KR101677017B1 - 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법이 제공된다. 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법은 터널의 막장면에 터널 입구 또는 출구의 외측 주변으로 복수의 삽관위치를 표시하는 표시단계와, 상기 표시단계에서 표시된 각각의 삽관위치에 터널의 형성방향과 나란하게 삽관홈을 천공하면서 삽관홈에 중공관을 삽입하는 직천공단계와, 상기 직천공단계에서 삽입된 중공관으로 그라우트를 주입하는 주입단계와, 상기 주입단계에서 상기 중공관 및 중공관의 주변으로 주입된 그라우트를 양생시키는 양생단계와, 상기 그라우트가 양생되면 터널의 입구 또는 출구를 굴착하는 굴착단계를 포함하되, 상기 주입단계는 상기 중공관의 내부의 중심부에 강봉이 배치되고, 상기 강봉의 주변으로 상기 그라우트가 공급되는 주입관과 상기 중공관의 내부공기가 외부로 배출하는 공기 배출관이 각각 배치되며, 상기 삽관홈의 내측에 위치하는 상기 중공관의 후단이 패킹재로 차폐되고, 외부로 노출된 상기 중공관의 선단에 주입갭이 장착된 상태에서 상기 그라우트를 주입한다.

Description

중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법{construction methods of close-twin tunnel using tube hollow}

본 발명은 근접병렬터널의 간격을 최소한으로 줄이면서 선행터널과 후행터널 사이에 형성된 필라부에 터널의 형성방향과 평행하게 중공관을 삽관하여 보강이 이루어진 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 좁은 국토의 효율적인 활용과 사회 기반시설 확충을 위해 터널 건설 수요가 급속히 증가하고 있다. 이러한 터널의 건설은 산악지 절개나 도로의 곡선화를 방지하여 안전하고 환경 친화적인 도로건설을 위해서는 필수적인 요소이다.

일반적으로 터널은 산허리를 관통하는 도로나 철로 등을 형성하기 위한 산악터널과, 도심지의 지중에 형성되는 시가지 터널 등으로 구분된다. 그리고 산악 터널의 경우, 그 형식에 따라 병렬 터널, 2아치 터널, 대단면 터널 등이 있다. 최근에는 터널공법에 있어서도 환경문제가 중요한 이슈로 부각되고 있어, 갱구부 위치 선정 시 산악터널의 시공에 있어서는 무엇보다도 환경보존에 큰 노력을 기울이고 있다.

차선수가 많은 넓은 도로와 연결되는 터널은 2개 이상의 터널을 나란하게 시공하는 경우가 자주 발생한다. 이러한 병렬 터널은 굴착 시 및 시공 후 안정성을 고려하여 터널간의 최소한의 이격거리를 두고 시공하여야 하는데, 이는 터널입구는 풍화된 지반으로 구성되어 있어 터널의 안정성이 떨어지기 때문이다.

일반적으로, 병렬터널을 시공하기 위해서는 넓은 면적의 도로편입용지가 필요하게 됨으로써, 터널이 관통하는 산의 상당 부분이 훼손 되었다. 특히, 이러한 병렬터널의 시공은 수자원보호구역이나 국립공원 부근에 있어서 그 폐해가 심각해질 수 있다. 또한, 한 쌍의 병렬터널은 터널의 이격거리가 상당하므로 인접구조물, 즉 교량, 교차로 등과의 평면기하구조의 연결에 있어서 용이하지 않은 문제점이 있었다.

상술한 병렬터널의 시공 시 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 2아치터널 시공법을 사용하고 있다. 2아치터널이라 함은 중앙지지벽을 기준으로 양측에 2개의 아치형 터널을 구비한 터널로써, 상기 2개의 아치형 본선터널로 차량이 운행 가능하도록 한 터널을 일컫는다. 상기 2아치터널은 상기 병렬 터널에 비하여 도로 편입용지가 적어서 일반적인 병렬터널의 시공이 곤란한 장소에서 사용될 수 있다.

종래 2아치터널은 도로편입용지의 감소 측면에서 장점을 가지고 있지만, 우선적으로 전체 공정이 복잡하고 공사기간이 늘어나고 과다한 공사비가 소요되는 문제점이 있었다.

이는 본선터널을 굴착하기 전에 별도의 파일럿터널을 굴착하고, 그 내부에 중앙벽체를 설치해야 했기 때문이다. 뿐만 아니라 중앙벽체에 대한 본선터널의 연결 혹은 이음을 위해 추가적인 작업이 불가피하였기 때문인데 이 같은 연결작업은 중앙벽체 철근과 라이닝철근의 연결작업 등을 포함하는 것으로 상당히 복잡하고 어려운 작업에 속하였다.

한국공개특허공보 제10-2011-0103279호

일반적으로 근접병렬터널에서 터널 사이에 형성된 필라부의 지반 강성이 크거나 필라부의 폭이 커 필라부에 작용하는 응력을 충분히 지지될 경우 선후행 터널의 굴착단계나 시공 후 근접터널의 안정성이 확보된다.

그러나, 필라부의 폭이 좁거나 필라부의 지반이 연약할 경우 필라부에 작용하는 지반응력을 필라부 지반강도가 견디지 못하게 되기 때문에, 터널지보재에 의해 인접된 두 터널이 독립적으로 안정성을 확보해야 한다.

또한, 필라부 지반이 약할 경우 기 시공된 선행터널은 후행터널 굴착시 후행터널 개방으로 후행터널 측으로 거동되어 터널이 붕괴될 수 있으며 이를 효과적으로 방지하기 위한 수단으로는 터널굴착전 미리 중공관을 이용해서 보강이 이루어져야 한다.

