KR101899441B1 - 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 cft 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 및 이를 이용한 강지보공의 2원화 시공방법 및 2원화 설치용 강관 지보재 구조 - Google Patents
길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 cft 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 및 이를 이용한 강지보공의 2원화 시공방법 및 2원화 설치용 강관 지보재 구조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템에 관한 것으로 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 확장부(S)에서 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정되도록 함으로써 과굴이 발생된 터널 지반과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되도록 함에 주된 목적이 있고, 수평 길이의 확장ㆍ조정에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재가 터널지반 쪽으로 수평 이동됨으로써 지반과 아치형상부 반단면 강관 지보재의 과굴 간격이 최소화될 뿐만 아니라 여기에 타설될 고가의 숏크리트 양도 최소화되어 경제적인 터널시공이 되는 유용한 발명이다.
Description
본 발명은 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 및 이를 이용한 강지보공의 2원화 시공방법 및 2원화 설치용 강관 지보재 구조에 관한 것으로 이를 좀 더 구체적으로 말하면, 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 확장부(S)에서 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정되도록 함으로써 과굴이 발생된 터널 지반과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되도록 함에 주된 목적이 있고, 특히, 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정됨으로써 아치형상부 반단면 강관 지보재가 과굴이 발생된 터널 지반 쪽으로 수평 이동되어 터널 지반과, 그리고 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되어 과굴 간격이 최소화됨과 동시에 여기에 타설될 고가의 숏크리트 양도 최소화되어 경제적인 터널시공이 되는 유용한 발명이다.
터널을 굴착하게 되면 지반 내 초기응력이 변화되어 새로운 응력상태가 된다. 이는 작용하중의 대부분이 주변지반으로 전이되기 때문이다. 이때 전이된 새로운 응력을 소위 2차 응력(secondary stress)이라 부른다.
굴착지반에 발생되는 압력을 지반압력 또는 지압이라 한다. 2차 응력의 대부분은 전이된 주변지반에 의해 지지되고, 그 나머지 응력은 지보공(1차 및 2차 지보공)에 의해 지지된다. 전이된 주변지반이 분담하는 지지크기에 비하면 지보공이 지지하는 분담은 그 크기가 작지만 터널 구조상 안전에는 극히 중요하다.
1차 지보공은 숏크리트와 록 볼트 및 강지보재이고, 2차 지보공은 내부라이닝이다.
1차 지보공은 터널굴착 후 지반의 안전성이 유지되도록 하고, 터널굴착에 의한 응력집중과 과도한 지반변형을 방지하면서 지반의 지지력과 강도가 최대로 발휘되도록 하는 역할을 한다.
2차 지보공(내부라이닝)은 터널 내 공간의 형상과 크기 및 미관을 유지시키는 역할을 한다.
1차 지보공 중 ‘강지보재’에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
‘강지보재’는 터널굴착 직후 설치되어 지반이완을 방지하면서 타설 이전부터 초기강성이 발휘되어 미경화상태의 숏크리트 자중을 지지하는 구조재이다. 다시 말하면, ‘강지보재’는굴착 직후 지반이완의 방지기능과, 그리고 미경화 숏크리트 자중의 지지기능을 하는 구조재이다.
먼저, ‘강지보재’에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
대표적인 ‘강지보재’는 도1a, b에서와 같이 H형강 지보재(20), 격자지보재(30)이다.
가) H형강 지보재
⒜ H형강 강지보재(20)는 강성이 뛰어나 지보효과는 높지만, 터널단면이 커지면 소요강재도 커져서 중량이 무거워 운반 및 설치가 어렵고, 강재 자체가 고가이고, 설치시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 그뿐 아니라 도2a와 같이 숏크리트 타설 시 H형강 지보재(20) 배면에 완벽하게 충전되지 않아 배면공극이 발생ㆍ지반압이 효율적으로 분배되지 않으며, H형강 강지보재에 집중하중이 걸릴 수 있다는 문제점이 있다.
⒝ H형강 지보재(20)에는 과굴에 대한 수평 길이확대조정수단이 없기 때문에 H형강 지보재와 지반면사이의 과굴을 고가의 숏크리트로 채워야하므로 비경제적인 문제점이 있다.
나) 격자 지보재
격자 지보(lattice girder)(30)는 H형강 대신 강봉을 삼각형 형태로 엮어 터널형상에 맞게 제작하며, H형강 지보재(20)보다 가벼워서 굴착 즉시 조기에 인력으로 설치할 수 있기 때문에 연약한 지반에서 터널을 연약한 지반에서 터널을 공사할 때에도 많이 사용된다.
⒜ 격자 지보재의 구성 및 형상
격자 지보(30)는 상부(31) 및 하부 원형 강봉(32)과 연결부재(spider)(33)로 이루어진 3차원 트러스 구조이다.
원형 강봉은 직경이 큰 강봉(31) 1개와 직경이 작은 강봉(32)(32) 2개로 이루어진다. 연결부재(spider)(33)는 강봉을 연결하는 부재이다. 용접에 의하여 연결된다. 연결부재(spider)(33)의 역할은 강봉으로부터 전달되는 힘을 흡수하면서 하중을 지지하는 역할을 한다. 연결부재와 강봉의 용접부는 격자지보 하중지지능력을 평가하는데 결정적인 요소이다. 격자지보(30)의 하중지지능력이 연결부재(spider)(33)에 달려있기 때문이다.
⒝ 격자지보의 특성
격자지보(30)는 H형강에 비해 30~40% 정도 가벼워서 쉽게 운반ㆍ설치가 가능하고, 숏크리트와 일체화되어 합성부재로서 지보기능이 발휘되며, H형강 지보재(20)보다 유연성이 좋아 굴착면에 밀착ㆍ설치가 가능한 특성이 있다.
⒞ 격자지보의 문제점
① 격자지보(30)는 강봉에 연결부재(spider)(33)를 용접ㆍ제작되므로 많은 인력이 소요되고, 완전자동화 제작이 힘들기 때문에 제작원가가 높다. 또한 H형강에 비해 지보 강성이 많이 떨어지는 문제점이 있다. 격자지보재(30)는, 도2b에 도시된 바와 같이, 현장 조사에 의하면 격자지보재의 삼각형 중간에 1~2㎝ 크기의 공동이 존재하는 것을 발견하게 된다. 이는 숏크리트가 강봉(32)에 부착되면서 부착으로 인해 커진 부착된 강봉(32)의 직경이 숏크리트의 타설 경로를 막고 있기 때문이다.
② 격자지보에는 과굴에 대한 수평 길이확대조정수단이 없기 때문에 H형강 지보재와 지반면사이의 과굴을 고가의 숏크리트로 채워야하므로 비경제적인 문제접이 있다.
이러한 강지보재는 숏크리트 타설 전에 설치되어, 숏크리트 라이닝 자중으로 인한 그림-1.과 같은 변형을 방지하는 부재이다. 그림-1.은 강지보재가 없는 경우 숏크리트 라이닝의 변형을 나타낸 변형곡선이다.
숏크리트 타설 전에 설치되는 강지보재도 그 자중으로 인하여 그림-1.과 같은 형태의 변형이 일어나지만 강성을 크게 하여 그 변형을 최소화하고 있다.
그림-1. 숏크리트 라이닝의 변형
다음으로, 과굴에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
과굴은 터널 굴착방법과 직접적인 관계가 있다.
터널 굴착은 보통 폭파굴착과 기계굴착으로 분류된다.
