KR101696845B1 - 강관자리를 pc상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비개착 터널 시공방법에 관한 것으로, 특히 종전과 같이 대,중,소구경강관 등을 이용하며 추진하는 시공방법에서 탈피하여 중구경강관(이하 '강관'이라 한다)만을 이용하여 시공하되, 강관을 추진하는 방법에서 강관간 상호 맞물리게 추진하는 것을 지양하고 적정한 간격을 유지하며 추진되도록 하면서 그 강관 사이 간격에는 토립자가 유출되지 않도록 하는 강판틀을 추진하는 시공방법에 있어서,
비개착 타입 터널의 시공시 소요되는 강관의 종류 즉 대구경강관 및 소구경강관의 수요가 발생되지 않도록 규격이 일정한 강관만을 이용하여 터널 시공이 가능하도록 하는 제1의 효과와,
강판틀을 사용하므로 터널의 폭원 변화에 따른 대처가 가능하도록 하는 제2의 효과는 물론,
강판틀을 격간으로 사용하므로 소요되는 강관의 본수를 줄이므로 강관 추진 속도가 빨라 공기가 단축되며 공사비가 절감되는 제3의 효과와,
대구경강관을 사용하지 않음으로 대구경강관간 사이에 강관 추진의 시공오차로 인한 문제 발생이 해소되는 제4의 효과와,
상부 대구경강관을 사용하지 않음으로 인하여 상부 표토의 부족으로 인한 지반의 변위가 발생되는 문제가 해소되는 등의 제5의 효과와,
압입된 강관을 추출할 수 있도록 하므로 재사용을 통하여 공사비를 현저히 절감할 수 있다는 제6의 효과와,
PC구조체와 강관을 이용한 방법을 최소화 하고도 안전하게 비개착식 방법으로 터널 구조체를 형성할 수 있도록 현장타설에 의한 터널 구조체를 형성하는 방법을 함께 적용하므로 공사비를 크게 절감하는 제7의 효과와,
평면 선형상 곡선부를 주어진 선형을 따라 시공할 수 있어 경제적 비용이 크게 절감되는 제8의 효과와 같이 터널 시공의 단순성 및 용이성, 작업의 효율성을 두루 갖추도록 하여 공기 및 공사비등 총 8개소의 효과를 기대할 수 있도록 구성한 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법에 관한 것이다.

Description

강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법 {The Construction Method of Non-excavation tunnel what Steel pipe position can be substitute with PC-upper-slab by Extruding}

본 발명은 비개착 터널 시공방법에 관한 것으로, 특히 종전과 같이 대,중,소구경강관 등을 이용하며 추진하는 시공방법에서 탈피하여 중구경강관(이하 '강관'이라 한다)만을 이용하여 시공하되, 강관을 추진하는 방법에서 강관간 상호 맞물리게 추진하는 것을 지양하고 적정한 간격을 유지하면서 추진되도록 하면서 그 강관 사이 간격에는 토립자가 유출되지 않도록 하는 강판틀을 추진하는 것이다. 이와같이 강관을 터널측에 추진할 때 그 모양을 'ㅡ(한일자)'의 형상으로 추진하되, 슬래브 양단 및 임의의 위치에서 기초레일과의 마찰을 통하여 추진이 되도록 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공 방법에 관한 것이다.

일반적인 터널굴착방법으로 채택되는 것 중의 하나로 전방견인공법(Front jacking method)이 있는데, 본원 발명인에 의해 등록된 특허 제 509707 호와, 특허등록출원 제 2006-89993 호인 비개착식 터널굴착방법 및 상기 방법에 의하여 설치된 터널구조체들이 개시되고 있으며, 대한민국 특허등록 제 10-0815568 호인 비개착타입 터널시공방법 및 이에 적용되는 구조체가 개시되고 있다.

특히 대한민국 특허 10-1073523호인 비개착식 터널굴착방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체는,

터널의 일정 높이에서 폭 방향으로 상부대구경강관을 상부 소정 위치에 등간격 다수개 압입하는 상부대구경강관추진단계와,

상기 상부측대구경추진단계에 의해 이격 압입되는 각 상부대구경강관 사이에 수평선상으로 추진되는 중구경수평강관추진단계와,

상기 중구경수평강관추진단계에 의해 이완된 주변 지반을 그라우팅 보강하는 그라우팅단계와,

상기 상부대구경강관과 동일 위치에서의 하단측에 터널의 기초를 이루는 하부기초대구경강관을 추진하는 하부기초대구경강관추진단계와,

상기 상부대구경강관과 하부기초대구경강관을 연결하는 중구경수직강관을 추진하는 중구경수직강관추진단계와,

하단측에 구조물을 추진하기 위한 추진기지 설치 및, 상기 구조물의 추진과정에서 회수되어지는 각 강관에 체결되는 볼트를 해체한 후 상기 구조물을 강선이 관통되도록 연결하여 터널의 반대편에서 상기 구조물을 추진기지를 따라 전진 이송하며 각 강관 및 부속물을 회수하기 위한 구조물 추진 및 부속물품 회수단계와,

상기 구조물 추진 및 부속물품 회수단계에 의해 추진된 구조물의 내부 토사를 굴착하는 내부토사 굴착 및 슬라이딩플레이트 회수단계와,

내부토사 굴착에 의해 잔존하는 잔재물을 회수한 후 하부슬래브를 설치하게 되는 하부슬래브 설치단계로 이루어지는 것을 특징으로 하여,

비개착식 터널 시공 과정에서 필요로 하는 각종 강관 및 구성부품 등의 완전한 회수가 가능하도록 하여 각종 구성부품의 재활용도를 높이고, 하부슬래브의 설치 작업 없이 먼저 터널 구조체의 진입이 가능하도록 하여, 전체적인 터널 시공비용의 현저한 절감 효과를 이루도록 하였는데 반하여, 기존의 공법은 하부슬래브를 포함한 터널구조체를 진입하여 발생되는 막장붕괴 및 선단저항을 줄이기 위한 방편으로 시행하는 선굴착으로 시공되어 노반이 침하되므로 공사 중 지속적으로 노반을 보강하게 되는 공사방법으로 인해 불필요한 설비 등이 투입되고 이로 인하여 공기 지연, 공사비의 증가, 작업인력의 낭비 등으로부터 발생될 수 있는 문제점을 해결하게 되는 효과를 기대할 수 있도록 하였다.

그러나, 상기한 특허의 경우 소구경강관과 중구경강관 및 대구경강관을 모두 활용하게 되는데 중앙 및 양측 우각부의 대구경강관과, 기초부의 대구경강관을 필요로 하게 되고 중구경강관과 소구경강관이 상호 배합되며 배열 추진되도록 하고 있어 대구경강관과 중구경강관 및 소구경강관이 모두 필요하게 되어 터널 굴착시 소요되는 부품의 종류 및 수를 증가하게 되므로, 공사비용이 증대되는 문제점이 있었으며,

또한, 중앙 및 양측 우각부의 대구경강관으로 토피가 적은 위치에서는 노면의 변위를 초래하게 되어 매우 불리하게 작용되고 있으며, 기초부 대구경강관으로는 상부대구경강관과의 사이에 소구경강관을 추진할 때 시공오차로 인하여 추진이 어려운 상황이 발생 될 수 있으며, 토립자가 유출되지 않도록 소구경강관의 외부 형상을 변형하여 제작한 강관을 사용하므로 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 제10-1073523 호

본 발명은 상기한 문제점 들을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 비개착 터널 시공시 터널을 이루는 강관을 추진시 같은 직경의 강관만을 이용하여 추진하되 강관을 추진하는 방법에서 강관간 적정한 간격을 유지하며 추진되도록 하면서 그 강관 사이 간격에는 토립자가 유출되지 않도록 하는 강판틀을 별도로 추진하므로 강관의 소요 본수를 줄일 수 있도록 하였으며 불필요한 강관의 종류와 수를 줄여 터널 시공의 단순성 및 용이성과 비용의 현저한 절감이 이루어지도록 하는 데 그 목적을 두고 있다.

또한 본 발명은, 가급적 PC구조체와 강관을 이용한 방법을 최소화하고도 안전하게 비개착식 방법으로 터널 구조체를 형성할 수 있도록 한 고안으로 현장타설에 의한 터널 구조체를 형성하는 방법을 함께 적용하므로 공사비를 크게 감축할 수 있도록 하는데 또 다른 목적을 두고 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법에서,

터널의 일정높이에서 폭 방향으로 동일한 규격의 강관과 강판틀이 격간으로 다수개 추진되는 수평부 강관 및 강판틀 추진단계(S10)와,

터널의 높이 방향에서 동일한 규격의 콘크리트관이 다수개 추진되는 수직부 콘크리트관 추진단계(S20)와,

PC상부슬래브를 견인하고 부속물품을 회수하기 위한 발진 및 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인, 중앙부 내부굴착과 지보공 설치단계(S30)와,

상기 PC상부슬래브의 중앙부에 기둥을 설치하며 양단을 수직부 콘크리트관에 받치는 사보강재 설치단계(S40)와,

상기 PC상부슬래브의 기둥 및 사보강재 설치 후 내부를 굴착하며 수직부 콘크리트관 저부의 지내력 향상을 위하여 측벽부를 일부 보강하는 지반보강 설치단계(S50)와,

계속되는 내부굴착과 양 측벽부의 지반을 보강하는 소일네일링 및 2단계로 나누어 설치하는 벽체 설치단계(S60)와,

벽체 설치 후 하부슬래브 설치단계(S70)와,

하부슬래브 설치 후 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법에서,

터널을 형상하고자 하는 종방향을 따라 지면에서 천공하여 엄지말뚝과 중간말뚝을 설치하며 PC강연선을 긴장 정착하는 단계(S10)와, 터널의 일정높이에서 폭 방향으로 동일한 규격의 강관과 강판틀이 격간으로 다수개 추진되는 수평부 강관 및 강판틀 추진단계(S20)와,

PC상부슬래브를 견인 및 부속물품을 회수하기 위한 발진 및 회수기지 설치와 곡선형 상부슬래브 제작 및 견인단계(S30)와,

상기 PC상부슬래브의 일편측에 종횡으로 트렌치 굴착을 하고 상기 PC상부슬래브를 지지할 수 있는 브라켓 설치단계(S40)와,

상기 PC상부슬래브의 타편측에 종횡으로 트렌치 굴착을 하고 상기 PC상부슬래브를 지지할 수 있는 브라켓 설치단계(S50)와,

상기 브라켓 설치 후 내부를 굴착하며 중간말뚝을 브레이싱으로 보강하고, 엄지말뚝에는 어스앙카로 측면 토압에 지지토록 하며,2단계로 나누어 설치하는 벽체 및 기둥을 설치하는 단계(S60)와,

벽체 및 기둥 설치 후 하부슬래브 설치단계(S70)와,

하부슬래브 설치 후 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 비개착 타입 터널의 시공시 소요되는 강관의 종류 즉 대구경강관 및 소구경강관의 수요가 발생되지 않도록 규격이 일정한 강관만을 이용하여 터널 시공이 가능하도록 하는 제1의 효과와,

강판틀을 사용하므로 터널의 폭원 변화에 따른 대처가 가능하도록 하는 제2의 효과는 물론,

강판틀을 격간으로 사용하므로 소요되는 강관의 본수를 줄이므로 강관 추진 속도가 빨라 공기가 단축되며 공사비가 절감되는 제3의 효과와,

대구경강관을 사용하지 않음으로 대구경강관간 사이에 강관 추진의 시공오차로 인한 문제 발생이 해소되는 제4의 효과와,

상부대구경강관을 사용하지 않음으로 인하여 상부 표토의 부족으로 인한 지반의 변위가 발생되는 문제가 해소되는 등의 제5의 효과와,

압입된 강관을 추출할 수 있도록 하므로 재사용을 통하여 공사비를 현저히 절감할 수 있다는 제6의 효과와,

PC구조체와 강관을 이용한 방법을 최소화하고도 안전하게 비개착식 방법으로 터널 구조체를 형성할 수 있도록 현장타설에 의한 터널 구조체를 형성하는 방법을 함께 적용하므로 공사비를 크게 절감하는 제7의 효과와,

평면 선형상 곡선부를 주어진 선형을 따라 시공할 수 있어 경제적 비용이 크게 절감되는 제8의 효과와 같이 터널 시공의 단순성 및 용이성, 작업의 효율성을 두루 갖추도록 하여 공기 및 공사비등 총 8개소의 효과를 기대할 수 있다.

