KR102497719B1 - 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법 - Google Patents

터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라이닝 콘크리트 타설 전, 터널의 내부공간에 설치되는 아치형 구조의 강지보재(10)와, 터널의 굴착면의 지반에 시공되는 굴착보조공법의 보강재(20)를 결합하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 보강재(20)의 단부가 삽입되도록 통형 구조로 형성된 삽입부재(110); 상기 삽입부재(110)를 지지하도록, 상기 강지보재(10)에 결합하는 결합부재(120); 상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)로부터 이탈하지 않도록 설치된 고정부재(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100)를 제시함으로써, 라이닝 콘크리트 타설 전후에 걸쳐 지반보강효과를 극대화할 수 있도록 한다.

Description

터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법{JOINT APPARATUS FOR SUPPORT AND CONSTRUCTION METHOD FOR TUNNEL USING THE SAME}
본 발명은 건설기술 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법에 관한 것이다.
터널의 시공방법 중 가장 일반적으로 사용되는 공법(N.A.T.M.)은, 발파 등에 의한 터널의 굴착, 터널의 굴착면에 대한 숏크리트 타설, 지보재의 설치에 의한 보강(아치형 지보재, 락볼트, 강관 다단 등), 라이닝 콘크리트 타설 등의 공정으로 이루어진다.
도 1,2는 라이닝 콘크리트 타설 전, 터널의 내부공간에 설치되는 아치형 구조의 강지보재(10)와, 터널의 굴착면의 지반에 시공되는 굴착보조공법의 보강재(20)를 도시한 것이다.
위 굴착보조공법은 터널 천단의 전단강도 증대, 전방지반의 이완방지, 불안정한 지반의 보강을 위해 시공되는 것으로서, 포어폴링(Fore-Poling), 강관다단, umbrella arch 등의 공법을 의미하고, 위 보강재(20)는 이들 굴착보조공법에 사용되는 심재(강관, 강봉)를 의미한다.
종래에는 이러한 강지보재(10)와, 굴착보조공법의 보강재(20)를 각각 시공하고, 이들 사이에 별도의 결합구조를 형성하지 않으므로, 라이닝 콘크리트 타설 전후에 걸쳐 지반보강효과를 극대화하여 얻을 수 없다는 점에서 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 라이닝 콘크리트 타설 전후에 걸쳐 지반보강효과를 극대화할 수 있도록 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 라이닝 콘크리트 타설 전, 터널의 내부공간에 설치되는 아치형 구조의 강지보재(10)와, 터널의 굴착면의 지반에 시공되는 굴착보조공법의 보강재(20)를 결합하기 위한 장치로서, 상기 보강재(20)의 단부가 삽입되도록 통형 구조로 형성된 삽입부재(110); 상기 삽입부재(110)를 지지하도록, 상기 강지보재(10)에 결합하는 결합부재(120); 상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)로부터 이탈하지 않도록 설치된 고정부재(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100)를 제시한다.
상기 강지보재(10)는 H형 강지보재(10a)이고, 상기 결합부재(120)는, 상기 H형 강지보재(10a)의 상부 플랜지(11) 또는 하부 플랜지(12)에 결합하는 플랜지 결합부(121);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 강지보재(10)는 복수의 강봉(13)의 조합구조에 의해 형성된 격자형 강지보재(10b)이고, 상기 결합부재(120)는, 상기 강봉(13)에 결합하는 클램프(122);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고정부재(130)는, 상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 상기 보강재(20)의 단부가 상기 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 상기 보강재(20)의 단부에 설치된 일측 고정부(131);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고정부재(130)는, 상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 상기 보강재(20)의 단부가 상기 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 상기 보강재(20) 중 상기 삽입부재(110)에 삽입되지 않은 양측 노출부위에 설치된 양측 고정부(132);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 상기 삽입부재(110)와 상기 결합부재(120)를 연결하는 연결부재(140);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 연결부재(140)는, 상기 결합부재(120)와 상기 삽입부재(110) 사이의 간격을 조절하는 간격조절부(141); 상기 결합부재(120)와 상기 삽입부재(110) 사이의 각도를 조절하는 각도조절부(142);를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 결합장치(100)를 이용한 터널의 시공방법으로서, 상기 강지보재(10)를 설치함과 아울러, 상기 굴착보조공법에 의해 상기 보강재(20)를 설치하는 단계; 상기 삽입부재(110)를 상기 보강재(20)의 단부에 삽입함과 아울러, 상기 결합부재(120)를 상기 강지보재(10)에 결합하는 단계; 상기 보강재(20)의 단부를 상기 고정부재(130)에 의해 고정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 상기 결합장치(100)를 이용한 터널의 시공방법으로서, 상기 강지보재(10)를 설치함과 아울러, 상기 굴착보조공법에 의해 상기 보강재(20)를 설치하는 단계; 상기 삽입부재(110)를 상기 보강재(20)의 단부에 삽입하고, 상기 고정부재(130)에 의해 고정하는 단계; 상기 결합부재(120)를 상기 강지보재(10)에 결합하는 단계; 상기 삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 상기 삽입부재(110)와 상기 결합부재(120) 사이에 상기 연결부재(140)를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 라이닝 콘크리트 타설 전후에 걸쳐 지반보강효과를 극대화할 수 있도록 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치 및 이를 이용한 터널의 시공방법을 제시한다.
