KR102307605B1 - 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 도상의 부등침하, 들뜸, 뒤틀림 등의 변위 방지에 특히 적합한 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법을 제공하려는 것으로서,
철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에 있어서,
1) PC 침목 사이의 좌우에 콘크리트 천공기로 터널 바닥인 도반까지 관통하도록 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;
2) 오거에 갱보호관을 장착한 후 각 선단을 상기 수직공에 삽입하여 지반을 수직으로 천공하면서 갱보호관을 동시에 삽입하는 단계;
3) 지중 암반까지 수직갱의 천공과 동시에 갱보호관을 삽입하고, 오거를 철수하는 단계;
4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;
5) 상기 강관 파일에 강철심을 삽입하는 단계;
6) 상기 강관 파일에 마이크로 칩이 배합된 그라우트재를 충전하여 마이크로 파일화하는 단계;
7) 상기 갱보호관을 철거하는 단계;
8) 갱보호관이 있던 자리에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 높이는 단계;
9) 궤도의 저면이 닿은 PC 침목의 상면과 콘크리트 도상의 상면간에 확보된 공간을 가로지르도록 콘크리트 도상의 폭방향으로 보강 보드를 끼워 넣고, 상기 보강 보드의 단부를 마이크로 파일화한 강관 파일의 상단에 끼워 고정하는 단계;
10) 강관 파일의 항두를 정리하는 단계;
의 순으로 진행하는 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법을 특징으로 한다.

Description

철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법{REINFORCING METHOD FOR CONCRETE BALLAST OF RAILLOAD TUNNEL}

본 발명은 콘크리트 도상의 부등침하, 부상, 뒤틀림 등의 변위를 극력 억제 내지 방지할 수 있게 한 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법에 관한 것이다.

터널은 예정구간 전반에 걸쳐 철저한 지질조사를 선행하여 강약지반을 파악한 후에 설계하고, 특히 연약지반으로 추정되는 구간에 대해서는 보다 튼튼하게 기초를 다져야 한다. 지질조사가 부실하면 터널의 설계 오류와 부실 시공으로 이어질 수 있기 때문이다. 철도 터널의 경우에는 침하, 부등침하와 같은 변위가 발생한 경우, 노천 콘크리트 도상처럼 보강하기 곤란하기 때문에 더욱 그렇다.

또, 해안과의 원근에 관계없이 간조와 만조 시 그 해수면의 수위는 내륙쪽 지하수의 수위에 그대로 반영되어 철도 콘크리트 도상의 변위를 일으키는 변수로 작용하며, 폭우나 폭설로 인한 지하수의 증가도 중요한 변수다.

그리고, 철도 차량의 통행빈도가 높거나 고속주행 시에는 동하중이 가중되어 콘크리트 도상의 변위 가능성이 커진다.

터널 예정지역의 지반에 대한 부정확한 지질 조사, 부실 시공, 지하수의 수압 변동, 과도한 동하중으로 인하여 터널이 변위되면 선로가 휘는 것은 물론 콘크리트 도상이 갈라지거나 요철이 생겨 철도 차량의 안전 운행에 지장을 초래하고, 주행진동도 커질 것이며, 터널의 수명에도 악영향을 끼칠 것이다.

그러므로 터널 공사 시에는 지반에 대한 철저한 지질 조사를 토대로 연약지반을 보강하면서 정밀 시공하여 이어 구축되는 콘크리트 도상의 시공품질을 높여서 철도 콘크리트 도상의 변위 억제 및 방지에 최선을 다해야 한다.

한편, 기존 철도 터널에서 콘크리트 도상이 침하되는 등의 변위가 발생하면 적절한 보강조치를 강구해야 하는 데, 결코 간단치 않다는 데 문제가 있 다. 터널 지반 아래의 암반층 심도가 깊은 경우에는 특허 더하다.

등록특허 제10-0777966호는 터널의 바닥 지반에 수직갱을 천공하고, 관내부가 복수의 칸막이로 상·중·하로 나뉜 주벽 유공형 강관을 상기 수직갱에 건입한 후 강관의 상단을 통하여 하단과 중단 및 상단의 공간과 통하는 개별 주입관으로 그라우트재를 주입하여 보강하는 공법으로, 터널을 굴착하기 전에 지반을 강화하는 것일 뿐 기존 철도 터널측 콘크리트 도상의 침하나 휨 등의 변위를 방지하는 공법으로 전용하기에는 부적합하다.

