KR102472968B1 - 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 사각형상의 단면을 갖는 사각선도관 및 사각추진관을 이용하여 지중구조물루프를 시공함에 의해 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 인접하는 사각선도관들을 일직선상으로 용이하게 정렬시킬 수 있고, 사각선도관의 후방에서 추진되는 인접하는 사각추진관들을 상호 연결하여 압입 추진시키면서 시공함으로서 공사 기간을 단축시켜 공사비용을 절감할 수 있는 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 제공한다.

Description

지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법{tunnel roof structure and tunnel excavation method using the same}

본 발명은 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사각형상의 단면을 갖는 사각선도관 및 사각추진관을 이용하여 지중터널루프구조물을 굴착함에 의해 공사 기간을 단축시키고, 그에 따른 공사비용을 절감할 수 있는 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.

기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능하여 비개착공법이 요구된다.

비개착에 의한 구조물 축조 공법에는 횡단하는 도로나 저장물의 양측으로 작업구 개념의 전진기지와 도달기지가 필수적이며, 통상 강관 추진 압입 공법이 이용된다.

도 1 내지 도 2는 종래의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1 내지 도 2표시에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 도면이다.

도시된 같이, 종래의 강관루프 공법은 구조물이 형성될 지중에 미리 강관(11)을 순차적으로 압입, 연결하여 강관 루프를 형성하고, 강관 루프 안쪽의 내부 토사를 전부 제거하고 구조물을 축조하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 굴착 시 발생하는 상부나 측면하중은 횡방향 지지보(14) 및 가설기둥(15) 등의 가설재로 지지된다.

강관루프의 축조과정을 간단히 설명하면, 먼저 전진기지에서 조성할 구체의 크기를 고려하여 구체 외곽면에 600~2000mm 정도의 가설용 강관(11)을 수평 압입하고 강관 내에 콘크리트를 타설하여 도 1표시에서와 같이 강관루프를 형성한다.

전진기지로부터 구조물이 축조될 강관루프의 안쪽을 굴착하게 되는데, 굴착은 상부하중과 측압에 대한 안전성을 고려하여 강관루프의 상층부위로부터 하향으로 단계별로 굴착이 이루어지게 된다.

이때, 굴착은 1차로 강관 루프 하면을 3m 내외의 심도로 굴착하게 되는데, 강관루프에 사용된 강관(11)과 강관(11)은 도 3표시에 도시된 바와 같이 단순한 고리 형태로 연결되어 있으므로, 강관루프 하면과 측면에 도 2표시와 같이 H형 강재로 횡방향 지지보(14)를 설치하고 다수의 가설기둥(15)으로 받쳐, 전 구간에 걸쳐 하중을 지지시켜야 한다.

다시 말하면, 기존의 강관루프는 도 3에 도시된 바와 같이, 강관(11) 측면 중앙부에 한 쌍의 ㄱ자형 고리(12)와 T자형 걸쇠(13)가 부착된 요철의 연결구조로 기 압입된 강관(11)들을 상호 고리 형태로 연결하여 시공함으로써 하중에 견디는 역할보다는 강관(11)의 위치 이탈을 방지하기 위한 개념에 불과한 것이다.

따라서, 상기 강관루프의 연결부간에 횡방향 강성을 확보할 수 없는 문제점이 있다. 이에 횡방향 지지보(14)와 보다 많은 개수의 가설기둥(15)이 설치되어야 하며, 지지보(14)만큼 이격되어 구조물이 설치되어야 하므로 가시설의 규모가 커지는 문제점이 있다.

이후 2차, 3차로 굴진하면서 이미 설치된 가설기둥(15)을 조심스럽게 하향으로 연장하여 구조물의 설치심도까지 내부의 토사 굴착을 완료한 후, 최종적으로 상부슬래브(16), 벽체(17), 및 하부슬래브(18) 등을 위한 철근과 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 지중축조물의 구조체를 완성한다.

이와 같이 축조된 종래의 강관루프 공법은 굴착한 후, 이미 설치된 가설기둥을 설치심도까지 하향으로 연장 설치해야 하는 문제점으로 인해 시공 중 침하의 우려가 높고, 기존에 설치된 가설재(횡방향 지지보(14), 가설기둥(15))와의 저촉문제로 공기가 늦어짐은 물론 공사비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이에, 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여, 강관루프를 이용한 지중 축조물 공사 시에 지중 축조물 공사의 규모나 심도에 구애받지 않고 별도의 횡방향 지지보의 설치 없이 가설기둥만 설치하여 시공하는 것이 가능한 강관루프 구조체가 제안되었다.

도 4 내지 도 5는 종래의 다른 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4 내지 도 5표시에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 비개착 강관루프 구조체에 의해 축조된 구조물도 앞서 설명한 종래의 공법과 마찬가지로 강관루프 구조체하에 상하부 슬래브(16,18) 및 벽체부(17)를 두고 있다.

그러나, 강관루프 구조체에 상부 하중에 견디기 위하여 횡방향지지보를 두고 있지 않다. 그 이유는, 강관루프 구조체에 적용되는 강관의 구조가 도 6표시에서와 같이, 양측에 각각 플랜지(22)와 걸쇠강판(23)이 부착되고, 어느 강관의 플랜지(22)와, 이 강관과 연접하는 강관의 걸쇠강판(23)이 서로 끼워 맞추어진 상태에서, 이후 강관내부와, 상기 플랜지(22) 및 걸쇠강판(23)에 의해 형성된 폐압공간(24)에 콘크리트를 충전하여 내하력을 키웠기 때문이다.

다시 말해서, 상기와 같이 강관을 서로 연결시켜 연속적으로 설치하게 되면 플랜지와 걸쇠강판에 의해 강제로 폐합된 폐압공간(24)이 형성된다. 물론, 강관(21)의 내부 및 강관과 강관의 플랜지(22) 및 걸쇠강판(23) 등의 연결장치에 의해 형성된 폐합공간(24)에 몰탈이나 콘크리트를 충전함으로써 상부 토사 하중을 보다 잘 지탱할 수 있는 일체화된 횡방향 연속 가설루프 구조체가 형성되는 바, 강관루프 밑에 설치하는 횡방향 지지보가 불필요하게 되는 것이다.

그러나, 이상에서 설명한 강관루프 구조체는, 플랜지와 걸쇠강판에 의해 형성된 폐압공간과 강관들의 내부에 각각 콘크리트나 몰탈을 충전함으로써, 강관루프가 횡방향 강성을 가지도록 하여 결국 종래의 횡방향 지지보를 배제한다고 하였으나, 이는 현실적으로 작업이 불가능한 문제점이 있게 된다.

