KR20010063695A

KR20010063695A - 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법

Info

Publication number: KR20010063695A
Application number: KR1019990061770A
Authority: KR
Inventors: 임병구; 이토토모오
Original assignee: 이관희; 세르바 후무스 (주)
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-09

Abstract

대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법을 개시한다. 본 발명의 방법은 대형단면을 갖는 지하터널을 복수의 층으로 이루어진 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획하고, 이 분할구획된 예비터널을 최하층으로부터 최상층까지 순차적으로 구축한다. 본 발명의 방법에 의하여 대형단면의 터널을 굴착하는 경우, 상부와 측벽 및 저부 전체에 작용하는 대하중이 소형단면으로 분할한 비율에 따라 분산됨으로써 큰 외압에 따른 토사붕괴의 위험없이 연약지반에서 원하는 대형단면의 지하터널을 안전하게 구축할 수 있다.

Description

대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법 {Method For Deviding And Constructing Underground Tunnel Having Large Cross-section}

예컨대, 도시지하와 같이 비교적 연약한 지반에 대형단면의 터널을 시공하는 경우, 종래에는 그 터널 전단면(全斷面)의 토사를 한번에 굴착하여 반출하는 공법이 이용되고 있다, 그러나, 굴착될 터널의 상부는 물론 측부 및 저부에도 대하중에 따른 큰 외압이 작용하게 되므로, 이러한 공법에 의해 비교적 연약한 지반에 대형단면의 터널을 구축하는 경우에는 대하중으로 인하여 토사를 굴착하는 공사중에 토사가 붕괴하는 등의 사고가 발생할 수 있다.

종래의 다른 터널구축공법으로는 터널단면의 양측부에 측벽도갱을 굴진하고, 이 도갱에 콘크리트를 타설한 후 콘크리트 측벽상부에 천정부도갱을 굴진해서 그 측벽 및 천정부에 콘크리트를 타설하는 공법이 알려져 있다. 그러나, 이 공법에 의해 연약한 지반에 대형단면의 지하터널을 시공하는 경우에도 역시 상부 및 저부에서 토사가 붕괴하기 쉽다는 결점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 굴착될 대형단면의 터널을 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획하고 이 분할구획된 예비터널들을 순차적으로 굴착하여 대형단면을 갖는 지하터널을 완성함으로써 상부와 측벽 및 저부에 작용하는 대하중을 분산시켜, 큰 외압에 따른 토사붕괴의 위험없이 원하는 대형단면의 지하터널을 안전하게 구축할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지하터널의 분할구축공법을 순차적으로 도시한 개략도들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:지반 12:대형단면의 지하터널

14, 16, 18:소형단면의 예비터널 21∼26:지보공

28, 38, 48:콘크리트 31∼33, 35∼36:지보공

41∼43, 45∼46:지보공

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법은, 굴착될 대형단면의 지하터널을 복수의 층으로 이루어진 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획하는 단계;와 분할구획된 예비터널을 최하층으로부터 최상층까지 순차적으로 구축하는 단계를 구비한다.

최하층 예비터널은 이 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면과 저면에 각각 지보공을 설치하고, 그리고 굴착된 예비터널의 측면과 저면에 콘크리트를 타설하여 구축된다.

마찬가지로, 중간층 예비터널은 이 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면에 지보공을 각각 설치하고, 그리고 굴착된 중간층의 예비터널의 측면에 콘크리트를 타설하여 구축된다.

또한, 최상층 예비터널은 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면에 지보공을 설치하고, 그리고 굴착된 예비터널의 측면과 상면에 콘크리트를 타설하여 구축된다.

한편, 최하층, 중간층 및 최상층의 예비터널을 구축한 후, 타설된 콘크리트 외부로 뻗어있는 불용지보공 부분은 절단한다.