또, 등록특허 제10-1973697호는 노반강화층과 철도 콘크리트 도상 및 지반에 수직공을 천공하여 배출안내관을 설치하고, 철도 콘크리트 도상의 침하량을 레이저 레벨계로 측정한 다음에 상기 배출안내관에 주입관을 삽입하고 고밀도 급속 팽창성 우레탄을 주입하여 침하된 철도 콘크리트 도상을 인상하여 철도 콘크리트 도상의 지반을 보강하는 공법으로서, 철도 콘크리트 도상의 좌우단측 지반에 콘크리트 도상의 중심을 향해 경사지게 천공한 경사공에 상기의 요령으로 배출안내관과 주입관을 삽입하고 고밀도 급속 팽창성 우레탄을 주입하여 보강하는 공법을 포함하는 데, 이 선행기술 역시 철도 콘크리트 도상의 지반을 보강하는 데 국한되기 때문에 보강 후에 지하수의 수압 변동과 막중한 동하중에도 너끈히 견뎌낼 수 있는 철도 콘크리트 도상의 변위 방지용 공법으로는 부적합하다.

배 경 기 술

본 발명에서 적용되는 철도 콘크리트 도상은 무엇보다도 지반의 변동으로 침하가 발생하지 말아야 하고 이를 위하여 엄격한 설계 및 시공이 요구됨에도 수시로 변화하는 지형조건 및 시공조건의 제약 등으로 인하여 불가피하게 침하가 발생하는 경우가 있다. 또한, 침하함에 따라 철도 콘크리트 도상 침하되고 이렇게 침하 된 철도 콘크리트 도상을 원상태로 복원할 뿐만 아니라 침하 된 지반을 보강하는데 많은 어려움이 있다. 특히, 철도 콘크리트 도

상은 주로 고속철도에 적용됨에 따라 야간에 약 3~4시간 정도의 제한된 시간에 침하 된 철도 콘크리트 도상을 신속하고 정확하게 복원시키는 공법이 요구되고 있다.

침하된 철도 터널의 콘크리트 도상을 복원하기 위한 다른 선례로는 등록특허 제10-1531358호도 있다. 이 선행기술은 침하된 콘크리트 도상에서 노반과 기층 사이에 플랫잭을 설치하여 노반으로부터 콘크리트 도상을 들어올리고, 가변 패드로 기층을 지지한 후 그라우팅하여 콘크리트 도상을 제높이로 복원하는 것으로, 철도 콘크리트 도상의 변위 방지와는 거리가 멀다.

[문헌1] 등록특허 제10-0777966호 [문헌2] 등록특허 제10-1531358호 [문헌3] 등록특허 제10-1973697호

본 발명은 콘크리트 도상의 부등침하, 부상, 뒤틀림 등의 변위 방지에 특히 적합한 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법을 제공하려는 것이다.

상기 과제는, 궤도가 부설된 철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에 있어서,

1) PC 침목 사이의 좌우에 콘크리트 천공기로 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;

2) 오거에 갱보호관을 장착하고 각 선단을 상기 수직공에 맞춰 삽입한 후 지반을 천공하면서 갱보호관을 삽입하는 단계;

3) 지중의 암반까지 천공과 갱보호관을 삽입하고 천공기를 철수하는 단계;

4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;

5) 상기 강관 파일에 철심을 삽입하는 단계;

6) 상기 강관 파일에 마이크로 칩이 배합된 그라우트재를 주입하여 마이크로 파일화하는 단계;

7) 갱보호관을 철거하는 단계;

8) 갱보호관 제거 후 강관 파일 주위의 공간에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 확보하는 단계;

9) 궤도의 저면과 콘크리트 도상의 상면간 틈으로 보강 보드를 삽입하고, 이 보강 보드의 양단을 상기 각 강관 파일의 노출단에 끼워 고정하는 단계;

10) 강관 파일의 항두를 정리하고, 항두를 방청 처리하는 단계; 로 진행하는 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법으로 달성할 수 있다.

