KR101665516B1 - 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법, 및 이를 이용한 근접병설터널 - Google Patents

양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법, 및 이를 이용한 근접병설터널 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 선행터널과 후행터널이 인접하게 시공되는 근접병설터널 시공방법에 있어서, 상기 선행터널을 굴착하는 선행터널굴착단계; 상기 선행터널에 숏크리트를 타설하는 숏크리트타설단계; 상기 후행터널 방향의 상기 선행터널의 측벽인 필러부에 복수의 천공홀을 형성하는 천공홀형성단계; 상기 천공홀에 복수의 주입공이 형성된 주입관과, 상기 주입관의 외측에 결합된 둘 이상의 인장재를 포함하는 복합체를 삽입하는 복합체삽입단계; 상기 천공홀의 입구를 코킹하는 코킹단계; 상기 주입관을 이용하여 상기 필러부에 그라우트를 압력 주입하는 그라우팅단계; 상기 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 인장단계; 상기 복합체가 노출되도록 상기 후행터널을 굴착하는 후행터널굴착단계; 상기 후행터널에 숏크리트를 타설하는 제2숏크리트타설단계; 및 상기 후행터널의 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 제2인장단계;를 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 통해, 선행터널의 굴착과 동시에 필러부를 보강함으로써, 선행터널의 굴착뿐 아니라 후행터널의 굴착에서도 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법, 및 이를 이용한 근접병설터널{Construction method of duel tunnel using composite capable of bidirectional tensioning, pressure casting and tiebolting, and its duel tunnel}
본 발명은 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법 및 이를 이용한 근접병설터널, 상세하게는 복합체를 이용하여 선행터널에서 그라우트를 가압주입함과 동시에 인장 및 볼트체결을 하여 필러부를 보강함으로써, 선행터널뿐 아니라 후행터널의 굴착에서도 안전성을 확보할 수 있는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법 및 이를 이용한 근접병설터널에 관한 것이다.
통상 터널은 상행선과 하행선이 함께 있는 병설터널로 건설된다. 이러한 병설터널의 경우 구조적 안정성을 확보하기 위해 양 터널의 이격거리 즉, 필러부의 폭을 터널 굴착폭의 1.5배 이상으로 이격하여 시공하도록 하고 있다.
그러나 갱구부의 지형조건, 토지비용, 환경문제 등의 다양한 이유로 필러부의 폭을 터널 굴착폭의 1.5배 이상으로 하기 어렵거나, 하지 않는 것이 유리한 경우가 있다.
이와 같이 필러부의 폭을 좁게 해야 하는 경우, 양 터널의 중앙부에 중앙터널을 시공하고, 이 중앙터널에 벽체 또는 기둥을 만든 후 그 양측에 본 터널을 확장하여 굴착하는 시공방법이 있는데, 이러한 시공방법은 공정이 복잡하여 시공기간과 시공비용이 증가하고, 중앙의 벽체나 기둥에 하중이 집중되어 구조적으로 불안정하며, 또한 중앙의 벽체나 기둥의 상부에서 발생하는 누수의 문제점이 있다.
또한, 필러부를 상부의 지표면에서 수직으로 천공하고 그라우팅을 하거나 보강재를 삽입하여 보강한 후 본 터널을 굴착하는 시공방법이 있는데, 이러한 시공방법은 경사진 지표면을 계단식으로 절취해야 하므로 환경훼손이 발생하고, 또한 천공 심도가 깊어지는 경우 시공기간과 시공비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 선행터널을 굴착하면서 선행터널에서 필러부에 천공홀을 형성하여 타이볼트를 삽입함과 동시에 필러부에 주입재를 주입하고, 후행터널 굴착 후 상기 타이볼트를 양측 터널에서 체결하는 시공방법이 있는데, 이러한 시공방법은 필러부가 연약한 경우 상부하중에 의한 변위를 방지하기 어렵고, 또한 타이볼트의 체결은 후행터널 굴착 후에 시행함으로써 굴착시 안전성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1461854호는 "필라부 보강 터널 굴착 방법"을 개시하고 있다. 상기 종래기술은 선행터널의 굴착시에 필러부를 보강하기 위해, 후행터널(20)의 굴착면에서 이격되도록 상향보강재(310)를 설치하고, 후행터널(20)의 구조물로부터 5~30cm 떨어진 지점까지 연장되도록 수평보강재(320)를 설치하고 있다.
