KR102087101B1 - T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 관한 것으로서 터널굴착 후 발생하는 주변 지반하중을 T형상의 지보재를 이용하여 지지함으로써 종래의 H형상의 강지보재 공법의 문제점인 숏크리트 타설시 배면공동 형성과 이로 인한 구조적 취약부의 유발 문제점을 해소하고 자체무게로 인한 시공상의 문제점를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, H형상 강지보재의 하중지지에 대한 불필요한 단면부위를 줄여 효율적인 단면형상을 제공하는 효과가 있다. 이와 더불어 종래의 격자지보재 공법의 용접이음부의 구조적 취약성에 관한 문제점과 제작시간의 문제점을 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 이와 같이 종래공법의 문제점을 줄이면서 공사비도 줄일 수 있는 여러 가지 장점이 있다.
Description
본 발명은 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널굴착 후 발생하는 주변 지반하중을 1차적으로 지지하기 위하여 설치하는 지보재로서 그 형상을 T 자 모양으로 형성시켜 종래의 H형상의 강지보재 설치시 발생하는 숏크리트 타설 충진의 문제점과 무거운 하중으로 인한 시공상의 문제점을 해소하고, 또 다른 종류의 지보재인 격자지보재의 용접이음의 구조적 및 제작의 문제점을 해소함과 동시에 터널굴착유발 주변 지반하중에 대해 충분히 지지할 수 있는 구조적 특징과 현장에서 시공 및 제작의 용이성을 가지는 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 관한 것이다.
국내.외 적으로 다양한 터널이 건설 시공되고 있다. 일반적으로 터널의 시공은 먼저 다양한 장비를 이용하여 지반을 소정의 간격으로 굴착하면서 이로부터 발생하는 주변 지반하중을 1차적으로 지지하는 강지보재(이하 지보재), 락볼트 등을 설치한 후 압축 공기를 통해 콘크리트를 분사하는 숏크리트 공법을 통해 숏크리트를 터널굴착면 및 지보재에 타설하게 되며, 2차적으로 장기 추가하중을 지지하는 역할과 내장재의 역할을 동시에 할 수 있는 콘크리트 라이닝을 타설된 숏크리트의 내면에 설치하는 순서로 이루어진다.
보다 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 터널 굴착 후 발생하는 주변 지반하중을 지지하기 위하여 맨 먼저 지보재(1)를 보통 2m 내의 간격으로 설치하게 된다.
이때 사용되는 지보재(1)는 주로 "I" 형상 또는 "H" 형상의 빔이 사용되고 있으며, 지보재가 설치되기 전 또는 설치된 후에 터널굴착면을 따라 와이어 또는 와이어메쉬 등의 보강재(5)를 추가로 설치한 다음에 숏크리트를 타설할 수도 있으며, 최근에는 와이어메쉬를 설치하지 않고 강섬유보강 숏크리트를 이용하는 방법도 이용되고 있다.
반면, "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재와 같이, 하단 양측으로 돌출된 내부 플랜지(3)를 가지는 지보재(1)를 사용할 경우, 돌출된 내부 플랜지(3)로 인해 숏크리트가 지보재에 완전히 밀착하여 타설되지 않고 내부 플랜지(3)의 배면으로 공동(C)이 발생하는 시공상의 문제점이 있었다.
즉, 터널굴착면에 분사되는 숏크리트가 지보재(1)의 양측으로 돌출된 내부 플랜지(3)의 자체 형상에 의해 내부 플랜지(3)의 배면을 완전히 채우지 못하고, 공동(C)이 형성되어 구조적인 취약부를 유발시키는 문제점이 있었다.
이와 더불어 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재는 일반적으로 무게가 무거워 시공이 어렵고, 복수 개의 지보재를 연결하여 아치형상으로 배치시키는 과정에서 돌출된 내부 플렌지에 의해 지보재와 지보재 사이의 결합 및 결합부재(6)의 설치가 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 한 개의 주 강봉(101a)과 두 개의 부 강봉(101b)을 삼각형 모양으로 형성시키고 그 사이를 스파이더라고 하는 부재를 이용하여 용접 결합시킨 격자지보재(101)가 개발되어 사용되고 있다. 하지만, 격자지보재(101)는 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재에 비하여 지지력이 상대적으로 낮을 뿐만 아니라 강봉과 스파이더부재가 전체적으로 용접결합으로 이루어져 있어 제작 시간이 많이 소요되고, 불충분한 용접결합으로 인해 구조적인 취약부를 유발시켜 왔다.