폭파굴착은 연암에서 경암의 지반까지 그 적용대상이 넓고, 기계굴착과는 달리 굴착 효율이 높아 널리 사용된다. 폭파굴착이므로 과굴 발생이 불가피한 단점이 있다.
이에 대하여 주로 연암굴착을 대상으로 하는 기계굴착은 여굴(overbreak)이 작은 장점이 있으나 적용대상이 제한적이고, 경암 굴착에는 비능률적인 단점이 있다.
폭파굴착은 전단면을 한꺼번에 굴착하는 공법(전단면 굴착공법)과 상ㆍ하반으로 나누어 굴착하는 공법으로 나눌 수 있다. 전단면 굴착공법은 주로 수로터널과 같은 소단면 터널에 적합하다. 상ㆍ하반으로 나누어 굴착하는 공법의 대표적인 것으로는 벤치컷(bench cut)공법이 있다. 벤치컷(bench cut)공법은 대규모 단면터널에 적합하다(그림-2. 참조). NATM공법에 사용된다. 본 발명도 벤치컷(bench cut)공법의 일종이다.
그림-2.는 그 시공순서를 나타낸 것이다.
이에 의한 시공순서는, ①상부 반단면 굴착→②강지보재 설치→③상부 반단면 숏크리트 타설→④상부 반단면 록볼트 설치→⑤하부 반단면 굴착→강지보재 설치→⑥하부 반단면 숏크리트 타설→⑦하부 반단면 록볼트 설치→⑧인버트 굴착→⑨인버트 콘크리트→⑩내부라이닝
그림-2. 벤치컷공법의 시공 순서도
폭파굴착으로 인한 과굴의 크기에 대하여 통상 20cm 이상 되는 것으로 보고되고 있다. 일본 조사 결과에 의하면, 보통 발파에 의한 여굴 깊이는 20~25cm인데 비하여 스무스 블라스팅(smooth blasting)방법에 의한 여굴 깊이는 15~20cm로 약 5cm정도 감소되는 것으로 보고되고 있다.
여기서, 스무스 블라스팅(smooth blasting)방법은 여굴(overbreak)을 최소화하면서 굴착면을 매끈하게 유지되게 하는 특성을 지닌 발파공법의 하나이다.
이와 같이 아무리 여굴을 최소화하는 발파특성을 지닌 스무스 블라스팅 방법이라 하더라도 NATM공법에서 적어도 15cm 이상의 과굴 발생은 불가피한 것임을 알 수 있다.
그 다음으로, 과굴과 ‘강지보재’의 관계 및 그 문제점에 대하여 살펴본다.
과굴이 발생되지 않은 상태(즉, 설계된 상태)에서 ‘강지보재’는 지반에 밀착되게 설치된다. 과굴이 발생되지 않은 상태의 ‘강지보재’를 기준으로 과굴이 발생된 지반의 위치를 보면, 지반은 ‘강지보재’에서 과굴만큼 뒤로 더 이동된 상태이다.
종래기술의 H형강 지보재나 격지지보재에는 과굴로 인한 간격을 좁힐 수 있는 간격조정구조가 없기 때문에 숏크리트를 과굴에 충전하여 ‘강지보재’쪽으로 지반을 이동시키는 방식이다. 이 방식은 과굴 깊이만큼 숏크리트 양이 증가되는 문제점이 있다.
숏크리트 충전양의 증가는 경제적 및 기술적 문제를 야기 시킨다.
첫째, 숏크리트는 고가이므로 숏크리트 충전양의 증가는 터널시공이 비경제적이 되는 문제점이 있다.
둘째, 숏크리트 양의 증가는 경화시간의 지연을 초래하고, 이로 인해 굴착터널의 자립시간 역시 지연되어 터널 안정성 확보가 저해되는 문제점이 있다. 그뿐 아니라 숏크리트 타설 양의 증가는 숏크리트의 전도의 문제점이 있다. 숏크리트의 전도방지를 위해 숏크리트의 1회 타설 두께는 8cm 로 규정하고 있다.
다음으로, 도9는, H형강 지보재 및 격자지보와 본 발명의 강관지보(CFT)의 강성도 함께 비교한 것이다.
도9에 의하면, 격자지보의 강성(단면 2차모멘트)을 기준으로, H형강 지보재의 강성은 98.8%가 더 크고, 강관지보(CFT)의 강성은 38.8%가 더 크다.
단위중량을 보면, 격자지보의 단위중량을 기준으로 H형강 지보재의 단위중량은 39.8%가 더 무겁고, 강관지보(CFT)의 단위중량은 28.7%나 가볍다.
이와 같이 강관지보(CFT)는 그 단위중량이 가장 가벼우면서도 그 강성은 격자지보의 강성보다 38.8%가 더 크기 때문에 취급이 용이한 특성을 지니게 된다.
H형강지보는 강성은 좋으나 자체중량이 너무 무거워 취급이 곤란하여 설치가 어려웠던 문제점을 자체중량이 가벼우면서도 강성이 격자지보보다 큰 본 발명의 강관지보(CFT)에 의해 해결이 가능하게 된 것이다.
⒜ 본 발명은 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 확장부(S)에서 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정되도록 함으로써 과굴이 발생된 터널 지반과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되도록 함에 그 목적이 있고,
⒝ 상부 반단면 강관 지보재의 하단부에 설치되는 스케줄 파이프에 의하여 상부 반단면 강관 지보재의 종방향 길이가 확대ㆍ조정되도록 함으로써 하반 지지블록이 길이가 확대된 스케줄 파이프의 지지점(곧 상부 반단면 강관 지보재의 지지점)이 되게 하여 상부 반단면 강관 지보재에 의한 터널 지반하중이 효율적으로 지지되게 하는 한편, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재의 연결이 연결부재(E)에 의해 종방향 길이확대ㆍ조정이 이루어지도록 함으로써 하부 반단면 강관 지보재의 바닥면과의 지점접면이 용이하게 이루어지도록 함에 다른 목적이 있으며,
⒞ 아치형상부 반단면 강관 지보재가 과굴이 발생된 터널 지반 쪽으로 수평길이 조정관(P)의 길이확대에 의해 수평 이동되어 터널 지반과 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화됨으로써 여기에 타설될 고가의 숏크리트 양도 최소화되어 터널시공이 경제적으로 이루어지도록 함에 또 다른 목적이 있고,
⒟ 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 몰탈이 충전될 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 설치 시 그 자중으로 인한 인장-압축 변형곡선의 최대압축력 지점에 위치된 상부 반단면 강관 지보재에 고정되게 압축력 지지앵커를 설치하되 상부 반단면 강관 지보재에 대해서는 고정된 형태이고, 터널지반에 대해서는 접면ㆍ지지된 형태이면서 그 설치방향은 압축력작용방향과 평행되게 설치됨으로써 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 충전된 상부 반단면 CFT 강관 지보재가 인장-압축 변형곡선의 압축력이 일체로 거동되는 압축력 지지앵커에 의해 저항되게 하여 터널 지반과 상부 반단면 강관 지보재 및 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 간격이 일정하게 유지되도록 함에 다른 목적이 있으며,
⒠ 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 일정간격으로 홀더링(404)이 설치됨으로써 ㄷ자형 간격재 철근(402)과, 그리고 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 홀더링(404)에 동시에 삽입ㆍ조립되고, 조립된 간격재 철근에 의해 강지보재의 전도가 방지되게 하는 한편, 슬립방지 종방향 이형철근에 의해 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)와 숏크리트와의 부착력이 강화되도록 함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
터널 단면을 상ㆍ하반으로 나누어 터널 상부 반단면(SA)→하부 반단면(SB)의 순서로 굴착하고, 이에 설치되는 아치형 지보공 설치시스템에 있어서
굴착된 상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 그 기준점에 수평길이 확장부(L)를 설정하고, 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)과, 이에 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 서로 연결되며, 이 상태에서 길이조정장공(d)에 의해 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이가 확장되면서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 지반(G) 쪽을 향해 이동되게 되고, 이 이동에 의하여 과굴 깊이가 최소화된 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)기 설치되게 하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 중심선이 터널 기준선이 되게 하고, 또 상ㆍ하반 조인트부(J)에 다다른 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하부에 스케줄 파이프(130)가 나선 결합되고, 종방향 길이의 확대ㆍ조절은 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)에 의해 이루어지며, 길이 조절된 스케줄 파이프(130)의 마감부(131)가 하반에 설치된 하반지지블록(137)에 의해 지지되고, 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하부에 형성된 몰탈주입부(104A)의 주입구(1042A)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)를 충전, 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)를 형성하고, 이어 숏크리트를 타설ㆍ터널 상부 반단면(SA)에 숏크리트 라이닝을 설치하는 한편, 하부 반단면(SB)을 굴착하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)의 위치에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)가 상하 연결부재(E)에 의하여 연결ㆍ체결되며, 이때 하부 반단면 강관 지보재(200B) 하단이 하반바닥부에 지지되고, 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 몰탈주입부(204B)의 주입구(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 충전, 하부 반단면 CFT 강관 지보재(200BC)를 형성하고, 이어 숏크리트를 타설ㆍ터널 하부 반단면(SB)에 숏크리트 라이닝을 형성함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템이다.
