KR102501685B1 - 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법 - Google Patents

반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법에 관한 것으로, 절토량 최소화에 의한 주변환경 훼손 방지, 터널 보강공법 배제에 따른 공사비 절감, 저토피 구간 터널 안정성 향상, 시공공정 단순화 등의 실현이 가능하고 토피가 부족한 갱구부 또는 중간개착부 등 터널을 시공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법은, 지면에서부터 일정 심도로 개착하되 터널의 아치형 상부 구조물의 높이에 해당하는 심도만큼 개착하여 저부로 가면서 좁아지는 형태의 상측 반개착부를 형성하는 제1단계와; 상기 상측 반개착부의 저부에 마주하는 양쪽이 평행하도록 하측 굴착부를 형성하면서 터널의 하부 구조물을 시공하는 제2단계와; 상기 하부 구조물의 상부에 전단키를 시공하는 제3단계와; 터널의 상부 구조물인 PSC 블록식 아치형 덮개를 제작하는 제4단계와; 상기 PSC 블록식 아치형 덮개를 상기 상측 반개착부 안으로 운반하고 상기 PSC 블록식 아치형 덮개의 양쪽 하부를 상기 전단키에 고정하는 제5단계와; 상기 상측 반개착부를 되메우기하는 제6단계를 포함하되, 상기 제2단계는 상기 상측 반개착부의 작업면에서 하부로 가면서 2회 이상의 굴착을 반복하여 하측 굴착부를 시공한 후 콘크리트의 하부 벽체를 시공한다. 상기 PSC 블록식 아치형 덮개는 내부에 양쪽이 관통되는 강선홀을 각각 포함하는 다수개의 프리캐스트 콘크리트 블록(31), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록의 양쪽 끝에 연결되면서 강선홀이 구비되는 연결블록(32), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록의 강선홀에 배선되며 길이방향의 양쪽이 상기 연결블록의 외부로 돌출된 후 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록을 인장시키면서 아치형으로 형성하며 양쪽이 상기 전단키 또는 상기 연결블록에 고정되는 고정블록에 고정되는 하나 이상의 강선(33)을 포함한다.

Description

반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법{A tunnel construction method that combines semi open cut and top-down excavation}
본 발명은 터널(철도 터널, 도로 터널 등 다양한 터널)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절토량 최소화에 의한 주변환경 훼손 방지, 터널 보강공법 배제에 따른 공사비 절감, 저토피 구간 터널 안정성 향상, 시공공정 단순화 등의 실현이 가능하고 토피가 부족한 갱구부 또는 중간개착부 등 터널 구간에 적용 가능한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
터널은 일반적으로 아치형상으로 시공되고, 원지반이 가지고 있는 본래의 강도를 최대한 활용하여 굴착하는 것을 기본 개념으로 하고 있다. 이를 위해서는 적절한 토피고 확보와 보강공법 적용을 통한 원지반의 아칭효과(Arching Effect) 발현이 안정성 확보 측면에서 매우 중요하다.
한편, 토피고가 부족한 갱구부 및 저토피 NATM 터널구간은 아칭효과 발현이 원활하지 않으므로 터널굴착 안정성 확보를 위해 보강공사가 과다하게 요구되고, 안정성 확보를 위한 최소 토피고가 부족한 경우, 개착공법 적용이 불가피하므로 절취량 과다에 의한 환경훼손 문제점이 발생된다.