이를 위해 본 발명은 근접병렬터널의 필라부 폭이 좁거나 지반이 연약할 때 중공관을 이용한 보강을 시행하여 안정성을 확보할 수 있는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 선행터널과 후행터널 사이에 형성된 필라부의 강도를 높이면서, 근접병렬터널의 시공이 보다 간편하게 진행되고, 시공기간을 단축할 수 있으며, 병렬터널의 간격을 최소한으로 줄일 수 있어 공간활용이 용이하고, 자연환경의 훼손을 최대한 예방할 수 있으며, 근접병렬터널의 간격을 최소한으로 줄이면서도 안전성을 확보할 수 있는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 터널의 막장면에 터널 입구 또는 출구의 외측 주변으로 복수의 삽관위치를 표시하는 표시단계와, 상기 표시단계에서 표시된 각각의 삽관위치에 터널의 형성방향과 나란하게 삽관홈을 천공하면서 삽관홈에 중공관을 삽입하는 직천공단계와, 상기 직천공단계에서 삽입된 중공관으로 그라우트를 주입하는 주입단계와, 상기 주입단계에서 상기 중공관 및 중공관의 주변으로 주입된 그라우트를 양생시키는 양생단계와, 상기 그라우트가 양생되면 터널의 입구 또는 출구를 굴착하는 굴착단계를 포함하되, 상기 주입단계는 상기 중공관의 내부의 중심부에 강봉이 배치되고, 상기 강봉의 주변으로 상기 그라우트가 공급되는 주입관과 상기 중공관의 내부공기가 외부로 배출하는 공기 배출관이 각각 배치되며, 상기 삽관홈의 내측에 위치하는 상기 중공관의 후단이 패킹재로 차폐되고, 외부로 노출된 상기 중공관의 선단에 주입갭이 장착된 상태에서 상기 그라우트를 주입하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 터널의 막장면에 터널 입구 또는 출구의 외측 주변으로 복수의 삽관위치를 표시하는 표시단계와, 상기 표시단계에서 표시된 각각의 삽관위치에 터널의 형성방향과 나란하게 삽관홈을 천공하면서 삽관홈에 중공관을 삽입하는 직천공단계와, 상기 직천공단계에서 삽입된 중공관으로 그라우트를 주입하는 주입단계와, 상기 주입단계에서 상기 중공관 및 중공관의 주변으로 주입된 그라우트를 양생시키는 양생단계와, 상기 그라우트가 양생되면 터널의 입구 또는 출구를 굴착하는 굴착단계를 포함하되, 상기 주입단계는 상기 중공관 내부의 중심부에 상기 그라우트가 공급되는 주입관과 상기 중공관의 내부공기가 외부로 배출되는 공기배출관이 배치되고, 상기 주입관 및 상기 공기배출관의 주변으로 복수의 철근이 배치되며, 상기 삽관홈의 내측에 위치하는 상기 중공관의 후단이 패킹재로 차폐되고, 외부로 노출된 상기 중공관의 선단에 주입캡이 장착된 상태에서 상기 그라우트를 주입하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법이 제공된다.

이때, 상기 표시단계는, 상기 주입단계에서 상기 중공관을 통해 중공관의 외부로 주입된 그라우트가 상호 연결되게 삽관위치의 간격을 조절하여 표시할 수 있다.

이때, 상기 표시단계는, 상기 터널의 입구 또는 출구의 외측 주변에 1차 삽관위치를 표시하고, 상기 제1 삽관위치의 외측 주변에 제2 삽관위치를 표시할 수 있다.

이때, 상기 중공관은 강관(steel pipe)으로 구비될 수 있다.

이때, 상기 중공관은 양단이 개방되고, 측면에 내부와 외부를 연통하는 복수의 통공이 형성될 수 있다.

이때, 상기 직천공단계는, 터널의 상부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제1직천공단계와, 터널의 중심부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제2직천공단계와, 터널의 하부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제3직천공단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 직천공단계는, 상기 막장면의 전방에 소정의 높이만큼 작업용 제방을 형성하고, 상기 제방의 상단에서 천공 및 삽관작업이 진행될 수 있다.

이때, 상기 굴착단계는, 터널을 굴착하면서 상기 중공관 및 그라우트가 외부로 노출되면 터널의 내측면에 아치형 또는 폐곡선 형상의 지보재를 설치할 수 있다.

이때, 상기 중공관을 이용한 보강은 지반의 상태가 불량하면, 터널의 상부와 필라부에 진행되고, 지반의 상태가 양호할 경우에는 필라부에만 진행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법은 선행터널과 후행터널 사이에 형성된 필라부의 강도를 높여 근접터널의 안정성을 확보하면서 병렬터널의 시공이 보다 간편하게 진행되고, 시공기간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법은 병렬터널의 간격을 최소한으로 줄일 수 있어 공간활용이 용이하고, 자연환경의 훼손을 최대한 예방할 수 있다.

또, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법은 병렬터널의 간격을 최소한으로 줄이면서도 선,후행 터널의 굴착단계에서의 안정성과 필라부의 보강이 확실히 이루어져 터널의 굴착이 안정적으로 이루어지고, 지지력이 향상되어 완공된 터널의 안전성 또한 확보될 수 있다.

또한, 터널 상단부 및 필라부에 선시공되는 중공관 보강에 의하여 근접터널의 굴착과 지보재를 안전하게 시공할 수 있으며, 후행터널 굴착시 선행터널의 후행터널 측으로의 거동을 차단할 수 있다.

또한, 직천공 방식에 의해 길이가 긴 중공관을 굴착면의 주변에 밀착 시공함으로써 보강층의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 종래 중공관의 중첩시공 시 필요했던 중공관의 사용량에 비해 적은 양의 중공관이 사용되어 중공관 사용량을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 타이볼트를 이용한 근접병렬터널의 보강구조를 보인 개념도이다.
도 2는 종래 중앙지지벽 설치 방식의 2-아치터널의 보강구조를 보인 개념도이다.
도 3은 종래 콘크리트로 필라부를 보강하는 방식의 근접병렬터널의 보강구조를 보인 개념도이다.
도 4는 종래 그라우팅 및 강관 또는 강선을 이용한 근접병렬터널의 보강구조를 보인 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공과정으로 보인 단면도이다.
도 9는 터널의 막장면에 삽관위치가 표시된 상태를 보인 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 시공된 터널의 입구와 출구를 도시한 개념도이다.
도 11은 터널의 막장면에 천공된 삽관홈에 삽입되는 중공관의 일 실시예를 보인 단면도이다.
도 12는 터널의 막장면에 천공된 삽관홈에 삽입되는 중공관의 다른 실시예를 보인 단면도이다.
도 13은 터널의 막장면 전방에 제방이 형성된 상태에서 삽관홈의 천공 및 중공관의 삽관작업이 이루어지는 상태를 보인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법으로 형성된 근접병렬터널의 단면도이다.
도 15는 종래 중공관을 이용해서 터널의 보강이 이루어진 상태를 보인 측면도이다.
도 16은 본 발명의 시공방법에 따라 터널의 보강이 이루어진 상태를 보인의 측면도이다.
도 17은 터널의 주변 전체에 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 도면이다.
도 18은 터널의 주변 전체에 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 평면도이다.
도 19는 터널의 필라부에만 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 도면이다.
도 20은 터널의 필라부에만 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 종래 근접병렬터널의 보강구조에 대해서 간단히 설명하도록 한다. 도 1 내지 도 4는 종래의 근접병렬터널의 보강구조를 보인 개념도이다.