상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)에 수평길이 확장부(L)를 설정하고, 여기에다 수평길이 조정관(P)이 설치된다. 수평길이 조정관(P)에는 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 삽입되거나 연결된다. 수평길이 조정관(P)과 이에 삽입되는 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)는 직선형상을 갖는다. 수평길이 조정관(P)에 의해 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 수평방향으로 확장ㆍ이동되게 된다. (도3 참조)
이와 같이 아치형상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 지반(G) 쪽으로 수평 이동되게 함으로써 과굴이 발생된 터널 지반(G)과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되게 된다.
수평길이 확장부(L)에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 곡률반경은 직선에 가까울 정도로 크다. 적어도 양측으로 7.5cm 이상 수평이동이 가능하다.
수평길이 조정관(P)에는 3가지 타입이 있다. (도4a, b, c 참조)
첫째, 횡방향 길이 조절 외관(110a) 타입이다. 이 타입은 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 횡방향 길이 조절 외관(110a)내로 삽입된 형태이다. 그 길이조정은 횡방향 길이 조절 외관(110a)의 양측에 천공된 수평장공[수평 길이방향 슬롯(112a)]에 의해 이루어진다. 방향 길이 조절 외관(110a)에는 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 서로 마주보고 관통되고, 또 이에 대응된 볼트구멍(b)이 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 형성된다.
그 체결은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(b)과 이에 대응된 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결된다.
둘째, 횡방향 길이 조절 내관(110b) 타입이다. 이 타입은 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A) 내경으로 횡방향 길이 조절 내관(110b)이 삽입된 형태이다. 그 길이조정은 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)에 천공된 수평장공[수평 길이방향 슬롯(102A)]에 의해 이루어진다. 횡방향 길이 조절 내관(110b)에는 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 서로 마주보고 관통되고, 또 이에 대응된 볼트구멍(b)이 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 형성된다. 그 체결은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 상하 볼트구멍(b)과 이에 대응된 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결된다.
셋째, 수평 길이조정플랜지관(120) 타입이다. 이 타입은 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)사이에 삽입되어 수평 길이가 조정된다. 수평 길이조정플랜지관(120)의 양단 플랜지(122)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)에 형성된 플랜지(F)가 접면된 상태에서 서로 수직면을 이룬다. 이 상태에서 볼트(124)에 의해 너트 체결되는 방식이다.
가) 수평길이 조정관(P)의 3가지 타입의 구성에 대하여 설명한다.
횡방향 길이 조절 외관(110a) 타입은, 횡방향 길이 조절 외관(110a) 내경에 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 외경이 삽입ㆍ연결되는 한편, 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 횡방향 길이 조절 외관(110a)의 체결은 체결볼트(101A)에 의해 너트 체결하는 구성이다.
횡방향 길이 조절 내관(110b) 타입은, 횡방향 길이 조절 내관(110b)의 외경이 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 내경에 삽입ㆍ연결되는 한편, 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 횡방향 길이 조절 내관(110b)의 체결은 체결볼트(101A)에 의해 너트 체결하는 구성이다.
수평 길이조정플랜지관(120) 타입은, 수평 길이조정플랜지관(120)의 양단 플랜지(122)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A) 단부에 형성된 플랜지(F)를 서로 맞대고 볼트(124)에 의해 체결되는 구성이다.
나) 스케줄 파이프(130)의 구성에 대하여 설명한다. (도5a, b, c 참조)
상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)에서 수평 길이 조정된 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단은, 상ㆍ하반 조인트부(J)에 이르게 된다. 하반은 아직 굴착되지 않는 곳이므로 여기에 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단을 지지하는 하반지지블록(137)이 설치된다. 하반지지블록(미도시)은 미리 하반에 설치ㆍ고정되고, 불가피한 시공오차 때문에 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단과 하반지지블록(137)이 정확히 접면되지 않는다.
하반지지블록이 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 지지점이 되기 위해서는 종방향 길이조정이 불가피하다. 바로 스케줄 파이프(130)가 길이조정의 역할을 한다. 스케줄 파이프(130)에 의한 길이확장은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 나선부에 결합되는 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)에 의해 이루어진다. 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)는 전 높이에 걸쳐 길게 형성되어있기 때문이다.
하반지지블록에 길이 조절된 스케줄 파이프(130)의 마감부(131)가 지지되게 된다.
스케줄 파이프(130)의 마감부(131)는 주입되는 몰탈를 밀폐시키는 역할을 겸한다.
다) 상하연결부재(E)의 구성에 대하여 설명한다. (도5a, b, c 참조)
터널 상부 반단면(SA)에 숏크리트 라이닝이 설치된 다음, 하부 반단면(SB)을 굴착한다.
굴착된 하부 반단면(SB)에는 하부 반단면 강관 지보재(200B)가 설치된다. 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 설치는 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 연결부터 수행된다.
상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결은 상하연결부재(E)에 의하여 연결ㆍ체결된다. 상하연결부재(E)는 길이조정수단(G)을 갖는 것이 바람직하다.
상하연결부재(E)에는 3가지 타입이 있다.
첫째, 외부 상하연결부재(140A), Outer타입이다. 이 타입은 스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 외부 상하연결부재(140A)내에 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)가 삽입되어 외부 상하연결부재(140A)내에 삽입되어 체결볼트(146)에 의해 연결ㆍ체결되는 방식이다.
외부 상하연결부재(140A)의 상부에는 길이방향 슬롯(142)이 서로 마주본 상태에서 관통되고, 그 하부에는 횡방향 슬롯(144)이 서로 마주본 상태에서 관통된다. 또 길이방향 슬롯(142)은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(bu)에 대응되고, 그리고 횡방향 슬롯(144)은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 볼트구멍(bb)에 대응된다.
한편, 서로 관통된 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치된다. 길이방향 슬롯(142)과 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 체결은 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 횡방향 슬롯(144)과 하부 반단면 강관 지보재(200B)와의 체결은 체결볼트(146)에 의해 체결된다.