토피고가 부족한 중간개착부 터널공사에 대해 기존 공법 중 카린시안 공법이 적용되고 있으나, 아치효과 발현을 위한 크라운 아치(Crown Arch) 콘크리트 구조물이 현장 타설방식으로 선시공되어야 하며, ①상반(아치모양)터파기 ②크라운 아치 콘크리트 지지파일 설치 ③크라운 아치 구조물 시공(철근가공조립, 콘크리트 타설) ④되메우기 등 공정이 복잡하고, 무엇보다 아치형상의 터파기 및 크라운 아치 구조물 시공에 공사기간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
한편, 개착식 터널 시공 방법의 경우, 지반의 두께가 두꺼운 곳에서 시공하게 되면 지반으로부터 큰 응력이 작용하기 때문에 지반을 받치는 라이닝콘크리트의 두께가 증가하게 되며, 그에 따라 라이닝콘크리트를 공장에서 미리 제작하여 운반 설치하는 것이 현실적으로 어려워서 현장에서는 직접 거푸집 및 지지대를 가설한 후 콘크리트를 타설하고 양생해야 하기 때문에 품질관리가 어렵고 양생시간에 따른 전체 공사기간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 터널의 바닥부까지 굴착해야 하므로 양측에 대절토 깎기 사면이 형성되며, 절토량 또한 많아 환경적 피해가 크게 발생되고, 대절토 깎기 사면 보강이 필요한 경우 매우 큰 공사비 증액이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 특허문헌으로 등록특허 제10-2129608호는 저토피 구간의 반개착 시공에 의한 터널시공방법에 있어서, 상반 굴착선의 바닥면이 안정 지반층까지 절토되며, 상반 굴착선의 바닥면의 양측에는 중심선에 대하여 대향되는 한 쌍의 천공을 터널의 종방향으로 복수개 형성하는 제1 단계; 상반 굴착선의 바닥면에 형성된 일측의 천공에 대하여 반아치형으로 이루어진 제1 강지보 부재의 지지부가 삽입되어 부분적으로 천공에 대하여 지지되는 제2 단계; 상반 굴착선의 바닥면에 형성된 타측의 천공에 대하여 반아치형으로 이루어진 제2 강지보 부재의 지지부가 삽입되어 부분적으로 천공에 대하여 지지되는 제3 단계; 및 제1 강지보 부재의 반아치 단부에 형성된 제1 플랜지부와 제2 강지보 부재의 반아치 단부에 형성된 제2 플랜지부가 서로 대향되어 체결부재에 의하여 결합되는 제4 단계를 포함하며, 상기 제1 단계에 있어서, 상기 바닥면의 일측과 타측에 각각 위치한 천공들은 일정한 간격을 유지한 상태에서 복수개로 일렬로 정렬되며, 지지부재의 단면폭의 1.5 내지 3배 지름 크기를 갖도록 원통형으로 형성되며, 상기 제2 및 제3 단계에 있어서, 상기 원통형으로 이루어진 천공에 지지부재가 삽입 지지된 상태에서 시멘트페이스트 또는 무수축 몰탈이 충진되는 시공성과 작업안전성이 향상된 저토피의 반개착식 터널시공방법이며, 터널 상부 구조물인 제1,2강지보 부재로 상부를 덮은 상태에서 그 내부(하부)를 굴착하는 방법으로 공정 상 굴착 작업이 매우 어려워 공기가 길어지고, 또한, 압축력이 가해질 때 제1,2강지보 부재의 연결부에서 인장력이 발생하는 것을 막지 못하여 연결부의 손상과 붕괴의 우려가 있다.
등록특허 제10-2129608호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절토량 최소화에 의한 주변환경 훼손 방지, 터널 보강공법 배제에 따른 공사비 절감, 저토피 구간 터널 안정성 향상, 시공공정 단순화 등의 실현이 가능하고 토피가 부족한 갱구부 또는 중간개착부 등 터널 구간에 적용할 수 있는 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법은, 지면에서부터 일정 심도로 개착하되 터널의 아치형 상부 구조물의 높이에 해당하는 심도만큼 개착하여 저부로 가면서 좁아지는 형태의 상측 반개착부를 형성하는 제1단계와; 상기 상측 반개착부의 저부에 마주하는 양쪽이 평행하도록 하측 굴착부를 형성하면서 터널의 하부 구조물을 시공하는 제2단계와; 상기 하부 구조물의 상부에 전단키를 시공하는 제3단계와; 터널의 상부 구조물인 PSC 블록식 아치형 덮개를 상기 상측 반개착부 안으로 운반하고 상기 PSC 블록식 아치형 덮개의 양쪽 하부를 상기 전단키에 고정하는 제4단계와; 상기 상측 반개착부를 되메우기하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
경제성 면에서 반개착식으로 절취량 최소화에 의한 토공 공사비 절감이 가능하고, 저토피 구간을 NATM으로 통과하는 경우 발생되는 과다한 보강공사비용을 필요로 하지 않는 경제적인 공법이다. 또한, 단일 PSC 블록 형태 구조물을 터널 상반 아치구조에 적용하여 터널 상반 아치부에서 주로 발생되는 천단부 종방향 균열발생을 원천 배제하여 균열보수를 위한 유지관리비용이 절감된다.
