KR102468379B1 - 터널의 비개착 현장 타설 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박스형의 각관구조를 이용하여 루프구조체를 형성시켜 현장에서 콘크리트를 타설하는 방식으로 터널을 시공하는 방법에 관한 것으로서, a) 터널의 슬래브가 구축되는 구간의 내측에 기준관을 지중에 삽입시키는 단계; b) 상기 기준관의 양측으로 수평연결관을 지중에 삽입시키는 단계; c) 상기 수평연결관의 일측에 우각연결관을 지중에 삽입시키는 단계; d) 상기 우각연결관의 하측에 수직연결관을 지중에 삽입시키는 단계; e) 상기 수직연결관의 하측에 도갱을 구축하는 단계; f) 기준관, 수평연결관, 우각연결관, 수직연결관 및, 도갱의 각 내부에 슬래브철근과 벽체철근이 일체가 되도록 철근을 배근하는 단계; g) 기준관, 수평연결관, 우각연결관, 수직연결관 및, 도갱의 각 내부에 콘크리트를 동시 타설하여 슬래브와 벽체가 일체화된 터널구조물을 형성시키는 단계; h) 터널구조물의 내부를 굴토하여 내부를 마감하는 단계;가 순차로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

터널의 비개착 현장 타설 시공방법{TUNNEL CAST-IN-PLACE CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 터널의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비개착방식으로 터널을 시공하되, 박스형의 각관구조를 이용하여 루프구조체를 형성시켜 현장에서 콘크리트를 타설하는 방식으로 터널을 시공하는 방법에 관한 것이다.

도로, 철도 등의 하부에 횡단공사를 통해 터널, 지하차도 등을 건설하기 위한 공법에는 개착공법과 비개착공법이 있다. 개착공법은 지표면에서 땅을 파들어간 뒤 구조물을 설치하고 흙을 다시 메우는 공법으로, 굴토 후 내부 공간에서 구조물을 설치할 수 있으므로 안정적으로 시공할 수 있다는 장점이 있으나, 작업기간 중 보행 및 차량의 운행을 통제해야 하는 등의 문제점이 있으므로 이를 해결하기 위하여 도로를 점유하지 않고, 직접 측면에서 지하구조물을 설치할 수 있도록 하는 비개착공법이 다수 개발되어 이용되고 있다.

비개착공법으로는 전방의 굴착작업 진행과 함께 굴착된 공간 내부로 미리 제작된 콘크리트 함체를 연속적으로 추진 내지 견인하여 삽입시키는 함체공법과, 지중에 파이프를 지중에 연속적으로 압입 설치하여 루프를 형성시키면서 현장타설방식으로 지하구조물을 구축하는 현장타설방식이 있다.

후자의 파이프 루프구조를 이용한 현장타설방식에도 다양한 공법이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 것으로 등록특허공보 등록번호 10-1161332호의 지하터널의 시공방법이 있다.

상기 등록번호 10-1161332호의 지하터널의 시공방법은, 상판(11)과 하판(12) 및 수개의 측판(13)으로 이루어지되, 상기 상, 하판의 각 단부에는 수직으로 절곡된 연결리브(14)가 형성되고, 상기 연결리브(14)에는 일정한 간격으로 체결공이 형성되어 있으며, 상기 측판(13)의 상, 하단에는 상기 연결리브(14)에 대응하는 단차면(13')이 형성되고, 상기 단차면(13')에는 연결리브(14)의 체결공에 대응하는 체결공이 형성되는 기준 사각형관(10)과; 상판(21)과, 하판(22)과, 측판(23) 및 제1지지대(27)로 이루어지되, 상기 상, 하판의 일단부에는 수직으로 절곡된 연결리브(24)가 형성되고, 타단부에는 U자형 고리(25)가 형성되되, 상기 연결리브(24) 및 U자형 고리(25)의 내측에는 일정한 간격으로 체결공이 형성되어 있으며, 상기 측판(23)의 상, 하단에는 상기 연결리브(24)에 대응하는 단차면(23')이 형성되고, 상기 단차면(23')에는 연결리브(24)의 체결공에 대응하는 체결공이 형성되며; 상기 제1지지대(27)의 상, 하단에는 상기 U자형 고리(25)에 대응하는 단차면(27')이 형성되고, 상기 단차면(27')에는 U자형 고리(25)의 내측에 형성된 체결공에 대응하는 체결공이 형성된 연결 사각형관(20)을 구성하여; 먼저 지중에 기준 사각형관(10)을 삽입한 후, 기준 사각형관(10)의 좌, 우측으로 연결 사각형관(20)을 지중에 삽입하여 슬래브용 사각형관 복합체(40)와 벽체용 사각강관 복합체(50)를 형성시키고, 이들 각 사각형관 복합체(40,50)의 내부에 콘크리트를 타설하는 방식으로 슬래브(100)와 벽체(200)를 구축하는 방식으로 이루어진다.

이때 사각형관 복합체(40,50)를 형성시키기 위한 기준 사각형관(10)과 연결 사각형관(20)의 결합은, 지중에 기 삽입된 사각형관(10, 20)의 측판(13, 23)을 제거하여 연결리브(14, 24)를 돌출시킨 후, 상기 연결리브(14, 24)에 결합하고자 하는 인접 사각형관(20)의 U자형 고리(25)를 끼우면서 인접 사각형관(20)을 지중에 삽입하는 방식으로 이루어지나, 측판(13,23)의 제거시 연결부위의 처짐을 방지하기 위하여 그자리에 제2연결지지대(28)를 설치한다.