먼저, 도 1에 도시된 타이볼트를 이용한 근접병렬터널의 보강구조는 선행터널(11)과 후행터널(12) 사이에 형성된 필라부(13)에 인장력 보강을 위해 타이볼트(14)를 설치한 것으로, 필라부(13)에 응력이 집중되더라도 타이볼트(14)에 의해 인장력이 보강되어 붕괴 및 손상으로부터 터널의 안정성이 보호될 수 있는 장점이 있으나, 터널(11,12)의 간격을 일정거리 이하로 줄일 수 없고, 암질이 불량한 경우는 적용이 어려운 문제가 있었다.

또한, 도 2에 도시된 중앙지지벽 설치 방식의 2-아치 터널의 보강구조는 중앙터널(21)을 먼저 굴착하고, 중앙벽체(22)를 설치한 다음, 중앙벽체(22)의 양측에 선행터널(23)와 후행터널(24)를 굴착한 것으로, 중앙벽체(22)의 형성으로 지지력 및 강성이 확보되는 반면, 시공이 복잡하고 시공에 소요되는 시간 및 비용이 증가되는 단점이 있었다.

또, 도 3에 도시된 콘크리트로 필라부를 보강하는 방식의 근접병렬터널의 보강구조는 선행터널(31)을 확대 굴착하고, 필라부(32)를 콘트리트 등으로 보강하여 보강부(33)를 형성한 다음, 후행터널(34)을 굴착하되, 필라부(32)와 근접한 부분(35)은 발파가 아닌 기계굴착하고, 필라부(32)와 근접하지 않은 부분을 발파를 통해 굴착을 한 것으로, 이와 같은 경우 후행터널(34) 발파 시, 충격파에 의해 필라부(32) 및 보강부(32)의 손상으로 안전성이 감소되고, 기계굴착 및 발파 공법의 병행으로 시공이 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한, 도 4에 도시된 그라우팅 및 강관 또는 강선을 이용한 근접병렬터널의 보강구조는, 선행터널(41)과 후행터널(42)을 굴착하고 그 사이에 형성된 필라부(43)의 보강을 위해 그라우팅을 시행하고, 강관 또는 강선(44)를 설치한 것으로, 필라부(43)의 붕괴 및 손상방지의 대책이 없어 시공 중 터널 안전성이 확보될 수 없었으며, 복잡한 공정으로 시공성이 떨어지고 지반이 불량할 경우 적용할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법은 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 종래의 근접병렬터널의 보강구조에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법에 대해 설명하도록 하겠다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법은 표시단계(S100)와, 직천공단계(S200)와, 주입단계(S300)와, 양생단계(S400)와, 굴착단계(S500)를 포함하여 구성된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공과정으로 보인 단면도이고, 도 9는 터널의 막장면에 삽관위치가 표시된 상태를 보인 개념도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 표시단계(S100)는 막장면(201)에 삽관위치(130)를 표시하는 단계이다. 여기서, 막장면(201)은 터널(110,120)이 시작되거나 끝나는 면을 의미하는 것으로, 굴착 작업을 위해서 산을 깎아 벽면으로 만들어 놓은 상태를 의미한다. 이러한 막장면(201)에는 터널(110)이 시작되는 입구(111) 또는 터널(120)이 끝나는 출구(121)가 형성된다. 표시단계(S100)에서는 막장면(201)에 입구(111) 또는 출구(121)를 형성하기 전, 상기 입구(111) 또는 출구(121)가 형성될 위치의 주변에 복수의 삽관위치(130)를 표시한다.

이때, 막장면(201)에는 터널의 입구 또는 출구를 표시하는 표시선(190)이 추가로 표시될 수 있으며, 상기 표시선(190)을 기준으로 표시선(190)의 주변으로 삽관위치(130)가 표시될 수 있다.

도 9를 참조하면, 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)의 외측 주변에 등간격으로 복수의 삽관위치(130)가 표시된 것을 확인할 수 있다. 여기서, '등간격'이라 함은 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)와 삽관위치(130)가 등간격을 형성한다는 의미일 수 있고, 삽관위치(130)끼리의 간격이 등간격을 형성한다는 의미일 수 있다.

참고로, 삽관위치(130)의 간격은 터널(110,120)이 형성되는 지반의 특성 또는 삽입되는 중공관(150)의 사양 및 터널(110,120)의 용도 등과 같은 환경적인 요건에 맞춰 조절될 수 있다.

일반적으로, 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)는 아치형을 이룬다. 따라서, 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)가 아치형을 이룰 경우, 삽관위치(130) 또한 아치형으로 배치될 수 있다.

본 실시예에서, 삽관위치(130)를 표시하는 방법은 다양한 실시예가 발생할 수 있다. 먼저, 간단하게 못, 막대기 등을 이용해서 막장면에 원형 또는 X자 형으로 삽관위치(130)를 표시할 수 있다. 다른 예로, 안료 등을 이용해서 막장면에 원형 또는 X자 형으로 삽관위치(130)를 표시할 수 있다.

본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 이 밖에도 삽관위치(130)를 표시하여 작업자가 이를 육안으로 식별할 수 있는 범위에서 삽관위치(130)를 표시하는 다양한 실시예가 발생가능하다.

직천공단계(S200)는 상기 표시단계(S100)에서 표시된 각각의 삽관위치(130)에 터널(110,120)의 형성방향과 나란하게 삽관홈(140)을 형성하면서, 동시에 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 단계이다.

이때, 천공작업은 천공드릴 등을 비롯하여 공지의 다양한 천공장비를 이용해서 진행될 수 있다.

상기와 같이 삽관홈(140)의 천공작업과 중공관(150)의 삽관작업이 동시에 진행될 경우, 작업 시간이 단축되는 것은 물론, 천공된 삽관홈(140)이 중공관(150)에 의해 지지되어 그 천공된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 천공 시 샤프트가 중공관(150)의 내부에 수용될 수 있어 샤프트가 중공관(150)에 의해 지지되어 샤프트가 휘거나 변형되는 것이 방지될 수 있고, 천공이 일직선으로 이루어지도록 가이드할 수 도 있다.

변형예로, 삽관홈(140)을 형성하는 천공단계와 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 삽관단계는 별도로 진행가능하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 천공작업이 완벽하게 진행 된 후, 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 것도 가능하다.

직천공단계(S200)에서, 삽관홈(140)을 터널(110,120)의 형성방향과 나란하게 형성하는 이유는, 중공관(150)을 터널(110,120)과 나란하게 삽입하기 위함이다.

도 16은 본 발명의 시공방법에 따라 터널의 보강이 이루어진 상태를 보인의 측면도이다.

