KR101685510B1 - 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조 및 이에 의한 지중굴착시스템과 이를 이용한지중굴착시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)과, 상기 양측 가이드 강관(G)-(G)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 상기 종방향 유도로(L)와 연통된 측면 개방부를 갖는 선단굴착부(D)와, 그리고 선단굴착부(D)에 연결되면서 공간부를 갖는 분할판상구조체(P)로 이루어지는 판상구조체 비개착식 유닛구조가 되게 하는 한편, 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 작업동작에 있어서는, 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진기지의 유압수단에 의한 선단굴착부(D) 전진동작(Ⅱ) 및 선단굴착부(D)의 토사굴착동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 측면 개방부와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지로의 굴착된 토사의 배출동작(Ⅳ)과, 그리고 분할판상구조체(P)의 연결동작(Ⅴ)으로 이루어지고, 이와 함께 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지도록 함으로써 시공이 효율적이고 경제적이 되게 한 발명이다.

Description

지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조 및 이에 의한 지중굴착시스템과 이를 이용한지중굴착시공방법{Panel unit structure with a head part of digging through the underground and system digging/removing soil continuously thereof and method constructing a underground structure thereof}

본 발명은 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조 및 이에 의한 지중굴착시스템과 이를 이용한 지중굴착시공방법에 관한 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 말하면, 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)과, 상기 양측 가이드 강관(G)-(G)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 상기 종방향 유도로(L)와 연통된 측면 개방부를 갖는 선단굴착부(D)와, 그리고 선단굴착부(D)에 연결되면서 공간부를 갖는 분할판상구조체(P)로 이루어지는 판상구조체 비개착식 유닛구조가 되게 하는 한편, 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 작업동작에 있어서는, 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진기지의 유압수단에 의한 선단굴착부(D) 전진동작(Ⅱ) 및 선단굴착부(D)의 토사굴착동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 측면 개방부와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지로의 굴착된 토사의 배출동작(Ⅳ)과, 그리고 분할판상구조체(P)의 연결동작(Ⅴ)으로 이루어지고, 이와 함께 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지도록 한 발명이다.

상기와 같이 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ동작이 중단 없이 연속적으로 이루어짐으로써 시공이 효율적이고 경제적이다.

또한 직경이 작은 강관을 압입하는 종래 루프공법과는 달리 훨씬 넓은 폭의 분할판상구조체(P)를 지중에 압입함으로써 압입시간이 대폭 단축될 뿐만 아니라 분할판상구조체(P)에는 지중압입 중에도 항상 내부공간이 그대로 유지되는 구조이어서 철근을 지중매입 전에 미리 지상에서 배근하는 것이 용이하면서 배근작업시간이 단축되는 이점이 있다.

그뿐만 아니라 양측 가이드 강관의 대향내측에 형성된 종방향 유도로(L)를 따라 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P)가 유도되는 레일유도구조이므로 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P)의 방향성 및 직진도가 확실하게 유지되는 유용한 발명이다.

지금까지 사용되고 있는 지중터널굴착공법은 강관루프공법이다. 취약점을 약간 변형하였다하더라도 강관루프공법의 기본기술이 그대로 사용되는 한 이는 강관루프공법에 속한다.

일반적으로 강관루프공법은 다수개의 종방향 강관을 지중에 압입하고, 압입된 강관내부의 토사를 제거하고, 그 내부에 철근배근과 함께 콘크리트 몰탈을 타설하여 지하터널을 구축하는 공법이다.

강관루프공법은 문제점이 많은 공법이다.

강관루프공법의 첫 번째 문제점으로는, 종방향 강관과 강관사이의 연결부의 취약성에 대한 문제이다. 종방향 강관사이의 연결부의 고정이 취약하기 때문에 상부하중 및 토압에 대한 종방향 연결부의 침하가 불가피하다. 그 결과 상부 구축물이 도로나 철도인 경우 허용 침하량을 초과하게 되면 파괴로 이어지기 때문에 가장 심각한 문제점으로 지적되고 있다.

두 번째 문제점으로는, 별도의 콘크리트 구조물에 의해 강관루프를 지지ㆍ보강해야하는 문제점이다. 강관루프만으로는 침하의 문제를 해결할 수 없기 때문이다. 이를 위해 별도의 콘크리트 구조물을 그 하부에 축조하여야한다. 별도의 콘크리트 구조물로 그 하부를 보강해야하므로 강관루프공법은 비경제적인 문제점이 있다.

세 번째 문제점으로는, 아무리 대구경(Φ 2m)의 강관을 사용한다하더라도 루프공법은 제한된 직경으로 이루어지기 때문에 강관 압입의 개수가 그만큼 많아 작업이 비효율ㆍ비경제적일 뿐만 아니라 강관 연결부의 횡방향 관통로가 좁아 지중에서의 횡방향 철근배근이 극히 어렵다는 문제점이다.

네 번째 문제점으로는, 토피가 얇거나 연약한 경우, 강관내로 토사유입이 급격히 이루어져 상부토피가 무너지는 문제점이 있다. 상부토피가 파괴되면 강관의 지중압입이 불가능하기 때문이다.

이러한 관점에서 개선된 종래기술에 대한 강관루프공법의 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

이에 대한 종래기술의 강관루프공법으로서 특허 등록번호 제10-0505301호(이하 종래기술-1이라한다)가 있다.

종래기술-1은 도1a, 1b에서 보는 바와 같이 강관 연결부를 상하측 플레이트(310)(320)로 보강함으로써 강관루프공법의 첫 번째 문제점(연결부의 취약성)을 해결하면서 두 번째 문제점(별도의 콘크리트 구조물의 축조로 인한 비경제성)을 해결하고자한 것이다. 그러나 세 번째 문제점인 강관 압입의 개수가 그만큼 많아 작업이 비효율ㆍ비경제적일 뿐만 아니라 강관 연결부의 횡방향 관통로가 좁아 횡방향 철근배근이 극히 어렵다는 문제점은 그대로 남는다.

강관루프공법의 다른 하나의 종래기술로서 특허 등록번호 제10-1487312호(이하 종래기술-2라 한다)가 있다.

종래기술-2는 단순히 강관루프공법의 네 번째 문제점(상부토피의 파괴)을 개선하고자한 기술이다.

네 번째 문제점으로는, 토피가 얇거나 연약한 경우, 강관내로 토사유입이 급격히 이루어져 상부토피가 무너지는 문제점이다. 상부토피가 파괴되면 강관의 지중압입이 불가능하기 때문이다.

즉, 종래기술-2는 도2a 및 도2b에와 같이 막장 부위의 토사 흘러내림(Arc Sliding)을 방지할 목적으로 전형적인강관루프공법을 그대로 이용하면서 각 강관(200)에 장착된 메사쉴드[강판본체(110)]와, 그리고 상부에 그라우팅 파이프(120)로부터 분사되는 그라우트를 주입하여 막장부위의 토사의 흘러내림을 방지하도록 한 기술이다. 이때 강판본체(110)는 추진걸이용 돌부(210)를 지지대로 한 유압잭에 의하여 전진된다.

이와 같이 종래기술-2는 오로지 막장 부위의 토사 흘러내림을 방지할 목적이므로 강관루프공법의 첫 번째 문제점인 종방향 강관사이의 연결부의 침하에 대한 취약점의 보강과는 전혀 무관한 기술이다.

설령 도2c와 같이 원형강관의 형상을 4각형형상으로 변형한다하더라도 원형강관의 종방향의 전후로만 오픈되어있을 뿐, 원주면방향으로는 폐쇄되어있듯이 4각형강관역시 원주면과 같은 방향으로 폐쇄되어있다. 다시 말하면, 원주면방향으로 폐쇄된 원형강관이 강판본체(110)의 메사쉴드와 그라우트주입에 의하여 토사 흘러내림을 방지하고 있듯이 이와 같이 폐쇄된 4각형강관에서도 강판본체(110)의 메사쉴드와 그라우트주입에 의하여 토사 흘러내림을 방지하는 것은 마찬가지다. 이에 따라 지중에 압입될 때의 원형강관 및 4각형강관형태는, 원형강관이나 4각형강관모두 원주면과 같은 방향으로 폐쇄된 형태로 지중에 압입된다. 4각형강관은 원형강관의 폐쇄형상을 그대로 지니고 있어야 할 뿐만 아니라 폐쇄형상과 관련된 기술적 의미도 동일해야한다. 4각형강관이 원형강관과 동일한 기술적 의미이어야만 하나의 발명으로서 특허법상 합리적이기 때문이다.

