KR101825039B1 - 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법 - Google Patents

메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법 Download PDF

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Abstract

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 굴착된 굴착면에 강재지보를 세우면서 막장의 흙을 파내는 메사쉴드 터널 굴착 공법의 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 있어서, 상기 지반 보강 방법은 천반부 보강, 양측면 보강 및 막장면 보강으로 이루어지되, 상기 막장에서 가장 가까운 강재지보에는 약액주입관이 삽입되는 다수개의 관통공이 형성되고, 상기 약액주입관이 상기 관통공을 통하여 굴착예정구간의 지반내로 삽입됨으로써, 상기 굴착면과 상기 약액주입관과의 각도가 소정각도로 이루어져 보강 사각지대의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.

Description

메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법{Ground reinforcement method of messer shield tunnel}
본 발명은 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 굴착시 그라우팅 공법을 이용하여 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하공간을 보강하면서 구축하는 공법으로 메사쉴드 공법과 그라우팅 공법이 알려져 있다.
도 1은 기존 메사터널의 지반 보강 방법을 보이는 공정도이며, 도 2는 도 1의 단면 A-A에서 그라우트공의 배치를 나타낸 단면도이다.
또한, 도 2의 (a)는 A-A 단면에서 천반부로 삽입되는 천반부보강공을 도시한 것이며, (b)는 A-A 단면에서 막장면으로 삽입되는 막장보강공을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 차기 막장 굴착 전에 천반과 측벽에 메사플레이트(12)를 지반 내에 삽입하여 굴착면 붕괴를 방지하고, 매 막장(A9→A1)을 굴착과 동시에 4면에 강재지보(11)를 설치한다.
4면에 상기 강재지보(11)를 설치하여 터널 단면과 시공공간을 확보해 가면서 굴착을 진행하며, 상기 강재지보(11)의 외측에는 토류판(10)을 설치하여 굴착면을 보호한다.
또한, 차기 굴착면의 굴착시 굴착면의 붕괴를 방지하기 위해 강재지보(11a)의 하단부에서 천반보강공(15)을 막장(20) 내벽의 천반부로 삽입하고, 메사플레이트(12)의 진입 방향과 나란하게 막장보강공(14)을 막장(20) 내벽으로 각각 삽입하며 상기 천반보강공(15)과 막장보강공(14)에 그라우팅재를 주입하여 그라우트를 시행한다.
상기와 같은 메사쉴드 공법에 따르면, 메사플레이트(12)를 선삽입하여 굴착면의 붕괴를 방지하고 안전성이 확보된 후에 굴착을 시행해야 하지만, 메사플레이트(12)의 삽입 저항이 매우 크기 때문에 선삽입이 불가하여, 상기 강재지보(11)의 간격만큼 굴착을 선행하고 강재지보(11)를 설치한 이후에 굴착된 길이만큼 메사플레이트(12)를 삽입하게 됨으로써 굴착면 붕괴에 대한 안전사고 발생에 노출되게 된다.
또한, 천반 보강을 위해 그라우트를 시행하고 있으나 강재지보(11a)의 하단부에서 상기 천반보강공(15)을 막장(20) 내벽의 천반부로 삽입해야 하기 때문에 상기 천반보강공(15)과 굴착면 사이가 20°이상 벌어지게 됨으로써 높이 h만큼의 보강 사각지대가 발생하여 천반부 붕괴가 발생한다.
또한, 천반보강공(15) 또는 막장보강공(14)의 1개 공법만을 적용하고 있어서 완벽한 굴착면 보호를 기대할 수 없으며, 굴착면의 양 측면으로는 그라우트가 시행되지 않아 굴착시에 굴착면의 측면에서 토사 흘러내림(Arc sliding)이 발생된다.
또한, 메사쉴드 및 유사한 공법의 시공 시 통상적으로 강관다단계 그라우트 방식을 사용하고 있으며, 강관다단계 그라우트 방식은 발진 수직구에서 1회의 거리(30m 이내) 적용에는 효과적이나, 그 이상의 구간에서 적용 시에는 공정이 복잡하여 보강기간이 길어지는 문제점이 있다.
한편, 상술한 메사쉴드 공법과 그라우팅 공법은 널리 알려진 것으로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는바, 이에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1440258 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0846571