이에 따라, 격자지보재의 강성을 증가시키고, 제작비도 감소하기 위한 한국등록특허 제10-1029284호 "격자지보재 및 이에 사용되는 이음구"와 같은 기술이 개발되었으나, 여전히 봉재의 결합으로 구성된 격자지보재는 판재의 결합으로 구성된 지보재보다 구조적인 강성이 부족한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재나 격자지보재를 이용한 지지공법과 비교하여 지보재 및 타설된 숏크리트의 구조적 안정성을 증가시키기 위한 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재나 격자지보재를 이용한 지지공법과 비교하여 터널의 시공성을 효율적으로 증가시키기 위한 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재나 격자지보재를 이용한 지지공법과 비교하여 작업시간을 단축시키고 하중지지에 대한 불필요한 단면부위를 줄여 경제성을 높이기 위한 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법는 터널굴착면을 안정적으로 지지하기 위해 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수 개의 아치형 지보재를 포함하되, 상기 아치형 지보재는 아치형으로 배치된 수직한 판상의 웹과 상기 웹의 상부에 터널굴착면과의 지지면적이 최대한 넓게 형성될 수 있도록 소정의 길이만큼 양측으로 돌출된 외부 플랜지로 구성됨으로써, 터널굴착면 및 터널굴착면에 배치된 아치형 지보재를 향해 압축공기를 통해 숏크리트를 분사하여 타설할 ? 공동이 형성되는 것을 방지할 수 있도록 "T" 형상의 단면 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 "T" 형상의 단면 구조를 가지는 지보재는 강성을 증가시키기 위하여 웹의 하단부의 단면이 상단부보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, "I" 형상 또는 "H" 형상의 단면 구조를 가지는 "I" 형상 또는 "H" 형상 지보재를 더 포함하며, 터널굴착면이 형성되는 주변지반 및 지지하중 등을 고려하여 하나 이상의 "T" 형상의 단면 구조를 가지는 지보재와 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재가 결합되어 아치형 지보재를 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재는 일체형으로 구성될 수도 있고 이동 및 설치의 용이성을 위해 복수 개로 분할되어 구성될 수도 있으며, 일체형의 지보재나 복수 개로 분할된 지보재를 아치형으로 결합하여 터널굴착면을 지지하는 것을 특징으로 한다.
복수 개로 분할된 지보재를 이용할 경우에는 마주하는 각 단부를 결합시키기 위해 각 웹을 하부에서 감싸는 형태로 결합되는 상부가 개방된 "ㄷ"자 형태의 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수 개로 분할된 지보재의 마주하는 각 단부를 결합시키기 위해 각 지보재의 양단에는 각각 판상의 결합부재가 마주하도록 웹과 외부 플랜지에 수직하게 용접 등을 통해 일체형으로 구성될 수도 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재는 타설된 주변 숏크리트와의 결합력을 증가시키기 위하여 지보재의 외부 플랜지와 웹의 전체 또는 일부에 결합력을 증가시킬 수 있는 다양한 형태의 굴곡부 또는 복수 개의 홈이나 돌기를 더 포함하여 구성할 수도 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재는 외부 플랜지의 측면 또는 웹의 하단면에 위치한 테두리부의 전체 또는 일부가 물결모양의 곡선 형태 또는 복수 개의 홈이나 돌기를 더 포함하여 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재의 강성을 증가시키기 위하여 웹의 하단부의 단면이 상단부보다 두껍게 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재의 웹을 관통하는 복수 개의 결합 홀을 형성시켜, 상기 결합 홀을 관통하여 설치되는 지지부재에 의해 상기 지보재는 인접한 다른 지보재와의 상호연결을 통해 지반하중에 대해 보다 효율적으로 대처할 수 있을 뿐만 아니라 상기 결합 홀의 위치조정을 통해 지보재나 숏크리트에 발생하는 휨응력에 유연하게 대처할 수 있으면서 간격재 역할도 할 수 있도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재의 웹 하단 또는 양 측면에는 인접한 다른 지보재와의 상호 연결을 위한 지지부재가 결합되기 위한 결합장치나 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지보재 및 외부 플랜지의 상면 또는 상기 지보재의 외부 플랜지 양 측면 테두리부에는 인접한 다른 지보재로 연장되는 와이어메쉬의 고정을 위한 체결장치나 체결 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 의하면, 터널굴착 후 발생하는 주변 지반하중을 T형상의 지보재를 이용하여 지지함으로써 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 강지보재 공법의 문제점인 숏크리트 타설시 배면공동 형성과 이로 인한 구조적 취약부의 유발 문제점과 무거운 하중으로 인한 시공상의 문제점를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, "I" 형상 또는 "H" 형상 강지보재의 하중지지에 대한 불필요한 단면부위를 줄여 효율적인 단면형상을 제공하는 효과가 있다. 이와 더불어 종래의 격자지보재 공법의 용접이음부의 구조적 취약성에 관한 문제점과 제작시간의 문제점을 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 이와 같이 종래공법의 문제점을 줄이면서 공사비도 줄일 수 있는 여러 가지 장점이 있다.
