KR101834847B1 - Echo-environmental construction method of tunnel portal area using mini pipe-roof - Google Patents

Echo-environmental construction method of tunnel portal area using mini pipe-roof Download PDF

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KR101834847B1
KR101834847B1 KR1020170033707A KR20170033707A KR101834847B1 KR 101834847 B1 KR101834847 B1 KR 101834847B1 KR 1020170033707 A KR1020170033707 A KR 1020170033707A KR 20170033707 A KR20170033707 A KR 20170033707A KR 101834847 B1 KR101834847 B1 KR 101834847B1
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문경선
신영완
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(주)하경엔지니어링
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Abstract

The present invention provides an environmentally-friendly method to construct a portal part of a tunnel using a mini pipe-roof. According to the present invention, since a high strength mini pipe-roof is previously constructed on the outside of a tunnel excavation line at long depth while a natural slope of a tunnel portal part is kept without excavation, stability of the tunnel portal part is secured, and then a cross section of a tunnel is excavated to exclude or minimize a cut-off area of the tunnel portal part, thereby not generating earth construction of the tunnel portal part. Moreover, before excavation of the tunnel, the mini-pipe roof is previously and horizontally constructed on the natural slope of the tunnel portal part in one or two stages on the outside of a tunnel excavation line at the long depth according to a ground condition, thereby largely improving strength characteristics of the ground around the tunnel by securing strength of the mini-pipe roof and sufficient grouting curing time; and using stability of the natural slope stabilized for a long period, the tunnel portal part is able to be continuously excavated without additional reinforcement to the tunnel portal part where the mini-pipe roof is installed. Moreover, to form the tunnel portal part required in accordance with a topology, a ground condition, a roof fall risk of a tunnel portal slope, tunnel door type, and the like of the tunnel portal part, an external free field of the mini-pipe roof is adjusted, and an apparatus to partially remove an upper part of a tunnel door steel rib for construction is applied; thereby being able to adjust a position of a cut-and-cover tunnel from the inside of the tunnel. According to the present invention, the method comprises a position selection step, a mini-pipe roof installation step, a steel rib installation step, a removal step, a concrete lining deposition step, and a backfilling step.

Description

미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법{ECHO-ENVIRONMENTAL CONSTRUCTION METHOD OF TUNNEL PORTAL AREA USING MINI PIPE-ROOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an echo-tunnel construction method using a mini-pipe loop,

본 발명은 친환경 터널 갱구부 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 터널 공사시 갱구부(Portal Area) 자연사면을 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프(Mini Pipe-roof)를 터널 굴착형상 외측에 장심도로 선시공하여 안정화시킨 후 터널단면을 굴착함으로써 갱구부 절취면적을 배제하거나 최소화하는, 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a method of constructing an eco-friendly tunnel shaft, and more particularly, to a method of constructing an eco-friendly tunnel shank in which a high strength mini pipe- The present invention relates to an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini-pipe loop that excludes or minimizes a shank cut-out area by excavating a tunnel section after stabilizing it by long depth.

일반적으로, 도로, 철도, 지하철, 수로 및 통신구와 같은 사용 목적과 지형적인 특성을 고려하여 터널(Tunnel)의 평면 및 종단선형이 계획되며, 터널의 입구 및 출구 갱구부(또는 NATM 시점 및 종점)는 계획된 종단선형에 따라 터널 갱구부의 지반 및 토피조건을 종합적으로 고려하여 안정성 확보가 용이한 위치에 형성시킨다.In general, the planar and longitudinal alignment of tunnels are planned considering the purpose and geographical characteristics such as roads, railways, subways, waterways and communication facilities, and the entrance and exit shafts (or NATM point and end point) Is formed in a position where it is easy to secure stability by comprehensively considering the ground and toe conditions of the tunnel shaft according to the planned longitudinal line type.

도 1은 국내설계기준에 따른 터널 갱구부 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a structure of a tunnel shaft according to a domestic design standard.

도 1에 도시된 바와 같이, 터널 구간은 개착터널 및 갱문 구조물, 터널 갱구부 및 터널 일반부로 이루어지며, 전체 터널구간 중에서 터널 갱구부(Portal Area)는 지반조건이 불량하고 터널 아칭효과를 크게 기대할 수 없기 때문에 터널의 구조적인 안정성 확보측면에서 가장 취약한 위치로 평가되어, 국내설계기준에 따르면 터널 길이방향으로 터널직경(D)의 1.0~2.0배 영역 및 1.5D 이하의 토피고(H) 영역을 터널 갱구부로 규정하여 적극적인 보강대책을 적용하여 안정성을 확보하도록 명시하고 있다.As shown in FIG. 1, the tunnel section is composed of an open tunnel, a gantry structure, a tunnel shaft section, and a tunnel general section. In the entire tunnel section, the tunnel area is poor and the tunneling effect is highly expected (D) of the tunnels in the direction of the length of the tunnel, and the area of the topography (H) below 1.5D according to the domestic design standards. And the tunnel shaft section, and stipulates to secure stability by applying active reinforcement measures.

특히, 기존 터널 갱구부는 대규모 절취 비탈면 형성과 터널 접속부에 대한 되메움으로, 지진에 의한 영향을 가장 크게 받는 구조로, 국내설계기준에서는 터널 운용 중에 작용할 수 있는 다양한 정적하중 및 지진하중에 대하여 안정성이 확보될 수 있도록 갱구부 비탈면 안정화 대책과 적정한 구조설계를 통한 터널 갱구부 개착터널 설치 및 접속부 계획을 수립하도록 명시되어 있다.In particular, the existing tunnel shafts have the largest impact due to the earthquake due to large slope slope formation and rebound of the tunnel connection. In domestic design standards, stability against various static loads and seismic loads, It is stipulated that the tunnel slope tunnel installation and connection plan should be established through measures to stabilize the slope of the shaft section and appropriate structural design so as to be secured.

따라서 종래의 터널 갱구부 형성기술은 안정성 및 터널 굴착을 위한 작업부지 확보를 위하여 암반(연암 및 경암) 또는 최소 풍화암 피복이 확보되는 위치에 갱구부 비탈면을 절취하여 터널 입·출구 갱구부(또는 NATM 시점 및 종점)형성하고, 대구경 강관보강 그라우팅으로 터널 굴착선 외부에 다단으로 보강한다.Therefore, in the conventional tunnel shaft forming technology, the slope of the shaft portion is cut at the position where the rock (soft rock and light rock) or the minimum weathered rock cover is secured in order to secure the stability and work site for tunnel excavation, Point and end point), and reinforced by large-diameter steel pipe reinforcement grouting to the outside of the tunnel excavation line.

한편, 도 2a 내지 도 2c는 각각 종래의 기술에 따른 터널 갱구부 설계 및 시공방법의 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2a 및 도 2b는 지반조건이 불량한 급경사 및 편경사 지형의 갱구부에 대절취 비탈면을 형성해야 하는 것을 나타내며, 도 2c는 기존 터널 갱구부 설계 및 시공기술에 의한 문제점의 해결방안으로서, 절토옹벽을 설치하는 것을 나타내며, 이러한 절토옹벽은 시공성 및 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다.2A and 2B are diagrams for explaining the problems of the design and construction method of the tunnel shaft according to the prior art. Figs. 2A and 2B are views for explaining problems of the tunnel shank portion design and construction method, And FIG. 2C shows that a cut-off retaining wall is provided as a solution to the problem caused by the design and construction techniques of existing tunnel shafts. Such a cut-off retaining wall has a problem of poor workability and economical efficiency.

구체적으로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부 비탈면 굴착에 의한 절취면적은 양호한 지반조건 및 완만한 지형경사를 나타낼 경우, 기존 터널 갱구부 설계 및 시공방법을 적용하여도 소규모로 형성되어 터널 갱구부 비탈면 및 터널 안정성과 시공성이 모두 확보되지만, 실제 터널 갱구부 현장조건은 급경사, 편경사 지형 및 깊은 심도로 분포한 토사 및 풍화암 분포조건 등에 의하여 대규모 터널 갱구부 절취면적이 발생되는 경우가 더욱 많이 존재한다.Specifically, as shown in FIG. 2A, when the slope area of tunnel slope section slope excavation shows good ground conditions and a gentle slope of the terrain slope, the tunnel slope portion design and construction method are applied, Although the tunnel slope slope and tunnel stability and construction are all secured, the field condition of the actual tunnel shafts is more likely to occur due to the condition of the distribution of the soil and weathered rock distributed in the steep slope, the superficial slope topography and the deep depth, exist.

또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부에 대절취 비탈면 및 절토옹벽을 형성할 경우, 절토옹벽의 운용 중에 비탈면 낙석, 낙반 등의 위험성이 상존하여 유지관리 측면에서 매우 불량하고, 또한 운전자에게 위압감을 주어 차량 운행의 안전성 측면에서 매우 불량하다는 문제점이 있다.As shown in FIG. 2C, when the slope slope and the slope retaining wall are formed in the tunnel shaft portion, there is a risk that the slope falls and slopes down during operation of the sliced retaining wall, which is very poor in terms of maintenance, There is a problem in that it is very poor in terms of safety of vehicle operation.

또한, 도 2d에 도시된 바와 같이, 근래 선형계획의 직선화에 의한 교량 및 성토구간에 접속되어 계획된 터널, 갱구부의 급한 지형경사에 의하여 무한절취 비탈면이 발생되는 터널, 갱구부에 근접하여 기존 보안물건(주거지, 축사 및 문화재 등)이 존재하여 갱구 비탈면 형성이 곤란한 터널 등의 경우에는 일반적인 기존 갱구부 설계 및 시공방법을 적용할 경우 과도하게 터널 갱구부의 비탈면을 절취하여야 하고, 비탈면 보강 및 비탈면 절토옹벽 등 무리한 시공으로 주변환경 훼손이 크고, 또한, 시공성 및 경제성이 매우 불량하게 된다.Further, as shown in Fig. 2 (d), as shown in Fig. 2 (d), a tunnel and a tunnel in which an unlimited sloping slope is generated due to a rapid terrain inclination of a tunnel portion connected to a bridge and a covered soil section by a linearization of a recent linear plan, In the case of tunnels in which the slope slope is difficult to form due to the existence of a slope (housing, housing, cultural properties, etc.), slope slope of the tunnel shaft portion should be excessively cut when a conventional shank part design and construction method is applied, and slope reinforcement and slope- Etc., the damage to the surrounding environment is large and the workability and economical efficiency are very poor.