도 50 내지 도 62a은 본 발명에 의한 제3실시예를 도시한 도면으로서,
도 50은 본 발명의 작업과정에 의한 공정 흐름을 도시한 도면
도 51은 본 발명의 공정 흐름 중 터널의 상방측에 수평부 강관과 강판틀이 격간으로 압입 추진된 상태를 개괄적으로 도시한 도면
도 52 도 51에 이어 수직으로 콘크리트관이 추진되고 수평부 강관과 강판틀을 밀어내면서 상부슬래브를 견인 및 압출된 상태의 상부슬래브를 지지할 수 있는 "H"형강을 트렌치 굴착과 함께 좌우 양측에 시설하는 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 53 도 52에서 상부슬래브를 지지하고 있는 "H"형강 내측 굴착과 함께 중앙벽체 및 기둥을 설치한 후 좌우 양측의 콘크리트관에 상부슬래브 연단을 지지시설하는 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 54는 콘크리트관의 지내력을 보강하기 위하여 내부 굴착과 함께 콘크리트관 저부에 연하여 JSP등의 지반보강 그라우팅을 시설하는 개괄적 단면을 도시한 도면
도 55는 벽체 하단부 지반의 안정성을 위하여 소일네일링을 실시하고 하부슬래브 시설과 함께 상부슬래브 연단에 콘크리트 지보공을 매어다는 시설을 하는 개괄적 단면을 도시한 도면
도 56은 벽체를 2단으로 나누어 시설하는 개괄적 단면을 도시한 도면
도 57은 도 51과 도 56을 함께 적용하여 확대 도시한 도면
도 58은 도 51에서 터널 수평부강관과 격간으로 이격되어 추진된 강판틀의 개괄적 단면과 신축이 작동되는 상태를 확대 도시한 도면과 사시도.
도 58a는 도 58의 강판틀에서 A값이 작아질 때와 커질 때의 개괄적 단면을 확대 도시한 도면
도 58b는 도 58의 강판틀이 축방향으로 상호연결된 상태의 개괄적 단면을 확대 도시한 도면
도 59는 도 51에서 터널 수평측으로 수평부 강관중 외측수평부 강관을 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 60는 도 51에서 터널 수평측으로 수평부 강관중 내측수평부 강관을 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 61은 도 52에서 상부슬래브가 견인 및 압출될 때 벽체에 연결될 수 있는 외부방수재를 도포하고 있는 상세와 벽체와 연결되고 있는 상태를 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 61a는 도 56에서 2단계 벽체를 시공하지 않은 우각부의 상태를 개괄적으로 확대 도시한 사시도
도 62는 터널수평부 강관을 결속된 상부슬래브로 밀고 가는 개괄적인 단면을 도시한 도면
도 62a는 터널수평부 강관을 분할하여 연결강으로 조합한 상부슬래브로 분할추진 방식으로 밀고 가는 개괄적인 단면을 도시한 도면
도 63 내지 도 77은 본 발명에 의한 제4실시예를 도시한 도면으로서,
도 63은 본 발명의 작업과정에 의한 공정 흐름을 도시한 도면
도 64는 본 발명의 공정 흐름 중 수직으로 엄지말뚝과 중간말뚝을 터널의 평면형상에 따라 설치한 후 투입식콘크리트토류판을 설치하는 상태와 터널의 상방측에 수평부 강관과 강판틀이 격간으로 압입 추진된 상태를 개괄적으로 도시한 도면
도 65는 수평부 강관과 강판틀을 밀어내면서 상부슬래브가 견인 및 압출된 상부슬래브 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 65a는 터널수평부 강관을 결속된 상부슬래브로 밀고 가는 개괄적인 단면을 도시한 도면
도 65b는 터널수평부 강관을 분할하여 연결강으로 조합한 상부슬래브로 분할추진 방식으로 밀고 가는 개괄적인 단면을 도시한 도면
도 66은 상부슬래브를 지지하기 위하여 일편측 종방향 굴착과 좌우 횡방향 굴착을 하여 상부슬래브 편측을 지지할 수 있도록 브라켓 및 지지시설을 설치하며 PC강연선을 긴장정착하는 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 67은 상부슬래브의 타편측을 도 66과 같이 동일하게 실시하며 PC강연선을 긴장정착하는 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 68은 내부굴착과 함께 채움식콘크리트토류판을 설치하며 중간말뚝의 좌굴방지 묶음시설을 하는 개괄적 단면을 도시한 도면
도 69는 구조물이 완성된 상태의 개괄적 단면을 도시한 도면
도 70은 도 64와 도 69를 합성한 개괄적 단면을 확대 도시한 도면
도 71은 도 64에서 터널 수평부강관과 격간으로 이격되어 추진된 강판틀의 개괄적 단면과 신축이 작동되는 상태를 확대 도시한 도면과 사시도.
도 71a는 도 58의 강판틀에서 A값이 작아질 때와 커질 때의 개괄적 단면을 확대 도시한 도면
도 71b는 도 58의 강판틀이 축방향으로 상호연결된 상태의 개괄적 단면을 확대 도시한 도면
도 72는 도 70에서 터널 수평부 강관 및 강판틀을 제외한 상태의 개괄적으로 확대 도시한 사시도
도 73은 도 64에서 터널 수평측으로 수평부 강관중 내측수평부 강관을 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 73a는 도 64에서 터널 수평측으로 수평부강관중 상부슬래브를 이동할 수 있도록 레일시설이 되어있는 강관을 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 74는 도 64에서 터널 수평측으로 수평부 강관중 외측수평부 강관을 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 75는 도 66에서 종방향 굴착과 횡방향 굴착을 하며 상부슬래브 브라켓을 설치하는 상태를 개괄적으로 확대 도시한 도면
도 76은 엄지말뚝간 사이에 투입식PC콘크리트토류판이 설치되어진 상태를 개괄적으로 도시한 도면
도 77은 엄지말뚝간 사이에 채움식PC콘크리트토류판이 설치되어진 상태를 개괄적으로 도시한 도면

본 발명에서는 규격이 동일한 강관과 강판틀을 격간으로 사용하면서 구조체의 프리캐스트의 영역을 다소 줄이면서 현장타설 방법에 의한 구조체를 부가하는 방법을 동원하여 시공이 용이하고 보다 더 안전하며, 공사비가 절감되고 공기를 단축할 수 있는 방안을 제시한다.

한편, 이러한 본 발명에 의하여 제시되는 방안에 대하여는 다양한 실시가 가능하므로 그 각각의 바람직한 실시 예들을 첨부하는 도면들을 참조하여 설명한다.

제 1 실시예

본 발명은 도 50에서 보는 것과 같이,

수평부 강관 및 강판틀 추진단계(S10)와, 수직부 콘크리트관 추진단계(S20)와, 발진 및 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인, 중앙부 내부굴착과 지보공 설치단계(S30)와, 중앙부 기둥설치 및 사보강재 설치단계(S40)와, 내부굴착 및 측벽부 지반보강 단계(S50)와, 내부굴착 및 측벽부 소일네일링, 벽체 설치단계(S60)와, 하부슬래브 설치단계(S70), 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어진다.

각 과정별로 나누어 본 발명의 단계 흐름과 이에 따른 각각의 구성을 설명한다.

수평부 강관 및 강판틀 추진단계( S10 )

본 단계는 터널(1)을 이루기 위한 영역에서 상부측으로 수평부 강관과 강판틀(310)을 전 길이에 걸쳐 압입 추진하기 위한 단계를 의미하는 것으로, 상기 수평부 강관은 내측수평부 강관(300)과 외측수평부 강관(300')으로 나뉘어 질 수 있는데, 굴착되어 질 터널의 일정 높이에서 상부측 폭 방향으로 도 51에서 보듯이 우선 상기 내측수평부 강관(300)을 격간으로 배열하면서 터널(1)의 길이방향으로 추진하고, 이어서 상기 외측수평부 강관(300')을 추진하며, 강판틀(310)을 상기 내외측 수평부강관(300,300')에 부착된 가이더(301)를 이용하여 격간으로 추진하는 과정을 의미한다.

본 발명에서 적용되는 내측수평부 강관(300)에는 인접하는 강판틀(310)과의 결합을 위하여 상단부 양면으로 가이더(301)를 갖추고 있으며, 외측수평부 강관(300')에는 상단부 편측으로 가이더(301)를 갖추고 있는데, 이러한 상기 수평부 강관(300,300')의 격간으로 배치되어 추진되는 강판틀(310)은 상기의 가이더(301)를 따라 추진되도록 하고 있다.

도 59에서와 같이 우선 내측수평부 강관(300)에 대한 구성을 설명하면,

상기 내측수평부 강관(300)의 외주면 수평방향 양측으로 "ㄱ"자형플레이트(302,302') 양단이 내측수평부 강관(300)과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖는다.

이러한 상기 "ㄱ"자형플레이트(302,302') 상면으로 두께가 얇은 박판인 슬라이딩플레이트(303)를 덮개 되는데 양단에 이를 감싸며 토립자의 유입을 저지하는 L형강(304)을 시설하고 하면으로는 누름판(162)를 시설하여야 하는데, 이러한 상기의 L형강은 "ㄱ"자형플레이트(302,302') 일편측에 용접하되 슬라이딩플레이트(303)가 끼워질 수 있는 높이를 유지하여야 하나 누름판은 내측수평부 강관(300)과 슬라이딩플레이트(303)를 밀착시켜야 한다.

한편, 내측수평부 강관(300) 좌우 양측에 길이방향으로 고정되어 시설되는 가이더(301)는 인접한 강판틀(310)의 추진 직진성을 높이기 위한 것으로 내측수평부 강관(300) 전 길이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기한 가이더(301)는 도 58에서 보듯이 각각 강판을 절곡하여 서로 대향되도록 배치하여 내측수평부 강관(300)에 고정되는데, 상기 가이더(301)에 강판틀(310)의 이동식 철근에 부착된 추진플레이트(313)가 끼워지며 터널 진행방향으로 추진되는 것이다.

한편, 내측수평부 강관(300)을 추진하기 전에 내측수평부 강관(300)과 "ㄱ"자형플레이트(302,302') 상면과 내측수평부 강관(300) 하면에 각각 배치되어 있는 슬라이딩플레이트(303,303')는 터널 진행방향으로 일정간격을 두고 볼트너트(BN)로 강관과 체결하여야 함이 바람직하다. 이는 나중에 구조체가 수평부 강관(300,300')과 강판틀(310)을 압출하기 전에 강관 내부에서 용이하게 볼트너트(BN)를 분리하므로 슬라이딩플레이트(303,303')는 지중에 남겨두고 수평부 강관(300,300')과 강판틀(310)만을 압출해야만 하기 때문이다.

이러한 슬라이딩플레이트(303,303')의 역할은 상면과 하면에서 토립자와 강관과의 직접적인 마찰이 발생되지 않도록 하므로 마찰계수를 저감하기 위한 것과 상면토립자가 유출되지 않도록 보호하기 위한 것으로서 마찰계수 저감을 위하여 슬라이딩플레이트(303,303')와 강관 및 "ㄱ"자형플레이트(302, 302') 사이에는 윤활제를 도포할 수 있다.

