KR101967167B1 - 비개착식 터널의 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비개착식으로 터널을 시공하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 비개착식으로 지중에 터널 본 구조물을 시공하는 과정에서 지반이 붕괴되는 것을 방지하여 지중 굴착작업의 안정성을 향상시킬 수 있고, 지반 붕괴를 방지하기 위한 구조물 제작에 필요한 자재를 최소화 할 수 있으며, 터널 본 구조물(100) 시공작업을 단순화할 수 있어 공사기간을 단축시킬 수 있는 비개착식 터널의 시공방법에 관한 것으로,
본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 지중(110)을 굴착하여 터널을 비개착식으로 시공하는 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 터널을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 시작갱(10) 및 도달갱(11)을 각각 형성하고, 상기 시작갱(10)의 후방 내측면에 소정두께의 버팀벽(20)을 고정설치하는 1단계; 상기 시작갱(10)의 전방 내측면 지중(110)의 소정 위치와 대향하는 상기 버팀벽(20)의 전면에, 가압부(21)의 후측 및 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22)의 후측을 각각 고정설치하는 2단계; 소정길이로 형성되며 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 압입 파이프 단위체(30)를, 상기 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22) 위에 전, 후 이동가능하게 안착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 3단계; 상기 지중(110)으로 압입된 상기 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 후측면에, 다시 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 동일 압입 파이프 단위체(30)를 밀착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 4단계; 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)의 전방이 상기 도달갱(11)에 도달할 때까지 상기 4단계를 소정횟수 반복 실시하는 5단계; 상기 5단계를 통해 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 압입 위치에서 소정거리 이격된 위치에, 상기 2단계 내지 5단계를 다시 실시하여 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 압입 시키는 6단계; 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에, 서로 소정거리 이격되게 먼저 압입된 상기 다수의 본체 패널 단위체(31)와, 나중 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에, 다수의 연결 패널 단위체(32)를 지중(110) 압입시켜 연결하는 7단계; 및, 상기 6단계 및 7단계를 소정횟수 반복 실시하여 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지의 지중(110)에, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31), 다수의 압입 파이프 단위체(30) 및, 다수의 연결 패널 단위체(32)로 형성되는, 천장 및, 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성시키는 8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 지중(110)을 굴착하여 터널을 비개착식으로 시공하는 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 터널을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 시작갱(10) 및 도달갱(11)을 각각 형성하고, 상기 시작갱(10)의 후방 내측면에 소정두께의 버팀벽(20)을 고정설치하는 1단계; 상기 시작갱(10)의 전방 내측면 지중(110)의 소정 위치와 대향하는 상기 버팀벽(20)의 전면에, 가압부(21)의 후측 및 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22)의 후측을 각각 고정설치하는 2단계; 소정길이로 형성되며 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 압입 파이프 단위체(30)를, 상기 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22) 위에 전, 후 이동가능하게 안착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 3단계; 상기 지중(110)으로 압입된 상기 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 후측면에, 다시 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 동일 압입 파이프 단위체(30)를 밀착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 4단계; 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)의 전방이 상기 도달갱(11)에 도달할 때까지 상기 4단계를 소정횟수 반복 실시하는 5단계; 상기 5단계를 통해 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 압입 위치에서 소정거리 이격된 위치에, 상기 2단계 내지 5단계를 다시 실시하여 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 압입 시키는 6단계; 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에, 서로 소정거리 이격되게 먼저 압입된 상기 다수의 본체 패널 단위체(31)와, 나중 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에, 다수의 연결 패널 단위체(32)를 지중(110) 압입시켜 연결하는 7단계; 및, 상기 6단계 및 7단계를 소정횟수 반복 실시하여 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지의 지중(110)에, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31), 다수의 압입 파이프 단위체(30) 및, 다수의 연결 패널 단위체(32)로 형성되는, 천장 및, 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성시키는 8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 비개착식으로 터널을 시공하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 비개착식으로 지중에 터널 구조물을 시공하는 과정에서 지반이 붕괴되는 것을 방지하여 지중 굴착작업의 안정성을 향상시킬 수 있고, 지반 붕괴를 방지하기 위한 구조물 제작에 필요한 자재를 최소화 할 수 있으며, 터널 구조물 시공작업을 단순화할 수 있어 공사기간을 단축시킬 수 있는 비개착식 터널의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있으며, 대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 T.B.M.)이 있으며, 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.