즉, 강관 내부는 상부와 측부의 토사와 별도의 공간을 이루는 바, 강관의 압입 추진에 따라 그 내부에 존재하게 되는 토사는 밖으로 빼내고 콘크리트나 몰탈 충진에 어려움은 없으나(강관의 직경이 작업가능한 크기이므로), 상기 플랜지와 걸쇠강판에 의해 형성된 폐압공간은 작업이 가능한 공간이 되지 않음으로써, 그 내부의 토사를 밖으로 빼내고 콘크리트나 몰탈을 충전하는 것은 작업상 불가능하게 된다.

따라서, 강관루프는 강관 내부로 콘크리트나 몰탈 충전 후 양생 전에는, 플랜지와 걸쇠강판이 연결된 부위로만 횡방향 강성을 가지게 되는 바, 이것만으로는 상부측 토사의 하중을 견디지 못하여 결국 별도의 횡방향 지지보가 필요할 수밖에 없게 된다.

또한, 설혹 별도의 횡방향 지지보 없이 횡방향 강성을 가진다 하더라도, 상기 강관의 플랜지와 인접하는 강관의 걸쇠강판이 연결된 부위로 토사의 압력이 집중됨으로써, 강관루프가 횡방향 즉 수평방향으로 정렬된 상태를 이루지 못함으로써, 원활한 시공이 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있게 된다.

이를 해결하고자, 도 7 내지 도 18표시와 같이 이웃하는 강관들을 서로 맞댄 상태로 연결시켜 수평방향으로 정렬된 상태에서 그 횡방향 강성이 확고해지도록 함으로써, 결국 별도의 횡방향 지지보 없이도 시공이 가능하도록 한 강관루프 구조체가 제시되었다.

도 7은 종래의 다른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7표시에서 강관들이 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 9a 내지 도 9g는 종래의 강관들을 인입 추진하여 시공하는 단계를 순차적으로 나타낸 도면이고, 도 10 내지 도 12는 종래의 강관루프 구조체를 이용한 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 종래의 다른 실시 예에 따른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 나타낸 도면이고, 도 14는 도 13표시에서 강관들이 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 13 내지 도 14표시에 의한 강관루프 구조체가 연결구에 의해 연결된 상태에서 지중 구조물이 완성된 상태를 나타낸 도면이고, 도 16 내지 도17은 종래의 강관루프 구조체를 이용한 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고, 도 18 내지 도 19는 종래의 강관루프 구조체를 이용한 또 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 지중에 구조물을 축조하는 강관루프 공법에 적용되는 강관루프 구조체는, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 순차적으로 압입 설치되는 것으로서, 각각 일측에 수평방향으로 수평홈(32)이 형성되고, 상기 수평홈(32)의 내측으로는 이 수평홈(32)에 의해 하중에 따라 찌그러지는 것을 방지하도록 일정간격을 두고 상하에 걸쳐 복수의 지지대(33)가 설치되며, 상기 수평홈(32)의 타측에는 이 수평홈(32)과 대응하는 앵글(34)이 설치된 다수의 강관(31)들이 상호 정렬된 상태로 측방향 결합된 것을 주요 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 강관(31)들 중, 압입 추진된 강관(선 추진 강관)의 수평홈(32)에, 압입 추진될 강관(후 추진 강관)의 앵글(34)이 슬라이드식으로 끼워지면서 측방향 결합되는 구성, 상기 앵글(34)에는 볼팅홀이 형성되고, 강관들이 압입 추진되어 측방향으로 결합된 상태에서, 상기 앵글과, 이 앵글과 대응하는 강관의 지지대(33) 일측은 상호 볼팅 결합되는 구성, 상기 강관(31)들에서 앵글(34) 사이에는 일정간격마다 연통홈(35)이 형성되는 구성, 상기 강관(31)들의 연통홈(35)들과 수평홈(32)들을 통해 철근 등의 연결구(36)가 통과되어 서로 측방향으로 결합된 강관들을 하나로 묶는 구성을 부가적인 특징으로 하고 있다.

이와 같은 구성의 강관루프 구조체를 시공하는 방법은, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 최초로 통상의 강관(31)을 압입 추진하는 제1단계와, 상기 강관(31)의 내부 일측에 상하방향으로 일정간격마다 지지대(33)를 설치하는 제2단계와, 상기 지지대(33)가 설치된 부위의 일측면을 수평방향으로 절개하여 수평홈(32)을 형성하는 제3단계와, 상기 강관(31)의 수평홈(32)에 대응하는 앵글(34)을 압입 추진될 강관의 일측에 설치하는 제4단계와 상기 압입 추진될 강관(31)의 앵글(34)을 압입 추진된 강관의 수평홈(32)에 슬라이드 식으로 끼워 맞추면서 측방향으로 결합하는 제5단계를 연속적으로 포함하게 된다.

상기와 같이 최초의 강관(31)을 추진한 후, 다음 강관(31)들을 연속적으로 슬라이드시키면서 측방향 결합시킴으로써, 강관루프 구조체를 완성하게 되는데, 강관(31)들은 토사나 암석 등을 관통하여 추진되는 바, 추진되는 강관(31)의 내부에는 분쇄기가 설치되어서 토사나 암석 등을 파쇄시키면서 강관이 추진되게 된다.

따라서, 최초로 추진되는 강관은 파쇄되는 토사나 암석이 강관 내부에 흘러들어가게 되며, 최초의 강관(31)이 추진 압입되면, 그 내부에 적재된 토사나 암석 알갱이들을 외부로 빼낸 후, 지지대(33)를 설치하고 수평방향으로 수평홈(32)을 형성하면 된다.

그런데, 상기와 같이 지지대(33)가 설치되고 수평방향으로 수평홈(32)이 형성된 강관(31)에 다른 강관(31)을 측방향으로 슬라이드시키면서 결합시키고자 추진할 경우, 추진되는 강관(31) 내부에 설치된 분쇄기가 토사나 암석 등을 파쇄시키면서 발생되는 토사나 암석 알갱이들이 선 추진 강관(31)의 수평홈(32)을 통해 그 내부로 유입되는 바, 이를 다시 밖으로 빼내야 하는 번거로운 작업을 수행하야 함으로써, 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 선 추진 강관의 수평홈 단부에 후 추진 강관의 앵글을 슬라이드식으로 끼워 맞추면서 측방향 결합을 시키게 되나, 토사나 암석 등의 압력에 의해 선 추진강관이 벌어질 경우, 강관들의 측방향 결합이 원활하게 이루어지지 않게 되는 문제점도 있다.