그런데 상기한 측판(13,23)를 제2연결지지대(28)로 교체하는 것은 상부에서 토압이 작용하는 상태에서 이루어져야 하기 때문에 작업이 매우 난해할 뿐 아니라, 이들 결합합부위의 제1,2연결지지대(27,28)는 사각형관 복합체(40,50)의 내부에 H형강 내지 철근조립체구 구성된 지지구조물(41,51)을 삽입할 때 간섭이 발생하지 않도록 다시 제거해야 하는 번거로움이 발생하게 된다.

아울러 이러한 측판(13,23)과 제1,2연결지지대(27,28)의 교체 및 제거작업시 상부토사에 대한 충분한 임시보강작업이 이루어지지 않게 되면 붕괴사고 등 안전사고가 발생할 여지가 있다.

또한, 상기 슬래브용 사각형관 복합체(40)와 벽체용 사각형관 복합체(50)가 독립적으로 구성되는 것이어서 슬래브와 벽체 사이의 결합이 견고하지 못하게 되며, 이를 위한 별도의 작업을 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

KR 10-1161332 B1

본 발명은 터널용 지하구조물의 슬래브와 벽체 구축을 위한 각관구조체의 지중 설치의 과정을 단순화시켜 시공성을 향상시키고 고품질의 터널이 구축될 수 있도록 하며, 상기 각관구조체의 조립과정 중의 토압지지력의 감소를 최소화시켜 구조적 안성성을 향상시키고 안전사고의 발생여지를 감소시킬 수 있는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법을 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, a) 터널의 슬래브가 구축되는 구간의 내측에 기준관을 지중에 삽입시키는 단계; b) 상기 기준관의 양측으로 수평연결관을 지중에 삽입시키는 단계; c) 상기 수평연결관의 일측에 우각연결관을 지중에 삽입시키는 단계; d) 상기 우각연결관의 하측에 수직연결관을 지중에 삽입시키는 단계; e) 상기 수직연결관의 하측에 도갱을 구축하는 단계; f) 기준관, 수평연결관, 우각연결관, 수직연결관 및, 도갱의 각 내부에 슬래브철근과 벽체철근이 일체가 되도록 철근을 배근하는 단계; g) 기준관, 수평연결관, 우각연결관, 수직연결관 및, 도갱의 각 내부에 콘크리트를 동시 타설하여 슬래브와 벽체가 일체화된 터널구조물을 형성시키는 단계; h) 터널구조물의 내부를 굴토하여 내부를 마감하는 단계;가 순차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법이 제공된다.

상기의 기준관의 일 실시예는, 양측으로 하향끼움편이 구비된 기준상판과, 양측으로 상향끼움편이 구비된 기준하판과, 상기 기준상판과 기준하판을 연결하면서 터널의 길이방향으로 기준관의 내측에 일정한 간격으로 설치되는 다수 개의 중앙수직대 및, 분리 가능하도록 상하단이 하향끼움편과 상향끼움편에 결합되는 한 쌍의 가측판으로 구성된다.

상기 수평연결관의 일 실시예는, 일측에는 상고리편이 구비되고 타측에는 하향끼움편이 구비된 연결상판과, 일측에는 하고리편이 구비되고 타측에는 상향끼움편이 구비된 연결하판과, 상기 연결상판과 연결하판을 연결하면서 터널의 길이방향으로 수평연결관의 내측에 설치되는 다수 개의 중앙수직대와, 상기 상고리편과 하고리편을 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수직대 및, 분리 가능하도록 상하단이 하향끼움편과 상향끼움편에 결합되는 가측판으로 구성된다.

상기 우각연결관의 일 실시예는, 일측에 상고리편이 구비된 우각상판과, 상고리편의 하부쪽에 위치하며 경사면을 가진 것으로서 일측에 하고리편과 타측에 수평끼움편이 구비된 우각경사판과, 상기 우각상판의 타측과 연결되고 하단에 수평끼움편이 구비된 고정측판과, 우각상판의 상고리편과 우각경사판의 하고리편을 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수직대 및, 분리 가능하도록 양 측단이 우각경사판의 수평끼움편과 고정측판의 수평끼움편에 결합되는 가하판으로 구성된다.

상기 수직연결관의 일 실시예는, 상단에 측고리편이 구비되고 하단에 수평끼움편이 구비된 한 쌍의 고정측판과, 상기 한 쌍의 고정측판 사이를 연결하면서 터널의 길이방향으로 수직연결관의 내측에 설치되는 다수 개의 중앙수평대와, 양측의 측고리편을 상호 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수평대 및, 분리 가능하도록 양 측단이 한 쌍의 고정측판에 각 구비된 양측의 수평끼움편을 상호 연결하는 가하판으로 구성된다.

상기 b)단계에서의 수평연결관 또는 c)단계에서의 우각연결관이 지중 삽입된 후, 상부토사를 그라우팅시키기 위하여 상고리편의 내부에 분사공이 구비된 그라우트관을 내장시킬 수 있다.

마찬가지로 d)단계에서의 수직연결관(140)이 지중 삽입된 후, 측부토사를 그라우팅시키기 위하여 측고리편의 내부에 분사공이 구비된 그라우트관을 내장시킬 수 있다.

본 발명은 각관구조체들 사이의 결합부위는 결합작업 즉시 연결수직대 및 연결수평대에 의해 보강이 완료되므로, 각관구조체들을 상호 연결하면서 별도의 임시보강을 할 필요가 없게 되므로 시공이 신속하게 이루어져 공기가 단축될 수 있을 뿐 아니라, 상기의 각관구조체들의 결합작업 과정 중에 발생되는 응력전달의 단절 현상이 최소화되므로 구조적으로 안정된 상태를 유지할 수 있어 안전사고의 발생이 예방된다.