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴착면과 약액주입관과의 교차 각도를 5°내지 8°이하로 줄임으로써 보강 사각지대 발생을 방지한다.
또한, 천반부, 양측면부 및 막장면을 보강하여 토사 흘러내림(Arc sliding)을 방지한다.
또한, 강관 압입 볼트를 등간격으로 설치하고, 지반 내에 잔류시켜 파이프 루프(Pipe Roof) 역할 을 도마하고, 강관 압입 볼트 사이에 2중관 롯드를 사용하여 약액 주입 후, 바로 인발을 시행하여 보강 공정을 단순화 하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 굴착된 굴착면에 강재지보를 세우면서 막장의 흙을 파내는 메사쉴드 터널 굴착 공법의 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 있어서, 상기 지반 보강 방법은 천반부 보강, 양측면 보강 및 막장면 보강으로 이루어지되, 상기 막장에서 가장 가까운 강재지보에는 약액주입관이 삽입되는 다수개의 관통공이 형성되고, 상기 약액주입관이 상기 관통공을 통하여 굴착예정구간의 지반내로 삽입됨으로써, 상기 굴착면과 상기 약액주입관과의 각도가 소정각도로 이루어져 보강 사각지대의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 소정각도는 5° 내지 8°인 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 강재지보의 관통공은 상기 굴착면의 천반부에 설치된 상기 강재지보인 천반빔과, 양측면에 설치된 상기 강재지보인 측면빔에 형성되되, 상기 천반빔과 측면빔은 상기 막장에서 가장 가까운 천반빔과 측면빔과, 그 다음 거리에 있는 천반빔과 측면빔으로 전후 2개의 빔이 1개조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 1개조로 이루어진 천반빔 중 전방에 형성되는 상기 천반빔에는 상기 관통공이 천반빔 상의 상단부에 형성되고, 후방에 형성되는 상기 천반빔에는 상기 관통공이 천반빔 상의 하단부에 형성되며, 상기 1개조로 이루어진 측면빔 중 전방에 형성되는 상기 측면빔에는 상기 관통공이 측면빔 상의 외측에 형성되고, 후방에 형성되는 상기 측면빔에는 상기 관통공이 측면빔 상의 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 관통공을 통하여 약액주입관인 강관 압입볼트와 2중관 롯드가 교대로 동일한 간격으로 설치되어 지반 내로 삽입되어 약액이 주입되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 강관 압입 볼트는 지반 내로 삽입된 측의 강관 선단부에서 1회의 약액주입이 이루어지며, 상기 2중관 롯드는 일정간격으로 약액을 지반내로 주입시켜 구근을 형성하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 2중관 롯드는 약액을 주입 후 인발되고, 상기 강관 압입 볼트는 지반 내에 묻힘으로써 상기 약액에 의해 형성된 구근과 일체화 되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 양측면 보강과, 막장면 보강은 터널 굴착 높이의 1/3이 되는 상단부에서 이루어지되, 상기 막장면 보강은 상기 약액주입관이 일정 간격으로 상기 막장면에 삽입되어 약액을 주입함으로써, 상기 막장면의 강도를 보강하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법은 상기 천반빔에 형성된 관통공을 통해 상기 강관 압입 볼트를 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입하는 1단계와,
상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트 사이에 설치되는 상기 2중관 롯드를 상기 천반빔에 형성된 관통공을 통해 상기 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입하는 2단계와,
상기 천반빔에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 3단계와, 상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트에 약액을 주입하는 4단계와, 상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트의 노출부를 절단하는 5단계를 포함하는 상기 천반부 보강 방법과,