특히, 종래의 강관으로 이루어지는 지중터널루프구조물의 경우 일직선상을 이루게 강관을 정렬하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 원형의 접선을 따라 일직선상을 이루게 강관을 정렬 시공(추진)이 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래에는 강관을 추진하는 과정에서 강관이 압입 방향으로 직진성이 중요한데, 종래에는 직진성을 보장할 수 없어 시공효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 강관의 압입 추진시 지중 토질의 변화에 따라 강관이 정확한 경로를 따라 압입 추진되지 못하고 상하 또는 좌우로 틀어지는 문제점이 있었다.

국내 특허 공개번호 10-2006-0097891호, 강관루프 구조체 및 이 강관루프 구조체의 시공방법.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사각형상의 단면을 갖는 사각선도관 및 사각추진관을 이용하여 지중구조물루프를 시공함에 의해 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 인접하는 사각선도관들을 일직선상으로 용이하게 정렬시킬 수 있고, 사각선도관의 후방에서 추진되는 인접하는 사각추진관들을 상호 연결하여 압입 추진시키면서 시공함으로서 공사 기간을 단축시켜 공사비용을 절감할 수 있는 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 사각선도관의 선단부에 선단칼날들을 설치하여 사각추진관을 압입 추진하는 과정에서 지반 침하현상에 의해 사각선도관의 내부로 토사가 유입되는 것을 사전에 방지할 수 있게 함과 아울러 사각선도관의 선단부 외측 사면에 추진방향조절수단을 구비하여, 상기 추진방향조절수단에 의해 사각선도관이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 사각선도관이 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정하여 사각선도관이 추진되는 압입 방향으로의 직진성을 유지할 수 있도록 한 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법으로, 직사각형상의 플레이트로 이루어지는 상판부(210); 상기 상판부(210)와 동일하게 형성되며, 상판부(210)로부터 소정 간격을 이루게 설치되는 직사각형상의 플레이트로 이루어지는 하판부(220); 상기 상판부(210)와 하판부(220)를 일체형으로 고정하도록 상판부(210)와 하판부(220)의 사이에서 소정 간격을 이루게 설치되어 상하단부가 상판부(210)와 하판부(220)에 고정되어 상판부(210)와 하판부(220)가 토압으로부터 받는 하중을 지탱할 수 있게 설치되는 복수개의 기둥부(230); 상기 기둥부(230)에 의해 일체형으로 고정되는 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 길이 방향을 따라 형성되어 인접하는 상판부(210)와 하판부(220)가 상호 결합될 수 있도록 어느 일측단부의 상하부에는 레일형태의 결합돌부(242)를 설치하고, 다른 일측단부의 상하부에는 결합돌부(242)에 결합되는 레일형태의 결합홈부(244)를 설치하여 상기 결합돌부(242)와 결합홈부(244)를 상호 결합함에 의해 인접하는 사각추진관(200)들을 연결할 수 있는 결합부(240); 및 상기 결합부(240)의 안쪽에서 상기 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부를 막을 수 있도록 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 각각 탈부착 가능하게 설치되는 측판부(250);로 이루어지는, 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖는 사각추진관(200)을 제공하고, 상기 사각추진관(200)과 동일하게 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖도록 형성되며, 선단부에는 압입 추진하는 과정에서 추진되는 압입방향으로 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 추진방향조절수단(120)이 설치되되, 상기 추진방향조절수단(120)은, 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 각각 형성되는 설치공(122)과, 상기 설치공(122)에 설치되며, 유압잭(102)에 의해 상하좌우측면에서 선단부가 외측으로 돌출될 수 있도록 어느 일측단이 힌지축(124)으로 결합되어 상기 힌지축(124)을 중심으로 선단부가 소정 각도만큼 회동되어 상하좌우측면에서 외측으로 돌출됨에 의해, 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 방향조절판(126)으로 이루어지되, 상기 방향조절판(126)은, 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 동일한 수평면을 이루도록 설치된 상태에서 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 소정 각도만큼 회전되면서 상하좌우측면의 외측으로 선단부가 돌출되어 사각선도관(100)의 압입추진 방향이 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 방향조절면(126a); 및 상기 방향조절면(126a)의 반대면에 경사면을 이루게 형성되어 유압잭(102)이 경사면을 밀어 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 상하좌우측면의 외측으로 돌출되게 작동할 수 있도록 하는 경사작동면(126b);으로 이루어지는, 사각선도관(100)을 제공하며, 상기 사각선도관(100)을 압입 추진하되, 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 접하는 위치에서 횡단할 도로나 지장물을 관통하도록 사각선도관(100)을 압입 추진하는 제1단계; 상기 제1단계에 선 추진된 사각선도관(100)의 후방에서 연속하여 상기 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2단계; 및 상기 사각선도관(100)을 압입 추진하는 과정에서 사각선도관(100)이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 사각선도관(100)의 선단부에 설치된 추진방향조절수단(120)에 의해 추진되는 압입방향이 직진성으로 보정되도록 조절하는 제3단계;를 포함하고, 상기 제1단계는; 설치될 구조물의 상부슬래브를 따라 사각선도관(100)들을 일렬로 배열하여 거치하는 제1a단계와, 상기 제1a단계에서 거치된 사각선도관(100)들 중에서 중앙에 위치한 사각선도관(100)을 먼저 압입 추진하는 제1b단계와, 상기 제1b단계에서 추진된 사각선도관(100)의 좌우측에 위치한 사각선도관(100)을 압입 추진하는 제1c단계, 및 상기 제1c단계에서 추진된 사각선도관(100)의 외측으로 위치한 사각선도관(100)들을 순차적으로 압입 추진하는 제1d단계로 이루어지며, 상기 제2단계는: 상기 제1a 내지 제1d단계에 의해 선 추진된 사각선도관(100)들의 후방에서 사각추진관(200)들을 사각선도관(100)들의 추진 순서와 동일하게 중앙에 위치한 사각추진관(200)을 먼저 압입 추진하는 제2a단계와, 상기 제2a단계에서 추진된 사각추진관(200)의 좌우측에 위치한 사각추진관(200)을 압입 추진하는 제2b단계, 및 상기 제2b단계에서 추진된 사각추진관(200)의 외측으로 위치한 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2c단계로 이루어지되, 상기 사각추진관(200)은, 상기 결합부(240)에 의해 인접하는 사각추진관(200)들을 상호 연결하여 압입 추진되되, 압입 추진되는 각추진관(200)은 선 추진된 사각추진관(200) 측으로 위치하는 측판부(250)는 결합하지 않고, 외측으로 위치하는 측판부(250)만을 결합한 상태로 압입 추진하고, 압입 추진된 사각추진관(200)들이 상호 연결되는 인접한 사각추진관(200)과 사각추진관(200)의 사이에 위치하는 측판부(250)는 분리하도록 사각추진관(200)을 압입 추진하고, 상기 제3단계에 의해 직진성을 갖도록 보정하면서 상기 제2a 내지 제2c단계를 반복하여 사각추진관(200)들을 연속적으로 압입 추진하여 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관(200)들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 상부슬래브를 시공하고, 상기 상부슬래브가 시공되는 구조물의 벽체를 따라 상부에서 하부로 순차적으로 사각선도관(100)과 사각추진관(200)들을 압입 추진하여 구조물의 벽체 전체열에 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관(200)들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 벽체를 시공하며, 상기 상부슬래브에 시공된 사각추진관(200)들과 상기 벽체에 시공된 사각추진관(200)들의 내부에 철근 조립후 콘크리트를 타설하여 지중터널루프구조물의 시공을 완료하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법에 의하면, 사각형상의 단면을 갖는 사각선도관 및 사각추진관을 이용하여 지중구조물루프를 시공함에 의해 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 인접하는 사각선도관들을 일직선상으로 용이하게 정렬시킬 수 있는 효과가 있고, 사각선도관의 후방에서 추진되는 인접하는 사각추진관들을 상호 연결하여 압입 추진시키면서 시공함으로서 공사 기간을 단축시켜 공사비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사각선도관의 선단부에 선단칼날들을 설치하여 사각추진관을 압입 추진하는 과정에서 지반 침하현상에 의해 사각선도관의 내부로 토사가 유입되는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사각선도관의 선단부 외측 사면에 추진방향조절수단을 구비하여, 상기 추진방향조절수단에 의해 사각선도관이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 사각선도관이 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정하여 사각선도관이 추진되는 압입 방향으로의 직진성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 종래의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 도 1 내지 도 2표시에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 도면이고,
도 4 내지 도 5는 종래의 다른 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 4 내지 도 5표시에서 강관루프 구조체의 연결구조를 나타낸 도면이고,
도 7은 종래의 다른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 나타낸 도면이고,
도 8은 도 7표시에서 강관들이 결합된 상태를 나타낸 도면이고,
도 9a 내지 도 9g는 종래의 강관들을 인입 추진하여 시공하는 단계를 순차적으로 나타낸 도면이고,
도 10 내지 도 12는 종래의 강관루프 구조체를 이용한 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고,
도 13은 종래의 다른 실시 예에 따른 강관루프 구조체를 이루는 강관들의 연결관계를 나타낸 도면이고,
도 14는 도 13표시에서 강관들이 결합된 상태를 나타낸 도면이고,
도 15는 도 13 내지 도 14표시에 의한 강관루프 구조체가 연결구에 의해 연결된 상태에서 지중 구조물이 완성된 상태를 나타낸 도면이고,
도 16 내지 도 17은 종래의 강관루프 구조체를 이용한 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고,
도 18 내지 도 19는 종래의 강관루프 구조체를 이용한 또 다른 형태의 비개착 구조물 축조 공법을 설명하기 위한 도면이고,
도 20은 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각선도관의 실시예를 나타낸 도면이고,
도 21은 도 20표시의 사각선도관의 후방에 사각추진관이 연속 추진되는 상태를 나타낸 도면이고,
도 22는 도 20표시의 사각선도관을 압입 추진시키면서 굴착하는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고,
도 23은 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각선도관의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 24는 도 23표시의 사각선도관의 후방에 사각추진관이 연속 추진되는 상태를 나타낸 도면이고,
도 25는 도 23표시의 사각선도관을 압입 추진시키면서 굴착하는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고,
도 26은 도 23표시의 사각선도관의 굴착시 방향을 조정하면서 압입 추진시키는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고,
도 27은 도 26표시의 "A"부 확대도로소, 사각선도관의 방향을 직진성을 갖도록 조절하는 방법을 나타낸 상세도이고,
도 28은 도 23표시의 원형의 선도관에 추진방향조절수단이 설치된 예를 나타낸 도면이고,
도 29는 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각추진관을 나타낸 도면으로, 인접하는 사각선도관들이 결합되도록 분리된 상태의 도면이고,
도 30은 도 29표시의 사각추진관의 구조를 나타낸 도면이고,
도 31 내지 도 42는 본 발명에 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다.