또한 본 발명은 각관구조체의 결합구조를 이용하여 외부 토사에 대한 그라우팅 작업을 실시할 수 있으므로, 별도의 그라우팅 설비를 필요로 하지 아니하여 경제성이 향상될 뿐 아니라, 상고리편 및 측고리편에 내장된 그라우트관은 결합부위에 대한 추가적인 보강효과를 발휘하게 한다.

아울러 본 발명은 터널구조물을 구성하는 슬래브와 벽체가 헌치부에 의해 보강될 뿐 아니라, 전체적으로 이음부 없는 일체적 구조를 가지게 함으로써 구조강성이 높은 고품질의 터널이 시공될 수 있게 한다.

도 1은 종래기술에 의한 터널 시공방법에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 터널의 시공방법의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 기준관에 관한 사시도 및 분해도이다.
도 4는 본 발명의 수평연결관에 관한 사시도 및 분해도이다.
도 5는 본 발명의 우각연결관에 관한 사시도 및 분해도이다.
도 6은 본 발명의 수직연결관에 관한 사시도 및 분해도이다.
도 7은 상기 수평연결관에 그라우트관이 내장된 구조의 설명도이다.
도 8은 상기 기준관을 지중에 삽입시키는 단계의 설명도이다.
도 9는 상기 기준관의 측면에서 수평연결관을 지중에 삽입시키는 단계의 설명도이다.
도 10은 상기 수평연결관의 지중 삽입 완료후 상부토사를 그라우팅시키는 예의 설명도이다.
도 11은 상기 우각연결관을 지중에 삽입시키는 단계의 설명도이다.
도 12는 상기 우각연결관의 하측에 수직연결관을 지중 삽입하는 단계의 설명도이다.
도 13은 수직연결관의 하측에 도갱을 구축하는 단계의 설명도이다.
도 14는 본 발명의 터널구조물 구축을 위한 철근을 배근한 상태의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 터널구조물을 구축 완료한 상태의 단면도이다.
도 16은 상기 터널구조물의 굴토 바닥면에 철골형강을 설치한 상태의 단면도이다.
도 17은 본 발명에 의해 터널의 시공이 완료된 상태의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 터널의 시공방법의 공정도를 도시한 것이고, 도 3 내지 6은 본 발명의 터널 시공방법에 사용되는 각 각관구조체에 관한 일 실시예들을 각각 도시한 것으로서, 도 3은 기준관(110)에 관하여, 도 4는 상기 기준관(110)에 결합되는 수평연결관(120)에 관하여, 도 5는 상기 수평연결관(120)에 결합되는 우각연결관(130)에 관하여, 도 6은 상기 우각연결관(130)에 결합되는 수직연결관(140)에 관하여 각 도시한 것이다.

본 발명에 의한 터널의 시공은 비개착 현장 타설의 방식으로 이루어지는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, a) 기준관(110)의 지중 삽입 단계; b) 수평연결관(120)의 지중 삽입 단계; c) 우각연결관(130)의 지중 삽입 단계; d) 수직연결관(140)의 지중 삽입 단계; e) 도갱(150)의 구축 단계; f) 철근(161)의 배근 단계; g) 터널구조물의 형성 단계; h) 터널구조물의 내부마감 단계;가 순차로 이루어진다.

기준관(110)은 나머지 각관구조체의 계속적인 설치를 위한 기준이 되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상하로 이격 설치되는 기준상판(111)과 기준하판(112)과 이들 사이를 연결하는 중앙수직대(114) 및 한 쌍의 가측판(113)으로 이루어진다.

기준상판(111)과 기준하판(112)은 향후 콘크리트(162) 타설에 의해 구축되는 슬래브의 외면을 형성하는 것으로서, 상기 콘크리트(162) 타설을 위한 거푸집의 기능과 더불어, 이에 결합될 수평연결관(120)의 지중 삽입에 대한 가이드 기능을 한다.

이를 위해 기준상판(111)에는 양측으로 하향끼움편(111b)이 각각 구비되고, 기준하판(112)에도 양측으로 상향끼움편(112b)이 각각 구비된다. 이들 하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)은 후술하는 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 하고리편(122a)에 각각 삽입된다.

하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)이 각 구비된 기준상판(111)과 기준하판(112)의 양측에는 한 쌍의 가측판(113)이 설치되어 기준관(110)으로 하여금 양측면이 폐쇄된 사각관체의 구조를 가지게 한다. 구체적으로 상기 가측판(113)은 상하단이 하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)에 볼트 등의 분리가 가능한 체결수단으로 각각 결합됨으로써 기준관(110)의 양측면을 임시 폐쇄시키고, 향후 수평연결관(120)과의 결합시 분리되어 제거된다. 가측판(113)은 다수 개의 조각편으로 구성시켜 수평연결관(120)과 결합하는 과정 중에 응력전달의 단절이 최소화되도록 하는 것이 바람직하며, 이는 후술하는 나머지 각관구조체의 가측판(123) 내지 가하판(136,146)에 대하여도 같다.

상기 가측판(113)은 기준관(110)의 지중 삽입과정 중에 외측의 토사가 붕괴되는 것을 방지한다. 이러한 가측판(113)에는 측보강대(113a)가 더 설치될 수 있다. 상기 측보강대(113a)는 가측판(113)과 기준상판(111) 내지 기준하판(112)과의 사이에 가새형상으로 설치됨으로써, 기준관(110)이 지중 삽입되는 과정중에 가측판(113) 배면의 수평토압을 지지하여 가측판(113)에 변형이 발생하는 것을 방지한다.