도 16을 참조하면, 중공관(150)이 터널(110,120)과 나란하게 삽입되면, 중공관(150) 및 중공관(150)으로 주입된 그라우트(160)를 통해 형성된 보강루프(170)의 두께가 종래에 비해서 얇게 형성될 수 있어, 선행터널(110)과 후행터널(120)의 간격을 그만큼 좁힐 수 있다. 또한, 터널의 보강이 필요한 구간의 길이만큼의 중공관(150)을 사용하여 터널의 보강이 이루어질 수 있다.

도 15는 종래 중공관을 이용해서 터널의 보강이 이루어진 상태를 보인 측면도이다.

도 15를 참조하면, 종래에는 터널의 보강을 위해 터널의 주변에 강관을 삽입하되, 길이가 짧은 강관(51)을 터널(52)의 형성방향과 경사지게 등간격으로 복수 삽입하였다.

이 같은 경우, 강관(51)의 경사진 높이(H)만큼 보강층이 두꺼워지고, 선행터널(110)과 후행터널(120)의 간격이 멀어질 수 밖에 없었다.

또한, 터널(52)의 보강이 필요한 구간의 길이보다 많은 양의 중공관(51)이 사용되었으며, 천공오차가 커질 수 밖에 없었다.

본 실시예에서, 삽관홈(140)의 위치는 표시단계(S100)에서 표시된 삽관위치(130)에 따라 결정된다. 하지만, 삽관홈(140)의 직경은 삽관홈(140)에 삽입되는 중공관(150)의 직경에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 중공관(150)의 직경에 맞춰 삽관홈(140)의 직경을 유지하면서 천공작업이 이루어짐과 동시에 중공관(150)의 삽관작업이 이루어진다.

또한, 삽관홈(140)의 길이는 중공관(150)의 길이에 맞게 형성될 수 있다. 일례로, 중공관(150)의 길이가 20m일 경우, 삽관홈(140)의 길이는 20m이상으로 형성될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공방법으로 형성된 근접병렬터널의 단면도이다.

도 14를 참조하면, 중공관(150)의 길이는 막장면(201)에서부터 발파암(211)까지의 거리와 대응되게 설정될 수 있다. 발파암(211)의 경우, 별도의 보강이 필요하지 않지만, 막장면(201)에서부터 발파암(211)까지 형성된 토사층(221)에는 보강이 필요하다. 따라서, 토사층(221)이 형성된 막장면(201)에서부터 발파암(211)까지 중공관(150)을 끼우고 그라우팅을 실시할 수 있다.

한편, 경우에 따라서 토사층(221)에는 흙이 무너지지 않도록 토압력에 저항하게끔 옹벽이 형성된 상태일 수 있으며, 지반과의 결합력을 확보하기 위해 영구앵커를 이용할 수 있고, 락볼트 또는 소일네일을 이용할 수 도 있다.

상기 직천공단계(S200)에서 삽관홈(140)에 끼워지는 중공관(150)은 복수 구비되어, 각각의 삽관홈(140)에 끼워질 수 있다. 삽관홈(140)에 삽입된 중공관(150)은 후술되는 주입단계(S300)에서 그라우트(160) 주입을 위한 주입관으로 작용한다.

이러한 중공관(150)의 형태 및 재질은 소정의 강도를 구비하는 범위에서 다양한 실시예가 발생할 수 있다. 일례로, 중공관(150)은 중공의 긴 강관으로 형성될 수 있다. 또한, 중공관(150)은 복수의 중공관을 일렬로 연결한 형태를 취할 수 있다.

이러한 중공관(150)은 중공을 형성한 것은 물론, 양단이 개방된 형태이고, 축방향을 따라 측면에 복수의 통공(151)이 형성될 수 있다. 중공관(150)에 형성된 통공(151)을 통해 중공관(150)의 내부로 주입된 그라우트(160)가 중공관(150)의 외부로 빠져나가 토사층(221)에도 주입이 이루어질 수 있다.

전술한 실시예에서, 삽관홈(140)의 천공작업과 중공관(150)의 삽관작업이 직천공단계(S200)를 통해 동시에 진행된다고 명시하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

변형예로, 삽관홈(140)을 형성하는 천공단계와 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 삽관단계는 별도로 진행가능하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 천공작업이 완벽하게 진행 된 후, 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 것도 가능하다.

또한, 상기 직천공단계(S200)를 통해 중공관(150)이 삽관홈(140)에 삽입되면, 삽입된 중공관(150)의 내부를 육안으로 관찰하거나, 별도의 장비를 이용해서 중공관(150)의 내부를 측량하는 확인단계가 추가로 진행될 수 있다.

확인단계를 통해 중공관(150)의 변형 여부 및 중공관(150)의 내부에 이물질이 존재하는지 여부 등을 확인하고, 중공관(150)이 터널(110,120)과 나란하게 일직선으로 끼워졌는지 여부를 검사할 수 있다. 만약, 문제가 발견될 경우 이를 해결하고 다음 단계인 주입단계(S300)로 넘어가야 한다.

주입단계(S300)는 상기 직천공단계(S200)에서 삽관홈(140)에 삽입된 중공관(150)으로 그라우트(160)를 주입하는 단계이다.

주입단계(S300)는 그라우트(160)가 저장된 저장탱크(310)와, 저장탱크(310)에 저장된 그라우트(160)를 중공관(150)으로 공급하는 펌핑수단(320)을 통해 이루어질 수 있다. 펌핑수단(320)과 중공관(150)은 호스(330) 등으로 연결될 수 있다.

일례로, 펌핑수단(320)은 전기모터, 유압펌프 및 유압실린더를 포함할 수 있다. 상기 전기모터는 유압펌프를 작동시키고, 유압펌프는 유압실린더와 연결되어 유압실린더를 작동시킨다.

따라서, 펌핑수단(320)이 구동하면, 저장탱크(310)의 그라우트(160)가 펌핑되면서, 호스(330)를 통해 중공관(150)으로 공급된다. 중공관(150)으로 공급된 그라우드(160)는 중공관(150)의 내부는 물론, 통공(151)을 통해 중공관(150)의 외부로도 주입이 이루어진다.

이때, 중공관(150)을 빠져나간 그라우트(160)는 주입 조건 및 지반 특성에 따라 지반으로 주입되는 범위(이하, '주입범위'라 한다)가 다를 수 있다. 따라서, 각 중공관(150)으로 주입된 그라우트(160)의 주입범위(133a,133b)가 서로 겹치도록 그라우트(160)의 주입 조건을 지반의 특성에 맞게 설정할 필요가 있다. 여기서 주입조건이라 함은, 그라우트(160)의 농도, 주입 압력 등이 해당된다.