따라서 원형강관이나 4각형강관이 지중에 관입될 때 폐쇄 형상이므로 강관루프공법의 세 번째 문제점을 피할 수 없다. 즉, 강관루프공법의 강관직경의 제한으로 인하여 강관 압입의 개수가 그만큼 많아지게 되어 지중작업이 비효율ㆍ비경제적인 문제점이 있다. 그뿐 아니라 종방향 강관 연결부의 횡방향 관통로가 좁기 때문에 횡방향 철근배근이 극히 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 특허 등록번호 제 10-1069702호(이하 종래기술-3이라한다)는, 수직측벽을 지증에 압입된 상하강관(1)(1')과, 그리고 2개의 방수철판 및 토류방지판(6)(6')[이하 방수철판 및 토류방지판을 ‘토류방지판(6)(6')’이라한다.]에 의해 형성하되 대향된 상하강관(1)(1') 안쪽에 2개의 종방향 절개홈(5)(5')을 발진기지에서 도달기지까지의 전길이에 걸쳐 형성하고, 2개의 종방향 절개홈(5)(5')을 따라 2개의 ‘토류방지판(6)(6')’을 도달기지까지의 전길이에 삽입한 다음, ‘토류방지판(6)(6')’의 공간부내에 삽입된 토사를 점차적으로 굴착해나가는 공법이다. (도3a, b, c참조)

2개의 ‘토류방지판(6)(6')’은 2개의 종방향 절개홈(5)(5')을 따라 도달기지까지 통행되는 이동로이다. 도3b 및 도3c에서와 같이 평행을 이루면서 절개된 2개의 종방향 절개홈(5)(5')은 ‘토류방지판(6)(6')’의 이동로이기 때문에 도3b의 절취부분 철판(4)이 이탈ㆍ절취되어서는 안 된다. 종방향 절개홈(5)(5')이 그대로 유지되어야하므로 절취부분 철판(4)은 임시 토압 지지대(2, 2')에 고정된 철판부분 지지용바(3)에 의해 지지되고 있다. 절취부분 철판(4)은 ‘토류방지판(6)(6')’의 공간부내의 토사가 굴착될 때 절취된다. 절취부분 철판(4)이 절취되게 되면 토압으로 인해 강관(1)(1')의 변형은 불가피하게 된다. 이때 강관(1)(1')의 변형을 방지ㆍ보강하기 위한 것이 바로 임시 토압 지지대(2, 2')이다.

종래기술-3의 굴착에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 상하강관(1)(1')을 도달기지까지 지중에 압입한다.

둘째, 대향된 상하강관(1)(1') 안쪽에 2개의 종방향 절개홈(5)(5')을 발진기지에서 도달기지까지의 전길이에 걸쳐 형성한다.

셋째, 상하강관(1)(1')의 내부에 임시 토압 지지대(2, 2')와 철판부분 지지용바(3)를 설치한다.

넷째, 대향된 상하강관(1)(1') 안쪽에다 2개의 종방향 절개홈(5)(5')을 평행되게 형성한다.

다섯째, 종방향 절개홈(5)(5')의 이동통로위에서 ‘토류방지판(6)(6')’을 유압수단으로 추진시켜 발진기지에서 도달기지까지 전길이에 걸쳐 ‘토류방지판(6)(6')’을 설치한다. 이때 ‘토류방지판(6)(6')’은 발진기지에서 연결되고, 연결된 ‘토류방지판(6)(6')’은 유압수단에 의해 지중으로 압입된다.

여섯째, ‘토류방지판(6)(6')’내에 삽입되어있는 토사를 점차적으로 굴착한다.

① 하측 강관내에 굴착토사 이동장치(9)를 설치한다.

② 하측 강관(1')의 상측 일부분을 절취한다.

③ 절취된 부분의 ‘토류방지판(6)(6')’내에 토사를 굴착한다.

④ ③을 반복하여 측벽공간의 굴착을 완료한다.

일곱째, 상측 강관(1)의 하측 바닥면(4)을 제거한다.

여덟째, 상하강관(1)(1')의 임시 토압 지지대(2, 2')를 제거한다.

이와 같이 종래기술-3은, ‘토류방지판(6)(6')’의 통행로인 2개의 평행한 종방향 절개홈(5)(5')을 발진기지에서 도달기지까지 전길이에 걸쳐 미리 형성하고, 이 절개홈(5)(5')따라 전길이에 ‘토류방지판(6)(6')’을 설치한 다음, ‘토류방지판(6)(6')’내의 토사를 굴착하는 순서로 이루어지는 공법이다.

이를 단계별 동작의 관점에서 보면, 「전 길이에 대한 종방향 절개홈(5)(5')의 형성동작(A)」과, 「그 전 길이를 따라 ‘토류방지판(6)(6')’의 설치동작(B)」과, 그리고 「전 길이에 설치된 ‘토류방지판(6)(6')’내의 토사굴착 동작(C)」이, A→B→C의 순서로 이루어진다. 다시 말하면, A동작이 완료되어야 B동작이 시작되고, 또 B동작이 완료되어야 C동작이 시작되는 동작이다. 따라서 A, B, C의 동작이 동시에 연속적으로 일어나지는 않기 때문에 A, B, C의 동작이 중단 없이 연속적으로 일어나는 동작에 비하여 상대적으로 비효율적ㆍ비경제적인 문제점이 있다.

그뿐만 아니라 ‘토류방지판(6)(6')’내 공간부의 철근배근과 관련된 문제점이 있다.

그 주된 문제점으로, ‘토류방지판(6)(6')’ 공간부내의 토사굴착이 되지 않은 상태에서는 철근배근이 불가능한 문제점이다. 철근배근작업이 지상에서 이루어지지 않고, 지중에서 이루어지는 구조이므로 철근배근작업이 어렵고 비효율적이다.

⒜ 본 발명은 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)과, 상기 양측 가이드 강관(G)-(G)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 상기 종방향 유도로(L)와 연통된 측면 개방부를 갖는 선단굴착부(D)와, 그리고 선단굴착부(D)에 연결되면서 공간부를 갖는 분할판상구조체(P)로 이루어지는 판상구조체 비개착식 유닛구조가 되게 하는 한편, 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 작업동작에 있어서는, 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진기지의 유압수단에 의한 선단굴착부(D) 전진동작(Ⅱ) 및 선단굴착부(D)의 토사굴착동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 측면 개방부와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지로의 굴착된 토사의 배출동작(Ⅳ)과, 그리고 분할판상구조체(P)의 연결동작(Ⅴ)으로 이루어지고, 이와 함께 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지도록 함으로써 시공이 효율적이고 경제적이 되게 함에 그 목적이 있고,

⒝ 토사의 굴착은 선단굴착부(D)에 의하여 이루어지고, 또 이때 굴착된 토사의 배출은 선단굴착부(D)의 측면 개방부를 거쳐 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지로 배출되는 구조로 이루어짐으로써 배출되는 토사가 선단굴착부(D)에 연결된 분할판상구조체(P)의 공간부 내로 유입되지 않아 분할판상구조체(P)의 공간부에 지상에서 미리 철근배근이 가능할 뿐 아니라 배근작업이 용이하면서 효율적이고 그 품질이 우수하도록 함에 다른 목적이 있으며,

⒞ 선단굴착부(D) 상하부철판내로 유입된 토사의 굴착에 있어서는 토사의 안식각의 범위 내에서 굴착이 이루어지도록 함으로써 급격한 굴착공동의 발생이 방지될 뿐 아니라 선단굴착부(D) 상부철판 위의 토사 및 측방토사의 붕괴가 방지되도록 함에 또 다른 목적이 있고,

⒟ 그뿐만 아니라 양측 가이드 강관의 대향내측에 형성된 종방향 유도로(L)의 레일유도구조를 따라 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P)가 유도되게 함으로써 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P)의 방향성 및 직진도가 확실하게 유지되도록 함에 다른 목적이 있다.

