KR102149474B1 - 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 비개착의 강합성콘크리트 터널을 시공하기 위해 압입 설치된 강관과 타설된 콘크리트의 결속력을 증진시키기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 지중 비개착 터널굴착시 압입되는 강관 내부에 다수의 결속부재가 설치되며, 상기 결속부재는 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치된 것으로서, 본 발명은 콘크리트가 양생되면서 강관 내면과 콘크리트 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 강관 내면에 복수의 결속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생후에도 강관과 접착상태를 유지하여 터널구조물의 내구성을 갖도록 한 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법에 관한 것이다.

Description

지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법{Installation method and Steel structure with non-opening steel composite concrete support}

본 발명은 지중 비개착의 강합성콘크리트 터널을 시공하기 위해 압입 설치된 강관과 타설된 콘크리트의 부착력을 증진시키기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 비개착의 강합성콘크리트 지중 터널굴착시 압입된 강관 내의 흙을 제거한 후 강관 내부에 콘크리트로 타설하게 되는데 이때 콘크리트가 양생되면서 강관 내면과 콘크리트와의 부착력이 저해되는 것을 방지할 수 있도록 강관 내면에 복수의 결속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생 후에도 강관과 부착상태를 유지하여 터널구조물의 일정기간을 유지하는 소요의 내구성을 갖도록 한 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 지중 비개착 터널굴착시 지반침하 방지용 강관을 압입한 후 강관 내부의 흙을 파내고, 이웃한 강관과 강관을 연결한 후 각각의 강관 내부에 콘크리트를 타설하여 터널굴착시 토압에 의해 발생될 수 있는 지반침하를 방지하도록 하고 있다.

지중 비개착 터널시공에서 일반적으로 사용되는 지중터널 굴착공법은 강관을 지하터널 시공면에 시공하고자 하는 터널의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이어 붙여 가면서 압입시켜 설치한다.

터널공사의 종류에 따라 약간의 공정 차이는 있으나 대부분 지중 비개착터널 시공 예정면을 따라 정확한 위치를 측량하여 강관의 압입 공정을 실시한다.

이때 시공하고자 하는 터널의 형상에 따라서 강관을 아치형 또는 사각형으로 압입할 위치에 위치시키고 유압잭과 추진보조관 등을 이용하여 강관을 단계적으로 압입시키는 공정을 실시한다.

이와 같이 강관 압입 공정을 실시한 후에는 강관 내의 흙을 파내고 작업자가 강관 내부로 들어가 강관 측면을 절개하여 강관과 강관 사이를 강판으로 연결하거나 또는 강관 일측에 루프를 형성하여 강관과 강관이 연결되도록 압입한 후 강관 내부의 흙을 파낸 후 강관 내부에 콘크리트를 타설하게 되는데 이때 양생 과정에서 강관내의 수분이 증발되면서 콘크리트가 수축되어 강관 내부천장과 타설된 콘크리트 사이에 틈이 발생하여 강관과 콘크리트가 서로 부착되지 못하는 문제점이 있다.

즉 강관 내면과 타설된 콘크리트 사이에 틈이 발생하여 공간부가 발생하면 터널 구조물의 내구성이 떨어지는 문제점과 또한 공간부에 의한 울림현상에 의한 소음이 발생되는 문제점이 있다.

이 분야의 선행기술을 살펴보면 등록특허공보 제10-2087964호(등록일자 2020. 03. 05.)의 "지하터널 형성용 구조물 설치공법"은 도1에 도시된 바와 같이

양측단의 선추진강관(100) 하부 양측에 각각 절개홈(100a)을 형성하고,

절개홈(100a)이 형성된 선추진강관(100) 하측에 소정높이로 후추진강관(200)을 압입추진하고 내부를 굴착한 후 내력재(110)를 설치한 다음 역시 상부 양측에도 절개홈(200a)을 형성한 다음, 각각의 수직으로 대응되는 절개홈(100a)(200a)에 개별로 제작된 방수철판(300)과 측벽형성용 거푸집(400)을 유압잭을 이용하여 압입추진하고 용접하여 방수가 되도록 한 다음, 선추진강관(100) 하부와 후추진강관(200)의 상부에 측벽형성공(160)(260)을 형성하되 내부를 단계적으로 굴착하면서 토압지지대(500)를 설치한 다음 철근배근(미도시)하고 콘크리트를 타설하고 양생시켜 측벽(3000)이 형성되도록 이루어진 지하터널 형성용 구조물 설치공법이 개시되었다.