첨부된 도 20은 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각선도관의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 21은 도 20표시의 사각선도관의 후방에 사각추진관이 연속 추진되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 22는 도 20표시의 사각선도관을 압입 추진시키면서 굴착하는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고, 도 23은 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각선도관의 다른 실시예를 나타낸 도면이고, 도 24는 도 23표시의 사각선도관의 후방에 사각추진관이 연속 추진되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 25는 도 23표시의 사각선도관을 압입 추진시키면서 굴착하는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고, 도 26은 도 23표시의 사각선도관의 굴착시 방향을 조정하면서 압입 추진시키는 상태를 나타낸 종단면도 및 횡단면도이고, 도 27은 도 26표시의 "A"부 확대도로소, 사각선도관의 방향을 직진성을 갖도록 조절하는 방법을 나타낸 상세도이고, 도 28은 도 23표시의 원형의 선도관에 추진방향조절수단이 설치된 예를 나타낸 도면이고, 도 29는 본 발명에 따른 지중터널루프구조물에 구비되는 사각추진관을 나타낸 도면으로, 인접하는 사각선도관들이 결합되도록 분리된 상태의 도면이고, 도 30은 도 29표시의 사각추진관의 구조를 나타낸 도면이ㄷ다.

이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 접하는 위치에서 횡단할 도로나 지장물을 관통하도록 압입 추진하는 사각선도관(100)이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 사각선도관(100)은 도 20 내지 도 22에 도시되어 있는 바와 같이, 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖도록 구성되는 것으로, 상기 사각선도관(100)에는 선단칼날(110)들이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 선단칼날(110)들은 사각선도관(100)의 내부에 상하좌우측면을 따라 다수개로 분할되도록 설치되어, 유압잭(102)에 의해 사각선도관(100)의 선단으로 돌출될 수 있도록 전후진되도록 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 선단칼날(110)들은 상부칼날과 하부칼날 및 좌우측칼날로 분리 구성되는 것이 바람직하고, 상기 선단칼날(110)들을 지지할 수 있도록 상기 사각선도관(100)의 내부에 지지부재(114)를 설치하며, 상기 지지부재(114)는 선단칼날(110)들의 사이를 통해 사각선도관(100)에 일체형으로 설치되어 상기 지지부재(114)와 사각선도관(100)의 내면 사이에 상기 선단칼날(110)들이 위치되어 유압잭(102)에 의해 전후진되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선단칼날(110)들의 후단부는 선단칼날(110)의 두께보다 더 두껍게 구성된 보강부(112)를 형성하여, 그 보강부(112)에 유압잭(102)이 결합되는 것이 바람직하다.