기준관(110)이 지중에 삽입되면 기준상판(111)은 상부토사의 하중을 받게 된다. 따라서 본 발명에서는 기준상판(111)과 기준하판(112)의 사이에 중앙수직대(114)를 설치함으로써 기준상판(111)에 작용하는 상부토사의 하중이 중앙수직대(114)를 통해 기준하판(112) 및 그 저면의 토사층으로 안전하게 전달될 수 있도록 한다. 이와 같이 기준상판(111)과 기준하판(112)을 연결하는 중앙수직대(114)는 터널의 길이방향으로 다수 개가 일정한 간격으로 설치되며, 기준관(110)의 폭방향의 내측, 예컨대 하나의 열로 설치될 때에는 도 3의 (b)에서와 같이, 기준관(110)의 폭방향 중앙에 중앙수직대(114)가 위치되도록 하고, 기준관(110)의 폭이 넓어 2열로 설치될 때에는 도 3의 (c)에서와 같이, 폭의 1/3지점마다 중앙수직대(114)가 각 위치되도록 하여 기준상판(111)에 작용하는 응력이 고루 분산되도록 해야 한다.

수평연결관(120)은 기준관(110)의 양측으로 설치됨으로써 기준관(110)과 함께 슬래브 구축을 위한 거푸집의 기능을 하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상하로 이격설치되는 연결상판(121)과 연결하판(122), 이들 사이를 연결하는 중앙수직대(124)와 연결수직대(125) 및 하나의 가측판(123)으로 구성된다.

상술한 바와 같이, 수평연결관(120)에는 기준관(110)의 하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)이 각 삽입될 수 있는 상고리편(121a)과 하고리편(122a)이 구비된다. 구체적으로 연결상판(121)에는 상고리편(121a)이 구비되고 연결하판(122)에는 하고리편(122a)이 각각 구비되어, 기준상판(111)의 하향끼움편(111b)은 연결상판(121)의 상고리편(121a)에 삽입되고, 기준하판(112)의 상향끼움편(112b)은 연결상판(121)의 하고리편(122a)에 삽입된다.

다른 한편으로 기준관(110)에 결합된 수평연결관(120)은 연속하여 다른 수평연결관(120)과 결합된다. 따라서 수평연결관(120)에도 하향끼움편(121b)과 상향끼움편(122b)이 구비되어 향후 결합하게 될 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 하고리편(122a)에 삽입됨으로써 각 수평연결관(120)끼리의 결합이 이루어질 수 있도록 한다.

즉 연결상판(121)은 일측에 상고리편(121a)이 구비되고 타측에 하향끼움편(121b)이 구비됨으로써 일측의 상고리편(121a)은 기준상판(111)의 하향끼움편(111b) 또는 먼저 지중 삽입되어 설치된 수평연결관(120)의 하향끼움편(121b)이 삽입되도록 하고 타측의 하향끼움편(121b)은 다음에 결합될 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 결합되면서 그 수평연결관(120)에 대한 가이드 기능을 한다.

연결하판(122) 역시 일측에 하고리편(122a)이 구비되고 타측에 상향끼움편(122b)이 구비됨으로써 일측의 하고리편(122a)은 기준상판(111)의 하향끼움편(111b) 또는 먼저 지중에 삽입되어 설치된 수평연결관(120)의 상향끼움편(122b)이 삽입되도록 하고 타측의 상향끼움편(122b)은 다음에 결합될 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 결합되면서 연결상판(121)의 하향끼움편(121b)과 함께 그 수평연결관(120)에 대한 가이드 기능을 한다.

연결상판(121)과 연결하판(122) 사이에도 중앙수직대(124)가 설치되는바, 이는 기준관(110)의 기준상판(111)과 기준하판(112) 사이에 설치되는 중앙수직대(114)와 다르지 않다. 즉 중앙수직대(124)는 연결상판(121)과 연결하판(122)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 수직연결관(140)의 내측에 다수 개가 일정한 간격으로 설치된다.

한편, 수평연결관(120)에는 기준관(110)과는 달리, 연결수직대(125)가 더 설치된다.

상기 연결수직대(125)는 수평연결관(120)의 일측 단부쪽, 보다 구체적으로는 상고리편(121a)과 하고리편(122a)을 연결하면서 중앙수직대(124)와 마찬가지로 연결상판(121)과 연결하판(122) 사이를 지지하며, 터널의 길이방향으로 일정한 간격을 가지도록 다수 개가 설치된다.

이와 같이 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 하고리편(122a)에 접하여 설치된 수직연결관(140)은 인접한 기준관(110) 내지 인접한 수평연결관(120)과 결합부위에 대한 수직보강을 하는 것으로서, 앞서 언급한 종래기술에서 측판의 제거시 그자리에 제2연결지지대를 설치였다가 내부에 지지구조물을 삽입할때 이를 다시 제거해야 하는 번거로움과, 이들의 작업과정 중에 수차례의 응력전달 단절에 따라 발생하기 쉬운 안전사고를 예방할 수 있게 한다.

수평연결관(120)의 타측 단부에는 분리 가능하도록 상하단이 연결상판(121)의 하향끼움편(121b)과 연결하판(122)의 상향끼움편(122b)에 결합되는 가측판(123)이 설치된다.

수평연결관(120)의 가측판(123) 역시 지중 삽입시 외측의 배면토압을 지지한 후, 향후 인접하게 될 수평연결관(120)과의 결합시 분리되어 제거된다.