종래 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 쉴드 보링공법(T.B.M.)이며, 이 쉴드 보링 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.
종래 오픈 트렌치 공법의 경우, 오픈 트렌치 공법은 지하 구조물을 시공하기 위해 토층을 개착한 후 시공을 하는데 이는 지상의 건축 구조물에 의해 시공장소가 제약받는 문제점이 있으며, 상기 쉴드 보링 공법의 경우, 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있는 장점은 있으나, 쉴드 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착(非開鑿)하여 시공하는 것으로 토사로 이루어진 지중에는 적용하기 어렵고, 대부분의 쉴드 터널링 머신은 원형 터널구조 또는 아치형 터널구조만을 구축할 수 있으므로 원형 터널구조 또는 타원형 터널구조가 아닌 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 큰 직경을 터널을 시공하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 종래 파이프 루프 공법의 경우, 토사로 이루어진 지중에 대해 비개착식으로 터널을 시공할 수 있는 장점은 있으나, 먼저 파이프 루프 구조물을 지중에 설치하여 상부 및 좌, 우측의 각 지중 토사층을 지지한 상태에서, 상기 파이프 루프 아래 지하 구조물을 시공하여야 하므로, 파이프 루프 구조물을 형성하는데 소요되는 다량의 파이프 자재들로 인해 터널 시공비가 증가하는 문제점이 있으며, 파이프 루프 구조물 아래에 다시 지하 구조물을 시공하는 방법이 복잡하여 시공 기간이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 비개착식으로 지중에 터널 구조물을 시공할 수 있게 하여 지상 건축 구조물과, 지하 건축 구조물 및, 지상 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널 구조물을 시공할 수 있도록 하고,
또한, 토사로 이루어진 지중에 대해 지반이 붕괴되는 것을 방지하여 지중 굴착작업의 안정성을 향상시킬 수 있도록 하며, 지반 붕괴를 방지하기 위한 구조물 제작에 필요한 자재를 최소화할 수 있도록 하고, 터널 구조물 시공작업을 단순화하여 공사기간을 단축시킬 수 있도록 한다.
상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 지중(110)을 굴착하여 터널을 비개착식으로 시공하는 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 터널을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 시작갱(10) 및 도달갱(11)을 각각 형성하고, 상기 시작갱(10)의 후방 내측면에 소정두께의 버팀벽(20)을 고정설치하는 1단계; 상기 시작갱(10)의 전방 내측면 지중(110)의 소정 위치와 대향하는 상기 버팀벽(20)의 전면에, 가압부(21)의 후측 및 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22)의 후측을 각각 고정설치하는 2단계; 소정길이로 형성되며 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 압입 파이프 단위체(30)를, 상기 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22) 위에 전, 후 이동가능하게 안착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 3단계; 지중(110)으로 압입된 상기 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 후측면에, 다시 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 동일 압입 파이프 단위체(30)를 밀착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 4단계; 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)의 전방이 상기 도달갱(11)에 도달할 때까지 상기 4단계를 소정횟수 반복 실시하는 5단계; 상기 5단계를 통해 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 압입 위치에서 소정거리 이격된 위치에, 상기 2단계 내지 5단계를 다시 실시하여 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 압입 시키는 6단계; 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에, 서로 소정거리 이격되게 먼저 압입된 상기 다수의 본체 패널 단위체(31)와, 나중 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에, 다수의 연결 패널 단위체(32)를 지중(110) 압입시켜 연결하는 7단계; 및, 상기 6단계 및 7단계를 소정횟수 반복 실시하여 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지의 지중(110)에, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31), 다수의 압입 파이프 단위체(30) 및, 다수의 연결 패널 단위체(32)로 형성되는, 