한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 대구경(직천공) 강관보강 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면으로서, 도 3의 a)는 사시도이고, 도 3의 b)는 측면도이다.FIG. 3 is a schematic view for explaining a large-diameter (straight-through) steel pipe reinforcing grouting method according to the prior art, wherein FIG. 3 (a) is a perspective view and FIG. 3 (b) is a side view.

도 3의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부는 지속적인 풍화작용으로 지반의 강도 및 변형특성이 불량한 토사 및 풍화암층이 깊게 분포하여 터널 천장 및 아치부의 안정성을 확보하기 위하여 터널 굴착 중에, 대구경 강관보강 그라우팅(10) 을 종방향 6.0m간격으로 터널 굴착선 외측 지반에 시공한다. 이에 따라 터널 굴착을 6.0m마다 정지시킨 상태에서 대구경 강관보강 그라우팅(10)을 시공하므로, 대구경 강관(10) 천공, 주입재 주입 및 양생 등의 추가적인 시공 공정으로 굴착공정이 복잡하고, 이에 따라 시공효율이 저하되어 공사기간이 증가되는 상황이 발생된다.As shown in Figs. 3 (a) and 3 (b), the tunnel shank is deeply dispersed in the soil and weathered rock layers having poor strength and deformation characteristics of the ground due to continuous weathering, Large-diameter steel pipe reinforced grouting (10) is installed in the ground outside the tunnel excavation line at 6.0 m intervals in the longitudinal direction. As a result, the excavation process is complicated by the additional construction process such as drilling of the large diameter steel pipe 10, injection of the injection material, and curing, so that the construction efficiency And the construction period is increased.

또한, 대구경 강관보강 그라우팅(10)의 충분한 양생시간을 확보할 수 없는 현장의 시공여건을 고려할 때, 터널 주변지반 조건이 매우 불량한 터널에서 대구경 강관보강 그라우팅을 시공하였음에도 불구하고 터널 굴착 중에 과대변위 발생 및 응력집중에 의한 지보재 변상 등의 문제가 발생되는 하나의 원인으로 작용하고 있다.Considering the construction conditions of the site where the sufficient curing time of the large-diameter steel pipe reinforced grouting (10) can not be ensured, excessive grouting was performed during the tunnel excavation despite the construction of the large- And stress relieving due to stress concentration.

한편, 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2005-66024호에는 "직접 굴착식 터널 갱구 가시설 시공방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 구조용 탄소강관 및 제거식 앵커에 의해 터널 갱구부 비탈면의 절취를 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.As a prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-66024 discloses an invention entitled " a method of constructing a direct-excavated tunnel shafts, "but the structure carbon steel pipe and the removal anchor are used to cut Can be minimized.

하지만, 종래의 기술에 따른 직접 굴착식 터널 갱구 가시설 시공방법에 따르면, 1) 완경사 지형 구조용 탄소강관 정치연장을 증대시켜야 하는 문제점, 2) 터널 갱구부 토사 및 풍화암 지반 제거식 앵커설치가 곤란하다는 문제점, 3) 갱구부 개착터널을 형성하는 것이 곤란하다는 문제점, 및 4) 갱구부 터널구간을 단계적으로 강관보강 그라우팅을 보강해야 하는 문제점이 있다.However, according to the conventional construction method of direct-excavation tunnel shafts, it is necessary to 1) increase the extension of the carbon steel pipe for the mild terrain structure, 2) to install the anchor of the tunnel shaft and to remove the weathered rock foundation , 3) it is difficult to form a shank tuning tunnel, and 4) grouting of steel pipe reinforcement needs to be augmented stepwise in the tunnel section of the shaft.

구체적으로, 1) 완경사 지형 구조용 탄소강관 정치연장을 증대시키는 문제점은, 탄소강관 정치를 위한 가시설을 완만한 터널 갱구부에 설치할 경우, 탄소강관의 설치 연장이 길어져서 구조적인 안정성 저하의 위험성이 크다는 것이다. 또한, 2) 터널 갱구부 토사 및 풍화암 지반 제거식 앵커의 설치가 곤란하다는 문제점은, 탄소강관 정치를 위한 가시설을 갱구부 자연사면에 고정시키기 위한 제거식 앵커는 갱구부 지반조건이 불량할 경우, 앵커력 발휘가 어려우며 설계앵커력 발휘를 위하여 깊은 심도에 정착시켜야 하는 문제가 발생되어 시공성 및 경제성 측면에서 매우 불리하다는 것이다. 또한, 3) 갱구부 개착터널을 형성하는 것이 곤란하다는 문제점은, 토사 및 풍화암부에 개착터널 기초가 형성되는 형태로서 기초 지지력 및 침하 안정성을 확보하기 곤란하며, 또한, 전체 터널구간 중에서 터널 갱구부는 내진성능이 확보되어야 하므로, 본선터널 콘크리트 라이닝이 갱구부까지 확장되면, 구조적 안정성 측면에서 불리하고, 설계기준상 내진설계가 불가하다는 것이다. 또한, 4) 갱구부 터널구간을 단계적으로 강관보강 그라우팅을 보강해야 하는 문제점은, 터널 갱구부 2.0D 영역(L=20.0~30.0m)에 대한 단계적인 강관보강 그라우팅 설치를 위하여 종방향 6.0m간격으로 터널 막장을 정지시켜야 하므로 시공성이 불리하다는 것이다.Specifically, (1) the problem of increasing the extension of the carbon steel pipe for mild terrain structure is that the installation time of the carbon steel pipe is long and the risk of structural stability deterioration is high when the hypothetical theory for carbon steel pipe is installed in a gentle tunnel shaft. will be. 2) The problem that it is difficult to install the anchor of the tunnel slope soil and the weathered rock foundation is that the removal anchor to fix the hypothetical specimen for the carbon steel pipe to the slope natural slope, It is difficult to exert an anchor force, and it is very disadvantageous in terms of workability and economical efficiency due to the problem of being fixed at a deep depth in order to exert the design anchor force. 3) It is difficult to form a tunnel opening tunnel. It is difficult to secure a foundation supporting force and a settlement stability as a form of a tunnel foundation formed on the soil and weathered portion, and the tunnel shaft portion of the whole tunnel section Since the seismic performance should be secured, if the main line tunnel concrete lining is extended to the shank, it is disadvantageous in terms of structural stability and seismic design is not possible by design criteria. 4) In order to install step-by-step steel-reinforced grouting for the 2.0D area (L = 20.0 ~ 30.0m) of the tunnel shaft part, the problem of reinforcing the steel pipe reinforcement grout step by step in the tunnel part of the shaft part, The tunnel construction must be stopped and thus the workability is disadvantageous.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1041301호에는 "터널굴착방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 터널 갱구부 자연사면에 지지관체를 암반부까지 수평으로 관입시켜 갱구부 비탈면을 절취하여 최소화시킬 수 있다는 특징이 있다.On the other hand, Korean Patent Registration No. 10-1041301 discloses an invention entitled "Tunnel Excavation Method ", which is a method of horizontally penetrating a support tube body to a rock portion on a natural slope of a tunnel shaft portion, It can be minimized by cutting.

하지만, 종래의 기술에 따른 터널굴착방법의 경우, 터널 갱구 지형 및 터널 선형계획에 의한 토공계획이 배제되어 있고, 관입장비 및 대형 관입장비가 필요하다는 문제점이 있으며, 또한, 갱구부 개착터널 최소단면 확보가 어렵고, 기초 지지력 확보 곤란 등의 실제 설계 및 시공이 곤란하다는 문제점이 있다.However, in the case of the tunnel excavation method according to the related art, there is a problem that excavation plans based on the tunnel shaft topography and the tunnel linearization plan are excluded, intrusion equipment and large intrusion equipment are required, There is a problem that it is difficult to secure the basic supporting force, and the actual design and construction such as difficulty in securing the basic supporting force are difficult.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-121643호에는 "친환경 터널링 공법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 시트파일을 이용하여 터널 갱구부 비탈면 절취를 최소화할 수 있다는 특징이 있다.As another prior art, Korean Patent No. 10-121643 discloses an invention entitled " environmentally friendly tunneling method ", which is characterized in that the slope slope of a tunnel shaft portion can be minimized by using a sheet file.

하지만, 종래의 기술에 따른 친환경 터널링 공법에 따르면, 1) 시트파일 가이드를 정치시키기 위한 터널 갱구부 비탈면을 굴착해야 하는 문제점, 2) 시트파일을 수평방향으로 항타해야 하는 문제점 및 3) 개착터널과 본선 콘크리트 라이닝 접속부의 구조가 취약하다는 문제점이 있다.However, according to the eco-friendly tunneling method according to the related art, there is a problem that 1) the tunnel slope slope surface for setting the sheet pile guide is to be excavated, 2) the sheet pile is to be pushed in the horizontal direction, and 3) There is a problem that the structure of the main line concrete lining connection portion is weak.

