KR20020054233A - 숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착 완료된 터널굴착면에 1차 및 2차 숏크리트 타설후, 라이닝 콘크리트 대신에 와이어 메쉬 또는 철근이 설치된 상태에서 고강도 숏크리트를 타설함으로서, 굴착단면적의 축소를 가능하게 하며, 시공성을 향상시킬 수 있는 숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은, 굴착 완료된 터널 굴착면에 소정두께로 타설된 숏크리트; 상기 숏크리트의 하부에 설치되며, 배면암반의 균열부로부터의 누수를 배수처리하기 위한 수단; 및 상기 배수처리수단이 내장되도록 하여 타설되며, 그 내부에 와이어메쉬 또는 철근이 설치된 적어도 한 층이상의 고강도 숏크리트를 포함하는 숏크리트 라이닝장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 굴착 완료된 터널굴착면에 지보재를 설치한 후, 1, 2차차 숏크리트를 타설하는 제1단계; 상기 숏크리트의 균열부에 유도배수관로를 설치하는 제2 단계; 상기 숏크리트의 하부에 소정 간격을 두고 와이어메쉬 또는 철근을 설치하는 제3 단계; 및 상기 와이어 메쉬 또는 철근이 함몰되도록 고강도 숏크리트를 타설하는 제4 단계를 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법을 제공한다.

Description

숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법{Shotcrete lining apparatus and constructing method the same}

본 발명은 터널 굴착후 굴착면을 둘러싸서 매끄럽게 마무리 시공하기 위한 라이닝 장치 및 그의 시공방법에 관한 것으로, 특히 별도의 라이닝 폼이 없이도 구조적 안정성을 향상시키면서 굴착 단면적을 축소할 수 있는 숏크리트 라이닝 장치 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널보링머신(Tunnel Boring Machine; 이하 TBM이라 칭함)을 이용한 파일롯터널(pilot tunnel) 굴착방법이나, 상기 TBM으로 터널을 굴착하고 나머지 확폭부분을 발파방법에 의해 처리하는 형식(이하, NATM(New Austrian Tunnelling Method))의 TBM/NATM 병용공법을 이용하여 터널 굴착 완료후, 터널 굴착면 마무리단계로서, 터널 변위가 수렴되고 난 후, 콘크리트 라이닝을 설치하고 있다. 이러한 터널 시공방법에서의 콘크리트 라이닝은 굴착공법에 관계없이 숏크리트(shotcrete) 타설, 락 볼트(rock bolt)시공, 2차 숏크리트 타설, 방수, 라이닝 콘크리트 순으로 시공되고 있으며, 상기 라이닝 콘크리트의 역할은 대부분 미관 및 방수를 고려한 시공으로서, 현재 국내 모든 터널에 적용되고 있다.

상기 종래의 콘크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법에 대하여 도1을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시한 바와 같이, 터널 굴착면에 1차적으로 타설되는 제1 숏크리트(101)와, 상기 제1 숏크리트(101)의 하부에 보강용으로 2차 타설되는 제2 숏크리트(102)와, 배면암반의 균열부를 통하여 누수되는 것을 방지하기 위해 상기 제2 숏크리트(102) 하부에 설치되는 방수시트(103)와, 상기 방수시트(103)의 하부에 최종 마감용으로 설치되는 라이닝 콘크리트(104)와, 상기 라이닝 콘크리트(104)를 타설하기 위해 거푸집용으로 설치되는 라이닝 폼(105)으로 구성되어 있다,

미설명 부호 106은 락볼트를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 종래의 콘크리트 라이닝의 시공방법을 설명하면 다름과 같다.

먼저, 터널 굴착을 수행하게 되면, 1차 지보재를 설치하고, 방수 공종을 완료한 후에 외부에서 라이닝 폼(105)을 제작하여 상기 터널 내부에 설치한다. 그리고, 콘크리트 운반용 파이프를 배열하고, 믹서 트럭으로 콘크리트를 운반하여 콘크리트 펌프를 통해 30∼50cm정도 라이닝 콘크리트를 타설하고 양생하여 터널마감을 완성하고 있다.

상기와 같이 일련의 과정을 수행하는 종래의 콘크리트 라이닝 시공방법은 라이닝 콘크리트 타설후, 콘크리트 수화열로 인한 콘크리트 온도균열발생으로 터널구조물의 열화가 촉진되어 구조물의 수명이 단축되는 원인으로 작용할 뿐만 아니라, 상기 라이닝 폼의 설치로 인해 타공종과의 간섭으로 기존 터널 공법 적용시 터널 관통후에야 라이닝의 타설이 가능하기 때문에 공사기간이 길어지고, 굴착면과 라이닝 폼과의 작업공간 협소로 인해 콘크리트의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 라이닝 콘크리트의 두께를 고려하여야 하기 때문에 굴착 단면적이 자연히 커져야 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 굴착 완료된 터널굴착면에 1차 및 2차 숏크리트 타설후, 라이닝 콘크리트 대신에 와이어 메쉬 또는 철근이 설치된 상태에서 고강도 숏크리트를 타설함으로서, 굴착단면적의 축소를 가능하게 하며, 시공성을 향상시킬 수 있는 숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 필요에 따라 와이어 메쉬 또는 철근이 내장된 고강도 숏크리트를 2중 또는 3중으로 설치하는 것이 가능하여 콘크리트 라이닝의 인장강도를 증대시켜 구조적 안정성을 이룰 수 있는 숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

도1은 종래기술에 따른 터널시공의 콘크리트 라이닝 단면도.