도 1은 종래의 I형상의 지보재를 도시한 도면.
도 2는 종래의 격자지보재를 도시한 도면.
도 3 또는 도4는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재 및 그 단면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 따른 숏크리트의 타설 및 지보재의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6 또는 도 7은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재의 설치 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재 및 와이어메쉬의 설치 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 T형상 지보재를 연결하기 위한 결합부재의 예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 다른 실시예에 따른 지보재를 도시한 도면.
도 2는 종래의 격자지보재를 도시한 도면.
도 3 또는 도4는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재 및 그 단면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 따른 숏크리트의 타설 및 지보재의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 6 또는 도 7은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재의 설치 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재 및 와이어메쉬의 설치 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 T형상 지보재를 연결하기 위한 결합부재의 예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 다른 실시예에 따른 지보재를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 또는 도4는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재 및 그 단면을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법에 따른 숏크리트의 타설 및 지보재의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 6 또는 도 7은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재의 설치 예를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재에 설치되는 지지부재 및 와이어메쉬의 설치 예를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 T형상 지보재를 연결하기 위한 결합부재의 예를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 다른 실시예에 따른 지보재를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법은 도 3의 (3-I)에 도시된 바와 같이, 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수 개의 아치형 지보재(1)를 이용하여 터널굴착면을 안정적으로 지지하기 위해 상기 아치형 지보재(1)는 각각 아치형으로 구성되며, 상기 아치형 지보재(1)는 도 3의 (3-II)에 도시된 아치형 지보재(1)의 단면 형상과 같이, "T" 형상의 단면 구조를 가지는 "T" 형상 지보재를 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는, 수직한 판상의 웹(7)이 터널굴착면에 대응하도록 아치형 또는 곡선으로 배치되고, 상기 웹(7)의 상부(외부)에는 터널굴착면(100)과의 지지면적이 최대한 넓게 형성될 수 있도록 소정의 길이만큼 양측으로 돌출된 외부 플랜지(2)가 형성된다.
또한, 웹(7)의 하부(내부)에는 양측으로 형성된 플랜지 없이 수직한 형상을 유지함으로써, "T" 형상의 단면 구조를 가지게 된다.
다른 실시예로써, 상기 아치형 지보재(1) 또는 상기 "T" 형상 지보재는 이동 및 설치의 용이성을 위해 도 4의 (4-I)에 도시된 바와 같이, 복수 개로 분할된 지보재(1a, 1b, 1c, 1d)로 분할되되, 복수 개의 분할된 지보재(1a, 1b, 1c, 1d)를 아치형으로 결합하여 사용할 수도 있다.
보다 상세하게는, 분할된 지보재(1b, 1c)가 마주하는 P1부분과 같이, 결합부재(6)에 의해 분할된 지보재(1b, 1c)가 결합하여 아치형 지보재(1)로 구성된다.
이때, 상기 지보재(1c)의 단면 형상은 도 4의 (4-II)에 도시된 바와 같이, 지보재의 분할과는 관계없이 일체형으로 구성될 때와 동일하게, "T" 형상의 단면 구조를 가지도록 구성된다.