상기 도1은 강관 내부를 굴착한 후 내력재(110)를 설치하고 강관 내부를 단계적으로 굴착하면서 토압지지대(500)를 설치한 다음 철근배근(미도시)하는 구성으로서, 특히 강관 내부에 별도의 내력재를 설치한 후 내부에 콘크리트를 타설 및 양생한 다음 강관 내부의 바닥에 설치된 거푸집 위치까지 강관을 절단하고 다시 내력재(110)을 절단해야 하는 불편한 점이 있다.

즉 터널 시공면에 강관을 설치한 후 강관 내부의 흙을 굴착한 다음 강관의 상부하중을 지지할 수 있도록 내력재를 설치하게 되는데 이의 내력재(110)는 I빔, H빔, 찬넬, 파이프, 철판 플레이트 중에서 선택된 어느 한 종류 또는 두 종류이상을 섞어서 사용할 수 있도록 하고, 강관 내부에 거푸집을 설치한 후 다시 선추진강관과 후추진강관 저면에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 터널 구조물을 형성한다.

또한 도1은 선추진강관과 후추진강관 내부에 설치된 거푸집까지 콘크리트를 타설 및 양생한 후 거푸집과 거푸집 저부에 위치한 강관과 내력재를 거푸집 면까지 절단해야 함으로 작업공정이 번거롭고 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.

특히 도1의 경우 선추진강관과 후추진강관 사이의 절개부 상단에 방수철판만 설치하고 강관 내부에 I빔, H빔 등으로 된 내력재를 설치하고 있으나, 강관 내부에 내력재를 설치하더라도 강관과 강과 사이에 설치된 방수철판에는 상부하중을 지지할 수 있는 별도의 부재가 없는 관계로 강관과 강관 사이에 토압의 집중하중을 받을 경우 강관 연결부에 비틀림 등의 변형이 발생되어 내구성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위해서는 방수철판 사이에 철근을 배근하여 콘크리트를 타설해야 하기 때문에 공사비용이 많이소용됨으로 비경제적인 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0017132호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 강관 내면에 강봉, 금속파이프, 강판으로 된 접속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생 후에도 강관 내면과 접속부재가 접착상태를 유지하여 강관 상부 내면과 콘크리트가 이격되지 않도록 하여 터널구조물의 내구성을 갖도록 함을 목적으로 하며,

또한 본 발명은 강관 내의 콘크리트와 강관과 강관 사이에 설치된 토압지지부재 내의 콘크리트가 일체로 연결되고 강관 내의 접속부재와 토압지지부재의 토압지지관 및 보조관이 철근 역할을 하여 지중 터널시공시 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화함으로 시공성과 경제성을 갖는 동시에 내구성과 환경성을 갖도록 함을 목적으로 한 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력 지지 강관 시공 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 터널 시공면을 따라 소정의 간격으로 다수의 강관을 소정의 간격으로 압입하는 단계;

상기 압입된 강관 내의 흙을 파낸 후 각각의 강관 양측면을 단계별로 절개하는 단계;

상기 강관과 강관 사이의 흙을 판낸 후 절개된 강관과 강관 사이에 상부고정판과 하부고정판을 용접설치하는 단계;

상기 소정의 간격으로 압입된 강관과 강관 사이에 설치된 상부고정판과 하부고정판 사이에 토압지지관 및 보조관을 설치하여 토압지지부재를 형성하는 단계;

상기 토압지지부재의 상부 강관과 강관 사이에 콘크리트를 그라우팅하는 단계;

상기 강관 내부에 이웃하게 설치된 토압지지부재의 하부고정판과 좌우 수평이 되도록 거푸집을 설치하는 단계;

상기 압입된 강관의 절개부 상부 내면에 강봉, 금속파이프, 강판 중 어느 하나로된 결속부재를 설치하는 단계;

상기 거푸집의 상부 강관 내부와 토압지지부재 내부에 콘크리트를 타설하는 단계;

상기 강관 내부에 타설된 콘크리트를 양생 후 다수의 강관이 설치된 내측 터널 시공면을 굴착하고 강관 내에 설치된 하부 거푸집 설치면까지 강관을 절단하여 터널 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강봉으로 이루어져 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치되고 결속부재의 단부에는 이웃한 결속부재와 연결되도록 철근이 수평으로 용착설치된 것을 특징으로 한다.