공장 제작되는 PSC 블록을 현장에서 조립하므로, 철근조립 및 양생기간 등이 필요치 않아 공정이 단순하고 시공성이 매우 우수하다.
PSC 블록은 공장제작으로 품질관리에 우수하며, PSC 블록설치를 위한 전단키 설치로 블록 설치시 안전성 확보가 가능하고, PS 강선에 의한 긴장력 도입으로 안정적인 아치 구조체 형성이 가능하여, 되메움 작업 완료 후 편토압 등에 대해 안전성이 확보된다.
PS 강선의 긴장력은 상부 되메움 토피고 및 구조물 자중, 장기적인 긴장력 손실률 등을 고려하여 적용되며, PSC 블록을 압축지배 구조로 거동하게 하여 구조적으로 안정성이 확보된다.
공장제작의 PSC 블록을 사용하여 공정이 단순하고, 반개착식 공법으로 절취량 최소화에 의한 환경훼손 면적이 축소되므로, 비탈면의 유지관리 편의성이 증대되며, 친환경적인 공법이다.
또한, 다수개의 프리캐스트 콘크리트 블록에 PS 강선으로 인장하여 프리스트레스를 줌으로써 프리캐스트 콘크리트 블록의 전단면에서 인장응력(전단면 압축상태)이 발생되지 않도록 하였고, 양쪽 지점부인 기초블록과 연결되는 부분의 연결블록을 아치 형태로 형성함으로써 수평력과 편측하중에 저항할 수 있도록 하여, 지진 및 편토압 등의 발생 시 블록들의 연결 상태를 시공 상태로 유지하게 되므로 균열과 붕괴를 막을 수 있다.
사업성 면에서 우리나라 국토는 70% 이상이 산악지형으로, 철도 및 도로의 건설수요는 계속적으로 증가하고 있으며, 선형계획 상의 제약으로 터널형성에 불리한 저토피 구간은 필연적으로 발생될 수밖에 없는 여건으로 파급효과가 매우 클 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공정의 블록도.
도 2 내지 도 9는 본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공정을 보인 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법은, 1. 상측 반개착부 시공 - 2. 하측 굴착부와 하부 구조물 병행 시공 - 3. 전단키 시공 - 4. 상부 구조물인 PSC 블록식 아치형 덮개 제작 - 5. PSC 블록식 아치형 덮개 설치 - 6. 되메우기의 공정을 포함하여 터널을 시공하는 것이며, 완성된 터널(10)은 하부 구조물로서 서로 평행하게 대향되는 양쪽의 하부 벽체(20) 및 상부 구조물로서 PSC 블록식 아치형 덮개(이하'아치형 덮개'로 약칭함)(30)로 이루어진다.
1. 상측 반개착부 시공(도 2 참고).
지면에서부터 일정 심도만큼을 개착하여 상측 반개착부(1)를 시공한다. 이 때의 심도는 상부 구조물인 아치형 덮개(30)를 시공할 수 있는 심도이며 정확하게는 아치형 덮개(30)의 저부를 고정하는 전단키를 설치할 수 있는 심도이다.
즉, 하부 구조물인 하부 벽체(20)의 상부만을 개착하기 때문에 반개착의 시공으로 이루어지는 것이며, 상측 반개착부(1)는 바닥부 및 상기 바닥부 양쪽의 경사부의 단면이고, 상기 바닥부의 폭은 하측 굴착부의 폭보다 약간 넓은 폭이다.
2. 하측 굴착부 및 하부 구조물 병행 시공.
2-1. 천공 및 강지보 설치(도 3 참고).