구체적으로, 1) 시트파일 가이드를 정치시키기 위한 터널 갱구부 비탈면을 굴착해야 한다는 문제점은, 예를 들면, 편경사 지형을 나타내는 경우, 시트파일 가이드 정치를 위한 터널 갱구부 비탈면 굴착으로 인해 편측으로 대절토 비탈면이 형성되며, 또한, 교량 및 성토부와 터널이 접속되는 협소한 위치에 터널 갱구부를 형성시켜야 하는 경우, 시트파일 가이드 정치영역을 확보하지 못하므로 실제 적용성이 매우 불리하다는 것이다. 또한, 2) 시트파일을 수평방향으로 항타해야 하는 문제점은, 실제 시트파일은 토사에 항타가 가능하지만, 풍화암 이상의 암반에서는 항타가 불가하며, 대형 항타장비가 시트파일 가이드 정치장치 후방에 위치하여야 하므로 시공성이 매우 불리하고 공사중 시공 위험성이 존재한다는 것이다. 특히, 시트파일을 수평방향으로 항타할 경우, 직진성 확보가 곤란하고 시공 효율이 매우 저하될 수 있다. 또한, 3) 개착터널과 본선 콘크리트 라이닝 접속부의 구조적 문제점은, 토사 및 풍화암부에 개착터널 기초가 형성되는 형태로서, 기초 지지력 및 침하 안정성을 확보하기 곤란하고, 또한, 전체 터널구간 중에서 터널 갱구부는 내진성능이 확보되어야 하므로, 본선터널 콘크리트 라이닝이 갱구부까지 확장되는 형태이기 때문에 구조적 안정성 측면에서 불리하고 기준상 내진설계가 불가하다는 것이다.Specifically, 1) the problem that the slope slope of the tunnel shafts for digging the sheet pile guide should be excavated, for example, in the case of a super-sloping slope, due to the tunnel slope slope excavation for the sheet- And the tunnel pillar portion is formed at a narrow position where the bridge and the embankment portion are connected to the tunnel, the actual application is very disadvantageous because the sheet pile guide can not be secured. 2) The problem of hitting the sheet file in the horizontal direction is that the actual sheet file can be hammered to the soil, but the hammering is not possible in the rock over the weathered rock, and the large hammering device must be located behind the seat file guide The construction is very disadvantageous and there is a risk of construction during construction. Particularly, when the seat file is driven in the horizontal direction, it is difficult to secure the straightness and the construction efficiency may be very low. 3) The structural problem of the unfolding tunnel and the main-line concrete lining connection portion is that it is difficult to secure the foundation supporting force and the settlement stability in the form of the unfolded tunnel foundation formed in the soil and weathered portion. In addition, Since seismic performance is to be secured, it is disadvantageous in terms of structural stability because the main tunnel tunnel lining is extended to the shafts.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1184255호에는 "무갱문 터널 구조물의 시공방법 및 그 방법에 사용되는 강판구조물"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 터널 갱문 자연사면에 대하여 H형 강지보를 선행 관입시켜 가이드를 구축한 상태에서 터널 형상의 세그먼트 강판구조물을 H형 강지보 가이드 사이에 압입시킴으로써 터널 갱구부 절취를 최소화할 수 있다는 특징이 있다.On the other hand, as another prior art, Korean Patent No. 10-1184255 discloses an invention entitled "Method of constructing a gangway tunnel structure and a steel plate structure used in the method" Shaped steel plate structure is inserted between the H-shaped steel beam guide in a state in which the guide is constructed by penetrating the steel girder beam ahead of the tunnel, so that the slip of the tunnel shaft can be minimized.

하지만, 종래의 기술에 따른 무갱문 터널 구조물의 시공방법에 따르면, H형 강지보 가이드 및 강판구조물 설치(압입)를 위한 대형장비가 필요하고, 협소한 갱구부의 작업공간 확보가 곤란하며, 지반 내의 강재 압입에 의한 공사기간이 증대된다는 문제점이 있고, 또한, 대량의 강재를 적용함으로써 비경제적이고, 갱구부 개착터널 최소단면 확보가 어려우며, 기초 지지력 확보 곤란 등의 실제 설계 및 시공에 제한적이라는 문제점이 있다.However, according to the conventional method of constructing a gangway tunnel structure, large equipment is required for installing an H-shaped steel beam guide and a steel plate structure (press-fitting), it is difficult to secure a work space for a narrow shaft portion, There is a problem in that the construction period due to the press-fitting of the steel is increased. Moreover, application of a large amount of steel is uneconomical, and it is difficult to secure the minimum section of the shaft of the shafts section and limitation in actual design and construction .

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1665515호에는 "원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법 및 구조"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 직천공 강관다단 그라우팅을 이용하여 터널 갱구부 비탈면을 무절취 형성할 수 있다는 특징이 있으며, 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.As another prior art, Korean Patent Registration No. 10-1665515 discloses an invention entitled " Method and structure for constructing a multi-stage tunnel with straight perforated steel pipe without cutting ground slab ", which uses a multi- It is possible to form the oblique slope without cutting, and will be described in detail with reference to Figs. 4 and 5. Fig.

도 4는 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining a method of constructing a multi-stage tunnel construction of a seamless perforated steel pipe without cutting a paperboard according to a conventional technique, and FIG. 5 is a view showing a multi-stage tunnel construction of a seamless perforated steel pipe shown in FIG.

도 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법은, a) 터널이 시작되는 곳의 토사층(21), 풍화층(22) 및 기반암(23)으로 이루어진 지반(20)에 터널 형상으로 천공지점들을 표시하는 단계; b) 표시된 천공지점들에 직천공 방식으로 천공하면서 강관(30)을 암반층까지 삽입하는 단계; c) 강관(30)을 이용하여 지반(20)을 그라우팅하는 단계; d) 강관(30)을 후부로 연장하여 지반(20)에서 돌출되게 함과 동시에 강관(30)의 후단부들이 수직면상에 위치하게 하는 단계; e) 강관(30)의 내측에 강지보재(40)를 설치하고, 강관(30)의 내측에 숏크리트(50)를 타설하여 강관(30)과 강지보재(40)를 일체화시키는 단계; f) 강관(30)의 내측 지반(20)을 굴진하여 터널을 굴착하는 단계; g) 터널을 굴착한 후 강관(30)의 후단부에 터널갱문(60)을 설치하는 단계; 및 h) 터널갱문(60)을 설치한 후 강관(30)들의 노출된 외측과 지반(20)의 일부를 덮도록 복토(70)하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 복토(70)를 함으로써 터널갱구부의 토피를 형성할 수 있고, 동시에 지반(20)을 압축하여 비탈면의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 강지보재(40)와 강관(30)이 터널갱구부의 구조물로 이용됨으로써, 터널갱구부의 지반(20)의 붕괴나 낙반이 방지되고, 터널갱구부의 시공이 안전하고 용이하며, 상기 강관(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 양측에 결속부(31)를 구비하여 서로 결속됨으로써, 강관들(30) 상호 간의 결합강도를 증가시킬 수 있다.4, a method for constructing a multi-stage tunnel construction of a seamless perforated steel pipe without cutting a ground sheet according to a conventional technique comprises the steps of: a) forming a foundation (21), a weathering layer (22) 20) in the form of a tunnel; b) inserting the steel pipe (30) to the rock layer by perforating the marked holes at the drilled holes; c) grouting the ground (20) using a steel pipe (30); d) extending the steel pipe (30) to the rear to protrude from the ground (20), and placing the rear ends of the steel pipe (30) on a vertical plane; e) providing a steel support member (40) inside the steel pipe (30) and casting a shotcrete (50) inside the steel pipe (30) to integrate the steel pipe (30) and the steel support member (40); f) drilling the inner ground (20) of the steel pipe (30) to excavate the tunnel; g) installing the tunnel gate 60 at the rear end of the steel pipe 30 after excavating the tunnel; And h) installing the tunnel gate 60 and covering the exposed outer side of the steel pipes 30 and a portion of the ground 20, The toe of the shaft portion can be formed, and at the same time, the ground 20 can be compressed to secure the stability of the slope surface. In addition, by using the steel support 40 and the steel pipe 30 as a structure of the tunnel shaft, it is possible to prevent collapse and fall of the ground 20 in the tunnel shaft, to secure the construction of the tunnel shaft, 30 may have binding portions 31 on both sides thereof and are coupled to each other as shown in Fig. 5, so that the bonding strength between the steel pipes 30 can be increased.

하지만, 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법은, 1) 관입 강관을 횡방향 결속해야 하는 문제점, 2) 공사용 갱문 갱구부 전방설치에 의한 긴 연장의 개착터널구간 형성의 문제점 및 3) 개착터널 소요 두께(500㎜ 이상)를 확보할 수 없다는 문제점이 있다.However, according to the conventional technique, the method of constructing a multi-stage tunnel with straight perforated steel pipe without cutting the ground slab has the following problems: 1) to bind the intrusion steel pipe in the horizontal direction, 2) And 3) it is not possible to secure the required thickness of the opening tunnel (500 mm or more).

구체적으로, 1) 관입 강관을 횡방향 결속해야 하는 문제점은, 직천공 강관보강 그라우팅의 강관은 강관 선단의 직천공 굴착 비트에 매달려 천공홀 안으로 끌려들어가는 형태로서, 강관에 관입압을 재하할 수 없으나, 돌출된 강관 결속장치를 갱구부 지반에 관입시키기 위해서 별도로 상당한 관입압의 재하가 필요하므로, 실제 시공이 불가능하다는 것이다. 또한, 강관 결속장치에 의한 갱구부 지반 내의 강관관입은 강관자체 및 결속장치의 마찰에 의하여 기설치된 강관의 변형 및 강관설치 주변지반의 이완을 발생시켜 보강 효과를 크게 기대할 수 없는 상황을 발생시킬 가능성이 매우 크다는 것이다. 예를 들면, 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법은, 다수의 비개착식 공법을 응용하여 터널 갱구부에 적용한 사례로서, 강관 관입 중에 강관변형 및 주변지반 이완으로 인한 지반침하가 발생된 사례가 실제로 다수 존재하고 있다.Specifically, 1) the problem of transverse binding of the intrusion steel pipe is that the steel pipe of the straight grooved steel pipe reinforced grouting is dragged into the perforation hole by hanging from the straight drilling bit at the end of the steel pipe, and the penetration pressure can not be applied to the steel pipe , It is impossible to actually install the steel pipe binding apparatus because it requires a considerable penetration pressure load in order to penetrate the projected steel pipe binding apparatus into the shaft portion. In addition, the intrusion of the steel pipe in the shaft portion of the shaft by the steel pipe binding device causes the deformation of the steel pipe pre-established by the friction between the steel pipe itself and the binding device and the loosening of the ground around the steel pipe installation, Is very large. For example, the conventional multi-stage tunnel construction method of seamless perforated steel pipe without cutting ground slabs is applied to a tunnel shaft portion by applying a plurality of non-slip type construction methods. In the case of steel pipe deformation, There are actually many cases of settlement.

또한, 2) 공사용 갱문 갱구부 전방설치에 의한 긴 연장의 개착터널구간을 형성해야 한다는 문제점은, 터널 갱구 외부에 긴 연장의 개착터널 형성은 전체 터널연장의 증대에 의한 공사비가 증가하며, 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법이 적용되는 갱구 위치는 교량 및 성토부와 터널이 접속되는 조건에서는 대부분 개착터널 연장을 길게 형성시킬 수 없는 제한적인 현장상황이므로 실제 적용성이 매우 불리하며, 또한, 개착터널을 길게 형성시킬 수 있어도, 토사 및 풍화암부에 개착터널 기초를 형성시킴에 따라, 기초 지지력 및 침하 안정성을 확보하기 곤란하다는 것이다. 또한, 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법에서 제안한 면벽식 갱문을 제외한 원통절개, 벨마우스, 버드비크형 등의 갱문을 적용시 되메움이 되지 않는 구간이 발생되어 터널 갱구부의 지형 및 지반조건에 순응하는 갱문 선택의 측면에서 제한이 존재한다.2) The problem of forming an extended tunnel section of the long extension by installing the gantry forklift in front of the building is due to an increase in the construction cost due to the extension of the entire tunnel, The location of the shafts to which the multi-stage tunnel construction method is applied is limited to the fact that the extension tunnel can not be formed long in the condition that the bridge and the embankment are connected with the tunnel. It is disadvantageous and it is difficult to secure the foundation supporting force and the settlement stability by forming the foundation of the unfolded tunnel on the soil and weathered rocks even if the unfolded tunnel can be formed long. In addition, in the method of constructing a multi-stage tunnel with straight perforated steel pipe without cutting the ground sheet according to the prior art, when a gantry such as a cylindrical incision, a bellmouth, a birdcage, There are limitations in terms of choosing gates to comply with negative topography and ground conditions.