연결상판(121) 내지 연결하판(122)과 상기 가측판(123) 사이에도 측보강대(123a)가 더 설치될 수 있으며, 상기 측보강대(123a)는 수평연결관(120)이 지중 삽입되는 과정중에 가측판(123) 배면의 수평토압을 지지하여 가측판(123)에 변형이 발생하는 것을 방지한다.

도 5에 도시된 우각연결관(130)은, 슬래브와 벽체 사이를 라멘구조로 연결하기 위한 것으로서 우각상판(131)과 우각경사판(132) 및 고정측판(133), 그리고 우각상판(131)과 우각경사판(132) 사이의 연결수직대(135), 우각경사판(132)과 고정측판(133) 사이의 가하판(136)으로 구성된다.

우각상판(131)의 일측에는 수평연결관(120)의 하향끼움편(121b)이 삽입될 수 있도록 상고리편(131a)이 구비되나, 우각상판(131)의 타측에는 하양끼움편이나 상고리편(131a)을 구성시키지 않고 고정측판(133)이 곧바로 설치된다. 물론 우각상판(131)과 고정측판(133) 사이는 하향끼움편(111b,121b)과 유사한 구성을 매개로 하여 결합될 수는 있다. 상기 고정측판(133)은 가측판(113,123)과 마찬가지로 외측의 배면토압을 지지하기는 하나, 가측판(113,123)과는 달리 제거되지 않는다.

다만 고정측판(133)의 하단에는 수평끼움편(133b)이 구비되어 후술하는 수직연결관(140)의 측고리편(143a)에 삽입된다.

우각경사판(132)은, 상고리편(131a)의 하부쪽에 위치하여 슬래브와 벽체 사이에 헌치부가 구성되게 함으로써 휨모멘트가 가장 크게 발생하는 터널구조물의 우각부를 보강할 수 있도록 한다.

이러한 우각경사판(132)은 일측에 하고리편(132a)을 구비하여 수평연결관(120)의 상향끼움편(122b)이 삽입될 수 있도록 하고 타측에 수평끼움편(132b)을 구비하여 고정측판(133)의 수평끼움편(133b)과 함께 수직연결관(140)의 측고리편(143a)에 삽입될 수 있도록 한다. 아울러, 이들 하고리편(132a)과 수평끼움편(132b) 사이에 경사면(132c)을 형성시켜 상술한 헌치부가 형성되게 한다.

수평연결관(120)과 마찬가지로 우각연결관(130)에도 일측에 연결수직대(135)가 설치된다. 즉 우각상판(131)의 상고리편(131a)과 우각경사판(132)의 하고리편(132a)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 다수 개가 일정한 간격을 가지면서 설치되어, 수평연결관(120)과의 결합부위를 보강한다.

가하판(136)은 우각경사판(132)과 고정측판(133) 사이에 설치된다.

가하판(136)은 우각연결관(130)을 지중 삽입할 때 우각연결관(130)의 구조적 형상을 유지시킴으로써, 후속하여 연결되는 수직연결관(140)과의 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 따라서 상기 가하판(136)은 분리 가능하도록 양 측단이 우각경사판(132)의 수평끼움편(132b)과 고정측판(133)의 수평끼움편(133b)에 볼트 등의 체결수단으로 결합된다.

수직연결관(140)은 상술한 우각연결관(130)의 하측에 설치된다. 즉 수직연결관(140)은 터널구조물의 벽체를 형성시키는 것으로서, 우각연결관(130)의 아래로 벽체의 높이에 따라 필요한 개수만큼 연속적으로 설치된다.

이러한 수직연결관(140)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 고정측판(143)과, 한 쌍의 고정측판(143) 사이를 연결하는 다수 개의 중앙수평대(144)와 다수 개의 연결수평대(145) 및 가하판(146)으로 구성된다.

상기 고정측판(143)의 상단에는 양측으로 측고리편(143a)이 구비되고, 하단에는 양측으로 수평끼움편(143b)이 각 구비된다.

상기 측고리편(143a)은 우각연결관(130)의 우각경사판(132)과 고정측판(133)에 각 구비된 수평끼움편(132b,133b)이 삽입된다. 물론 우각연결관(130)의 각 수평끼움편(132b,133b)은 이들에 부착되어 있던 가하판(136)이 제거됨으로써 상기 측고리편(143a)에 끼움될 수 있도록 노출된다.

아울러 수평끼움편(143b)은 향후 그 하부로 또 다른 수직연결관(140)이 설치될 경우 그 수직연결관(140)의 측고리편(143a)에 끼움되나, 최하단에 위치한 수직연결관(140)의 수평끼움편(143b)은 그 하측에 설치되는 도갱프레임(151) 상부에 고정 설치된다.

상기 중앙수평대(144)는, 기준관(110)의 기준상판(111)과 기준하판(112) 사이에 수평방향으로 설치되는 중앙수직대(114) 또는 수평연결관(120)의 연결상판(121)과 연결하판(122) 사이에 설치되는 중앙수직대(124)와 방향만 달리할 뿐 동일한 구조 및 작용원리로 양측의 고정측판(143) 사이에서 외측의 배면토압에 의한 하중을 분산 지지하며, 이를 위하여 터널의 길이방향으로 수직연결관(140)의 내측에 설치된다.

아울러 연결수평대(145)는 고정측판(143)의 상단에 구비된 좌우 양측의 측고리편(143a)을 상호 연결하면서 터널의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 다수 개 설치되는 바, 이 역시 수평연결관(120)의 연결수직대(125)와 방향만 달리할 뿐 동일한 구조 및 원리를 가지면서 연결부위에 대한 보강이 쉽게 이루어질 수 있도록 한다.