상측 반개착부(1)의 바닥부에서 지중에 강지보(2)를 설치한다. 강지보(2)는 하측 굴착부와 하부 구조물의 시공 시 양쪽 지반의 붕괴 방지를 위한 구조물로서 예를 들어 H 빔이며 상측 반개착부(1)의 도면 기준 좌우 양쪽에서 하측 굴착부의 양쪽에 설치되고 하단부는 근입장으로 터널의 저부보다 아래쪽 지중에 삽입된다.
강지보(2)의 설치 방법은 상측 반개착부(1)의 바닥부 양쪽에 종방향을 따라 다수개의 구멍을 천공하고 상기 구멍에 강지보(2)를 삽입한 후 충진재(몰탈 등)를 충진하여 설치한다.
2-2. 하부 굴착 및 숏크리트 분사(도 4 참고).
상측 개착부(1)의 바닥에서부터 설계 심도까지 굴착하여 하측 굴착부(3)를 시공하고 하부 굴착부(3)의 마주하는 양쪽 벽에 숏크리트를 분사하여 숏크리트 벽(4)을 시공한다.
부가적으로 종방향을 따라 배열되는 강지보(2)들 사이에 록볼트(5)를 1단 이상으로 설치하여 하부 굴착부(3)의 양쪽 지반을 보강할 수 있다.
특히, 본 발명은 상측 반개착부(1)의 바닥부에서부터 하부로 가면서 2회 이상으로 하부 굴착과 숏크리트 분사를 반복하여 하측 굴착부(3)를 시공하고, 도면은 하부 굴착과 숏크리트 분사를 3회에 걸쳐 시공하는 예를 도시한 것이다.
즉, 상측 반개착부(1)의 바닥부에서 1차 굴착 - 1차 숏크리트 분사 - 1차 록볼트 설치를 통해 1차 하측 굴착부를 시공하고, 1차 하측 굴착부에서 2차 굴착 - 2차 숏크리트 분사 - 2차 록볼트 설치를 통해 1차 하측 굴착부의 저부에 2차 하측 굴착부를 시공한다. 이상의 방법을 통해 하측 굴착부(3)를 시공한다.
2-3. 하부 구조물 시공(도 5 참고).
거푸집을 설치하여 숏크리트 벽(4)과의 사이에 타설공간을 형성하고 필요 시 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 하부 벽체(20)를 시공한다.
3. 전단키 시공(도 5 참고).
하부 벽체(20)의 상부에 아치형 덮개(30)를 고정하기 위한 전단키(40)를 시공한다.
전단키(40)는 하부 벽체(20)의 콘크리트 시공과 함께 현장 콘크리트 타설을 통해 일체로 제작될 수 있으며, 그 구조는 아치형 덮개(30)의 저부가 안착되고 이 아치형 덮개(30)를 바깥쪽에서 지지하기 위한 전단턱을 포함하는 구조이다.
전단키(40)는 하부 벽체(20)의 시공과 별도로 제작 시공될 수 있다. 이 때, 전단키(40)와 하부 벽체(20)는 앵커 등의 기계적 결합으로 결합된다.
4. 아치형 덮개 제작.
도 6과 도 7에서 보이는 것처럼, 아치형 덮개(30)는 다수개의 프리캐스트 콘크리트 블록(31)(이하 '블록'이라 약칭함), 블록(31)들의 양쪽 끝에 연결되는 연결블록(32), 블록(31)과 연결블록(32)들을 인장시켜 아치형 덮개(30)를 형성하는 강선(33), 연결블록(32)과 고정되며 전단키(40)에 지지되는 고정블록(34)을 포함한다.
블록(31)은 다수개가 아치형으로 배열되고 이 때 넓은 면적이 서로 접촉되어 지지력을 확보할 수 있도록 정면에서 볼 때 사다리꼴 단면으로 이루어지며, 상대적으로 작은 길이의 변이 지면쪽을 향한다.
블록(31)은 각각 강선홀(31-1)을 포함하며, 다수개의 블록(31)들이 아치형으로 배열되면 각각의 강선홀(31-1)은 하나의 강선홀을 형성한다.
바람직하게, 다수개의 블록(31)들은 동일한 형상과 크기이다.