또는, "I" 형상 또는 "H" 형상의 단면 구조를 가지는 "I" 형상 또는 "H" 형상 지보재를 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 터널굴착면(100)이 형성되는 주변지반 및 지지하중 등을 고려하여 하나 이상의 "T" 형상의 단면 구조를 가지는 분할된 지보재(1a, 1b, 1c, 1d)와 "I" 형상 또는 "H" 형상 지보재가 결합되어 아치형 지보재(1)를 구성할 수도 있으며, "T" 형상의 지보재와 "I" 형상 또는 "H" 형상 지보재 사이의 결합은 하기 아래(도 9참조)에서 설명하는 결합방법 이외에 상호 결합이 이루어질 수 있는 다양한 통상의 결합방법이 사용될 수 있다.
이와 같은 아치형 지보재 중 "T" 형상의 지보재(1, 이하 지보재)는 도 5의 (5-I)에 도시된 바와 같이, 터널굴착 후 웹(7)의 상부(외부)에 형성된 외부 플랜지(2)가 터널굴착면(100)에 밀착되도록 설치한 후 터널굴착면(100) 및 터널굴착면(100)에 배치된 지보재(1)를 향해 압축공기를 통해 숏크리트(4)를 분사함으로써, 숏크리트(4)가 터널굴착면(100)을 비롯하여 지보재(1)를 내부에서 덮도록 타설하게 된다.
이때, 지보재(1)는 숏크리트(4)가 분사되는 방향에 종래 기술에 해당하는 하부 플랜지(도 1의 3)가 형성되어 있지 않음으로써, 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상 지보재와 달리 지보재의 양측으로 공동(도 1의 C)을 형성되는 문제점이 발생되지 않게 된다.
즉, T형상의 단면 구조를 가지는 지보재(1)를 사용함으로써, 수직한 웹(7)의 양측으로 숏크리트(4)가 원활하게 유입될 수 있으며, 이를 통해 웹(7)의 양측으로 공동(빈 공간)을 형성하지 않고 타설될 수 있는 매우 유익한 효과가 발생된다.
이와 같은 지보재(1)의 외부 플랜지(2)의 폭 및 두께를 비롯하여, 수직한 웹(7)의 높이 및 두께와 외부 플랜지(2)와 웹(7)의 연결부에서의 곡률반경 등의 단면치수의 크기는 터널굴착면(100)이 형성되는 주변지반 및 지지하중 등을 고려하여 다양하게 변경시켜 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 지보재(1)는 강재로 구성할 수도 있고 FRP 나 다양한 고강도 플라스틱재료 또는 복합부재를 이용하여 구성할 수도 있다.
또한, 도 5의 (5-II)에 도시된 바와 같이, 지보재(1)의 강성을 증가시키기 위하여 웹(7)의 단부의 단면 두께를 증가시켜 구성할 수도 있으며, 이를 통해 지보재(1)의 강성을 보다 높임으로써, 지반하중에 대한 지지력을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 상기 지보재(1)의 강성을 증가시키기 위하여 웹(7)의 하단부의 단면이 상단부보다 두껍게 형성시킬 수도 있다.
상기 웹(7)의 단부 단면 두께의 증가와는 관계 없이, 상기 지보재(1)는 상기 위에서 설명한 바와 같이, 일체형으로 구성되거나, 분할되어 구성될 수 있으며, 하기 아래에서 설명하는 다른 실시예의 적용이 가능하다.
특히, 상기 웹(7)의 단부 단면 두께가 증가된 형태를 가지면서, 지보재(1)가 분할되어 구성될 경우, 분할된 지보재(1)의 결합 방법 및 구조는 하기 아래에서 설명하는 실시예(도 9 참조)를 비롯하여 분할된 지보재(1)를 결합할 수 있다면, 다양한 다른 실시예가 적용될 수 있다.
또한, 도 6의 (6-I)에 도시된 바와 같이, 숏크리트(4)를 타설하기 전에 지보재(1)나 타설되는 숏크리트의 휨강도를 보강하기 위해 지보재(1)에는 웹(7)을 관통하는 복수 개의 결합 홀(10)이 형성되어 있으며, 결합 홀(10)에 지지부재(11)을 삽입하여 설치한 후 숏크리트(4)를 타설할 수도 있다.