둘째, 내부 상하연결부재(140B), Inner타입이다. 이 타입은 스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B) 내에 내부 상하연결부재(140B)가 삽입되어 체결볼트(146)에 의해 연결ㆍ체결되는 방식이다.
상부 반단면 강관 지보재(100A)에는 볼트구멍(bu)(bu)이, 그리고 하부 반단면 강관 지보재(200B)에는 횡방향 슬롯(144)(144)이 각각 뚫려있다. 내부 상하연결부재(140B)에는 상기 볼트구멍(bu)(bu)과 횡방향 슬롯(144)(144)에 대응되게 상하로 볼트구멍(149)(149)이 뚫려있다. 횡방향 슬롯(144)(144)은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 횡방향 조정을 위해서다. 이때 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치된다.
체결볼트 설치용 횡관(136)은 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 설치되는 것이 바람직하다.
내부 상하연결부재(140B)에는 지지스톱퍼(148)가 형성된다. 상부 반단면 강관 지보재(100A)는 내부 상하연결부재(140B)에 삽입되어 지지스톱퍼(148)에 의해 지지된다. 하부 반단면 강관 지보재(200B)는 지지스톱퍼(148)에 밀착된다.
셋째, 플랜지 타입이다.
상부 반단면 강관 지보재(100A)에는 하단부 플랜지(Fb)가, 그리고 이에 대응된 하부 반단면 강관 지보재(200B)에는 상단부 플랜지(Fu)가 형성된다. 상ㆍ하단부 플랜지(Fb)(Fu)가 접면된 상태에서 서로 수직면을 이룬다. 상ㆍ하단부 플랜지(Fu)(Fb)가 서로 일치된 상태에서 체결볼트(N)로 체결한다. 하단부 플랜지(Fb)의 체결공(M)을 원호형상으로 하면 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 방향을 조정하는데 유리하다. 또한 길이조정을 위해 양단에 플랜지가 형성된 길이조정 플랜지관을 삽입하여 같은 방식으로 체결하는 것이 바람직하다.
라) 압축력 지지앵커(500)의 구성에 대하여 설명한다. (도6 참조)
상부 반단면 강관 지보재(100A) 및 이에 몰탈이 충전될 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)의 자중으로 인하여 도6의 인장-압축으로 변형된다. 도6의 인장-압축곡선은 그림-1.의 숏크리트 라이닝의 인장-압축변형곡선과 동일한 형태이다.
상부 반단면 강관 지보재(100A)와 이를 충전한 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)의 자중으로 인한 인장부와 압축부의 응력선도에서 압축부의 최대압축력위치에 압축력 지지앵커(500)가 설치되고, 이때 그 설치방향이 압축력작용방향에 평행되게 하면서 터널지반(G)이 압축력 지지앵커(500) 선단 접지판(512)의 지지점이 되게 하되 압축력 지지앵커(500)를 통해 전달된 반력에 대하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 압축력 지지앵커(500)가 일체로 거동되게 한 구성이다.
마) 몰탈주입부(107A)(206B)의 구성에 대하여 설명한다. (도7 참조)
몰탈주입부(104A)(204B)는 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 하부에 각각 설치된다. 몰탈주입부(104A)(204B)의 주입구(1042A)(2042B)를 통해 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 주입ㆍ충전하여 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)가 되게 한다.
상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 몰탈를 주입한 것이 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)이기 때문에 도면에 도시되지는 않았지만 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)가 설치된 곳이 바로 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)의 설치위치이다.
몰탈주입부(104A)(204B)관련 구성은, 몰탈 주입공이 형성된 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 대하여 돌출주입구(1042A)를 갖는 몰탈주입부(104A)(204B)가 직각방향으로 설치되고, 돌출주입구(1042A)(2042B)에는 하단에 주입통공(1047A)을 갖는 직사각형상의 차폐판(1046A)이 삽입 유도홈(1044A)에 의해 상하로 유도되면서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 몰탈 주입공을 개폐되도록 한 것이다.
몰탈주입부(104A)(204B)관련 구성은, 몰탈 주입공이 형성된 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 대하여 돌출주입구(1042A)를 갖는 몰탈주입부(104A)(204B)가 직각방향으로 설치되고, 돌출주입구(1042A)(2042B)에는 하단에 주입통공(1047A)을 갖는 직사각형상의 차폐판(1046A)이 삽입 유도홈(1044A)에 의해 상하로 유도되면서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 몰탈 주입공을 개폐되도록 한 것이다.
몰탈주입부(107A)와 관련하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 CFT 형성에 대하여 설명한다.
길이 조정된 스케줄 파이프(130)의 지지점인 하반지지블록(미도시)에 지지된 상태에서 몰탈주입부(104A)를 통해 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 몰탈을 주입ㆍ충진한다. 상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)근처에 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 공기 배출공겸 확인창이 설치된다.
이와 같이 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)를 형성한 다음, 이어 숏크리트를 타설ㆍ터널 상부 반단면(SA)에 숏크리트 라이닝을 타설한다.
바) 슬립방지 종방향 이형철근(400) 및 간격재 철근(402)삽입의 홀더링(404)의 구성에 대하여 설명한다. (도8 참조)
H형강 지보재이든 격자지보재이든 간에 일정간격으로 간격재 철근이 강지보재사이에 연결ㆍ배치된다. 간격재 철근은 강지보재의 전도를 방지하는 가로보의 역할을 한다.
사용되는 간격재 철근의 직경은 통상 16mm이다.
간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 외주면에 직각되게 설치된다.
홀더링(404)에는 ㄷ자형 간격재 철근(402)의 수직부(402a)가, 그리고 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 삽입ㆍ조립된다.
슬립방지 종방향 이형철근은 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)와 숏크리트와의 부착력을 강화시키는 역할을 한다.
슬립방지 종방향 이형철근(400)의 직경은 13mm이다. 아치형상을 따라 수작업절곡이 용이하도록 하기위해서다. 홀더링(404)의 형상 및 크기는 직경13mm와 16mm의 철근의 삽입ㆍ고정이 가능한 형상 및 크기가 바람직하다.
한편, 본 발명 2원화 설치용 강관 지보재 구조의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
2원화 설치용 강관 지보재 구조는 강지보공의 2원화 설치시스템에서 사용ㆍ설명되었으므로 이를 요약하면 다음과 같다.
터널 단면을 상ㆍ하반으로 나누어 터널 상부 반단면(SA)→하부 반단면(SB)의 순서로 굴착하고, 이에 설치되는 아치형 상ㆍ하반 지보공에 있어서
상부 반단면(SA)에는 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 양측으로 대칭되게 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가, 그리고 하부 반단면(SB)에는 하부 반단면 강관 지보재(200B)가 설치되고, 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결체결은 상ㆍ하반 조인트부(J)의 위치에서 이루어지되 천정 크라운(Crown)(C)에는 수평길이 확장부(L)가 설치된 수평길이 조정관(P)에 의하여 양측 대칭으로 설치된 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)를 서로 연결되면서 그 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이 확장이 가능하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서의 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)에는 종방향 길이 확대ㆍ조절이 가능한 스케줄 파이프(130)가 나선ㆍ결합되며, 이 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결체결은 상하연결부재(E)에 의해 이루어지는 한편, 몰탈주입부(104A)(204B)는 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 하부에 각각 설치되고, 몰탈주입부(104A)(204B)의 주입구(1042A)(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 충전, 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)가 되게 함을 특징으로 하는 2원화 설치용 강관 지보재 구조이다.