도 1은 종래의 터널 지보재의 정면도.
도 2는 종래의 터널 지보재의 측면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 결합장치의 제1 실시예의 측면도.
도 4는 결합장치의 제1 실시예의 사시도.
도 5는 결합장치의 제2 실시예의 측면도.
도 6은 결합장치의 제2 실시예의 상세도.
도 7은 결합장치의 제3 실시예의 측면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로, 라이닝 콘크리트 타설 전, 터널의 내부공간에 설치되는 아치형 구조의 강지보재(10)와, 터널의 굴착면의 지반에 시공되는 굴착보조공법의 보강재(20)를 결합하기 위한 장치(100)에 관한 것이다.
이 결합장치(100)는, 보강재(20)의 단부가 삽입되도록 통형 구조로 형성된 삽입부재(110); 삽입부재(110)를 지지하도록, 강지보재(10)에 결합하는 결합부재(120); 보강재(20)가 삽입부재(110)로부터 이탈하지 않도록 설치된 고정부재(130);를 포함하여 구성된다.
이는 다음과 같은 공정에 의해 시공된다.
강지보재(10)를 설치함과 아울러, 굴착보조공법(포어폴링, 강관다단 등)에 의해 강관, 강봉 등의 보강재(20)를 터널의 굴착면의 지반에 시공한다.
삽입부재(110)를 보강재(20)의 단부에 삽입함과 아울러, 결합부재(120)를 강지보재(10)에 결합하는 단계;
보강재(20)의 단부를 고정부재(130)에 의해 고정한다.
이와 같이 본 발명에 의한 결합장치(100)는, 강지보재(10)와, 굴착보조공법의 보강재(20)를 안정적으로 결합하므로, 라이닝 콘크리트 타설 전후에 걸쳐 지반보강효과를 극대화하여 얻을 수 있다는 효과가 있다.
결합부재(120)는 강지보재(10)의 구조(종류)에 따라 다음 2가지 실시예로 구현될 수 있다.
첫째, 강지보재(10)로서, H형 강지보재(10a)를 사용하는 경우이다.(도 2,3)
이 경우 결합부재(120)는 H형 강지보재(10a)의 상부 플랜지(11) 또는 하부 플랜지(12)에 결합하는 플랜지 결합부(121)를 포함하여 구성되는데, 플랜지 결합부(121)는 판형 구조로 형성되어 H형 강지보재(10a)의 플랜지(11,12)에 볼트, 용접 등에 의해 결합할 수 있다.
보강재(20)의 단부의 위치는 일정하지 않은 것이 일반적이므로, H형 강지보재(10a)의 상부에 위치할 수도 있고, 그 하부에 위치할 수도 있다.
따라서 플랜지 결합부(121)는 상부 플랜지(11)의 상면에 결합하는 구조와, 하부 플랜지(12)의 저면에 결합하는 구조가 선택될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
둘째, 강지보재(10)로서, 복수의 강봉(13)의 조합구조에 의해 형성되는 격자형 강지보재(10b)를 사용하는 경우이다.(도 4,5)
이 경우 결합부재(120)는 강봉(13)에 결합하는 클램프(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
클램프(122)는 "U"자형 부재(122a)와 그 트임부를 폐쇄하도록 결합하는 볼트, 너트 등의 체결구(122b)에 의해 구성되는데, "U"자형 부재(122a)가 강봉(13)을 둘러싼 상태에서, 볼트, 너트 등의 체결구(122b)가 "U"자형 부재(122a)의 트임부를 폐쇄하도록 결합함으로써, 결합부재(120)와 격자형 강지보재(10b)의 결합이 이루어진다.