그러나 상기 종래기술은 상향보강재(310)와 수평보강재(320) 모두 후행터널의 굴착면에서 이격되게 설치되는 것이어서, 후행터널의 굴착면은 아무런 보강이 이루어 지지 아니하고 또한 긴장체결되지도 아니하여, 후행터널의 굴착면의 안전성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
특허 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1461854호
본 발명은, 선행터널의 굴착과 동시에 필러부를 보강함으로써, 선행터널의 굴착뿐 아니라 후행터널의 굴착에서도 안전성을 확보할 수 있는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 필러부의 천공홀에 복수의 주입공이 형성된 주입관과, 상기 주입관의 외측에 결합된 둘 이상의 인장재를 포함하는 복합체를 삽입하여 인장재를 인장 및 정착하여, 선행터널과 후행터널 양측에서 용이하게 인장재를 인장 및 정착할 수 있음으로써, 선행터널의 굴착면과 후행터널의 굴착면 모두 안전정을 확보할 수 있는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 복합체는 주입관에 결합되는 내하체를 포함하고, 인장재는 상기 내하체를 관통하여 고정됨으로써, 인장재가 주입관의 중앙부에 견고히 고정되어 선행터널과 후행터널 양측에서 긴장 및 정착할 수 있는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일례에 따른 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법은, 선행터널과 후행터널이 인접하게 시공되는 근접병설터널 시공방법에 있어서, 상기 선행터널을 굴착하는 선행터널굴착단계; 상기 선행터널에 숏크리트를 타설하는 숏크리트타설단계; 상기 후행터널 방향의 상기 선행터널의 측벽인 필러부에 복수의 천공홀을 형성하는 천공홀형성단계; 상기 천공홀에 복수의 주입공이 형성된 주입관과, 상기 주입관의 외측에 결합된 둘 이상의 인장재를 포함하는 복합체를 삽입하는 복합체삽입단계; 상기 천공홀의 입구를 코킹하는 코킹단계; 상기 주입관을 이용하여 상기 필러부에 그라우트를 압력 주입하는 그라우팅단계; 상기 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 인장단계; 상기 복합체가 노출되도록 상기 후행터널을 굴착하는 후행터널굴착단계; 상기 후행터널에 숏크리트를 타설하는 제2숏크리트타설단계; 및 상기 후행터널의 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 제2인장단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 숏크리트타설단계와 상기 천공홀형성단계 사이에, 상기 선행터널에 지보재를 설치하는 지보재설치단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합체는 상기 주입관에 결합된 실링호스를 더 포함하고, 상기 코킹단계와 상기 그라우팅단계 사이에, 상기 천공홀의 내부를 실링하는 실링단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인장단계와 상기 후행터널굴착단계 사이에, 상기 주입관의 두부에 너트를 체결하는 너트체결단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 너트체결단계와 상기 후행터널굴착단계 사이에, 상기 복합체의 두부에 숏크리트를 타설하는 두부숏크리트타설단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2숏크리트타설단계와 상기 제2인장단계 사이에, 상기 후행터널에 지보재를 설치하는 제2지보재설치단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2인장단계 후에, 상기 후행터널의 상기 주입관의 두부에 너트를 체결하는 제2너트체결단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2너트체결단계 후에, 상기 후행터널의 상기 복합체의 두부에 숏크리트를 타설하는 제2두부숏크리트타설단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합체는 상기 주입관에 결합되는 내하체를 더 포함하고, 상기 인장재는 상기 내하체를 관통하여 고정됨으로써 상기 주입관에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측 단부에 구비되는 쐐기를 포함하고, 상기 인장재는 양측에서 인장된 후 상기 양측 단부의 쐐기에 의해 상기 실린더에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측 단부에 구비되는 쐐기, 상기 쐐기 외측에 구비되고 상기 인장재에 결합되는 링 또는 상기 실린더에 결합되는 캡을 포함하여, 상기 쐐기는 상기 링 또는 상기 캡에 의해 이탈이 방지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 캡의 내측에는 스프링을 더 포함하고, 상기 스프링은 상기 쐐기를 눌러 상기 인장재가 정착되게 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측에 삽입되고 중앙에 관통공이 형성된 한 쌍의 볼트, 상기 한 쌍의 볼트 각각의 내측쪽에 삽입되는 쐐기를 포함하고, 상기 인장재는 상기 실린더의 내부에서 분리되고, 상기 분리된 인장재는 상기 쐐기에 의해 상기 볼트에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 근접병설터널은 상기 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법들에 의해 시공될 수 있다.