또, 궤도가 부설된 철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에서

1‘) PC 침목 사이의 좌우와 궤도의 중간 부분에 콘크리트 천공기로 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;

2) 오거에 갱보호관을 장착하고 각 선단을 상기 수직공에 맞춰 삽입한 후 지반을 천공하면서 갱보호관을 삽입하는 단계;

3) 지중의 암반까지 천공과 갱보호관을 삽입하고 천공기를 철수하는 단계;

4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;

5) 상기 강관 파일에 철심을 삽입하는 단계;

6) 상기 강관 파일에 마이크로 칩이 배합된 그라우트재를 주입하여 마이크로 파일화하는 단계;

7) 갱보호관을 철거하는 단계;

8) 갱보호관 제거 후 강관 파일 주위의 공간에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 확보하는 단계;

9) 궤도의 저면과 콘크리트 도상의 상면간 틈으로 보강 보드를 삽입하고, 이 보강 보드의 양단을 상기 각 강관 파일의 노출단에 끼워 고정하는 단계;

10) 강관 파일의 항두를 정리하고, 항두를 방청 처리하는 단계; 로 진행하는 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법으로도 달성할 수 있다.

연약지반의 함수율에 따라 강관 파일을 늘릴 수 있다. 강철심은 강관에 주입되어 경화된 마이크로 칩 배합형 그러우트재의 결속력을 높여 보강공사 후에 지반 변동, 수압, 지반의 토압(횡압)에도 그라우트재가 균열, 파손되지 않게 하는 동시에 강관과 그라우트재와의 결합력을 높인다,

마이크로 칩은 그라우트재의 스테이플, 즉 단섬유이며, 그라우트재의 입자끼리 결속시켜 경화된 후 그라우트재의 구열, 균열, 부서짐과 같은 파손을 억제하는 데 매우 효과적이다.

각 마이크로 파일화된 강관 파일의 상단에 끼워서 빠지지 않게 고정되는 보강 보드는 궤도 방향으로 설치된 인접 마이크로 파일, 또는 궤도의 횡방향으로 설치된 강관 파일, 혹은 종횡 강관 파일을 결속하여 강관 파일의 간격이 벌어지거나 좁혀지지 않도록 해 보강효과를 극대화할 수 있다.

마이크로 파일 상에 보강 보드를 설치한 후 보강 보드 위로 솟은 불필요한 강관 파의 상단과 강철심의 상단은 정리하고, 마이크로 파일 상단에 대한 부식 및 그라우트재의 상단 손상 방지용 마감공사단계를 포함한다.

강철심이 삽입되고 마이크로 칩이 섞인 그라우트재가 충전된 마이크로 파일화된 강관 파일은 일반 그라우트재가 충전된 통상의 강관 파일에 비해 지반 변동 시의 횡압에 대응하는 휨응력이 매우 커 콘크리트 도상의 부등침하를 억제하거나 방지에 매우 효과적이고, 보강효과의 지속성도 담보되어 철도 터널의 연약지반보강효과를 극대화시킬 수 있다.

또, 궤도방향, 궤도의 횡단방향으로 시공된 마이크로 파일화된 강관 파일은 인접한 강관 파일의 상단간에 설치된 보강 보드에 의해 지반의 변동과 철도 차량 주행 시의 진동 및 큰 동하중과 같은 변수에도 강관 파일이 보강공사 당시의 간격을 유지하는 데 절대적으로 기여하여 연약지반보강효과를 더 한다.

도 1은 본 발명에 의해 콘크리트 도상이 보강된 터널의 단면도(해칭 생략)
도 2는 강관 파일의 마이크로 파일화 과정도
도 3은 강관 파일과 강철심의 예시도
도 4는 강관 파일의 노출단에 대한 보강 보드의 단부 결합도
도 5는 도 4의 측면도
도 6은 보강 보드의 예시도
도 7은 보강 보드의 설치예시도

다음으로, 바람직한 실시예에 바탕하여 작성한 첨부도면을 참조하여 구체적으로 본발명을 설명하는 데, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하려는 취지에서 사용한 용어는 개념을 같이하는 한 대체 용어로 표현하는 것을 배제하지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도시된 내용은 본 발명의 목적을 구현하는 데 필수불가결한 일실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 포함하는 것은 아니며, 본 발명의 출원 당시에 명시한 구성요소를 대체할 수 있는 등가물, 단순한 설계변경도 기술적 범주에 속하는 것으로 이해해야 할 것이다.