위 체결구(122b)는 삽입부재(110)의 일측에 돌출형성된 결합돌부(111)의 결합공(111a)과, 위 "U"자형 부재(122a)의 트임부에 동시에 결합함으로써, 삽입부재(110), 결합부재(120), 강지보재(10)를 동시에 결합할 수 있다.(도 5,6)
또한 "U"자형 부재(122a)는 강봉(13)에 대하여 다양한 각도를 갖도록 결합할 수 있으므로, 클램프(122)에 결합하는 삽입부재(110)의 각도 또한 다양하게 조절할 수 있다.
즉, 본 실시예에 의한 결합장치(100)는, 격자형 강지보재(10b)의 3개의 강봉(13) 중 어느 하나의 강봉(13)에 결합할 수 있다는 특징, 클램프(122) 및 삽입부재(110)가 다양한 각도로 강봉(13)에 결합할 수 있다는 특징으로 인하여, 보강재(20)의 단부의 위치가 일정하지 않더라도,(결합위치, 결합각도가 다양하게 형성되더라도) 강지보재(10)와 보강재(20)의 안정적인 결합을 가능하게 한다는 효과가 있다.
고정부재(130)는 보강재(20)의 단부가 삽입부재(110)에 삽입된 상태에서, 보강재(20)가 삽입부재(110)로부터 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 하는 것으로서, 다음 2가지 실시예로 구현될 수 있다.
첫째, 고정부재(130)는 일측 고정부(131)에 의해 구현될 수 있다.(도 2,3)
일측 고정부(131)는 보강재(20)가 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 보강재(20)의 단부가 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 보강재(20)의 단부에 설치됨으로써, 보강재(20)가 전방(굴착방향)을 향하여 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.
일측 고정부(131)는 구체적으로, 보강재(20)의 단부에 형성된 관통공에 볼트, 너트 등의 체결부재를 결합구조 등에 의해 구현할 수 있다.
이는 보강재(20)의 단부의 일지점만에 설치되는 구조이므로, 시공이 간편하면서도, 효율적인 보강이 가능하다는 장점이 있다.
둘째, 고정부재(130)는 양측 고정부(132)에 의해 구현될 수 있다.(도 4)
양측 고정부(132)는 보강재(20)가 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 보강재(20)의 단부가 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 보강재(20) 중 삽입부재(110)에 삽입되지 않은 양측 노출부위에 설치됨으로써, 보강재(20)가 전방(굴착방향) 및 후방(굴착반대방향)을 향하여 이탈하는 것을 모두 방지하는 역할을 한다.
양측 고정부(132)의 경우에도, 보강재(20)의 단부에 형성된 관통공에 볼트, 너트 등의 체결부재를 결합구조 등에 의해 구현할 수 있다.
이는 위 일측 고정부(131)의 실시예에 비해, 더욱 견고한 보강이 가능하다는 장점이 있다.
강지보재(10)의 설치위치에 인접하여 보강재(20)의 단부가 위치하는 경우에는 위 실시예에 의한 결합이 가능하지만, 강지보재(10)의 설치위치와 보강재(20)의 단부가 상당히 이격된 경우에는, 삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 삽입부재(110)와 결합부재(120)를 연결하는 연결부재(140)를 더 포함하는 구조를 취하는 것이 바람직하다.(도 7)
이 연결부재(140)는, 결합부재(120)와 삽입부재(110) 사이의 간격을 조절하는 나사결합, 끼움결합 구조(결합핀, 결합턱 등에 의해 양부재가 일정위치에 고정될 수 있는 구조) 등에 의한 간격조절부(141); 결합부재(120)와 삽입부재(110) 사이의 각도를 조절하는 힌지 구조의 각도조절부(142);를 포함하여 구성된다.
이러한 연결부재(140)는, 결합부재(120)와 삽입부재(110)에 대하여 착탈가능한 구조로 형성되는 것이 시공의 용이성을 위하여 바람직하다.
