는 단계와 강관(10)들을 삽입하는 단계는 터널이 시작되는 곳의 지반(1)을 전혀 절취를 하지 않고 하거나, 또는 공사에 방해되는 토사, 먼지, 나뭇잎, 연암 등을 제거하기 위해 일부 절취를 한 후에 시행할 수도 있다. 또한, 천공할 지점을 먼저 표시하고 시행할 수 있으며, 반력앵커(40)의 경우 정착력을 향상시키기 위해 지반(1)에 밀착 지지되는 정착판을 더 구비할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 가이드레일(51)을 설치하는 단계는 시공될 터널의 좌우측 하부에 도갱(50)을 굴착하고, 상기 도갱(50)에 가이드레일(51)을 설치하는 단계로서, 후술할 단계에서 터널구조물(70)을 진입시킬 계획위치까지 가이드레일(51)을 설치한다. 따라서 굴착된 터널의 내부로 터널구조물(70)을 진입시키는 경우 터널구조물(70)을 용이하게 진입시킬 수 있다.

도갱(50)을 굴착하고 가이드레일(51)을 설치하는 단계는 후술하는 터널을 굴착하면서 터널구조물(70)을 굴착된 터널로 진입시키는 단계에서 함께 진행할 수도 있다. 즉 별도의 도갱(50) 굴착 없이 터널을 굴착하고 그 양 하부에 가이드레일(51)을 설치한 후 터널구조물(70)을 굴착된 터널로 진입시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 터널구조물(70)을 제작하는 단계는 시공될 터널의 외측에 구조물발진대(60)를 설치하고, 상기 구조물발진대(60)의 상측에 앵커반력대(71)가 설치된 터널구조물(70)을 제작하는 단계이다.

상기 구조물발진대(60)는 그 상측에 설치되는 터널구조물(70)이 잘 미끄러져 후술할 단계에서 굴착된 터널의 내부로 삽입될 수 있도록 하는 받침이다. 상기 구조물발진대(60)는 미리 레일 등이 결합된 프리캐스트 콘크리트판 등을 조립하여 형성할 수도 있고, 또는 현장에서 시공될 터널의 외측 지반(1)의 바닥에 콘크리트를 타설하고 레일 등을 설치하여 형성할 수도 있다.

상기 터널구조물(70)은 시공될 터널의 갱구부에 설치되는 구조물로서, 지반(1)의 조건, 시공하고자 하는 터널 등에 따라 단면, 크기, 길이, 형상 등이 결정된다. 상기 터널구조물(70)은 반력앵커(40)와 연결된 강연선(30)이 관통하여 설치되며, 후방부에는 관통 설치된 강연선(30)이 노출되는 앵커반력대(71)가 형성된다. 터널구조물(70)의 전방과 후방의 형상은 다양하게 형성될 수 있는데, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 상기 터널구조물(70)의 전방부를 상부가 돌출된 형상으로 형성할 수 있다. 이 경우에는 터널이 시작되는 곳의 지반(1)에 잘 접하고, 후술할 단계에서 터널의 굴착과 터널구조물(70)의 진입시 그 상측의 지반(1)의 붕괴나 낙반 등을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 5를 참조하면, 유압잭(80)을 설치하는 단계는 상기 반력앵커(40)와 연결된 강연선(30)들을 상기 터널구조물(70)의 앵커반력대(71)에 연결하고, 유압잭(80)을 설치하는 단계이다.

도 6 및 도 7에 참조하면, 터널을 굴착하면서 유압잭(80)을 잭킹하여 터널구조물(70)을 진입시키는 단계는 , 상기 터널구조물(70)의 내측으로 터널을 굴착하면서 상기 유압잭(80)을 잭킹하여 터널구조물(70)을 상기 굴착된 터널로 진입시키는 단계이다. 터널의 굴착은 통상의 터널 굴착 방법에 따르며, 터널구조물(70)은 유압잭(80)의 잭킹시 강연선(30)에 인장력이 발생되어 굴착된 터널로 진입된다. 이와 같이, 터널을 굴착하면서 터널구조물(70)을 압입함으로써 굴착면의 붕괴 없이 용이하게 터널구조물(70)을 시공할 수 있다.

도 8을 참조하면, 계획위치까지 터널의 굴착과 유압잭(80)의 잭킹을 반복하여 터널구조물(70)을 진입시키는 단계는 계획위치까지 터널의 굴착과 유압잭(80)의 잭킹을 반복하여 상기 터널구조물(70)을 진입시키는 단계이다. 터널구조물(70)은 그 전단부가 토사층, 연암층, 또는 경암층까지 삽입할 수 있다. 터널구조물(70)이 토사층이나 연암층까지 삽입되는 경우 강관(10)들의 전단이 경암측에 지지되는 것이 좋다. 상기 터널구조물(70)의 진입이 완료되면, 상기 터널구조물(70)의 전방부는 굴착된 터널의 내부에 삽입되어 그 상측의 지반(1)을 지지하고, 후방부는 지반(1)에서 돌출되어 터널 갱구부를 형성한다. 따라서 터널 갱구부를 안정적으로 형성하기 위한 별도의 장치나 작업 등이 필요하지 아니하다.

도 9를 참조하면, 강연선(30)들을 제거하는 단계는 상기 유압잭(80)을 해체하고 강연선(30)들을 제거하는 단계이다.