상기와 같이 중공관(150)으로 주입된 그라우트(160)의 주입범위(133a,133b)가 서로 겹칠 경우, 중공관(150) 및 중공관(150)을 통해 주입된 그라우트(160)를 통해 지반에는 터널(110,120)의 주변으로 보강루프(170)가 형성될 수 있고, 이후 진행되는 굴착단계(S500)가 보강루프(170)에 의해 보호되면서 안정적으로 진행될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 펌핑수단(320)은 분기부를 더 포함할 수 있다. 상기 분기부는 펌핑수단(320)에서 송출되는 그라우트(160)를 적어도 둘 이상의 중공관(150)으로 분기시켜 공급한다. 따라서, 복수의 중공관(150)에 동시에 그라우팅이 진행될 수 있어, 주입단계(S300)가 보다 신속하게 진행될 수 있다.

양생단계(S400)는 상기 주입단계(S300)에서 상기 중공관(150) 및 중공관(150)의 주변으로 주입된 그라우트(160)를 양생시키는 단계이다.

주입단계(S300)에서, 주입이 완료되면, 압력 등을 통하여 주입량을 확인하고, 충분한 주입이 이루어졌다고 판단되면, 주입된 그라우트(160)를 양생시킨다. 양생방법은 별도로 한정하지 않지만, 그라우트(160) 주입 후, 7일 이상 28일 이내로 양생하여 그라우트(160)의 강도 및 결합력을 높일 수 있다.

하지만, 지반의 조건 및 그라우팅 조건에 따라 양생 기간은 자유롭게 조절될 수 있다.

양생단계(S400)를 거치게 되면, 그라우트(160)가 굳으면서 그라우트(160) 및 중공관(150)의 의해 보강루프(170)가 형성될 수 있다.

굴착단계(S500)는 상기 그라우트(160)가 양생되면 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)를 굴착하는 단계이다.

전술한 양생단계(S400)를 거쳐, 보강루프(170)가 형성되면, 터널 굴착 시, 보강루프(170)가 그 형태를 유지하게 되고, 지반이 연약하더라도 보강루프(170)에 의해 굴착작업이 안전하게 진행될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 표시단계(S100)는, 상기 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)를 표시하는 표시선(190)의 외측 주변에 상기 표시선(190)과 등간격을 형성하도록 삽관위치(130)를 표시할 수 있다.

상기와 같이 표시선(190)과 삽관위치(130)가 등간격을 형성할 경우, 중공관(150)을 통해 주입된 그라우트(160)가 터널(110,120)의 주변에 균일하게 분포될 수 있으며, 굴착되는 터널(110,120)과 대응되는 형태의 보강루프(170)가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 표시단계(S100)는, 주입단계(S300)에서 상기 중공관(150)을 통해 중공관(150)의 외부로 주입된 그라우트(160)가 상호 연결되게 삽관위치(130)의 간격을 조절하여 표시할 수 있다.

도 9를 참조하면, 삽관위치(130)의 간격이 주입범위(133a, 133b)가 서로 겹치게 형성된 것을 이해할 수 있다. 주입범위(133a,133b)가 서로 겹칠 경우, 중공관(150)을 통해 주입된 그라우트(160)가 서로 연결되고, 상호 연결된 그라우트(160)에 의해 중공관(150)이 연결되어, 결과적으로 터널(110,120)의 주변으로 보강루프(170)가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 표시단계(S100)는, 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)의 외측 주변에 1차 삽관위치(131)를 표시하고, 상기 제1 삽관위치(131)의 외측 주변에 제2 삽관위치(132)를 표시할 수 있다.

상기와 같이 삽관위치(131,132)가 이중으로 형성되면, 중공관(150) 역시 이중으로 삽입되고, 중공관(150)을 통해 그라우트(160)가 이중으로 주입된다. 따라서, 보강루프(170)가 이중으로 형성되거나, 이중이 아니더라도 그 두께가 두껍게 형성되어 터널(110,120)의 보강이 보다 확실하게 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 삽관위치(132)는 상기 제1 삽관위치(131)의 중심부 주변에만 표시할 수 있다.

제2 삽관위치(132)는 제1 삽관위치(131)의 주변에 전체적으로 형성될 수 있지만, 선행터널(110)과 후행터널(120)이 근접하는 부위에 형성된 필라부(P)에 이중으로 중공관(150)의 삽관이 이루어질 경우, 그 두께가 두꺼워질 수 있다.

따라서, 선행터널(110)과 후행터널(120)이 근접하는 부분에는 제1 삽관위치(131)만 표시하여 한층으로 중공관(150)이 삽입되게 하고, 중심부는 제1 삽관위치(131)와 제2 삽관위치(132)를 표시하여 이중으로 중공관(150)이 삽입되게 한다. 상기와 같이 제2 삽관위치(132)가 제1 삽관위치(131)의 중심부에만 형성될 경우, 강도는 향상되면서 선행터널(110)과 후행터널(120)의 간격은 좁게 유지할 수 있다.

도 11은 터널의 막장면에 천공된 삽관홈에 삽입되는 중공관의 일 실시예를 보인 단면도이다.

도 11을 참조하면 본 발명의 일 실시예에서 상기 중공관(150)은 높은 강도를 갖는 강관(steel pipe)으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 중공관(150)은 양단이 개방되고, 측면에 내부와 외부를 연통하여 중공관(150)의 내부로 주입된 그라우트(160)를 외부로 공급하는 복수의 통공(151)이 형성될 수 있다.

상기 주입단계(S300)는, 상기 중공관(150) 내부의 중심부에 강봉(152)이 배치되고, 상기 강봉(152)의 주변으로 그라우트(160)가 공급되는 주입관(153)과, 상기 중공관(150)의 내부공기가 외부로 배출되는 공기배출관(154)이 각각 배치되며, 상기 삽관홈(140)의 내측에 위치하는 중공관(150)의 후단이 패킹재(155)로 차폐되고, 외부로 노출된 중공관(150)의 선단에 주입캡(156)이 장착된 상태에서 그라우트의 주입이 이루어질 수 있다.

강봉(152)은 중공관(150)의 보강을 위해 형성되며, 중공관(150)의 중심부에 선단에서 후단까지 배치될 수 있다. 또한, 주입관(153)의 선단은 그라우트(160)의 공급을 위해 중공관(150)의 외부로 노출된 상태이고, 후단은 중공관(150)의 중심부까지 연장된다. 따라서, 중공관(150)의 외부에서 주입된 그라우트(160)가 주입관(153)을 통해 중공관(150)의 내부로 공급될 수 있다. 또한, 공기배출관(154)은 선단이 중공관(150)의 외부에 노출된 상태이고, 후단은 중공관(150)의 후단으로 연장된다. 따라서, 중공관(150) 내부의 공기가 공기배출관(154)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

또, 상기 삽관홈(140)의 내측에 위치하는 중공관(150)의 후단은 패킹재(155)로 차폐된 상태이고, 외부로 노출된 중공관(150)의 선단에는 주입캡(156)이 장착된 상태에서 그라우트(160)의 주입이 이루어질 수 있다.