또한, 상기 내측 수평부 강관(300)간의 연결은 내측 수평부 강관(300) 선단 내측으로 일정 두께의 강판을 말아 용접한 소켓을 달아 먼저 전진한 내측 수평부 강관(300) 후미에 끼우는 것으로서 연결하는 것이고, 해제도 용이롭게 구성되고 있다.

이와같은 내측수평부 강관(300)에는 상부슬래브를(2)를 견인 및 압출할 수 있는 기초시설이 필요한데, 이것이 내측수평부 강관(300)내 저부에 도 59-1에서 보듯이 기초레일(361)이 설치되어져야 한다.

하지만, 이처럼 기초레일(361)이 설치되는 강관은 상부슬래브(2)가 강관을 밀고 갈 때 기초레일(361)은 지중에 남겨 놓으며 상부피스 강관만이 전진되어 추출되도록 구성하여야 하므로 내측수평부 강관(300)의 저부를 절단하여 도 59 상세에서 보듯이 "L"형강을 설치하고 볼트너트(BN)로 묶어야 한다.

이때, "L"형강 설치시 주의할 점은 내측수평부 강관(300)의 상측피스가 외측으로 벗어나지 않도록 하는 방향으로 설치하되 복수개를 용접 설치하고 복수개 "L"형강 사이로 내측수평부 강관(300) 상면피스가 끼워지도록 한 후 볼트너트(BN)로 체결되어져야 하는 것이다. 이후 볼트너트(BN)를 해제하면 상면피스만 압출되도록 구성되고 있다.

한편, 기초레일(361)이 설치되지 않는 내측수평부 강관(300)은 절단치 않고 전면이 상부슬래브(2)에 의하여 앞으로 밀려갈 수 있는 것이다.

따라서, 하면에 마찰감소를 위한 슬라이딩플레이트(303')가 부착되는 것이다.

한편, 도 59a 에서 보듯이 외측수평부 강관(300')은 내측수평부 강관(300)의 구성과 다른 구성을 갖도록 함이 바람직하다.

외측수평부 강관(300')의 외주면 수평방향 편측으로 "ㄱ"자형플레이트(302 또는 302') 양단이 외측수평부 강관(300')과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖고 있으며, 상기 외측수평부 강관(300')의 외주면 수직방향 양측으로 "ㄱ"자형플레이트(305,305') 양단이 외측수평부 강관(300')과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖는다.

이러한 상기 외측수평부 강관(300') 수평방향 편측의 "ㄱ"자형플레이트(302 또는 302') 상면에서 외주면 수직방향 편측의 "ㄱ"자형플레이트(305,305') 상면까지 두께가 얇은 박판인 슬라이딩플레이트 (306)를 덮개 되는데, 양단에 이를 감싸며 토립자의 유입을 저지하는 L형강(304)과 끼움쇠(307)를 시설하여야 하고, 이러한 시설은 "ㄱ"자형플레이트(302,302',305, 305') 일편측에 용접하되 슬라이딩플레이트(306)가 끼워질 수 있는 높이를 유지하도록 한다.

한편, 상기 외측수평부 강관(300') 편측에 시설되는 가이더(301)는 전술한 내측수평부 강관(300)과 내용에서 동일하므로 상세 설명은 생략한다.

이러한 상기 외측수평부 강관(300')을 추진하기 전 슬라이딩플레이트(306)를 외측수평부 강관(300')과 볼트너트(BN)로 결속함이 바람직한데, 이 결속의 위치로는 외측수평부 강관(300') 상 정점과 편측의 좌우 정점, "ㄱ"자형플레이트(305, 305')의 꺽인점으로 한다.

또한, 슬라이딩플레이트(306)의 내부에는 전술한 바와 같이 윤활제를 도포하여 마찰계수를 저감토록 하고 외측수평부 강관(300')의 저부에도 슬라이딩플레이트(303')를 설치토록 한다.

다음으로 도 58에서와 같이 강판틀(310)에 대한 구성을 설명하면,

중앙부가 편평하고 수평부 강관(300,300') 인근에서 꺽어 "ㄱ"자형플레이트(302,302') 위로 포개놓은 편평플레이트(311) 하면에 소구경강관(312)을 도 58의 사시도와 같이 횡방향의 일정간격으로 배치하여 용접하고 그 내부를 가로구근(314)으로 끼워 수평부 강관(300) 가이더(301)에 끼우는 추진플레이트(313)와 용접 결속하며, 종방향으로는 소구경강관(315) 하면에 2개소의 또다른 소구경강관(315)을 배치하는 구성을 갖추고 있다.

이러한 구성의 강판틀(310)은 수평부 강관(300)의 시공오차등으로 인하여 수평부 강관(300,300')간 간격이 각각 달라질 수 있기 때문에 이러한 상황에 대처가 가능하도록 횡방향으로 신축장치를 필요로 하고 있다.

즉, 도 58a 에서 보듯이 수평부 강관(300,300')간의 간격(A)이 커지는 경우에서 전술한 가이더(301)에 물린 추진플레이트(313)가 뒤로 물러남에 따라 강판과 용접 결속된 가로구근(314)이 소구경강관(312)에서 필요한 만큼 빠지게 되므로 해결할 수 있도록 하였으며, 간격(A)가 반대로 작아지는 경우에도 좁혀질 수 있도록 구성하므로 강판틀(310) 상부 토립자의 유출을 차단하고 있다.

한편, 강판틀(310)은 상부 재하 하중에 의한 내구성을 고려하여 횡방향으로 강성이 큰 구근으로 조밀하게 배치하였고 추진시 선단 저항력과 후미 유압잭에 의한 추진력에 의하여 강판틀(310) 자체가 종방향으로 휘어지는 변위가 발생될 수 있는 점을 착안하여 종방향으로 2개의 소구경강관(315)을 배치하여 저항하도록 하였다.

상기의 구근으로는 소구경강관과 직경이 굵은 철근이 포함될 것이다.

이러한 강판틀(310)은 편평플레이트(311) 상면으로 슬라이딩플레이트(316)를 갖추고 있으며 양단에는 토립자의 유입을 저지하는 L형강(304)이 설치되어 있다.

한편, 강판틀(310)간의 연결은 도 58-2에서와 같이 강판틀(310) 후미와 다음 강판틀(310) 선단에 용접 부착된 "L"형강을 볼트너트(BN)로 결속한 상태에서 전방으로 추진되는 것이다.

이와같이 조립된 수평부 강관(300,300')과 강판틀(310)의 추진작업이 완료되면 도 51에서와 같이 격간으로 배치된 상기 수평부 강관(300,300')과 강판틀(310)이 터널 구조체의 상부 수평부를 이룰 것이다.

한편, 상기의 여러 강관을 추진하는 일개의 라인에서 강관을 복수개 추진할 필요가 있는데, 이처럼 복수개를 추진시 각각의 강관을 연결하여야 하며 연결재로서 소켓(S)을 이용한다.

상기의 소켓(S)은 둥그렇게 말은 일정두께의 강판을 사용하되 내측수평부 강관(300) 내측에 일정부분이 겹쳐지도록 용접하고 전면으로 돌출시키는데, 이 돌출 부분이 먼저 추진한 내측수평부 강관(300) 후미에 끼워지는 구성을 하고 있다.

수직부 콘크리트관 추진단계( S20 )

전 단계(S10)에 이어 도 57에서 보듯이 본 발명에 적용되는 외측수직부 콘크리트관 추진단계의 상세 구성에 대하여 설명하면,

외측수직부 콘크리트관(320)은 상하 복수개를 추진하는데, 중심축에서 일정한 각도를 갖고 있는 어느 임의의 면과 하면에 "L"형강을 결속하고 있으며 임의의 면측의 "L"형강(337)은 부등변으로 시설하고 하면측의 "L"형강(338)은 등변으로 시설한다.

이는, 하면측의 "L"형강(338)은 상하 복수개 콘크리트관의 가이드용이면서 흙막이용의 겸용으로 시설하는 것이고, 임의면측의 "L"형강(337)은 상부슬래브와 상측 외측수직부 콘크리트관(320) 사이를 차단하여 토립자가 유출되지 않도록 하는 역할을 각각 갖고 있는 것이기 때문이다.

상기 외측수직부 콘크리트관(320)과 이에 접속되는 "L"형강(337,338)은 구멍을 내어 볼트너트(BN)로 결합하여야 한다.

한편, 본 발명에 적용되는 외측수직부 콘크리트관은 복수개에 한정되는 것이 아니고 수량을 늘릴 수도 있으며 강관으로도 대체될 수 있는 것이다.

한편, 상기의 여러 강관을 추진하는 과정에서 강관을 연결하는 연결재로서 소켓(S)을 사용하고 콘크리트관간의 연결은 둥근머리 고장력볼트를 이용하여 콘크리트관과 소켓(S)에 다수의 이음으로 체결한다.

발진기지와 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인, 중앙부 내부굴착과 지보공 설치단계( S30 )

본 단계는 터널(1)을 이루기 위한 영역에서 견인할 상부슬래브(2)를 건조할 공간을 확보하기 위한 것과 견인을 위한 반력대(340) 및 강관을 회수할 수 있는 공간인 회수기지(350)를 조성하고자 하는 단계를 의미하는 것으로, 도 62에서와 같이 굴착 되어질 터널의 전후방에서 가장 적합한 공간을 선택하여 발진기지(360)를 조성함이 우선인데, 이러한 발진기지(360)는 견인될 상부슬래브(2)의 길이와 폭원에 따라 약간의 여유공간을 두고 설치 되어져야 한다.

또한, 발진기지(360)는 부등침하가 발생되지 않도록 다짐과 막돌, 콘크리트등으로 잘 정돈되도록 하며 내측수평부 강관(300)에 부설된 레일(361)이 PC강연선(362)에 의한 상부슬래브(2)의 이동을 용이롭게 하기 위하여 연장되어 설치되어져야 하므로 각별한 주의가 필요하며 계획고에 맞추어 설치되어져야 한다.

회수기지(350)는 상부측의 수평부 강관(300)등이 회수되어지는 기지로서 여타의 장애물이나 토사등으로 가로 막혀서는 안된다.

반력대(340)는 직접적으로 상부슬래브(2)를 견인하기 위한 유압잭이 시설되는 장소로서 큰 반력으로 지탱하여야 하므로 견고한 강재등으로 구성하여야 하는데, 이처럼 회수기지(350) 및 반력대(340)는 발진기지(360) 반대편에 위치하고 있으며 큰 수동토압과 버팀대를 통하여 지탱되어져야 할 것이다.

이처럼 모든 기지가 조성되면 발진기지(360)에서 상부슬래브(2)를 건조하게 되는데 건조방법은 일반적인 방법으로 하고, 다만 상부슬래브(2)에 PC강연선(362)을 배치하여 관통시켜야 하므로 콘크리트 타설 전 내부에 PVC관을 매설하여야 한다.

하지만, 반드시 상부슬래브(2)를 이동하는 수단이 견인에 의한 방법만을 의미하는 것은 아니고 뒤에서 밀어 압출하는 방법도 포함되고 있다.

여기서, 상부슬래브(2)는 침하나 변상 및 변위가 발생치 않도록 기초를 세심하게 갖추는 것이 바람직하다.

또한, 건조되는 상부슬래브(2)의 형상은 강관이 압입된 형상과 닮은꼴이어야 하는데, 그것은 터널(1)내로 압입된 강관(300,320) 및 강판틀(310)의 전량이 회수되어져야 하기 때문이다.

이렇게 건조된 상부슬래브(2)는 양생을 거쳐 도 60에서와 같이 시트방수재(317)를 도포하고 이어서 얇은 박판인 슬라이딩플레이트(318)로 외면이 둘러 쌓여지도록 상부슬래브(2) 코너 하부에 핀(319)으로 결속하여 견인시 마찰계수가 저감되도록 하여야 한다.