도2는 본 발명에 의한 숏크리트 라이닝장치의 일실시예 구성을 나타낸 단면도.

도3은 도2에 있어서, "A"부분에 대한 상세도.

도4는 본 발명의 요부인 유도배수관의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 1차 숏크리트 2: 2차 숏크리트

3: 유도배수관 4: 부직포

5: 메쉬철근 6: 고강도 숏크리트

7: 미장용 조립패널 8: 락 볼트

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 굴착 완료된 터널 굴착면에 소정두께로 타설된 숏크리트; 상기 숏크리트의 하부에 설치되며, 배면암반의 균열부로부터의 누수를 배수처리하기 위한 수단; 및 상기 배수처리수단이 내장되도록 하여 타설되며, 그 내부에 보강부재가 설치된 적어도 한 층이상의 고강도 숏크리트를 포함하는 숏크리트 라이닝장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 굴착 완료된 터널굴착면에 지보재를 설치한 후, 1차 숏크리트를 타설하는 제1단계; 상기 숏크리트의 누수부에 유도배수관로를 설치하는 제2 단계; 상기 숏크리트의 하부에 소정 간격을 두고 보강부재를 설치하는 제3 단계; 및 상기 보강부재가 함몰되도록 고강도 숏크리트를 타설하는 제4 단계를 포함하는숏크리트 라이닝 시공방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도2이하의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 숏크리트 라이닝장치 및 그의 시공방법은 별도의 라이닝 폼을 설치하지 않고 터널 굴착면을 말끔히 마감할 수 있도록 구현한 것으로, 본 실시예에서는 도2에 도시한 바와 같이, 굴착 완료된 터널 굴착면에 소정두께로 타설된 1차 숏크리트(1)와, 상기 1차 숏크리트(1) 타설후에 보강을 위하여 재차 소정두께만큼 설치된 2차 숏크리트(2)와, 상기 2차 숏크리트(2)의 하부에 설치되며 배면암반의 균열부로부터의 누수를 배수처리하기 위한 유도배수관(3)과, 상기 유도배수관(3)과 2차 숏크리트면(2)이 접촉하는 부위에 설치되어 상기 유도배수관(3)에서 흐르는 물이 새어나오지 않도록 기밀을 유지시키기 위한 부직포(4)와, 상기 2차 숏크리트(2)의 하부에 소정 간격을 두고 설치된 메쉬철근(5)과, 상기 유도배수관(3)과 메쉬철근(5)이 함몰되도록 소정 두께만큼 타설된 고강도 숏크리트(6)와, 상기 고강도 숏크리트(6)의 하부면에 설치되어 최종 마감을 수행하기 위한 미장용 조립패널(7)로 구성된다.

미설명부호 8은 락볼트를 나타낸다.

본 실시예에서, 상기 1차 숏크리트(1)의 두께는 통상 5∼10cm를 가지며, 2차 보강용 숏크리트(2)는 5∼8cm정도의 두께를 갖는다.

또한, 상기 유도배수관(3)은 연질의 PVC관을 횡방향으로 절단하되, 양단면이 소정 폭만큼 연장된, 뒤집어진 캡형상을 가지고 상기 2차 숏크리트(2)의 면에 부착되는 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 유도배수관(3)은 숏크리트의 균열부에만 설치되며, 상기 유도배수관(3)이 서로 연통되도록 하여 최종적으로 터널 하부의 배수로측으로 흐르도록 배수경로를 형성한다.

또한, 상기 메쉬철근(5)은 와이어 또는 철근을 가로,세로로 엮어만든 그물망 구조로서, 고강도 숏크리트(6)의 인장강도를 증대시키는 역할을 수행한다.

본 실시예에서는 상기 메쉬철근(5)이 내장된 고강도 숏크리트(6)를 한층만 형성한 구조를 제시하고 있으나, 이에 국한하는 것은 아니고, 터널굴착면이 요구하는 강도에 따라 2중 또는 3중이상으로 설치할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 시공방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다,

먼저, 굴착 완료된 터널굴착면에 지보재를 설치한 후, 5∼10cm정도의 1차 숏크리트(1)를 타설하고, 재차 5∼8cm정도의 2차 숏크리트(2)를 타설한 후 양생한다.

그리고, 상기 양생시 누수가 발견되는 부위에 연질의 PVC관을 횡방향으로 절단하고 양단면에 연장부재를 일체로 형성한 유도배수관(3)을 설치하되, 상기 다수의 유도배수관(3)을 연통시킨 후 터널의 하부 배수로측으로 유도되도록 유로를 형성한다, 그리고, 상기 유도배수관(3)의 연장부재면과 2차 숏크리트(2)의 접촉면 사이에 부직포(4)를 부착하여 유도배수관(3)을 흐르는 물이 누출되지 않도록 기밀을 유지시킨다.