이와 같이 선단칼날(110)들이 설치되는 사각선도관(100)은, 압입 추진하는 과정에서 상기 선단칼날(110)들을 사각선도관(100)의 선단으로 돌출되도록 먼저 전진시킨 후 사각선도관을 압입 추진하는 것이 바람직하며, 이때 사각칼날들은 상부칼날과 하부칼날 및 좌우측칼날을 함께 전진시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사각선도관(100)을 압입 추진하는 과정에서 선형 이탈이 발생되는 경우, 즉 사각선도관이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않는 경우 상기 선단칼날(110)들에 의해 방향을 조정할 수 있는 방향조정용으로도 사용이 가능하다. 즉, 상기 사각선도관(100)의 추진 방향이 우형으로 쏠릴 경우에는 상기 선단칼날(110)들 중에서 우측칼날만을 전진시켜 선형을 바로잡을 수 있다. 즉, 우측칼날만을 전진시키게 되면 상기 우측칼날에서 토압을 받아 좌향으로 바뀌게 되어 선형을 바로 잡을 수 있다.

또한, 상기 사각선도관(100)의 추진 방향이 상향으로 쏠릴 경우에는 상기 선단칼날(110)들 중에서 상부칼날만을 전진시켜 선형을 바로잡는데, 이때에도 상기 상부칼날에서 토압을 받아 하향으로 바뀌게 되어 선형을 바로 잡을 수 있다.

그리고 상기 사각선도관(100)의 추진방향이 좌향으로 쏠릴 경우에는 상기 선단칼날(110)들 중에서 좌측칼날만을 전진시켜 상기 좌측칼날에서 토압을 받아 우향으로 바뀌게 선형을 바로잡고, 또 상기 사각선도관(100)의 추진방향이 하향으로 쏠릴 경우에는 선단칼날(110)들 중에서 하부칼날만을 전진시켜 상기 하부칼날에서 토압을 받아 상향으로 바뀌게 선형을 바로잡는다.

따라서, 본 발명은 상기 선단칼날(110)들에 의해 사각추진관(200)이 추진되는 압입방향의 직진성을 보정할 수 있어 높은 직진성을 유지하여 용이한 굴착작업이 가능하고, 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화할 수 있다.

이와 같이 상기 사각선도관(100)에 선단칼날(110)들을 설치하여 사각추진관(200)의 압입 방향의 직진성을 보정할 수 있으며, 도 23 내지 도 27에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 선단칼날(110)들보다 더욱 확실하게 압입 추진되는 방향을 직진성을 갖도록 조절할 수 있는 추진방향조절수단(120)이 사각선도관(100)의 선단부에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 추진방향조절수단(120)에 의해 사각선도관(100)이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 사각선도관이 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정할 수 있다.

상기 추진방향조절수단(120)은 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 각각 설치공(122)을 형성하고, 상기 설치공(122)에 방향조절판(126)을 설치하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 방향조절판(126)은 유압잭(102)에 의해 사각선도관(100)의 상하좌우측면에서 선단부가 외측으로 돌출될 수 있도록 어느 일측단이 힌지축(124)으로 결합되어 상기 힌지축(124)을 중심으로 선단부가 소정 각도만큼 회동되어 사각선도관(100)의 상하좌우측면에서 돌출되어 방향을 직진성을 갖도록 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방향조절판(126)은 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 동일한 수평면을 이루도록 설치된 상태에서 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 소정 각도만큼 회전되면서 상하좌우측면의 외측으로 선단부가 돌출되는 방향조절면(126a)과, 상기 방향조절면(126a)의 반대면에 경사면을 이루게 형성되어 유압잭(102)이 경사면을 밀어 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 상하좌우측면의 외측으로 돌출되게 작동하는 경사작동면(126b)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 사각선도관(100)을 압입 추진하는 과정에서 선형 이탈이 발생되는 경우, 즉 사각선도관이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않는 경우 상기 추진방향조절수단(120)에 의해 추진 방향을 직진성을 갖도록 조절할 수 있다. 즉, 상기 선단칼날(110)들이 설치된 사각선도관(100)에서 상기 선단칼날(110)들에 의해 추진방향이 직진성을 갖도록 조절하는 원리와 같이 상기 사각선도관(100)의 추진 방향의 쏠리는 방향의 방향조절판(126)을 사각선도관(100)의 외면으로 돌출시켜 추진되는 방향을 직진성을 갖도록 조절할 수 있다.

구체적으로, 사각선도관(100)의 추진 방향이 우형으로 쏠릴 경우에는 사각선도관(100)의 우측면에 설치되는 방향조절판(126)의 선단부를 돌출시켜 선형을 바로잡을 수 있다. 즉, 우측면으로만 방향조절판(126)의 선단면이 돌출되면 그 돌출된 부분에서 토압을 받아 좌향으로 바뀌게 되어 선형을 바로 잡을 수 있다.

또한, 상기 사각선도관(100)의 추진 방향이 상향으로 쏠릴 경우에는 사각선도관(100)의 상면에 설치되는 방향조절판(126)의 선단부를 돌출시켜 선형을 바로잡는데, 이때에도 상기 사각선도관(100)의 상면에서 돌출된 부위에서 토압을 받아 하향으로 바뀌게 되어 선형을 바로 잡을 수 있다.

그리고 상기 사각선도관(100)의 추진방향이 좌향으로 쏠릴 경우에는 사각선도관(100)의 좌측면에 설치되는 방향조절판(126)의 선단부를 돌출시켜 그 돌출부위에서 토압을 받아 우향으로 바뀌게 선형을 바로잡고, 또 상기 사각선도관(100)의 추진방향이 하향으로 쏠릴 경우에는 사각선도관(100)의 우측면에 설치되는 방향조절판(126)의 선단부를 돌출시켜 그 돌출부위에서 토압을 받아 상향으로 바뀌게 선형을 바로잡는다.

이와 같이 방향조절판(126)을 사각선도관(100)의 외측으로 돌출시켜 선형 이탈된 경로를 바로잡아 직진성을 갖게 한 다음에는 상기 방향조절판(126)이 사각선도관(100)과 수평을 이루게 원위치로 복원시켜 계속되는 압입 추진에 직진성을 갖도록 한다.