다음으로 반력대(340)와 발진기지(360)를 이어주는 PC강연선(362)을 강관과 상부슬래브(2) 내부를 관통 연결하여 상부슬래브(2)에는 정착장치를 시설하고 반력대(340)에는 유압잭을 시설하여 놓는다.

이러한 상부슬래브(2)를 PC강연선을 이용하여 견인하기 위하여 먼저 강관과 슬라이딩플레이트를 결속하고 있는 볼트너트(BN)를 풀어 해제하고 슬라이딩플레이트를 터널(1)의 전후 흙막이 가시설에 묶어 움직이지 못하도록 한다.

이어서 도 62에서 보듯이 반력대(340)에 설치되어 있는 유압잭에 압력을 가하게 되면 스트로크가 후방으로 PC강연선(362)을 물고 이동하게 되는데 이때 상부슬래브(2)가 레일(361)을 타고 전방으로 이동되는 것이다.

반복적인 방법에 의하여 6m의 기성강관이 회수기지로 빠져나오게 되면 PC강연선(362)을 풀고 강관을 회수하는 것인데, 이때 회수기지에는 강관이 변상되지 않도록 조치함이 중요하고 이렇게 회수된 강관은 원형 그대로 전체가 회수되는 것이다.

한편, 이와같은 반복 작업을 통하여 상부슬래브(2)가 점차적으로 견인되어 터널(1)의 내부로 진행되는데, 상부슬래브(2)의 연장이 길어 세그먼트로 제작하여 견인시에는 각각의 세그먼트 구조물 후미에 정착구를 설치하여 각각 견인되는 것이고 연장이 짧을 경우에는 처음으로 전진하는 구조물인 ①세그먼트 상부슬래브와 다음으로 전진하는 구조물인 ②세그먼트 상부슬래브를 강결 또는 분할하여 견인 및 압출할 수도 있는데 강결한 경우의 정착구는 ②세그먼트 상부슬래브 후미에 설치하고 분할한 경우에는 각각 분할된 세그먼트 상부슬래브(2) 후미에 설치토록 한다.

한편, 도 62a 에서와 같이 분할 추진의 경우에는 세그먼트 상부슬래브(2)간 토립자가 유출되지 않도록 연결강(364)을 설치하는데, 이 연결강(364)은 도 62-1의 상세에서 보듯이 선행 세그먼트 상부슬래브(2)에 고정하고 다음 세그먼트 상부슬래브의 앞부분의 요(凹)홈을 덮으며 설치되고 양측 상부슬래브 단부에는 수 팽창성지수재를 설치하여 방수 구조를 형성하는 것이다.

그러나, 일체 견인 및 압출의 경우에는 상부슬래브(2)의 연장이 짧은 경우에 적용되며 이음부는 강결로 하여 제작하되 예로서 ①세그먼트 상부슬래브를 제작하여 PC강연선을 이용하여 견인을 하거나 유압잭을 이용하여 압출을 하고 ①세그먼트 상부슬래브 제작 장소에 ②세그먼트 상부슬래브를 강결 제작하여 PC강연선을 이용하여 견인을 하거나 유압잭을 이용하여 압출이 되도록 한다.

또한, 분할추진의 경우에는 세그먼트간에 변위 억제를 위하여 상부슬래브(2) 중간 높이에 다웰바(363) 설치가 필요하며 정착구 체결 및 해제 작업을 위하여 트렌치 굴착이 필요하다.

상부슬래브(2)의 견인 및 압출이 종료된 후에는 중앙부 굴착을 하여 벽체 및 기둥을 설치하여야 한다.

이를 위하여, 도 52~도 54에서 보듯이 기둥부 현장타설 시공순서를 적용하여 시공토록 한다.

먼저, 일편측의 진행방향으로 트렌치 굴착을 한 후 수직으로 천공을 하여 "H"말뚝을 설치하고 말뚝의 중간쯤에는 스크류잭을 두어 상부슬래브(2)에 견고하게 지지토록 하며 상부슬래브보다 중간말뚝의 접속점에는 진행방향으로 H빔과 피스브라켓을 설치하여 상부슬래브를 지지토록 한다. 같은 방법으로 타편측에도 동일하게 시설한다.

중앙부 기둥설치 및 사보강재 설치단계( S40 )

전 단계(S30)에 의하여 중앙부 내부굴착과 지보공이 완료되면 지보공 내부 하반단면을 굴착한 후 일반적인 방법에 의하여 중간벽체 또는 기둥을 설치하는 것이다.

이어서, 상반단면을 굴착할 때 수평부 강관(300,300')의 하면에 결속되어 있던 슬라이딩플레이트(304)를 회수하게 된다.

한편, 도 53에서 보듯이 종방향 및 횡방향으로의 굴착은 격간으로 시행되어야 하는데, 그 이유는 안전시공을 위하여 상부슬래브(2)를 격간 사이의 토사와 기 설치된 사보강재(370)가 함께 지지하여야 하기 때문이다.

이렇게 굴착하고 지지시설을 하는 사보강재(370)는 도 57, 도61에서와 같이 수직방향에서 약간 기울인 경사방향으로 하여 상측의 상부슬래브(2)가 벽체와 맞닿는 면의 중심부와 하측의 외측수직부 콘크리트관(320)의 어느 경사 일면과 결속하여야 한다.

결속 방법은 볼트너트(BN)으로 하되 사보강재(370)의 각도가 수직도에서 너무 큰 각을 이루게해서는 안되며 첫번째 외측수직부 콘크리트관(320)에 닿을 정도로 설치되어야 한다.

이는, 상부 재하하중이 상부슬래브(2)의 연단과 중심부 기둥으로 전달되기 때문에 이를 유효하게 받칠 수 있어야 하기 때문이다.

내부굴착 및 측벽부 지반보강단계( S50 )

본 단계는 도 54에서 보듯이 측벽부를 보강하는 단계로서 내부토공을 하면서 양측벽부에 콘크리트관 저부의 지지력 향상을 위하여 JSP(371)를 이용하여 진행방향으로 2~3m 간격씩 지반을 보강하므로 외측수직부 콘크리트관(320)의 안정성을 도모하여 상부슬래브(2)의 처짐이 발생치 않도록 조치한다.

하지만 이때, 선형에 따라 내부굴착 및 측벽부 지반보강을 서로 달리하고 있는데 이를테면, 직선굴착의 경우에는 콘크리트관에 인근하여 내부굴착과 지반보강이 이루어지지만, 곡선굴착의 경우에는 곡선 선형에 따른 내부굴착과 지반보강이 이루어지도록 하여야 한다. 이는 측벽을 보호하여야 하기 때문이다.

내부굴착 및 측벽부 소일네일링 , 벽체 설치단계( S60 )

본 단계는 도 55에서 보듯이 측벽부를 계속하여 보강하며 벽체공사를 하는 단계로서 JSP등 지반보강공사 측면과 하면의 측벽부에 소일네일링(372)을 시행하여 측벽을 보강하고 숏크리트(373)를 타설하여 수직변위가 수렴되도록 한다.

벽체 설치는 2단계로 나누어서 시행하여야 하는데, 이는 사보강재를 철거함과 더불어 상부슬래브(2)에서 오는 시트방수재(317)를 측벽 외측수직부 콘크리트관(320)의 숏크리트(373)면에 붙이기 위하여 부득이 사보강재(370)를 철거하여야 하기 때문이다.

이를 위하여, 먼저 시트방수재(317)를 하부슬래브(3)의 시트방수재와 연결하여 벽체 숏크리트(373)면에 시설하고 제1단 벽체를 건조하는데, 도 57에서 보듯이 상기의 전단계에서 설치하였던 콘크리트 지보공(374)이 묻히도록 레미콘을 타설하고 양생한다.

양생후에는 상부슬래브(2)에서 전달되는 하중이 콘크리트 지보공(374)을 통하여 벽체로 전달되어 지지되고 있으므로 사보강재(370)는 철거하여도 구조적으로는 무리가 없다.

따라서 사보강재(370)를 철거하고 상부슬래브에서 오는 시트방수재(317)를 외측수직부 콘크리트관(320)의 숏크리트(373)면에 접착하고 제1단 벽체를 건조하는 방법과 동일하게 제2단 벽체를 건조하는 것이다.

여기서, 콘크리트 지보공(374)은 측벽 구조물공사를 위하여 상부슬래브 연단에 시설하여 상부슬래브(2)를 지지할 수 있는 사보강재 대용물로 활용한다.

하부슬래브 설치단계( S70 )

이어서 하부 기초바닥 공사를 하고 시트방수재를 깔아 철근 배근과 레미콘 타설로 하부슬래브(3)공사를 완성한다.

마무리단계( S80 )

하부슬래브 설치단계(S70)가 종료되면 전기배관, 보도블럭, 그레이팅, 아스콘포장, 라인마킹등 공사를 마무리하는 공정을 하면 모든 공사가 종료되는 것이다.

제 2 실시예

본 발명은 도 63에서 보는 것과 같이,

엄지말뚝과 중간말뚝 설치 및 PC강연선 긴장정착 단계(S10)와, 수평부 강관과 강판틀 추진단계(S20)와, 발진및 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인단계(S30)와, 일편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계(S40)와, 타편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계(S50)와, 내부굴착 및 벽체와 기둥 설치단계(S60)와, 하부슬래브 설치단계(S70), 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어진다.

각 과정별로 나누어 본 발명의 단계 흐름과 이에 따른 각 구성을 설명한다.

엄지말뚝과 중간말뚝 설치 및 PC 강연선 긴장정착 단계( S10 )

본 단계는 도 64에서와 같이 터널(1)을 이루기 위한 영역에서 수직으로 엄지(400) 및 중간말뚝(401)을 설치하는 단계로서 먼저 말뚝을 설치할 위치에 아스팔트 포장을 뜯고 지장물 조사를 한 후 TDR 장비를 이용하거나, 2~3m의 일정한 간격의 수직으로 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 말뚝을 건입하는데 외측 엄지말뚝(400)은 지표 근처 높이와 벽체 인근 위치에 건입하고, 중간말뚝(401)은 수평부 강관(410,410')간 사이에 상부슬래브 견인 또는 압출시 저촉이 되지 않는 정도의 높이와 중간벽체 또는 기둥 인근 위치에 건입을 한다.

이렇게 하는 이유는 터널(1)을 이루고자 하는 영역이 곡선 선형일 경우 추진할 강관의 평면라인에 맞도록 수직의 엄지말뚝을 압입하므로 횡토압을 저지할 수 있도록 하며 중간말뚝은 상부슬래브(2) 중앙부를 지지토록 하면서 향후 중간벽체 또는 기둥부 시설을 용이하게 할 수 있는 수단을 강구하기 위함이다.

즉, 엄지말뚝(400)을 설치하지 않았을 때 측벽 토사가 무너지지 않게 하려는 시도가 필요한데 그것을 비개착으로 시행하려면 공사비가 너무나 많이 소요되므로 지상에서 말뚝공사를 할 수 있는 공사에 한정하여 사용될 수 있을 것이다.

한편, 엄지말뚝(400)에는 복부에 일편측 플렌지 내측으로 활개친 보강철판을 부착하여 강성을 보강하고 상부슬래브와 굴착면 사이를 지지할 수 있는 긴장 및 버팀시설이 필요한데, 합벽식 구조 시공이므로 1~2단의 어스앙카를 사용할 수도 있고 엄지말뚝 일편측 플렌지에 다수의 PC강연선을 배치하여 긴장정착하므로 부재력에 저항케할 수 있으며, 버팀보를 설치할 수도 있는데 상기 3가지 방법을 겸용하여 설치할 수도 있고 택일하여 설치할 수도 있다.