다음에, 상기 2차 숏크리트(2)면에 소정 간격을 두고 행어(hanger)용 핀(도면에 도시하지 않음)을 소정 간격으로 박은 후, 소정 직경의 와이어 또는 철근을가로,세로로 엮어 제작된 와이어 메쉬 또는 철근망과 같은 메쉬철근(5)을 헹거용 핀에 고정한다. 그리고, 고강도 숏크리트(6)를 10∼20cm 정도 두께로 타설한다, 상기와 같은 일련의 과정을 통해 터널 굴착면의 마무리 단계를 완료한다.

이때, 상기 고강도 숏크리트면의 외관을 미려하게 하기 위하여 미장용 조립패널(7)을 덧대어 설치할 수도 있다.

상기와 같이 구성되어 시공되는 본 발명은 지하수위가 적은 산악터널에 주로 적용되며, 각종 터널굴착공법에 적용될 수 있으며, 특히 본원출원인에 의한 특허출원 제 20- 42833 호의 3차원적 다단계 터널 굴착방법에서 파일롯 터널 굴진중, 숏크리트 라이닝 타설작업을 병행할 수 있어 공기단축효과를 극대화하는데 유용하게 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환과 변경이 가능함이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 라이닝 콘크리트 타설방법이 아닌 숏크리트 타설 방법으로 터널 굴착면의 마감공정을 완료함으로써 별도의 라이닝 폼이 필요치 않고, 또한 라이닝 콘크리트의 타설단계가 생략되므로 굴착단면적의 축소가 가능할 뿐만 아니라, 터널 마무리면을 숏크리트로 수행함으로서 시공성을향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 숏크리트 타설후 누수부에만 유도배수관을 설치하고 라이닝 폼의 설치를 생략함으로서 공사비를 절감할 수 있는 경제적인 시공이 가능하며, 고강도 숏크리트의 타설후 최종 마감재인 미장용 패널을 필요에 따라 설치가 가능하므로, 미관이 우수한 터널을 시공할 수 있고, 터널지반조건에 따라 와이어 메쉬 또는 철근망이 내장된 고강도숏크리트를 2중 또는 3중 이상으로 설치할 수 있어 라이닝의 인장강도를 극대화할 수 있는 다른 효과를 가진다.

Claims (11)

1. 굴착 완료된 터널 굴착면에 소정두께로 타설된 숏크리트;

   상기 숏크리트의 하부에 설치되며, 배면암반의 균열부로부터의 누수를 배수처리하기 위한 수단; 및

   상기 배수처리수단이 내장되도록 하여 타설되며, 그 내부에 보강부재가 설치된 적어도 한 층이상의 고강도 숏크리트

   를 포함하는 숏크리트 라이닝장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 숏크리트 타설후에 보강을 위하여 재차 소정두께만큼 설치된 보강용 숏크리트를 더 포함하는 숏크리트 라이닝장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 배수처리수단은

   상기 숏크리트의 하부면에 소정 간격으로 설치되며 터널 배수구측으로 누수의 이동경로가 형성된 배수관; 및

   상기 배수관과 숏크리트의 접촉면에 설치되어 배수관을 흐르는 물이 외부로누출되는 것을 방지하기 위한 부직포를 포함하는 숏크리트 라이닝장치.
4. 제 3 항에 있어서.

   상기 배수관은 연질의 PVC관으로 이루어진 숏크리트 라이닝장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보강부재가 소정 직경의 와이어 또는 철근중 어느 하나를 가로, 세로로 엮어서 소정크기의 메쉬를 갖도록 한 그물망으로 이루어진 숏크리트 라이닝장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 고강도 숏크리트의 하부에 미장용으로 설치된 패널을 더 포함하는 숏크리트 라이닝장치.
7. 굴착 완료된 터널굴착면에 지보재를 설치한 후, 1차 숏크리트를 타설하는 제1단계;

   상기 숏크리트의 균열부에 유도배수관로를 설치하는 제2 단계;

   상기 숏크리트의 하부에 소정 간격을 두고 보강부재를 설치하는 제3 단계; 및

   상기 보강부재가 함몰되도록 고강도 숏크리트를 타설하는 제4 단계

   를 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제1 단계는 숏크리트 하부에 보강용 숏크리트를 소정 두께만큼 재차 타설하는 제5 단계를 더 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제2 단계는 유도배수관과 숏크리트면의 접촉부에 기밀기능을 수행하는 부직포를 부착하는 제6 단계를 더 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제3 단계의 보강부재는 와이어 또는 철근중 어느 하나를 소정 메쉬를 갖는 그물망형태로 제작하여 설치하는 제7 단계를 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법.
11. 제 7 항 내지 제 9 항에 있어서,

    상기 5단계 수행후 최종 마감을 위해 미장용 패널을 설치하는 제8 단계를 더 포함하는 숏크리트 라이닝 시공방법.