KR102361505B1 - 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 비개착의 강합성콘크리트 터널공법에 피씨 강선을 적용한 지중 구조 물을 설치하기 위한 비개착 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는
제1공정: 터널시공면에 선추진강관을 압입하는 단계, 제2공정: 다수의 후추진강관을 순차적으로 압입하는 단계, 제3공정: 강관과 강관 사이에 설치된 상부하중지지철판 저부에 하부지지철판을 설치하는 단계, 제4공정: 선추진강관과 다수의 후추진강관 바닥에 거푸집설치 및 철근을 배근하는 단계, 제5공정: 선추진강관과 다수의 후추진강관이 설치되어 터널 상부 슬리브를 형성하기위한 거푸집 강관 내에 PC강선을 설치하는 단계, 제6공정: 터널의 상부슬래브를 지지하기 위한 양측 벽에 강관을 설치하는 단계, 제7공정: 콘크리트 타설 및 PC강선 정착 단계, 제8공정: 터널굴착 및 거푸집 탈거 단계의 공정으로 이루어진 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법에 관한 것이다.

Description

피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법{Installation and construction method of non-excavated underground structures using PC steel wire}

본 발명은 지중 비개착의 강합성콘크리트 터널공법에 피씨 강선을 적용한 지중 구조물을 설치하기 위한 비개착 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지중비개착굴착시 지반침하 방지용 강관을 이용하여 지중비개착 강합성콘크리트 아치터널 또는 박스형터널 시공에서 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화할 수 있도록 시공단계에서부터 터널 상부의 부(-)모멘트를 줄이기 위한 것으로 선추진강관을 터널굴착면 상부 일측 모서리부에 압입후 내부토사를 굴착한 다음 다수의 후추진강관이 순차적으로 연결되도록 한 후 다수의 압입된 강관 내에 철근배근 후 PC강선을 설치하고 강합성콘크리트를 타설 및 양생시킴으로 터널 구조물 상부에 발생하는 부(-)모멘트를 방지할 수 있도록 하는 동시에 터널굴착을 안전하게 시공할 수 있도록 한 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 터널굴착시 지반침하 방지용 강관을 터널시공면을 따라 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.

이와 같이 지중비개착굴착시 강관을 압입한 후 강관 내의 흙을 파낸 다음 강관과 강관 사이의 상하부에 토압지지철판를 설치하고 다수의 강관과 강관 및 토압지지철판에 콘크리트를 타설하여 지반침하를 방지토록 하고 있으나 이러한 시공방법은 아치형터널 또는 사각형터널(박스형)에서 중앙상부에 토압이 집중되어 부(-)모멘트가 발생함으로 강관내부에 철근을 조립 설치한 후 콘크리트를 타설하거나, 또는 터널굴착시 별도의 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하여 터널구조물을 설치하면서 굴착해야 하는 문제점이있다.

이 분야의 선행기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-2087964호(등록일자:2020.03.05)의 지하터널 형성용 구조물 설치공법(이하"선행기술"이라한다)은 도1에 도시된 바와 같이 소정길이를 가지며 직경이 큰 다수의 대구경 강관을 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 지하터널 시공면에 터널 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이여붙여 가면서 압입시키되, 선추진강관(100)들을 한칸씩 띄엄띄엄 비워가며 압입추진하고 내부 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S1)과;

상기 선추진강관(100) 압입 및 토사굴착시 선추진강관(100) 내부에 내력재(110)를 다양한 형태로 용접하여 고정 설치함으로써 미리 내력을 보강하는 공정(S2)과;

상기 내력재(110)에 의해 내력이 보강된 선추진강관(100)의 상부 양측내면을 내부에서 절개하여 상부절개홈(120)을 형성하는 공정(S3)과;

후추진강관(200)의 상부 양측외면에 방수철판(300)을 용접설치하되, 방수철판(300) 상측단에 용접부(310)를 형성하고, 방수철판(300)의 양측끝단에 철판이탈방지가이드(320)를 형성하는 공정(S4)과;

상기 후추진강관(200)을 선추진강관(100) 사이에 압입추진하되, 후추진강관(200)의 방수철판(300) 양단을 선추진강관(100)의 상부절개홈(120)에 삽입되도록 압입추진한 다음 내부 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S5)과;

후추진강관(200)내에 내력재(110)를 설치하고, 선추진강관(100)내에서 철판(300) 상측단부에 용접부(320)를 형성하여 상부절개홈(120) 상단(121)은 방수철판(300)과 연결되고 상부절개홈(120) 하단(122)은 절개된 상태가 유지되도록 하는 공정(S6)과;

상기 선추진강관(100)의 상부절개홈(120) 하단(122)은 절개된 상태이므로 슬라브형성 두께 폭에 따라 선추진강관(100)의 하부를 절개하여 하부절개홈(130)을 형성하고 절개면을 제거하여 슬라브형성공(140)을 형성하고, 상기 후추진강관(200)에는 상,하부 양측면을 내부에서 절개하여 상,하부절개홈(220)(230)을 형성하고 절개면을 제거하여 슬라브형성공(240)을 형성한 다음 선추진강관(100)과 후추진강관(200) 사이의 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S7)과;