다른 한편으로 지금까지 설명한 기준관(110), 수평연결관(120), 우각연결관(130) 및, 수직연결관(140)의 각 각관구조체들은 전방이 굴토되면서 지중에 삽입되는 것인 바, 이들 각관구조체들의 외면 토사층이 이완될 여지가 많게 되며, 이러한 토사층의 이완상태는 향후 지반침하의 요인으로 작용하게 된다.

이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 각관구조체들의 지중 삽입이 완료되면 그 외면 토사층에 대한 그라우팅이 더 실시될 수 있다.

이때 본 발명의 다른 실시예에서는 수평연결관(120)의 연결상판(121)에 구비된 상고리편(121a)과 우각연결관(130)의 우각상판(131)에 구비된 상고리편(131a)의 내부에 분사공(127a,137a)이 구비된 그라우트관(127,137)을 내장시킴으로써, 상부 토사의 전체 면적에 대하여 그라우팅 작업을 쉽게 진행할 수 있게 한다.

물론 수직연결관(140)을 구성하는 한 쌍의 고정측판(143) 중 터널의 외측에 위치한 고정측판(143)의 측고리편(143a) 내부에도 분사공(147a)이 구비된 그라우트관(147)을 내장시켜 수직연결관(140) 배면의 측부토사에 대한 그라우팅도 실시할 수 있다.

도 7은 상고리편(121a,131a)의 내부에 그라우트관(127,137)을 내장시킨 상태에서 각관구조체들을 연결시킨 상태를 도시한 것이다.

지금까지 터널구조물의 슬래브와 벽체를 구축하기 위한 각관구조체들의 구조에 관하여 설명하였는 바, 이하에서는 상술한 공정의 각 단계에 따라 터널을 구축하는 본 발명의 시공방법에 관하여 도 8 내지 17을 참조하여 설명한다.

a) 기준관(110)의 지중 삽입 단계;

먼저, 터널의 시공구간 중 슬래브가 구축되는 구간의 내측에 기준관(110)을 지중에 삽입한다.

상기한 기준관(110)의 지중 삽입은, 도 8에 도시된 바와 같이, 기준상판(111)과 기준하판(112)의 좌우측에 가측판(113)이 설치되어 양측이 폐쇄된 상태로 이루어지게 함으로써 측부토사가 기준관(110) 내부로 붕괴되는 것을 방지해야 한다.

기준관(110)의 지중 삽입은 전방에 대한 굴착이 선행되고 후방에서 기준관(110)을 추진시키는 방식으로 이루어지며, 구축하고자 하는 터널의 깊이에 따라 다수 개를 이음하면서 연속적으로 지중 진입시킬 수도 있다.

b) 수평연결관(120)의 지중 삽입 단계;

기준관(110)의 지중 삽입이 완료되면, 상기 기준관(110)의 양측으로 수평연결관(120)을 지중에 삽입시키는 단계를 진행시킴으로써, 구축시킬 슬래브의 전체 범위에 대한 각관구조체의 지중 삽입을 이루어지도록 한다.

기준관(110)과 결합되는 수평연결관(120)의 지중 진입은, 연결수직대(125)의 반대편에 가측판(123)이 설치된 상태에서, 기준관(110)의 가측판(113)을 제거하면서 진행된다. 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 가측판(113)의 조각편을 하나씩 분리하여 제거하면서 그만큼씩 수평연결관(120)을 지중 진입시킨다.

수평연결관(120)의 지중 삽입은, 기준상판(111)에서 가측판(113)의 제거에 의해 노출된 하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)이 수평연결관(120)의 상고리편(121a)과 하고리편(122a)에 각각 삽입된 상태로 진행된다.

수평연결관(120)의 지중 삽입이 완료되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 연결상판(121)에 구비된 상고리편(121a)에 그라우트관(127)이 내장되어 있는 경우, 이를 이용하여 상부토사에 대한 그라우팅작업을 실시한다. 이러한 상부토사에 대한 그라우팅 작업은 다음 단계에서의 우각연결관(130)의 지중 삽입이 완료된 후 동시에 실시될 수도 있다.

c) 우각연결관(130)의 지중 삽입 단계;

구축시킬 슬래브의 전체 범위에 대한 수평연결관(120)의 지중 진입이 완료되면, 슬래브가 벽체와 연결되는 부위에 대한 우각연결관(130)을 지중에 삽입시킨다.

우각연결관(130)은 끝부분에 위치한 수평연결관(120)의 일측과 결합되면서, 하측으로는 수직연결관(140)과 결합됨으로써 슬래브와 벽체 사이에 강력한 라멘구조를 가지는 우각부를 형성한다.

상기 우각연결관(130)의 지중 진입은, 도 11에 도시된 바와 같이, 수평연결관(120)의 가측판(123) 제거와 동시 진행되며, 상기 가측판(123)의 제거에 의해 노출된 하향끼움편(121b)과 상향끼움편(122b)이 우각연결관(130)의 우각상판(131)에 구비된 상고리편(131a)과 우각경사판(132)에 구비된 하고리편(132a)에 각각 삽입된 상태로 진행된다. 이러한 우각연결관(130)의 지중 진입은 우각경사판(132)과 고정측판(133) 사이에 가하판(136)이 설치된 상태로 진행된다.