여기서, PC강연선 설치에 대한 구성을 살펴보면, 도 72에서 보듯이 엄지말뚝(400)을 건입하기 전에 엄지말뚝(400) 두부와 굴착면 사이 일정 위치에 상·하의 정착장치(408)를 시설하는 것이 바람직하다.

이때, 상 정착장치(408)는 엄지말뚝(400) 내측플렌지 외측에 장착하고 하 정착장치(408)는 내측플렌지 내측에 장착하는데, 이는 공사종료 후 엄지말뚝(400)을 인발할 시 하 정착장치(408)가 구조물(2)에 저촉되는 것을 방지하기 위함이며 상 정착장치(408)는 지표에서 정착장치를 해체하므로 인발이 가능해지도록 하는 것이다.

하지만, PC강연선(406)은 긴장하지 않은 상태를 유지하여 건입함이 중요하다.

여기서, PC강연선(406)은 PVC관내에 배치토록 함이 바람직한데, 이는 PC강연선(406)의 부식을 방지하기 위함이다.

또한, PC강연선(406)은 상 정착장치(408)를 따라 엄지말뚝(400) 외측에 설치되어 있다가 하 정착장치(408)와 연결하기 위하여 엄지말뚝(400) 내측플렌지 내측으로 휘어져 연결되는 것이다.

여기서, 상 정착장치(408)는 도 72의 상세A에서 보듯이 삼각뿔의 모양을 갖추고 있는데 반하여 하 정착장치(408)는 엄지말뚝 내측플렌지 내측에 PC강연선(406)을 구속하는 결속장치를 설치한 후 완만한 각도로 덮개판을 설치토록 한다.

이는 엄지말뚝(400)을 인발시 상 정착장치(408)는 토공을 걷으면 되고 하 정착장치(408)는 저항면을 최대한 작게 하면서 비탈지게 하므로 인발이 용이롭게 되도록 하기 위함이다.

한편, PC강연선(406)의 긴장시기는 엄지말뚝(400)을 건입하고 천공홀 되메우기를 시행한 후에 실시함이 바람직한데, 이는 말뚝 천공구의 빈공간이 없어야 하기 때문이며 조속한 노면복구를 하기 위함이다.

한편, 말뚝간 토류판의 설치는 2가지로 구분할 수 있는데, 공통사항은 목재가 아닌 PC콘크리트 제품이어야 한다는 것이고, 전술한 바와 같이 말뚝공사와 같이 바로 설치하는 방법과 상부슬래브 설치후 내부 굴착과 함께 설치하는 방법으로 구분되어 질 수 있다.

우선, 말뚝공사와 같이 바로 설치하는 방법은 상기의 엄지말뚝(400) 공사시에는 TDR 장비를 이용하고 중간말뚝(401) 공사시에는 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 엄지 및 중간말뚝 공사를 수행하는데, 토류판으로 일정 폭과 장변의 길이로 제작된 도 76과 같은 투입식PC콘크리트토류판(402)을 엄지말뚝(400)간 사이 일편측 플렌지에 종방향으로 끼워 설치하는 것인데, 이러한 방법은 노면상에서의 공사기간이 길어져 교통차단으로 인한 체증이 길어지는 단점이 있는 반면에 내부굴착시 후속 공정이 빨라지는 장점을 갖고 있다.

이러한 투입식PC콘크리트토류판(402)은 토압에 저항할 수 있도록 철근 및 PC강선으로 제작하고 도 76에서 보듯이 길이방향 양 측면으로 절곡된 철판을 앙카링하여 홈(402-1)이 생성되도록 설치하는데, 엄지말뚝(400)이 설치된 후 엄지말뚝 복부에 설치된 보강철판 활개면에 투입식PC콘크리트토류판(402)의 절곡된 철판이 끼워지도록 하고 자중에 의하여 침강시켜 토류판을 설치하는 것이다.

이렇게 설치되는 투입식PC콘크리트토류판(402)은 지중에 매몰될 것이며 내부굴착시 본 발명의 투입식PC콘크리트토류판(402)에 부착되어 도 69에서 보듯이 합벽으로 시공이 되어질 것이고, 공사종료 후 엄지말뚝(400)을 인발하여도 엄지말뚝(400) 일편측플렌지에 시설된 투입식PC콘크리트토류판(402)에 의하여 도 76의 상세와 같이 엄지말뚝(400)이 현장타설콘크리트(402-4)에서도 용이하게 뽑힐 수 있도록 차단막인 비닐시트(402-6)를 엄지말뚝(400) 내측플렌지 외측에 설치한 PC강연선(406) 외측으로 도포하고 현장타설콘크리트(402-4)를 치는 면으로 와이어메쉬(402-3)를 설치하여 투입식PC콘크리트토류판(402)과 현장타설콘크리트(402-4) 면이 일치되도록 하므로 부착되어진 시트방수재(402-5)의 손상이 없이 엄지말뚝(400)의 인발이 가능해지는 것이다.

한편, 투입식PC콘크리트토류판(402)의 이음부 상·하면과 외측 모서리 면에 수팽창성지수제(402-2)를 시설하므로 별도의 차수그라우팅을 하지 않고도 차수 흙막이 벽이 실현될 수 있도록 하였다.

다음으로, 상부슬래브 설치후 내부 굴착과 함께 설치하는 방법은 상기의 말뚝공사와 같이 바로 설치하는 방법과 달리 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 엄지 및 중간말뚝(401) 공사를 수행하는데, 수평부 강관(410) 및 상부슬래브 설치 후 내부 굴착과 함께 일정 폭과 단변의 길이로 제작된 도 77과 같은 채움식PC콘크리트토류판(403)을 엄지말뚝(400) 일편측 플렌지 외측으로 설치하는 것인데 이러한 방법은 노면상에서의 공사기간이 짧아져 신속한 교통 복구로 인한 체증이 짧아지는 장점이 있는 반면에 내부굴착시 후속 공정이 느려지는 단점을 갖고 있다.

이렇게 설치되는 채움식PC콘크리트토류판(403) 또한 지중에 매몰될 것이며 내부굴착시 본 발명의 채움식PC콘크리트토류판(403)에 부착되어 합벽으로 시공이 되어질 것이고, 공사종료 후 엄지말뚝(400)을 인발하여도 엄지말뚝(400) 일편측플렌지 외측으로 시설된 채움식PC콘크리트토류판(403)에 의하여 도 77의 상세C와 같이 엄지말뚝(400)이 현장타설콘크리트(403-8)에서도 용이하게 뽑힐 수 있도록 차단막인 비닐시트(403-10)를 엄지말뚝(400) 내측플렌지 외측에 설치한 PC강연선(406) 외측으로 도포하고 현장타설콘크리트(403-8)를 치는 면으로 와이어메쉬(403-7)를 설치하여 채움식PC콘크리트토류판(402)과 현장타설콘크리트(403-8) 면이 일치되도록 하므로 부착되어진 시트방수재(403-9)의 손상이 없이 엄지말뚝(400)의 인발이 가능해지는 것이다.

한편, 채움식PC콘크리트토류판(403)의 구성을 살펴보면 도 77에서 보듯이 엄지말뚝(400)에 구멍을 뚫어 철근을 끼운 스톱바(403-2)를 설치하고 채움식PC콘크리트토류판(403)내 PVC관 천공 홀을 통과한 철근봉(403-3)에 회전판(403-1)과 너트(403-4)를 용접으로 구속시킨 상태에서의 채움식PC콘크리트토류판(403)을 엄지말뚝(400) 사이에 끼운 후 철근봉(403-3)을 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하여 엄지말뚝(400)의 내측플렌지 편측에 회전판(403-1)이 끼워질 수 있는 구조로 구성되어 있다.

이러한 토류판은 내측으로는 PC강연선 또는 PC강선(403-5)을 긴장정착하여 시설하고 내·외측 양면으로 와이어메쉬 또는 편측으로 철근을 설치하여 외압에 의한 균열 발생을 제어하였다.

또한, 채움식PC콘크리트토류판(403)의 이음면 가로방향과 좌·우 외측 모서리 면에 요(凹)홈을 설치하여 수팽창성지수제(403-6)를 시설하므로 별도의 차수그라우팅을 하지 않고도 차수 흙막이 벽이 실현될 수 있도록 하였다.

이처럼 2가지 방법 중 현장조건에 맞는 방법을 적용할 수 있는 것이다.

수평부 강관과 강판틀 추진단계( S20 )

본 단계는 터널(1)을 이루기 위한 영역에서 상부측으로 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)을 전 길이에 걸쳐 압입 추진하기 위한 단계를 의미하는 것으로, 상기 수평부 강관은 내측수평부 강관(410)과 외측수평부 강관(410')으로 나뉘어 질 수 있는데, 굴착되어 질 터널의 일정 높이에서 상부측 폭 방향으로 도 64에서 보듯이 우선 상기 내측수평부 강관(410)을 격간으로 배열하면서 터널(1)의 길이방향으로 추진하고, 이어서 상기 외측수평부 강관(410')을 추진하며, 강판틀(420)을 강관에 부착된 가이더(411)를 이용하여 격간으로 추진하는 과정을 의미한다.

본 발명에서 적용되는 내측수평부 강관(410)에는 인접하는 강판틀(420)과의 결합을 위하여 도 73에서와 같이 상단부 양면으로 가이더(411)를 갖추고 있으며, 외측수평부 강관(410')에는 도 74에서와 같이 상단부 편측으로 가이더(411)를 갖추고 있는데, 이러한 수평부 강관(410,410')에 격간으로 배치되어 추진되는 강판틀(420)은 상기의 가이더(411)를 따라 추진되도록 하고 있다.

우선 도 73에서 보듯이 내측수평부 강관(410)에 대한 구성을 설명하면,

상기 내측수평부 강관(410)의 외주면 중심축 상 정점에서 수평방향 양측으로 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 양단이 내측수평부 강관(410)과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖는다.

이러한 상기 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 상면으로 두께가 얇은 박판인 슬라이딩플레이트(413)를 덮개 되는데 양단에 이를 감싸며 토립자의 유입을 저지하는 L형강(414)을 시설하여야 하고, 이러한 L형강은 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 일편측에 용접하되 슬라이딩플레이트(413)가 끼워질 수 있는 높이를 유지하여야 하나 누름판은 내측수평부 강관(410)과 슬라이딩플레이트(413)를 밀착시켜야 한다.

한편, 내측수평부 강관(410) 좌우 양측에 시설되는 가이더(411)는 인접한 강판틀(420)의 추진 직진성을 높이기 위한 것으로 내측수평부 강관(410) 전 길이에 배치되는 것이 바람직하다.

상기한 가이더(411)는 도 71에서 보듯이 각각 강판을 절곡하여 서로 대향되도록 배치하여 내측수평부 강관(410)에 고정되는데, 상기 가이더(411)에 강판틀(420)의 이동식 철근에 부착된 추진플레이트(423)가 끼워지며 터널 진행방향으로 추진되는 것이다.

한편, 내측수평부 강관(410)을 추진하기 전에 내측수평부 강관(410)과 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 상면과 내측수평부 강관(410) 하면에 각각 배치되어 있는 슬라이딩플레이트(413,413')는 터널 진행방향으로 일정간격을 두고 볼트너트(BN)로 강관과 체결하여야 함이 바람직하다. 이는 나중에 구조체가 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)을 압출하기 전에 강관 내부에서 용이하게 볼트너트(BN)를 분리하므로 슬라이딩플레이트(413,413')는 지중에 남겨두고 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)만을 압출해야만 하기 때문이다.

이러한 슬라이딩플레이트(413,413')의 역할은 상면과 하면에서 토립자와 강관과의 직접적인 마찰이 발생되지 않도록 하므로 마찰계수를 저감하기 위한 것과 상면 토립자가 유출되지 않도록 보호하기 위한 것으로서 마찰계수 저감을 위하여는 슬라이딩플레이트(413,413')와 강관 및 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 사이에는 윤활제를 도포할 수 있다.