본 발명의 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조(이하 ‘판상구조체 비개착식 유닛구조’라 한다) 및 이에 의한 지중굴착시스템의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

여기서, 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)은 발진기지에서 도달기지(E)까지 끝까지 종방향으로 압입된 상태를 나타낸다. G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ는 횡방향의 열을 나타낸다.

0, 1, 2,ㆍㆍㆍ는 설치되는 순서를 나타낸다.

종방향 유도로(L0, L1,ㆍㆍㆍ)는 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)의 각각에 대하여 연속적으로 설치되나 설명의 편의상 L0→ L1→L2→,ㆍㆍㆍ로 나눈 것을 나타낸다.

분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)는 P0→ P1→P2→,ㆍㆍㆍ순으로 용접ㆍ고정되는 것을 나타낸다.

먼저, 본 발명 ‘판상구조체 비개착식 유닛구조’의 구성에 대하여 설명한다.

일정간격(S)으로 설치된 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)과, 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로와, 그리고 상기 종방향 유도로에 삽입되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체로 이루어지고, 이때 상기 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)은 토사가 제거된 빈 공간 상태이고, 상기 종방향 유도로의 길이는 선단굴착부(D)와 분할 판상구조체를 합한 길이이되 상기 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과 후면부 차단판(14)과 그리고 측면부로 이루어지고, 상기 측면부는 상기 종방향 유도로와 연통된 개방부(16)를 갖으며, 상기 분할판상구조체의 선단부가 상기 후면부 차단판(14)에 연결ㆍ용접되고, 상기 분할판상구조체는 상하부 판상철판(32)(34)과, 이에 의해 형성된 내부 공간부(30)와, 그리고 상하부 판상철판(32)(34)을 지지하는 지지구조로 이루어진 판상구조체 비개착식 유닛구조로 형성되는 한편, 상기 유닛구조의 작업동작에 있어서는, 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진기지(S)의 유압수단(40)에 의한 선단굴착부(D) 전진동작(Ⅱ) 및 선단굴착부(D)의 토사굴착동작(Ⅲ)과, 그리고 선단굴착부(D)의 측면 개방부(16)와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지(E)로의 굴착된 토사의 배출동작(Ⅳ)이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 유닛구조임을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조이다.

여기에다, 상기 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)의 종방향 유도로의 내측상하에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 T자형 레일(22)을, 그리고 이에 대응되는 선단굴착부(D)의 상하부철판(11)(12) 및 분할 판상구조체의 상하부 판상철판(32)(34)의 종방향으로 용접ㆍ고정된 C자형 고정홈(24)을 설치하되 상기 C자형 고정홈(24)이 T자형 레일(22)을 감싼 형태이면서 종방향으로 슬라이드가 가능하도록 형성됨을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조이다.

또한, 상기 분할 판상구조체의 내부 공간부(30)는 일정간격으로 설치된 횡방향 트러스구조형태(36a)에 의해 지지되고, 철근(60)은 그 내부 공간부(30)에 배근되되 미리 지상에서 설치됨을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조이다.

첨부된 도면에 의거 본 발명 판상구조체 비개착식 유닛구조의 개요에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명 판상구조체 비개착식 유닛구조는 도4a 및 도4b에서와 같이 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L1)를 형성되고, 상기 양측 종방향 유도로(L1)에는 선단굴착부(D)와, 그리고 선단굴착부(D)에 용접ㆍ연결된 분할판상구조체(P0)가 삽입된 구조이다.

첫 번째로, 양측 가이드 강관(G0)-(G1)에 대하여 설명한다.

지중에 압입된 양측 가이드 강관(G0)-(G1)은 빈 공간 상태이다.

가이드 강관(G0)-(G1)은 유압수단(미도시)에 의해 발진기지에서 도달기지(E)까지 압입된다(도4a 및 도4b). 가이드 강관(G0)-(G1)의 압입 및 그 강관내의 굴착은 통상적인 강관루프공법에서의 압입 및 굴착방식에 의해 이루어진다.

가이드 강관(G0)-(G1)의 직경은 보통 1.0~2.0m이다.

가이드 강관(G0)-(G1)의 폭은 종방향 유도로(L1)에 삽입되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)의 폭과 같다. 가이드 강관(G0)-(G1)사이의 간격은 보통 3~12m이다. 가이드 강관(G0)-(G1)의 직경의 크기에 따라 4~10m가 바람직하다.

양측 가이드 강관(G0)-(G1)에 형성된 종방향 유도로(L1)는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)의 통행로이다. 종방향 유도로(L1)의 높이는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 통행되어야하는 높이다.

종방향 유도로는 통행로로서 가이드 강관에 홈을 낸 것이므로 그자체로는 토압에 취약하다. 본 발명은 토압에 대한 지지부재를 별도로 설치하지 않는다. 그 대신 이를 통행하는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)가 종방향 유도로를 지지하고 있다(도4a 및 도5b).

종방향 유도로는 발진기지에서 도달기지(E)까지 한 번에 설치하는 것이 아니다. 만약 한 번에 종방향 유도로가 설치된다면 별도의 지지부재 없이 토압을 견딘다는 것은 불가능하기 때문이다.

별도의 지지부재 없이 종방향 유도로에 삽입된 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)에 의해 종방향 유도로가 지지되는 구조다. 선단굴착부(D)의 굴착속도와 종방향 유도로(L0, L1, L2,ㆍㆍㆍ)의 설치속도는 동일해야한다. 다만 종방향 유도로는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체의 통행로이기 때문에 종방향 유도로가 선단굴착부(D)보다 앞서 설치되어야한다(도5a).

두 번째로, 선단굴착부(D)에 대하여 설명한다(도6).

선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과 후면부 차단판(14)과 그리고 측면 개방부(16)로 이루어진다. 상기 측면 개방부(16)는 종방향 유도로와 연통된다.

지중굴착은 선단굴착부(D)에 의하여 이루어진다. 이때 굴착된 토사는 측면 개방부(16)를 거쳐 이에 연통된 종방향 유도로를 통해 양측 가이드 강관(G0)-(G1)으로 배토된다. 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E) 쪽으로 배토되는 것이 바람직하다.

상하부철판(11)(12)내의 토사를 굴착한다. 토사의 안식각의 범위에서 굴착한다. 안식각보다 크게 굴착하면 상하부철판(11)(12)내에 급격한 공동이 발생된다. 급격한 공동은 상부토사 및 측방토사의 유동의 원인일 뿐 아니라 지중이 파괴되는 원인이다. 안식각의 유지를 위해 상부철판이 하부철판보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

선단굴착부(D)의 굴착속도는 안식각을 유지하면서 굴착해야한다.

앞서 설치되는 선단굴착부(D)의 통행로인 종방향 유도로(ΔL)의 설치속도는 선단굴착부(D)의 굴착속도와 같다(도5a). 종방향 유도로의 설치속도가 너무 빠르게 되면, 설치된 종방향 유도로의 길이가 길어 토압를 지지할 수 없게 되고, 이와 반대로 너무 느리게 설치되면, 선단굴착부(D)의 굴착속도에 방해가 된다.

세 번째로, 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)에 대하여 설명한다(도5b).

분할판상구조체(P0)의 선단부가 선단굴착부(D)의 후면 차단판(14)에 연결ㆍ용접된다(도6).

분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)는 상하부 판상철판(32)(34)에 의해 내부 공간부(30)가 형성되고, 상하부 판상철판(32)(34)은 지지구조에 의해 지지된다. 지지구조는 상하부 판상철판(32)(34)를 지지하면서 내부 공간부(30)를 형성하는 수직지지부재이면 어느 것이든 상관없다. 지지구조로서 횡방향 트러스구조가 바람직하다(도7a, 도8a). 횡방향 트러스구조는 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 내부 공간부(30)에 콘크리트 몰탈과 함께 강성이 큰 합성구조체로서 역할이 가능하기 때문이다.

분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 내부 공간부(30)에는 지상 발진기지에서의 철근(60)배근이 용이하다. 내부 공간부(30)에는 토사가 들어오지 않는 구조이기 때문이다. 내부 공간부(30)에 철근(60)이 배근상태에서 발진기지에서 도달기지(E)까지 지중에 압입된다.