상기 선추진강관(100)과 후추진강관(200)에 형성된 각각의 슬라브형성공(140)(240)이 서로 연결되도록 목재 또는 철판으로 슬라브형성용 거푸집(400)을 설치하거나, 측벽(3000)의 경우에는 방수철판(300)과 측벽형성용 거푸집(400) 설치하고 내부를 단계적으로 굴착하면서 토압지지대(500)를 설치한 다음 측벽형성공(160)(260)을 형성한 후 철근배근(미도시)하고 선추진강관(100)과 후추진강관(200)내에 콘크리트를 타설하고 양생시키는 공정(S8)과;

상기 선추진강관(100)과 후추진강관(200)내부에 주입된 콘크리트 양생 후 터널부(2)를 굴착하면서 슬라브형성용거푸집(400)이나 측벽형성용 거푸집(400)을 제거하는 공정(S9)과;

상기 굴착된 터널부(2) 하측에 터널바닥면(4000)을 형성하는 공정(S10)을 포함하여서 이루어진 지하터널 형성용 구조물 설치공법이 개시되었다.

상기 선행기술은 선추진강관(100)들을 한칸씩 띄엄띄엄 비워가며 압입추진하고 후추진강관(200)을 띄엄띄엄 띄워진 선추진강관 사이의 공간에 압입하게 되는데 이때 후추진강관 양측에는 방수철판(300)이 수평날개와 같이 용착되고 말단부에는 철판이탈방지가이드가 설치된 상태에서 방수철판(300) 양측 단부를 양측 선추진강관의 상부절개홈에 끼워 압입하면 압입되는 과정에서 후추진강관이 조금만 위치를 이탈하게 되면 양측 상부절개홈과 방수철판(300)에 비틀림이 발생되어 압입시 방해를 받고, 압입시 굉음이 발생되는 문제점이 있다.

또한 선추진강관(100)을 압입시 띄엄띄엄 띄워 설치하는 과정에서 터널 지중환경에 따라서 선추진강관이 일정하게 설치되지 않으므로 선추진강관과 강관 사이에 설치되는 후추진강관의 양측 방수철판(300)의 단부에 형성된 철판이탈방지가이드가 선추진강관의 상부절개홈 내측에 근접되도록 위치하는 것이 아니라 더 내측으로 들어간 위치에 있거나 또는 후추진강관의 일측 방수철판(300)은 이웃한 선추진강관의 상부절개홈 내측에 깊숙이 위치하게 되면 타측의 방수철판(300)이 이웃한 선추진강관의 상부절개홈에 연결되지 않거나 또는 끼워져 연결된다 하더라도 억지끼움과 같이 끼워져 압입됨으로 강관 압입작업이 매우 불편하고 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

특히 상기 전행기술은 터널이 완공된다 하더라도 중앙상부에 토압이 집중되어 부(-)모멘트가 발생함으로 시간이 지나면 크랙의 원인이 됨으로 터널관리시 보수비용이 증가하고 안전상 문제점이 발생됨으로 철근을 많이 배근하게 됨으로 철근 소요에 따른 경제적인 부담과 공사기간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2087964호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지중비개착굴착시 지반침하 방지용 강관을 이용하여 지중비개착 강합성콘크리트 아치터널 또는 박스형터널 시공에서 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화할 수 있도록 시공단계에서부터 터널 상부의 부(-)모멘트를 줄이기 위한 것으로 강관 설치에 있어 선추진강관을 터널굴착면 상부 일측 모서리부에 압입후 내부토사를 굴착한 다음 이를 베이스관으로 기준하여 다수의 후추진강관이 순차적으로 연결되도록 한 후 다수의 압입된 강관 내에 철근 배근 후 PC강선을 설치하고 강합성콘크리트를 타설 및 양생시킴으로 터널 구조물 상부중앙에 발생하는 부(-)모멘트를 방지할 수 있도록 하는 동시에 터널굴착을 안전하게 시공할 수 있도록 하고 차후 터널 관리 유지보수비용을 줄일 수 있도록 함을 목적으로 한 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 지중터널이 굴착되는 위치를 정확한 측량작업을 한 후 터널 시공면에 강관, 각관, 또는 타원형관을 압입하되 터널시공면 상부 우측가장자리 위치에 선추진강관을 압입하는 단계;

상기 압입된 선추진강관 내의 흙을 파낸 후 내부에 내력부재를 다수 설치하는 단계;

상기 선추진강관 내부에 내력부재를 설치한 후 좌측 상부면을 소정의 간격으로 절개하여 절개가이드홈을 형성하는 단계;

상기 선추진강관을 베이스관으로 기준하여 후추진강관의 상부하중지지철판의 끝단부에 형성된 이탈방지가이드부재가 선추진강관의 절개가이드홈 내측에 근접 위치하도록 한 후 후추진강관을 압입하는 단계;

상기 압입된 후추진강관의 내부 흙을 굴착한 후 내부에 내력부재를 다수 설치한 후 좌측 상부면을 소정의 간격으로 절개하여 후추진강관의 절개가이드홈을 형성하는 단계;

상기 후추진강관을 선추진강관에 상부하중지지철판이 연결되도록 설치하는 방법으로 연속적으로 제2, 제3의 후추진강관이 다수 연결되도록 순차적으로 설치하는 단계;