상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강판으로 이루어져 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치되고 결속부재 하단부는 다수의 요홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강판으로 이루어지고 강판 하단부는 다수의 요홈이 형성되되 상기 요홈의 내면에는 다수의 요철부가 형성되어 콘크리트의 결속력을 증강시킬 수 있도록된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 된 본 발명은 강관 내면에 복수의 결속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생후에도 강관과 접착상태를 유지하여 터널구조물의 내구성을 갖도록 한 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력 지지 강관 시공 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지중 터널굴착시 압입된 강관 내의 흙을 제거한 후 강관 내부에 콘크리트로 타설하게 되는데 이때 콘크리트가 양생되면서 수분이 증발되어 강관 내면과 콘크리트 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 강관 내면에 복수의 결속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생 후에도 강관과 접착상태를 유지하여 터널구조물의 내구성을 갖도록 하는 효과를 갖는다.

또한 강관 내부에 설치되는 결속부재의 단부가 절개부에 설치된 토압지지부재의 상부고정판의 수평선상까지 연장되도록 설치하고 결속부재를 형성하는 다수의 강봉 하단부가 연결되도록 수평으로 철근을 용착 설치하여 타설된 콘크리트와의 접착력을 증진시켜 강관내의 콘크리트를 상부로 인장하는 작용을 하여 지반침하를 방지할 수 있도록 한 효과를 갖는다.

도1은 종래의 비개착식 지중터널굴착시 터널구조물의 강관연결구성을 나타낸 것이며,
도2는 본 발명에 따른 비개착식 지중터널굴착시 강관과 토압지지부재를 설치하고 콘크리트를 타설한 상태의 터널구조물을 나타낸 것이고,
도3은 본 발명에 따른 결속부재가 구비된 강관과 토압지지부재의 연결구성을 나타낸 것이며,
도4는 본 발명의 강관에 결속부재를 설치한 상태를 나타낸 강관의 정면도이고,
도5는 본 발명의 강관 내부에 설치된 강봉 형태의 결속부재 단부에 철근을 수평으로 연결한 상태를 나타낸 단면도이며
도6은 본 발명의 다른 실시 예로서 강관 내부에 강판형태의 결속부재 단부에 다수의 요홈을 형성한 상태를 나타낸 단면도이며,
도7은 본 발명에 따른 비개착식 지중터널굴착시 완성된 터널구조물을 나타낸 것이며,
도8은 상기 도7의 터널구조물의 발췌 확대 단면도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 시공공정에 따라 시공방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정: 강관압입 및 강관 절개단계

터널을 굴착시공하기 위해 정확한 측량을 실시한 후 터널 시공면을 따라 소정의 간격으로 다수의 강관(10)을 압입 한다.

상기 강관(10)은 1m, 1.5m, 2m 등의 직경을 갖는 대형강관으로서 이는 지중터널의 크기에 따라서 사용하는 강관의 직경 크기가 선택 결정되며 강관의 압입은 유압잭 또는 추진장치를 이용하여 터널시공면에 압입한다.

상기 강관(10)은 측량된 터널시공면을 따라 시공도면에 의거하여 다수개를 압입하며 압입되는 강관(10)과 강관(10) 사이는 시공현장에 따라서 차이가 있으나 강관(10)과 강관(10)의 사이는 30∼70㎝의 간격으로 이루어지며, 1.5m이하의 작은강관은 30㎝∼40㎝로 이격되고 1.5m이상 2m의 강관은 50㎝∼70㎝의 이격 설치된다.

본 발명에서 지중 비개착터널을 굴착시 강관의 직경에 관계없이 강관(10)과 강관(10)의 이격 간격은 50㎝로 이격되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 터널시공면을 따라서 압입된 강관(10) 내부의 토사를 굴착하여 흙을 제거한다.

이때 강관(10) 내의 토사 굴착은 중장비를 이용하거나 또는 작업자가 들어가 흙을 제거할 수 있다.