상기 측면빔에 형성된 관통공을 통해 상기 강관 압입 볼트를 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입하는 6단계와,
상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트 사이에 설치되는 상기 2중관 롯드를 상기 측면빔에 형성된 관통공을 통해 상기 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입하는 7단계와,
상기 측면빔에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 8단계와, 상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트에 약액을 주입하는 9단계와, 상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트의 노출부를 절단하는 10단계를 포함하는 상기 측면부 보강 방법과,
상기 막장면에 보강공을 수평 방향의 등간격으로 다수개 형성하는 11단계와, 상기 보강공의 하단 보강공에 상기 2중관 롯드를 굴착예정구간으로 삽입하는 12단계와,
상기 하단 보강공에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 13단계와, 상기 보강공의 상단 보강공에 상기 2중관 롯드를 굴착예정구간으로 삽입하는 14단계와,
상기 상단 보강공에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 15단계를 포함하는 막장면 보강 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
또한, 상기 3단계와 8단계와 13단계 및 15단계를 실행하기 전에, 상기 2중관 롯드에 인발장치를 설치하되, 상기 인발장치는 상기 천반빔과 측면빔 또는 굴착면에 구비되는 지지프레임과, 상기 2중관 롯드를 잡아주는 롯드홀더와, 상기 지지프레임과 롯드홀더 사이에 구비되는 유압잭을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법이 제공된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 따르면, 굴착면과 약액주입관과의 교차 각도를 5° 내지 8° 이하로 줄임으로써 보강 사각지대 발생을 방지하여 천반부 붕괴를 방지한다.
또한, 천반부, 양측면부 및 막장면을 보강하여 토사 흘러내림(Arc sliding)을 방지한다.
또한, 강관 압입 볼트를 등간격으로 설치하고, 지반 내에 잔류시켜 파이프 루프(Pipe Roof) 역할을 도모하고, 강관 압입 볼트 사이에 2중관 롯드를 사용하여 약액 주입 후, 바로 인발을 시행하여 보강 공정을 단순화 하는 효과가 있다.
도 1은 기존 메사터널의 지반 보강 방법을 보이는 공정도.
도 2는 도 1의 단면 A-A에서 그라우트공의 배치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 메사터널의 지반 보강 방법을 보이는 공정도.
도 4는 도 3의 단면 B-B에서 그라우트공의 배치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 약액주입관의 설치상태를 나타낸 상세도.
도 6은 본 발명에 따른 약액주입 및 인발기구를 나타낸 상세도.
도 7은 본 발명에 따른 약액 주입 단계 및 구근 형성 방법을 나타낸 상세도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 메사터널의 지반 보강 방법을 보이는 공정도이며, 도 4는 도 3의 단면 B-B에서 그라우트공의 배치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 약액주입관의 설치상태를 나타낸 상세도이고, 도 6은 본 발명에 따른 약액주입 및 인발기구를 나타낸 상세도이며, 도 7은 본 발명에 따른 약액 주입 단계 및 구근 형성 방법을 나타낸 상세도이다.
본 발명에 따른 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법은 천반부 보강, 양측면 보강 및 막장면 보강으로 이루진다.
막장면(300)과 막장면(300)의 상부인 천반부와, 양측면인 측면부에 천반부 약액주입관(210)과 측면부 약액주입관(230) 및 막장면 약액주입관(220)을 각각 굴착예정구간의 지반내로 삽입하여, 각각의 약액주입관(210,220,230)에 약액을 주입하여 지반을 보강한다.
따라서 천반부, 양측면부 및 막장면을 보강하여 토사 흘러내림(Arc sliding)을 방지한다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 막장(300)에서 가장 가까운 강재지보(100)(B1)에는 약액주입관(200)이 삽입되는 다수개의 관통공(110)이 형성되고, 상기 약액주입관(200)이 상기 관통공(100)을 통하여 굴착예정구간의 지반내로 삽입됨으로써, 상기 굴착면과 상기 약액주입관(200)과의 각도가 소정각도인 5° 내지 8°로 이루어져 보강 사각지대의 발생을 방지한다.