상기 터널 시공면의 상부에 선추진강관과 다수의 후추진강관을 순차적으로 연결되도록 설치한 후에는 상부하중지지철판이 설치된 절개가이드홈 하부의 강관몸체를 소정의 폭으로 절단하여 절개부를 형성하는 단계;

상기 선추진강관과 다수의 후추진강관 사이에 위치한 상부하중지지철판 저부의 각 강관과 강관의 절개부가 연결되도록 하부지지철판을 용착하고 상부하중지지철판과 하부지지철판 사이에 수직으로 지지철봉을 설치하는 단계;

상기 선추진강관과 후추진강관 내의 바닥에 받침목을 설치한 후 거푸집을 설치하고 철근을 배근하는 단계;

상기 설치된 선추진강관 내측 일측에 PC강선 정착구고정장치를 설치하고 쉬스관을 배관하고 쉬스솬 안에 PC강선을 삽입하여 일측단을 고정하며, PC강선 타측단은 선추진강관 일측에 연결되도록 다수 설치된 후추진강관을 가로질러 맨 마지막 후추진강관 내부 일측 내력부재에 PC강선을 느러지도록 설치하는 단계;

상기 PC강선을 설치한 후에는 상기 선추진강관 저부 수직선상과 맨마지막 후추진강관 저부 수직선상에 다수의 측벽강관을 압입하는 단계;

상기 양측 수직선상에 압입된 다수의 측벽강관 내부흙을 굴착후 내부에 내력부재를 설치하고 수직선상 측벽강관 상면과 하면을 소정의 폭으로 절단하여 절개부를 형성하는 단계;

상기 양측 수직선상 압입된 측벽강관과 측벽강관의 절개부 사이의 흙을 굴착하고 소정의 폭으로 측면철판을 설치하는 단계;

상기 상부에 설치된 맨마지막 후추진강관을 제외한 선추진강관과 다수의 후추진강관 거푸집 상부와 다수의 상부하중지지철판과 하부지지철판 사이에 철근을 배근한 후 충진되도록 콘크리트 또는 고유동콘크리트를 타설하는 단계;

상기 타설된 콘크리트가 85%이상 양생되면 맨마지막 후추진강관 내의 내력부재에 고정된 PC강선을 유압기로 당겨 정착시키는 단계;

상기 PC강선을 당겨 정착시킨 후 마지막 후추진강관과 양측 수직선상에 설치된 강관과 측면철판 사이에 콘크리트를 타설하는 단계;

상기 상부 선추진강관과 후추진강관 및 양측 수직선상의 강관에 타설된 콘크리트가 전부 양생된 후에 내면의 터널 시공면에 토사를 굴착하는 단계;

상기 터널을 굴착한 후에는 상부 선추진강관과 후추진강관에 설치된 거푸집 설치 위치에서 하단부까지 절단하는 단계;

상기 선추진강관과 후추진강관 하단부를 절단한 후에는 거푸집과 하부지지철판 및 양측 내벽에 위치한 측벽철판을 탈거시키는 단계;

상기 거푸집을 탈거한 후에는 터널바닥면을 시공하는 방법으로 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법이 이루어진다.

상기 상부하중지지철판 단부에 형성되는 이탈방지가이드부재는 원형, 직사각형중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 후추진강관 일측에 설치된 상부하중지지철판은 후추진강관 외면에 용착되고 용착된 상부하중지지철판 상하면에 밀착대응되도록 후추진강관 몸체에 보강부재를 설치하여 압입시 상부하중지지철판이 이탈되거나 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 후추진강관의 몸체에 용착된 보강부재는 볼트 또는 리벳으로 고정된 것을 특징으로 한다.

상기 PC강선은 쉬스관으로 이루어지고, 쉬스관 양단은 강관 양단 상부에 고정되고 중앙부는 강관 내 직경 중간지점 보다 하향으로 늘어지도록 설치하고 PC강선이 인장된 쉬스관 내부에 콘크리트를 충진하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 아치형 터널시공 또는 사각형(박스형) 터널시공시 터널시공면 우측에 선추진강관을 설치하고 다수의 후추진강관을 순차적으로 압입설치 함으로 상부하중지지철판이 이미 압입된 선추진강관의 절개가이드홈에 끼워져 압입시 비틀림에 대한 부하가 발생되지 않으며, 또한 하나의 선추진강관을 기준으로 후추진강관을 순차적으로 연결되도록 압입시켜 상부하중지지철판의 이탈방지부재가 선추진된 강관의 절개가이드홈 내면에 근접되도록 일정하게 위치 됨으로 강관과 강관의 간격이 일정하게 배치되어 상부하중에 대한 균일한 내구성을 갖는 효과를 가지며,

또한 토압의 수직하중을 수평으로 분산하는 동시에 강관에 PC강선을 삽입 설치하여 터널의 중앙상부에 발생하는 부(-)모멘트를 차단하여 지반침하를 방지하도록 하는 효과와, 터널시공시 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화함으로 시공성과 경제성, 환경성 및 공사기간을 단축시키는 효과가 있다.