또한, 3) 개착터널 소요 두께(500㎜ 이상)를 확보할 수 없다는 문제점은, 터널 외부에 시공되는 개착터널은 지진하중을 포함한 외부 작용하중을 직접 받는 구조로서, 일반적으로 500㎜ 이상의 두께와 철근을 보강하는데, 종래 기술은 본선 터널 콘크리트 라이닝 단면(T=300㎜)이 확장된 형태로 개착터널 최소 소요 두께 및 철근 보강량을 확보하기 곤란한 구조로서, 설계기준상 내진성능 확보가 불가하다는 문제점이 있다.3) The problem that the required tunneling thickness (500mm or more) can not be secured is due to the fact that the tunnels installed outside the tunnels are structures that receive direct external loads including seismic loads. Generally, The conventional technique has a problem in that it is difficult to secure the minimum required thickness of the tunnel and the amount of reinforcing steel reinforcement in the form of an extension of the section of the main line tunnel concrete lining (T = 300 mm) have.

대한민국 공개특허번호 제2016-26343호(공개일: 2016년 3월 9일), 발명의 명칭: "직진성을 향상시키기 위한 장대 강관 직천공 장치 및 이를 이용한 미니 파이프루프 시공방법"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-26343 (published on Mar. 9, 2016), entitled " Long Pipe Tube Punching Device for Improving Straightness and Mini Pipe Loop Construction Method Using the Same & 대한민국 등록특허번호 제10-1665515호(출원일: 2016년 1월 26일), 발명의 명칭: "원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공방법 및 구조"Korean Patent No. 10-1665515 filed on Jan. 26, 2016, entitled "Method and structure for a multi-stage tunnel construction of a straight-perforated steel pipe without cutting ground, 대한민국 등록특허번호 제10-1184255호(출원일: 2011년 12월 14일), 발명의 명칭: "무갱문 터널 구조물의 시공방법 및 그 방법에 사용되는 강판구조물"Korean Patent No. 10-1184255 filed on Dec. 14, 2011, entitled "Method of constructing a gangway tunnel structure and steel plate structure used in the method" 대한민국 등록특허번호 제10-121643호(출원일: 2011년 7월 7일), 발명의 명칭: "친환경 터널링 공법"Korean Patent No. 10-121643 filed on July 7, 2011, entitled " Environmentally Tunneling Method " 대한민국 등록특허번호 제10-1041301호(출원일: 2010년 7월 29일), 발명의 명칭: "터널굴착방법"Korean Patent No. 10-1041301 filed on July 29, 2010, entitled "Tunnel Excavation Method" 대한민국 공개특허번호 제2005-66024호(공개일: 2005년 6월 30일), 발명의 명칭: "직접 굴착식 터널 갱구 가시설 시공방법"Korean Unexamined Patent Publication No. 2005-66024 (Publication Date: June 30, 2005), entitled "

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 터널 공사시 갱구부 자연사면을 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프를 터널 굴착형상 외측에 장심도로 선시공하여 안정화시킨 후, 터널단면을 연속적으로 굴착하여 갱구부 절취면적을 배제하거나 또는 최소화하여 갱구부 토공을 발생시키지 않는, 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, a technical problem to be solved by the present invention is to provide a high-strength mini-pipe loop with a long slope outside the tunnel excavation shape, The present invention provides an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini-pipe loop that excavates the shank portion continuously or excludes the shank cut-out area or minimizes the shank cut-off area.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프를 지반조건에 따라 터널 굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향 장심도로 선시공하여 고강도 미니 파이프루프의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간 확보에 의한 터널 주변 지반의 강도특성을 크게 개선하고 오랜 기간 안정화된 자연사면의 안정성을 이용함에 따라, 미니 파이프루프가 설치된 갱구부에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 굴착하여 시공성을 개선하고 공사기간을 단축시킬 수 있는, 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 연속적으로 시공방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a mini-pipe loop on a natural slope of a tunnel shaft with a horizontal directional depth to the outside of the tunnel excavation line in one or two stages before tunnel excavation according to the ground conditions, Strength and sufficient grouting By improving the strength characteristics of the ground around the tunnel by securing the curing time and taking advantage of the stability of the natural slope for a long period of time, it is possible to excavate the tunnel shaft without additional reinforcement in the shaft section of the mini- And to provide a continuous construction method of an eco-friendly tunnel shaft using a mini-pipe loop which can shorten the construction period.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문형식 등에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 미니 파이프루프의 외부 자유장을 조절하고 공사용 갱문 강지보 상부 부분 철거장치를 적용함으로써 개착터널의 위치를 터널 내측에 설치할 수 있는, 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to adjust the external free length of a mini-pipe loop to form a required tunnel shaft according to the topography of the tunnel shaft, the ground condition, the risk of the slope descending slope, The present invention provides a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop in which the position of the unfolded tunnel can be installed inside the tunnel by applying a demolition device of the upper part of the river bank.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법은, a) 터널 선형 및 터널규모를 고려하여 터널 갱구부 위치를 선정하는 단계; b) 터널 굴착면적에 대응하는 식생 벌개제근 영역을 형성하는 단계; c) 터널 갱구부 자연사면에 노출되지 않고 매립되도록 터널 갱구부 지반조건을 고려한 계획심도까지 터널 굴착선 외부에 직천공으로 미니 파이프루프를 상기 식생 벌개제근 영역에 시공하는 단계; d) 상기 미니 파이프루프의 하부로 터널 갱구부를 굴착하여 터널 갱구부 굴착영역을 형성시키고, 터널 갱구부 굴착영역에 터널 갱구부 자연사면 보강용 고강도 강지보를 설치하여 공사용 갱문이 터널 갱구부 자연사면을 걸쳐 일부 노출되도록 시공하는 단계; e) 연속적으로 단계별 본선터널을 굴착하고, 지보재를 설치하는 단계; f) 상기 일부 노출된 공사용 갱문 상부만을 터널 갱구부 자연사면 경사에 맞추어 철거하는 단계; g) 본선터널 콘크리트 라이닝을 타설하는 단계; 및 h) 상기 상부가 철거된 공사용 갱문에 개착터널 및 갱문을 형성시키고 되메움재를 포설하는 단계를 포함하되, 상기 c) 단계에서 터널 갱구부 자연사면을 굴착하지 않고 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프를 터널 굴착선 외측에 장심도로 선시공하여 터널 갱구부의 안정성을 확보하며, 상기 f) 단계에서, 강지보 철거장치를 이용하여 공사용 갱문 강지보의 상부 부분만을 철거하여 개착터널의 위치를 터널 내측으로 조절할 수 있도록 하게 된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop, comprising the steps of: a) selecting a position of a tunnel shaft in consideration of a tunnel linear shape and a tunnel size; b) forming a vegetation-rich zone corresponding to the tunnel excavation area; c) constructing a mini-pipe loop on the outside of the tunnel excavation line to the planned depth considering the ground condition of the tunnel shaft to be buried without being exposed to the natural slope of the tunnel shaft; d) a tunnel shaft portion is drilled to the lower portion of the mini pipe loop to form an excavation region of the tunnel shaft portion, and a high strength steel beam for reinforcing a natural slope of the tunnel shaft portion is installed in the tunnel shaft excavation region, So as to be partially exposed; e) continuously excavating the step-by-step main tunnel and installing the support material; f) removing only the upper portion of the partially exposed gantry to meet the inclination of the natural slope of the tunnel shaft; g) casting a main tunnel tunnel concrete lining; And h) forming an unfolded tunnel and a gantry on the gantry for the construction of the demolished upper part, and laying backfill, wherein in the step c), while maintaining the natural slope of the tunnel shaft without excavation, In the step f), only the upper part of the gantry girder beam for construction is demolished by using the strong-ground beam removal device, and the tunnel tunnel is moved to the tunnel So that it can be adjusted inward.

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여기서, 상기 c) 단계의 미니 파이프루프의 강관 제원은 길이가 30~40m이고, 현장의 터널규모 및 갱구부 지반하중의 크기에 따른 소요강도에 따라

Figure 112017026580519-pat00001
165㎜,
Figure 112017026580519-pat00002
216㎜ 및
Figure 112017026580519-pat00003
315㎜ 중에서 선택될 수 있다.Here, the length of the steel pipe of the mini-pipe loop in the step c) is 30 to 40 m, and depending on the size of the tunnel in the field and the load strength of the shaft portion,
Figure 112017026580519-pat00001
165 mm,
Figure 112017026580519-pat00002
216 mm and
Figure 112017026580519-pat00003
315 mm.

여기서, 상기 c) 단계에서 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프를 지반조건에 따라 터널 굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향으로 길이가 장심도(L=30.0~40.0m)로 선시공하여 고강도 미니 파이프루프의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간을 확보할 수 있다.In the step c), a mini-pipe loop is formed on the natural slope of the tunnel shaft part in a horizontal direction (L = 30.0 ~ 40.0m) on the outer side of the tunnel excavation line, To secure the stiffness of the high-strength mini-pipe loop and sufficient grouting curing time.

여기서, 상기 d) 단계에서 상기 미니 파이프루프가 설치된 터널 갱구부에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 연속적으로 굴착할 수 있다.Here, in the step d), the tunnel shaft portion can be continuously excavated to the tunnel shaft portion where the mini pipe loop is installed, without additional reinforcement.

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여기서, 상기 c) 단계에서 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문 형식에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 상기 미니 파이프루프의 외부 자유장을 조절할 수 있고, 상기 갱문 형식은 면벽형, 원통절개형, 벨마우스형 및 비드버크형을 포함하는 모든 형식의 갱문을 설치할 수 있다.Here, in step c), it is possible to adjust the outer free length of the mini-pipe loop to form a required tunnel shank according to the topography, ground conditions, slope descending risk of slopes and gantry type of the tunnel shank, Can be of any type, including face-to-face, cylinder-cut, bell mouth, and bead buck.