이때 상술한 바와 같이, 우각상판(131)에 구비된 상고리편(131a)에 그라우트관(137)이 내장되어 있는 경우, 이를 이용하여 상부토사에 대한 그라우팅작업을 실시할 수 있다.

d) 수직연결관(140)의 지중 삽입 단계;

우각연결관(130)의 지중 삽입이 완료되면, 그 하측에 수직연결관(140)을 지중에 삽입시키는 단계가 진행된다.

터널구조물의 벽체를 구축하기 위한 수직연결관(140)은 우각연결관(130)의 하부에 결합되면서 지중 진입이 이루어진다.

상기한 수직연결관(140)의 지중 진입은, 도 12에 도시된 바와 같이, 우각연결관(130)의 가하판(136)이 제거되면서 진행되고, 우각연결관(130)에서 가하판(136)을 제거함으로써 노출된 우각경사판(132)의 수평끼움편(132b)과 고정측판(133)의 수평끼움편(133b)을 수직연결관(140)의 상단 양측에 구비된 측고리편(143a)에 각각 삽입된 상태로 진행된다.

이때 수직연결관(140)의 한 쌍의 고정측판(143) 중 터널의 외측에 위치한 고정측판(143)의 측고리편(143a) 내부에 그라우트관(147)이 내장되어 있는 경우에는, 상기 그라우트관(147)을 통해 측부토사를 그라우팅 시킬 수 있음은 상고리편(121a,131a)에 그라우트관(127,137)이 내장된 경우와 다르지 않다.

물론 가하판(146)은 수직연결관(140)에 설치된 상태에서 지중 진입이 이루어지고, 당해 수직연결관(140)의 지중 진입이 완료된 후, 그 하측에 또 다른 수직연결관(140)을 지중 진입시키거나 도갱(150)을 구축하는 과정 중에 제거된다.

다수 개의 수직연결관(140)이 연속하여 설치될 경우 이들 간의 결합은 우각연결관(130)과의 결합구조와 다르지 않다. 즉 선행하여 지중 삽입된 수직연결관(140)의 가하판(146)을 제거하면서 그의 수평끼움편(143b)을 후행 지중 삽입시키는 수직연결관(140)의 측고리편(143a)에 삽입되도록 하면서 후행 수직연결관(140)을 지중 진입시킨다.

e) 도갱(150)의 구축 단계;

수직연결관(140)의 지중 진입이 모두 완료되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 최하부에 위치한 수직연결관(140)의 하측에 도갱(150)을 구축한다.

본 발명에서의 도갱(150)은 터널구조물의 벽체에 대한 높이를 조정할 수 있도록 하고, 벽체의 하부에 하부에 기초를 형성시켜 터널구조물의 구조적 안정성을 꾀함과 더불어 향후 단계에서의 터널구조물 내부에 대한 굴착작업의 진행을 용이하게 한다.

본 발명에서의 도갱(150) 구축은, 수직연결관(140)의 하부를 굴착하면서 아치형상의 도갱프레임(151)을 일정한 간격으로 설치해 나가고, 이들 도갱프레임(151) 사이에 토류벽을 설치하는 방식으로 진행된다.

도갱(150)의 상부에 위치한 수직연결관(140)은 하부의 가하판(146)을 제거하고 이에 의해 노출된 수평끼움편(143b)은 상기 도갱프레임(151)의 상면에 부착시켜 도갱프레임(151)과 수평연결관(120) 사이를 일체화시킨다. 이에 따라 도갱(150) 내부의 굴착은 막장에서 전방으로 이루어짐과 동시에 상부의 수직연결관(140)에서 하부로도 진행될 수 있어 굴착이 매우 신속하게 이루어진다.

f) 철근(161)의 배근 단계;

도갱(150)의 구축이 완료되면, 굴착 바닥면에 기초를 구축하고, 각관구조체 내부에 철근(161)을 배근한다.

도갱(150)과 각관구조체의 기준관(110), 수평연결관(120), 우각연결관(130), 및 수직연결관(140)은 모두 연통된 중공상태를 가지고 있는바, 도 14에 도시된 바와 같이, 이들의 각 내부에 슬래브철근과 벽체철근이 일체가 되도록 철근(161)을 배근할 수 있게 된다.

g) 터널구조물의 형성 단계;

각관구조체 등에 대한 철근(161)배근이 완료되면, 수평연결관(120)의 고정측판(133,143)에 대응하도록 도갱(150)에 거푸집을 설치한 후, 도 15에 도시된 바와 같이, 그들의 내부, 즉 기준관(110), 수평연결관(120), 우각연결관(130), 수직연결관(140) 및 도갱(150)의 각 내부에 콘크리트(162)를 동시 타설하여 슬래브와 벽체가 일체화된 터널구조물을 형성시킨다.

h) 터널구조물의 내부마감 단계;

터널구조물의 형성이 완료되면, 그 내부를 굴토하고 내부를 마감하여 터널의 구축을 완료한다.

먼저 터널구조물의 내부를 굴토한 후, 도 16에 도시된 바와 같이, 굴토 바닥면에 폭방향으로 철골형강(163)을 설치한다. 상기 철골형강(163)은 터널구조물의 양측 벽체 사이에서 배면토압에 대한 수평 버팀대 기능을 함으로써 터널구조물의 구조적 안정성을 향상시킨다.

아울러 상기 철골형강(163)은 터널 바닥판의 뼈대의 기능을 한다. 즉 터널의 바닥판은 상기 철골형상 사이에 철근(161)을 배근한 후 이들이 매립되도록 콘크리트(162)를 타설함으로써 구축된다.