도1은 종래의 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법에 있어서 슬라브와 벽체를 형성하기 위한 강관과 강관의 연결구성도.
도2는 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성하기 위한 강관과 강관 연결 상태를 나타낸 사시도.
도3은 본 발명의 터널시공면 상부슬라브와 측벽을 시공하기 위한 강관과 강관을 연결한 상태를 나타낸 단면도.
도4는 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성함에 있어서 강관과 강관의 연결상태의 발췌한 일부 연결구성도,
도5는 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성하기 위한 강관에 PC강선을 설치한 상태를 나타낸 단면도.
도6은 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성하는 강관에 PC강선을 설치하고 콘크리트를 타설한 상태를 나타낸 단면도.
도7은 본 발명의 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물을 설치하여 시공된 터널단면도.
도8은 본 발명의 상부하중지지철판의 끝단에 설치된 이탈방지가이드부재의 다른 실시예를 나타낸 예시도.

본 발명에서 터널시공면을 따라서 설치되는 강관(10)들은 기준점이 되는 좌측모서리 상부에 설치되는 강관을 선추진강관(10a)이라고 하고, 선추진강관(10a) 좌측에 연결되도록 순차적으로 설치되는 강관을 후추진강관(10b)이라고 하며, 양측 벽체를 형성하는 하단 강관을 벽체강관(10c)라 한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

제1공정: 터널시공면에 선추진강관을 압입하는 단계

먼저 지중터널이 굴착되는 위치를 정확한 측량작업을 한 후 터널시공면의 상부 우측가장자리 위치에 기준점이 되는 선추진강관(10a)을 압입 설치한다.

본 발명에서 터널시공면에 강관(10)을 압입 설치하는 수단은 통상적으로 사용되는 유압장치를 사용한다.

즉 터널시공방법에 있어서 비개착 지중 구조물을 설치하기 위한 시공방법은 도로나 철도 등의 시설물을 현상태로 유지하면서 지중을 굴착하면서 구조물을 설치하는 시공방법으로 일반적으로 강관, 각관, 타원형관, 프리캐스트콘크리트 패널 등을 지중에 삽입하여 보강한 다음에 인력이나 장비를 이용하여 지반을 굴착하고 구조물을 시공하는 방법이다.

본 발명에서는 터널시공면에 강관(10)을 압입 설치한 후 PC강선(30)을 이용한 지중 비개착의 강합성콘크리트 터널 시공방법에 관한 것이다.

이와 같이 터널시공면에 강관(10)을 압입하기 위해서는 터널시공면 전방에 유압기의 반력을 버틸 수 있는 수직옹벽 또는 수직철구조물을 먼저 설치한 후 터널시공면 전방에 유압기를 설치하고 측량된 터널시공면에 다수의 강관(10)을 압입 설치하게 된다.

본 발명은 기존에 강관을 먼저 압입 설치하고 강관과 강관 사이를 막기 위한 별도의 상부하중지지철판을 설치하는 작업을 실시해야 함으로 인하여 발생되는 불편함과 공기가 지연되는 것을 방지하고 시공의 정확성과 신속성을 추구하기 위한 것이다.

따라서 측량된 터널시공면 우측 상단에서부터 선추진강관(10a)을 압입설치하고 이를 기준으로 좌측에 다수의 후추진강관(10b)을 설치한다.

상기 압입 설치된 선추진강관(10a) 내의 토사를 파낸 후 내부에 내력부재(15)를 다수 설치한다.

상기 내력부재(15)는 기준 강관이 되는 선추진강관(10a)이 상부 토압으로 부터 지지될 수 있는 갯수로 설치된다.

상기 선추진강관(10a) 내부에 내력부재(15)를 설치한 후 좌측 상부면을 소정의 간격으로 절개하여 절개가이드홈(14)을 형성한다.

제2공정: 다수의 후추진강관을 순차적으로 압입하는 단계

상기 선추진강관(10a)을 베이스관으로 기준하여 후추진강관(10b)의 상부하중지지철판(11)의 끝단부에 형성된 이탈방지가이드부재(12)가 선추진강관(10a)의 절개가이드홈(14) 내측에 근접 위치하도록 한 후 유압기를 이용하여 후추진강관(10b)을 압입 설치한다.

상기 같이 압입 설치된 후추진강관(10b)은 내부 토사를 굴착한 후 내부에 내력부재(15)를 상기 선추진강관(10a)에 설치한 것과 같이 다수개를 설치한다.

상기 후추진강관(10b)에 내력부재(15)를 설치한 후에는 상기 선추진강관(10a)에 형성된 절개가이드홈(14)과 같은 위치에 후추진강관(10b)의 좌측 상단부를 절개하여 절개가이드홈(14)를 형성한다.

상기 후추진강관(10b)을 선추진강관(10a)에 상부하중지지철판(11)이 연결되도록 설치하는 방법으로 제2, 제3의 후추진강관(10b)을 설치하여 터널의 상부 슬래브 폭을 형성할 수 있도록 후추진강관(10b)을 차례로 설치한다.

이때 차례로 연속하여 압입 설치되는 후추진강관(10b)은 우측 외면 어깨부분에 상부하중지지철판(11) 일측단부가 용착되고 끝단은 이탈방지가이드부재(12)가 설치되어 "

"와 같은 형상으로 이루어진다.