본 발명에 따르면, 터널 갱구부 자연사면을 굴착하지 않고 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프를 터널 굴착선 외측에 장심도(L=30.0~40.0m)로 선시공하여 터널 갱구부의 안정성을 확보한 후, 터널단면을 연속적으로 굴착하여 갱구부 절취면적을 배제 또는 최소화하여 갱구부 토공을 발생시키지 않음으로써, 이에 따라 현행 터널 갱구부 설계기준을 만족할 수 있으며, 일반적인 국내 공사장비를 활용하여 갱구부 안정성, 시공성, 공기단축 및 경제성 등을 확보할 수 있다.According to the present invention, a mini-pipe loop of high strength is held outside the tunnels excavation line at a longitude (L = 30.0 to 40.0 m) while securing the tunnel slope natural slope without excavation to secure the stability of the tunnel shaft , The tunnel cross section is continuously excavated to exclude or minimize the shaft cut area to avoid the occurrence of the shaft excavation. As a result, the design standard of the existing tunnel shaft section can be satisfied, Workability, shortening of air and economical efficiency can be ensured.

본 발명에 따르면, 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프를 지반조건에 따라 터널 굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향 장심도(L=30.0~40.0m)로 선시공하여 고강도 미니 파이프루프의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간 확보에 의한 터널 주변지반의 강도특성을 크게 개선하고 오랜 기간 안정화된 자연사면의 안정성을 이용함에 따라, 미니 파이프루프가 설치된 갱구부에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 연속적으로 굴착하여 시공성을 개선하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.According to the present invention, a mini-pipe loop is provided on the natural slope of the tunnel shafts in a horizontal direction (L = 30.0 ~ 40.0 m) on the outer side of the tunnel excavation line in the first or second stage before tunnel excavation according to the ground conditions, Strength of the pipe loop and sufficient grouting By improving the strength characteristics of the ground around the tunnel by securing the curing time and taking advantage of the stability of the natural slope for a long period of time, the tunnel section of the tunnel without the additional reinforcement To improve the workability and shorten the construction period.

본 발명에 따르면, 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문형식 등에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 미니 파이프루프의 외부 자유장을 조절하고 공사용 갱문 강지보 상부 부분 철거장치를 적용함으로써 개착터널의 위치를 터널 내측에서 조절할 수 있다.According to the present invention, in order to form a required tunnel shaft portion according to the topography of the tunnel shaft, the ground condition, the risk of falling down the slopes, and the type of gantry, it is necessary to adjust the outer free length of the mini- It is possible to adjust the position of the opening tunnel inside the tunnel.

도 1은 국내설계기준에 따른 터널 갱구부 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 각각 종래의 기술에 따른 터널 갱구부 설계 및 시공방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 대구경(직천공) 강관보강 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 원지반 절취 없는 대구경(직천공) 강관다단 터널 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 원지반 절취 없는 직천공 강관다단 터널 시공 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프 공법과 기존의 대구경(직천공) 그라우팅 공법의 강도특성을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법의 동작흐름도이다.
도 10 내지 도 19는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 20a 내지 도 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 터널 내측 개착터널 설치 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 21a 내지 도 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 터널 외측 개착터널 설치 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 22a 내지 도 22d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 편경사 갱구부 설치조건을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing a structure of a tunnel shaft according to a domestic design standard.
FIGS. 2A to 2D are views for explaining the problems of the design and construction method of the tunnel shafts according to the related art.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a conventional large-diameter (straight-through) steel pipe reinforcing grouting method.
FIG. 4 is a view for explaining a method of constructing a large diameter (straight perforated) steel pipe multi-stage tunnel without a ground cutting according to a conventional technique.
FIG. 5 is a view showing a construction of a multi-stage tunnel construction of a seamless perforated steel pipe without cutting of the paperboard shown in FIG.
6 is a schematic view for explaining a mini-pipe loop construction method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the comparison of the strength characteristics of the mini pipe loop method according to the embodiment of the present invention and the conventional large diameter (straight hole) grouting method.
8 is a view illustrating a tunnel constructed by an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini pipe loop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 10 to 19 are views for explaining a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 20A to 20D are views for explaining conditions for installing a tunnelled inside tunnel in a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 21A to 20D are views for explaining conditions for installing tunnels outside the tunnels in a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 22A to 22D are diagrams for explaining conditions for installing the eccentric shafts in the eco-friendly tunnel shroud construction method using the mini-pipe loop according to the embodiment of the present invention, respectively.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

먼저, 파이프루프(Pipe-roof) 공법은 터널 공사에 있어서 굴착에 앞서서 굴착 단면의 외주를 따라 강관을 압입 및 추진하고 사전에 지붕을 형성하는 터널의 보조공법 또는 압입 추진한 강관을 지보공(Support) 등으로 지지하면서 터널을 굴착하는 공법을 말한다. 터널의 굴삭에 따르는 지표 침하 방지, 지산의 느슨함 방지, 채굴현장의 붕괴방지를 목적으로 하고 얕은 흙을 덮어 기존의 철도, 도로, 건축물 등의 밑에 터널을 건설하는 경우 갱구 부근의 시공 등에 쓰인다. 더욱 산악 터널에 있어서 채굴현장에서 터널의 외주를 따라서 길이 수m 정도의 파이프를 박아 넣어 채굴 현장의 안정을 도모하는 선수공법을 미니 파이프루프라고 한다.First, the pipe-roof method is a method of inserting and pushing a steel pipe along the circumference of the excavation section prior to excavation in a tunnel construction, or a method of supporting a tunnel in which a roof is formed in advance, And the excavation of the tunnel is supported. It is used for the construction of the tunnel near the shaft when constructing the tunnel under the existing railway, roads, and buildings by covering the shallow soil for the purpose of preventing settlement of the ground due to excavation of the tunnel, preventing loosening of the earthquake, and preventing collapse of the mining site. In addition, in the mountain tunnel, it is called a mini pipe loop in which a pipe of several meters in length is inserted along the outer circumference of the tunnel at the mining site to stabilize the mining site.

구체적으로, 미니 파이프루프 공법은 본체 구조물, 예를 들면, 터널의 외주를 따라서 등간격으로 아치 형태 또는 기둥 형태로 강성이 높은 강관을 직천공 방식으로 터널 굴착 전에 강관을 삽입하고 주변지반을 그라우팅하여, 고강도 강관의 휨강성, 개선된 지반의 강도특성 및 강지보의 지지체 구조로 안정성을 확보하는 공법을 말한다. 예를 들면, 이러한 미니 파이프루프 공법은 선행 배치, 문형 배치, 사방형 배치, 일자형 배치, 종렬형 배치 등이 있다.Specifically, the mini-pipe loop method is a method in which a steel pipe having a high rigidity in an arch shape or a column shape at regular intervals along the outer circumference of a main body structure, for example, a tunnel is directly inserted through a steel pipe before tunnel excavation, , The bending stiffness of high strength steel pipe, the strength characteristics of the improved ground, and the method of securing the stability by the support structure of the steel girder. For example, such a mini-pipe loop method may include a pre-arrangement, a door layout, a square layout, a straight layout, a column layout, and the like.

이러한 미니 파이프루프 공법은 고강도 강관의 휨강성, 개선된 지반의 강도특성 및 강지보의 지지체 구조로 상부 이완하중을 저항하는 것을 특징으로 하며, 강관압입을 위한 반력벽 및 단면 확폭이 필요 없이 시공성을 향상시킬 수 있고, 이때, 장공의 미니 파이프루프로 선보강함으로써 터널 굴착시 안정성 및 시공성을 향상시키고 공사기간을 단축시킬 수 있다.This mini-pipe loop method is characterized by resistance to the upper relaxation load due to the bending stiffness of the high strength steel pipe, the strength characteristics of the improved ground, and the support structure of the steel girder, and it is possible to improve the workability without the need for reaction wall and cross- At this time, it is possible to improve the stability and workability in the tunnel excavation and shorten the construction period by reinforcing the tunnel with the minipipe loop of the long hole.

이러한 미니 파이프루프 공법에 따르면, 강성 증가로 적용강관의 단위공사비가 다소 증가되지만, 기존 강관다단 그라우팅공법 대비 터널시공 사이클 시간 단축 및 추가적인 터널 막장보강 생략으로 실제 터널공사비는 감소되며, NATM 시점 및 종점 선정시 갱구부 절취 사면을 최소화할 수 있어 환경 친화적인 공법이다. 또한, 이러한 미니 파이프루프 공법에 따르면, 장공으로 고강성의 강관을 직천공 방식으로 지반조건이 불량한 갱구부에 선행설치한 후, 그라우팅을 수행하여 터널 주변지반의 강도특성을 크게 개선한 상태에서 터널 굴착 중에 설치되는 강지보와 복합적인 지보력을 발휘하여 갱구부 터널 굴착 중에 충분한 안정성을 확보할 수 있다.According to this mini-pipe loop method, the cost of the unit of the applied steel pipe is increased slightly due to the increase of the stiffness. However, the actual cost of the tunnel is reduced due to the shortening of the tunnel construction cycle time and the additional reinforcement of the tunnel surface compared to the conventional multi- It is an environmentally friendly method because it can minimize slope slope of shaft part when selecting. According to this mini-pipe loop method, a steel pipe having a high rigidity as a long hole is installed in a shaft portion having a poor ground condition by a direct hole method, and grouting is performed to improve the strength characteristic of the ground around the tunnel. It is possible to secure sufficient stability during excavation of the shaft portion tunnel by exhibiting a composite support force with the steel girder beam installed during excavation.

이러한 미니 파이프루프 공법은 1) 천공 위치 측량, 2) 천공 및 강관 삽입, 3) 강관내부 육안 관찰 및 내부 측량, 4) 패킹제 설치, 주입관 삽입 및 주입구 코킹, 5) 주입캡 설치, 6) 주입(그라우팅) 및 완료 공정으로 이루어지며, 터널 갱내 연약지반 통과시 보강용, 터널 갱구부 토사지반 보강용, 도심 지하철 및 역사와의 연결부 보강용, 상부 구조물 기초 및 구조물 보호 및 보강용, 저토피 및 근접터널 보강용 등 다양한 지반조건 및 시공여건의 터널에서 적용될 수 있다.This Mini-Pipe Loop method is used for the following purposes: 1) Perforated position survey, 2) Perforation and steel pipe insertion, 3) Visual inspection and internal measurement of steel pipe, 4) Packing installation, (Grouting) and finishing process. It is used for reinforcement at the passage of soft ground in tunnel mine, for reinforcing tunnel at tunnel shaft, for reinforcing connection to the subway and history in the inner city, for protecting and reinforcing superstructure foundation and structure, And for close tunnel reinforcement, it can be applied to tunnels of various ground conditions and construction conditions.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프 공법과 기존의 직천공 대구경 그라우팅 공법의 강도특성을 비교 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a schematic view for explaining a minipipe loop construction method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph comparing strength characteristics of a mini pipe loop construction method according to an embodiment of the present invention and a conventional direct perforation large diameter grouting method Fig.