또한, 상기 양측면 보강과, 막장면 보강은 도 4에 도시된 바와 같이 터널 굴착 높이(H)의 1/3(H)이 되는 상단부에서 이루어지되, 상기 막장면 보강은 상기 약액주입관(200)이 일정 간격으로 상기 막장면(300)에 삽입되어 약액을 주입한다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 강재지보(100)의 관통공(110)은 상기 굴착면의 천반부에 설치된 상기 강재지보(100)인 천반빔(100a)과, 양측면에 설치된 상기 강재지보(100)인 측면빔(100b)에 형성된다.
그리고 상기 천반빔(100a)과 측면빔(100b)은 상기 막장(300)에서 가장 가까운 천반빔(100a)(B1)과 측면빔(100b)(B1)과, 그 다음 거리에 있는 천반빔(100a)과 측면빔(100b)(B1)으로 전후 2개의 빔이 1개조로 이루어져 관통공(110)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 전후 1개조로 이루어진 천반빔(100a) 중 전방에 형성되는 천반빔(100a)(B1)에는 상기 관통공(110)이 천반빔(100a)(B1) 상의 상단부에 형성되고, 후방에 형성되는 천반빔(100a)(B2)에는 상기 관통공(110)이 천반빔(100a)(B2) 상의 하단부에 형성된다.
또한, 상기 전후 1개조로 이루어진 측면빔(100b) 중 전방에 형성되는 측면빔(100b)(B1)에는 상기 관통공(110)이 측면빔(100b)(B1) 상의 외측에 형성되고, 후방에 형성되는 상기 측면빔(100b)(B2)에는 상기 관통공(110)이 측면빔(100b)(B2) 상의 내측에 형성된다.
따라서 상기 약액주입관(200)이 상기 관통공(110)을 통하여 굴착예정구간의 지반내로 삽입됨으로써, 상기 굴착면과 상기 약액주입관(200)과의 각도가 소정각도인 5°내지 8˚로 이루어져 보강 사각지대의 발생을 방지한다.
또한, 상기 약액주입관(200)은 강관 압입 볼트(200a)와 2중관 롯드(200b)로 이루어지며, 상기 전후 1개조로 이루어진 천반빔(100a)과 측면빔(100b)에 형성된 관통공(110)을 통하여 상기 강관 압입 볼트(200a)와 2중관 롯드(200b)가 교대로 동일한 간격으로 설치된다.
한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 강관 압입 볼트(200a)와 2중관 롯드(200b)는 굴착예정구간의 지반 내로 삽입되어 약액을 주입함으로써 지반을 보강한다.
이때, 상기 강관 압입 볼트(200a)는 지반 내로 삽입된 측의 강관 선단부(C)에서 1회의 약액주입이 이루어지며, 상기 2중관 롯드(200b)는 일정간격으로 약액을 지반내로 주입시켜(1단→6단) 구근을 형성한다.
또한, 상기 2중관 롯드(200b)는 약액을 주입한 후 인발되고, 상기 강관 압입 볼트(200a)는 지반 내에 묻힘으로써 상기 약액에 의해 형성된 구근과 일체화 되어 파이프 루프(Pipe Roof)를 형성한다.
또한, 상기 2중관 롯드(200b)를 사용하여 약액을 주입한 후, 바로 인발을 시행함으로써 보강 공정을 단순화 할 수 있다.
한편, 상기 2중관 롯드(200b)를 인발하기 위해서 인발장치(400)를 설치하며, 상기 인발장치(400)는 상기 천반빔(100a)(B2)에 구비되는 지지프레임(410)과, 상기 2중관 롯드(200b)를 잡아주는 롯드홀더(430)와, 상기 지지프레임(410)과 롯드홀더(430) 사이에 구비되는 유압잭(420)을 포함하여 이루어진다.
이하에서는, 상기에서 설명한 내용과 도 3 내지 도 7을 바탕으로 본 발명에 따른 상기 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 대한 시공단계의 일실시예를 설명하도록 한다.
우선, 천반부 보강 방법에 대한 시공단계는, 상기 천반빔(100a)에 형성된 관통공(110a)을 통해 상기 강관 압입 볼트(200a)를 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입한다.(1단계)
이때, 상기 천반빔에(100a)에 설치되는 강관 압입 볼트(200a)는 등간격으로 설치된다.(ab1, ab2, ab3,..)
그리고 상기 천반빔(100a)에 설치된 강관 압입 볼트(200a) 사이에 상기 2중관 롯드(200b)를 설치하고, 상기 천반빔(100a)에 형성된 관통공(110b)을 통해 상기 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입한다.(2단계)