제3공정: 강관과 강관 사이에 설치된 상부하중지지철판 저부에 하부지지철판을 설치하는 단계

상기 압입된 강관(10)중 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 사이 및 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b) 사이에 연결되도록 상부하중지지철판(11)이 끼워진 각각의 절개가이드홈(14) 하부와 각 후추진강관(10b)의 상부하중지지철판(11)이 용착된 저면부에서부터 소정의 폭으로 절개하여 좌우 통로가 되도록 절개부(19)를 형성한다.

상기와 같이 압입된 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 사이 및 후추진강관(10b) 후추진강관(10b) 사이의 절개부(19)와 절개부(19)가 연결되도록 하부지지철판(16)을 용착한다.

이때 하부지지철판(16)은 상부에 위치한 상부하중지지철판(11)과 수평이 되도록 설치하되 양측단부는 대응된 각 강관(10)의 절개부(19)의 단턱에 용착한다.

상기와 같이 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 사이 및 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b) 사이에 하부지지철판(16)을 설치한 후에는 상부하중지지철판(11)과 하부지지철판(16) 사이에 수직으로 지지철봉(17)을 설치하여 토사에 따른 상부하중을 지지하도록 한다.

상기 상부하중지지철판(11)과 하부지지철판(16) 사이에 수직으로 설치되는 지지철봉(17)은 "Ⅰ"형 "Ⅱ"형, "Ⅴ"형중 어느 하나의 형태로 설치될 수 있다.

제4공정: 선추진강관과 다수의 후추진강관 바닥에 거푸집설치단계

상기 압입된 선추진강관(10a)과 다수의 후추진강관(10b) 내의 바닥에 받침목을 설치하고 그 위에 거푸집(20)을 설치한다.

상기 선추진강관(10a)과 다수의 후추진강관(10b)에 설치된 거푸집(20)은 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b), 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b) 사이에 설치된 하부지지철판(16)과 수평이 되도록 설치하고 철근을 배근한다.

제5공정: 선추진강관과 다수의 후추진강관이 설치되어 터널 상부 슬리브를 형성하기 위한 거푸집 강관 내에 PC강선을 설치하는 단계

상기 압입된 선추진강관(10a) 내벽 일측에 PC강선 정착구고정장치를 설치하고 쉬스관을 배관하여 쉬스관 안에 PC강선(30)을 삽입하여 일측단을 고정하고, PC강선(30) 타측단은 선추진강관(10a) 일측에 연결되도록 다수 설치된 후추진강관(10b)들을 가로질러 맨 마지막에 위치한 후추진강관(10b) 내부 일측 내력부재(15)에 PC강선(30)이 늘어지도록 설치한다.

본 발명에서 PC강선(30)을 설치하는 것은 지중비개착굴착시 지반침하방지용 강관을 이용하여 지중비개착 강합성콘크리트 아치터널 또는 박스형터널 시공에서 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화할 수 있도록 시공단계에서부터 터널 상부의 부(-)모멘트를 줄이기 위한 것이다.

또한 선추진강관(10a)을 터널굴착면 상부 일측 모서리부에 압입후 내부토사를 굴착한 다음 다수의 후추진강관(10b)을 순차적으로 연결되도록 한 후 다수의 압입 설치된 강관(10) 내에 PC강선(30)을 설치하고 각종 철근을 배근하고 강합성콘크리트를 타설 및 양생시킴으로 터널 구조물 상부에 발생하는 부(-)모멘트를 방지할 수 있도록 하는 동시에 터널굴착을 안전하게 시공할 수 있도록 한 것이다.

제6공정: 터널의 상부슬래브를 지지하기 위한 양측 벽에 강관을 설치하는 단계

상기 PC강선(30)을 설치한 후에는 상기 선추진강관(10a) 저부 수직선상과 맨 마지막에 위치한 후추진강관(10b) 저부 수직선상에 다수의 측벽강관(10c)을 압입설치 한다.

상기 양측 수직선상에 압입된 측벽강관(10c) 내부흙을 굴착후 내부에 내력부재(15)를 설치하고 수직선상 측벽강관(10c) 상면과 선추진강관(10a) 및 맨끝쪽 후추진강관(10b) 하면을 소정의 폭으로 절단하여 절개부(19)를 형성한다.

상기 양측 수직선상 압입된 측벽강관(10c)과 측벽강관(10c)의 절개부(19) 사의의 흙을 굴착하고 소정의 폭으로 측벽철판(18)을 설치한다.

상기 측벽강관(10c)과 측벽강관(10c) 사이에 수직으로 설치되는 측벽철판(18)은 유압기로 압입 설치되며 소정의 간격으로 설치되어 차후 콘크리트 타설시 거푸집 역할을 한다.

제7공정: 철근 배근 후 콘크리트 타설 및 PC강선 정착 단계

상기 상부에 맨 마지막에 위치된 후추진강관(10b)을 제외한 선추진강관(10a)과 다수의 후추진강관(10b)의 내부에 설치된 거푸집 상부와 다수의 상부하중지지철판(11)과 하부지지철판(16) 사이에 철근을 배근하고 충진되도록 콘크리트 또는 고유동콘크리트를 타설한다.

상기 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b)에 타설된 콘크리트는 터널의 상부 슬래브가 된다.

상기 상부슬래브를 형성하기 위해 타설된 콘크리트가 85%이상 양생되면 맨 마지막에 위치한 후추진강관(10b) 내의 내력부재(15)에 고정된 PC강선(30)을 유압기로 당겨 정착시킨다.