여기에서, 상기 예비터널들은 상중하의 3층으로 이루어지며, 상기 각 층의 예비터널의 구축시 큰 외압에 견딜 수 있도록 터널의 폭방향으로 소정간격씩 지보공을 터널의 높이방향으로 더 설치하고, 상기 중간층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들은 상기 최하층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들과 서로 연결시키고, 상기 최상층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들은 상기 중간층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들과 서로 연결시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법에 의하면 대형단면의 터널을 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획한 후, 이 분할구획된 예비터널들을 순차적으로 굴착하여 대형단면의 지하터널을 완성하기 때문에, 대형단면의 터널을 굴착하는 경우의 상부와 측벽 및 저부 전체에 작용하는 대하중이 소형단면으로 분할한 비율에 따라 분산됨으로써 큰 외압에 따른 토사붕괴의 위험없이 연약지반에서 원하는 대형단면의 지하터널을 안전하게 구축할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지하터널의 분할구축공법에 의하면 분할구획된 예비터널의 굴착높이 및 굴착폭이 원하는 지하터널의 전체 대형단면에 비해 소규모이기 때문에, 지하터널의 전체 대형단면을 한번에 시공하는 것보다 시공설비가 간단해지며 작업성이 우수하다는 장점이 있다.

이하 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하터널의 분할구축공법을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 상부, 하부, 상단, 하단, 좌, 우 등의 방향을 지시하는 용어를 사용하고 있으나, 이는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐이고 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님을 밝혀둔다.

한편, 혼동을 피하기 위하여 도면들에서 동일 또는 유사한 부재에는 동일한 참조번호를 부여하였다. 이하, 본 발명의 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하면서 단계적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 굴착될 대형단면의 지하터널을 복수의 층으로 이루어진 소형단면의 예비터널들로 분할구획하는 것을 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 굴착될 대형단면의 지하터널(12)을 복수의 층으로 이루어진 소형단면의 예비터널들(14, 16, 18)로 분할하여 구획한다. 이때, 분할구획되는 층의 갯수가 많을수록 토사붕괴의 위험은 점점 더 줄어들지만 굴착공사가 번거로워지는 문제점이 있다. 따라서, 분할구획되는 층의 갯수는 굴착면에서의 토사붕괴의 위험을 방지함과 동시에 굴착공사가 너무 번거로워지지 않는 범위 내로 제한하는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 도 1A에 도시한 바와 같이 굴착될 지하터널(12)을 상중하의 3개의 층(14, 16, 18)으로 분할구획하였으나, 당업자라면 2층 또는 4층 이상으로 분할구획하는 것도 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 분할구획되는 층들의 높이는 각각 달리 할 수도 있으며, 도 1A에 도시된 바와 같이 모두 동일하게 할 수도 있다. 도 1A에서 참조번호 10은 지하터널이 형성될 지반을 나타낸다.

도 2는 분할구획된 예비터널중 최하층을 구축하는 단계를 나타내는 개략도이다. 도 2를 참조하면서, 최하층 예비터널을 구축하는 방법을 설명한다.

분할구획된 예비터널들(14, 16, 18)중 최하층의 예비터널(14)을 터널의 길이방향 (도면에서 지면에 수직한 방향)으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널(14)의 상면과 측면과 저면에 각각 지보공(21, 22, 23, 24)을 설치한다. 한편, 보강을 위하여 예비터널(14)의 폭방향으로 소정간격씩 지보공(25, 26)을 터널의 높이방향으로 더 설치하는 것이 바람직하다. 이어서, 굴착된 예비터널(14)의 측면과 저면에 콘크리트(28)를 타설하여 최하층 예비터널(14)의 구축을 완료한다.

도 3은 분할구획된 예비터널중 중간층을 구축하는 단계를 나타내는 개략도로서, 이하에서 도 3을 참조하면서 중간층 예비터널을 구축하는 방법을 설명한다.

굴착완료된 최하층 예비터널(14)위에 중간층 예비터널(16)을 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한다. 그리고, 굴착된 예비터널(16)의 상면과 측면에 각각 지보공(31, 32, 33)을 설치한다. 한편, 보강을 위하여 터널의 폭방향으로 소정간격씩 지보공(35, 36)을 터널의 높이방향으로 더 설치하고, 이 지보공들(31, 32, 33, 35, 36)을 상기 최하층 예비터널(14)의 구축시 설치되는 지보공들(21, 22, 23, 24, 25, 26)과 서로 연결시키는 것이 바람직하다. 이어서, 굴착된 예비터널(16)의 측면에 콘크리트(38)를 타설하여 중간층 예비터널(16)의 구축을 완료한다.