중공관(150)의 후단이 패킹재(155)로 차폐되어 중공관(150)의 내부로 주입된 그라우트(160)가 중공관(150) 내부에 채워지고, 나아가 주입압력에 의해 그라우트(160)가 통공(151)을 통해 중공관(150) 외부로도 공급될 수 있다.

주입캡(156)은 중공관(150)의 선단을 차폐하되, 상기된 강봉(152), 주입관(153), 공기배출관(154)이 통과하도록 설치홈 또는 설치홀이 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 중공관(150)의 중심부에 강봉(152)이 배치되고, 그 주변에 주입관(153) 및 공기배출관(154)이 배치된다고 명시하였지만, 본 발명의 권리가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 강봉(152), 주입관(153) 및 공기배출관(154)의 배치구조는 다양하게 변경될 수 있다.

도 12는 터널의 막장면에 천공된 삽관홈에 삽입되는 중공관의 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 주입단계(S300)는 상기 중공관(150) 내부의 중심부에 그라우트(160)가 공급되는 주입관(153)과 상기 중공관(150)의 내부공기가 외부로 배출되는 공기배출관(154)이 배치되고, 상기 주입관(153) 및 공기배출관(154)의 주변으로 복수의 철근(158)이 배치되며, 상기 삽관홈(140)의 내측에 위치하는 중공관(150)의 후단이 패킹재(155)로 차폐되고, 외부로 노출된 중공관(150)의 선단에 주입캡(156)이 장착된 상태에서 그라우트의 주입이 이루어질 수 있다.

주입관(153)의 선단은 그라우트(160)의 공급을 위해 중공관(150)의 외부로 노출된 상태이고, 후단은 중공관(150)의 중심부까지 연장된다. 따라서, 중공관(150)의 외부에서 주입된 그라우트(160)가 주입관(153)을 통해 중공관(150)의 내부로 공급될 수 있다. 또한, 공기배출관(154)은 선단이 중공관(150)의 외부에 노출된 상태이고, 후단은 중공관(150)의 후단으로 연장된다. 따라서, 중공관(150) 내부의 공기가 공기배출관(154)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

철근(158)은 중공관(150)의 보강을 위해 형성되며, 중공관(150)의 중심부에 배치된 주입관(153)과 공기배출관(154)의 주변에 배치될 수 있다.

또, 상기 삽관홈(140)의 내측에 위치하는 중공관(150)의 후단은 패킹재(155)로 차폐된 상태이고, 외부로 노출된 중공관(150)의 선단에는 주입캡(156)이 장착된 상태에서 그라우트(160)의 주입이 이루어질 수 있다.

중공관(150)의 후단이 패킹재(155)로 차폐되어 중공관(150)의 내부로 주입된 그라우트(160)가 중공관(150) 내부에 채워지고, 나아가 주입압력에 의해 그라우트(160)가 통공(151)을 통해 중공관(150) 외부로도 공급될 수 있다.

주입캡(156)은 중공관(150)의 선단을 차폐하되, 상기된 주입관(153), 공기배출관(154), 철근(158)이 통과하도록 설치홈 또는 설치홀이 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 중공관(150)의 중심부에 주입관(153), 공기배출관(154)이 배치되고, 그 주변에 철근(158)이 배치된다고 명시하였지만, 본 발명의 권리가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 주입관(153), 공기배출관(154) 및 철근(158)의 배치구조는 다양하게 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중공관(150)의 내부에는 상기 주입관(153) 및 공기배출관(154)이 끼워지도록 삽입구(157a) 및/또는 삽입홈(157b)이 형성된 원판형의 스페이서(157)가 구간별로 설치될 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 스페이서(157)는 중심부에 강봉(152)이 끼워지는 삽입구(157a)가 형성되고, 주변에 주입관(153) 및 공기배출관(154)이 끼워지는 삽입홈(157b)이 형성될 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 스페이서(157)는 중심부에 주입관(153) 및 공기배출관(154)이 끼워지는 삽입구(157a)가 형성되고, 주변에는 철근(158)이 끼워지는 삽입구(157a) 또는 삽입홈(157b)이 형성될 수 있다.

따라서, 스페이서(157)에 의해 주입관(153)과 공기배출관(154) 및 강봉(152) 또는 철근(158)의 간격이 일정하게 유지되어, 그라우트(160)의 주입 및 공기의 배출이 안정적으로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 시공된 터널의 입구와 출구를 도시한 개념도이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 직천공단계(S200)는, 터널(110,120)의 상부에 표시된 삽관위치(130)에 삽관홈(140)를 천공하면서 중공관(150)을 삽입하는 제1직천공단계(S210)와, 터널(110,120)의 중심부에 표시된 삽관위치(130)에 삽관홈(140)를 천공하면서 중공관(150)을 삽입하는 제2직천공단계(S220)와, 터널(110,120)의 하부에 표시된 삽관위치(130)에 삽관홈(140)를 천공하면서 중공관(150)을 삽입하는 제3직천공단계(S230)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 직천공단계(S200)가 상부에서 하부로 진행될 경우, 터널(110,120)의 중심 상단부터 천공이 이루어질 수 있으며, 천공작업이 안정적이면서 체계적으로 진행될 수 있다.

도 13은 터널의 막장면 전방에 제방이 형성된 상태에서 천공작업이 이루어지는 상태를 보인 단면도이다.

도 13을 참조하면, 상기 직천공단계(S200)는, 상기 막장면(201)의 전방에 소정의 높이만큼 작업용 제방(230)을 형성하고, 상기 제방(230)의 상단에서 천공 및 삽관작업이 진행된다. 제방(230)의 높이는 터널(110,120)의 높이에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

변형예로, 직천공단계(S200)가 제1직천공단계(S210), 제2직천공단계(S220), 제3직천공단계(S230)로 진행되면, 제1직천공단계(S210)가 완료된 후 제방(230)의 높이를 낮게 조절한다. 이후, 제2직천공단계(S220)가 완료되면 제방(230)의 높이를 더 낮게 조절하거나, 제방(230)을 없앤다. 이후, 제3직천공단계(S230)가 진행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 굴착단계(S500)는, 선행터널(110)과 후행터널(120)의 근접부위에 복수의 충격차단공을 천공하고, 굴착작업이 진행될 수 있다. 상기와 같이 선행터널(110)과 후행터널(120)의 근접부위에 충격차단공을 형성한 후, 발파작업이 이루어질 경우, 터널(110,120) 사이에 형성된 필라부(P)에 전달되는 충격을 줄일 수 있다. 나아가 중공관(150)과 그라우트(160)로 이루어진 보강루프(170)에 가해지는 충격 또한 줄일 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중공관을 이용한 근접병렬터널의 시공순서도이다.