분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 내부 공간부(30)이 횡방향 트러스구조로 횡방향을 보강하면서 철근(60)이 배근된 구조이므로 강관루프공법과는 달리 강관루프하부를 콘크리트 보강구조물을 별도로 축조가 할 필요가 없다. 강관루프공법의 취약점인 강관연결부의 침하문제가 전혀 발생되지 않기 때문이다.

그뿐만 아니라 강관루프공법은 강관하나하나를 일일이 지중에 압입해야하므로 압입하는데 걸리는 시간이 많이 걸리는데 반하여, 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 압입이므로 효율적이다.

네 번째로, 종방향 유도로(L0, L1, L2,ㆍㆍㆍ)와, 그리고 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)와의 관계에 대하여 설명한다.

도4a에서와 같이 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P0)가 설치되어있다.

설명의 편의상 이 상태에서 선단굴착부(D)가 굴진된다고 한다.

가이드 강관(G0)-(G1)에는 종방향 유도로가 한 번에 다 설치되지 않는다.

종방향 유도로는 선단굴착부(D)의 굴진속도에 따라 L0→L1→L2→ㆍㆍㆍ로 점차적으로 설치된다(도4b, 도5a). 예컨대, 도5a에서와 같이 종방향 유도로는 L0뿐이다. L1은 종방향 유도로가 형성되지 않는 상태다. 종방향 유도로 L0은 가이드 강관(G0)-(G1)의 절개홈이다. 종방향 유도로 L0은 절개홈이기 때문에 토압에 대한 수직지지부재가 있어야한다. 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P0)가 종방향 유도로 L0에 삽입됨으로써 토압에 대한 수직지지부재의 역할을 한다. 이와 같이 종방향 유도로 L0의 절개홈은 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P0)에 의해 지지되는 구조이면서 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P0)의 통행로이다.

종방향 유도로 L0에서 종방향 유도로 L1의 설치에 대하여 설명한다.

종방향 유도로는 L0에서 L1을 향하여 설치되나 L1 전체에 대하여 종방향 유도로를 설치하는 것은 아니다. L1 전체에 대하여 종방향 유도로를 설치하게 되면 절개홈을 지지할 수직지지부재가 별도로 필요하기 때문이다. L1의 길이는 6~8m가 바람직하다.

도5a에서와 같이 종방향 유도로 L0에서 ΔL길이만큼씩 종방향 유도로 L1를 향하여 설치된다. 절개홈 ΔL길이는 토압을 지지할 수 있는 길이다. 절개홈 ΔL길이는 선단굴착부(D)의 굴진속도보다 항상 ΔL만큼 앞서 설치된다. ΔL만큼 앞서 설치되어야 이를 따라 연속적으로 선단굴착부(D)의 통행로가 될 수 있기 때문이다(도5a).

종방향 유도로 L0에서 ΔL길이만큼씩 종방향 유도로 L1를 향하여 중단 없이 연속적으로 설치되기 때문에 실제 종방향 유도로를 L1→L2→ㆍㆍㆍ로 구분할 필요는 없다. 다만 설명의 편의상 L1→L2→ㆍㆍㆍ로 구분하면서 이에 대한 분할판상구조체 P1, P2,ㆍㆍㆍ로 구분한 것뿐이다.

이와 같이 종방향 유도로는 선단굴착부(D)보다 ΔL길이만큼 앞서 설치되고, 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)는 이를 따라 연속적으로 도5b와 같이 가이드 강관(G0)-(G1)에 설치ㆍ완료된다. 선단굴착부(D)의 후단에 연속적으로 분할판상구조체가 용접ㆍ연결된다.

가이드 강관(G0)-(G1)의 종방향 유도로(L)에 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 설치가 완료된 다음, 종방향 유도로(L)와 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)가 서로 접면된 종방향 접면부를 따라 용접한다. 종방향 접면부의 용접은 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)와의 구조적으로 견고하게 할 뿐 아니라 누수를 방지하기 위해서다.

지중에 압입되는 분할판상구조체(P0)의 후미에 새로운 분할판상구조체가 연속적으로 용접ㆍ연결된다. 분할판상구조체(P0)의 후미에는 연속적으로 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)가 용접ㆍ연결된다.

또한 가이드 강관 (G1)-(G2)에 종방향 유도로 설치동작과, 선단굴착부(D)의 굴착 및 토사의 배토동작과, 그리고 분할판상구조체(P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 설치동작은 중단 없이 연속적으로 이루어지는 것은 도5a 및 도5b와 동일한 방식이다.

여기서, 가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ는, 상부 슬래브로 도시되긴 했지만 수직벽체를 함께 포함하는 개념이다. 수직벽체역시 상부슬래브와 같이 가이드 강관의 종방향 유도로와 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체로 동일하게 이루어지면서 종방향 유도로 설치동작과, 선단굴착부(D)의 굴진 및 굴착ㆍ배토동작과, 그리고 분할판상구조체의 연결ㆍ용접동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 것이 동일하기 때문이다.

따라서 설명의 편의상 가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ에는 수직벽체에 대한 시공도 함께 포함되어있는 것으로 한다.

다섯 번째로, 종방향 유도로 설치동작과, 선단굴착부(D)의 굴진 및 굴착ㆍ배토동작과, 그리고 종분할판상구조체의 연결ㆍ용접동작이 중단 없이 연속적으로 이루어진다. 이에 대하여 설명한다(도5a, 도5b).

선단굴착부(D)는 ΔL만큼 앞서 설치되는 종방향 유도로를 타고 굴진 및 굴착ㆍ배토가 중단 없이 연속된다. 선단굴착부(D)로부터 굴착되고, 굴착된 토사는 측면 개방부(16)를 거쳐 종방향 유도로를 통해 양측 가이드 강관으로 배토된다. 이때 굴진 및 굴착ㆍ배토가 중단 없이 연속된다.

분할판상구조체는 선단굴착부(D)의 굴진속도에 따라 지중으로 압입된다. 분할판상구조체가 지중으로 압입되기 전, 분할판상구조체에다 새로운 분할판상구조체가 연결ㆍ용접된다.

새로운 분할판상구조체가 연결ㆍ용접은 지상(추진기지(S))에서 수행된다.

이와 같이 ΔL만큼 앞서 설치되는 종방향 유도로와, 상기 앞서 설치된 종방향 유도로를 타고 굴진되는 선단굴착부(D)의 굴착 및 배토와, 그리고 분할판상구조체의 지중압입 전에 지상에서 새로운 분할판상구조체의 연결ㆍ용접이 중단 없이 연속적으로 이루어지므로 지중시공이 효율적이고 경제적이다.

여섯 번째로, 지하축조물의 완성에 대하여 설명한다.

상부 슬래브에 설치된 모든 가이드 강관(수직벽체 포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 빈공간부와, 그리고 모든 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 내부 공간부(30)에 철근(60)을 배근한 후, 콘크리트 몰탈을 타설ㆍ양생한다. 모든 가이드 강관(수직벽체 포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ로 둘러싸인 내부토사를 제거한다. 내부토사를 제거하면서 점차로 상부 슬래브에 대응되는 하부슬래브(82)를 위한 가시설 버팀보(80)를 설치한다. 전체 내부토사가 제거된 다음 철근(60)을 배근하고 하부슬래브(82)를 구축한다.

전체 내부토사가 제거된 후에는 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 하부 판상철판(34)과, 그리고 가이드 강관의 일부 원주면이 표면에 드러난 상태가 된다.