이때 PC강선(30)은 쉬스관에 PC강선이 끼워진 상태이고 PC강선 양단부는 정착구에 의해 고정되고 상기 정착구는 조우와 같은 구조로서 양단의 PC강선이 끼워지면 이탈되지 않는 구조로 이루어진다.

상기 PC강선(30)을 고정하기 위한 정착구는 통상적으로 업계에서 널이 사용되는 것을 이용하한다.

상기 PC강선(30)을 당겨 정착시킨 후 마지막 후추진강관(10b)과 양측 수직선상에 설치된 측벽강관(10c)과 측벽철판(18) 사이에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

제8공정: 터널굴착 및 거푸집 탈거 단계

상기 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 및 양측 수직선상의 측벽강관(10c)에 타설된 콘크리트가 전부 양생된 후에 내면의 터널 시공면을 굴착한다.

상기 터널을 굴착한 후에는 상부 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b)은 내부에 설치된 거푸집(20) 설치 위치에서 하단부까지 절단한다.

상기 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 하단부를 절단한 후에는 거푸집(20)과 하부지지철판(16) 및 양측 내벽에 위치한 측벽철판(18)을 제거한다.

상기 거푸집과 측벽철판등을 탈거한 후에는 터널바닥면을 시공하는 방법으로 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법이 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 지중비개착굴착시 지반침하 방지용 강관(선추진강과 및 후추진강관, 측벽강관 포함)을 이용하여 지중비개착 강합성콘크리트 아치터널 또는 박스형터널 시공에서 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화할 수 있도록 시공단계에서부터 터널 상부의 부(-)모멘트를 줄일 수 있게 된다.

따라서 터널 상부 슬래부에는 PC강선이 설치되어 터널 구조물 상부중앙에서 발생하는 부(-)모멘트를 방지할 수 있도록 함으로서 터널굴착을 안전하게 시공할 수 있도록 하는 동시에 터널 준공후 관리 및 유비보수비용을 절감할 수 있는 특징이 있다.

이하 본 발명의 첨부도면에 의거하여 본 발명을 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 도2는 터널시공면에 설치되어 거푸집을 형성할 수 있도록 설치된 강관을 나타낸 것이다.

즉 상부 우측에는 선추진강관(10a)이 설치되고 이를 기준으로 하여 좌측으로 후추진강관(10b)이 순차적으로 연결되면서 압입시공된다.

상기 선추진강관(10a)의 절개가이드홈(14)에 끼워지도록 후추진강관(10b) 우측 어깨부분에 상부하중지지철판(11)이 "

"형으로 설치된다.

상기 후추진강관(10b)에 설치된 상부하중지지철판(11)은 일측단부는 후추진강관(10b)의 어깨부분의 외면에 길이 방향으로 용착되고 용착된 단부 상면과 저면에는 보강부재(13)가 용착되어 하나의 몸체를 이룬다.

상기 보강부재(13)는 후추진강관(10b) 몸체에 1차 용착된 상태에서 볼트 또는 리벳으로 후추진강관 몸체와 결합되도록 2차 체결한다.

상기 상부하중지지철판(11)을 용착한 후 다시 용착부분의 상하면을 보강부재(13)로 고정하는 것은 후추진강관(10b)을 유압기로 압입하는 과정에서 상부하중지지철판(11)이 벌어지거나 비틀림이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 도2는 터널의 상부슬래브를 형성하기 위한 선추진강관(10a)을 설치하고 이를 기준으로 후추진강관(10b)이 연속적으로 연결되도록 설치하여 거푸집이 형성되도록 한다.

도3은 본 발명의 터널시공면 상부슬라브와 측벽을 시공하기 위한 강관과 강관을 연결한 상태를 나타낸 단면도이고, 도4는 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성함에 있어서 후추진강관과 후추진강관의 연결상태의 발췌한 일부 연결구성도를 나타낸 것이다.

본 발명의 도3은 선추진강관(10a)에 연속적으로 후추진강관(10b)을 설치하는 상태를 예시한 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 측량된 터널 시공면 상우 우측에 선추진강관(10a)을 설치하고 이를 기준으로 좌측으로 후추진강관(10b)이 연속하여 설치된다.

이때 후추진강관(10b) 우측 어깨부분에 날개와 같이 "

"형으로 설치된 상부하중지지철판(11)은 일측단부는 후추진강관(10b)에 용착되고 끝단은 이탈방지가이드부재(12)가 설치되어 각각의 강관(10) 절개가이드홈(14)에 끼워져 압입설치된다.

상기 이탈방지가이드부재(12)는 도8 (a),(b),(c)에 도시된 바와 같이 상부하중지지철판(11) 끝단부에 원형 또는 직사각형 형태로 설치될 수도 있고 끝단부 상하면에 덧대어져 용착될 수도 있다.

상기 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b) 맨 마지막에 위치한 후추진강관(10b) 저면 수직선상에는 하단에 양측에 측벽강관(10c)을 설치하고, 상기 선추진강관(10a) 하부 측벽강관(10c)과 맨 마지막 후추진강관(10b) 하부 측벽강관(10c) 사이에는 복수의 측벽철판(18)을 설치하여 터널의 측벽 거푸집이 되도록 설치된다.