도 7을 참조하면, 상기 굴착단계(S500)는 터널(110,120)의 상부를 굴착하는 제1굴착단계(S610)와, 터널(110,120)의 중심부를 굴착하는 제2굴착단계(S620)와, 터널(110,120)의 하부를 굴착하는 제3굴착단계(S630)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 굴착단계(S500)가 상부에서 하부로 진행될 경우, 터널(110,120)의 중심 상단부터 굴착이 이루어질 수 있다.

따라서, 터널(110,120)의 중심 또는 터널(110,120)의 하단에서부터 굴착을 실시할 때보다, 상대적으로 보강루프(170)에 가해지는 하중을 최대한으로 줄일 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 굴착단계(S500)는, 상기 막장면(201)의 전방에 소정의 높이만큼 작업용 제방(230)을 형성하고, 상기 제방(230)의 상단에서 굴착작업이 진행될 수 있다. 제방(230)의 높이는 터널(110,120)의 높이에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 굴착단계(S500)는, 기계식굴착법 또는 진동제어발파공법을 통해 진행가능하다.

터널을 굴착해 나가는 굴착단계(S500)는 공지의 다양한 굴착 방법을 통해 진행 가능하다. 특히, 발파공법이 적용될 수 있는데, 터널(110,120) 사이에 형성된 필라부(P) 및 보강루프(170)에 가해지는 충격을 최소화하기 위해 진동제어발파공법을 채택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 굴착단계(S500)는, 터널(110,120)을 굴착하면서 상기 중공관(150) 및 그라우트(160)가 외부로 노출되면 터널(110,120)의 내측면에 아치형 또는 폐곡선 형상의 지보재(180)를 설치할 수 있다.

일례로, 상기 지보재(180)는 H형 단면을 갖는 빔으로 형성되고, 터널(110,120)의 형태와 대응되게 아치형으로 절곡된 형태를 취할 수 있다.

굴착단계(S500)에서 터널을 굴착할 때, 중공관(150) 및 그라우트(160)로 이루어진 보강루프(170)가 터널의 내측으로 노출된다. 이때, 상기 보강루프(170)를 지지하기 위해 지보재(180)를 설치하는 것이며, 지보재(180)는 터널(110,120)의 입구(111) 및 출구(121)에 설치되는 것은 물론, 터널(110,120)의 내부에 구간별로 설치될 수 있다.

상기 지보재(180)의 설치로 인해 보강루프(170)가 보다 안정적으로 지지되고, 터널의 안전성이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 상기된 본 발명의 시공방법에 따라, 근접병렬터널을 시공하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터널(110,120)의 굴착 작업을 위해서 산을 깎아 벽면으로 만들어 막장면(201)을 형성한다.

이후, 막장면(201)에 복수의 삽관위치(130)를 표시한다. 보다 상세하게는 막장면(201)에 입구(111) 또는 출구(121)를 형성하기 전, 상기 입구(111) 또는 출구(121)가 형성될 위치의 주변에 복수의 삽관위치(130)를 표시한다.

이때, 막장면(201)에는 터널의 입구 또는 출구를 표시하는 표시선(190)이 추가로 표시될 수 있다.

이후, 표시된 각각의 삽관위치(130)에 터널(110,120)의 형성방향과 나란하게 삽관홈(140)을 천공하면서 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입한다. 천공작업은 천공드릴 등을 비롯하여 공지의 다양한 천공장비를 이용해서 진행될 수 있다. 중공관(150)은 양단이 개방되고 축방향을 따라 측면에 복수의 통공(151)이 형성된 형태를 취한다. 상기 중공관(150)은 추후 후술되는 주입단계(S300)에서 그라우트(160) 주입을 위한 주입관으로 작용할 수 있다.

이때, 삽관홈(140)의 천공작업을 완료한 다음 삽관홈(140)에 중공관(150)을 삽입하는 것도 가능하다.

삽관홈(140)의 천공과 중공관(150)의 삽입이 완료되면, 삽입된 중공관(150)의 내부를 육안으로 관찰하거나, 별도의 장비를 이용해서 중공관(150)의 내부를 측량하여, 중공관(150)의 변형 여부 및 중공관(150)의 내부에 이물질이 존재하는지 여부 등을 확인할 수 있다.

만약, 문제가 발견될 경우 이를 해결하고, 문제가 발견되지 않으면 삽관홈(140)에 삽입된 중공관(150)으로 그라우트(160)를 주입한다.

중공관(150)으로 그라우트(160)가 주입되면, 중공관(150)은 물론 토공(151)을 통해 중공관(150)의 주변으로도 그라우트(160)가 주입될 수 있다.

이때, 중공관(150)으로 주입된 그라우트(160)는 서로 연결되고, 중공관(150) 및 중공관(150)을 통해 주입된 그라우트(160)를 통해 토사층(221)에는 터널(110,120)의 주변으로 보강루프(170)가 형성될 수 있다.

이후, 중공관(150) 및 중공관(150)의 주변으로 주입된 그라우트(160)를 양생시킨다. 주입된 그라우트(160)의 양생을 위한 양생 기간을 거치면, 보강루프(170)의 강도 및 결합력이 향상된다.

양생작업이 끝나면, 터널(110,120)의 입구(111) 또는 출구(121)를 굴착해나간다. 이때, 발파 굴착 및 기계식 굴착 등의 방식이 적용될 수 있다. 이때, 보강루프(170)에 의해 토사가 무너지지 않고 지지되기 때문에 굴착작업은 안정적으로 진행될 수 있다.

또, 굴착단계(S500)에서 터널을 굴착할 때, 중공관(150) 및 그라우트(160)로 이루어진 보강루프(170)가 터널의 내측으로 노출되는데, 이때, 상기 보강루프(170)를 지지하기 위해 지보재(180)를 설치한다. 지보재(180)는 터널(110,120)의 입구(111) 및 출구(121)에 설치되는 것은 물론, 터널(110,120)의 내부에 구간별로 설치될 수 있다.

상기 지보재(180)의 설치로 인해 보강루프(170)가 보다 안정적으로 지지되고, 터널의 안전성이 향상될 수 있다.