상기와 같이 강관(10) 내부의 흙을 제거한 후에는 강관(10)과 강관(10)이 서로 대응되는 부분을 강관(10)의 길이방향으로 소정의 폭으로 절개한다.

상기 강관(10)의 절개 작업은 산소절단기 또는 그라인딩이 설치된 절단장치 등을 이용할 수 있다.

제2공정: 절개된 강관과 강관 사이에 토압지지부재를 설치하는 단계

상기 제1공정에서 강관(10)과 강관(10)이 서로 대응되는 부분을 절개한 후에는 강관(10)과 강관(10) 사이의 흙을 제거한다.

상기 강관(10)과 강관(10) 사이의 흙을 제거한 후에는 강관(10)과 강관(10)의 절개부(11)가 서로 연결되도록 토압지지부재(20)를 용접 설치한다.

상기 토압지지부재(20)는 상부고정판(21)과 하부고정판(22)으로 이루어지며, 상기 상부고정판(21)은 강관(10)과 강관(10)이 연결되도록 절개부(11)의 상단부에 용착하고 하부고정판(22)은 절개부(11)의 하단부에 용착한다.

이때 상부고정판(21)과 하부고정판(22)은 양측부가 절개부(11)의 강관(10) 내측으로 더 연장되어 돌출되도록 설치한다.

상기와 같이 강관(10)과 강관(10)이 연결되도록 절개부(11)의 상하부에 각각 상부고정판(21)과 하부고정판(22)을 용착한 다음에는 상부고정판(21)과 하부고정판(22) 사이에 토압지지관(23)과 보조관(24)를 수직 방향으로 설치한다.

상기 토압지지관(23)은 상부고정판(21)과 하부고정판(22) 내면에 양단부가 밀착대응되어 용착되며. 상기 보조관(24)은 토압지지관(23)의 절반길이보다 더 짧게 하여 상부고정판(21)과 하부고정판(22) 내면에 일측 단부를 용착설치한다.

상기 상부고정판(21)과 하부고정판(22) 사이에 설치되는 다수의 토압지지관(23)은 상기 상부고정판(21)과 하부고정판(22) 사이에 다수 설치한 후에는 하부고정판(22) 양측 저면에 토압을 분산하는 지지철판(25)을 설치한다.

상기 지지철판(25)은 역삼각형 형태로서 밑변이 하부고정판(22) 저면에 용착되고, 호형을 이루는 빗변이 강관(10) 내측 내주면과 대응되도록 한 후 용착한다.

상기 지지철판(225)은 상부고정판(21)의 상부에서 발생되는 토압을 토압지지관(23)이 지지하는 동시에 하중을 하부지지판(22)에 전달한다.

상기 하부지지판(22)에 전달된 상부 토압하중은 하부지지판(22) 저면 양측에 설치된 지지철판(25)이 상부에서 수직으로 전달되는 하중을 강관 내주면측으로 전달되도록 한다.

일례로 상부에서 전달받은 하중이 10이라 할 때 하부지지판(22) 양측 토압분산지지판(24)으로 각각 5의 하중이 전달됨으로 상부 토압하중을 분산하는 작용을 하여 강관과 강관 사이로 집중하중을 받는 것을 분산함으로 지반침하 방지와 변형이 발생되는 것을 방지한다.

제3공정: 강관과 강관 사이에 설치된 토압지지부재 상부 지중 공간부에 그라우팅하는 단계

상기 제2공정에서 강관(10)과 강관(10) 사이에 토압지지부재(20)를 설치하기 위해 강관(10)과 강관(10) 사이의 토사를 제거한 후 토압지지부재(20)를 설치한 다음에는 상부의 지중에 공간부가 형성됨으로 이의 공간부에 콘크리트(50)로 그라우팅하여 공간을 메워줌으로 공간부에 의한 지반침하를 방지하고 금속으로 된 토압지지부재(20)의 상부고정판(21) 상면과 강관(10)과 강관(10) 사이를 콘크리트(50)로 채움으로 콘크리트가 공간부를 메워 지반침하를 방지하고 강관과 강관 및 토압지지부재(20)와의 접착제 역할을 하여 연결부가 내구성을 갖게 된다.