도 1은 궤도(3)가 부설된 철도 터널(1)에서 연약지반구간의 콘크리트 도상(2)에 대한 보강공사를 마친 경우, 일부를 생략한 개략적 단면도(해칭 생략)이다. 이 그림에서, PC 침목(5) 사이의 콘크리트 도상(2)측 양 단부와 이와 같은 위치의 철도 터널(1)측 콘크리트 바닥인 도반(6)은 해당 궤도(3)의 콘크리트 도상(2) 부분과 더불어 수직으로 관통하여 마이크로 파일화한 강관 파일(4)으로 보강되어 있고, 각 강관 파일(4)의 상단부는 콘크리트 도상(2)의 상면과 궤도(3)의 레일 저면 사이의 공간을 가로지른 보강 보드(7)로 연결되어 있다.

그리고 모든 마이크로 파일형 강관 파일(4)의 선단은 지중 암반에 닿아 있어서 보강공사 후 콘크리트 도상의 부등침하를 방지하게 된다. 본 그림은 본 발명에 의한 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법의 개념을 일목요연하게 보여주는 대표적인 도면이다.

도면 부호 (G1)은 지반, (G2)는 연약지반, (G3)는 암반을 표시한다.

도 2는 마이크로 파일형 강관 파일의 설치과정을 예시한 것으로, 궤도가 부설된 철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에 있어서,

1) PC 침목 사이의 좌우에 콘크리트 천공기로 터널 바닥인 도반까지 관통하도록 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;

2) 오거에 갱보호관을 장착한 후 각 선단을 상기 수직공에 삽입하여 지반을 수직으로 천공하면서 갱보호관을 삽입하는 단계;

3) 지중 암반까지 수직갱의 천공과 동시에 갱보호관을 동반 삽입하고, 오거를 철수하는 단계;

4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;

5) 상기 강관 파일에 강철심을 삽입하는 단계;

6) 상기 강관 파일에 마이크로 칩을 충전하여 마이크로 파일화하는 단계;

7) 상기 갱보호관을 철거하는 단계;

8) 갱보호관이 있던 자리에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 높이는 단계;로 진행한다.

수직공(8)과 수직갱은 연약지반의 지질에 따라 개소당 2 이상으로 하여 마이크로 파일의 설치수를 늘림으로써 연약지반의 보강효과를 높인다.

갱보호관(9)은 양단이 개방된 강관으로, 수직갱 절삭토사와 지하수가 지상으로 배출되게 하는 역할과 함께, 수직갱 천공과정에서는 물론 갱보호관의 철거가 종료될 때까지 수직갱벽의 붕괴도 막아 강관 파일(4)의 선단이 지중 암반에 닿을 때까지 안전하게 삽입되도록 하는 데 도움을 준다.

강관 파일(4)이 마이크로 파일화된 이후는 갱보호관(9)은 임무를 다하였으므로 지중에 잔류시키는 건 소중한 자재를 낭비하는 꼴이기에 피하고, 후속 콘크리트 도상 보강공사용 자재로 재활용하기 위해서도 회수하는 게 합리적이다.

철도 터널의 연약지반구간측 콘크리트 도상용 보강장비는 철도 차량이 운행하지 않는 심야시간대를 택하여 통상 3,4시간 내에 계획된 작업을 차질없이 수행해야 하므로 철도 차량의 운행재개에 맞춰 보강공사장비와 작업자가 안전하고 신속하게 이동할 수 있는 궤도 주행식 철도 차량에 콘크리트 천공장비와 천공장비를 탑재하여 운용하는 것이 최선이다.

암반의 심도가 지하 깊숙이 존재할수록 장척의 강관 파일(4)이 필요하지만, 콘크리트 도상의 상면에서 철도 터널(1)의 천장까지의 높이 또는 전철의 경우 터널의 천장에 가설된 전력선까지의 높이가 궤도 주행식 대차에 탑재된 콘크리트 천공기 또는 오거의 상단보다 낮으면 그 보다 긴 강관 파일을 설치하는 건 무리일뿐더러, 전철의 경우에는 감전사고의 우려마저 크다.

이런 경우에는 암반의 심도가 깊을수록 단척의 강관 파일(4)을 잇대어 붙여서 설치하는 것이 안전하고, 설치작업도 순조로울테다. 갱보호관(9)도 마찬가지다.