천장 및, 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성시키는 8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 상기 3단계에서, 전방의 하부 일측에 선단슈(33)가 구비되는 소정길이의 헤드 파이프(34)가 상기 압입 파이프 단위체(30)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되고, 상기 헤드 파이프(34)의 좌, 우 내측면에는 좌, 우 한 쌍의 방향조절 잭(35)의 전방 일측이 각각 회동가능하게 결합되며, 상기 좌, 우 한 쌍의 방향조절 잭(35)의 후방 타측은 상기 압입 파이프 단위체(30)의 좌, 우 내측면에 각각 회동가능하게 결합되고, 상기 헤드 파이프(34)와 압입 파이프 단위체(30) 사이의 외측면에는, 외부 토사가 상기 헤드 파이프(34) 및 압입 파이프의 내부로 유입되는 것을 방지하는 탄성 덮개(36)가 구비될 수 있으며,
바람직하게는, 상기 압입 파이프 단위체(30)는, 길이방향으로 다수개의 압입 파이프 모듈체(60)가 서로 탈착가능하게 결합 형성되며, 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 전면에는, 일측은 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 전방 내측면에 고정결합되고 타측은 본체 패널 단위체(31)의 내측으로 절곡되어 'ㄴ'자 형상으로 형성되는 결합 리브(37)가, 구비되고, 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 내측면과 상기 결합 리브(37)의 타측 상측면이 소정거리 이격되어 형성되는 빈 공간인 삽입홈(38)에, 상기 헤드 파이프(34)의 전방 일측이 소정길이 끼워져 탈착가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 비개착식으로 지중에 터널 본 구조물을 시공할 수 있어 지상 건축 구조물과, 지하 건축 구조물 및, 지상 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널 본 구조물을 시공할 수 있고,
또한, 토사로 이루어진 지중에 대해 지반이 붕괴되는 것을 방지하여 지중 굴착작업의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 지반 붕괴를 방지하기 위한 구조물 제작에 필요한 자재를 최소화할 수 있고, 터널 본 구조물 시공작업을 단순화하여 공사기간을 단축시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 최선단에 위치하는 헤드 파이프 및 상기 헤드 파이프의 후방에 위치하는 압입 파이프 단위체를 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 최선단에 위치하는 헤드 파이프 및 상기 헤드 파이프의 후방에 위치하는 압입 파이프 단위체를 나타내는 단면도;
도 3a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 상측면에 각각 본체 패널 단위체가 탈착가능하게 얹혀지는 헤드 파이프 및 다수의 압입 파이프 단위체를 지중에 순차적으로 압입하는 것을 나타내는 시공도;
도 5a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체 사이에, 연결 패널 단위체가 압입되는 것을 나타내는 정면도;
도 5b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체 및 상기 본체 패널 단위체 사이에 압입되는 연결 패널 단위체의 연결을 통해 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 일 실시예를 나타내는 정면도;
도 6은 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체가 다수의 압입 파이프 모듈체로 형성되는 것을 나타내는 정면도;
도 7a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 시작갱에서 도달갱까지 압입 파이프 단위체와 함께 지중에 압입된 다수의 본체 패널 단위체 및, 상기 다수의 본체 패널 단위체 사이에 연결 압입된 다수의 연결 패널 단위체를, 통해 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물을 나타내는 단면도;
도 7b는 도 7a에서, 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 후단부에 세워진 최후단 지지보의 전방에 위치하는 압입 파이프 단위체를 본체 패널 단위체로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보를 설치한 것을 나타내는 시공 단면도;
도 8a는 도 7b에서, 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 후단부에 최후단 지지보가 세워진 것을 나타내는 시작갱의 시공 정면도;
도 8b는 압입 파이프 단위체를 본체 패널 단위체로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보를 설치하는 과정을 시작갱에서부터 도달갱까지 순차적으로 실시한 것을 나타내는 시공 단면도; 및,
도 9는 도 8b에서, 지중에 압입된 다수의 본체 패널 단위체, 연결 패널 단위체 및, 지지보를 이용해 내부에 콘크리트 타설한 것을 나타내는 시공 정면도;이다.