본 실시예는 다음과 같은 공정에 의해 시공된다.
강지보재(10)를 설치함과 아울러, 상기 굴착보조공법에 의해 보강재(20)를 설치한다.
삽입부재(110)를 보강재(20)의 단부에 삽입하고, 고정부재(130)에 의해 고정한다.
결합부재(120)를 강지보재(10)에 결합한다.
삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 삽입부재(110)와 결합부재(120) 사이에 연결부재(140)를 설치하되, 간격조절부(141) 및 각도조절부(142)의 조절에 의해 안정적인 결합구조가 형성되도록 한다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 강지보재 10a : H형 강지보재
10b : 격자형 강지보재 11 : 상부 플랜지
12 : 하부 플랜지 13 : 강봉
20 : 보강재 100 : 결합장치
110 : 삽입부재 120 : 결합부재
121 : 플랜지 결합부 122 : 클램프
130 : 고정부재 131 : 일측 고정부
132 : 양측 고정부 140 : 연결부재
141 : 간격조절부 142 : 각도조절부

Claims (9)

  1. 라이닝 콘크리트 타설 전, 터널의 내부공간에 설치되는 아치형 구조의 강지보재(10)와, 터널의 굴착면의 지반에 시공되는 굴착보조공법의 보강재(20)를 결합하기 위한 장치로서,
    상기 보강재(20)의 단부가 삽입되도록 통형 구조로 형성된 삽입부재(110);
    상기 삽입부재(110)를 지지하도록, 상기 강지보재(10)에 결합하는 결합부재(120);
    상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)로부터 이탈하지 않도록 설치된 고정부재(130);
    상기 삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 상기 삽입부재(110)와 상기 결합부재(120)를 연결하는 연결부재(140);를 포함하고,
    상기 연결부재(140)는,
    상기 결합부재(120)와 상기 삽입부재(110) 사이의 간격을 조절하는 간격조절부(141);
    상기 결합부재(120)와 상기 삽입부재(110) 사이의 각도를 조절하는 각도조절부(142);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강지보재(10)는 H형 강지보재(10a)이고,
    상기 결합부재(120)는,
    상기 H형 강지보재(10a)의 상부 플랜지(11) 또는 하부 플랜지(12)에 결합하는 플랜지 결합부(121);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강지보재(10)는 복수의 강봉(13)의 조합구조에 의해 형성된 격자형 강지보재(10b)이고,
    상기 결합부재(120)는,
    상기 강봉(13)에 결합하는 클램프(122);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재(130)는,
    상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 상기 보강재(20)의 단부가 상기 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 상기 보강재(20)의 단부에 설치된 일측 고정부(131);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재(130)는,
    상기 보강재(20)가 상기 삽입부재(110)에 삽입됨과 아울러, 상기 보강재(20)의 단부가 상기 삽입부재(110)를 관통하여 노출된 상태에서, 상기 보강재(20) 중 상기 삽입부재(110)에 삽입되지 않은 양측 노출부위에 설치된 양측 고정부(132);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 강지보재와 보강재의 결합장치(100).
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합장치(100)를 이용한 터널의 시공방법으로서,
    상기 강지보재(10)를 설치함과 아울러, 상기 굴착보조공법에 의해 상기 보강재(20)를 설치하는 단계;
    상기 삽입부재(110)를 상기 보강재(20)의 단부에 삽입함과 아울러, 상기 결합부재(120)를 상기 강지보재(10)에 결합하는 단계;
    상기 보강재(20)의 단부를 상기 고정부재(130)에 의해 고정하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 시공방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합장치(100)를 이용한 터널의 시공방법으로서,
    상기 강지보재(10)를 설치함과 아울러, 상기 굴착보조공법에 의해 상기 보강재(20)를 설치하는 단계;
    상기 삽입부재(110)를 상기 보강재(20)의 단부에 삽입하고, 상기 고정부재(130)에 의해 고정하는 단계;
    상기 결합부재(120)를 상기 강지보재(10)에 결합하는 단계;
    상기 삽입부재(110)가 터널의 굴착방향을 따라 상향경사지게 설치되도록, 상기 삽입부재(110)와 상기 결합부재(120) 사이에 상기 연결부재(140)를 설치하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 시공방법.
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