이때, 상기 지지부재(11)는 이격되어 설치된 복수 개의 지보재(1)를 관통하도록 철근, 강봉 등이 사용되며, 상기 지지부재(11)에 의해 상기 지보재(1)는 인접한 다른 지보재와의 상호연결을 통해 지반하중에 대해 보다 효율적으로 대처할 수 있으며 결합 홀의 위치조정을 통해 지보재(1)나 타설된 숏크리트에 발생하는 휨응력에 유연하게 대처할 수 있으면서 지보재(1) 사이의 간격재 역할도 할 수 있게 된다.
다른 실시예로써, 도 6의 (6-II) 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 지보재(1)의 웹(7) 하단이나, 양 측면에 인접한 다른 지보재와의 상호 연결을 위한 지지부재(11)가 결합되기 위한 복수 개의 결합장치(12)나 홈(도 7의 12a)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 상기 지보재의 웹(7)의 하단 또는 양 측면에는 복수 개의 결합장치(12)나 홈(12a)이 형성되고, 각 결합장치(12)나 홈(12a)에 지지부재(11)를 결합하여 인접한 지보재와 상호 연결되도록 구성하여 지반하중에 대해 보다 효율적으로 대처할 수 있고 지보재의 길이방향을 따라 설치되는 복수 개의 결합장치(12) 또는 홈(12a)의 배치 간격 및 개수 등의 위치조정을 통해 지보재나 타설된 숏크리트에 발생하는 휨응력에 유연하게 대처할 수 있으면서 지보재 사이의 간격재 역할도 할 수 있게 된다.
이때, 상기 결합장치(12)는 지지부재(11)와 직접적인 체결이 이루어지도록 구성되거나, 볼트 또는 클램프 등의 부자재에 의해 체결되도록 구성되거나, 고리 형태에 지지부재(11)가 거치되는 형태로 구성될 수도 있다.
그 외, 지지부재(11)를 웹(7)의 하단 또는 양 측면에 결합시키거나, 홈(12a)에 고정하기 위한 방법으로는 용접 등 다른 형태의 방법이 이용될 수도 있다.
또 다른 실시예로써, 도 8의 (8-I)에 도시된 바와 같이, 상기 지보재(1)의 웹(7) 하단 양 측면에 형성된 결합장치(12)가 고리의 형상으로 구성되어 단부가 절곡된 봉상의 지지부재(11)가 고리 형상의 결합장치(11)에 삽입되어 고정되도록 구성할 수도 있다.
이때, 상기 결합장치(12)의 배치방향은 도시된 바와 같이, 수직하게 형성되어 지지부재(11)가 수평하게 결합되는 형태 이외에 결합장치(12)가 수평하게 배치되어 지지부재(11)가 상부에서 결합되도록 구성될 수도 있다.
또는, 도 8의 (8-II)에 도시된 바와 같이, 상기 지보재(1)의 외부 플랜지(2)에는 인접한 와이어메쉬(13)와의 체결을 위한 체결 홀(14)이나, (8-II)의 우측에 도시된 지보재(1)의 외부 플랜지(2) 상단에 점선으로 도시된 체결수단(12) 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
특히, 상기 체결수단(12)은 상기 지보재(1) 외부 플랜지(2)의 상면뿐만 아니라, 상기 지보재(1) 외부 플랜지(2)의 일 측면 또는 양 측면 테두리부에 배치될 수 있으며, 인접한 와이어메쉬(13)와의 체결을 위해 "I"자 형태 또는 "ㄱ"자 형태 등의 다양한 걸쇠나 고리형태로 구성됨이 바람직하다.
다른 실시예로써, 상기 지보재(1)의 외부 플랜지를 상,하로 관통하는 복수 개의 체결 홀(14)을 더 포함할 수도 있으며, 상기 체결 홀(14)를 관통하여 결합되는 고정부재(15)를 통해 상기 와이어메쉬(13)를 고정하도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 고정부재(15)는 철사, 스트랩 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이, 체결장치(12)의 유무 및 그 변형이나, 지지부재(11) 또는 와이어메쉬(13) 등의 설치 방법 및 유무와는 관계없이 숏크리트(4)가 공동(빈 공간)을 형성하지 않고 타설될 수 있음에는 변함이 없으며, 와이어메쉬(13)의 설치 대신 강섬유보강 숏크리트를 타설할 때에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 지보재를 연장하기 위한 결합부재를 도시한 것이며, 도 9의 (9-I)에 도시된 바와 같이 복수 개로 분할된 T형상의 지보재(1a, 1b, 도 3 참조)의 마주하는 각 단부를 결합시키기 위해 각 웹(7a, 7b)을 하부에서 감싸는 형태로 결합되는 상부가 개방된 "ㄷ"자 형태의 결합부재(6)가 사용될 수도 있다.