도 2는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 최선단에 위치하는 헤드 파이프 및 상기 헤드 파이프의 후방에 위치하는 압입 파이프 단위체를 나타내는 단면도;
도 3a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 상측면에 각각 본체 패널 단위체가 탈착가능하게 얹혀지는 헤드 파이프 및 다수의 압입 파이프 단위체를 지중에 순차적으로 압입하는 것을 나타내는 시공도;
도 5a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체 사이에, 연결 패널 단위체가 압입되는 것을 나타내는 정면도;
도 5b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체 및 상기 본체 패널 단위체 사이에 압입되는 연결 패널 단위체의 연결을 통해 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 일 실시예를 나타내는 정면도;
도 6은 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체가 다수의 압입 파이프 모듈체로 형성되는 것을 나타내는 정면도;
도 7a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 시작갱에서 도달갱까지 압입 파이프 단위체와 함께 지중에 압입된 다수의 본체 패널 단위체 및, 상기 다수의 본체 패널 단위체 사이에 연결 압입된 다수의 연결 패널 단위체를, 통해 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물을 나타내는 단면도;
도 7b는 도 7a에서, 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 후단부에 세워진 최후단 지지보의 전방에 위치하는 압입 파이프 단위체를 본체 패널 단위체로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보를 설치한 것을 나타내는 시공 단면도;
도 8a는 도 7b에서, 지중에 형성된 지중 외곽 터널 구조물의 후단부에 최후단 지지보가 세워진 것을 나타내는 시작갱의 시공 정면도;
도 8b는 압입 파이프 단위체를 본체 패널 단위체로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보를 설치하는 과정을 시작갱에서부터 도달갱까지 순차적으로 실시한 것을 나타내는 시공 단면도; 및,
도 9는 도 8b에서, 지중에 압입된 다수의 본체 패널 단위체, 연결 패널 단위체 및, 지지보를 이용해 내부에 콘크리트 타설한 것을 나타내는 시공 정면도;이다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 최선단에 위치하는 헤드 파이프(34) 및 상기 헤드 파이프(34)의 후방에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 최선단에 위치하는 헤드 파이프(34) 및 상기 헤드 파이프(34)의 후방에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)를 나타내는 단면도이며, 도 3a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 상측면에 각각 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀지는 헤드 파이프(34) 및 다수의 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 순차적으로 압입하는 것을 나타내는 시공도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체(30)와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체(31) 사이에, 연결 패널 단위체(32)가 압입되는 것을 나타내는 정면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체(30)와 함께 소정거리 이격되게 압입되는 본체 패널 단위체(31) 및 상기 본체 패널 단위체(31) 사이에 압입되는 연결 패널 단위체(32)의 연결을 통해 형성된 지중 외곽 터널 구조물(40)의 일 실시예를 나타내는 정면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 압입 파이프 단위체(30)가 다수의 압입 파이프 모듈로 형성되는 것을 나타내는 정면도이다.
또한, 도 7a는 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법에 있어서, 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 압입 파이프 단위체(30)와 함께 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 및, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에 연결 압입된 다수의 연결 패널 단위체(32)를, 통해 지중(110)에 형성된 지중 외곽 터널 구조물(40)을 나타내는 단면도이고, 도 7b는 도 7a에서, 지중(110)에 형성된 지중 외곽 터널 구조물(40)의 후단부에 세워진 최후단 지지보(70)의 전방에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)를 본체 패널 단위체(31)로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보(70)를 설치한 것을 나타내는 시공 단면도이며, 도 8a는 도 7b에서, 지중(110)에 형성된 지중 외곽 터널 구조물(40)의 후단부에 최후단 지지보(70)가 세워진 것을 나타내는 시작갱(10)의 시공 정면도이고, 도 8b는 압입 파이프 단위체(30)를 본체 패널 단위체(31)로부터 분리 수거한 후, 그 자리에 다시 지지보(70)를 설치하는 과정을 시작갱(10)에서부터 도달갱(11)까지 순차적으로 실시한 것을 나타내는 시공 단면도이고, 도 9는 도 8b에서, 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31), 연결 패널 단위체(32) 및, 지지보(70)를 이용해 내부에 콘크리트 타설한 것을 나타내는 시공 정면도이다.
본 발명의 비개착식 터널의 시공방법의 1단계는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 터널을 시공할 장소의 양편을 수직방향으로 굴착하여 소정깊이의 시작갱(10) 및 도달갱(11)을 각각 형성하고, 상기 시작갱(10)의 후방 내측면에 소정두께의 버팀벽(20)을 콘크리트 타설 등의 방법으로 고정 설치하게 된다.
상기 1단계 후 2단계에서는, 상기 시작갱(10)의 전방 내측면 지중(110)의 소정위치와 대향하는 상기 버팀벽(20)의 전면에, 유압으로 작동되는 가압잭으로 구성되는 가압부(21)의 후측 및, 압입 파이프 단위체(30)를 올려놓기 위한 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22)을 후측을 각각 고정설치하게 된다.