따라서, 본 발명은 상기 방향조절판(126)의 선단부를 돌출시키는 것만으로 사각선도관(100)이 추진되는 압입방향의 직진성을 보정할 수 있어 지속적인 직진성을 유지하면서 압입 추진할 수 있음으로 용이한 굴착작업이 가능하고, 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화할 수 있다.

이와 같이 추진방향을 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 방향조절판(126)은 도 28에 도시되어 있는 바와 같이 원형의 선도관에도 설치할 수 있다. 즉, 원형의 선도관에서 좌우상하측에 위치하도록 유압잭에 의해 선단부가 선도관의 외측으로 돌출되도록 방향조절판을 설치하여 선도관의 추진되는 방향을 조정할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 사각선도관(100)의 후방에서 연속하여 순차적으로 압입 추진하는 사각추진관(200)이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 사각추진관(200)은 사각선도관(100)과 동일한 크기를 갖도록 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 사각추진관(200)은 단일체 형상으로 형성되거나 혹은 좌우측면이 조립되는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 사각추진관(200)을 PC암거와 같이 단일체로 형성하여 사각선도관(100)의 후방에에 PC암거를 연속으로 추진시켜 터널구조물을 시공할 수 있다.

이때, 상기 사각추진관(200)을 PC암거로 형성하는 경우에는 터널구조물의 크기가 작은 경우에 사용할 수 있으며, 터널구조물의 크기가 큰 경우에는 조립되는 형태로 구성되는 사각추진관(200)을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 사각추진관(200)을 조립 형태로 구성하는 경우 도 29 내지 도 30에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 사각추진관(200)은 직사각형상의 플레이트로 이루어지는 상판부(210)과, 상기 상판부(210)와 동일하게 형성되며, 상판부(210)로부터 소정 간격을 이루게 설치되는 직사각형상의 플레이트로 이루어지는 하판부(220)로 이루어지고, 상기 상판부(210)와 하판부(220)를 일체형으로 고정하도록 상판부(210)와 하판부(220)의 사이에서 소정 간격을 이루게 설치되어 상하단부가 상판부(210)와 하판부(220)에 고정되어 상판부(210)와 하판부(220)가 토압으로부터 받는 하중을 지탱할 수 있게 설치되는 복수개의 기둥부(230)가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기둥부(230)에 의해 일체형으로 고정되는 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에는 결합부(240)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 결합부(240)는 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 길이 방향을 따라 형성되어 인접하는 상판부(210)와 하판부(220)가 상호 결합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 결합부(240)는 어느 일측단부의 상하부에는 레일형태의 결합돌부(242)를 설치하고, 다른 일측단부의 상하부에는 결합돌부(242)에 결합되는 레일형태의 결합홈부(244)를 설치하여 상기 결합돌부(242)와 결합홈부(244)를 상호 결합함에 의해 인접하는 사각추진관(200)들을 연결할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합부(240)의 안쪽에서 상기 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부를 막을 수 있도록 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 각각 탈부착 가능하게 설치되는 측판부(250)를 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 측판부(250)는 볼트와 너트에 의해 탈부착 가능하게 설치되어 양측단부를 막을 수 있으며, 상기 측판부(250)는 사각추진관(200)을 압입 추진시 인접하는 사각추진관 측으로 위치하는 측판부는 결합하지 않고 외측으로 위치하는 측판부만을 결합하여 압입 추진할 수 있다. 즉, 외측에는 흙이 있음으로 외측단부를 막아야 되므로 측판부를 설치하고, 내측으로 위치하는 사각추진관에 결합되는 측단부는 설치않지 않아도 된다.

첨부된 도 31 내지 도 42는 본 발명에 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법은 위에서 설명한 사각선도관(100)을 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 접하는 위치에서 횡단할 도로나 지장물을 관통하도록 압입 추진하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 선 추진된 사각선도관(100)의 후방에서 연속하여 위에서 설명한 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 사각선도관(100)과 사각추진관(200)들은 설치될 구조물의 외곽 크기와 동일한 크기로 이루어질 수 있으며, 상기 제2단계에서 압입 추진되는 사각추진관(200)은 PC암거로 형성되어 PC암거들이 순차적으로 압입 추진되어 지장물을 관통 설치된 상태로 지중터널루프구조물의 시공을 완료할 수 있다. 즉, PC암거로 이루어지는 사각추진관을 압입 추진하는 공정만으로 지중터널구조물을 설치할 수 있다.

이와 같이 제1단계에서 압입 추진되는 사각선도관(100)에는 위에서 설명한 유압잭에 의해 선단으로 돌출될 수 있도록 설치되는 선단칼날(110)들을 먼저 전진 시킨 후 사각선도관(100)을 압입 추진하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1단계에서 압입 추진되는 사각선도관(100)에는 위에서 설명한 추진방향조절수단(120)의 방향조절판(126)을 작동시켜 사각추진관(200)이 추진되는 압입방향의 직진성을 갖도록 보정하면서 압입추진하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명은 상기 선단칼날들 혹은 방향조절판에 의해 사각추진관의 압입 방향에 대한 직진성을 보정할 수 있음으로 높은 직진성을 유지하여 용이한 굴착작업이 가능하고, 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법의 다른 실시예는, 상기 제1단계와 제2단계를 포함하며, 상기 제1단계는 설치될 구조물의 상부슬래브를 따라 사각선도관(100)들을 일렬로 배열하여 거치하는 제1a단계와, 상기 제1a단계에서 거치된 사각선도관(100)들 중에서 중앙에 위치한 사각선도관(100)을 먼저 압입 추진하는 제1b단계와, 상기 제1b단계에서 추진된 사각선도관(100)의 좌우측에 위치한 사각선도관(100)을 압입 추진하는 제1c단계 및 상기 제1c단계에서 추진된 사각선도관(100)의 외측으로 위치한 사각선도관(100)들을 순차적으로 압입 추진하는 제1d단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계는 제1a 내지 제1d단계에 의해 선 추진된 사각선도관(100)들의 후방에서 사각추진관(200)들을 사각선도관(100)들의 추진 순서와 동일하게 중앙에 위치한 사각추진관(200)을 먼저 압입 추진하는 제2a단계와, 상기 제2a단계에서 추진된 사각추진관(200)의 좌우측에 위치한 사각추진관(200)을 압입 추진하는 제2b단계 및 상기 제2b단계에서 추진된 사각추진관(200)의 외측으로 위치한 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2c단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2a 내지 제2c단계를 반복하여 사각추진관(200)들을 연속적으로 압입 추진하여 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 상부슬래브를 시공하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제2a 내지 제2c단계를 반복하여 사각추진관(200)들을 연속적으로 압입 추진하는 경우, 상기 사각추진관(200)은 상판부(210)와 하판부(220)가 복수개의 기둥부(230)에 의해 일체형으로 설치되고, 결합부(240)에 의해 양측으로 인접하는 사각추진관(200)들을 연결하여 압입 추진하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합부(240)에 의해 인접하는 사각추진관(200)들이 연결 결합하여 압입 추진하는 경우 외측단부에만 측판부(250)를 결합하여 압입 추진하고 압입 추진 후에는 사각추진관들이 상호 결합된 연결부위의 측판부(250)는 분리하는 것이 바람직하다. 즉, 압입 추진되는 사각추진관(200)은 선 추진된 사각추진관 측으로 위치하는 측판부는 결합하지 않고, 외측으로 위치하는 측판부만을 결합한 상태로 압입 추진하고, 압입 추진된 사각추진관(200)들이 상호 연결되는 인접한 사각추진관과 사각추진관의 사이에 위치하는 측판부(250)는 분리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부슬래브가 시공되는 구조물의 벽체를 따라 상부에서 하부로 순차적으로 사각선도관(100)과 사각추진관(200)들을 압입 추진하여 구조물의 벽체 전체열에 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 벽체를 시공하는 것이 바람직하다.