본 발명을 통해, 선행터널의 굴착과 동시에 필러부를 보강함으로써, 선행터널의 굴착뿐 아니라 후행터널의 굴착에서도 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 필러부의 천공홀에 복수의 주입공이 형성된 주입관과, 상기 주입관의 외측에 결합된 둘 이상의 인장재를 포함하는 복합체를 삽입하여 인장재를 인장 및 정착하여, 선행터널과 후행터널 양측에서 용이하게 인장재를 인장 및 정착할 수 있음으로써, 선행터널의 굴착면과 후행터널의 굴착면 모두 안전정을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 복합체는 주입관에 결합되는 내하체를 포함하고, 인장재는 상기 내하체를 관통하여 고정됨으로써, 인장재가 주입관의 중앙부에 견고히 고정되어 선행터널과 후행터널 양측에서 긴장 및 정착할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실례인 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법의 선행터널굴착단계를 도시한 도면,
도 2는 숏크리트타설단계를 도시한 도면,
도 3은 지보재설치단계를 도시한 도면,
도 4는 천공홀형성단계를 도시한 도면,
도 5는 복합체삽입단계를 도시한 도면,
도 6은 코킹단계를 도시한 도면,
도 7은 실링단계를 도시한 도면,
도 8은 그라우팅단계를 도시한 도면,
도 9는 인장단계를 도시한 도면,
도 10은 너트체결단계를 도시한 도면,
도 11은 두부숏크리트타설단계를 도시한 도면,
도 12는 후행터널굴착단계를 도시한 도면,
도 13은 제2숏크리트타설단계를 도시한 도면,
도 14는 제2지보재설치단계를 도시한 도면,
도 15는 제2인장단계를 도시한 도면,
도 16은 제2너트체결단계를 도시한 도면,
도 17은 제2두부숏크리트타설단계를 도시한 도면,
도 18은 복합체를 도시한 도면,
도 19는 내하체를 도시한 도면,
도 20은 분리형 내하체의 결합전의 상태를 도시한 도면,
도 21은 분리형 내하체의 결합후의 상태를 도시한 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", "접속" 또는 "구비"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합, 접속 또는 구비될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합", "접속" 또는 "구비"될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예인 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체(140)를 이용한 근접병설터널 시공방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 17를 참조하면, 본 발명의 일 실시예인 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체(140)를 이용한 근접병설터널 시공방법은 선행터널굴착단계, 숏크리트타설단계, 지보재설치단계, 천공홀형성단계, 복합체삽입단계, 코킹단계, 실링단계, 그라우팅단계, 인장단계, 너트체결단계, 두부숏크리트타설단계, 후행터널굴착단계, 제2숏크리트타설단계, 제2지보재설치단계, 제2인장단계, 제2너트체결단계, 제2두부숏크리트타설단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 각 단계들은 터널의 시공에 지장이 없는 한 생략하거나 그 순서를 바꾸거나, 다른 단계를 추가하여 실시할 수 있다.