여기에다 간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 외주면에 설치하되 홀더링(404)의 내경에는 슬립방지 종방향 이형철근(400)과 ㄷ자형 간격재 철근(402)의 수직부(402a)가 삽입되는 구성이다.
또한, 스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 상하연결부재(E)로서 외부 상하연결부재(140A)를 연결ㆍ체결하되 외부 상하연결부재(140A)의 상부에는 길이방향 슬롯(142)이 서로 마주본 상태에서 관통되고, 그 하부에는 횡방향 슬롯(144)이 서로 마주본 상태에서 관통되며, 길이방향 슬롯(142)은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(bu)에 대응되고, 그리고 횡방향 슬롯(144)은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 볼트구멍(bb)에 대응되는 한편, 서로 관통된 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치되고, 길이방향 슬롯(142)과 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 체결은 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 횡방향 슬롯(144)과 하부 반단면 강관 지보재(200B)와의 체결은 체결볼트(146)에 의해 체결되는 구성이다.
⒜ 본 발명은 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정되도록 한 구성이므로 과굴이 발생된 터널 지반(G)과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되어 숏크리트 타설 두께가 최소화되는 효과가 있고,
⒝ 상부 반단면 강관 지보재의 하단부에 설치되는 스케줄 파이프에 의하여 상부 반단면 강관 지보재의 종방향 길이가 확대ㆍ조정되도록 한 구성이므로 하반 지지블록이 길이가 확대된 스케줄 파이프의 지지점(곧 상부 반단면 강관 지보재의 지지점)이 되게 하여 상부 반단면 강관 지보재에 의한 터널 지반하중이 효율적으로 지지되게 하는 효과가 있는 한편, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재의 연결이 연결부재(E)에 의해 종방향 길이확대ㆍ조정이 이루어지는 구성이므로 하부 반단면 강관 지보재의 바닥면과의 접면이 용이하게 이루어지는 효과가 있고,
⒞ 아치형상부 반단면 강관 지보재가 과굴이 발생된 터널 지반(G) 쪽으로 수평길이 조정관(P)의 길이확대에 의해 수평 이동되어 터널 지반(G)과 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되게 한 구성이므로 여기에 타설될 고가의 숏크리트 양도 최소화되어 터널 시공이 경제적으로 이루어지는 효과가 있으며,
⒟ 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 몰탈이 충전될 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 설치 시 그 자중으로 인한 인장-압축 변형곡선의 최대압축력 지점에 위치된 상부 반단면 강관 지보재에 고정되게 압축력 지지앵커를 설치하되 상부 반단면 강관 지보재에 대해서는 고정된 형태이고, 터널지반(G)에 대해서는 선단 접지판(512)이 접면ㆍ지지된 형태이면서 그 설치방향은 압축력작용방향과 평행되게 설치된 구성이므로 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 충전된 상부 반단면 CFT 강관 지보재가 인장-압축 변형곡선의 압축력이 일체로 거동되는 압축력 지지앵커에 의해 저항되어 터널 지반(G)과 상부 반단면 강관 지보재 및 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 간격이 일정하게 유지되는 효과가 있고,
⒠ 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 일정간격으로 홀더링(404)이 설치된 구성이므로 ㄷ자형 간격재 철근(402)과, 그리고 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 홀더링(404)에 동시에 삽입ㆍ조립되고, 조립된 간격재 철근에 의해 강지보재의 전도가 방지되는 효과가 있는 한편, 슬립방지 종방향 이형철근에 의해 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)와 숏크리트와의 부착력이 강화되는 효과를 지닌 유용한 발명이다.
[도1a, b] 종래 H형 강지보재 및 격자지보재의 사시도
[도2a, b] 종래 H형 강지보재 및 격자지보재의 공동발생단면도
[도3] 본 발명 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재와, 이와 관련된 수평길이 확장부(L), 상하연결부재(E), 압축력 지지앵커 등이 설치된 전 모습을 보인 단면도
[도4a,b,c] 본 발명 수평길이 확장부(L)의 3가지 형태의 타입을 보인 사시도
[도5a, b, c] 본 발명 상하연결부재(E)의 3가지 형태의 타입을 보인 사시도
[도6] 본 발명 압축력 지지앵커의 설치위치와 압축력 지지앵커의 형상구조를 보인 사시도
[도7] 본 발명 몰탈주입부의 형상구조를 보인 사시도
[도8] 본 발명 슬립방지 종방향 이형철근의 설치위치와 그 설치상태를 보인 사시도
[도9] 터널 강지보재의 강성비교표
[도2a, b] 종래 H형 강지보재 및 격자지보재의 공동발생단면도
[도3] 본 발명 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재와, 이와 관련된 수평길이 확장부(L), 상하연결부재(E), 압축력 지지앵커 등이 설치된 전 모습을 보인 단면도
[도4a,b,c] 본 발명 수평길이 확장부(L)의 3가지 형태의 타입을 보인 사시도
[도5a, b, c] 본 발명 상하연결부재(E)의 3가지 형태의 타입을 보인 사시도
[도6] 본 발명 압축력 지지앵커의 설치위치와 압축력 지지앵커의 형상구조를 보인 사시도
[도7] 본 발명 몰탈주입부의 형상구조를 보인 사시도
[도8] 본 발명 슬립방지 종방향 이형철근의 설치위치와 그 설치상태를 보인 사시도
[도9] 터널 강지보재의 강성비교표
본 발명 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법의 구성을 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
⒜ 굴착된 상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 그 기준점에 수평길이 확장부(L)를 설정하고, 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)과 이에 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 서로 연결되며, 이 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이가 확장되면서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 지반(G) 쪽을 향해 이동하게 되고, 이 이동에 의하여 과굴 깊이가 최소화된 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)기 설치되게 하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 중심선이 터널 기준선이 되게 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 상단 수평길이 확장부(L)를 조립하는 단계;
⒝ 그리고 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단 [상ㆍ하반 조인트부(J)]에는 스케줄 파이프(130)가 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 조립ㆍ결합되고, 그 결합은 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 길이 조절 나선부(105A)가 결합되는 형태이며, 나선결합과정에서 스케줄 파이프(130)의 길이가 확장ㆍ조절됨으로써 하반에 설치된 하반지지블록(137)[곧 지지점]에 지지되도록 상부 반단면 강관 지보재(100A)를 설치하는 단계;
⒞ 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 이를 충전한 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)의 자중으로 인한 인장부와 압축부의 응력선도에서 압축부의 최대압축력위치에 압축력 지지앵커(500)가 설치되고, 이때 그 설치방향이 압축력작용방향에 평행되게 하면서 압축력 지지앵커(500) 선단부의 지지점이 터널지반(G)이 되게 하되 압축력 지지앵커(500)를 통해 전달된 반력에 대하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 압축력 지지앵커(500)가 일체로 거동되도록 압축력 지지앵커(500)를 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 고정ㆍ설치하는 단계;
⒟ 몰탈주입부(104A)의 주입구(1042A)를 통해 몰탈을 충전하여 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)를 형성하는 단계;
⒠ 상부 반단면(SA)에 숏크리트를 타설하되 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결에 지장이 없는 위치까지 숏크리트 라이닝을 설치하는 단계;
⒡ 하부 반단면(SB)을 굴착하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서 상하연결부재(E)에 의하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 서로 연결ㆍ체결하는 단계;
⒢ 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 하단을 밀폐시킨 다음, 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 몰탈주입부(204B)의 주입구(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈를 주입하여 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 충전, 하부 반단면 CFT 강관 지보재(200BC)를 형성하는 단계;
⒣ 하부 반단면(SB)에 숏크리트를 타설하여 하부 반단면(SB)에 숏크리트 라이닝을 설치하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법이다.