도 17은 터널의 주변 전체에 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 도면이고, 도 18은 터널의 주변 전체에 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 평면도이며, 도 19는 터널의 필라부에만 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 도면이고, 도 20은 터널의 필라부에만 중공관이 삽관되어 보강이 이루어진 상태를 보인 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시단계(S100), 직천공단계(S200), 주입단계(S300), 양생단계(S400)는 지반의 상태에 따라 선행터널(110)과 후행터널(120) 사이에 형성된 필라부(P)에만 진행되거나, 선행터널(110)과 후행터널(120)의 주변 전체에 진행될 수 있다.

도 17 내지 도 20을 참조하면, 상기 중공관(150)을 이용한 보강은 지반의 상태가 불량하면, 터널(110,120)의 상부와 필라부(P)에 모두 진행되고, 지반의 상태가 양호할 경우에는 필라부(P)에만 진행될 수 있다.

즉, 지반이 연약하거나 지반의 상태가 불량하면, 터널(110,120) 주변에 전체적으로 보강이 이루어져야 하기 때문에 도 17 내지 도 18과 같이 터널(110,120)의 상부와 필라부(P)에 중공관(150)을 삽관하고, 그라우트를 주입하여 보강층를 형성한다. 이때, 각 중공관(150)은 그라우트의 주입영역(A)이 상호 겹치도록 배치된다.

반면, 지반이 적정한 강도를 갖거나 상태가 양호하면, 터널(110,120) 주변에 전체적으로 보강이 이루어질 필요 없이 필라부(P)에만 보강이 이루어져도 되므로, 도 19 내지 도 20과 같이 터널(110,120)의 필라부(P)에만 중공관(150)을 삽관하고, 그라우트를 주입하여 보강층을 형성하는 것이다. 이때, 각 중공관(150)은 그라우트의 주입영역(A)이 상호 겹치도록 배치된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 병렬터널의 시공이 보다 간편하게 진행되고, 시공기간을 단축할 수 있으며, 병렬터널의 간격을 최소한으로 줄일 수 있어 공간활용이 용이하고, 자연환경의 훼손을 최대한 예방할 수 있다.

또한, 병렬터널의 간격을 최소한으로 줄이면서도 필라부의 보강이 확실히 이루어져 터널의 굴착이 안정적으로 이루어지고, 지지력이 향상되어 완공된 터널의 안전성 또한 확보될 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 선행터널 111 : 입구
120 : 후행터널 121 : 출구
130 : 삽관위치 140 : 삽관홈
150 : 중공관 151 : 통공
160 : 그라우트 170 : 보강루프
180 : 지보재 190 : 표시선
201 : 막장면 211 : 발파암
221 : 토사층 230 : 제방

Claims (10)

1. 선행터널과 후행터널로 이루어진 근접병렬터널의 시공방법에 있어서,
   상기 터널의 막장면에 터널 입구 또는 출구의 외측 주변으로 복수의 삽관위치를 표시하는 표시단계;
   상기 표시단계에서 표시된 각각의 삽관위치에 터널의 형성방향과 나란하게 삽관홈을 천공하면서 삽관홈에 중공관을 삽입하는 직천공단계;
   상기 직천공단계에서 삽입된 중공관으로 그라우트를 주입하는 주입단계;
   상기 주입단계에서 상기 중공관 및 중공관의 주변으로 주입된 그라우트를 양생시키는 양생단계;
   상기 그라우트가 양생되면 터널의 입구 또는 출구를 굴착하는 굴착단계;를 포함하되,
   상기 주입단계는 상기 중공관의 내부의 중심부에 강봉이 배치되고, 상기 강봉의 주변으로 상기 그라우트가 공급되는 주입관과 상기 중공관의 내부공기가 외부로 배출하는 공기 배출관이 각각 배치되며, 상기 삽관홈의 내측에 위치하는 상기 중공관의 후단이 패킹재로 차폐되고, 외부로 노출된 상기 중공관의 선단에 주입갭이 장착된 상태에서 상기 그라우트를 주입하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
2. 선행터널과 후행터널로 이루어진 근접병렬터널의 시공방법에 있어서,
   상기 터널의 막장면에 터널 입구 또는 출구의 외측 주변으로 복수의 삽관위치를 표시하는 표시단계;
   상기 표시단계에서 표시된 각각의 삽관위치에 터널의 형성방향과 나란하게 삽관홈을 천공하면서 삽관홈에 중공관을 삽입하는 직천공단계;
   상기 직천공단계에서 삽입된 중공관으로 그라우트를 주입하는 주입단계;
   상기 주입단계에서 상기 중공관 및 중공관의 주변으로 주입된 그라우트를 양생시키는 양생단계;
   상기 그라우트가 양생되면 터널의 입구 또는 출구를 굴착하는 굴착단계;를 포함하되,
   상기 주입단계는 상기 중공관 내부의 중심부에 상기 그라우트가 공급되는 주입관과 상기 중공관의 내부공기가 외부로 배출되는 공기배출관이 배치되고, 상기 주입관 및 상기 공기배출관의 주변으로 복수의 철근이 배치되며, 상기 삽관홈의 내측에 위치하는 상기 중공관의 후단이 패킹재로 차폐되고, 외부로 노출된 상기 중공관의 선단에 주입캡이 장착된 상태에서 상기 그라우트를 주입하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 표시단계는, 상기 주입단계에서 상기 중공관을 통해 중공관의 외부로 주입된 그라우트가 상호 연결되게 삽관위치의 간격을 조절하여 표시하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 표시단계는, 상기 터널의 입구 또는 출구의 외측 주변에 1차 삽관위치를 표시하고, 상기 제1 삽관위치의 외측 주변에 제2 삽관위치를 표시하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 중공관은 강관(steel pipe)으로 구비되는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 중공관은 양단이 개방되고, 측면에 내부와 외부를 연통하는 복수의 통공이 형성되는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 직천공단계는:
   터널의 상부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제1직천공단계;
   터널의 중심부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제2직천공단계;
   터널의 하부에 표시된 삽관위치에 삽관홈을 천공하면서 중공관을 삽입하는 제3직천공단계를 포함하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 직천공단계는, 상기 막장면의 전방에 소정의 높이만큼 작업용 제방을 형성하고, 상기 제방의 상단에서 천공 및 삽관작업이 진행되는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 굴착단계는, 터널을 굴착하면서 상기 중공관 및 그라우트가 외부로 노출되면 터널의 내측면에 아치형 또는 폐곡선 형상의 지보재를 설치하는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 표시단계, 직천공단계, 주입단계, 양생단계는 지반의 상태에 따라 선행터널과 후행터널 사이에 형성된 필라부에만 진행되거나, 선행터널과 후행터널의 주변 전체에 진행되는 중공관을 이용한 근접 병렬터널 시공방법.

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