본 발명의 비개착식 터널의 시공방법의 3단계에서는, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 소정길이로 형성되며 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 압입 파이프 단위체(30)를 상기 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22) 위에 전, 후로 이동가능하게 안착시킨 후, 상기 가압부(21)로 후방에서 밀어 가압시켜 상기 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)으로 초기 압입하고, 상기 압입 파이프 내부 중공에 유입된 토사를 굴착하여 외부로 배출시키게 된다.
상기 본체 패널 단위체(31)는 소정두께의 판재를 원호상의 곡면으로 가공하여 형성되며, 바람직하게는 좌, 우 양측 각 단부에는 연결 패널 단위체(32)의 좌, 우 양측 단부 중 일단부가 삽입 결합되게 연결홈(44)을 길이방향으로 형성하여 차후, 본체 패널 단위체(31) 사이를 좌, 우 양측 단부에 연결돌기(45)가 구비되는 연결 패널 단위체(32)로 용이하게 연결시공 할 수 있도록 한다.
상기 본체 패널 단위체(31)는, 도 3b 와 도 4a에 도시된 바와 같이, 소정길이의 압입 파이프 단위체(30)의 상측면에 탈착가능하게 얹혀져 상기 가압부(21)로 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)으로 압입 가압하는 경우에, 상기 압입 파이프 단위체(30)와 함께 지중(110)으로 압입된다.
바람직하게는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 최선단에는 전방의 하부 일측에 선단슈(33)가 구비되는 헤드 파이프(34)가 위치하게 되고, 상기 헤드 파이프(34)의 상측면에는 전방에 선단슈(33)가 구비되는 최선단 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 구비된다. 최선단 본체 패널 단위체(31)를 탈착가능하게 상기 헤드 파이프(34)의 상측면에 결합시키는 일 실시예로는, 일측은 최선단 본체 패널 단위체(31)의 전방 내측면에 고정결합되고, 타측은 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 내측으로 절곡되어 'ㄴ'자 형상으로 형성되는 결합리브(37)를 상기 최선단 본체 패널 내측 상부에 구비시키고, 상기 결합리브(37)의 삽입홈(38)에 상기 헤드 파이프(34)의 전방 일측을 소정길이 끼워 삽입함으로써, 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)를 상기 헤드 파이프(34)의 상측면에 탈착가능하게 얹혀 결합할 수 있게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 압입 파이프 단위체(30)의 상측면에 상기 본체 패널 단위체(31)를 얹혀 놓은 상태에서 패널 연결 볼트(50)를 이용해 볼팅시켜 용이하게 탈착가능하게 결합시킬 수도 있다.
상기 헤드 파이프(34)의 후방에는 소정거리 이격된 위치에 압입 파이프 단위체(30)가 구비되고, 상기 헤드 파이프(34)의 내측면 좌, 우측에는 좌, 우 한 쌍의 방향 조절잭(35)의 전방 일측이 각각 회동가능하게 결합되며, 상기 좌, 우 한 쌍의 방향 조절잭(35)의 후방 타측은 상기 압입 파이프 단위체(30)의 좌, 우 내측면에 각각 회동가능하게 결합되고, 상기 헤드 파이프(34)와 압입 파이프 단위체(30) 사이의 외측면에는, 지중(110)의 외부 토사가 상기 헤드 파이프(34) 및 압입 파이프 단위체(30) 사이의 내부로 유입되는 것을 방지하는 탄성 덮개(36)가 구비되어, 상기 좌, 우 한 쌍의 방향 조절잭(35)의 가동길이 조절을 통해 상기 헤드 파이프(34)를 상기 압입 파이프 단위체(30)의 전방에서 소정각도 휘어지게 조절할 수 있으며, 이를 통해 최선단에 위치하는 헤드 파이프(34)의 지중(110) 압입 방향을 소정방향으로 조정할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법의 4단계에서는, 도 3b와 도 4a에 도시된 바와 같이, 지중(110)으로 압입된 상기 헤드 파이프(34) 및 압입 파이프 단위체(30)의 후측면에, 다시 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합된 동일 형태의 압입 파이프 단위체(30)를 밀착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 최선단에 위치하는 상기 헤드 파이프(34) 내부의 토사를 굴착한다.
지중(110) 가입시 상기 본체 패널 단위체(31) 및 헤드 파이프(34)의 전방에 구비되는 선단슈(33)를 통해 지중(110) 가압을 용이하게 할 수 있게 된다.