여기에다, 상기 ⒜단계에서 수평길이 확장부(L)의 수평길이 조정관(P)으로서 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 횡방향 길이 조절 내관(110b)을 설치하되 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 내경에 횡방향 길이 조절 내관(110b)의 외경을 삽입ㆍ수평 길이를 조정하는 한편, 그 체결은 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 볼트구멍(Pb)(Pb)과 이에 대응된 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결하는 단계;를 포함함을 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법이다.
또, 상기 ⒡단계에서 상ㆍ하반 조인트부(J)의 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 상하연결부재(E)로서 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단부 플랜지(Fb)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 상단부 플랜지(Fu)가 형성되고, 이들 플랜지(Fu)(Fb)를 서로 맞댄 상태에서 체결공(M)에 삽입된 체결볼트(N)에 의하여 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 단계; 를 포함함을 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법이다.
또한 상기 ⒜단계의 상부 반단면 강관 지보재(100A)와, 그리고 상기 ⒡단계의 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 외주면에 간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)의 수직부(402a)가 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 설치하는 단계; 를 포함함을 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법이다.
이와 같이 본 발명 시공방법의 특징을 요약하면, 첫째, 천정 크라운(Crown)(C)의 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)에 의해 아치형상부 반단면 강관 지보재의 수평 길이가 확장ㆍ조정됨으로써 과굴이 발생된 터널 지반(G)과, 그리고 과굴 쪽으로 수평 이동된 아치형상부 반단면 강관 지보재와의 사이간격이 최소화되어 이에 타설되는 고가의 숏크리트 타설 두께가 최소화되므로 터널 시공이 경제적으로 이루어지게 된다.
둘째, 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 몰탈이 충전될 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 설치 시 그 자중으로 인한 인장-압축 변형곡선의 최대압축력 지점에 위치된 상부 반단면 강관 지보재에 고정되게 압축력 지지앵커를 설치하되 상부 반단면 강관 지보재에 대해서는 고정된 형태이고, 터널지반(G)에 대해서는 선단 지지판이 접면ㆍ지지된 형태이면서 그 설치방향은 압축력작용방향과 평행되게 설치된 구성이므로 상부 반단면 강관 지보재 및 이에 충전된 상부 반단면 CFT 강관 지보재가 인장-압축 변형곡선의 압축력이 일체로 거동되는 압축력 지지앵커에 의해 저항되어 터널 지반(G)과 상부 반단면 강관 지보재 및 상부 반단면 CFT 강관 지보재의 간격이 일정하게 유지되게 된다.
셋째, 구조가 간단한 홀더링(404)에 의하여 ㄷ자형 간격재 철근(402)과, 그리고 슬립방지 종방향 이형철근(400)의 삽입조립이 용이할 뿐 아니라 슬립방지 종방향 이형철근에 의해 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)와 숏크리트와의 부착력이 강화되는 효과를 지닌 유용한 발명이다.
SA; 상부 반단면(SA), SB; 하부 반단면(SB)
상반
100A; 상부 반단면 강관 지보재, 100AC; 상부 반단면 CFT 강관 지보재
L; 수평길이 확장부, P; 수평길이 조정관, F; 플랜지부, Fb; 하단부 플랜지부, M; 체결공, N; 체결볼트 , bu; 볼트구멍, Pb; 볼트구멍, n; 나선부,
101A; 체결볼트,
110a; 횡방향 길이 조절 외관, 112a; 길이방향 슬롯,
102A; 길이방향 슬롯,
110b; 횡방향 길이 조절 내관, 114b; 볼트,
120; 수평길이 조정 플랜지관, 122; 조정플랜지, 124; 볼트
104A; 몰탈주입부, 1042A; 돌출주입구, 1044A; 삽입 유도홈, 1046A; 차폐판, 1047A; 주입통공,
J; 상ㆍ하반 조인트부,
130; 스케줄 파이프, 131; 마감부, 132; 길이 조절 나선부, 136; 체결볼트 설치용 횡관 137; 하반지지블록,
E; 상하연결부재,
140A;외부 상하연결부재, 140B; 내부 상하연결부재, 140C; 플랜지 상하연결부재
142; 길이방향 슬롯, 144; 횡방향 슬롯, 146; 체결볼트, 147; 볼트, 148; 스톱퍼,
하반
200B; 하부 반단면 강관 지보재, 200BC; 하부 반단면 CFT 강관 지보재, Fu; 상단부 플랜지부, bb; 볼트구멍,
204B; 몰탈주입부, 2042B; 돌출주입구,
바닥부
300; 바닥부 길이 조절구, 302; 사다리꼴 바닥지지부, 304; 길이 조절관, 305; 공회전 연결부, 306; 길이 조절 나선부
400; 슬립방지 종방향 이형철근, 402; 간격재 철근, 402a; 수직부, 404; 홀더링(,
500; 압축력 지지앵커, 510; 앵카볼트, 512; 접지판, 514; 조정너트
G; 지반
S; 숏크리트 라이닝
상반
100A; 상부 반단면 강관 지보재, 100AC; 상부 반단면 CFT 강관 지보재
L; 수평길이 확장부, P; 수평길이 조정관, F; 플랜지부, Fb; 하단부 플랜지부, M; 체결공, N; 체결볼트 , bu; 볼트구멍, Pb; 볼트구멍, n; 나선부,
101A; 체결볼트,
110a; 횡방향 길이 조절 외관, 112a; 길이방향 슬롯,
102A; 길이방향 슬롯,
110b; 횡방향 길이 조절 내관, 114b; 볼트,
120; 수평길이 조정 플랜지관, 122; 조정플랜지, 124; 볼트
104A; 몰탈주입부, 1042A; 돌출주입구, 1044A; 삽입 유도홈, 1046A; 차폐판, 1047A; 주입통공,
J; 상ㆍ하반 조인트부,
130; 스케줄 파이프, 131; 마감부, 132; 길이 조절 나선부, 136; 체결볼트 설치용 횡관 137; 하반지지블록,
E; 상하연결부재,
140A;외부 상하연결부재, 140B; 내부 상하연결부재, 140C; 플랜지 상하연결부재
142; 길이방향 슬롯, 144; 횡방향 슬롯, 146; 체결볼트, 147; 볼트, 148; 스톱퍼,
하반
200B; 하부 반단면 강관 지보재, 200BC; 하부 반단면 CFT 강관 지보재, Fu; 상단부 플랜지부, bb; 볼트구멍,
204B; 몰탈주입부, 2042B; 돌출주입구,
바닥부
300; 바닥부 길이 조절구, 302; 사다리꼴 바닥지지부, 304; 길이 조절관, 305; 공회전 연결부, 306; 길이 조절 나선부
400; 슬립방지 종방향 이형철근, 402; 간격재 철근, 402a; 수직부, 404; 홀더링(,
500; 압축력 지지앵커, 510; 앵카볼트, 512; 접지판, 514; 조정너트
G; 지반
S; 숏크리트 라이닝
Claims (19)
- 터널 단면을 상ㆍ하반으로 나누어 터널 상부 반단면(SA)→하부 반단면(SB)의 순서로 굴착하고, 이에 설치되는 아치형 지보공 설치시스템에 있어서
굴착된 상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 그 기준점에 수평길이 확장부(L)를 설정하고, 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)과, 이에 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 서로 연결되며, 이 상태에서 길이조정장공(d)에 의해 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이가 확장되면서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 지반(G) 쪽을 향해 이동되게 되고, 이 이동에 의하여 과굴 깊이가 최소화된 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)기 설치되게 하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 중심선이 터널 기준선이 되게 하고, 또 상ㆍ하반 조인트부(J)에 다다른 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하부에 스케줄 파이프(130)가 나선 결합되고, 종방향 길이의 확대ㆍ조절은 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)에 의해 이루어지며, 길이 조절된 스케줄 파이프(130)의 마감부(131)가 하반에 설치된 하반지지블록에 의해 지지되고, 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하부에 형성된 몰탈주입부(104A)의 주입구(1042A)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)를 충전, 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)를 형성하고, 이어 숏크리트를 타설ㆍ터널 상부 반단면(SA)에 숏크리트 라이닝을 설치하는 한편, 하부 반단면(SB)을 굴착하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)의 위치에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)가 상하 연결부재(E)에 의하여 연결ㆍ체결되며, 이때 하부 반단면 강관 지보재(200B) 하단이 하반바닥부에 지지되고, 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 몰탈주입부(204B)의 주입구(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 충전, 하부 반단면 CFT 강관 지보재(200BC)를 형성하고, 이어 숏크리트를 타설ㆍ터널 하부 반단면(SB)에 숏크리트 라이닝을 형성함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