도 1을 참조하면, 선행터널굴착단계는 상행선과 하행선이 함께 있는 한 쌍의 터널 즉, 병설터널 중 하나의 터널을 먼저 굴착하는 단계이다. 즉, 선행터널(100)은 특정된 하나의 터널이 아니라, 한 쌍의 터널 중 먼저 굴착하는 터널을 지칭한다. 따라서 좌측 또는 우측 어느 터널도 가능하고, 본 실시예에서는 좌측 터널이 선행터널(100)이다. 본 실시예는 병설터널 중에서 필러부(400)의 폭이 좁은 근접병설터널을 시공하는 경우에 매우 유리하게 적용할 수 있지만, 필러부(400)의 폭이 넓은 경우에도 적용할 수 있다. 선행터널(100)과 후술하는 후행터널(300)의 굴착은 통상의 굴착방법을 모두 이용할 수 있다. 예컨데, 나틈공법(NATM : New Austrian Tunnelling Method)으로 시공할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 숏크리타설단계는 굴착된 선행터널(100)의 굴착면에 숏크리트(110)를 타설하는 단계이다. 이 단계에서는 압축공기를 이용하여 몰탈 또는 콘크리트를 뿜어 굴착면에 붙이게 된다. 숏크리트(110) 타설은 물을 나중에 합류시켜 내 뿜는 건식공법과 물까지 모두 믹싱한 것을 내 뿜는 습식공법이 있는데 어느 방법도 가능하다. 숏크리트(110)는 굴착면의 지반의 이완을 방지하고, 아치를 형성하여 하중을 분담하며, 응력의 국부적인 집중을 방지하고, 암괴의 이동이나 낙반을 방지하는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 지보재설치단계는 록볼트(121), 격자지보재 등을 설치하는 단계로서 추가로 숏크리트(110)를 더 타설할 수 있다. 본 실시예에서는 지보재의 설치는 필러부(400)를 제외하고 나머지 굴착면에 대해 하는 것이 바람직하지만, 부분적으로 필러부(400)에도 할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 천공홀형성단계는 후행터널(300)과 선행터널(100) 사이의필러부(400)에 복수의 천공홀(130)을 형성하는 단계이다. 이 단계에서는 후술하는 복합체(140)(도 5 참조)를 삽입할 수 있도록 필러부(400)에 직경이 140~150mm 정도인 천공홀(130)을 복수개 형성한다. 천공홀(130)의 직경은 필요에 따라 더 크게 하거나 더 작게 할 수도 있다. 천공홀(130)의 깊이는 후행터널(300)에 천공홀(130)의 단부가 조금 노출될 정도로 형성하여, 후술하는 복합체(140)가 후행터널(300)에 일부 노출될 수 있도록 한다.
도 5를 참조하면, 복합체삽입단계는 천공홀(130)에 복수의 복합체(140)를 삽입하는 단계이다. 복합체(140)는 복수의 주입공(142)이 형성된 주입관(141)과, 상기 주입관(141)에 결합되는 내하체(150), 상기 내하체(150)에 양측방향으로 정착되는 인장재(144)를 포함한다. 이 복합체(140)에는 후술하는 실링호스(173)가 더 결합될 수 있다.
상기 주입관(141)은 강관, FRP관 등 구조용 중공형 관이면 어느 것도 무방하다. 즉 필러부(400)에 작용하는 예상치 못한 토압, 후술하는 인장재(144)의 인장이나 주입관(141)에 체결되는 너트(147) 등에 의한 외력에 견딜 수 있으면 적절하다. 또한, 주입관(141)의 형상은 통상 원형관이 사용되나 사각관 등의 다각관도 가능하다. 주입관(141)에는 복수의 주입공(142)이 형성되는데, 이 주입공(142)은 후술하는 그라우트(180)를 압력 주입하는데 사용된다. 또한, 이 주입공(142)에는 역류방지밸브가 구비되어 주입된 실링재(170)나 그라우트(180)의 역류를 방지하고 주입작업을 용이하게 한다. 또한, 주입공(142)에 고무패킹(143)이 삽입되어 실링재(170) 등의 역류를 방지하고, 그라우트(180)의 압력 주입시 이탈되게 할 수도 있다.
인장재(144)는 주입관(141)에 직접 결합되거나, 또는 내하체(150)를 매개로 주입관(141)에 결합되어 천공홀(130)에 삽입된다. 이후 천공홀(130)의 입구에 인장되어 정착됨으로써 필러부(400)를 보강한다. 인장재(144)는 주입관(141)의 외측에 둘 이상이 대칭으로 배치된다. 이 인장재(144)는 주입관(141)의 외측에 배치됨으로써, 주입관(141)에 관계없이 필러부(400)를 압축할 수 있다. 또한, 인장재(144)는 주입관(141)에 결합됨으로써 천공홀(130)에 용이하게 삽입되고, 후술하는 그라우팅에 의해 필러부(400)에 견고히 고정된다.