먼저, 전술한 도 3에 도시된 종래의 기술에 따른 대구경 강관보강 그라우팅 공법의 강관 제원은

Figure 112017026580519-pat00004
114㎜, t=6㎜ 및 L=12.0m이고, 도 6의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 미니 파이프루프 공법은 강성이 큰 초대구경 강관을 종방향으로 길게 선보강하여 지반의 이완을 최소화하여 터널 안정성을 확보하는 공법으로서, 강관 제원은
Figure 112017026580519-pat00005
165㎜,
Figure 112017026580519-pat00006
216㎜ 및
Figure 112017026580519-pat00007
1315㎜, t=7∼10㎜ 및 Lmax=30m(
Figure 112017026580519-pat00008
165㎜), 40m(
Figure 112017026580519-pat00009
216㎜ 및
Figure 112017026580519-pat00010
1315㎜)이다. 이러한 미니 파이프루프 공법은 터널 갱구부에서 선보강한 후 터널을 연속적으로 굴착함에 따라 터널 굴착공정 단순화로 굴진효율이 증가되고 공사기간을 단축시킬 수 있다.The steel pipe of the large-diameter steel pipe reinforcing grouting method according to the prior art shown in FIG.
Figure 112017026580519-pat00004
6 mm and L = 12.0 m. As shown in FIGS. 6 a) and 6 b), the mini-pipe loop method is a method in which a long rigid steel pipe having a large rigidity is long- As a method of securing the stability of the tunnel by minimizing it,
Figure 112017026580519-pat00005
165 mm,
Figure 112017026580519-pat00006
216 mm and
Figure 112017026580519-pat00007
1315 mm, t = 7 to 10 mm and Lmax = 30 m (
Figure 112017026580519-pat00008
165 mm), 40 m (
Figure 112017026580519-pat00009
216 mm and
Figure 112017026580519-pat00010
1315 mm). This mini pipe loop method can drastically increase the excavation efficiency and shorten the construction period due to the simplification of the tunnel excavation process by continuous excavation of the strong after tunnels at the tunnel shaft.

예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 대구경 강관보강 그라우팅 공법은

Figure 112017092605172-pat00011
114㎜, t=6㎜(2열 중첩 보강)로서, 단면2차 모멘트는 600.4
Figure 112017092605172-pat00012
이고, 강관의 휨강성은 1,260.9 kN·㎡로 주어진다. 이에 반해 미니 파이프루프 공법은
Figure 112017092605172-pat00013
165㎜(t=7㎜, 1열 보강)인 경우, 단면2차 모멘트는 1,090.5
Figure 112017092605172-pat00014
이고, 강관의 휨강성은 2,290.1 kN·㎡로, 전술한 대구경 강관 2열 대비 약 2.0배의 강성을 발휘하며,
Figure 112017092605172-pat00015
216㎜(t=8㎜,1열 보강)인 경우, 단면2차 모멘트는 2,843.5
Figure 112017092605172-pat00016
이고, 강관의 휨강성은 5,971.4 kN·㎡로, 전술한 대구경 강관 2열 대비 약 5.0배의 강성을 발휘하는 것을 알 수 있다.For example, as shown in FIG. 7, the conventional large-diameter steel pipe reinforcing grouting method
Figure 112017092605172-pat00011
114 mm, t = 6 mm (two row superposition reinforcement), and the secondary moment of inertia is 600.4
Figure 112017092605172-pat00012
And the flexural rigidity of the steel pipe is given by 1,260.9 kN · m 2. On the other hand,
Figure 112017092605172-pat00013
165 mm (t = 7 mm, one row reinforcement), the secondary moment of inertia is 1,090.5
Figure 112017092605172-pat00014
And the bending stiffness of the steel pipe is 2,290.1 kN · m 2, exhibiting a rigidity of about 2.0 times as large as that of the two large-diameter steel pipe described above,
Figure 112017092605172-pat00015
216 mm (t = 8 mm, one row reinforcement), the secondary moment of inertia is 2,843.5
Figure 112017092605172-pat00016
, And the bending stiffness of the steel pipe is 5,971.4 kN · m 2, which is about 5.0 times higher than that of the two large diameter steel pipes mentioned above.

결국, 도 7에 도시된 바와 같이, 보강공법별로 적용되는 강관의 휨강성 비교 결과 대구경 강관(

Figure 112017026580519-pat00017
114.3㎜) 2열 대비 미니 파이프루프의 강성이 2.0∼5.0배 큰 것을 알 수 있다. 특히, 보조공법 적용 대상지반이 그라우팅 효과를 크게 기대할 수 없는 조건일 경우, 강관의 강성이 보강효과 발휘에 가장 중요한 요소이고, 이에 따라 강관의 강성이 커서 보강효과가 크고 터널 굴진효율 측면에서도 유리한 미니 파이프루프를 적용하는 것이 바람직하다.As a result, as shown in FIG. 7, a comparison of the flexural strength of the steel pipe applied by the reinforcement method shows that the large-
Figure 112017026580519-pat00017
114.3 mm) It can be seen that the stiffness of the mini pipe loop compared to the two rows is 2.0 to 5.0 times larger. Particularly, in the case where the ground to which the auxiliary method is applied can not expect the grouting effect, the rigidity of the steel pipe is the most important factor for exhibiting the reinforcing effect. Accordingly, It is desirable to apply a pipe loop.

이하, 도 8 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 22. FIG.

[미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법][How to construct eco-friendly tunnel shaft using mini pipe loop]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널을 예시하는 도면이다.8 is a view illustrating a tunnel constructed by an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini pipe loop according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널은, 미니 파이프루프(130), 고강도 강지보(150), 지보재(160), 플레이트(170), 앵커볼트(180), 콘크리트 라이닝(190), 개착터널 및 갱문(200) 및 되메움재(210)를 포함한다.8, the tunnels constructed by the eco-friendly tunnel shroud construction method using the mini pipe loop according to the embodiment of the present invention include a mini pipe loop 130, a high strength girder beam 150, a support 160 A plate 170, an anchor bolt 180, a concrete lining 190, an unfolding tunnel and a gantry 200, and a backfill material 210.

본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널은, 터널 공사시 갱구부 자연사면을 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프(130)를 터널 굴착형상 외측에 장심도로 선시공하여 안정화시킨 후, 터널단면을 연속적으로 굴착하여 갱구부 절취면적을 배제하거나 또는 최소화하여 갱구부 토공을 발생시키지 않는다.The tunnels constructed by the eco-friendly tunnel shoring method using the mini-pipe loop according to the embodiment of the present invention are constructed such that, in the tunnel construction, the minipipe roof 130 of high strength is fixed to the outside of the tunnel excavation shape And the tunnel cross section is continuously excavated to exclude or minimize the shank cut area so as not to generate the shank excavation.

즉, 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프(130)를 지반조건에 따라 터널 굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향 장심도(L=30.0~40.0m)로 선시공하여 고강도 미니 파이프루프(130)의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간 확보에 의한 터널 주변 지반의 강도특성을 크게 개선하고 오랜 기간 안정화된 자연사면의 안정성을 이용함에 따라, 미니 파이프루프가 설치된 갱구부 구간(L=30.0 ~40.0m)에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 연속적으로 굴착하여 시공성을 개선하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.In other words, a mini pipe loop (130) was installed on the natural slope of the tunnel shafts in a horizontal or vertical direction (L = 30.0 ~ 40.0 m) on the outer side of the tunnel excavation line in one or two stages before tunnel excavation according to the ground conditions. Since the stiffness of the pipe loop 130 and sufficient securing of grouting curing time are greatly improved and the stability of the natural slope stabilized for a long period of time is utilized, the length of the shaft portion (L = 30.0 ~ 40.0m), it is possible to improve the workability and shorten the construction period by continuously excavating the tunnel shaft without additional reinforcement.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널은, 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문형식 등에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 미니 파이프루프(130)의 외부 자유장을 조절하고 공사용 갱문 강지보(150)의 상부 부분 철거장치를 적용함으로써 개착터널의 위치를 터널 내측에서 용이하게 조절할 수 있다.The tunnels constructed by the eco-friendly tunnel shafts construction method using the mini pipe loop according to the embodiment of the present invention can be installed in various types of tunnel shafts in accordance with the topography of the tunnel shafts, the ground conditions, the risk of falling- The position of the unfolded tunnel can be easily adjusted inside the tunnel by adjusting the outer free length of the mini pipe loop 130 and applying the upper part demolition device 150 of the gentle sloping beam 150 to form the part.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법의 동작흐름도이고, 도 10 내지 도 19는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation method of an eco-friendly tunnel shroud construction method using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention. FIGS. 10 to 19 are flowcharts of an eco- Fig. 8 is a view for explaining the auxiliary construction method in detail.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법은, 먼저, 터널 내측에 개착터널을 설치하도록 터널 선형 및 터널규모를 고려하여 터널 갱구부 위치를 선정한다(S110). 구체적으로, 도 10의 a)는 측면도이고, 도 10의 b)는 정면도로서, 터널을 형성하기 위한 지반은 통상 풍화토, 풍화암 및 기반암 순서로 이루어지고, 상부에 식생 영역(110)이 형성되어 있고, 터널 선형 및 터널규모를 고려하여 터널 갱구부 위치를 선정한다.Referring to FIG. 9, in the eco-friendly tunnel shank construction method using the mini-pipe loop according to the embodiment of the present invention, first, the tunnel shaft position is determined considering the tunnel shape and the tunnel size, (S110). 10 (a) is a side view, and Fig. 10 (b) is a front view. The ground for forming the tunnels is ordinarily in the order of weathered soil, weathered rock and bedrock, and the vegetation area 110 is formed on the upper part , The location of the tunnel shaft is selected considering the tunnel type and the tunnel size.