수평길이 확장부(L)의 수평길이 조정관(P)으로서 서로 마주보고 관통된 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 형성된 방향 길이 조절 외관(110a)을 설치하되 횡방향 길이 조절 외관(110a)의 내경에 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 외경을 삽입ㆍ수평 길이를 조정하는 한편, 그 체결은 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)과 이에 대응되는 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(Pb)(Pb)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
수평길이 확장부(L)의 수평길이 조정관(P)으로서 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 서로 마주보고 관통된 횡방향 길이 조절 내관(110b)을 설치하되 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 내경에 횡방향 길이 조절 내관(110b)의 외경을 삽입ㆍ수평 길이를 조정하는 한편, 그 체결은 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)과 이에 대응되는 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(Pb)(Pb)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
수평길이 확장부(L)의 수평길이 조정관(P)으로서 수평 길이조정플랜지관(120)을 설치하되 수평 길이조정플랜지관(120)의 양단 플랜지(122)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)에 형성된 플랜지(F)가 접면된 상태에서 서로 수직면을 이루고, 이 상태에서 볼트(124)에 의해 너트 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템
- 제1항에 있어서
스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 상하연결부재(E)로서 상부에는 길이방향 슬롯(142)(142)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성되고, 그리고 하부에는 횡방향 슬롯(144)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 외부 상하연결부재(140A)를 이용ㆍ연결하되 길이방향 슬롯(142)(142)은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(bu)(bu)에 대응되고, 그리고 횡방향 슬롯(144)(144)은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 볼트구멍(bb)(bb)에 대응되는 한편, 서로 관통된 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치되고, 길이방향 슬롯(142)과 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 체결은 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 횡방향 슬롯(144)과 하부 반단면 강관 지보재(200B)와의 체결은 체결볼트(146)에 의해 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템
- 제1항에 있어서
스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 상하연결부재(E)로서 지지스톱퍼(148)가 형성된 내부 상하연결부재(140B)를 이용ㆍ체결하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)는 내부 상하연결부재(140B)의 지지스톱퍼(148)에 의해 지지되고, 또 하부 반단면 강관 지보재(200B)도 지지스톱퍼(148)에 밀착되며, 이 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 내부 상하연결부재(140B)의 체결은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(bu)(bu)과, 이에 대응되는 내부 상하연결부재(140B)의 볼트구멍(149)(149)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해, 그리고 하부 반단면 강관 지보재(200B)와 내부 상하연결부재(140B)의 체결은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 횡방향 슬롯(144)(144)과, 이에 대응되는 내부 상하연결부재(140B)의 볼트구멍(149)(149)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 체결하는 상하연결부재(E)로서 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단부 플랜지(Fb)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 상단부 플랜지(Fu)에 의해 연결하되 양 강관지보재(100A)(200B)의 상ㆍ하단부 플랜지(Fb)(Fu)가 접면된 상태에서 서로 수직면을 이루고, 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단부 플랜지(Fb)의 원호형상의 체결공(Ms)에 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 체결공(M)이 일치된 상태에서 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 방향이 조정되며, 이 상태에서 체결볼트(N)에 의해 서로 체결됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
상부 반단면 강관 지보재(100A)와 이를 충전한 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)의 자중으로 인한 인장부와 압축부의 응력선도에서 압축부의 최대압축력위치에 압축력 지지앵커(500)가 설치되고, 이때 그 설치방향이 압축력작용방향에 평행되게 하면서 터널지반(G)이 압축력 지지앵커(500) 선단 접지판(512)의 지지점이 되게 하되 압축력 지지앵커(500)를 통해 전달된 반력에 대하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 압축력 지지앵커(500)가 일체로 거동되게 함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
몰탈 주입공이 형성된 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 대하여 돌출주입구(1042A)를 갖는 몰탈주입부(104A)(204B)가 직각방향으로 설치되고, 돌출주입구(1042A)(2042B)에는 하단에 주입통공(1047A)과 차단부(1048A)를 갖는 직사각형상의 차폐판(1046A)이 삽입 유도홈(1044A)에 의해 상하로 유도되면서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 몰탈 주입공을 개폐되도록 함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템 - 제1항에 있어서
간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 외주면에 직각되게 설치하되 홀더링(404)의 내경에는 슬립방지 종방향 이형철근(400)과 ㄷ자형 간격재 철근(402)의 수직부(402a)가 삽입됨을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 설치시스템
- 터널 단면을 상ㆍ하반으로 나누어 터널 상부 반단면(SA)→하부 반단면(SB)의 순서로 굴착하고, 이에 설치되는 아치형 상ㆍ하반 지보공에 있어서
상부 반단면(SA)에는 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 양측으로 대칭되게 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가, 그리고 하부 반단면(SB)에는 하부 반단면 강관 지보재(200B)가 설치되고, 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결체결은 상ㆍ하반 조인트부(J)의 위치에서 이루어지되 천정 크라운(Crown)(C)에는 수평길이 확장부(L)가 설치된 수평길이 조정관(P)에 의하여 양측 대칭으로 설치된 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)를 서로 연결되면서 그 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이 확장이 가능하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서의 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)에는 종방향 길이 확대ㆍ조절이 가능한 스케줄 파이프(130)가 나선ㆍ결합되며, 이 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결체결은 상하연결부재(E)에 의해 이루어지는 한편, 몰탈주입부(104A)(204B)는 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 하부에 각각 설치되고, 몰탈주입부(104A)(204B)의 주입구(1042A)(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈을 주입하여 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)에 충전, 상ㆍ하부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)(200BC)가 되게 함을 특징으로 하는 2원화 설치용 강관 지보재 구조 - 제11항에 있어서
스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 상하연결부재(E)로서 상부에는 길이방향 슬롯(142)(142)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성되고, 그리고 하부에는 횡방향 슬롯(144)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 외부 상하연결부재(140A)를 연결ㆍ체결하되 길이방향 슬롯(142)(142)은 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 볼트구멍(bu)(bu)에 대응되고, 그리고 횡방향 슬롯(144)(144)은 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 볼트구멍(bb)(bb)에 대응되는 한편, 서로 관통된 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치되고, 길이방향 슬롯(142)과 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 체결은 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 횡방향 슬롯(144)과 하부 반단면 강관 지보재(200B)와의 체결은 체결볼트(146)에 의해 체결됨을 특징으로 하는 2원화 설치용 강관 지보재 구조