제4공정: 강관 내부 바닥에 받침목을 설치하고 거푸집 설치하는 단계

상기 강관(10) 내부에 이웃하게 설치된 토압지지부재(20)의 하부고정판(22) 저면과 강관(10) 내부 바닥에 설치되는 거푸집(30) 상면이 수평선상 일직선이 되도록 거푸집(30)을 설치한다.

상기 강관(10) 내에 설치되는 거푸집(30)과 강관(10) 바닥 사이에는 콘크리트(50) 타설시 하중을 견딜 수 있는 받침목을 설치한 후 거푸집(30)을 고정한다.

상기 거푸집(30) 양측면은 강관(10) 내에서 토압지지부재(20)의 하부고정판(22) 양측 저면과 대응되도록 설치된다.

상기 하부고정판(22)의 양측단부는 강관(10) 내측으로 더 연장되도록 설치됨으로 하부고정판(22) 저면과 강관(10) 내면에 대응되도록 지지철판(25)이 설치되고 지지철판(25) 외측으로 더 돌출된 하부고정판(22) 저면에 거푸집(40) 상면부가 밀착됨으로 거푸집(30)은 강관(10) 내측에 설치되는 지지철판(25)에 방해를 받지 않고 설치된다.

제5공정: 강관 내부에 다수의 결속부재를 설치하는 단계

상기 압입된 강관(10)의 절개부 상부 내면에 강봉, 금속파이프, 강판 중 어느 하나로 된 결속부재(12)를 설치한다.

상기 강관(10) 내부에 설치되는 결속부재(12)의 하단부는 일측에 설치된 토압지지부재(20)의 상부고정판(21) 수평선상까지 연장되도록 길게 설치한다.

본 발명에서 강관(10) 내부에 설치되는 결속부재(12)는 강봉 또는 강판으로 이루어질 수 있으며 강봉(금속파이프는 강봉과 동일한 작용효과를 갖는 것임)은 강관 내부에 다수개를 설치할 수 있으며, 필요에 따라서 결속부재로 사용되는 다수의 강봉과 강봉 하단부에 철근(13)을 수평선상에 직선으로 서로 연결되도록 하여 콘크리트와의 결속력을 증진시킬 수 있다.

또한 본 발명의 결속부재(12)는 강봉 대용으로 평판 플래이트의 강판을 사용할 수 있다.

상기 결속부재(12)로 설치되는 강판의 길이는 상기 강봉의 길이와 동일하게 하향으로 돌출되도록 설치되며, 강판의 폭은 10㎝, 20㎝ , 30㎝, 40㎝ 등으로 선택하여 설치할 수 있다.

또한 상기 강판은 하부단부에 다수의 요홈(14)을 형성하여 콘크리트가 관통 연결되도록 하여 결속력을 증강시킬 수 있다.

제6공정: 토압지지부재와 강관에 콘크리트 타설단계

상기 강관 내부에 결속부재를 설치한 후에는 토압지지부재(20) 내부 및 강관(10)과 거푸집(30) 사이에 콘크리트(50)를 타설한다.

상기 콘크리트는 강관(10) 내부와 강관(10)과 강관(10)을 연결한 토압지지부재(20) 내부에 콘크리트(50)가 연결되도록 타설된다.

제7공정: 터널굴착 및 강관 절단단계

상기 공정에서 강관(10) 내부에 타설된 콘크리트(50)가 완전히 양생된 후에는 터널을 굴착한다.

이때 터널굴착이 완료되면 터널 시공면을 따라 설치된 강관(10)의 저면이 완전히 노출됨으로 강관(10)에 설치된 거푸집(30) 부분까지 강관(10)을 절단한다.

상기와 같이 강관(10) 하부면을 절단한 후 강관(10) 내부에 설치된 거품집(30)과 하부고정판(22) 저면에 설치된 지지철판(25)까지 이탈시킴으로 터널 내면의 구조물이 완성된다.

본 발명에서는 강관(10) 내부와 토압지지대(20) 내부에 콘크리트(50)가 타설되어 접착양생 됨으로 강합성콘크리트가 형성된다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 비개착식 지중터널굴착시 강관과 토압지지부재를 설치하고 콘크리트를 타설한 상태의 터널구조물을 나타낸 것이고, 도3은 본 발명에 따른 결속부재가 구비된 강관과 토압지지부재의 연결구성을 나타낸 것이다.