강관 파일(4)과 갱보호관(9)은 각 선단이 지중 암반에 닿은 이후 콘크리트 도상 위로 어느 정도 상단이 노출되어야 제거하거나 보강 보드를 설치하기 용이하므로 이 점을 고려하여 설치하는 것에 우선을 둔다.

충전재(14)는 갱보호관(9)이 제거된 후 비게 된 공간(13)을 메워서 수직갱(8) 내에서 강관 파일(4)의 중심을 잡아주고, 수직갱(8)에 대한 강관 파일(4)의 주면마찰력을 높여 지반 변동, 콘크리트 도상에 작용하는 높은 수압, 동하중에도 침하되거나 들뜨지 못하게 돕는 것으로, 비좁은 상기 공간(13)으로 레진 · 마찰력을 높이는 섬유설이 배합된 레진, 섬유설과 레진이 혼합된 그라우트재가 적합하다.

상기 공간(13)은 갱보호관(9)의 두께에 버금갈 정도로 협소하여 충전재(14)의 주입이 여의치 아니하므로 공간(13)의 선단까지 충전재(13)가 침투하도록 하기 위해서는 흐름이 좋은 묽은 것이 적합하다.

도 3에서, 강철심(12)은 마이크로 파일화된 강관 파일(4)의 휨응력을 높이는 요소로서, 철근이나 피아노 강선이며, 단수이기 보다는 망형태가 휨응력 제고에 바람직하다.

마이크로 칩(15. 도 4)은 그라우트재의 스테이플, 즉 단섬유이며, 그라우트재의 입자끼리 결속시켜 경화된 후 그라우트재의 구열, 균열, 취화를 억제하는 데 매우 효과적이다. 단섬유는 섬유를 잘게 절단하여 해섬한 것, 해섬한 목화, 나무의 속껍질, 칡뿌리에서 채취한 섬유질, 마닐라삼, 염소털 등이다.

상기 8) 단계에 이어,

9) 궤도의 저면이 닿은 PC 침목의 상면과 콘크리트 도상의 상면간에 확보된 공간을 가로지르게 보강 보드를 콘크리트 도상의 폭방향으로 끼워 넣고, 상기 보강 보드의 단부를 마이크로 파일화된 강관 파일의 상단에 끼워 고정하는 단계;

10) 강관 파일의 항두를 정리하는 단계;를 거쳐 철도 터널의 콘크리트 도상을 보강한다.

도 4에서, 콘크리트 도상(2) 위로 드러난 강관 파일(4)의 노출단(4a)에는 하부 플랜지(31)가 설치되어 있고, 이 하부 플랜지(31)에 상기 보강 보드(7)의 단부가 걸터앉았으며, 보강 보드(7)의 단부 위는 상기 노출단(4a)에 끼운 상부 플랜지(32) 밑에 깔려 있다. 상부 및 하부 플랜지(32)(31)는 노출단(4a)에 높이차를 두고 용접하여 이들 사이에 보강 보드(7)의 단부가 갇히게 한다.

보강 보드(7)는 강관 파일(4)과 보강 보드(7)간의 결속을 돈독히 하여 콘크리트 도상(2)이 침하되려고 하면 보강 보드(7)가 강관 파일(4)이 내려가지 못하게 막고, 콘크리트 도상(2)이 들뜨려고 해도 보강 보드(7)에 의해 저지되도록 하는 것이다.

또, 보강 보드(7)는 수지 함침 경화형 탄소 섬유 또는 아라미드 섬유, 상기 탄소 섬유 또는 아라미드 섬유의 적층 압착물, 상기 탄소 섬유와 아라미드 섬유의 적층 압착물, 수지 함침 경화형 펠트, 상기 탄소 섬유와 펠트의 적층 압착물, 아라미드 섬유와 펠트의 적층 압착물, 상기 탄소 섬유와 아라미드 섬유 및 펠트의 적층 압착물처럼 인장강도와 압축강도가 매우 크고 신율은 “0”에 가까울 정도로 강인한 재질이다.