연결블록(32)은 블록(31)과 고정블록(34) 사이에서 이들(31,40)을 연결할 수 있는 형상이며, 예를 들어, 블록(31)의 강선홀(31-1)과 통하는 강선홀을 갖는 연결블록 몸체(32-1), 연결블록 몸체(32-1)의 상면과 저면엔 각각 형성되는 블록 지지면(32-2)과 기초블록 지지면(32-3), 고정블록(34)과의 사이에 타설공간을 형성하는 타설면(32-4)으로 구성된다.
연결블록 몸체(32-1)는 프리캐스트 콘크리트체로서 강선홀이 포함되며, 블록 지지면(32-2)과 기초블록 지지면(32-3)은 각각 블록(31)과 고정블록(34)의 면과 동일한 평평한 면으로 이루어지고, 타설면(32-4)은 기초블록 지지면(32-3)의 상부 옆에 블록아웃 형태로 형성되어 타설공간을 형성하는 한편 조임구(32-5)가 설치되는 면이다.
강선(33)은 바람직하게 PS 강선으로 좌우 양쪽의 연결블록(32)과 이들 사이의 다수개의 블록(31)들에 형성된 강선홀 안에 배선되며 길이방향의 양쪽이 연결블록(32)의 외부로 돌출되고 인장기를 통해 인장된 후 연결블록(32)의 타설면(32-3)에서 조임구(32-5)를 통해 고정된다. 이 때, 조임구(32-5)의 위치는 강선(33)의 양쪽 끝이 고정블록(34)을 관통하여 고정될 수 있도록 강선(33)의 양쪽 끝에서 안쪽으로 떨어진 위치이다.
강선(33)은 한 가닥으로 도시되었지만, 두 가닥 이상도 가능하다.
고정블록(34)은 전단키(40)의 상부에 지지되는 고정블록 몸체(34-1), 고정블록 몸체(34-1)의 상부에 형성되며 연결블록(32)의 저부가 안착되는 안착부(34-2), 연결블록(32)과의 사이에 타설공간을 형성하면서 강선(33)이 관통되는 벽부(34-3), 벽부(34-3)를 관통한 강선(33)의 양쪽 끝을 고정하는 강선 고정구(34-4), 타설공간에 타설되어 연결블록(32)의 저부와 강선(33) 및 벽부(34-3)를 일체로 합성하는 몰탈을 포함한다.
안착부(34-2)는 안쪽에 상부를 향해 돌출되는 턱과 반대쪽의 경사형 벽부(34-3)에 의해 연결블록(32)의 저부를 정위치에 정렬시키는 것이 가능하다.
벽부(34-3)는 안착부(34-2)의 바깥쪽에서 상향 경사지게 형성되어 연결블록(32)의 저부 사이에 타설공간을 형성한다.
이와 같은 구성의 고정블록(34)은 프리캐스트 콘크리트체이며 또는 현장 타설에 의해 제작될 수도 있다.
고정블록(34)은 그 구조가 전단키(40)에 적용됨으로써 전단키(40)가 그 기능을 하는 경우 생략될 수 있다. 즉, 연결블록(32)이 전단키(40)에 고정되는 것이다.
한편, 블록(31)들 및 블록(31)과 연결블록(32)은 아치형 구조물에 맞춰 힌지수단(35)을 통해 연결된다.
도 8에서 보이는 것처럼, 힌지수단(35)은 이웃하는 블록(31)에 각각 고정되는 힌지플레이트(35-1,35-2) 및 힌지플레이트(35-1,35-2)에 체결되는 볼트형의 힌지봉(35-3)으로 구성된다.
힌지플레이트(35-1,35-2)들이 블록(31)과 연결블록(32)의 콘크리트 제작 시 선매립으로 고정되어 불필요한 고정작업과 탈락 등을 방지하는데도 특징이 있으며, 이 때, 힌지플레이트(35-1,35-2)와 블록(31)의 결속력을 증대할 수 있도록 힌지플레이트(35-1,35-2)는 블록(31)의 콘크리트가 충진되는 하나 이상의 타설부(구멍 또는 홈)가 포함된다.
블록(31)과 연결블록(32)은 힌지플레이트(35-1,35-2)의 보스 및 상기 보스에 연결되는 힌지봉(35-3)이 상부로 돌출되지 않도록 홈(블록아웃 형태)이 포함된다.