본 발명은 먼저 지중터널이 굴착되는 위치를 정확한 측량작업을 한 후 터널 시공면에 따라 강관(10)을 압입한 후 강관(10) 내부의 토사를 굴착한 후 강관과 강관이 서로 대응되는 강관의 양면을 길이 방향으로 절단하여 절개부(11)를 형성한다.

이때 강관(10)의 양면에 형성되는 절개부(11)는 양측을 한번에 절개를 실시하는 것이 아니라 강관(10) 일면과 이에 대응되는 마주한 강관 일면을 절개하여 흙을 파낸 후 토압지지부재(20)을 설치한 후 강관의 다른 일측을 절개하여 토압지지부재를 설치하는 방식으로 순차적으로 절개부(11) 형성 작업을 실시한다.

상기 강관(10)을 절개시 형성되는 절개높이는 강관의 직경과 공사현장에 따라서 다소 차이를 갖는다.

상기와 같이 강관(10)과 강관(10) 사이에 토압지지부재(20)을 설치한 후에는 강관(10)과 강관(10)이 연결된 토압지지부재(20) 상부 지중 공간부에는 콘크리트를 타설하여 그라우팅한다.

상기 강관(10)과 강관(10)이 연결되는 토압지지부재(20)의 상면에 그라우팅된 콘크리트(50)는 연결부의 접속력과 내구성을 증강시켜 토압의 상부하중을 지지하여 지반침하가 발생되는 것으로 방지하고 강관(10)과 강관(10)의 연결부에 비틀림이 발생하는 것을 방지한다.

상기와 같이 강관(10)과 강관(10) 사이의 토압지지부재(20) 상면에 콘크리트(50)를 그라우팅한 후에는 강관(10) 내부 바닥에 받침목을 설치한 후 거푸집(30)을 설치한다.

상기 거푸집(30)은 토압지지부재(20)의 하부고정판(22) 저면과 거푸집 상면이 밀착되도록 설치한다.

상기와 같이 강관(10) 내부에 거푸집(30)을 설치한 후에는 강관(10)의 내부 천장에 결속부재(12)인 다수의 강봉을 설치하고 강관(10) 내부와 토압지지부재(20) 내부에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

이때 상기 토압지지부재(20)의 상부고정판과 하부고정판 사이에는 다수의 토압지지관(23)과 보조관(24)이 설치되어 콘크리트(50)에 매설된 상태가 된다.

상기 강관(10) 내부에 콘크리트를 타설 및 양생 후 다수의 강관(10)이 설치된 내측 터널시공면을 굴착하고 강관(10) 내에 설치된 거푸집(30) 설치면까지 강관(10)을 절단하여 터널 구조물을 형성한다.

본 발명의 도3은 터널 설치면에 강관을 소정의 간격으로 압입하고 토사를 굴착한 후 강관과 강관 사이에 토압지지부재(20)를 설치한 다음 강관(10) 내부 바닥에 거푸집(30)을 설치한 후 강관(10) 내부 천장에 결속부재(12)를 용착하여 하향으로 돌출되도록 하되 절개부(11) 상단부까지 결속부재(12)의 길이가 연장되도록 설치한 상태를 나타낸 것이다.

상기 도3은 터널 구조물을 형성하기 위해 각 시설물을 설치하고 콘크리트를 타설하기 전 상태를 나타낸 것이다.

도4는 본 발명의 강관에 결속부재를 설치한 상태를 나타낸 강관의 정면도로서, 본 발명의 지중 비개착 터널굴착시 압입되는 강관(10) 내부에 결속부재(12)를 설치하여 차후 타설된 콘크리트가 양생시 수축에 의해 강관 천장 내면과 양생된 콘크리트 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

즉 콘크리트(50)는 양생과정에서 수축됨으로 강관(10) 내부 천장과의 틈이 벌어게 되는데 이를 방지하기 위해 강관 내부 천장에 다수의 결속부재(12)를 설치함으로써 타설된 콘크리트(50)가 결속부재(12)와 결합되도록 하여 콘크리트(50)는 양생시 결속부재(12)와 견고하게 접착되어 강관(10) 내부의 콘크리트 결속력을 증강시키길 수 있게 된다.