보강 보드(7)의 폭은 PC 침목간의 거리 이하로 한정하여 인접한 PC 침목과 PC 침목 사이로 들이밀어 넣기 쉽게 하고, 두께는 상기 공간(16)의 높이와 동등하거나 이하로 한정하여 궤도(3)와 콘크리트 도상(2) 사이로 집어넣기 쉽게 한다. 강관 파일(4)의 상단부 상에서 하부 플랜지(31)와 상부 플랜지(32)는 보강 보드(7) 단부의 유동을 막고, 보강 보드(7)는 하부 플랜지(31)와 상부 플랜지(32)를 통해 강관 파일(4)의 부침을 저지하게 된다.

보강 보드(7)와 상하부 플랜지(32)(31)의 상호 작용에 따라 강관 파일(4)의 설치상태가 안정되고, 이는 콘크리트 도상(2)의 안정과 직결된다. 그래서, 철도 터널의 연약지반측 콘크리트 도상(2)이 부등침하, 수압 변동, 지반 변동에 능히 견딜 수 있게 보강될 수 있는 것이다.

도 4와 도 5에서, 보강 보드(7)는 궤도(3)의 저면과 콘크리트 도상(2)의 상면 간에 확보되어 있는 공간(16)을 가로지르도록 설치한다. 보강 보드(7)는 콘크리트 도상(2)의 폭방향 좌우에 설치된 강관 파일(4)을 물리적으로 결속하여 양측 강관 파일(4)간의 거리가 멀어지거나 좁혀들지 않도록 지지하는 것으로, 수지 함침 탄소섬유이나 아라미드 섬유, 수지 함침 펠트, 수지 함침 탄소섬유와 아라미드 섬유의 적층 압착물, 상기 탄소섬유와 펠트의 적층 압착물, 상기 아라미드 섬유와 펠트의 적층 압착물, 상기 탄소섬유와 아라미드 섬유 및 펠트의 적층 압착물처럼 인장강도와 압축강도가 매우 크고 연신율은 “0”에 가까울 정도로 강인하여 쉬이 변형되지 않는 재질이다. 연신율이 매우 작고 내식성도 우수한 강판(강판 스프링의 소재)도 적용 가능하다.

보강 보드(4)의 두께는 상기 공간(16)의 높이 이하, 폭은 인접한 PC 침목간 거리 이내로 책정하여 상기 공간(16)으로 끼워 넣기 쉽게 한다. 보강 보드(7)는 기성품 또는 시트를 상기의 조건에 맞게 재단하여 사용한다.

보강 공사 후, 수압의 변화, 지반의 변동, 동하중으로 인하여 콘크리트 도상(2)이 침하되려고 할 때, 1차적으로는 상부 플랜지(32)에 갇힌 보강 보드(7)가 강관 파일(4)이 내려가는 것을 저지하고, 2차적으로는 강관 파일(4)에 의해 콘크리트 도상의 침하가 저지된다. 이같은 보강 보드(7)와 강관 파일(11)의 협력으로 연약지반에 위치하는 콘크리트 도상의 부등침하가 방지되는 것이다.

반대로, 수압이 급작스레 상승하여 콘크리트 도상(2)이 들뜨려고 할 시에는 그 힘이 강관 파일(11)과 하부 플랜지(31)를 통해 보강 보드(7)에 전달되어 부상하지 못하도록 저지하게 된다.

더하여, 콘크리트 도상의 지중에 집수정을 설치하고 등록특허 제10-1842945호의 균압조절장치를 부가하여 터널 내에서 지하수의 수압을 조절함으로써 높은 수압으로 인한 콘크리트 도상의 부상, 부등침하를 방지할 수 있다.

도 6에서, 보강 보드(7) 상에는 상기 강관 파일(4)이 끼워지는 관공(71)이 천공되어 있다. 관공(71)은 철도의 콘크리트 도상이 대체로 배치간격이 같고, 콘크리트 도상의 폭 또한 그러하므로 기성품으로 할 경우에는 일정한 간격으로 미리 천공하여 작업성을 높이고, 시트를 사용할 시에는 규격대로 재단하여 천공한다.

콘크리트 도상(2)의 폭방향으로 설치된 보강 보드(7)만으로는 불안하다고 판단되면 도 7과 같이, 궤도 방향으로 보강 보드(7a)를 추가 설치하여 보강한다. 이렇게 하면 연약지반구간의 콘크리트 도상(2)이 보다 더 안정된다.