다음으로, 터널 굴착면적에 대응하는 식생 벌개제근 영역(120)을 형성한다(S120). 구체적으로, 도 11의 a)는 측면도이고, 도 11의 b)는 정면도로서, 터널 굴착면적에 대응하는 식생 영역(110)만을 제거하여 식생 벌개제근 영역(120)을 형성함으로써 터널 갱구부 비탈면 토공 작업을 배제 및 최소화할 수 있다.Next, a vegetation-growing site 120 corresponding to the tunnel excavation area is formed (S120). 11 (a) is a side view, and FIG. 11 (b) is a front view showing a tunnel excavation area 120 by removing only the vegetation area 110 corresponding to the tunnel excavation area, Work can be excluded and minimized.

다음으로, 도 12의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부 자연사면에 노출되지 않고 매립되도록 터널 갱구부 지반조건을 고려한 계획심도까지 터널 굴착선 외부에 직천공으로 미니 파이프루프(130)를 시공한다(S130).Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the tunnel shaft is to be embedded in the natural slope without being exposed to the natural slope. 130) (S130).

다음으로, 도 13의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 상기 미니 파이프루프(130)의 하부로 터널 갱구부를 굴착하여 터널 갱구부 굴착영역(140)을 형성시키고, 터널 갱구부 굴착영역(140)에 터널 갱구부 자연사면 보강용 고강도 강지보(150)를 설치하여 공사용 갱문이 터널 갱구부 자연사면을 걸쳐 일부 노출되도록 시공한다(S140). 이로서, 터널 갱구부를 굴착함으로써 터널 갱구부 굴착영역(140)이 형성되며, 상기 고강도 강지보(150)에 의해 공사용 갱문이 시공된다.13 (a) and 13 (b), a tunnel shaft portion is drilled to the lower portion of the mini-pipe loop 130 to form a tunnel shaft excavation region 140, and a tunnel shaft excavation region 140, a high strength steel beam 150 for reinforcement of a natural slope is installed on the tunnel slab portion 140 so that a construction gantry is partially exposed through the natural slope of the tunnel shaft portion S140. Thus, a tunnel shaft excavation region 140 is formed by excavating the tunnel shaft portion, and a construction gantry is constructed by the high strength steel beam 150.

다음으로, 도 14의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 연속적으로 단계별 본선터널을 굴착하고, 지보재(160)를 설치한다(S150). 구체적으로, 도 14의 b)에 도시된 바와 같이, A-A 단면은 지보재(160)가 설치된 본선터널을 나타내며, 미니 파이프루프(130)의 하부에 지보재(160)가 설치된다. 이에 따라 일반적인 강관보강 그라우팅 시공을 위해서 약 6.0m마다 터널 굴착을 중지하지 않아도 된다.Next, as shown in Figs. 14A and 14B, the main road tunnels are successively excavated and the support 160 is installed (S150). 14B, the section A-A shows a main-line tunnel in which the support 160 is installed, and a support 160 is installed at a lower portion of the mini-pipe loop 130. As shown in FIG. Therefore, it is not necessary to stop the tunnel excavation every 6.0m for the general steel pipe reinforcement grouting construction.

다음으로, 도 15의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 상기 일부 노출된 공사용 갱문 상부만을 터널 갱구부 자연사면 경사에 맞추어 철거한다(S160). 구체적으로, 도 15의 b)에 도시된 바와 같이, B-B 단면은 L=3.0~5.0m인 터널 갱구부 공사용 갱문 강지보(150)를 철거하는 것을 나타내며, 본선터널 내측 개착터널 설치시, 철거장치를 이용하여 공사용 갱문 강지보(150)의 상부 부분만을 철거한다. 또한, 도 16의 a)는 공사용 갱문인 강지보(150)를 나타내는 정면도이고, 도 16의 b)는 상기 공사용 갱문인 강지보(150)의 하부에 설치되는 플레이트(170) 및 앵커볼트(180)를 나타내며, 도 16의 c)는 도 16의 b)에 도시된 a-a 단면을 구체적으로 나타낸다. 또한, 도 17의 a) 및 b)는 상기 공사용 갱문인 변화부의 강지보(150) 절단 길이를 나타낸다.Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, only the upper part of the partially exposed gantry is removed in accordance with the slope of the tunnel slope natural slope (S160). Specifically, as shown in Fig. 15 (b), the BB cross-section indicates that the tunnel shoring part construction gantry girder beam 150 having L = 3.0 to 5.0 m is to be removed. When installing the tunnels inside the main tunnel, Only the upper portion of the gantry girder beam 150 is removed. 16 (b) is a plan view of the plate 170 and the anchor bolts 180 (FIG. 16 (a)) installed at the lower portion of the steel girder 150 16 (c) specifically shows aa cross section shown in Fig. 16 (b). 17 (a) and 17 (b) show the cutting length of the steel girder 150 in the changing portion as the gantry for construction.

다음으로, 도 18의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 본선터널 콘크리트 라이닝(190)을 타설한다(S170). 구체적으로, 도 18의 b)에 도시된 C-C 단면은 본선터널에 콘크리트 라이닝(190)이 타설된 것을 나타낸다.Next, as shown in Figs. 18A and 18B, the main tunnel tunnel concrete lining 190 is installed (S170). Specifically, the cross section C-C shown in Fig. 18 (b) shows that the concrete lining 190 is installed in the main tunnel.

다음으로, 도 19의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 상기 상부가 철거된 공사용 갱문에 개착터널 및 갱문(200)을 형성시키고 되메움재(210)를 포설한다(S180). 구체적으로, 도 19의 b)에 도시된 D-D 단면은 콘크리트를 타설하여 개착터널 및 갱문(210)을 형성한 것을 나타낸다.Next, as shown in Figs. 19 (a) and 19 (b), the unfolded tunnel 200 and the gantry 200 are formed on the gantry for demolishing the upper part, and the rebate 210 is installed (S180). Concretely, the section D-D shown in FIG. 19 (b) shows that the concrete is laid to form the opening tunnel and the gates 210.

본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 따르면, 터널 갱구부 자연사면을 굴착하지 않고 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프를 터널 굴착선 외측에 장심도로 선시공하여 터널 갱구부의 안정성을 확보한 후, 터널단면을 연속적으로 굴착하여 갱구부 절취면적을 배제 또는 최소화하여 갱구부 토공을 발생시키지 않음으로써, 이에 따라 현행 터널 갱구부 설계기준을 만족할 수 있으며, 일반적인 국내 공사장비를 활용하여 갱구부 안정성, 시공성, 공기단축 및 경제성 등을 확보할 수 있다.According to the eco-friendly tunnel shoring method using the mini-pipe loop according to the embodiment of the present invention, a high-strength mini-pipe loop is maintained at a long depth outside the tunnel excavation line while the natural slope of the tunnel shaft is maintained without excavation After securing the stability of the tunnel shaft, the cross section of the tunnel is continuously excavated to exclude or minimize the shaft section cut area to avoid the occurrence of the slip of the shaft, thereby satisfying the design standard of the existing tunnel shaft section. By using the equipment, it is possible to secure the stability of the shaft, the workability, the shortening of the air and the economical efficiency.

또한, 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프를 지반조건에 따라 터널 굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향 장심도(L=30.0~40.0m) 선시공하여 고강도 미니 파이프루프의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간 확보에 의한 터널 주변 지반의 강도특성을 크게 개선하고 오랜 기간 안정화된 자연사면의 안정성을 이용함에 따라, 미니 파이프루프가 설치된 갱구부에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 연속적으로 굴착하여 시공성을 개선하고 공사기간을 단축시킬 수 있다.In addition, a mini-pipe loop on the natural slope of the tunnel shaft was connected to the outside of the tunnel excavation line in the horizontal direction (L = 30.0 ~ 40.0m) in one or two stages before the tunnel excavation according to the ground conditions. And sufficient grouting curing time, the stability of the ground around the tunnel is greatly improved, and the stability of the natural slope has been stabilized for a long time. Therefore, the tunnel shaft of the mini pipe loop is excavated continuously without additional reinforcement, And the construction period can be shortened.

또한, 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문형식 등에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 미니 파이프루프의 외부 자유장을 조절하고 공사용 갱문 강지보 상부 부분 철거장치를 적용함으로써 개착터널의 위치를 터널 내측에서 조절할 수 있다.In addition, according to the topography of the tunnel shafts, the ground conditions, the risk of slope descending slopes, and the type of gantry, it is necessary to adjust the external free length of the mini pipe loop and to apply the demolition equipment The position of the unfolded tunnel can be adjusted inside the tunnel.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 따르면, 터널 갱구부의 지형, 시공여건 및 운용목적에 따라 개착터널의 위치를 조절할 수 있다.Meanwhile, according to the method of constructing an eco-friendly tunnel shaft using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention, the position of the unfolded tunnel can be adjusted according to the topography, construction conditions, and operation purpose of the tunnel shaft.

도 20a 내지 도 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 터널 내측 개착터널 설치 조건을 설명하기 위한 도면으로서, 도 20a는 평면도이고, 도 20의 b는 종단면도이며, 도 20c는 터널 시점의 정면도이고, 도 20d는 NATM 시점의 정면도이다.20A to 20D are views for explaining conditions for installing a tunnelled inside tunnel in a method of constructing an eco-friendly tunnel shank using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 20A is a plan view, 20C is a front view of the tunnel view, and FIG. 20D is a front view of the NATM view.

본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 적용하기 위한 본선터널 내측에 개착터널 설치 조건으로서, 도 20a 내지 도 20d에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부 전방 토공 및 교량이 접속되어 개착터널 설치공간이 확보되지 않는 경우, 터널 갱구부가 급경사 암반사면으로 영구적인 암반사면의 안정성이 확보되는 경우, 터널 연장축소를 통한 경제성을 확보하여야 할 경우, 또는 개착터널 및 갱문이 외부에 돌출되지 않아야 하는 경우에 본선터널 내측에 개착터널을 설치할 수 있다.As shown in FIGS. 20A to 20D, as a condition for installing a tunnelled tunnel inside a main tunnel for applying an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention, When the tunnels of the tunnel are secured by the steep slopes of the rock slopes and the stability of the rock slopes is secured, if it is necessary to secure the economical efficiency by reducing the tunnel length, A tunnelled tunnel can be installed inside the main tunnel.