도 6을 참조하면, 코킹단계는 천공홀(130)의 입구와 주입관(141)의 사이를 급결성 팽창재 등으로 막는 단계이다. 코킹(160)은 천공홀(130)의 입구에서 30 ~ 50cm 정도 하나, 필요에 따라 더 길게 하거나 더 짧게 할 수 있다. 이 코킹(160) 작업은 후술하는 실링(170) 작업과 실링(170) 작업 후의 그라우팅 작업을 효율적으로 수행하고 또한, 실링재(170)나 그라우트(180)가 천공홀(130)의 입구에서 역류하는 것을 방지하기 위함이다.
도 7을 참조하면, 실링단계는 천공홀(130)의 내부와 주입관(141)의 사이를 실링재(170)로 채우는 단계이다. 이는 후술하는 그라우팅을 효과적으로 압력 주입하기 위한 것이다. 즉, 주입한 실링재(170)가 반고체인 겔(Gel) 상태로 변화된 이후 후술하는 그라우팅을 실시함으로써 주입관(141)에 일정간격으로 형성된 주입공(142)을 통해 필러부(400) 내 지반속으로 그라우트(180)가 골고루 잘 압입되게 된다.
상기 실링재(170)를 채우기 위해 실링호스(173)는 주입관(141)에 결합되는데 통상 주입을 위한 호스와 공기가 배출되고 동시에 주입된 실링재(170)가 배출됨으로써 제대로 실링 되었는지를 확인하기 위한 호스가 함께 설치된다.
도 8을 참조하면, 그라우팅단계는 주입관(141)을 이용하여 필러부(400)에 그라우트(180)를 압력 주입하는 단계이다. 이 그라우팅단계는 상기 실링과 코킹이 이루어진 후 주입펌퍼로 주입재 즉, 그라우트(180)에 압력을 가하여 주입관(141) 내부로 밀어넣는 단계이다. 이 단계에서 그라우트(180)는 주입관(141)에 일정 간격으로 뚤려 있는 주입공(142)을 통과하여 필러부(400)의 지반에 형성된 균열, 절리, 파쇄된 틈 속으로 주입된다. 또한, 필러부(400)의 지반이 토사인 경우 토입자 사이의 공극속으로 주입되며, 파쇄암이나 풍화암의 경우 절리면을 따라 주입된다. 또한, 그라우팅으로 보강된 필러부(400)는 후술하는 인장단계에 의해 압축됨으로써, 안전성을 확보하게 된다.
도 9를 참조하면, 인장단계는 천공홀(130)의 입구에 지압판(145)을 설치하고 인장재(144)를 잭킹하여 인장한 후 쐐기(146) 등으로 정착하는 단계이다. 이 인장 작업은 통상의 인장방법을 적용할 수 있다. 이 인장단계에 의해 필러부(400)를 압축하여 필러부(400) 지반의 이완이나 균열을 방지함으로써, 필러부(400)를 안전하게 보강하게 된다. 인장재(144)는 주입관(141)에 결합되어 그라우팅된 필러부(400)에 고정되는 경우, 인장 후 정착하기만 하면 되는 것이므로 인장작업이 신속하고 편리하다. 상기의 천공홀형성단계, 복합체삽입단계, 인장단계 등은 선행터널(100)의 굴착작업을 뒤따라 가면서 진행하게 된다. 따라서 선행터널(100)은 굴착이 됨과 동시에 필러부(400)가 보강되므로 선행터널(100)의 굴착작업이 매우 안전적으로 진행할 수 있다. 종래기술의 경우 인장재의 인장 및 정착은 후행터널을 굴착한 후 수행하므로, 필러부는 후행터널의 굴착시까지 보강이 이루어 지지않아 필러부가 불안전한 상태에서 굴착을 하는 문제점이 있었다.