도 4는 분할구획된 예비터널중 최상층을 구축하는 단계를 나타내는 개략도로서, 이하에서 도 4을 참조하면서 최상층의 예비터널을 구축하는 방법을 설명한다.

굴착완료된 중간층 예비터널(16)위에 최상층의 예비터널(18)을 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한다. 그 후, 굴착된 예비터널(18)의 상면과 측면에 각각 지보공(41, 42, 43)을 설치한다. 한편, 중간층 예비터널(16)의 경우와 마찬가지로, 보강을 위하여 예비터널(18)의 폭방향으로 소정간격씩 지보공(45, 46)을 터널의 높이방향으로 더 설치하고, 상기 지보공들(41, 42, 43, 45, 46)을 상기 중간층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들(31, 32, 33, 35, 36)과 서로 연결시키는 것이 바람직하다. 이어서, 굴착된 최상층 예비터널(18)의 측면에 콘크리트(28)를 타설하여 최상층 예비터널(18)의 구축을 완료한다.

마지막으로, 완성된 대형단면의 지하터널을 나타내는 도 5에 도시된 바와 같이, 지보공들중 타설된 콘크리트 외부쪽으로 뻗어있는 부분, 즉 불용지보공 부분(도 5에서 점선으로 표시된 부분들)을 절단하게 되면 대형단면을 갖는 지하터널(12)이 완성된다.

한편, 예비터널을 굴착하는 방법으로는 쉴드공법, 메서쉴드공법 등의 여러가지 공법이 이미 공지되어 있으며, 이러한 공지방법들의 선택은 본 발명의 요지가 아니므로 어느 공법을 선택하더라도 무방하다. 따라서, 상기 설명에서 예비터널의 굴착방법에 대해서는 자세한 설명을 생략하였다.

이상의 설명에서, 본 발명은 특정한 예시적 실시예를 중심으로 설명되었다. 그러나 첨부된 청구범위 또는 이와 균등범위 내에서 당업자에 의해 각종 변형예 및 수정예가 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 한정적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법에 의하면 대형단면의 터널을 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획하고 이 분할구획된 예비터널들을 순차적으로 굴착하여 대형단면의 지하터널을 완성하기 때문에, 대형단면의 터널을 굴착하는 경우의 상부와 측벽 및 저부 전체에 작용하는 대하중이 소형단면으로 분할한 비율에 따라 분산됨으로써 큰 외압에 따른 토사붕괴의 위험없이 연약지반에서 원하는 대형단면의 지하터널을 안전하게 구축할 수 있다.

Claims

굴착될 대형단면의 지하터널을 복수의 층으로 이루어진 소형단면의 예비터널들로 분할하여 구획하는 단계;

분할구획된 예비터널중 최하층의 예비터널을 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면과 저면에 각각 지보공을 설치하고, 그리고 굴착된 예비터널의 측면과 저면에 콘크리트를 타설하여 최하층의 예비터널을 구축하는 단계;

분할구획된 예비터널중 중간층의 예비터널을 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면에 지보공을 각각 설치하고, 그리고 굴착된 중간층의 예비터널의 측면에 콘크리트를 타설하여 중간층의 예비터널을 구축하는 단계;

분할구획된 예비터널중 최상층의 예비터널을 터널의 길이방향으로 소정의 깊이만큼 굴착하고 굴착된 토사를 반출한 후, 굴착된 예비터널의 상면과 측면에 지보공을 설치하고, 그리고 굴착된 예비터널의 상면과 측면에 콘크리트를 타설하여 최상층의 예비터널을 구축하는 단계; 및

타설된 콘크리트 외부로 뻗어있는 불용지보공 부분을 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법.
제1항에 있어서, 상기 예비터널은 상중하의 3층으로 이루어진 것을 특징으로하는 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법.
제1항에 있어서, 상기 각 층의 예비터널의 구축시 터널의 폭방향으로 소정간격씩 지보공을 터널의 높이방향으로 더 설치하는 것을 특징으로 하는 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 중간층의 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들을 상기 최하층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들과 서로 연결시키고, 상기 최상층의 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들을 상기 중간층 예비터널의 구축시 설치되는 지보공들과 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 대형단면을 갖는 지하터널의 분할구축공법.