상기 2단계 실행 후, 상기 천반빔(100a)에 설치된 2중관 롯드(200b)에 약액을 주입하고 인발한다.(3단계)
한편, 상기 3단계를 실행하기 전에 상기 천반빔(100a)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 두부에는 약액 주입구(D) 및 인발 장치(400)를 설치하며, 최측면에 위치한 2중관 롯드(200b)(G1)부터 일방향으로 약액 주입 및 인발을 완료한다.(G1→G2→G3...)
또한, 상기 천반빔(100a)에 설치된 2중관 롯드(200b)를 사용하여 약액을 주입한 후, 바로 인발을 시행함으로써 보강 공정을 단순화 할 수 있다.
상기 천반빔(100a)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 인발을 완료한 후, 상기 천반빔(100a)에 설치된 강관 압입 볼트(200a)에 약액을 주입하며(4단계), 이때, 상기 천반빔(100a)에 설치된 강관 압입 볼트(200a)에 약액을 주입하기 전에 약액주입구(D)를 설치하고, 각각의 강관(200a)별로 약액을 1회 주입한다.(ab1,ab2, ab3...)
상기 4단계 완료 후, 상기 천반빔(100a)에 설치된 강관 압입 볼트(200a)의 노출부를 절단하는 5단계를 실행함으로써 천반부 보강이 완료된다.
천반부 보강이 완료된 이후, 측면부 보강이 이루어지며 측면부 보강 방법은, 상기 측면빔(100b)에 형성된 관통공(110a)을 통해 상기 강관 압입 볼트(200a)를 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입한다.(6단계)
이때, 상기 측면빔(100b)에 설치되는 강관 압입 볼트(200a)는 등간격으로 설치된다.(ab1, ab2, ab3,...)
그리고 상기 측면빔(100b)에 설치된 강관 압입 볼트(200a) 사이에 상기 2중관 롯드(200b)를 설치하고, 상기 측면빔(100b)에 형성된 관통공(110b)을 통해 상기 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입한다,(7단계)
상기 7단계 실행 후, 상기 측면빔(100b)에 설치된 2중관 롯드(200b)에 약액을 주입하고 인발한다.(8단계)
한편, 상기 8단계를 실행하기 전에 상기 측면빔(100b)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 두부에는 약액 주입구(D) 및 인발 장치(400)를 설치하며, 연직방향의 하부측에 위치한 상기 측면빔(100b)에 설치된 롯드(200b)(G1)부터 상부 방향으로 약액 주입 및 인발을 완료한다.(G1→G2→G3...)
상기 측면빔(100b)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 인발을 완료한 후, 상기 측면빔(100b)에 설치된 강관 압입 볼트(200a)에 약액을 주입하며(9단계), 상기 천반부 보강 방법과 동일한 내용은 생략한다.
상기 9단계 완료 후, 상기 측면빔(100b)에 설치된 강관 압입 볼트(200a)의 노출부를 절단하는 10단계를 실행함으로써 측면부 보강이 완료된다.
그리고 막장면 보강 방법은, 상기 막장면(300)에 보강공(120a,120b)을 수평 방향의 등간격으로 다수개 형성한다.(11단계)
이때, 상기 보강공은 상부에 형성되는 상단 보강공(120a)과 하부에 형성되는 하부 보강공(120b)으로 형성된다.
또한, 하단 보강공(120b)을 선 시공하며, 상기 하단 보강공(120b)에 상기 2중관 롯드(200b)를 굴착예정구간으로 삽입한다.(12단계)
그리고 상기 하단 보강공(120b)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 두부에는 약액 주입구(D) 및 인발 장치(400)를 설치하고, 2중관 롯드(200b)에 약액 주입 및 인발을 실행한다.(13단계).(G1→G2→G3...)
상기 하단 보강공(120b) 시공 직후 상단 보강공(120a)을 시공하고, 상기 상단 보강공(120a)에 2중관 롯드(200b)를 굴착예정구간으로 삽입한다.(14단계)
그리고 상기 상단 보강공(120a)에 설치된 2중관 롯드(200b)의 두부에는 약액 주입구(D) 및 인발 장치(400)를 설치하고, 2중관 롯드(200b)에 약액 주입 및 인발을 실행함으로써 상기 막장면 보강 방법이 완료된다.(15단계).(G1→G2→G3...)
또한, 아래에는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 상기 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 대한 시공단계 방법과 내용의 일실시예를 보다 쉽게 설명하고 이해할 수 있도록 추가되는 표이다.
보강 부위 세부 공정 시공 방법 및 내용 참조