상기의 인장작업에 의해 보강된 필러부(400)는 후술하는 후행터널(300)의 굴착시에도 안전성을 확보할 수 있다. 즉, 필러부(400)가 이완되거나 균열되지 않고 보강된 상태이므로 후행터널(300)의 굴착시에도 안전하게 굴착할 수 있다.
도 10을 참조하면, 너트체결단계는 인장단계 후 주입관(141)의 두부에 너트(147)를 체결하는 단계이다. 주입관(141)에 체결된 너트(147)는 타이볼트로 작용하여 필러부(400)의 확실한 보강이 가능하게 된다. 이 역시 선행터널(100)의 굴착과 동시에 필러부(400)가 보강되게 함으로써, 선행터널(100)의 굴착뿐만 아니라 후행터널(300)의 굴착시에도 안전하게 굴착을 진행할 수 있다.
도 11을 참조하면, 두부숏크리트타설단계는 선행터널(100)의 마무리 단계로서, 복합체(140)의 두부에 숏크리트(110)를 타설하는 단계이다. 이 단계에서는 복합체(140)의 두부와 함께 굴착면 전체에 대해 숏크리트(110)를 타설할 수도 있다.
선행터널굴착단계 후의 단계들은 선행터널(100)을 모두 굴착한 후 진행할 수도 있으나, 선행터널(100)의 굴착을 뒤따라 가면서 하는 것이 안전면에서 유리하다.
도 12를 참조하면, 후행터널굴착단계는 복합체(140)가 노출되도록 후행터널(300) 즉, 남아 있는 나머지 터널을 굴착하는 단계이다. 이 단계는 선행터널(100)을 모두 굴착한 후 진행하거나, 또는 선행터널(100)의 진행을 뒤따라 진행하게 된다. 이 단계와 이후의 단계는 선행터널(100)에서 행한 단계와 대체로 유사하다고 할 수 있다. 따라서 자세한 설명은 전술한 내용을 참고한다.
상기 후행터널굴착단계에서 발파를 하는 경우, 필러부(400) 근처의 경우 제어발파 즉, 천공방법, 장약방법, 발파시간 등을 조절하여 여굴방지와 모암의 손상을 최소화시키는 발파를 시행하는 것이 좋다. 또한, 발파의 경우 필러부에 접하는 굴착면에 충격단차공들을 형성한 후 시행하면 안전하게 시행할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2숏크리트타설단계는 후행터널(300)에 숏크리트(110)를 타설하는 단계이다. 이 단계의 자세한 내용은 전술한 숏크리트타설단계를 참조한다.
도 14를 참조하면, 제2지보재설치단계는 후행터널(300)에 지보재를 설치하는 단계이다. 이 단계의 자세한 내용은 전술한 지보재설치단계를 참조한다.
도 15를 참조하면, 제2인장단계는 후행터널(300)의 천공홀(130)의 입구에 지압판(145)을 설치하고 인장재(144)를 인장하여 정착하는 단계이다. 이 단계의 자세한 내용은 전술한 인장단계를 참조한다.
후행터널(300)에서 인장재(144)의 인장 및 정착은 필러부(400)를 압축하여 필러부(400) 지반의 이완이나 균열을 방지함으로써, 필러부(400)를 안전하게 보강하게 된다. 이 제2인장단계는 후행터널(300)의 굴착작업을 뒤따라 가면서 진행하게 된다. 따라서 후행터널(300)은 굴착이 됨과 동시에 필러부(400)가 보강되므로 후행터널(300)의 굴착작업을 매우 안전적으로 진행할 수 있다.
또한, 제2인장단계에서 인장재(144)는 주입관(141)에 결합되어 필러부(400)에 고정되어 있을 뿐 아니라 선행터널(100)의 정착되어 있고, 또한 후행터널(300)의 굴착면에 노출되어 있으므로, 인장작업을 신속하고도 편리하게 수행할 수 있어 필러부(400)의 안전성을 신속하게 확보할 수 있다.
도 16을 참조하면, 제2너트체결단계는 후행터널(300)의 주입관(141)의 두부에 너트(147)를 체결하는 단계이다. 이 단계의 자세한 내용은 전술한 너트체결단계를 참조한다. 제2너트체결단계를 시행함으로써, 주입관(141)은 완전한 타이볼트 역할을 수행하게 된다.