5단계에서는, 상기 최선단에 위치하는 헤드 파이프(34)의 전방이 상기 도달갱(11)에 도달할 때까지 상기 4단계를 소정횟수 반복실시 하여 지중(110)에 시공될 터널의 길이방향을 따라 상기 본체 패널 단위체(31)가 구비되는 상기 헤드 파이프(34) 및 다수의 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110) 압입 시공하게 되며, 전, 후 연결되는 상기 본체 패널 단위체(31)는 용접 등으로 결합될 수 있고, 전, 후 연결되는 다수의 압입 파이프 단위체(30)는 전, 후 단면에 형성되는 연결플랜지(39)를 통해 볼트(42) 및 너트(43)를 이용해 탈착가능하게 결합될 수 있다.
6단계에서는, 상기 5단계를 통해 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31), 헤드 파이프(34) 및, 다수의 압입 파이프 단위체(30)의 압입 위치에서 소정거리 이격된 위치에서 상기 2단계 내지 5단계를 다시 실시하여, 전에 압입된 위치와는 소정거리 이격된 위치의 지중(110)에 시공될 터널의 길이방향을 따라 상기 본체 패널 단위체(31)가 구비되는 상기 헤드 파이프(34) 및 다수의 압입 파이프 단위체(30)를 일렬로 지중(110) 압입하게 된다.
7단계에서는, 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지의 지중(110)에, 서로 소정거리 이격된게 다수의 압입 파이프 단위체(30)와 함께 시공될 터널의 길이방향을 따라 먼저 일렬로 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31)와, 나중 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에, 도 5a에 도시된 바와 같이, 다수의 연결 패널 단위체(32)를 지중(110) 압입시켜 소정거리 이격된 본체 패널 단위체(31) 사이를 연결하게 된다.
8단계에서는, 상기 6단계 및 7단계를 소정횟수 반복실시하여 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 시공될 터널의 길이방향을 따라 지중(110)에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31), 헤드 파이프(34), 압입 파이프 단위체(30) 및 연결 패널 단위체(32)로 형성되는, 천장 및 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 먼저 터널을 시공할 지중(110)에 천장 및 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성하여 지반이 무너지지 않도록 상기 지중 외곽 터널 구조물(40)로 지탱한 후 상기 지중 외곽 터널 구조물(40) 내부를 안전하게 굴착하면서 내부에 터널 본 구조물(100)을 형성하게 된다.
상기 지중 외곽 터널 구조물(40) 내부를 굴착하면서 터널 본 구조물(100)을 형성하는 방법으로는, 상기 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 압입하는 것과 같은 방법으로, 외부에서 형성한 터널 본 구조물(100) 단위체를 전방 굴착 후 가압 전진시켜 형성할 수도 있으며, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 지지보(70)를 먼저 세우고, 세운 지지보(70)를 이용해 철근 배근 후, 콘크리트(41) 타설하여 터널 본 구조물(100)을 형성할 수도 있다.
터널 본 구조물(100)을 형성하는 상기 방법들 중 지지보(70)를 세워 터널 본 구조물(100)을 형성하는 방법을 좀 더 상세하게 설명하면, 도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 지중 외곽 터널 구조물(40)의 최 후측단에 지지보(70)를 먼저 세우고, 상기 지지보(70)의 전방에 위치하는 토사를 굴착한 후, 압입 파이프 단위체(30)를 상기 본체 패널 단위체(31)에서 분리 제거한다.
바람직하게는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 압입 파이프 단위체(30)를, 길이방향으로 서로 탈착가능하게 결합되는 다수개의 압입 파이프 모듈체(60)로 결합 형성시켜 압입 파이프 단위체(30)를 보다 편리하게 분리 회수할 수 있도록 한다.
분리 제거한 압입 파이프 단위체(30)의 자리에는, 다시 지지보(70)를 세워 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 지중 외곽 터널 구조물(40)의 최 외곽에 위치하는 본체 패널 단위체(31) 및 연결 패널 단위체(32)를 지지하게 된다.