도5는 본 발명의 강관 내부에 설치된 강봉 형태의 결속부재 단부에 철근을 수평으로 연결한 상태를 나타낸 단면도이며, 도6은 본 발명의 다른 실시 예로서 강관 내부에 강판형태의 결속부제 단부에 다수의 요홈을 형성한 상태를 나타낸 단면도를 나타낸 것이다.

도5 및 도6은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서 본 발명의 강관 내부에 설치되는 결속부재는 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 강봉으로 된 결속부재(12)를 강관 내부 천장에 다수 설치한 것이다.

본 발명의 도2 내지 도4의 강관 내부에 설치된 결속부재(12)는 강봉은 봉형태 또는 금속파이프 형태의 결속부재(12)가 하향으로 다수설치 되어 콘크리트(50)와의 결속력을 갖도록 한 것이다.

본 발명의 도5는 상기 도시된 도2 내지 도4의 결속부재(12)인 강봉 하단에 철근(13)을 용착시켜 콘크리트와 결속력을 증진 시킬 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 강관(10) 내에 설치되는 결속부재(12)가 강관(10) 내부의 천장에 일측 단부가 용착되어 저부로 돌출되도록 설치된다.

상기와 같이 저부로 돌출되도록 설치된 결속부재(12)의 강봉 하단은 강관(10)의 절개부(11) 상단부까지 돌출된 상태이므로 결속부재인 강봉과 강봉이 직선으로 연결되도록 하단부에 철근(13)을 용착하면 용착된 철근(13)은 강관(10) 길이 방향으로 설치된다.

상기와 같이 강관 내부에 설치되는 결속부재(12) 하단부에 철근(13)이 직선으로 설치된 상태에서 강관 내에 콘크리트(50)를 타설후 양생시키면 강관(10)의 천장부에 강봉이 수직으로 용착된 결속부재(12)와 상기 결속부재(12) 하단부에 수평으로 길게 용착된 철근(13)이 콘크리트(50)와 접착 결속된 상태가 됨으로 콘크리트가 처치는 현상을 방지하고 터널 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 도6은 본 발명의 또다른 실시 예로서 강봉 결속부재 대용으로 평판 플래이트의 강판을 설치한 것이다.

상기 결속부재(12)로 설치되는 강판의 길이는 상기 강봉의 길이와 동일하게 강관(10) 내부 천장에 용착되어 하단부가 하향으로 절개부(11) 상단부까지 돌출되도록 설치되며, 강판의 폭은 10㎝, 20㎝, 30㎝, 40㎝ 등으로 필요 따라 선택하여 설치할 수 있다.

또한 상기 강판은 도6에 도시된 바와 같이 하부단부에 다수의 요홈(14)을 형성하여 콘크리트가 관통되도록 함으로 결속력을 증강시킬 수 있다.

즉 평판 플래이트 형태로 된 강판 일단부를 강관(10) 내부 천장에 용착하고 하단부는 다수의 요홈(14)을 형성함으로서 차후 강관(10)에 콘크리트(50)를 타설하면 콘크리트(50)가 결속부재(12)의 강판 양면에 접착되는 동시에 하단부에 형성된 요홈(14)을 관통하여 양면의 콘크리트가 서로 연결됨으로 강관(10) 내부에 타설된 콘크리트(50)는 강관(10)의 절개부(11) 상부에서 결속부재(12)에 접착되어 잡아주는 역할을 함으로 강관 천장 내면과 콘크리트가 양생과정에서 이격되는 것을 방지하고 강관 내부의 콘크리트는 결속력이 증가되어 내구성을 갖게 된다.

상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강판으로 이루어지고 강판 하단부는 다수의 요홈이 형성되되 상기 요홈(14)의 내면에는 다수의 요철부가 형성되어 콘크리트의 결속력을 증강시킬 수 있도록된 것 특징으로 한다.

도7은 본 발명에 따른 비개착식 지중터널굴착시 완성된 터널구조물을 나타낸 것이며, 도8은 상기 도7의 터널구조물의 발췌 확대 단면도이다.

상기와 같이 압입 설치된 강관(10) 내부에 콘크리트를 타설 및 양생 후에는 압입된 강관 설치면 내측의 토사를 굴착하여 터널을 형성한다.

상기와 같이 강관 설치면 내측에 터널을 형성한 후에는 강관 저면부를 절삭하여 천장면과 양측 벽을 판판하고 매끄럽게 작업한다.