이와같은 내측수평부 강관(410)에는 상부슬래브를(2)를 견인 및 압출할 수 있는 기초시설이 필요한데, 이것이 내측수평부 강관(410)내 저부에 도 73-1에서 보듯이 기초레일(418)이 설치되어져야 한다.

하지만, 이처럼 기초레일(418)이 설치되는 강관은 상부슬래브(2)가 강관을 밀고 갈 때 기초레일(418)은 지중에 남겨 놓으며 상부피스 강관만이 전진되어 추출되도록 구성하여야 하므로 내측수평부 강관(410)의 저부를 절단하여 도 70의 상세에서 보듯이 "L"형강을 설치하고 볼트너트(BN)로 묶어야 한다.

이때, "L"형강 설치시 주의할 점은 내측수평부 강관(410)의 상측피스가 외측으로 벗어나지 않도록 하는 방향으로 설치하되 복수개를 용접 설치하고 복수개 "L"형강 사이로 내측수평부 강관(410) 상면피스가 끼워지도록 한 후 볼트너트(BN)로 체결되어져야 하는 것이다. 이후 볼트너트(BN)를 해제하면 상면피스만 압출되도록 구성되고 있다.

한편, 기초레일(418)이 설치되지 않는 내측수평부 강관(418)은 절단치 않고 전면이 상부슬래브(2)에 의하여 앞으로 밀려갈 수 있는 것이다.

따라서, 하면에 마찰감소를 위한 슬라이딩플레이트(413')가 부착되는 것이다.

한편, 도 74에서 보듯이 외측수평부 강관(410')은 내측수평부 강관(410)의 구성과 다른 구성을 갖도록 함이 바람직하다.

외측수평부 강관(410')의 외주면 수평방향 편측으로 "ㄱ"자형플레이트(412 또는 412') 양단이 외측수평부 강관(410')과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖고 있으며, 상기 외측수평부 강관(410')의 외주면 수직방향 양측으로 "ㄱ"자형플레이트(415,415') 양단이 외측수평부 강관(410')과 용접 고정되어 활개를 갖는 형태를 갖는다.

이러한 상기 외측수평부 강관(410') 수평방향 편측의 "ㄱ"자형플레이트(412 또는 412') 상면에서 외주면 수직방향 편측의 "ㄱ"자형플레이트(415,415') 상면까지 두께가 얇은 박판인 슬라이딩플레이트 (416)를 덮개 되는데, 양단에 이를 감싸며 토립자의 유입을 저지하는 L형강(414)과 끼움쇠(417)를 시설하여야 하고, 이러한 시설은 "ㄱ"자형의 플레이트(415,415') 일편측에 용접하되 슬라이딩플레이트(416)가 끼워질 수 있는 높이를 유지하도록 한다.

한편, 상기 외측수평부 강관(410') 편측에 시설되는 가이더(411)는 전술한 내측수평부 강관(410)과 내용에서 동일하므로 상세 설명은 생략한다.

이러한 상기 외측수평부 강관(410')을 추진하기 전 슬라이딩플레이트(416)를 외측수평부 강관(410')과 볼트너트(BN)로 결속함이 바람직한데, 이 결속의 위치로는 외측수평부 강관(410') 상 정점과 편측의 좌우 정점, "ㄱ"자형플레이트 (412,412', 415,415')의 꺽인점으로 한다.

또한, 슬라이딩플레이트(416)의 내부에는 전술한 바와 같이 윤활제를 도포하여 마찰계수를 저감토록 한다.

한편, 상기의 여러 강관을 추진하는 과정에서 강관을 하는 연결재로서 소켓(S)을 사용함은 제 1 실시 예에서의 내용과 동일하므로 상세 설명은 생략한다.

다음으로 도 71에서 보듯이 강판틀(420)에 대한 구성을 설명하면,

중앙부가 편평하고 수평부 강관(410,410') 인근에서 꺽어 "ㄱ"자형플레이트(412,412') 위로 포개놓은 편평플레이트(421) 하면에 소구경강관(422)을 도 72와 같이 횡방향의 일정간격으로 배치하여 용접하고 그 내부를 가로구근(424)으로 끼워 수평부 강관(410) 가이더(411)에 끼우는 추진플레이트(423)와 용접 결속하며, 종방향으로는 소구경강관(422) 하면에 2개소의 또다른 소구경강관(422)을 배치하는 구성을 갖추고 있다.

이러한 상기 구성의 강판틀(420)은 수평부 강관(410)의 시공오차등으로 인하여 수평부 강관(410,410')간 간격이 각각 달라질 수 있기 때문에 이러한 상황에 대처가 가능하도록 횡방향으로 신축장치를 필요로 하고 있다.

즉, 도 71a 에서 보듯이 수평부 강관(410,410')간의 간격(A)이 커지는 경우에서 전술한 가이더(411)에 물린 추진플레이트(423)가 뒤로 물러남에 따라 강판과 용접 결속된 가로구근(424)이 소구경강관(422)에서 필요한 만큼 빠지게 되므로 해결할 수 있도록 하였으며, 반대로 간격(A)가 작아지는 경우에도 좁혀질 수 있도록 구성하므로 강판틀(420) 상부 토립자의 유출을 차단하고 있다.

한편, 강판틀(420)은 상부 재하 하중에 의한 내구성을 고려하여 횡방향으로 강성이 큰 구근으로 조밀하게 배치하였고 추진시 선단 저항력과 후미 유압잭에 의한 추진력에 의하여 강판틀(420) 자체가 종방향으로 휘어지는 변위가 발생될 수 있는 점을 착안하여 종방향으로 2개의 소구경강관(422)을 배치하여 저항하도록 하였다.

상기의 구근으로는 소구경강관 또는 직경이 굵은 철근이 포함될 것이다.

이러한 강판틀(420)은 편평플레이트(421) 상면으로 슬라이딩플레이트(426)를 갖추고 있으며 양단에는 토립자의 유입을 저지하는 L형강(414)이 설치되어 있다.

한편, 강판틀(420)간의 연결은 도 71-2에서 보듯이 강판틀(420) 후미와 다음 강판틀(420) 선단에 용접 부착된 "L"형강을 볼트너트(BN)로 결속한 상태에서 전방으로 추진되는 것이다.

이와같이 조립된 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)의 추진작업이 완료되면 도 64에서와 같이 격간으로 배치된 상기 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)이 터널 구조체의 상부 수평부를 이룰 것이다.

발진기지와 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인단계( S30 )

본 단계는 터널(1)을 이루기 위한 영역에서 견인할 상부슬래브(2)를 건조할 공간을 확보하기 위한 것과 견인을 위한 반력대(430) 및 강관을 회수할 수 있는 공간인 회수기지(450)를 조성하고자 하는 단계를 의미하는 것으로, 도 65a, 도65b 와 같이 굴착되어질 터널의 전후방에서 가장 적합한 공간을 선택하여 발진기지(440)를 조성함이 우선인데, 이러한 발진기지(440)는 견인될 상부슬래브(2)의 길이와 폭원에 따라 약간의 여유공간을 두고 설치 되어져야 한다.

또한, 발진기지(440)는 부등침하가 발생되지 않도록 다짐과 막돌, 콘크리트등으로 잘 정돈되도록 하며 내측수평부 강관(410)에 부설된 기초레일(418)이 PC강연선(441)에 의한 상부슬래브(2)의 이동을 용이롭게 하기 위하여 연장되어 설치되어져야 하므로 각별한 주의가 필요하며 계획고에 맞추어 설치되어져야 한다.

회수기지(450)는 상부측의 수평부 강관(410,410')등이 회수되어지는 기지로서 여타의 장애물이나 토사등으로 가로 막혀서는 안된다.

반력대(430)는 직접적으로 상부슬래브(2)를 견인하기 위한 유압잭이 시설되는 장소로서 큰 반력으로 지탱하여야 하므로 견고한 강재등으로 구성하여야 하는데, 이처럼 회수기지(450) 및 반력대(430)는 발진기지(440) 반대편에 위치하고 있으며 큰 수동토압과 버팀대를 통하여 지탱되어져야 할 것이다.

이처럼 모든 기지가 조성되면 발진기지(440)에 상부슬래브(2)를 건조하게 되는데 건조방법은 일반적인 방법으로 하고, 다만 상부슬래브(2)에 PC강연선(441)을 배치하여 관통시켜야 하므로 콘크리트 타설 전 내부에 PVC관을 매설하여야 한다.

하지만, 반드시 상부슬래브(2)를 이동하는 수단이 견인에 의한 방법에만 한정하는 것은 아니고 뒤에서 밀어 압출하는 방법도 포함되고 있다.

여기서, 상부슬래브(2)는 침하나 변상 및 변위가 발생치 않도록 기초를 세심하게 갖추는 것이 바람직하다.

또한, 건조되는 상부슬래브(2)의 형상은 강관이 압입된 형상과 닮은꼴이어야 하는데, 그것은 터널(1)내로 압입된 강관(410,410') 및 강판틀(420)의 전량이 회수되어져야 하기 때문이다.

이렇게 건조된 상부슬래브(2)는 양생을 거쳐 시트방수재를 도포하고 이어서 얇은 박판인 슬라이딩플레이트로 외면이 둘러 쌓여지도록 하여 견인시 마찰계수가 저감되도록 하여야 한다.

다음으로 반력대(430)와 발진기지(440)를 이어주는 PC강연선(441)을 강관과 상부슬래브(2) 내부를 관통 연결하여 상부슬래브(2)에는 정착장치를 시설하고 반력대(430)에는 유압잭을 시설하여 놓는다.

이러한 상부슬래브(2)를 PC강연선을 이용하여 견인하기 위하여 먼저 강관과 슬라이딩플레이트를 결속하고 있는 볼트너트(BN)를 풀어 해제하고 슬라이딩플레이트를 터널(1)의 전후 흙막이 가시설에 묶어 움직이지 못하도록 한다.

이어서 반력대(430)에 설치되어 있는 유압잭에 압력을 가하게 되면 스트로크가 후방으로 PC강연선(441)을 물고 이동하게 되는데 이때 상부슬래브(2)가 레일(418)을 타고 전방으로 이동되는 것이다.

반복적인 방법에 의하여 6m의 기성강관이 회수기지로 빠져나오게 되면 PC강연선(441)을 풀고 강관을 회수하는 것인데, 이때 회수기지(450)에는 강관이 변상되지 않도록 조치함이 중요하고 이렇게 회수된 강관은 원형 그대로 전체가 회수되는 것이다.

한편, 이와같은 반복 작업을 통하여 상부슬래브(2)가 점차적으로 견인되어 터널(1)의 내부로 진행되는데, 상부슬래브(2)의 연장이 길어 세그먼트로 제작하여 견인시에는 각각의 세그먼트 구조물 후미에 정착구를 설치하여 각각 견인되는 것이고 연장이 짧을 경우에는 처음으로 전진하는 구조물인 ①세그먼트 상부슬래브와 다음으로 전진하는 구조물인 ②세그먼트 상부슬래브를 강결하여 통째로 추진할 수도 있는데 정착구는 ②세그먼트 상부슬래브 후미에 설치하고 분할한 경우에는 각각 분할된 세그먼트 상부슬래브 후미에 설치토록 한다.

한편, 도 65-2에서와 같이 분할 추진의 경우에는 세그먼트 상부슬래브(2)간 토립자가 유출되지 않도록 연결강을 설치하는데, 이 연결강은 도 65-2의 상세에서 보듯이 선행 세그먼트 상부슬래브(2)에 고정하고 다음 세그먼트 상부슬래브의 앞 부분의 요(凹)홈을 덮으며 설치되고 양측 상부슬래브 단부에는 수 팽창성지수재를 설치하여 방수 구조를 형성하는 것이다.