표면에 드러난 상태이라 하더라도 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 하부 판상철판(34)은 콘크리트 몰탈과 합성된 구조체이므로 강성이 크게 보강된다. 강성이 보강된 합성된 구조체는 구조적으로 유리하다. 가이드 강관의 일부 원주면은 하부 판상철판(34)과 레벨을 맞추기 위해 절단하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명 ‘판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 지중굴착시스템’의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일정간격(S)으로 설치된 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)과, 상기 양측 가이드 강관(G)-(G)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 그리고 상기 종방향 유도로(L)에 삽입되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P)로 이루어지되 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과 후면부 차단판(14)과 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지고, 선단굴착부(D)에 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P)의 상하부 판상철판(32)(34)은 지지구조에 의하여 지지되며, 이때 상기 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)은 토사가 제거된 빈 공간 상태이고, 상기 종방향 유도로(L)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P)의 길이를 합한 길이를 갖는 판상구조체 비개착식 유닛구조로 형성되는 한편, 상기 유닛구조의 작업동작에 있어서는, 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)에 ΔL길이만큼 앞서서 설치되는 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진ㆍ도달기지의 유압수단(미도시)에 의해 선단굴착부(D)의 전진동작(Ⅱ)과, 선단굴착부(D)의 굴착동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 측면 개방부(16)와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 굴착된 토사의 도달기지(E)로의 배출동작(Ⅳ)과, 그리고 선단굴착부(D)의 굴착ㆍ전진됨에 따른 분할판상구조체(P)의 후속연결동작(Ⅴ)으로 이루어지되 상기 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ의 동작이 중단 없이 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 지중굴착시스템이다.

‘판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 지중굴착시스템’은 상기 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 삽입된 상태에서 종방향 유도로(L0)에 연이어 ΔL길이만큼 앞서서 설치되는 종방향 유도로(L1)의 설치동작과, 추진ㆍ도달기지의 유압수단(미도시)에 의한 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)의 전진동작과, 선단굴착부(D) 상하부철판(11)(12)내의 토사의 굴착동작과, 그리고 굴착토사를 측면 개방부(16)를 거쳐 양 가이드 강관(G0)-(G1)의 종방향 유도로(L1)를 통해 도달기지(E)로의 배출동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 시스템이다.

양측 가이드 강관(G0)-(G1)에는 종방향 유도로(L0)만 형성되고, 그 종방향 유도로(L0)에는 선단굴착부(D)와 분할판상구조체(P0)가 설치된 것으로 한다. 설명의 편의를 위해서다.

이 상태에서 종방향 유도로 L0에서 L1쪽으로 ΔL만큼 앞서 설치된다. 이를 따라 선단굴착부(D)의 진행이 연속적으로 이루어질 수 있기 때문이다.

선단굴착부(D)는 앞서 설치되는 ΔL을 따라 굴진한다(도5a).

선단굴착부(D)가 ΔL을 따라 굴진하게 되면 토사의 굴착과 배토동작이 동시에 연속적으로 이루어진다.

ΔL을 따라 선단굴착부(D)가 굴진하게 되면 분할판상구조체(P0)도 지중에 압입된다. 분할판상구조체(P0)의 1/2이상이 지중에 압입되면 분할판상구조체(P0)의 후미에 분할판상구조체(P1)의 선단을 용접ㆍ연결한다(도6).

이를 반복하면서 발진기지에서 도달기지(E)까지 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)를 가이드 강관(G0)-(G1)에 설치한다(도5b). 가이드 강관(G0)-(G1)의 전 길이 종방향 유도로(L)과, 그리고 이에 삽입된 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)와의 접면부를 서로 용접ㆍ고정한다.

가이드 강관의 (G1)-(G2)에 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)를 설치하는 것도 가이드 강관(G0)-(G1)에 설치하는 것과 같다. 여기서 가이드 강관(G1)은 가이드 강관(G0)-(G1)과 가이드 강관(G1)-(G2)에 대하여 공유된 가이드 강관이다. 공유된 가이드 강관(G1)이라하더라도 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)의 설치는 가이드 강관(G0)-(G1)에 설치하는 방식과 마찬가지다.

또한 가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 종방향 유도로와, 그리고 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)에 의한 상부 슬래브나 수직벽체의 설치는 모두 동일한 개념이다. 따라서 설명의 편의상 가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ에는 수직벽체에 대한 시공도 함께 포함되어있는 것으로 한다.

한편, 가이드 강관(G0)-(G1)의 전 길이 종방향 유도로(L)과, 그리고 이에 삽입된 분할판상구조체(P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ)와의 접면부를 레일유도구조(20)로 유도하는 것이 바람직하다(도8a, 도9).

레일유도구조(20)는 가이드 강관의 종방향 유도로의 내측상하에 용접된 T자형 레일(22)과, 그리고 선단굴착부(D))의 상하부철판(11)(12) 및 분할 판상구조체의 상하부 판상철판(32)(34)에 용접된 C자형 고정홈(24)으로 이루어진 구조이다. T자형 레일(22)과, C자형 고정홈(24)은 종방향으로 설치된다. C자형 고정홈(24)이 T자형 레일(22)을 감싸고, 종방향 슬라이드가 가능한 구조이다. 레일유도구조(20)의 견고한 구조에 의하여 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체가 종방향 유도로에서 이탈되지 않는다. 종방향 유도로에서의 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체의 방향성이 확실하게 유지된다.

C자형 고정홈(24)과 T자형 레일(22)이 서로 견고하게 몰고 있는 상태에서 선단굴착부(D)와 분할 판상구조체에 의해 종방향 유도로가 지지되므로 종방향 유도로를 보강할 필요가 없을 뿐 아니라 가이드 강관의 변형이 방지되는 이점이 있다.

본 발명 종방향 유도로의 형성은 선단굴착부(D))의 굴진과 같은 속도로 진행된다.

이를 바꿔 말하면, 가이드 강관의 전 길이(L)에 종방향 유도로를 한 번에 형성하는 방식이 아니다. 한 번에 종방향 유도로를 형성하게 되면 종방향 유도로는 별도의 지지부재에 의해 지지되어야하기 때문에 비경제적이다. 선단굴착부(D))의 굴진과 같은 속도로 종방향 유도로를 형성하게 되면 선단굴착부(D)와 분할 판상구조체에 의해 종방향 유도로를 지지하게 되므로 별도의 지지부재가 필요 없게 되어 경제적이고 효율적이다.

이때 종방향 유도로는 선단굴착부(D)보다 일정거리(ΔL)만큼 앞서 형성된다. 종방향 유도로가 ΔL만큼 앞서 형성됨으로써 선단굴착부(D)의 굴진이 용이하기 때문이다.

이와 같이 종방향 유도로의 설치와, 선단굴착부(D)의 굴진과, 양측 가이드 강관으로의 배토와, 그리고 분할 판상구조체의 후속연결고정 작업이 중단 없이 연속화되므로 작업이 효율적이다.

⒜ 본 발명은 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)과, 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 상기 종방향 유도로(L)와 연통된 측면 개방부를 갖는 선단굴착부(D)와, 그리고 선단굴착부(D)에 연결되면서 공간부를 갖는 분할판상구조체(P)로 이루어지는 판상구조체 비개착식 유닛구조가 되게 하는 한편, 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 작업동작에 있어서는, 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진기지(S)의 유압수단에 의한 선단굴착부(D) 전진동작(Ⅱ)과, 분할판상구조체(P)의 연결동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 토사굴착동작(Ⅳ)과, 그리고 굴착토사는 선단굴착부(D)의 측면 개방부와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지(E)로 배출동작(Ⅳ)으로 이루어지고, 이와 함께 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지도록 한 구성이므로 지중굴진작업이 효율적이고 경제적이 되는 효과가 있고,

⒝ 토사의 굴착은 선단굴착부(D)에 의하여 이루어지고, 또 이때 굴착된 토사의 배출은 선단굴착부(D)의 측면 개방부를 거쳐 양측 종방향 유도로(L)를 통해 도달기지(E)로 배출되는 구조이므로 배출되는 토사가 선단굴착부(D)에 연결된 분할판상구조체(P)의 공간부 내로 유입되지 않아 분할판상구조체(P)의 공간부에 지상에서 철근배근이 가능하고 용이할 뿐 아니라 철근이 배근된 상태로 지중압입이 이루어짐과 동시에 굴착토사는 가이드 강관(G0)-(G1) 양측으로 배출되고, 이에 의하여 굴진과 관련된 작업모두가 신속하게 이루어져서 공기가 단축됨은 물론 지상배근에 따른 품질이 우수하게 되는 효과가 있으며,

⒞ 선단굴착부(D) 상하부철판내로 유입된 토사의 굴착에 있어서는 토사의 안식각의 범위 내에서 굴착이 이루어지도록 한 구성이므로 급격한 굴착공동의 발생이 방지될 뿐 아니라 선단굴착부(D) 상부철판 위의 토사 및 측방토사의 붕괴가 방지되는 효과가 있고,

⒟ 레일유도구조는 가이드 강관의 종방향 유도로의 내측상하에 용접된 T자형 레일과, 그리고 선단굴착부(D))의 상하부철판 및 분할 판상구조체의 상하부 판상철판에 용접된 C자형 고정홈으로 이루어진 구성이므로 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체가 종방향 유도로에서 이탈되지 않을 뿐만 아니라 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체의 방향성 및 직진도가 확실하게 유지되는 효과를 지닌 유용한 발명이다.