도 21a 내지 도 21d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 터널 외측 개착터널 설치 조건을 설명하기 위한 도면으로서, 도 21a는 평면도이고, 도 21b는 종단면도이고, 도 21c는 터널 시점의 정면도이고, 도 21d는 NATM 시점의 정면도이다.FIGS. 21A to 21D are views for explaining conditions for installing tunnels outside the tunnels in a method of constructing an eco-friendly tunnel shafts using a mini-pipe loop according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 21A is a plan view, FIG. 21C is a front view of the tunnel view, and FIG. 21D is a front view of the NATM view.

본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 적용하기 위한 본선터널 외측에 개착터널 설치 조건으로서, 도 21a 내지 도 21d에 도시된 바와 같이, 터널 전방에 개착터널 설치공간이 확보되는 경우, 터널 갱구부가 완경사 지형으로 지형 친화적인 갱구형성이 요구될 경우, 터널 운용 중에 낙반이 예상되어 버드비크형 갱문설치 필요, 미기압 발생을 억제를 위한 벨마우스형 갱문설치가 필요하고 터널 갱구부 상부로 도로가 계획되어 개착터널의 연장 필요 등의 특수한 경우에 본선터널 외측에 개착터널을 설치할 수 있다.As shown in FIGS. 21A to 21D, as a tunnel installation condition outside the main tunnel for applying the eco-friendly tunnel tunnel construction method using the mini-pipe loop according to the embodiment of the present invention, If the tunnel shaft is required to form a gentle slope with a gentle slope, a fall-off is expected during the operation of the tunnel, and a bird-beak gantry installation is required, and a bell mouth type gantry installation is required to suppress the occurrence of the atmospheric pressure Roads are planned to be located above tunnel shafts, and tunnels can be installed outside the main tunnels in special cases such as the need to extend the tunnels.

도 22a 내지 도 22d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에서 편경사 갱구부 설치조건을 설명하기 위한 도면으로서, 도 22a는 평면도이고, 도 22b는 종단면도이고, 도 22c는 A-A 단면도이고, 도 22d는 NATM 시점의 정면도이다.FIGS. 22A to 22D are views for explaining conditions for installing the eccentric shafts in the eco-friendly tunnel shank construction method using the mini pipe loop according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 22A is a plan view, FIG. 22B is a longitudinal section view , FIG. 22C is an AA sectional view, and FIG. 22D is a front view of a NATM view.

본 발명의 실시예에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법을 적용하기 위한 편경사 갱구부 형성 조건으로서, 도 22a에 도시된 바와 같이, 편경사 지형에 순응한 미니 파이프루프를 설치하고, 개착터널 연장을 조절함으로써, 도 22b에 도시된 바와 같이, 터널 갱구부의 대절취 비탈면이 형성되는 않는 것을 나타낸다.As shown in FIG. 22A, a mini pipe loop conforming to a superslanted terrain type is installed as a condition for forming a super thin thread shaft portion for applying an eco-friendly tunnel shank construction method using a mini pipe loop according to an embodiment of the present invention, By adjusting the extension of the tunnel, as shown in Fig. 22B, it can be seen that the sloped slope of the tunnel shaft portion is not formed.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 현행 터널 갱구부 설계기준을 만족하는 실질적인 친환경적인 터널 갱구부를 시공할 수 있고, 또한, 실제 국내 운용중인 터널장비에 의한 시공이 가능하고, 안정성, 시공성, 경제성 및 공기단축을 확보할 수 있으며, 또한, 갱구부 지형, 시공여건 및 운용목적에 따라 개착터널의 위치를 본선터널 내측 또는 외측에 모두 설치할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, it is possible to construct a substantially environmentally friendly tunnel shaft section satisfying the design standard of the current tunnel shaft section, and it is possible to construct by the tunnel equipment which is actually operating in the domestic market, And the shortening of the air can be ensured. Further, the position of the unlocking tunnel can be provided both inside and outside the main tunnel according to the topography of the shafts, the construction conditions, and the purpose of the operation.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

110: 식생 영역
120: 식생 벌개제근 영역
130: 미니 파이프루프
140: 터널 갱구부 굴착영역
150: 고강도 강지보(공사용 갱문)
160: 지보재
170: 플레이트
180: 앵커볼트
190: 콘크리트 라이닝
200: 개착터널 및 갱문
210: 되메움재
110: Vegetation area
120: vegetation opening area
130: Mini pipe loop
140: Tunnel shaft excavation area
150: High-strength steel girder beam (gantry for construction)
160: Support material
170: Plate
180: Anchor bolt
190: Concrete lining
200: Opening tunnels and gates
210: backfill material

Claims (9)

a) 터널 선형 및 터널규모를 고려하여 터널 갱구부 위치를 선정하는 단계;
b) 터널 굴착면적에 대응하는 식생 벌개제근 영역(120)을 형성하는 단계;
c) 터널 갱구부 자연사면에 노출되지 않고 매립되도록 터널 갱구부 지반조건을 고려한 계획심도까지 터널 굴착선 외부에 직천공으로 미니 파이프루프(130)를 상기 식생 벌개제근 영역(120)에 시공하는 단계;
d) 상기 미니 파이프루프(130)의 하부로 터널 갱구부를 굴착하여 터널 갱구부 굴착영역(140)을 형성시키고, 터널 갱구부 굴착영역(140)에 터널 갱구부 자연사면 보강용 고강도 강지보(150)를 설치하여 공사용 갱문이 터널 갱구부 자연사면을 걸쳐 일부 노출되도록 시공하는 단계;
e) 연속적으로 단계별 본선터널을 굴착하고, 지보재(160)를 설치하는 단계;
f) 상기 일부 노출된 공사용 갱문 상부만을 터널 갱구부 자연사면 경사에 맞추어 철거하는 단계;
g) 본선터널 콘크리트 라이닝(190)을 타설하는 단계; 및
h) 상기 상부가 철거된 공사용 갱문에 개착터널 및 갱문(200)을 형성시키고 되메움재(210)를 포설하는 단계를 포함하되,
상기 c) 단계에서 터널 갱구부 자연사면을 굴착하지 않고 유지한 상태에서 고강도의 미니 파이프루프(130)를 터널 굴착선 외측에 장심도로 선시공하여 터널 갱구부의 안정성을 확보하며, 상기 f) 단계에서, 강지보 철거장치를 이용하여 공사용 갱문 강지보(150)의 상부 부분만을 철거하여 개착터널의 위치를 터널 내측으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
a) selecting the position of the tunnel shaft considering the tunnel linearity and the tunnel size;
b) forming a vegetation opening area 120 corresponding to the tunnel excavation area;
c) constructing a mini pipe loop (130) in the vegetation opening area (120) with a straight hole on the outside of the tunnel excavation line up to a planned depth considering the ground condition of the tunnel shaft so that it is buried without being exposed to the natural slope of the tunnel shaft ;
d) a tunnel shaft portion is drilled to a lower portion of the mini-pipe loop 130 to form a tunnel shaft excavation region 140, and a high strength steel beam 150 for reinforcing a tunnel slope natural slope is formed in a tunnel shaft excavation region 140 A step of installing a construction gantry so as to partially expose a tunnel slope natural slope;
e) continuously drilling the step-by-step mains tunnel and installing the support material 160;
f) removing only the upper portion of the partially exposed gantry to meet the inclination of the natural slope of the tunnel shaft;
g) casting the main tunnel tunnel concrete lining 190; And
h) forming an unfolding tunnel and a gantry (200) on the upper part of the construction gantry demolished and laying backfill material (210)
In step c), while maintaining the tunnel slope natural slope without excavation, the mini-pipe loop 130 of high strength is pivoted to the outside of the tunnel excavation line at a long depth to secure the stability of the tunnel shank, , And only the upper part of the gantry girder beam (150) for construction is demolished by using a steel beam bobbin removing device to adjust the position of the opening tunnel to the inside of the tunnel.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 c) 단계의 미니 파이프루프(130)의 강관 제원은 길이가 30~40m이고, 현장의 터널규모 및 갱구부 지반하중의 크기에 따른 소요강도에 따라
Figure 112017026580519-pat00018
165㎜,
Figure 112017026580519-pat00019
216㎜ 및
Figure 112017026580519-pat00020
315㎜ 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
The method according to claim 1,
The length of the steel pipe of the mini pipe loop 130 in the step c) is 30 to 40 m, and it is determined according to the required strength according to the size of the tunnel in the field and the load
Figure 112017026580519-pat00018
165 mm,
Figure 112017026580519-pat00019
216 mm and
Figure 112017026580519-pat00020
315 mm. ≪ RTI ID = 0.0 > 31. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 c) 단계에서 터널 갱구부 자연사면에 미니 파이프루프를 지반조건에 따라 터널굴착 전에 1단 또는 2단으로 터널 굴착선 외측에 수평방향 장심도(L=30.0~40.0m)로 선시공하여 고강도 미니 파이프루프의 강성과 충분한 그라우팅 양생시간을 확보하는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
The method according to claim 1,
In the step c), a mini-pipe loop is installed on the natural slope of the tunnel shaft at the first or second stage before tunnel excavation according to the ground conditions. The tunnel is horizontally oriented (L = 30.0 ~ 40.0m) Wherein a rigidity of the pipe loop and a sufficient grouting curing time are ensured.
제1항에 있어서,
상기 d) 단계에서 상기 미니 파이프루프(130)가 설치된 터널 갱구부에 추가적인 보강 없이 터널 갱구부를 연속적으로 굴착하는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
The method according to claim 1,
Wherein the tunnels are continuously excavated in the tunnel shaft portion provided with the mini-pipe loop in the step d) without additional reinforcement.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 c) 단계에서 터널 갱구부의 지형, 지반조건, 갱구 비탈면 낙반위험성 및 갱문 형식에 따라, 필요로 하는 터널 갱구부를 형성하기 위하여 상기 미니 파이프루프(130)의 외부 자유장을 조절하는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
The method according to claim 1,
The external free length of the mini pipe loop 130 is adjusted in step c) in order to form a necessary tunnel shank in accordance with the topography of the tunnel shaft, the ground condition, the risk of the slope slope failure, and the gate type. Construction method of eco - friendly tunnel shaft using mini - pipe loop.
제7항에 있어서,
상기 갱문 형식은 면벽형, 원통절개형, 벨마우스형 및 비드버크형을 포함하는 모든 형식의 갱문을 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the gantry type is capable of installing any type of gantry including a face wall type, a cylindrical incision type, a bell mouth type, and a bead buck type.
제1항에 따른 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법에 의해 시공된 터널 구조물.A tunnel structure constructed by an eco-friendly tunnel shank construction method using the mini-pipe loop according to claim 1.
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