천반부
보강
1) 강관 압입 볼트(200a) 설치

2) 2중관 롯드(200b) 설치



3) 롯드(200b)에 약액 주입 및 인발







4) 강관 압입 볼트(200a) 주입







5) 강관 압입 볼트(200b) 노출부 절단
동일 간경으로 설치(ab1,ab2,ab3,...)

강관 압입 볼트(200a) 사이에 동일 간격 설치(G1,G2,G3,...)


①롯드(200b) 두부에 약액 주입구(D) 및 인발 장치(400) 설치

②약액 주입 및 롯드(200b) 인발(G1→G2→G3...)

③약액 주입 및 롯드(200b) 인발 완료


①압입볼트(200a) 두부에 약액 주입구 설치

②각 공별로 약액 주입(각 공별로 1회 주입으로 완료)

③전체공(ab1,ab2,ab3,...)주입완료


H-beam 외측으로 노출된 부위 절단
도5




도6
도7

측면부
보강
1) 강관 압입 볼트(200a) 설치


2) 2중관 롯드(200b) 설치


3) 롯드(200b)에 약액 주입 및 인발

4) 강관 압입 볼트(200a) 주입

5) 강관 압입 볼트(200b) 노출부 절단
6) 좌, 우 측부 보강
연직 방향 동일 간격으로 설치(ab1,ab2,ab3 ,...) 설치 범위는 1/3H

강관 압입 볼트(200a) 사이에 동일 간격 설치

천반부 보강 방법과 동일






좌측과 우측을 순서대로 보강

도4

막장면
보강
1) 하단 보강공(120b)














2) 상단 보강공(120a)
굴착 높이(H)의 1/3H 지점에 수평 방향, 동일 간격으로 시공

①하단 보강공(120b) 선 시공

②2중관 롯드(200b)를 하단 보강공(120b)에 주입

③각 롯드(200b) 두부에 약액주입구 및 인발 장치 설치

④G1,G2,G3,... 순서대로 롯드(200b) 주입 및 인발


①하단 보강공(120b) 시공 직후 상단 보강공(120a) 시공 시행

②하단 보강공(120b)과 천반빔(100a) 사이에서 수평 방향, 동일 간격으로 시공

③시공 순서와 방법은 하단 보강공과 동일
도4
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 강재지보 100a : 천반빔
100b : 측면빔 110 : 관통공
110a : 압입 볼트 주입 관통공 110b : 롯드 주입 관통공
120a : 상단 보강공 120b : 하단 보강공
200 : 약액주입관 200a : 강관 압입 볼트
200b : 2중관 롯드 210 : 천반부 약액주입관
220 : 막장면 약액주입관 230 : 측면부 약액주입관
300 : 막장면 310 : 막장막이
400 : 인발장치 410 : 지지프레임
420 : 롯드홀드 430 : 유압잭

Claims (10)