도 17을 참조하면, 제2두부숏크리트타설단계는 후행터널(300)의 복합체(140)의 두부에 숏크리트(110)를 타설하는 단계이다. 이 단계의 자세한 내용은 전술한 두부숏크리트타설단계를 참조한다.
도 18을 참조하면, 복합체(140)는 주입관(141), 주입관(141)에 결합되는 내하체(150), 상기 내하체(150)를 관통하여 고정되는 인장재(144)를 포함한다.
내하체(150)는 주입관(141)에 용접, 접착 등으로 결합되거나, 또는 강연선 등에 의해 묶여진 후 필러부(400)에 압입되는 실링재(170) 또는 그라우트(180)에 의해 필러부(400)에 고정된다.
상기 내하체(150)는 원통형상의 실린더(151), 실린더(151)의 양측 단부에 구비되는 쐐기(153)를 포함할 수 있다. 즉, 인장재(144)는 원통형상의 실린더(151)의 내부를 관통하여 쐐기(153)에 의해 실린더(151)에 고정된다. 또한, 인장재(144)는 양측으로 연장되어 선행터널(100)과 후행터널(300)의 굴착면으로 노출되어 정착되게 된다.
도 19를 참조하면, 상기 실린더(151)는 원통형상으로서 중앙의 외측에는 돌기들이 형성되고, 양측 단부는 직경이 큰 확장부가 구비되며, 확장부에는 쐐기(153)가 삽입되는 쐐기홈이 형성된다. 이 실린더(151)는 상기 돌기들과 확장부에 의해 실링재(170) 또는 그라우트(180)에 결합되어 필러부(400)에 견고히 고정되게 된다.
인장재(144)의 실린더(151)에의 고정은 인장재(144)를 양측에서 인장하여 쐐기(153)로 양측에서 정착함으로써 고정할 수 있다. 이후 인장재(144)를 선행터널(100) 또는 후행터널(300)에서 인장하더라도 실린더(151)에서 이탈할 염려는 없게된다. 또한 쐐기(153)를 인장재(144)에 가볍게 태그용접하거나, 또는 쐐기(153) 외측의 인장재(144)에 링(157)을 결합하거나, 또는 실린더(151)에 캡(158)을 결합하여 쐐기(153)의 이탈을 방지할 수 있다. 따라서 인장재(144)를 선행터널(100)에서 인장할 때 선행터널(100)쪽의 쐐기(153)가 미소하게 빠져 나오더라도 쐐기(153)가 이탈할 염려가 없고, 따라서 후행터널(300)에서 인장재(144)를 인장하는 경우 인장재(144)의 고정에는 아무런 문제가 없게 된다.
특히 캡(158)은 그 내측에 나사를 형성하고 상기 실린더(151)의 외측에 나사를 형성하여 결합하거나, 또는 도 19에 도시된 바와 같이 별개의 나사로 캡(158)을 실린더(151)에 결합할 수 있다. 이와 같이 나사결합된 캡(158)은 상기 쐐기(153)를 압박하여 인장재(144)가 정착되게 한다. 또한 캡(158)의 내측에 스프링(159)을 더 구비함으로써 이 스프링(159)이 쐐기(153)를 압박하게 할 수도 있다.
도 20을 참조하면, 내하체(150)는 분리형으로 형성할 수도 있다. 즉, 원통형상의 실린더(151), 실린더(151)의 양측에 결합되고 관통공이 형성되며 내측쪽에 쐐기홈이 형성된 한 쌍의 볼트(155), 한 쌍의 볼트(155) 각각의 내측쪽의 쐐기홈에 구비되는 쐐기(153)를 포함할 수 있다.
이 경우 인장재(144)는 분리되고, 쐐기(153)에 의해 볼트(155)에 각각 결합됨으로써 인장재(144)는 실린더(151)에 고정된다.
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.