본 발명은 블록(31)과 연결블록(32)을 그라우트재의 주입으로 일체로 합성하는 것을 포함하며, 이를 위하여 어느 하나 또는 다수개의 블록(31)은 그라우트 주입관(31-2)이 포함되고, 그라우트 주입관(31-2)은 블록(31)의 내부에 상부가 외부와 통하면서 저부가 강선홀(31-1)의 쉬스관 내부와 연통하도록 매설되어 상부에서 그라우트재를 주입할 수 있도록 한다.
그라우트 주입관(31-2)은 아치형태에 맞춰 중앙 최상단의 블록(31)에만 형성되어도 그라우트재가 좌우로 흐르면서 모든 강선홀(31-1) 안에 충진된다.
본 발명은 선매립 형태의 힌지수단으로 한정되지 않으며 블록(31)을 양생한 후 별도의 작업을 통해 힌지플레이트를 앵커링 등으로 고정하는 것도 가능하다.
블록(31)들은 시공 현장까지는 단품으로 운반 즉, 힌지봉(35-3)을 통해 2개의 블록(31)이 연결되지 않은 상태이며, 시공 현장에서 힌지봉(35-3)의 체결을 통해 서로 연결된다.
블록(31)과 연결블록(32)은 프리스트레스를 통해 철근이 없는 무근 제품도 가능하고, 결국, 제조성도 확보할 수 있다.
터널(10)의 시공 현장에서 아치형 덮개(30)를 다음과 같이 제작한다.
시공 현장에서 다수개의 블록(31)과 2개의 연결블록(32) 및 강선(33)을 선택하고, 다수개의 블록(31)들을 일렬(또는 대략 아치형)로 배열하면서 힌지수단(35)의 힌지플레이트(35-1,35-2)를 맞추고 힌지봉(35-3)을 체결하여 연결하고 또한 동일한 방법으로 좌우 양쪽의 끝에 연결블록(32)을 연결하며, 이 때, 강선(33)을 블록(31)들과 연결블록(32)의 강선홀 안에 배선하고 양쪽 끝을 연결블록(32)의 바깥쪽으로 빼낸다.
상기 조립체를 인양 또는 지면에 놓고, 강선(33)의 일측 또는 양쪽을 인장기에 연결한 후 상기 인장기를 통해 강선(33)을 인장한다.
이렇게 되면, 블록(31)들과 연결블록(32)들은 서로 긴결되지 않은 단순한 연결 상태에서 강선(33)의 인장으로 하여 긴결상태로 유지된다.
아치형으로 인장된 아치형 덮개(30)를 인양기로 인양하여 선시공된 고정블록(34)에 거치하며, 구체적으로 설명하면, 인양기로 아치형 덮개(30)를 인양하여 양쪽의 고정블록(34) 사이로 운반하고, 강선(33)의 양쪽 끝을 고정블록(34)의 강선홀에 관통시키면서 연결블록(32)의 기초블록 지지면(32-3)을 고정블록(34)의 안착부(34-2)에 안착시킨다.
이 때, 강선(33)의 조임구(32-5)는 연결블록(32)과 고정블록(34) 사이의 타설공간에 배치된다.
강선(33)의 양쪽 끝을 고정구(34-4)로 고정한다.
5. 아치형 덮개 설치.
이상의 방법으로 아치형 덮개(30)를 제작한 후, 인양하여 고정블록(34)을 전단키(40)에 거치하고 고정블록(34)과 전단키(40)를 기계적 결합(예를 들어 고정블록(34)과 전단키(40)에 걸쳐 삽입되는 앵커(50), 도 9 참고)하여 일체로 합성한다.
그라우트 주입관(31-2)을 통해 강선홀의 쉬스관에 그라우트를 주입하여 다수개의 블록(31)과 연결블록(32)들을 일체로 합성하고, 또한, 연결블록(32)과 고정블록(34) 사이의 타설공간에 몰탈을 충전하여 연결블록(32)과 고정블록(34) 및 이들 사이에 있는 강선(33)을 일체로 합성한다.
6. 되메우기(도 9 참고).