보다 상세하게는, 상부가 개방된 "ㄷ"자 형태의 결합부재(6)가 마주하는 지보재(1a, 1b)의 수직한 판상의 웹(7a, 7b)을 감싸도록 배치되고, 복수 개의 볼트 및 너트와 같은 체결부재에 의해 고정됨으로써, 마주하는 지보재(1a, 1b)가 연장되도록 고정될 수 있게 된다.
또는, 수직한 판상의 웹(7a, 7b) 양측에 각각 판상의 결합부재(도 3의 6 참조)가 배치되는 형태로 구성될 수도 있으나, 보다 간편하게 이동 및 설치될 수 있도록 "ㄷ"자 형태로 일체로 구성됨이 바람직하다.
또는, 도 9의 (9-II)에 도시된 바와 같이, 각 지보재(1a, 1b)의 양단에는 각각 판상의 결합부재(6a, 6b)가 결합되어 있으며, 복수 개의 볼트 및 너트와 같은 체결부재에 의해 각 결합부재(6a, 6b)가 마주하여 고정되도록 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법의 다른 실시예에 따른 지보재의 단부를 도시한 것이며, 도 10의 (10-I)에 도시된 바와 같이, 지보재(1)와 주변 숏크리트와의 결합력을 증가시키기 위하여 지보재(1)의 외부 플랜지(2)와 웹(7)의 전체 또는 일부에 주변 숏크리트와의 결합력을 증가시킬 수 있는 다양한 형태의 홈(8)이나 돌기, 굴곡부 등을 형성시킬 수 있다.
또는, 도 10의 (10-II)에 도시된 바와 같이, 지보재(1)의 외부 플랜지(2)의 측면에 위치한 테두리부(9a)나 웹(7)의 하단부(9b) 또는 테두리부(9a)와 하단부(9b)를 직선으로 처리하지 않고 전체 또는 일부를 물결모양 등의 곡선 또는 오목 및 볼록 형태의 결합으로 구성하여 주변 숏크리트와의 접촉면적을 증가시키면서, 구조적으로도 숏크리트와 보다 강하게 결합되도록 할 수도 있다.
또는,상기 지보재(1)의 외부 플랜지(2)와 웹(7)의 전체 또는 일부에 주변 숏크리트와의 결합력을 증가시킬 수 있는 다양한 형태의 홈(8)이나 돌기, 굴곡부가 형성되어 있으면서, 동시에 지보재(1)의 외부 플랜지(2)의 측면에 위치한 테두리부(9a)나 웹(7)의 하단부(9b) 또는 테두리부(9a)와 하단부(9b)를 직선으로 처리하지 않고 전체 또는 일부를 물결모양 등의 곡선 또는 오목 및 볼록 형태의 결합으로 구성할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법은 종래의 "I" 형상 또는 "H" 형상의 지보재 공법의 문제점인 숏크리트 타설시 배면공동 형성과 이로 인한 구조적 취약부의 유발 문제점과 "I" 형상 또는 "H" 형상 강지보재의 무거운 하중으로 인한 시공상의 문제점를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, H형상 강지보재의 하중지지에 대한 불필요한 단면부위를 제거하여 효율적인 단면형상을 제공하는 효과가 있다.