이와 같이 압입 추진되어 상부슬래브에 시공된 사각추진관(200)들과 상기 벽체에 시공된 사각추진관(200)들의 내부에 철근 조립 후 콘크리트를 타설하여 지중터널루프구조물의 시공을 완료하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법을 도 31 내지 도 42를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 31은 사각선도관의 연결시공 개요도이며, 사각선도관들을 인접하게 결합하여 압입 추진한다.

도 32는 상부슬래브에 사각선도관이 전체열에 모두 거치된 상태를 나타낸 도면으로, 인접한 사각선도관들을 연결하여 압입 추진시킴으로서 사각선도관의 추진시 선형유지 및 이탈 방지효과를 갖는다. 도면에서 이해를 돕기 위하여 사각선도관에 번호를 부여하였다.

도 33은 상부슬래브에 사각선도관을 거치 후, 중앙의 사각선도관부터 순차적으로 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면으로, 중앙에 위치하는 1번 사각선도관을 먼저 압입 추진한다.

도 34는 중앙에 위치하는 1번 사각선도관을 압입 추진 후, 좌우측에 위치하는 2번 내지 5번 사각선도관을 순차적으로 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면으로, 2번,3번 사각선도관을 병행 추진 후, 4번,5번 사각선도관을 병행 추진하는 순서로 압입 추진한다. 이때, 좌우측에 2번,3번과 4번,5번은 동시에 추진할 수 있다.

도 35는 상부슬래브에 사각선도관을 분할 순차적으로 압입 추진 완료 후, 사각선도관의 후방에서 사각추진관을 후속으로 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면으로, 사각추진관은 중앙에 위치한 1번 사각추진관을 먼저 추진 후, 좌우측에 위치하는 2번,3번 사각추진관을 병행 추진 후, 4번,5번 사각추진관을 병행 추진하요 순차적으로 압입 추진한다.

도 36은 인전하는 사각선도관들을 좌우로 연결하여 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 37은 인접하는 사각추진관들을 좌우로 연결하여 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 38은 사각선도관가 사각추진관이 압입 추진된 상태를 나타낸 도면이다.

여기서, 상기 사각추진관을 좌우로 연결하여 압입 추진시 중앙의 사각추진관의 양측단부에는 좌우측 모두에 측판부가 결합된 상태로 압입 추진하고, 중앙의 사각추진관의 좌우측으로 결합되어 압입 추진되는 사각추진관은 외측에만 측판부가 결합되고 중앙의 사각추진관에 결합되는 일측에는 측판부가 결합되지 않은 상태로 압입 추진한다. 즉, 중앙에 위치한 사각추진관의 좌우측으로 결합되는 부위는 외부의 굴착되는 흙에 영향을 받지 않음으로, 굴착되는 흙에 영향을 받는 최외곽측에만 측판부를 설치하여 압입 추진한다.

또한, 측판부는 압입 추진 후 분리하여 인접하는 사각추진관들의 사이에는 측판부를 제거할 수 있으며, 이는 자재의 사용을 줄여 시공 비용을 절감할 수 있다.

도 39는 상부슬래브를 사각선도관들과 사각추진관들을 분할 순차 추진 완료하여 도달기기를 관통한 상태를 나타낸 도면이고, 도 40 내지 도 41은 좌우측벽에 사각선도관 및 사각추진관을 동시에 압입 추진하는 상태를 나타낸 도면으로, 상부에서 하부로 순차적으로 압입 추진한다.

도 42는 구조물을 완성한 상태의 도면으로, 사각추진관 내에 철근 조립 후 콘크리트를 타설하여 구조물을 완성한다.

본 발명에 따르면, 사각형상의 단면을 갖는 사각선도관 및 사각추진관을 압입 추진하여 구조물을 시공함에 의해 설치될 구조물의 외곽선에 맞추어 인접하는 사각선도관들을 일직선상으로 용이하게 정렬시킬 수 있다. 즉, 종래의 강관을 사용하는 경우 강관의 접선을 일직선상으로 정렬하여야 하므로 정학하게 정렬하기 어려웠던 단점을 해결하며, 공사 기간을 단축시켜 공사비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 사각선도관의 선단부에 선단칼날들을 설치하여 사각추진관을 압입 추진하는 과정에서 지반 침하현상에 의해 사각선도관의 내부로 토사가 유입되는 것을 사전에 방지할 수 있고, 상기 선단칼날부에 의해 사각추진관의 압입 방향으로의 직진성을 갖도록 조절할 수 있다.

특히, 본 발명은 사각선도관의 선단부 외측 사면에 방향조절판을 설치하여 방향조절판에 의해 사각선도관이 추진되는 압입 방향으로의 직진성을 유지할 수 있도도록 보정할 수 있다. 즉, 사각선도관의 선단부에 설치되는 방향조절판에 의해 압입 추진 방향의 직진성을 보정할 수 있다.