이로써 터널의 시공이 완료된다. 도 17은 본 발명에 의한 터널의 시공이 완료된 상태를 도시한 것이다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

110; 기준관 111; 기준상판
111b,121b; 하향끼움편 112; 기준하판
112b,122b; 상향끼움편 113,123; 가측판
113a,123a; 측보강대 114,124; 중앙수직대
120; 수평연결관 121; 연결상판
121a,131a; 상고리편 122; 연결하판
122a,132a; 하고리편 125,135; 연결수직대
127,137,147; 그라우트관 127a,137a,147a; 분사공
130; 우각연결관 131; 우각상판
132; 우각경사판 132b,133b,143b; 수평끼움편
132c: 경사면 133,143; 고정측판
136,146; 가하판 143a; 측고리편
144; 중앙수평대 145; 연결수평대
150; 도갱 151; 도갱프레임
161; 철근 162; 콘크리트
163; 철골형강

Claims (7)

1. 터널을 시공하는 방법에 있어서,
   a) 터널의 슬래브가 구축되는 구간의 내측에 기준관(110)을 지중에 삽입시키는 단계;
   b) 상기 기준관(110)의 양측으로 수평연결관(120)을 지중에 삽입시키는 단계;
   c) 상기 수평연결관(120)의 일측에 우각연결관(130)을 지중에 삽입시키는 단계;
   d) 상기 우각연결관(130)의 하측에 수직연결관(140)을 지중에 삽입시키는 단계;
   e) 상기 수직연결관(140)의 하측에 도갱(150)을 구축하는 단계;
   f) 기준관(110), 수평연결관(120), 우각연결관(130), 수직연결관(140) 및, 도갱(150)의 각 내부에 슬래브철근과 벽체철근이 일체가 되도록 철근(161)을 배근하는 단계;
   g) 기준관(110), 수평연결관(120), 우각연결관(130), 수직연결관(140) 및, 도갱(150)의 각 내부에 콘크리트(162)를 동시 타설하여 슬래브와 벽체가 일체화된 터널구조물을 형성시키는 단계;
   h) 터널구조물의 내부를 굴토하여 내부를 마감하는 단계;가 순차로 이루어지되,
   상기 우각연결관(130)은,
   일측에 상고리편(131a)이 구비된 우각상판(131)과, 상고리편(131a)의 하부쪽에 위치하며 경사면(132c)을 가진 것으로서 일측에 하고리편(132a)과 타측에 수평끼움편(132b)이 구비된 우각경사판(132)과, 상기 우각상판(131)의 타측과 연결되고 하단에 수평끼움편(133b)이 구비된 고정측판(133)과, 우각상판(131)의 상고리편(131a)과 우각경사판(132)의 하고리편(132a)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수직대(135) 및, 분리 가능하도록 양 측단이 우각경사판(132)의 수평끼움편(132b)과 고정측판(133)의 수평끼움편(133b)에 결합되는 가하판(136)으로 구성되는 것임을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기준관(110)은,
   양측으로 하향끼움편(111b)이 구비된 기준상판(111)과,
   양측으로 상향끼움편(112b)이 구비된 기준하판(112)과,
   상기 기준상판(111)과 기준하판(112)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 기준관(110)의 내측에 일정한 간격으로 설치되는 다수 개의 중앙수직대(114) 및,
   분리 가능하도록 상하단이 하향끼움편(111b)과 상향끼움편(112b)에 결합되는 한 쌍의 가측판(113)으로 구성되는 것임을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수평연결관(120)은,
   일측에는 상고리편(121a)이 구비되고 타측에는 하향끼움편(121b)이 구비된 연결상판(121)과,
   일측에는 하고리편(122a)이 구비되고 타측에는 상향끼움편(122b)이 구비된 연결하판(122)과,
   상기 연결상판(121)과 연결하판(122)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 수평연결관(120)의 내측에 설치되는 다수 개의 중앙수직대(124)와,
   상기 상고리편(121a)과 하고리편(122a)을 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수직대(125) 및,
   분리 가능하도록 상하단이 하향끼움편(121b)과 상향끼움편(122b)에 결합되는 가측판(123)으로 구성되는 것임을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 수직연결관(140)은,
   상단에 측고리편(143a)이 구비되고 하단에 수평끼움편(143b)이 구비된 한 쌍의 고정측판(143)과,
   상기 한 쌍의 고정측판(143) 사이를 연결하면서 터널의 길이방향으로 수직연결관(140)의 내측에 설치되는 다수 개의 중앙수평대(144)와,
   양측의 측고리편(143a)을 상호 연결하면서 터널의 길이방향으로 설치되는 다수 개의 연결수평대(145) 및,
   분리 가능하도록 양 측단이 한 쌍의 고정측판(143)에 각 구비된 양측의 수평끼움편(143b)을 상호 연결하는 가하판(146)으로 구성되는 것임을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 상고리편(121a,131a)의 내부에는 분사공(127a,137a)이 구비된 그라우트관(127,137)이 내장되어 있어, b)단계에서의 수평연결관(120) 또는 c)단계에서의 우각연결관(130)이 지중 삽입된 후, 상기 그라우트관(127,137)을 통해 상부토사를 그라우팅시키는 것을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 한 쌍의 고정측판(143) 중 터널의 외측에 위치한 고정측판(143)의 측고리편(143a) 내부에는 분사공(147a)이 구비된 그라우트관(147)이 내장되어 있어, d)단계에서의 수직연결관(140)이 지중 삽입된 후, 상기 그라우트관(147)을 통해 측부토사를 그라우팅시키는 것을 특징으로 하는 터널의 비개착 현장 타설 시공방법.

Images