- 제11항에 있어서
간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)이 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 외주면에 설치하되 홀더링(404)의 내경에는 슬립방지 종방향 이형철근(400)과 ㄷ자형 간격재 철근(402)의 수직부(402a)가 삽입됨을 특징으로 하는 2원화 설치용 강관 지보재 구조
- ⒜ 굴착된 상부 반단면(SA)의 천정 크라운(Crown)(C)을 기준으로 그 기준점에 수평길이 확장부(L)를 설정하고, 수평길이 확장부(L)에서 수평길이 조정관(P)과 이에 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 서로 연결되며, 이 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 수평 길이가 확장되면서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)가 지반(G) 쪽을 향해 이동하게 되고, 이 이동에 의하여 과굴 깊이가 최소화된 상태에서 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)기 설치되게 하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)(100A)의 중심선이 터널 기준선이 되게 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 상단 수평길이 확장부(L)를 조립하는 단계;
⒝ 그리고 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단 [상ㆍ하반 조인트부(J)]에는 스케줄 파이프(130)가 상기 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 조립ㆍ결합되고, 그 결합은 스케줄 파이프(130)의 길이 조절 나선부(132)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 길이 조절 나선부(105A)가 결합되는 형태이며, 나선결합과정에서 스케줄 파이프(130)의 길이가 확장ㆍ조절됨으로써 하반에 설치된 하반지지블록(137)[곧 지지점]에 지지되도록 상부 반단면 강관 지보재(100A)를 설치하는 단계;
⒞ 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 이를 충전한 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)의 자중으로 인한 인장부와 압축부의 응력선도에서 압축부의 최대압축력위치에 압축력 지지앵커(500)가 설치되고, 이때 그 설치방향이 압축력작용방향에 평행되게 하면서 압축력 지지앵커(500) 선단부의 지지점이 터널지반(G)이 되게 하되 압축력 지지앵커(500)를 통해 전달된 반력에 대하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)와 압축력 지지앵커(500)가 일체로 거동되도록 압축력 지지앵커(500)를 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 고정ㆍ설치하는 단계;
⒟ 몰탈주입부(104A)의 주입구(1042A)를 통해 몰탈을 충전하여 상부 반단면 CFT 강관 지보재(100AC)를 형성하는 단계;
⒠ 상부 반단면(SA)에 숏크리트를 타설하되 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 연결에 지장이 없는 위치까지 숏크리트 라이닝을 설치하는 단계;
⒡ 하부 반단면(SB)을 굴착하고, 상ㆍ하반 조인트부(J)에서 상하연결부재(E)에 의하여 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 서로 연결ㆍ체결하는 단계;
⒢ 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 하단을 밀폐시킨 다음, 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 몰탈주입부(204B)의 주입구(2042B)를 통해 콘크리트 몰탈를 주입하여 하부 반단면 강관 지보재(200B)를 충전, 하부 반단면 CFT 강관 지보재(200BC)를 형성하는 단계;
⒣ 하부 반단면(SB)에 숏크리트를 타설하여 하부 반단면(SB)에 숏크리트 라이닝을 설치하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법 - 제14항에 있어서
상기 ⒜단계에서 수평길이 확장부(L)의 수평길이 조정관(P)으로서 수평 길이방향 슬롯(112a)(112a)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 횡방향 길이 조절 내관(110b)을 설치하되 양측 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 내경에 횡방향 길이 조절 내관(110b)의 외경을 삽입ㆍ수평 길이를 조정하는 한편, 그 체결은 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 볼트구멍(Pb)(Pb)과 이에 대응된 상기 수평 길이방향 슬롯(112a)을 관통하는 체결볼트(101A)에 의하여 너트 체결하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법 - 제14항에 있어서
상기 ⒝단계에서 상하연결부재(E)로서 외부 상하연결부재(140A)를 적용하기 위해 외부 상하연결부재(140A)의 상부에는 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 길이방향 슬롯(142)에 대응되게 상부 반단면 강관 지보재(100A)에 상부 볼트구멍(bu)(bu)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성되고, 이때 상기 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)이 설치되는 한편, 상기 ⒡단계에서 외부 상하연결부재(140A)의 하부에는 서로 대향으로 관통ㆍ형성된 횡방향 슬롯(144)에 대응되게 하부 반단면 강관 지보재(200B)에 하부 볼트구멍(bb)(bb)이 서로 대향으로 관통ㆍ형성되고, 외부 상하연결부재(140A)와 상부 반단면 강관 지보재(100A)와의 체결은, 길이방향 슬롯(142)과 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 외부 상하연결부재(140A)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)와의 체결은, 횡방향 슬롯(144)과 하부 볼트구멍(bb)(bb)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법
- 제14항에 있어서
상기 ⒡단계에서 스케줄 파이프(130)가 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단에 조립된 상태에서 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 상하연결부재(E)로서 지지스톱퍼(148)가 형성된 내부 상하연결부재(140B)를 이용ㆍ연결하되 상부 반단면 강관 지보재(100A)는 지지스톱퍼(148)에 지지된 상태에서 상부 볼트구멍(bu)(bu)을 잇는 선을 따라 체결볼트 설치용 횡관(136)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결되고, 그리고 하부 반단면 강관 지보재(200B)는 지지스톱퍼(148)에 밀착된 상태에서 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 횡방향 슬롯(144)(144)과, 이에 대응되는 내부 상하연결부재(140B)의 볼트구멍(149)(149)을 관통하는 체결볼트(146)에 의해 체결ㆍ고정되는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법 - 제14항에 있어서
상기 ⒡단계에서 상ㆍ하반 조인트부(J)의 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)의 상하연결부재(E)로서 상부 반단면 강관 지보재(100A)의 하단부 플랜지(Fb)와 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 상단부 플랜지(Fu)가 형성되고, 이들 플랜지(Fu)(Fb)를 서로 맞댄 상태에서 하단부 플랜지(Fb)의 원호형상의 체결공(Ms)과 상단부 플랜지(Fu)의 체결공(M)에 삽입된 체결볼트(N)에 의하여 상ㆍ하부 반단면 강관 지보재(100A)(200B)를 연결ㆍ체결하는 단계; 를 포함함을 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법 - 제14항에 있어서
상기 ⒜단계의 상부 반단면 강관 지보재(100A)와, 그리고 상기 ⒡단계의 하부 반단면 강관 지보재(200B)의 외주면에 간격재 철근(402)과 슬립방지 종방향 이형철근(400)의 수직부(402a)가 함께 삽입되는 홀더링(404)을 일정간격으로 설치하는 단계; 를 포함함을 길이조정이 가능한 강관 지보재와 이를 충진ㆍ강성이 강화된 CFT 강관 지보재에 의해 강지보공의 2원화 시공방법
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Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082994A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-19 | Miho Technos Kk | トンネル補修用構造材及びトンネル補修工法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082994A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-19 | Miho Technos Kk | トンネル補修用構造材及びトンネル補修工法 |
| JP4237043B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2009-03-11 | 株式会社奥村組 | トンネル上半支保工及びトンネル上半支保構造並びに支保工設置方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102565884B1 (ko) * | 2023-04-27 | 2023-08-11 | (주)티알이엔씨 | 터널 격자지보의 가변확장형 연결재구조 및 이를 이용한 과굴 거리최소화에 따른 터널 격자지보설치시스템 |
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