이와 같이, 상기 지중 외곽 터널 구조물(40) 내부의 토사를 굴착한 후, 압입 파이프 단위체(30)를 분리 제거하고, 분리 제거된 상기 압입 파이프 단위체(30) 자리에는 다시 지지보(70)를 세우는 과정을 상기 도달갱(11)까지 반복하여, 도 8b에 도시된 바와 같이, 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 연결 패널 단위체(32)로 구성되는 지중 외곽 터널 구조물(40) 내부를 다수의 지지보(70)로 지탱하게 되며, 상기 다수의 지지보(70)를 서로 철근 배근 후, 콘크리트(41) 타설함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 지중(110)에 최종적으로 터널 본 구조물(100)을 형성시키게 된다.
상기 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비개착식 터널의 시공방법은, 비개착식으로 지중(110)에 터널 본 구조물(100)을 시공할 수 있어 지상 건축 구조물과, 지하 건축 구조물 및, 지상 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널 본 구조물(100)을 시공할 수 있고,
또한, 상기 지중 외곽 터널 구조물(40)의 형성을 통해 토사로 이루어진 터널 시공 중 지반이 붕괴되는 것을 방지하고, 지중(110) 굴착작업의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 다수의 압입 파이프 단위체(30)를 분리 회수하여 지반 붕괴를 방지하기 위한 구조물 제작에 필요한 자재를 최소화할 수 있고, 터널 본 구조물(100)의 공사기간을 단축시킬 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명의 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 여러 다른 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
10 : 시작갱 11 : 도달갱
20 : 버팀벽 21 : 가압부
22 : 가이드 레일
30 : 압입 파이프 단위체 31 : 본체 패널 단위체
32 : 연결 패널 단위체 33 : 선단슈
34 : 헤드 파이프 35 : 방향조절 잭
36 : 탄성 덮개 37 : 결합리브
38 : 삽입홈 39 : 연결 플랜지
40 : 지중 외곽 터널 구조물 41 : 콘크리트
42 : 볼트 43 : 너트
44 : 연결홈 45 : 연결돌기
50 : 패널 연결 볼트
60 : 압입 파이프 모듈체 70 : 지지보
100 : 터널 본 구조물 110 : 지중
20 : 버팀벽 21 : 가압부
22 : 가이드 레일
30 : 압입 파이프 단위체 31 : 본체 패널 단위체
32 : 연결 패널 단위체 33 : 선단슈
34 : 헤드 파이프 35 : 방향조절 잭
36 : 탄성 덮개 37 : 결합리브
38 : 삽입홈 39 : 연결 플랜지
40 : 지중 외곽 터널 구조물 41 : 콘크리트
42 : 볼트 43 : 너트
44 : 연결홈 45 : 연결돌기
50 : 패널 연결 볼트
60 : 압입 파이프 모듈체 70 : 지지보
100 : 터널 본 구조물 110 : 지중
Claims (3)
- 지중(110)을 굴착하여 터널을 비개착식으로 시공하는 비개착식 터널의 시공방법에 있어서,
터널을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 시작갱(10) 및 도달갱(11)을 각각 형성하고, 상기 시작갱(10)의 후방 내측면에 소정두께의 버팀벽(20)을 고정설치하는 1단계;
상기 시작갱(10)의 전방 내측면 지중(110)의 소정 위치와 대향하는 상기 버팀벽(20)의 전면에, 가압부(21)의 후측 및 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22)의 후측을 각각 고정설치하는 2단계;
소정길이로 형성되며 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 압입 파이프 단위체(30)를, 상기 좌, 우 한 쌍의 가이드 레일(22) 위에 전, 후 이동가능하게 안착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 3단계;
지중(110)으로 압입된 상기 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 후측면에, 다시 상측면에 본체 패널 단위체(31)가 탈착가능하게 얹혀져 결합되는 동일 압입 파이프 단위체(30)를 밀착시킨 후, 상기 가압부(21)로 가압시켜 지중(110) 압입시키고, 상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30) 내부의 토사를 굴착하는 4단계;
상기 최선단에 위치하는 압입 파이프 단위체(30)의 전방이 상기 도달갱(11)에 도달할 때까지 상기 4단계를 소정횟수 반복 실시하는 5단계;
상기 5단계를 통해 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)의 압입 위치에서 소정거리 이격된 위치에, 상기 2단계 내지 5단계를 다시 실시하여 다수의 본체 패널 단위체(31) 및 압입 파이프 단위체(30)를 지중(110)에 압입 시키는 6단계;