아치형 덮개(30) 상부의 반개착부(1)를 되메움한다. 이로써 터널(1)의 시공을 완료한다.
1 : 상측 반개착부, 2 : 강지보
3 : 하측 굴착부, 4 : 숏크리트 벽
5 : 록볼트,
10 : 터널, 20 : 하부 벽체
30 : 아치형 덮개,
31 : 프리캐스트 콘크리트 블록, 32 : 연결블록
33 : 강선, 34 : 고정블록
40 : 전단키, 50 : 앵커

Claims (5)

  1. 지면에서부터 일정 심도로 개착하되 터널의 아치형 상부 구조물의 높이에 해당하는 심도만큼 개착하여 저부로 가면서 좁아지는 형태의 상측 반개착부를 형성하는 제1단계와;
    상기 상측 반개착부의 작업면에서 하부로 가면서 2회 이상의 굴착을 반복하여 상기 상측 반개착부의 저부에 마주하는 양쪽이 평행하도록 하측 굴착부를 시공한 후 콘크리트의 하부 벽체를 시공하여 터널의 하부 구조물을 시공하는 제2단계와;
    상기 하부 구조물의 상부에 전단키를 시공하는 제3단계와;
    터널의 상부 구조물인 PSC 블록식 아치형 덮개를 제작하는 제4단계와;
    상기 PSC 블록식 아치형 덮개를 상기 상측 반개착부 안으로 운반하고 상기 PSC 블록식 아치형 덮개의 양쪽 하부를 상기 전단키에 고정한 후 그라우트재를 주입하는 제5단계와;
    상기 상측 반개착부를 되메우기하는 제6단계를 포함하고,
    상기 PSC 블록식 아치형 덮개는 내부에 양쪽이 관통되는 강선홀을 각각 포함하는 다수개의 프리캐스트 콘크리트 블록(31), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록 중에서 최상단의 프리캐스트 콘크리트 블록의 내부에 상부가 외부와 통하면서 저부가 상기 강선홀의 쉬스관 내부와 연통하도록 매설되어 상부에서 그라우트재를 주입할 수 있는 그라우트 주입관(31-2), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록의 양쪽 끝에 연결되면서 강선홀이 구비되는 연결블록(32), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록의 강선홀에 배선되며 길이방향의 양쪽이 상기 연결블록의 외부로 돌출된 후 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록을 인장시키면서 아치형으로 형성하며 양쪽이 상기 전단키 또는 상기 연결블록에 고정되는 고정블록(34)에 고정되는 하나 이상의 강선(33), 상기 프리캐스트 콘크리트 블록들 및 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록을 아치형 구조물에 맞춰 연결하는 힌지수단(35)을 포함하며,
    상기 힌지수단은 이웃하는 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록에 각각 선매립으로 고정되는 힌지플레이트(35-1,35-2) 및 상기 힌지플레이트에 체결되는 볼트형의 힌지봉(35-3)을 포함하고,
    상기 제5단계는 상기 그라우트 주입관을 통해 강선홀의 쉬스관에 그라우트재를 주입하여 상기 그라우트재가 좌우로 흐르면서 상기 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결블록의 강선홀에 충진되도록 하고 상기 연결블록과 고정블록 사이의 타설공간에 몰탈을 충전하여 상기 연결블록과 고정블록 및 이들 사이에 있는 강선을 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1단계를 통해 형성된 상측 반개착부의 저부 양쪽에 종방향을 따라 일정 거리를 두고 구멍을 천공하고 상기 구멍에 강지보를 삽입 설치하는 제2-1단계, 상기 강지보 사이를 상부에서 하부로 가면서 하부 굴착 및 벽면에 대한 숏크리트의 분사를 2회 이상 반복하여 터널의 심도까지 굴착하여 하부 굴착부를 시공하는 제2-2단계, 상기 하부 굴착부의 대향되는 양쪽에 하부 구조물로 콘크리트의 하부 벽체를 시공하는 제2-3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제5단계는 상기 PSC 블록식 아치형 덮개와 전단키를 기계적 결합하는 것을 특징으로 하는 반개착과 탑다운 굴착을 병행하는 터널 시공 공법.




  5. 삭제
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