그러나, 일체 견인 및 압출의 경우에는 상부슬래브(2)의 연장이 짧은 경우에 적용되며 이음부는 강결로 하여 제작하되 예로서 ①세그먼트 상부슬래브를 제작하여 PC강연선을 이용하여 견인을 하거나 유압잭을 이용하여 압출을 하고 ①세그먼트 상부슬래브 제작 장소에 ②세그먼트 상부슬래브를 강결 제작하여 PC강연선을 이용하여 견인을 하거나 유압잭을 이용하여 압출이 되도록 한다.

또한, 분할추진의 경우에도 세그먼트간에 변위 억제를 위하여 상부슬래브(2) 중간 높이에 다웰바(363) 설치가 필요하며 정착구 체결 및 해제 작업을 위하여 트렌치 굴착이 필요하다.

일편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계( S40 )

상부슬래브의 견인 및 압출이 종료된 후에는 도 66와 도 75에서 보듯이 상부슬래브(2)의 일편측을 종방향으로 굴착하고 횡방향 굴착을 격간으로 하여 상부슬래브(2)를 받칠 수 있는 브라켓(404)을 설치하여야 한다.

이는 내부 굴착시 상부슬래브(2)의 중간부는 중간말뚝(401)이 받치고 있으나 양단에는 받침시설이 필요하기 때문이다.

한편, 상부슬래브(2)의 양단 받침시설인 브라켓(404)의 상세 구성을 살펴보면 도 72의 상세에서 보듯이 엄지말뚝(400)의 플렌지에 "ㄷ"형강(442)이 용접되어지고 수평재 "H"형강(443)과 사재 "H"형강(443)이 볼트너트(BN) 및 용접으로 구속되어진 상태에서 엄지말뚝에 용접으로 결속되도록 구성하고 있다.

또한 편측의 중간말뚝 양면으로 상부슬래브(2) 지지보를 설치하고 지지보받침(407)으로 받치는 시설을 한다.

타편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계( S50 )

일편측 트렌치 굴착과 브라켓(404) 설치 후에는 같은 방법으로 타편측에도 동일한 시설을 한다.

내부굴착 및 벽체와 기둥 설치단계( S60 )

전 단계(S40,S50)에 의하여 상부슬래브(2) 양단과 중간말뚝(401)에 지지보받침(407) 설치가 종료된 후에는 내부굴착을 하는데, 이때 수평부 강관(410,410')의 하면에 결속되어 있던 슬라이딩플레이트(413')를 회수하게 된다.

한편, 중간말뚝에는 종횡 방향으로 브레이싱(405)을 하여 말뚝이 흔들리지 않도록 견고하게 하고 양 측벽측으로는 도 76에서 보듯이 1단계 말뚝공사시 투입식PC콘크리트토류판(402)을 설치하지 않았다면 도 77과 같이 채움식PC콘크리트토류판(403)을 설치하며 횡토압을 저지하는 어스앙카를 설치토록 한다.

하지만, 내부 공간에서의 어스앙카 설치가 여유롭지 못할 경우 도 64 공정의 엄지말뚝(400) 설치단계에서 최종 굴착면 사이로 이어지는 다수의 PC강연선을 긴장시켜 놓을 수 있는 것이고 버팀보를 설치하며 필요시 하단 1단에 어스앙카를 설치할 수도 있다.

이렇게하여, 내부굴착이 완료되면 일반적인 방법에 의하여 벽체와 기둥을 설치하는 것인데, 벽체를 시공하기 전에 콘크리트 지보공(460)을 진행방향 일정간격으로 설치하여야 한다.

벽체 설치는 2단계로 나누어서 시행하여야 하는데, 이는 브라켓(404)을 철거함과 더불어 상부슬래브(2)에서 오는 시트방수재를 PC콘크리트 토류판면에 붙이기 위하여 부득이 브라켓을 철거하여야 하기 때문이다.

이를 위하여, 먼저 시트방수재를 PC콘크리트토류판(402,403)면에 시설하고 제1단 벽체를 건조하는데, 도 69에서 보듯이 상기의 전단계에서 설치하였던 콘크리트지보공(460)이 묻히도록 레미콘을 타설하고 양생한다.

양생후에는 상부슬래브(2)에서 전달되는 하중이 콘크리트지보공(460)을 통하여 벽체로 전달되어 지지되고 있으므로 브라켓(404)은 철거하여도 구조적으로는 무리가 없다.

그리고, 브라켓을 철거하고 상부슬래브에서 오는 시트방수재를 PC콘크리트 토류판(402,403)면에 접착하고 제1단 벽체를 건조하는 방법과 동일하게 제2단 벽체를 건조하는 것이다.

하부슬래브 설치단계( S70 )

이어서 하부 기초바닥 공사를 하고 시트방수재를 깔아 철근 배근과 레미콘 타설로 하부슬래브(3)공사를 완성한다.

마무리단계( S80 )

하부슬래브 설치단계(S70)가 종료되면 전기배관, 보도블럭, 그레이팅, 아스콘포장, 라인마킹등 공사를 마무리하는 공정을 하면 모든 공사가 종료되는 것이다.

- 제 1 실시예에서의 도면부호 -
S10; 수평부 강관 및 강판틀 추진단계
S20; 수직부 콘크리트관 추진단계
S30; 상부슬래브 제작 및 견인, 중앙부 내부굴착과 지보공 설치단계
S40; 중앙부 기둥설치 및 사보강재 설치단계
S50; 내부굴착 및 측벽부 지반보강단계
S60; 내부굴착 및 측벽부 소일네일링, 벽체 설치단계
S70; 하부슬래브 설치단계
S80; 각종 내부시설 및 아스콘포장을 하는 마무리단계
1; 터널 2; 구조물
3; 하부슬래브 BN; 볼트너트
300; 내측수평부 강관 300'; 외측수평부 강관
301; 가이더 302,302'; "ㄱ"자형플레이트
303,303'; 슬라이딩플레이트 304; "L"형강
305,305'; "ㄱ"자형플레이트 306; 슬라이딩플레이트
307; 끼움쇠 311; 편평플레이트
312; 소구경강관 313; 추진플레이트
314; 가로구근 315; 소구경강관
316; 슬라이딩플레이트 317; 시트방수재
318; 슬라이딩플레이트 320; 외측수직부 콘크리트관
337,338; "L"형강 340; 반력대
350; 회수기지 360; 발진기지
361; 레일 362; PC강연선
363; 다웰바 364; 연결강
370; 사보강재 371; JSP
372; 소일네일링 373; 숏크리트
374; 콘크리트지보공

- 제 2 실시예에서의 도면부호 -
S10; 엄지말뚝과 중간말뚝 설치 및 PC강연선 긴장정착 단계
S20; 수평부 강관 및 강판틀 추진단계
S30; 발진 및 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인단계
S40; 일편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계
S50; 타편측 트렌치 굴착과 브라켓 설치단계
S60; 내부굴착 및 벽체와 기둥 설치단계
S70; 하부슬래브 설치단계
S80; 각종 내부시설 및 아스콘포장을 하는 마무리단계
1; 터널 2; 구조물
3; 하부슬래브 BN; 볼트너트
400; 엄지말뚝 401; 중간말뚝
402; 투입식PC콘크리트토류판 402-1; 종수팽창성지수재
402-2; 비닐시트 402-3; 외이어메쉬
402-4; 현장타설콘크리트 402-5; 시트방수재
403; 채움식PC콘크리트토류판 403-1; 회전판 403-2; 스톱바 403-3; 회전봉 403-4; 너트 403-5; PC강선 403-6; 종, 횡수팽창성지수재 403-7; 와이어메쉬
403-8; 현장타설콘크리트 403-9; 시트방수
403-10; 비닐시트 404; 브라켓 405; 브레이싱 406; PC강연선 407; 지지보받침 408; 상 정착장치, 하 정착장치 409; 덮개판 410; 내측수평부강관 410'; 외측수평부강관 411; 가이더 412,412'; "ㄱ"자형플레이트 413,413'; 슬라이딩플레이트 414; "L"형강 415,415'; "ㄱ"자형플레이트 416; 슬라이딩플레이트 417; 끼움쇠 418; 기초레일 420; 강판틀 421; 편평플레이트 422; 소구경강관 423; 추진플레이트 424; 가로구근 426; 슬라이딩플레이트 430; 반력대 440; 발진기지 441; PC강연선 442; "ㄷ"형강 443; "H"형강 450; 회수기지 460; 콘크리트지보공

Claims (11)