본 발명의 지중굴착시공방법은 도12와 같이 아치형터널에도 그대로 적용된다.

[도1a] 종래기술-1의 상측플레이트끼리 아치형으로 보강후레임을 연결한 상태도
[도1b] 종래기술-1의 사각형형상으로 시공한 모습을 보인 상태도
[도2a] 종래기술-2의 원형 추진 선도관에 설치된 지중굴착용 플레이트가 순차적으로 전진되는 상태를 나타낸 사시도
[도2b] 종래기술-2의 원형 추진 선도관에 설치된 지중굴착용 플레이트가 지중에 압입되어 그라우트주입이 되는 상태도
[도2c] 종래기술-2의 사각형 추진 선도관에 설치된 지중굴착용 플레이트가 순차적으로 전진되는 상태를 나타낸 사시도
[도3a] 종래기술-3의 상하강관에 절개홈을 형성한 사시도 및 일부 상세설명도
[도3b] 종래기술-3의 상하강관의 절개홈에 방수철판 및 토류방지판을 압입하는 상태의 사시도 및 일부 상세설명도
[도3c] 종래기술-3의 방수철판 및 토류방지판의 설치가 완료된 상태의 사시도 및 측단면 설명도
[도4a] 본 발명의 유닛구조를 나타내고 있는 사시도
[도4b] 도4a의 분해사시도
[도5a] 본 발명의 유닛구조로부터 종방향 유도로가 ΔL만큼 앞서 설치됨과 동시에 선단굴착부(D)에 의한 굴착과, 그리고 종방향 유도로(ΔL)를 통한 배토가 중단 없이 연속적으로 이루어지는 모습을 보인 모식도
[도5b] 도5a의 모식도에 의해 가이드 강관 G0-G1, G1-G2,ㆍㆍㆍ에 분할판상구조체 P0, P1, P2,ㆍㆍㆍ를 설치해가는 설치상태도
[도6] 본 발명의 선단굴착부(D)사시도
[도7a] 본 발명의 분할판상구조체의 사시도
[도7b] 도7a의 분해사시도
[도8a] 본 발명의 분할판상구조체의 다른 사시도
[도8b] 도8a의 분해사시도
[도9] 본 발명의 가이드 강관내부상하에 고정된 T자형 레일과 분할판상구조체의 상하부 판상철판에 고정된 C자형 고정홈이 결합된 상태를 보인 레일유도구조 단면도
[도10] 본 발명 가이드 강관과 분할판상구조체가 시공된 상태를 보인 단면도
[도11] 본 발명 가이드 강관과 분할판상구조체가 시공되는 과정을 나타낸 단면도
[도12] 본 발명의 다른 실시예(터널)

본 발명 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법의 구성에 대하여 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)으로 기본으로 하여 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 지중에 압입하는 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

⒜ 일정간격으로 지중에 압입된 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에는 토사가 제거된 빈 공간 상태이며, 상기 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에서 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)을 기준으로 하여 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성하고, 상기 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 삽입되게 하되 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과, 후면부 차단판(14)과, 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지면서 측면부 개방부(16)는 상기 종방향 유도로(L0)에 연통되고, 상기 선단굴착부(D)에 연이어 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P0)는 상하부 판상철판(32)(34)으로 이루어지면서 지지구조에 의해 내부 공간부(30)가 형성되고, 상기 내부 공간부(30)에는 철근(60)이 배근되며, 상기 종방향 유도로(L0)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P0)의 길이를 합한 길이를 갖는 가이드 강관(G0)-(G1)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;

⒝ 상기 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 삽입된 상태에서 추진ㆍ도달기지의 유압수단(미도시)에 의해 선단굴착부(D)가 굴진됨과 동시에 종방향 유도로(L1)가 종방향 유도로(L0)에 연이어 설치되는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사가 굴착되면서 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통해 양 가이드 강관(G0)-(G1)으로 배출되는 단계;

⒞ 상기 ⒝단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L1)의 1/2~3/4이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P0)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P1)의 선단을 지상추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;

⒟ 상기 ⒞단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 상기 ⒞단계와 같은 방법으로 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L2)의 1/2~3/4이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P1)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조(3와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P2)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;

⒠ 상기 ⒞ 및 ⒟단계와 같은 방법으로 상기 종방향 유도로(L3)에 연이은 종방향 유도로 L4, L5,ㆍㆍㆍ와 이에 따른 상기 분할판상구조체(P2, P3,ㆍㆍㆍ)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 선단을 순차적으로 연결ㆍ용접하여 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)에 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)를 설치하는 한편, 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여가이드 강관(G0)-(G1)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법이다.

분할판상구조체(P0)의 내부 공간부(30)는 지지구조에 의해 이루어진다. 지지구조는 예컨대, H형강 구조로 이루어지거나 트러스 형태 등 다양한 구조를 사용할 수 있다. 지지구조는 횡방향으로 설치하는 것이 바람직하다. 내부 공간부(30)에는 콘크리트 몰탈이 타설된다. 상하부 판상철판(32)(34)과 지지구조 및 철근은 콘크리트 몰탈과 합성구조체를 형성한다.

다음으로, 상기의 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)으로 기본으로 하여 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 지중에 압입하는 시공방법과 동일한 방법으로 한 쌍의 가이드 강관(G1)-(G2), G2)-(G3), G3)-(G4),ㆍㆍㆍ에 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 지중에 압입하는 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

여기에다,

⒡ 상기 ⒠단계에서 가이드 강관(G0)-(G1)의 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 지중설치가 완료된 후, 가이드 강관(G1)을 기준으로 새로운 한 쌍의 가이드 강관(G1)-(G2)에 대하여 먼저, 양측 가이드 강관(G1)-(G2)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성하한 다음, 상기 ⒜단계의 방법과 동일한 방법으로 가이드 강관(G1)-(G2)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;

⒢ 상기 ⒝단계~⒠단계와 동일한 방법으로 상기 가이드 강관(G1)-(G2)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의하여 가이드 강관(G1)-(G2)의 종방향 유도로(L0, L1,ㆍㆍㆍ)를 따라 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 도달기지(E)까지 설치한 후, 가이드 강관(G1)-(G2)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여 가이드 강관(G1)-(G2)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;

⒣ 상기 ⒡단계~⒢단계와 동일한 방법으로 가이드 강관(G2)-(G3), 가이드 강관(G3)-(G4),ㆍㆍㆍ의 종방향 유도로(L0, L1,ㆍㆍㆍ)에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 도달기지(E)까지 설치한 후, 가이드 강관(G2)-(G3), (G3)-(G4),ㆍㆍㆍ의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여 가이드 강관(G2)-(G3), (G3)-(G4),ㆍㆍㆍ에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법이다.

그 다음으로, 모든 종방향 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ에 몰탈을 추진기지(S)에서 도달기지(E)까지 타설ㆍ양생된 후, 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ로 둘러싸인 흙을 점차로 제거해나가면서 지하 공간 하부에 가시설 버팀보(80)를 설치해나가는 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

또한,

⒤ 모든 종방향 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 하부원주면에 수평ㆍ원주거푸집(70)을 설치하고, 수평ㆍ원주거푸집(70)의 수평부(72)에 지지구조와 철근망(76)을 설치하고, 이를 인접된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)의 지지구조와 철근끼리 서로 연결하는 한편, 상기 모든 종방향 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ의 내부 공간부(30)에 몰탈을 추진기지(S)에서 도달기지(E)까지 타설하는 단계;

⒥ 상기 ⒤단계의 몰탈이 양생된 다음, 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ로 둘러싸인 내부 흙을 제거해나가면서 지하 공간 하부에는 가시설 버팀보(80)를 설치하는 단계;

⒦ 추진기지(S)에서 도달기지(E)까지의 내부 흙이 완전히 제거된 다음, 가시설 버팀보(80)를 다시 하부슬래브(82) 영구구조물로 구축하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법이다.