이와 더불어 판상의 외부 플랜지(2)와 수직한 웹(7)이 결합된 T자 형태의 간단한 구조를 통해 종래의 격자지보재 공법의 용접이음부의 구조적 취약성에 관한 문제점과 제작시간의 문제점을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 이와 같이 종래공법의 문제점은 줄이면서 공사비는 줄일 수 있는 여러 가지 장점이 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
1 : 지보재
2 : 외부 플랜지
3 : 내부 플랜지
4 : 숏크리트
5 : 보강재
6 : 결합부재
7 : 웹
8 : 굴곡부
10 : 결합 홀
11 : 지지부재
12 : 체결장치
13 : 와이어메쉬
14 : 고정 홀
15 : 고정부재
100 : 터널굴착면
2 : 외부 플랜지
3 : 내부 플랜지
4 : 숏크리트
5 : 보강재
6 : 결합부재
7 : 웹
8 : 굴곡부
10 : 결합 홀
11 : 지지부재
12 : 체결장치
13 : 와이어메쉬
14 : 고정 홀
15 : 고정부재
100 : 터널굴착면
Claims (11)
- 삭제
- 터널굴착면을 안정적으로 지지하기 위해 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 복수 개의 아치형 지보재를 포함하되,
상기 아치형 지보재는
아치형으로 배치된 수직한 판상의 웹과;
상기 웹의 상부에 터널굴착면과의 지지면적이 최대한 넓게 형성될 수 있도록 소정의 길이만큼 양측으로 돌출된 외부 플랜지로 구성된 "T" 형상의 단면 구조를 가지는 "T" 형상 지보재이며,
터널굴착 후 웹의 상부에 형성된 외부 플랜지가 터널굴착면에 밀착되도록 설치한 후 터널굴착면 및 터널굴착면에 배치된 아치형 지보재를 향해 압축공기를 통해 숏크리트를 분사하여 타설할 때, 숏크리트가 터널굴착면을 비롯하여 지보재를 내부에서 덮도록 타설되되,
수직한 웹 양측으로 숏크리트가 내부에서 외부 플랜지 방향으로 유입되면서 지보재의 양측으로 공동이 형성되는 것을 방지할 수 있는 "T" 형상 지보재를 포함하여 구성되며, 터널굴착면이 형성되는 주변지반 및 지지하중 등을 고려하여 "H" 형상 지보재 또는 "I" 형상 지보재가 결합되어 아치형 지보재를 구성하는 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
상기 “T” 형상 지보재는 강성을 증가시키기 위하여 웹의 하단부의 단면이 상단부보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
상기 "T" 형상 지보재는
이동 및 설치의 용이성을 위해 복수 개의 분할된 지보재로 분할되되,
복수 개의 분할된 지보재를 아치형으로 결합하여 터널굴착면을 지지하는 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 4항에 있어서,
복수 개로 분할된 지보재의 마주하는 각 단부를 결합시키기 위해 각 웹을 하부에서 감싸는 형태로 결합되는 상부가 개방된 “ㄷ”자 형태의 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 4항에 있어서,
복수 개로 분할된 지보재의 마주하는 각 단부를 결합시키기 위해 각 지보재의 양단에는 각각 판상의 결합부재가 마주하도록 웹과 외부 플랜지에 수직하게 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
타설된 주변 숏크리트와의 결합력을 증가시키기 위하여 지보재의 외부 플랜지와 웹에 결합력을 증가시킬 수 있는 다양한 형태의 굴곡부 또는 복수 개의 홈이나 돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
외부 플랜지의 양 측면 또는 웹의 하단면에 위치한 테두리부가 물결모양의 곡선 형태 또는 오목 및 볼록 형태의 결합으로 구성된 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
상기 웹을 관통하는 복수 개의 결합 홀을 더 포함하며,
상기 결합 홀을 관통하여 설치되는 지지부재에 의해 인접한 다른 지보재와의 상호연결을 통해 지반하중에 대해 보다 효율적으로 대처할 수 있고 결합 홀의 위치조정을 통해 지보재나 타설된 숏크리트에 발생하는 휨응력에 유연하게 대처할 수 있으면서 지보재 사이의 간격재 역할도 할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
상기 웹의 하단 또는 양 측면에는 인접한 다른 지보재와의 상호 연결을 위한 지지부재가 결합되기 위한 결합장치 또는 홈을 더 포함하고 상기 결합장치 또는 홈에 결합된 지지부재에 의해 인접한 다른 지보재와의 상호연결을 통해 지반하중에 대해 보다 효율적으로 대처할 수 있고 결합장치 또는 홈의 위치조정을 통해 지보재나 타설된 숏크리트에 발생하는 휨응력에 유연하게 대처할 수 있으면서 지보재 사이의 간격재 역할도 할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
- 제 2항에 있어서,
상기 외부 플랜지의 상면 또는 외부 플랜지의 일 측면 또는 양 측면 테두리부에는 인접한 와이어메쉬와의 체결을 위한 체결장치나 체결 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020170043584A KR102087101B1 (ko) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법 |
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| KR1020170043584A KR102087101B1 (ko) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | T형상의 지보재를 이용한 터널 보강공법 |
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