이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

100 - 사각선도관 120 - 추진방향조절수단
200 - 사각추진관 210 - 상판부
220 - 하판부 230 - 기둥부
240 - 결합부 250 - 측판부

Claims (1)

1. 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법에 있어서,
   직사각형상의 플레이트로 이루어지는 상판부(210); 상기 상판부(210)와 동일하게 형성되며, 상판부(210)로부터 소정 간격을 이루게 설치되는 직사각형상의 플레이트로 이루어지는 하판부(220); 상기 상판부(210)와 하판부(220)를 일체형으로 고정하도록 상판부(210)와 하판부(220)의 사이에서 소정 간격을 이루게 설치되어 상하단부가 상판부(210)와 하판부(220)에 고정되어 상판부(210)와 하판부(220)가 토압으로부터 받는 하중을 지탱할 수 있게 설치되는 복수개의 기둥부(230); 상기 기둥부(230)에 의해 일체형으로 고정되는 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 길이 방향을 따라 형성되어 인접하는 상판부(210)와 하판부(220)가 상호 결합될 수 있도록 어느 일측단부의 상하부에는 레일형태의 결합돌부(242)를 설치하고, 다른 일측단부의 상하부에는 결합돌부(242)에 결합되는 레일형태의 결합홈부(244)를 설치하여 상기 결합돌부(242)와 결합홈부(244)를 상호 결합함에 의해 인접하는 사각추진관(200)들을 연결할 수 있는 결합부(240); 및 상기 결합부(240)의 안쪽에서 상기 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부를 막을 수 있도록 상판부(210)와 하판부(220)의 양측단부에 각각 탈부착 가능하게 설치되는 측판부(250);로 이루어지는, 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖는 사각추진관(200)을 제공하고,
   상기 사각추진관(200)과 동일하게 양단이 개구된 사각형상의 단면을 갖도록 형성되며, 선단부에는 압입 추진하는 과정에서 추진되는 압입방향으로 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 추진방향조절수단(120)이 설치되되,
   상기 추진방향조절수단(120)은, 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 각각 형성되는 설치공(122)과, 상기 설치공(122)에 설치되며, 유압잭(102)에 의해 상하좌우측면에서 선단부가 외측으로 돌출될 수 있도록 어느 일측단이 힌지축(124)으로 결합되어 상기 힌지축(124)을 중심으로 선단부가 소정 각도만큼 회동되어 상하좌우측면에서 외측으로 돌출됨에 의해, 추진되는 압입방향으로 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 방향조절판(126)으로 이루어지되,
   상기 방향조절판(126)은, 사각선도관(100)의 상하좌우측면에 동일한 수평면을 이루도록 설치된 상태에서 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 소정 각도만큼 회전되면서 상하좌우측면의 외측으로 선단부가 돌출되어 사각선도관(100)의 압입추진 방향이 직진성을 갖도록 보정할 수 있는 방향조절면(126a); 및 상기 방향조절면(126a)의 반대면에 경사면을 이루게 형성되어 유압잭(102)이 경사면을 밀어 상기 힌지축(124)을 중심으로 방향조절판(126)의 선단부가 상하좌우측면의 외측으로 돌출되게 작동할 수 있도록 하는 경사작동면(126b);으로 이루어지는, 사각선도관(100)을 제공하며,
   상기 사각선도관(100)을 압입 추진하되,
   횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후, 설치될 구조물의 외곽선에 접하는 위치에서 횡단할 도로나 지장물을 관통하도록 사각선도관(100)을 압입 추진하는 제1단계;
   상기 제1단계에 선 추진된 사각선도관(100)의 후방에서 연속하여 상기 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2단계; 및
   상기 사각선도관(100)을 압입 추진하는 과정에서 사각선도관(100)이 추진되는 압입방향으로의 직진성이 유지되지 않고 선형 이탈하는 경우, 사각선도관(100)의 선단부에 설치된 추진방향조절수단(120)에 의해 추진되는 압입방향이 직진성으로 보정되도록 조절하는 제3단계;를 포함하고,
   상기 제1단계는;
   설치될 구조물의 상부슬래브를 따라 사각선도관(100)들을 일렬로 배열하여 거치하는 제1a단계와, 상기 제1a단계에서 거치된 사각선도관(100)들 중에서 중앙에 위치한 사각선도관(100)을 먼저 압입 추진하는 제1b단계와, 상기 제1b단계에서 추진된 사각선도관(100)의 좌우측에 위치한 사각선도관(100)을 압입 추진하는 제1c단계, 및 상기 제1c단계에서 추진된 사각선도관(100)의 외측으로 위치한 사각선도관(100)들을 순차적으로 압입 추진하는 제1d단계로 이루어지며,
   상기 제2단계는:
   상기 제1a 내지 제1d단계에 의해 선 추진된 사각선도관(100)들의 후방에서 사각추진관(200)들을 사각선도관(100)들의 추진 순서와 동일하게 중앙에 위치한 사각추진관(200)을 먼저 압입 추진하는 제2a단계와, 상기 제2a단계에서 추진된 사각추진관(200)의 좌우측에 위치한 사각추진관(200)을 압입 추진하는 제2b단계, 및 상기 제2b단계에서 추진된 사각추진관(200)의 외측으로 위치한 사각추진관(200)들을 순차적으로 압입 추진하는 제2c단계로 이루어지되,
   상기 사각추진관(200)은, 상기 결합부(240)에 의해 인접하는 사각추진관(200)들을 상호 연결하여 압입 추진되되, 압입 추진되는 각추진관(200)은 선 추진된 사각추진관(200) 측으로 위치하는 측판부(250)는 결합하지 않고, 외측으로 위치하는 측판부(250)만을 결합한 상태로 압입 추진하고, 압입 추진된 사각추진관(200)들이 상호 연결되는 인접한 사각추진관(200)과 사각추진관(200)의 사이에 위치하는 측판부(250)는 분리하도록 사각추진관(200)을 압입 추진하고,
   상기 제3단계에 의해 직진성을 갖도록 보정하면서 상기 제2a 내지 제2c단계를 반복하여 사각추진관(200)들을 연속적으로 압입 추진하여 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관(200)들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 상부슬래브를 시공하고,
   상기 상부슬래브가 시공되는 구조물의 벽체를 따라 상부에서 하부로 순차적으로 사각선도관(100)과 사각추진관(200)들을 압입 추진하여 구조물의 벽체 전체열에 지장물을 관통 설치한 상태로 사각추진관(200)들이 도달기지를 관통하도록 추진 완료하여 설치될 구조물의 벽체를 시공하며,
   상기 상부슬래브에 시공된 사각추진관(200)들과 상기 벽체에 시공된 사각추진관(200)들의 내부에 철근 조립후 콘크리트를 타설하여 지중터널루프구조물의 시공을 완료하는 것을 특징으로 하는 지중터널루프구조물을 이용한 지중터널굴착공법.

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