또한 상기 도4는 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b)을 연결한 상태를 나타낸 것으로서 각각의 후추진강관(10b) 사이에 내력부재(15)가 설치되고 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b) 사이의 상부하중지지철판(11)과 하부지지철판(16) 사이에 지지철봉(17)이 설치되어 상부의 토압하중을 지지할 수 있도록 한 것이다.

또한 강관(10)을 형성하는 선추진강관(10a)과 다수의 후추진강관(10b) 내의 바닥에 설치된 거푸집(20)은 좌우측에 설치된 하부지지철판(16)의 높이와 수평이 되도록 설치된다.

즉 상기 후추진관(10b)과 후추진강관(10b) 바닥에 설치된 거푸집(20)과 좌우에 설치되는 하부지지철판(16)과의 높이를 수평이 되도록 하는 것은 차후 거푸집(20)과 하부지지철판(16)을 탈거시 상부에 형성되는 슬래브의 천장 내면이 울퉁불퉁하지 않고 매끄럽게 형성되도록 한 것이다.

도5는 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성하기 위한 강관에 PC강선을 설치한 상태를 나타낸 단면도로서, 이는 콘크리트를 타설하기 전상태를 나타낸 것으로서 후추진강관(10b)과 후추진강관(10b)이 상부하중지지철판(11)과 하부지지철판(16)에 의해 연결되고 그 사이를 횡으로 PC강선(30)이 설치된 상태로서 이는 터널의 상부 슬래브를 형성하기 위한 콘크리트 타설용 거푸집으로 이용된다.

도6은 본 발명의 터널시공면 상부슬라브를 형성하는 강관에 PC강선을 설치하고 콘크리트를 타설한 상태를 나타낸 단면도로서, 상기 도5에서 콘크리트타설용 거푸집이 완성되면 철근 배근 후 강합성콘크리트를 타설하여 양생한 후 선추진강관(10a)과 후추진강관(10b)의 저면부를 절단하고 하부지지철판(16)과 각 강관(10) 내의 거푸집(20)을 제거한 상태의 슬래브를 나타낸 것이다.

이때 슬래브 내에는 PC강선이 설치되어 터널 상부의 부(-)모멘트를 줄이기 위한 것으로 강합성콘크리트를 타설 및 양생시킴으로 터널 구조물 상부에 발생하는 부(-)모멘트를 방지할 수 있도록 한 것이다.

도7은 본 발명의 PC강선을 적용한 비개착 지중 구조물을 설치하여 시공된 터널단면로서, 터널의 상부 슬래브와 양측 측벽 및 터널바닥을 완공한 상태를 나타낸 것이다.

도8의 (a)(b)(c)는 본 발명의 상부하중지지철판의 끝단에 설치된 이탈방지가이드부재의 다른 실시예를 나타낸 예시도로서, 상부하중지지철판(11) 끝단부에 원형 또는 직사각형 형태로 설치될 수도 있고 끝단부 상하면에 덧대어져 용착될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 아치터널 또는 박스형터널 시공 모두에 동일한 방법으로 시공되는 것이며, 도2내지 도8에 도시된 도면은 본 발명을 설명하기 위한 예시도로 참조한다.

본 발명은 후추진강관 일측에 설치된 상부하중지지철판은 후추진강관 외면에 용착되고 용착된 상부하중지지철판 상하면에 밀착대응되도록 후추진강관 몸체에 보강부재를 설치하여 압입시 상부하중지지철판이 이탈되거나 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 된다.

상기 후추진강관의 몸체에 용착된 보강부재는 볼트 또는 리벳으로 고정할 수 있다.

상기 PC강선은 쉬스관을 설치하되, 쉬스관 양단은 강관 양단 상부에 고정되고 중앙부는 강관 내 직경 중간지점 보다 하향으로 늘어지도록 설치하고 PC강선이 인장된 쉬스관 내부에 몰탈을 충진하여 내구성과 인장강도를 증진시킬 수 있다.

본 발명은 아치형 터널시공 또는 박스형 터널시공시 터널시공면 우측에 선추진강관을 설치하고 다수의 후추진강관을 순차적으로 압입설치 함으로 상부하중지지철판이 이미 압입된 선추진강관의 절개가이드홈에 끼워져 압입시 비틀림에 대한 부하가 발생되지 않는 장점이 있다.

또한 하나의 선추진강관을 기준으로 후추진강관을 순차적으로 연결되도록 압입 설치함으로 상하중지지철판의 이탈방지부재가 선추진된 강관의 절개가이드홈 내면에 근접되도록 일정하게 위치 됨으로 강관과 강관의 간격이 일정하게 배치되어 상부하중에 대한 균일한 내구성을 갖는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 토압의 수직하중을 수평으로 분산하는 동시에 강관에 PC강선을 삽입 설치하여 터널의 중앙상부에 발생하는 부(-)모멘트를 차단하여 지반침하를 방지하도록 하는 효과와, 터널시공시 지하구조물의 단면과 철근량을 최소화함으로 시공성과 경제성, 환경성과 공사기간을 단축시키는 효과가 있다.