상기 강연선(30)들을 제거하는 단계 후에는, 상기 터널구조물(70)의 외측에 갱문(90)을 설치하는 단계와, 상기 터널구조물(70)의 상측을 복토(100)하는 단계를 더 포함할 수 있다(도 10 참조). 전술한 단계에서 시공된 터널구조물(70)에 의해 터널 갱구부의 지반(1)의 붕괴나 낙반이 방지되므로 갱문(90)을 안전하고 용이하게 시공할 수 있다. 또한, 상기 터널구조물(70)의 노출된 상측과 지반(1)의 일부를 덮도록 복토(100)함으로써, 터널갱구부의 토피를 형성할 수 있고, 동시에 지반(1)을 압축하여 터널 갱구부의 지반(1) 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명은, 전술한 단계들을 따라 터널구조물(70)을 시공할 터널의 내측으로 신속하고 효율적으로 진입시켜 시공할 수 있다. 따라서 원지반의 절취 없이 터널구조물(70)을 시공하므로 지반(1)의 훼손이 방지되어 자연환경이 보존되고, 터널 갱구부 주위의 사면이 안정되며, 별도로 터널 갱구부의 비탈면 보강이 필요하지 아니하므로 시공이 효율적이다. 또한, 반력앵커(40)를 이용하여 터널구조물(70)을 삽입하므로 별도의 반력 벽체의 시공이 불필요하며, 이에 시공이 신속 간단하고, 공사비 및 공사기간을 대폭 감소시킬 수 있어 경제적이다. 또한, 터널구조물(70)이 삽입되어 굴착된 터널의 내측을 지지하므로 굴착된 터널을 안정시키기 위한 별도의 작업, 즉 숏크리트, 록볼트, 강지보재 등의 1차지보재나, 콘크리트 라이닝 등의 2차지보재의 시공이 불필요하며, 터널의 내측을 미리 일체화된 터널구조물(70)로 지지하므로 터널의 굴착면에 상기 지보재들을 시공하는 것보다 터널의 보강효과가 증대된다.

한편, 본 발명의 일례에 따른 원지반 절취 없는 터널구조물(70) 압입 시공방법에 의해 시공되는 터널구조물(70)은, 전술한 원지반 절취 없는 터널구조물(70) 압입 시공방법에 의해 시공되며, 자세한 설명은 전술한 내용을 참조한다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 지반
10 : 강관
11 : 결속부
111 : 돌부
113 : 요부
114 : 요홈부
115 : 배수튜브
20 : 그라우팅(+강관)
30 : 강연선
40 : 반력앵커
50 : 도갱
51 : 가이드레일
60 : 구조물발진대
70 : 터널구조물
71 : 앵커반력대
80 : 유압잭
90 : 갱문
100 : 복토

Claims (8)

1. 터널이 시작되는 곳의 지반에 시공될 터널의 좌우측에 복수로 천공한 후 강연선들이 결합된 반력앵커들을 설치하는 단계;
   상기 시공될 터널의 외측에 구조물발진대를 설치하고, 상기 구조물발진대의 상측에 앵커반력대가 설치된 터널구조물을 제작하는 단계;
   상기 강연선들을 상기 앵커반력대에 연결하고, 유압잭을 설치하는 단계;
   상기 터널구조물의 내측으로 터널을 굴착하면서 상기 유압잭을 잭킹하여 상기 터널구조물을 상기 굴착된 터널로 진입시키는 단계;
   계획위치까지 상기 터널의 굴착과 상기 유압잭의 잭킹을 반복하여 상기 터널구조물을 진입시키는 단계; 및
   상기 유압잭을 해체하고 상기 강연선들을 제거하는 단계;를 포함하여,
   별도의 반력 벽체 없이 상기 터널구조물을 상기 시공될 터널의 내측으로 효율적이고 신속하게 진입시킬 수 있고,
   상기 반력앵커들을 설치하는 단계 전에,
   상기 시공될 터널의 상측에 복수로 천공하면서 강관들을 삽입하는 단계; 및
   상기 강관들을 이용하여 지반을 그라우팅하는 단계;를 더 포함하여,
   상기 터널의 굴착과 상기 터널구조물의 진입시 상기 지반의 붕괴나 낙반이 방지되며,
   상기 강연선들을 제거하는 단계 후에,
   상기 터널구조물의 외측에 갱문을 설치하는 단계; 및
   상기 터널구조물의 상측을 복토하는 단계;를 더 포함하여,
   상기 터널 갱구부의 지반 안정성을 확보하고,
   상기 강관들은 그 양측에 결속부를 구비하여 서로 결속됨으로써, 상기 강관들 상호 간의 결합강도를 증가시키며,
   상기 결속부는

   

   형상,

   

   형상, 또는

   

   형상이고,
   상기 결속부의 요부의 내측에 길이방향으로 요홈부가 형성되고,
   상기 요홈부에는 배수튜브가 구비되어 침투된 지하수 등을 배출하는 것을 특징으로 하는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 반력앵커들을 설치하는 단계와 상기 터널구조물을 제작하는 단계의 사이에,
   상기 시공될 터널의 좌우측 하부에 도갱을 굴착하고, 상기 도갱에 가이드레일을 설치하는 단계를 더 포함하여,
   상기 터널구조물의 진입이 용이한 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 터널구조물의 전방부는 상부가 돌출된 형상으로, 상기 터널이 시작되는 곳의 지반에 잘 접하고, 상기 터널의 굴착과 상기 터널구조물의 진입시 지반의 붕괴나 낙반이 방지되는 것을 특징으로 하는 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법.
   
8. 청구항 1, 3, 7 중 어느 한 항의 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법에 의해 시공되는 터널구조물.

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