  1. 굴착된 굴착면에 강재지보를 세우면서 막장의 흙을 파내는 메사쉴드 터널 굴착 공법의 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법에 있어서,
    상기 지반 보강 방법은 천반부 보강, 양측면 보강 및 막장면 보강으로 이루어지되,
    상기 막장에서 가장 가까운 강재지보에는 약액주입관이 삽입되는 다수개의 관통공이 형성되고,
    상기 약액주입관이 상기 관통공을 통하여 굴착예정구간의 지반내로 삽입됨으로써, 상기 굴착면과 상기 약액주입관과의 각도가 소정각도로 이루어져 보강 사각지대의 발생을 방지하며,
    상기 소정각도는 5°내지 8°이되,
    상기 강재지보의 관통공은,
    상기 굴착면의 천반부에 설치된 상기 강재지보인 천반빔과, 양측면에 설치된 상기 강재지보인 측면빔에 형성되고,
    상기 천반빔과 측면빔은 상기 막장에서 가장 가까운 천반빔과 측면빔과, 그 다음 거리에 있는 천반빔과 측면빔으로 전후 2개의 빔이 1개조로 이루어지며,
    상기 1개조로 이루어진 천반빔 중 전방에 형성되는 상기 천반빔에는 상기 관통공이 천반빔 상의 상단부에 형성되고, 후방에 형성되는 상기 천반빔에는 상기 관통공이 천반빔 상의 하단부에 형성되며,
    상기 1개조로 이루어진 측면빔 중 전방에 형성되는 상기 측면빔에는 상기 관통공이 측면빔 상의 외측에 형성되고, 후방에 형성되는 상기 측면빔에는 상기 관통공이 측면빔 상의 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관통공을 통하여 약액주입관인 강관 압입볼트와 2중관 롯드가 교대로 동일한 간격으로 설치되어 지반 내로 삽입되어 약액이 주입되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강관 압입 볼트는 지반 내로 삽입된 측의 강관 선단부에서 1회의 약액주입이 이루어지며,
    상기 2중관 롯드는 일정간격으로 약액을 지반내로 주입시켜 구근을 형성하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2중관 롯드는 약액을 주입 후 인발되고, 상기 강관 압입 볼트는 지반 내에 묻힘으로써 상기 약액에 의해 형성된 구근과 일체화 되는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양측면 보강과, 막장면 보강은 터널 굴착 높이의 1/3이 되는 상단부에서 이루어지되,
    상기 막장면 보강은 상기 약액주입관이 일정 간격으로 상기 막장면에 삽입되어 약액을 주입함으로써, 상기 막장면의 강도를 보강하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법은,
    상기 천반빔에 형성된 관통공을 통해 상기 강관 압입 볼트를 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입하는 1단계;
    상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트 사이에 설치되는 상기 2중관 롯드를 상기 천반빔에 형성된 관통공을 통해 상기 굴착예정구간의 상부굴착면에 삽입하는 2단계;
    상기 천반빔에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 3단계;
    상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트에 약액을 주입하는 4단계;
    상기 천반빔에 설치된 강관 압입 볼트의 노출부를 절단하는 5단계; 를 포함하는 상기 천반부 보강 방법과,
    상기 측면빔에 형성된 관통공을 통해 상기 강관 압입 볼트를 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입하는 6단계;
    상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트 사이에 설치되는 상기 2중관 롯드를 상기 측면빔에 형성된 관통공을 통해 상기 굴착예정구간의 측부굴착면에 삽입하는 7단계;
    상기 측면빔에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 8단계;
    상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트에 약액을 주입하는 9단계;
    상기 측면빔에 설치된 강관 압입 볼트의 노출부를 절단하는 10단계; 를 포함하는 상기 측면부 보강 방법과,
    상기 막장면에 보강공을 수평 방향의 등간격으로 다수개 형성하는 11단계;
    상기 보강공의 하단 보강공에 상기 2중관 롯드를 굴착예정구간으로 삽입하는 12단계;
    상기 하단 보강공에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 13단계;
    상기 보강공의 상단 보강공에 상기 2중관 롯드를 굴착예정구간으로 삽입하는 14단계;
    상기 상단 보강공에 설치된 2중관 롯드에 약액을 주입하고 인발하는 15단계; 를 포함하는 막장면 보강 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 3단계와 8단계와 13단계 및 15단계를 실행하기 전에, 상기 2중관 롯드에 인발장치를 설치하되, 상기 인발장치는,
    상기 천반빔과 측면빔 또는 굴착면에 구비되는 지지프레임과, 상기 2중관 롯드를 잡아주는 롯드홀더와, 상기 지지프레임과 롯드홀더 사이에 구비되는 유압잭을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 메사쉴드 터널의 갱내 지반보강 방법.
  10. 삭제
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