10:강관 10a:선추진강관
10b:후추진강관 10c:측벽강관
11:상부화중지지철판 12:이탈방지가이드부재
13:보강부재 14:절개가이드혼
15:내력부재 16:하부지지철판
17:지지철봉 18:측벽철판
19:절개부 20:거푸집
30:PC강선

Claims (4)

1. 지중터널이 굴착되는 위치를 정확한 측량작업을 한 후 터널 시공면에 강관 또는 각관, 타원형관을 압입하되 터널시공면 상부 우측가장자리 위치에 선추진강관을 압입하는 단계;
   상기 압입된 선추진강관 내의 흙을 파낸 후 내부에 내력부재를 다수 설치하는 단계;
   상기 선추진강관 내부에 내력부재를 설치한 후 좌측 상부면을 소정의 간격으로 절개하여 절개가이드홈을 형성하는 단계;
   상기 선추진강관을 베이스관으로 기준하여 후추진강관의 우측 외면 어깨부분에 일측 단부가 용착된 상부하중지지철판의 끝단부에 형성된 이탈방지가이드부재가 선추진강관의 절개가이드홈 내측에 근접 위치하도록 한 후 후추진강관을 압입하는 단계;
   상기 압입된 후추진강관의 내부 흙을 굴착한 후 내부에 내력부재를 다수 설치한 후 좌측 상부면을 소정의 간격으로 절개하여 후추진강관의 절개가이드홈을 형성하는 단계;
   상기 후추진강관을 선추진강관에 상부하중지지철판이 연결되도록 설치하는 방법으로 연속적으로 제2, 제3의 후추진강관이 다수 연결되도록 순차적으로 설치하는 단계;
   상기 터널 시공면의 상부에 선추진강관과 다수의 후추진강관을 순차적으로 연결되도록 설치한 후에는 상부하중지지철판이 설치된 절개가이드홈 하부의 강관몸체를 소정의 폭으로 절단하여 절개부를 형성하는 단계;
   상기 선추진강관과 다수의 후추진강관 사이에 위치한 상부하중지지철판 저부의 각 강관과 강관의 절개부가 연결되도록 하부지지철판을 용착하고 상부하중지지철판과 하부지지철판 사이에 수직으로 지지철봉을 설치하는 단계;
   상기 선추진강관과 후추진강관 내의 바닥에 받침목을 설치한 후 거푸집을 설치하고 철근을 배근하는 단계;
   상기 설치된 선추진강관 내측 일측에 PC강선 정착구고정장치를 설치하고 쉬스관을 배관하여 쉬스관안에 PC강선을 삽입하여 일측단을 고정하고 PC강선 타측단은 선추진강관 일측에 연결되도록 다수 설치된 후추진강관을 가로질러 맨 마지막 후추진강관 내부 일측 내력부재에 PC강선을 늘어지도록 설치하는 단계;
   상기 PC강선을 설치한 후에는 상기 선추진강관 저부 수직선상과 맨마지막 후추진강관 저부 수직선상에 다수의 측벽강관을 압입하는 단계;
   상기 양측 수직선상에 압입된 다수의 측벽강관 내부흙을 굴착후 내부에 내력부재를 설치하고 수직선상 측벽강관 상면과 하면을 소정의 폭으로 절단하여 절개부를 형성하는 단계;
   상기 양측 수직선상 압입된 측벽강관과 측벽강관의 절개부 사이의 흙을 굴착하고 소정의 폭으로 측면철판을 설치하는 단계;
   상기 상부에 설치된 맨마지막 후추진강관을 제외한 선추진강관과 다수의 후추진강관 거푸집 상부와 다수의 상부하중지지철판과 하부지지철판 사이에 충진되도록 콘크리트를 타설하는 단계;
   상기 타설된 콘크리트가 85%이상 양생되면 맨마지막 후추진강관 내의 내력부재에 고정된 PC강선을 유압기로 당겨 정착시키는 단계;
   상기 PC강선을 당겨 정착시킨 후 마지막 후추진강관과 양측 수직선상에 설치된 강관과 측벽철판 사이에 콘크리트를 타설하는 단계;
   상기 상부 선추진강관과 후추진강관 및 양측 수직선상의 강관에 타설된 콘크리트가 전부 양생된 후에 내면의 터널 시공면 토사를 굴착하는 단계;
   상기 터널을 굴착한 후에는 상부 선추진강관과 후추진강관에 설치된 거푸집 설치 위치에서 하단부까지 절단하는 단계;
   상기 선추진강관과 후추진강관 하단부를 절단한 후에는 거푸집과 하부지지철판 및 양측 내벽에 위치한 측벽철판을 탈거시키는 단계;
   상기 거푸집을 탈거한 후에는 터널바닥면을 시공하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 후추진강관 일측에 설치된 상부하중지지철판은 후추진강관 외면에 용착되고 용착된 상부하중지지철판 상하면에 밀착대응되도록 후추진강관 몸체에 보강부재를 설치하여 압입시 상부하중지지철판이 이탈되거나 벌어지는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 PC강선은 쉬스관으로 이루어지고, 쉬스관 양단은 강관 양단 상부에 고정되고 중앙부는 강관 내 직경 중간지점 보다 하향으로 늘어지도록 설치하고 PC강선이 인장된 쉬스관 내부에 몰탈을 충진하는 것을 특징으로 하는 피씨 강선을 적용한 비개착 지중 구조물의 설치 시공방법.

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