몰탈 타설 전, 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ은, 빈 공간이다.

가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 빈 공간 하부원주면위에 수평ㆍ원주거푸집(70)을 설치한다. 수평ㆍ원주거푸집(70)의 수평부(72)에는 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)와 동일한 지지구조와 철근망(76)이 설치된다. 종방향 유도로를 통해 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ내의 지지구조와 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)지지구조끼리, 그리고 이와 마찬가지로 철근망(76)끼리 서로 연결한다. 지지구조와 철근망(76)의 설치는 통상 동일한 위치에 설치된다.

가이드 강관 G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 하부원주면위에 놓인 수평ㆍ원주거푸집(70)의 수평부(72)는 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)의 하부 판상철판(34)과 동일레벨이다.

수평ㆍ원주거푸집(70)의 수평부(72)는 수직부재(74)에 의해 지지된다.

철근망(76)은 받침대위에 설치하는 것이 바람직하다. 피복두께를 위해서다.

추진기지(S)에서 도달기지(E)까지의 몰탈이 양생되면, 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ로 둘러싸인 흙을 점차로 제거해나가면서 이렇게 점차로 형성된 지하 공간 하부에는 가시설 버팀보(80)를 설치하는 순서로 진행된다.

그 다음으로, 종방향 유도로(L0)의 내측상하에 용접된 T자형 레일(22)이, 그리고 이에 대응되는 선단굴착부(D))의 상하부철판(11)(12) 및 분할 판상구조체의 상하부 판상철판(32)(34)에 용접된 C자형 고정홈(24)이 설치된 지중굴착공법의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

⒜ 일정간격으로 지중에 압입된 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에는 토사가 제거된 빈 공간 상태이며, 상기 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에서 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)을 기준으로 하여 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성하고, 상기 종방향 유도로(L0)의 내측에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 T자형 레일(22)을, 그리고 이에 대응되는 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체의 측면에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 C자형 고정홈(24)을 설치하되 상기 T자형 레일(22)을 C자형 고정홈(24)이 감싼 형태이면서 슬라이드가 가능하도록 유도되는 한편, 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과, 후면부 차단판(14)과, 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지면서 측면부 개방부(16)는 상기 종방향 유도로(L0)에 연통되고, 상기 선단굴착부(D)에 연이어 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P0)는 상하부 판상철판(32)(34)으로 이루어지면서 지지구조에 의해 내부 공간부(30)가 형성되고, 상기 내부 공간부(30)에는 철근(60)이 배근되며, 상기 종방향 유도로(L0)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P0)의 길이를 합한 길이를 갖는 가이드 강관(G0)-(G1)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;

⒝ 상기 종방향 유도로(L0)의 T자형 레일(22)에 C자형 고정홈(24)이 감싼 상태로 슬라이드 되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 추진ㆍ도달기지의 유압수단(미도시)에 의해 선단굴착부(D)가 굴진됨과 동시에 종방향 유도로(L1)가 종방향 유도로(L0)에 연이어 설치되는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사가 굴착되면서 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통해 양 가이드 강관(G0)-(G1)으로 배출되는 단계;

⒞ 상기 ⒝단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L1)의 1/2~3/4이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P0)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P1)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;

⒟ 상기 ⒞단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 상기 ⒞단계와 같은 방법으로 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L2)의 1/2~3/4이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P1)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P2)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;

⒠ 상기 ⒞ 및 ⒟단계와 같은 방법으로 상기 종방향 유도로(L3)에 연이은 종방향 유도로 L4, L5,ㆍㆍㆍ와 이에 따른 상기 분할판상구조체(P2, P3,ㆍㆍㆍ)의 후미에, 내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 선단을 순차적으로 연결ㆍ용접하여 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법이다.

여기에다,

상기 ⒜단계에서 분할판상구조체(P0)의 내부 공간부(30)의 지지구조로서 횡방향 트러스구조형태(36a)로 이루어진 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법이다.

U; 유닛구조,
G; 가이드 강관
L; 종방향 유도로
D; 선단굴착부(D)
11; 선단 굴착부의 상부철판, 12; 하부철판, 14; 후면부 차단판(14), 16; 측면부 (개방부),
20; 레일유도구조, 22; T자형 레일, 24; C자형 고정홈,
P; 분할판상구조체
30; 내부 공간부,
32; 상부 판상철판, 34; 하부 판상철판, 36a; 횡방향 트러스구조형태,

S; 추진기지(S)
E; 도달기지(E)
50; 토사
60; 철근(60),
70; 수평ㆍ원주거푸집(70), 72; 수평부(72), 74; 수직부재(74), 76; 철근망(76),
80; 가시설 버팀보(80), 82; 하부슬래브(82)

Claims (9)

1. 삭제
2. 일정간격(S)으로 설치된 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)과, 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로와, 그리고 상기 종방향 유도로에 삽입되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체로 이루어지고, 이때 상기 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)은 토사가 제거된 빈 공간 상태이고, 상기 종방향 유도로의 길이는 선단굴착부(D)와 분할 판상구조체를 합한 길이이되 상기 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과 후면부 차단판(14)과 그리고 측면부로 이루어지고, 상기 측면부는 상기 종방향 유도로와 연통된 개방부(16)를 갖으며, 상기 분할판상구조체의 선단부(38)가 상기 후면부 차단판(14)에 연결ㆍ용접되고, 상기 분할판상구조체는 상하부 판상철판(32)(34)과, 이에 의해 형성된 내부 공간부(30)와, 그리고 상하부 판상철판(32)(34)을 지지하는 지지구조로 이루어진 판상구조체 비개착식 유닛구조로 형성된 판상구조체 비개착식 유닛구조에 있어서
   
   상기 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)의 종방향 유도로의 내측에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 T자형 레일(22)을, 그리고 이에 대응되는 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체의 측면에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 C자형 고정홈(24)을 설치하되 상기 C자형 고정홈(24)이 T자형 레일(22)을 감싼 형태이면서 슬라이드가 가능하도록 형성됨을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조
   
3. 제2항에 있어서
   
   상기 분할 판상구조체의 내부 공간부(30)는 일정간격으로 설치된 횡방향 트러스구조형태(36a)에 의해 지지되고, 철근(60)은 그 내부 공간부(30)에 배근되되 미리 지상에서 설치됨을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조
   
4. 일정간격(S)으로 설치된 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)과, 상기 양측 가이드 강관(G)-(G)의 안쪽으로 서로 대향되게 형성된 종방향 유도로(L)와, 그리고 상기 종방향 유도로(L)에 삽입되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P)로 이루어진 지중굴착시스템에 있어서
   
   선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과 후면부 차단판(14)과 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지고, 선단굴착부(D)에 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P)의 상하부 판상철판(32)(34)은 지지구조에 의하여 지지되며, 이때 상기 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)은 토사가 제거된 빈 공간 상태이고, 상기 종방향 유도로(L)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P)의 길이를 합한 길이를 갖는 판상구조체 비개착식 유닛구조로 형성되는 한편, 상기 유닛구조의 작업동작에 있어서는, 한 쌍의 가이드 강관(G)-(G)에 ΔL길이만큼 앞서서 설치되는 종방향 유도로(L)의 설치동작(Ⅰ)과, 추진ㆍ도달기지의 유압수단에 의해 선단굴착부(D)의 전진동작(Ⅱ)과, 선단굴착부(D)의 굴착동작(Ⅲ)과, 선단굴착부(D)의 측면 개방부(16)와 양측 종방향 유도로(L)를 통해 굴착된 토사의 도달기지(E)로의 배출동작(Ⅳ)과, 그리고 선단굴착부(D)의 굴착ㆍ전진됨에 따른 분할판상구조체(P)의 후속연결동작(Ⅴ)으로 이루어지되 상기 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ의 동작이 중단 없이 연속적으로 이루어짐을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의한 지중굴착시스템
   