상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지 지중(110)에, 서로 소정거리 이격되게 먼저 압입된 상기 다수의 본체 패널 단위체(31)와, 나중 압입된 다수의 본체 패널 단위체(31) 사이에, 다수의 연결 패널 단위체(32)를 지중(110) 압입시켜 연결하는 7단계; 및,
상기 6단계 및 7단계를 소정횟수 반복 실시하여 상기 시작갱(10)에서 도달갱(11)까지의 지중(110)에, 상기 다수의 본체 패널 단위체(31), 다수의 압입 파이프 단위체(30) 및, 다수의 연결 패널 단위체(32)로 형성되는, 천장 및, 좌, 우 측벽을 갖는 소정형상의 지중 외곽 터널 구조물(40)을 형성시키는 8단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 3단계에서,
전방의 하부 일측에 선단슈(33)가 구비되는 소정길이의 헤드 파이프(34)가 상기 압입 파이프 단위체(30)의 전방으로 소정거리 이격된 위치에 구비되고, 상기 헤드 파이프(34)의 좌, 우 내측면에는 좌, 우 한 쌍의 방향조절 잭(35)의 전방 일측이 각각 회동가능하게 결합되며, 상기 좌, 우 한 쌍의 방향조절 잭(35)의 후방 타측은 상기 압입 파이프 단위체(30)의 좌, 우 내측면에 각각 회동가능하게 결합되고,
상기 헤드 파이프(34)와 압입 파이프 단위체(30) 사이의 외측면에는, 외부 토사가 상기 헤드 파이프(34) 및 압입 파이프 단위체(30)의 내부로 유입되는 것을 방지하는 탄성 덮개(36)가 구비되며,
상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 전면에는, 일측은 상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 전방 내측면에 고정결합되며, 타측은 본체 패널 단위체(31)의 내측으로 절곡되어 'ㄴ'자 형상으로 형성되는 결합 리브(37)가 구비되고,
상기 최선단 본체 패널 단위체(31)의 내측면과 상기 결합 리브(37)의 타측 상측면이 소정거리 이격되어 형성되는 빈 공간인 삽입홈(38)에, 상기 헤드 파이프(34)의 전방 일측이 소정길이 끼워져 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하며,
상기 본체 패널 단위체(31)는
판재를 원호상의 곡면으로 가공하여 형성하며, 좌, 우 양측 각 단부에는 길이방향으로 연결홈(44)이 형성되고,
상기 연결 패널 단위체(32)는
좌, 우 양측 각 단부에 외측으로 돌출된 형태의 연결돌기(45)가 길이방향으로 형성되되,
상기 연결 패널 단위체(32)의 좌, 우 양측 단부 중 일단부에 형성된 연결돌기(45)는 본체 패널 단위체(31)의 단부에 형성된 연결홈(44)에 삽입되며,
상기 본체 패널 단위체(31)는
상기 압입 파이프 단위체(30)의 상측면에 얹혀 놓은 상태에서 상기 압입 파이프 단위체(30)의 내측 공간에서 외측 방향으로 체결되는 패널 연결 볼트(50)를 이용해 압입 파이프 단위체(30)로부터 탈착 가능하도록 하고,
상기 압입 파이프 단위체(30)는
내주면에 내측으로 돌출된 형태의 플랜지를 볼트(42)와 너트(43)를 이용해 체결함으로써, 길이방향으로 서로 탈착가능하게 결합되어 다수 개의 압입 파이프 모듈체(60)를 형성하며,
상기 지중 외곽 터널 구조물(40) 내부의 토사를 굴착한 후, 압입 파이프 단위체(30)를 분리 제거하고, 분리 제거된 압입 파이프 단위체(30) 자리에 지지보(70)를 설치하는 지지보 설치단계;를 더 포함하여 구성되되,
상기 지지보 설치단계는
지중 외곽 터널 구조물(40)의 최 후측단에 지지보(70)를 먼저 세우고, 상기 지지보(70)의 전방에 위치하는 토사를 굴착한 후, 압입 파이프 단위체(30)를 본체 패널 단위체(31)에서 분리 제거하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널의 시공방법. - 삭제
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| KR1020170175414A KR101967167B1 (ko) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | 비개착식 터널의 시공방법 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114320319A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-04-12 | 珠海华昕开发建设有限公司 | 一种隧道极小断面向特大断面扩挖的施工方法 |
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2017
- 2017-12-19 KR KR1020170175414A patent/KR101967167B1/ko active IP Right Grant
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