다음은 본 발명의 변경실시예에 관한 것으로, 궤도가 부설된 철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에 있어서,

1‘) PC 침목 사이의 좌우와 중간 부분에 콘크리트 천공기로 터널 바닥인 도반까지 관통하도록 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;

2) 오거에 갱보호관을 장착한 후 각 선단을 상기 수직공에 삽입하여 지반을 수직으로 천공하면서 갱보호관을 삽입하는 단계;

3) 지중 암반까지 수직갱의 천공과 동시에 갱보호관을 삽입하고 오거를 철수하는 단계;

4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;

5) 상기 강관 파일에 강철심을 삽입하는 단계;

6) 상기 강관에 마이크칩 그라우재를 충전하여 마이크로 파일화하는 단계;

7) 갱보호관 제거단계;

8: 갱보호관이 있던 자리에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 높이는 단계;

9) 궤도의 저면이 닿은 PC 침목의 상면과 콘크리트 도상의 상면간에 확보된 공간을 가로지르도록 보강 보드를 콘크리트 도상의 폭방향으로 끼워 넣고, 상기 보강 보드의 단부를 마이크로 파일화된 강관 파일의 상단에 끼워 고정하는 단계;

10) 강관 파일의 항두를 정리하는 단계;를 거쳐 철도 터널의 콘크리트 도상을 보강한다.

변경실시예의 특징은 PC 침목 사이의 좌우는 물론 중간 부분에도 콘크리트 천공기로 터널 바닥인 도반까지 관통하도록 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계를 포함하고 제1 실시예의 2) 내지 10) 단계를 수행함으로써 더 약한 지반을 보강하는 것이다.

이상의 설명은 철도 터널을 대상으로 한 것인 데, 이에 국한되는 것은 아니며, 개방형 일반 터널의 콘크리트 도상에도 원용할 수 있다.

2: 콘크리트 도상 4: 강관 파일
5: PC 침목 7,7a: 보강 보드
8: 수직공 9: 갱보호관
12: 강철심 13: 공간
14: 충전재 15: (마이크로 칩 배합형) 그라우트재
31: 하부 플랜지 32: 상부 플랜지
71: 관공

Claims (6)

1. 철도 터널에서 변위가 발생하거나 변위될 가능성이 있는 연약지반 구간의 콘크리트 도상에 있어서,
   1) PC 침목 사이의 좌우에 콘크리트 천공기로 터널 바닥인 도반까지 관통하도록 수직공을 천공하고 콘크리트 천공기를 철수하는 단계;
   2) 오거에 갱보호관을 장착한 후 각 선단을 상기 수직공에 삽입하여 지반을 수직으로 천공하면서 갱보호관을 삽입하는 단계;
   3) 지중 암반까지 수직갱의 천공과 동시에 갱보호관을 동반 삽입하고, 오거를 철수하는 단계;
   4) 상기 갱보호관에 강관 파일을 삽입하는 단계;
   5) 상기 강관 파일에 강철심을 삽입하는 단계;
   6) 상기 강관 파일에 마이크로 칩을 충전하여 마이크로 파일화하는 단계를 전제로 하되;
   7) 상기 갱보호관을 철거하는 단계;
   8) 갱보호관이 있던 자리에 충전재를 채워 수직공벽에 대한 강관 파일의 주면마찰력을 높이는 단계;
   9) 궤도의 저면이 닿은 PC 침목의 상면과 콘크리트 도상의 상면간에 확보된 공간을 가로지르게 보강 보드를 콘크리트 도상의 폭방향으로 끼워 넣고, 상기 보강 보드의 단부를 마이크로 파일화된 강관 파일의 상단에 끼워 고정하는 단계;
   10) 강관 파일의 항두를 정리하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법.
   
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 보강 보드가 수지 함침 경화형 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 상기 탄소 섬유 또는 아라미드 섬유의 적층 압착물, 상기 탄소 섬유와 아라미드 섬유의 적층 압착물, 수지 함침 경화형 펠트, 상기 탄소 섬유와 펠트의 적층 압착물, 아라미드 섬유와 펠트의 적층 압착물, 상기 탄소 섬유와 아라미드 섬유 및 펠트의 적층 압착물 중의 일종인 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 보강 보드가 콘크리트 도상의 궤도 방향으로 추가 설치된 철도 터널의 콘크리트 도상 보강공법.
   
   
6. 삭제

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