5. ⒜ 일정간격으로 지중에 압입된 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에는 토사가 제거된 빈 공간 상태이며, 상기 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에서 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)을 기준으로 하여 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성하고, 상기 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 삽입되게 하되 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과, 후면부 차단판(14)과, 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지면서 측면부 개방부(16)는 상기 종방향 유도로(L0)에 연통되고, 상기 선단굴착부(D)에 연이어 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P0)는 상하부 판상철판(32)(34)으로 이루어지면서 지지구조에 의해 내부 공간부(30)가 형성되고, 상기 내부 공간부(30)에는 철근(60)이 배근되며, 상기 종방향 유도로(L0)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P0)의 길이를 합한 길이를 갖는 가이드 강관(G0)-(G1)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;
   
   ⒝ 상기 종방향 유도로(L0)에 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 삽입된 상태에서 추진기지(S)의 유압수단(40)에 의해 선단굴착부(D)가 굴진됨과 동시에 종방향 유도로(L1)가 종방향 유도로(L0)에 연이어 설치되는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사가 굴착되면서 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통해 양 가이드 강관(G0)-(G1)으로 배출되는 단계;로 이루어진 지중굴착시공방법에 있어서
   
   
   ⒞ 상기 ⒝단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L1)의 1/2이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P0)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P1)의 선단을 지상추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;
   
   ⒟ 상기 ⒞단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 상기 ⒞단계와 같은 방법으로 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L2)의 1/2이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P1)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P2)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;
   
   ⒠ 상기 ⒞ 및 ⒟단계와 같은 방법으로 상기 종방향 유도로(L3)에 연이은 종방향 유도로 L4, L5,ㆍㆍㆍ와 이에 따른 상기 분할판상구조체(P2, P3,ㆍㆍㆍ)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 선단을 순차적으로 연결ㆍ용접하여 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)에 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)를 설치하는 한편, 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여가이드 강관(G0)-(G1)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법
   
6. 제5항에 있어서
   
   ⒡ 상기 ⒠단계에서 가이드 강관(G0)-(G1)의 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 지중설치가 완료된 후, 가이드 강관(G1)을 기준으로 새로운 한 쌍의 가이드 강관(G1)-(G2)에 대하여 먼저, 양측 가이드 강관(G1)-(G2)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성한 다음, 상기 ⒜단계의 방법과 동일한 방법으로 가이드 강관(G1)-(G2)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;
   
   ⒢ 상기 ⒝단계~⒠단계와 동일한 방법으로 상기 가이드 강관(G1)-(G2)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조에 의하여 가이드 강관(G1)-(G2)의 종방향 유도로(L0, L1,ㆍㆍㆍ)를 따라 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 도달기지(E)까지 설치한 후, 가이드 강관(G1)-(G2)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여 가이드 강관(G1)-(G2)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;
   
   ⒣ 상기 ⒡단계~⒢단계와 동일한 방법으로 가이드 강관(G2)-(G3), 가이드 강관(G3)-(G4),ㆍㆍㆍ의 종방향 유도로(L0, L1,ㆍㆍㆍ)에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)를 도달기지(E)까지 설치한 후, 가이드 강관(G2)-(G3), (G3)-(G4),ㆍㆍㆍ의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)와, 이에 접면된 전체 분할판상구조체(P)의 접면부를 용접ㆍ고정하여 가이드 강관(G2)-(G3), (G3)-(G4),ㆍㆍㆍ에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법
   
7. 제6항에 있어서
   
   ⒤ 모든 종방향 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ의 하부원주면에 수평ㆍ원주거푸집(70)을 설치하고, 수평ㆍ원주거푸집(70)의 수평부(72)에 지지구조와 철근망(76)을 설치하고, 이를 인접된 분할판상구조체(P0, P1,ㆍㆍㆍ)의 지지구조와 철근끼리 서로 연결하는 한편, 상기 모든 종방향 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ의 내부 공간부(30)에 몰탈을 추진기지(S)에서 도달기지(E)까지 타설하는 단계;
   
   ⒥ 상기 ⒤단계의 몰탈이 양생된 다음, 가이드 강관(수직벽체 가이드 강관포함) G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ과 분할판상구조체 P0, P1,ㆍㆍㆍ로 둘러싸인 내부 흙을 제거해나가면서 지하 공간 하부에는 가시설 버팀보(80)를 설치하는 단계;
   
   ⒦ 추진기지(S)에서 도달기지(E)까지의 내부 흙이 완전히 제거된 다음, 가시설 버팀보(80)를 다시 하부슬래브(82) 영구구조물로 구축하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법
   
8. ⒜ 일정간격으로 지중에 압입된 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에는 토사가 제거된 빈 공간 상태이며, 상기 가이드 강관(G0, G1, G2,ㆍㆍㆍ)에서 한 쌍의 가이드 강관(G0)-(G1)을 기준으로 하여 상기 양측 가이드 강관(G0)-(G1)의 안쪽으로 서로 대향되게 종방향 유도로(L0)를 형성하는 한편, 선단굴착부(D)는 상하부철판(11)(12)과, 후면부 차단판(14)과, 그리고 측면부 개방부(16)로 이루어지면서 측면부 개방부(16)는 상기 종방향 유도로(L0)에 연통되고, 상기 선단굴착부(D)에 연이어 연결ㆍ용접된 상기 분할판상구조체(P0)는 상하부 판상철판(32)(34)으로 이루어지면서 지지구조에 의해 내부 공간부(30)가 형성되고, 상기 내부 공간부(30)에는 철근(60)이 배근되며, 상기 종방향 유도로(L0)의 길이는 선단굴착부(D)의 길이와 분할 판상구조체(P0)의 길이를 합한 길이를 갖는 가이드 강관(G0)-(G1)에 대한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계;로 이루어진 지중굴착시공방법에 있어서
   
   ⒝ 상기 종방향 유도로(L0)의 내측에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 T자형 레일(22)을, 그리고 이에 대응되는 선단굴착부(D) 및 분할 판상구조체의 측면에는 종방향으로 용접ㆍ고정된 C자형 고정홈(24)을 설치하되 상기 종방향 유도로(L0)의 T자형 레일(22)에 C자형 고정홈(24)이 감싼 상태로 슬라이드 되는 선단굴착부(D) 및 분할판상구조체(P0)가 추진ㆍ도달기지의 유압수단에 의해 선단굴착부(D)가 굴진됨과 동시에 종방향 유도로(L1)가 종방향 유도로(L0)에 연이어 설치되는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사가 굴착되면서 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통해 양 가이드 강관(G0)-(G1)으로 배출되는 단계;
   
   ⒞ 상기 ⒝단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L1)의 1/2이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P0)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P1)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;
   
   ⒟ 상기 ⒞단계의 동작이 중단 없이 연속적으로 유지되는 상태에서 상기 ⒞단계와 같은 방법으로 선단굴착부(D)가 상기 종방향 유도로(L2)의 1/2이 통과되는 시점에서부터 상기 분할판상구조체(P1)의 후미에, 내부 공간부(30)내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P2)의 선단을 추진기지(S)에서 연결ㆍ용접하는 한편, 선단굴착부(D)내의 토사의 굴착동작과, 측면 개방부(16)와 연통된 종방향 유도로(L1)를 통한 배출동작과, 그리고 상기 종방향 유도로(L1)에 연이은 종방향 유도로(L2)의 설치동작이 중단 없이 연속적으로 이루어지는 단계;
   
   ⒠ 상기 ⒞ 및 ⒟단계와 같은 방법으로 상기 종방향 유도로(L3)에 연이은 종방향 유도로 L4, L5,ㆍㆍㆍ와 이에 따른 상기 분할판상구조체(P2, P3,ㆍㆍㆍ)의 후미에, 내에 지지구조와 철근(60)이 배근된 분할판상구조체(P3, P4,ㆍㆍㆍ)의 선단을 순차적으로 연결ㆍ용접하여 가이드 강관(G0)-(G1)의 도달기지(E)까지의 전종방향 유도로(L)에 전체 분할판상구조체(P)를 설치ㆍ완료하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법
   
9. 제5항 또는 제8항에 있어서
   
   상기 ⒜단계에서 분할판상구조체(P0)의 내부 공간부(30)의 지지구조로서 횡방향 트러스구조형태(36a)로 이루어진 판상구조체 비개착식 유닛구조를 형성하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 지중굴진 및 배토의 연속작업이 가능한 선단굴착부를 구비한 판상구조체 비개착식 유닛구조를 이용한 지중굴착시공방법
   

Images