1. 비개착식 터널공사 시공방법에 있어서,
   터널의 일정높이에서 폭 방향으로 동일한 규격의 강관과 강판틀이 격간으로 다수개 추진되는 수평부 강관 및 강판틀 추진단계(S10)와,
   터널의 높이 방향에서 동일한 규격의 콘크리트관이 다수개 추진되는 수직부 콘크리트관 추진단계(S20)와,
   PC상부슬래브를 견인하고 부속물품을 회수하기 위한 발진 및 회수기지 설치, 상부슬래브 제작 및 견인, 중앙부 내부굴착과 지보공 설치단계(S30)와,
   상기 PC상부슬래브의 중앙부에 기둥을 설치하며 양단을 수직부 콘크리트관에 받치는 사보강재 설치단계(S40)와,
   상기 PC상부슬래브의 기둥 및 사보강재 설치 후 내부를 굴착하며 수직부 콘크리트관 저부의 지내력 향상을 위하여 측벽부를 일부 보강하는 지반보강 설치단계(S50)와,
   계속되는 내부굴착과 양 측벽부의 지반을 보강하는 소일네일링 및 2단계로 나누어 설치하는 벽체 설치단계(S60)와,
   벽체 설치 후 하부슬래브 설치단계(S70)와,
   하부슬래브 설치 후 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
2. 비개착식 터널공사 시공방법에 있어서,
   터널을 형상하고자 하는 종방향을 따라 지면에서 천공하여 엄지말뚝과 중간말뚝을 설치하며 PC강연선을 긴장 정착하는 단계(S10)와, 터널의 일정높이에서 폭 방향으로 동일한 규격의 강관과 강판틀이 격간으로 다수개 추진되는 수평부 강관 및 강판틀 추진단계(S20)와,
   PC상부슬래브를 견인 및 부속물품을 회수하기 위한 발진 및 회수기지 설치와 곡선형 상부슬래브 제작 및 견인단계(S30)와,
   상기 PC상부슬래브의 일편측에 종횡으로 트렌치 굴착을 하고 상기 PC상부슬래브를 지지할 수 있는 브라켓 설치단계(S40)와,
   상기 PC상부슬래브의 타편측에 종횡으로 트렌치 굴착을 하고 상기 PC상부슬래브를 지지할 수 있는 브라켓 설치단계(S50)와,
   상기 브라켓 설치 후 내부를 굴착하며 중간말뚝을 브레이싱으로 보강하고, 엄지말뚝에는 어스앙카로 측면 토압에 지지토록 하며,2단계로 나누어 설치하는 벽체 및 기둥을 설치하는 단계(S60)와,
   벽체 및 기둥 설치 후 하부슬래브 설치단계(S70)와,
   하부슬래브 설치 후 각종 내부시설 및 아스콘 포장을 하는 마무리단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
3. 삭제
4. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   수평부 강관의 상부 양측 외주면으로 "ㄱ"자형플레이트를 구성하는데 상기 "ㄱ"자형플레이트 상면과 수평부 강관 하면으로 두께가 얇은 슬라이딩플레이트를 게재하되 그 사이에는 윤활제로 도포하고, "ㄱ"자형플레이트 상면 양단에는 이를 감싸는 L형강을 시설하며 하면 양단에는 누름판을 시설하고, 터널 진행방향으로 일정간격을 두고 볼트너트(BN)로 강관과 체결하는데, 향후 PC상부슬래브를 압출하기 전에 수평부 강관의 볼트너트(BN)를 분리하므로 슬라이딩플레이트는 잔존하여 두고 수평부 강관만이 압출되어 회수되도록 구성하고 있으며,
   상기 수평부 강관의 상부 양측 외주면으로 길이방향을 따라 좌우 양측으로 고정되어 시설되는 강판을 절곡한 가이더를 구성하고, 상기 가이더에 강판틀의 이동식 철근에 부착된 추진플레이트가 맞물리면서 터널 진행방향으로 원활하게 추진될 수 있도록 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   중앙부가 편평하고 수평부 강관 인근에서 꺽어 "ㄱ"자형플레이트 위로 포개놓은 편평플레이트 상면으로 슬라이딩플레이트를 갖추고 있으며 양단에는 토립자의 유입을 저지하는 L형강이 설치되어 있고, 하면에는 소구경강관을 횡방향의 일정간격으로 배치하여 용접하고 그 내부를 가로구근으로 끼워 수평부 강관 가이더에 끼우는 추진플레이트와 용접 결속하므로 횡방향 신축장치가 가능하도록 하고, 종방향으로는 소구경강관 하면에 2개소의 또 다른 소구경강관을 배치하는 구성을 갖춘 강판틀이 시공오차로 인하여 수평부 강관간 간격이 각각 달라질 수 있는 상황에 대처할 수 있도록 하며 향후 PC상부슬래브를 압출할 때 슬라이딩플레이트는 잔존하며 강판틀만이 압출되어 회수되도록 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
6. 삭제
7. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   중앙부에 벽체나 기둥이 미리 시설되지 않은 구조물(2)에 있어서 벽체나 기둥을 시설하기 위하여 상부슬래브를 지지할 수 있는 지보공을 설치하기 위하여,
   일편측의 진행방향으로 중앙부 토사를 굴착을 하여 견인시 굴착 되었던 곳의 되메우기를 종방향으로 시행한 후 일정간격마다 수직으로 천공을 하여 "H"말뚝을 설치하고 말뚝의 중간쯤에는 스크류잭을 두어 상부슬래브에 견고하게 지지토록 하며 상부슬래브와 중간말뚝의 접속점에는 진행방향으로 H빔과 피스브라켓을 설치하여 상부슬래브를 지지토록 하며, 같은 방법으로 타편측에도 동일하게 시설하는데, 양측 "H"말뚝 내측의 토사를 굴착한 후 일반적인 방법에 의하여 중간벽체 또는 기둥을 설치하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
8. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   측벽 구조물공사에 있어서 사보강재가 지지하고 있는 축방향 부재력을 상부슬래브 연단 측벽 중심축에 시설한 콘크리트 지보공(374,460)을 활용하여 지지토록 하는데 있어서 벽체를 2단계로 나누어 시공하며 1단계 벽체 시공시 콘크리트 지보공이 일정 깊이 이상으로 묻히도록 하여 양생 후 상부슬래브(2)를 지지할 수 있는 사보강재 대용물로 활용하며, 이어서 사보강재를 철거하여 상부슬래브에서의 철근과 1단계에서의 철근을 연결시킨 후 2단계 벽체를 시공하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
9. 제 2 항에 있어서,
   외측 엄지말뚝(400)은 TDR 장비를 이용하거나, 2~3m의 일정한 간격의 수직으로 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 말뚝을 건입하고, 중간말뚝(401)은 수평부 강관(410,410')간 사이에 상부슬래브 견인 또는 압출시 저촉이 되지 않는 정도의 높이와 중간벽체 또는 기둥 인근 위치에 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 건입을 하고,
   건입하기 전 엄지말뚝(400)에는 복부에 일편측플렌지 내측으로 활개친 보강철판을 부착하여 강성을 보강하고 상부슬래브와 굴착면 사이의 부재력에 저항할 수 있는 긴장시설로서 엄지말뚝(400) 일편측 플렌지에 연하여 다수의 긴장하지 않은 PC강연선을 PVC관내에 배치하고 엄지말뚝(400) 두부와 굴착면 사이 일정 위치에 상·하의 정착장치(408)를 구성한 엄지말뚝(400)을 건입하고,
   투입식PC콘크리트토류판(402)과 채움식PC콘크리트토류판(403)을 현장 상황에 맞는 제품을 선택하여 엄지말뚝에 연하여 시설하는 것으로 구성되고 있으며,
   터널(1) 상부측으로 상호 연하여 격간으로 배열하면서 추진하는 수평부 강관(410,410')과, 상기 수평부 강관(410,410')간을 상호 연결하기 위하여 격간부에 수평부 강관 부속물과 좌우로 겹쳐지며 상측 토립자와 교통하중을 지탱하는 덮개로 추진하는 강판틀(420)을 압입 추진하고 상부슬래브를 제작하여 수평부 강관(410,410')과 강판틀(420)을 밀어내며 상부슬래브를 견인 및 압입하고,
   일편측 트렌치 굴착을 하여 중간말뚝(401)좌우 위치에 진행방향으로 H빔과 피스브라켓을 설치하고 타편측에도 같은 방법으로 H빔과 피스브라켓을 설치하여 상부슬래브를 지지하고 상부슬래브 양측 연단측을 굴착하여 브라켓을 설치하고 내부를 점차적으로 굴착하고 양측벽에 어스앙카 또는 엄지말뚝 일편측 플렌지 외측으로 다수의 PC강연선과 버팀보를 시설하는 것과 필요시에 어스앙카를 추가로 설치한 후 최종 굴착을 하여 벽체, 기둥을 설치하고 이어서 하부슬래브를 설치하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 PC강연선(406)에 있어서 상 정착장치(408)는 엄지말뚝(400) 내측플렌지에 외측에 장착하고 하 정착장치(408)는 내측플렌지에 내측에 장착하며 PC강연선(406)은 상 정착장치(408)를 따라 엄지말뚝(400) 외측에 설치되어 있다가 하 정착장치(408)와 연결하기 위하여 엄지말뚝(400) 내측플렌지에 내측으로 휘어져 연결되도록 구성하고 있으며,
    상 정착장치(408)는 삼각뿔의 모양을 갖추고 있으며 하 정착장치(408)는 엄지말뚝 내측플렌지 내측에 PC강연선(406)을 구속하는 결속장치를 설치한 후 완만한 각도로 덮개판을 설치토록 하며,
    PC강연선(406)의 긴장시기는 엄지말뚝(400)을 건입하고 천공홀 되메우기를 시행한 후에 실시하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    말뚝간 토류판의 설치는 말뚝공사와 같이 바로 설치하는 방법과 상부슬래브 설치후 내부 굴착과 함께 설치하는 방법으로 구분되어 지며 말뚝공사와 같이 바로 설치하는 방법은 상기의 엄지말뚝(400) 공사시에 TDR 장비를 이용하여 엄지말뚝 공사를 수행하며, 토류판으로 일정 폭과 장변의 길이로 제작된 투입식PC콘크리트토류판(402)을 엄지말뚝(400)간 사이 일편측 플렌지에 끼워 종방향으로 설치하는 것인데,
    이러한 투입식PC콘크리트토류판(402)은 토압에 저항할 수 있도록 철근 및 PC강선으로 제작하고 길이방향 양 측면으로 절곡된 철판을 앙카링하여 홈(402-1)이 생성되도록 설치하는데, 엄지말뚝(400)이 설치된 후 엄지말뚝 복부에 설치된 보강철판 활개편에 투입식PC콘크리트토류판(402)의 절곡된 철판이 끼워지도록 하고 자중에 의하여 침강시켜 토류판을 설치하는 것이고,
    이렇게 설치되는 투입식PC콘크리트토류판(402)은 지중에 매몰될 것이며 내부굴착시 본 발명의 투입식PC콘크리트토류판(402)에 부착되어 합벽으로 시공이 되어질 것이고, 공사종료 후 엄지말뚝(400)을 인발하여도 엄지말뚝(400) 일편측플렌지에 시설된 투입식PC콘크리트토류판(402)에 의하여 엄지말뚝(400)이 현장타설콘크리트(402-4)에서도 용이하게 뽑힐 수 있도록 차단막인 비닐시트(402-6)를 엄지말뚝(400) 내측플렌지 외측에 설치한 PC강연선(406) 외측으로 도포하고 현장타설콘크리트(402-4)를 치는 면으로 와이어메쉬(402-3)를 설치하여 투입식PC콘크리트토류판(402)과 현장타설콘크리트(402-4) 면이 일치되도록 하므로 부착되어진 시트방수재(402-5)의 손상이 없이 엄지말뚝(400)의 인발이 가능해지도록 구성하고 있는데,
    한편, 투입식PC콘크리트토류판(402)의 이음부 상·하면과 외측 모서리 면에 수팽창성지수제(402-2)를 시설하므로 별도의 차수그라우팅을 하지 않고도 차수 흙막이 벽이 실현될 수 있도록 하였으며,
    상부슬래브 설치후 내부 굴착과 함께 설치하는 방법은 오거 또는 T4천공 공법을 이용하여 엄지말뚝(400) 공사를 수행하는데, 수평부 강관(410) 및 상부슬래브 설치 후 내부 굴착과 함께 일정 폭과 단변의 길이로 제작된 채움식PC콘크리트토류판(403)을 엄지말뚝(400) 일편측 플렌지 외측으로 설치하며,
    이렇게 설치되는 채움식PC콘크리트토류판(403) 또한 지중에 매몰될 것이며 내부굴착시 본 발명의 채움식PC콘크리트토류판(403)에 부착되어 합벽으로 시공이 되어질 것이고, 공사종료 후 엄지말뚝(400)을 인발하여도 엄지말뚝(400) 일편측플렌지 외측으로 시설된 채움식PC콘크리트토류판(403)에 의하여 엄지말뚝(400)이 현장타설콘크리트(403-8)에서도 용이하게 뽑힐 수 있도록 차단막인 비닐시트(403-10)를 엄지말뚝(400) 내측플렌지 외측에 설치한 PC강연선(406) 외측으로 도포하고 현장타설콘크리트(403-8)를 치는 면으로 와이어메쉬(403-7)를 설치하여 채움식PC콘크리트토류판(402)과 현장타설콘크리트(403-8) 면이 일치되도록 하므로 부착되어진 시트방수재(403-9)의 손상이 없이 엄지말뚝(400)의 인발이 가능해지도록 구성하고 있는데,
    채움식PC콘크리트토류판(403)의 구성에서 엄지말뚝(400)에 구멍을 뚫어 철근을 끼운 스톱바(403-2)를 설치하고 채움식PC콘크리트토류판(403)내 PVC관 천공 홀을 통과한 철근봉(403-3)에 회전판(403-1)과 너트(403-4)를 용접으로 구속시킨 상태에서의 채움식PC콘크리트토류판(403)을 엄지말뚝(400) 사이에 끼운 후 철근봉(403-3)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 엄지말뚝(400)의 내측플렌지 편측에 회전판(403-1)이 끼워질 수 있는 구조로 구성되어 있으며,
    이러한 토류판은 내측으로는 PC강연선 또는 PC강선(403-5)을 긴장정착하여 시설하고 내·외측 양면으로 와이어메쉬 또는 편측으로 철근을 설치하여 외압에 의한 균열 발생을 제어하도록 하고 있으며,
    채움식PC콘크리트토류판(403)의 이음면 가로방향과 좌·우 외측 모서리 면에 요(凹)홈을 설치하여 수팽창성지수제(403-6)를 시설하므로 별도의 차수그라우팅을 하지 않고도 차수 흙막이 벽이 실현될 수 있도록 하는 강관자리를 PC상부슬래브로 압출하여 대체하는 비개착 터널 시공방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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