상기 강관의 절삭면은 강관 내부에 설치된 거푸집 위치까지 절삭하여 거푸집(30)과 토압지지부재(20)의 하부고정판(22) 저면 양측에 설치된 지지철판(25) 까지 완전하게 절삭하면 터널구조물(40)의 내면에는 토압지지부재(20)의 하부고정판(22) 저면과 강관(10) 내의 거푸집(30)이 분리된 콘크리트 면만 노출된다.

상기와 같이 완성된 터널구조물(40)의 내면에 노출된 하부고정판 저면과 강관 내의 거푸집이 분리된 콘크리트 면에 시멘트 풀 또는 미장재 등을 분사하여 터널 구조물 내면을 미장할 수 있게 된다.

이와 같이 된 본 발명은 비개착식 지중터널굴착시 압입된 강관 내의 흙을 제거한 후 강관 내부에 결속부재를 설치함으로서 콘크리트가 양생되면서 강관 내면과 콘크리트 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 하고, 또한 강관 내면에 복수의 결속부재를 설치하여 타설된 콘크리트가 양생후에도 결속부재가 상부에서 잡아 당기는 상태가 됨으로 터널구조물(40)의 내구성을 향상시키도록 한 것이다.

또한 본 발명은 강관 내의 콘크리트와 강관과 강관 사이에 설치된 토압지지부재 내의 콘크리트가 일체로 연결되어 결속부재와 토압지지부재의 토압지지관 및 보조관이 콘크리트에 매립된 상태가 됨으로 지중 터널시공시 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화함으로 시공성과 경제성, 환경성을 갖도록 한 것이다.

10:강관 11:절개부
12:결속부재 13:철근
14:요홈 20:토압지지부재
21:상부고정판 22:하부고정판
23:토압지지관 25:보조관
25:지지철판 30:거푸집
40:터널구조물 50:콘크리트

Claims (5)

1. 터널 시공면을 따라 소정의 간격으로 다수의 강관을 소정의 간격으로 압입하는 단계;
   상기 압입된 강관 내의 흙을 파낸 후 각각의 강관 양측면을 단계별로 절개하는 단계;
   상기 강관과 강관 사이의 흙을 파낸 후 절개된 강관과 강관 사이에 상부고정판과 하부고정판을 용접설치하는 단계;
   상기 소정의 간격으로 압입된 강관과 강관 사이에 설치된 상부고정판과 하부고정판 사이에 토압지지관 및 보조관을 설치하여 토압지지부재를 형성하는 단계;
   상기 토압지지부재의 상부 강관과 강관 사이에 콘크리트를 그라우팅하는 단계;
   상기 강관 내부에 이웃하게 설치된 토압지지부재의 하부고정판과 좌우수평이 되도록 거푸집을 설치하는 단계;
   상기 압입된 강관의 절개부 상부 내면에 강봉, 금속파이프, 강판 중 어느 하나로된 결속부재를 설치하는 단계;
   상기 거푸집의 상부 강관 내부와 토압지지부재 내부에 콘크리트를 타설하는 단계;
   상기 강관 내부에 타설된 콘크리트를 양생 후 다수의 강관이 설치된 내측 터널 시공면을 굴착하고 강관 내에 설치된 하부 거푸집 설치면까지 강관을 절단하여 터널 구조물을 형성하는 단계;를 포함하고,
   상기 압입된 강관의 절개부 상부 내면에 결속부재를 설치하는 단계에서,
   상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강봉으로 이루어져 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치되고 결속부재의 단부에는 이웃한 결속부재와 연결되도록 철근이 수평으로 용착설치된 것을 특징으로 하는 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 압입된 강관의 절개부 상부 내면에 결속부재를 설치하는 단계에서,
   상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강판으로 이루어져 하단부가 일측에 설치된 토압지지부재의 상부고정판 수평선상까지 연장 설치되고 결속부재 하단부는 다수의 요홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 강관 내부에 설치되는 결속부재는 강판으로 이루어지고 강판 하단부는 다수의 요홈이 형성되되 상기 요홈의 내면에는 다수의 요철부가 형성되어 콘크리트의 결속력을 증강시킬 수 있도록 된 것 특징으로 하는 지중 비개착 터널굴착의 강합성콘크리트 결속력을 증대시키는 강관 시공 방법.

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