100 : 선행터널
110 : 숏크리트
121 : 록볼트
130 : 천공홀
140 : 복합체
141 : 주입관
142 : 주입공
143 : 고무패킹
144 : 인장재
145 : 지압판
146 : 쐐기
147 : 너트
149 : 두부숏크리트
150 : 내하체
151 : 실린더
153 : 쐐기
155 : 볼트
157 : 링
158 : 캡
159 : 스프링
160 : 코킹
170 : 실링재
173 : 실링호스
180 : 그라우트
300 : 후행터널
400 : 필러부

Claims (14)

  1. 선행터널과 후행터널이 인접하게 시공되는 근접병설터널 시공방법에 있어서,
    상기 선행터널을 굴착하는 선행터널굴착단계;
    상기 선행터널에 숏크리트를 타설하는 숏크리트타설단계;
    상기 후행터널 방향의 상기 선행터널의 측벽인 필러부에 복수의 천공홀을 형성하는 천공홀형성단계;
    상기 천공홀에 복수의 주입공이 형성된 주입관과, 상기 주입관의 외측에 결합된 둘 이상의 인장재를 포함하는 복합체를 삽입하는 복합체삽입단계;
    상기 천공홀의 입구를 코킹하는 코킹단계;
    상기 주입관을 이용하여 상기 필러부에 그라우트를 압력 주입하는 그라우팅단계;
    상기 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 인장단계;
    상기 복합체가 노출되도록 상기 후행터널을 굴착하는 후행터널굴착단계;
    상기 후행터널에 숏크리트를 타설하는 제2숏크리트타설단계; 및
    상기 후행터널의 천공홀의 입구에 지압판을 설치하고 상기 인장재를 인장하여 정착하는 제2인장단계;를 포함하며,
    상기 복합체는 상기 주입관에 결합되는 내하체를 더 포함하고,
    상기 인장재는 상기 내하체를 관통하여 고정됨으로써 상기 주입관에 결합되는 것을 특징으로 하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 숏크리트타설단계와 상기 천공홀형성단계 사이에,
    상기 선행터널에 지보재를 설치하는 지보재설치단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합체는 상기 주입관에 결합된 실링호스를 더 포함하고,
    상기 코킹단계와 상기 그라우팅단계 사이에,
    상기 천공홀의 내부를 실링하는 실링단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인장단계와 상기 후행터널굴착단계 사이에,
    상기 주입관의 두부에 너트를 체결하는 너트체결단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 너트체결단계와 상기 후행터널굴착단계 사이에,
    상기 복합체의 두부에 숏크리트를 타설하는 두부숏크리트타설단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2숏크리트타설단계와 상기 제2인장단계 사이에,
    상기 후행터널에 지보재를 설치하는 제2지보재설치단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2인장단계 후에,
    상기 후행터널의 상기 주입관의 두부에 너트를 체결하는 제2너트체결단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2너트체결단계 후에,
    상기 후행터널의 상기 복합체의 두부에 숏크리트를 타설하는 제2두부숏크리트타설단계를 더 포함하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측 단부에 구비되는 쐐기를 포함하고,
    상기 인장재는 양측에서 인장된 후 상기 양측 단부의 쐐기에 의해 상기 실린더에 결합되는 것을 특징으로 하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측 단부에 구비되는 쐐기, 상기 쐐기 외측에 구비되고 상기 인장재에 결합되는 링 또는 상기 실린더에 결합되는 캡을 포함하여,
    상기 쐐기는 상기 링 또는 상기 캡에 의해 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 캡의 내측에는 스프링을 더 포함하고,
    상기 스프링은 상기 쐐기를 눌러 상기 인장재가 정착되게 하는 것을 특징으로 하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 내하체는 원통형상의 실린더, 상기 실린더의 양측에 삽입되고 중앙에 관통공이 형성된 한 쌍의 볼트, 상기 한 쌍의 볼트 각각의 내측쪽에 삽입되는 쐐기를 포함하고,
    상기 인장재는 상기 실린더의 내부에서 분리되고, 상기 분리된 인장재는 상기 쐐기에 의해 상기 볼트에 결합되는 것을 특징으로 하는 양방향인장, 가압주입 및 타이볼트가 가능한 복합체를 이용한 근접병설터널 시공방법.
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