KR200241046Y1 - 터널 지보용 리브 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 터널 지보용 리브 구조에 관한 것으로, 리브(13)의 웨이브(13c)를 따라 이에 다수의 결합구멍(13d)이 등간격으로 형성되고, 리브(13)의 상부플랜지(13a) 및 이에 대응되는 하부플랜지(13b)에 각각 관통구멍(13e)이 형성된 터널 지보용 리브 구조를 구비하였다.

그러므로, 굴착된 터널 내면에 1차 쇼크리트(11)를 도포하고 이에 와이어매쉬(12), 리브(13)를 지지시키며 천공기로 리브(13)의 결합구멍(13d)을 통해 터널 상부에 천공(14)을 형성시킨 후 리브(13)의 결합구멍(13d) 및 터널 상부의 천공(14)에 포폴링(15)을 끼워 고정시키면, 천공(14)각도를 비교적 작게 유지할 수 있어, 포폴링(15)의 설치각도가 매우 작게 형성되므로 과다 여굴이 발생되지 않으며, 이에 따라 여굴에 매워지는 쇼크리트가 감소되므로 시공비를 절감할 수 있다.

또한, 상부플랜지(13a) 및 하부플랜지(13b)에 형성된 관통구멍(13e)에 유공관(19)을 삽입한 후 2차 쇼크리트(16)를 타설하고, 리브(13)를 중심으로 좌우측 2차 쇼크리트(16)가 모두 타설된 후 미리 설치된 유공관(19)으로 시멘트 밀크를 주입하여 공극을 채움으로써 공극 발생을 방지시킬 수 있으며, 이에 따라 공극에 지하수가 유입되는 종래 문제가 해결된다.

Description

터널 지보용 리브 구조{rib structure for tunnel}

본 고안은 터널 지보용 리브 구조에 관한 것으로, 특히 천공 각도를 작게 형성시킬 수 있어 과다 여굴을 발생되지 않고 리브 외측부에 형성된 공동을 시멘트 밀크로 밀실하게 채울 수 있는 터널 지보용 리브 구조에 관한 것이다.

암은 일반적으로 절리가 있고, 건설코자하는 터널을 따라서 풍화암, 연암, 보통암, 경암등 암의 강도가 다양하게 나타나며, 도심지에 건설하는 터널인 경우 연약한 지반에 터널을 건설하는 것이다.

이러한 현실에 비추어 볼때 보조지보 설치는 필수적이며, 그 설치는 터널 굴착 후 내공 변형이 많이 발생되기 전에 가능한한 빨리 설치하는 것이 좋다. 이러한 보조지보 중에는 락볼트, 쇼크리트, 리브, 포폴링, 와이어매쉬 등이 있다.

락볼트는 절리가 있는 암을 깁는 역할을 하고, 쇼크리트는 굴착면이 거칠어 응력집중이 생기는 것을 완화하여 주며, 리브는 터널의 형상 및 뼈대 역할을 담당한다. 포폴링은 대체로 연약한 지반에서 사용되는데 굴착 충격에 터널 상단이 붕괴되는 것을 막아 주는 역할을 하며, 와이어매쉬는 굴착면 전체를 지지하며 낙석 방지등의 역할을 한다.

이러한 보조지보를 이용한 터널 굴착 시공 순서는 도1에 도시한 바와 같이 이루어지는바, 굴착, 1차 쇼크리트(1)(씰링), 와이어매쉬(2) 및 리브(3) 설치, 포폴링(5) 지지, 2차 쇼크리트(6), 락볼트(7) 고정, 3차 쇼크리트(8), 굴착의 순서로 진행된다.

여기서 포폴링(5)을 설치하기 위해 리브(3) 외측 플렌지 바깥쪽에서 드릴로 천공(4)하였는데, 이 경우 천공기(레그드릴, 점보드릴 등)의 기계적인 한계로 인해 천공(4)의 각도가 커지게 되고, 이에 따라 여굴이 크게 발생하게 되며, 발생된 여굴을 쇼크리트로 채워야 하므로 시공비가 과다 지출되는 문제가 발생된다.

또한 리브의 플랜지 배면에 2차 쇼크리트가 밀실하게 충진되지 않고 공극으로 남아 있어 터널 배면에서 지하수가 유입되는 경로가 되는 문제가 있었다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 천공의 형성 각도를 작게 형성시킬 수 있어 여굴 발생을 최소화시킬 수 있고, 리브의 플랜지 배면에 발생된 공극을 밀실하게 채워주도록 한 터널 지보용 리브 구조를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안 터널 지보용 리브 구조는, 터널 내부에 밀착설치되어 그 내부를 지지하고, 단면이 Ｈ형상을 가지도록 서로 평행을 이루는 상부플랜지 및 하부플랜지, 그리고 이들 중앙에 이들과 일체로 형성된 웨이브로 이루어진 리브 구조에 있어서, 리브의 웨이브를 따라 이에 다수의 결합구멍이 등간격으로 형성되고, 리브의 상부플랜지 및 이에 대응되는 하부플랜지에 각각 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 굴착된 터널 내면에 1차 쇼크리트를 도포하고 이에 와이어매쉬, 리브를 지지시키며 천공기로 리브의 결합구멍을 통해 터널 상부에 천공을 형성시킨 후 리브의 결합구멍 및 터널 상부의 천공에 포폴링을 끼워 고정시키면, 천공각도를 비교적 작게 유지할 수 있어, 포폴링의 설치각도이 매우 작게 형성되므로 과다 여굴이 발생되지 않고, 이에 따라 여굴에 매워지는 쇼크리트가 감소되므로 시공비를 절감할 수 있다.

또한, 상부플랜지 및 하부플랜지에 형성된 관통구멍에 유공관을 삽입한 후 2차 쇼크리트를 타설하고, 리브를 중심으로 좌우측 2차 쇼크리트가 모두 타설된 후 미리 설치된 유공관으로 시멘트 밀크를 주입하여 공극을 채움으로써 공극 발생을 방지시킬 수 있으며, 이에 따라 공극에 지하수가 유입되는 종래 문제를 해결하는 효과가 있다.

도1은 종래 터널 지보용 리브 구조를 보이는 개략적 단면도

도2 및 도3은 일반적인 터널 내부를 보이는 개략적 단면도 및 그 A-A'선 단면도

도4는 본 고안 터널 지보용 리브 구조를 보이는 개략적 단면도

도5는 도4의 부분 확대 단면도

도6은 도5의 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 ; 1차 쇼크리트 12 ; 와이어매쉬

13 ; 리브 13d ; (리브의)결합구멍

13e ; (리브의)관통구멍 15 ; 포폴링

16 ; 2차 쇼크리트 17 ; 락볼트

18 ; 3차 쇼크리트 19 ; 유공관

본 고안의 구체적 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도2는 일반적인 굴착된 상태의 터널을 보이는 개략적 정단면도이고, 도3은 도2의 A-A'선 단면도이며, 도4는 본 고안에 따른 터널 지보용 리브 구조를 보이는 개략적 단면도로써, 소정 깊이의 터널이 굴착되면 그 내면 둘레에 1차 쇼크리트(11)를 도포하고, 1차 쇼크리트(11)가 응고되면 그 둘레에 와이어매쉬(12)를 두른다.

그리고 와이어매쉬(12)를 지지하도록 터널 내부에 등간격으로 본 고안의 특징인 리브(13)를 설치한다.

여기서 리브(13)는 도6에 도시한 바와 같이 터널의 내주면에 밀착되도록 원호형상을 가지며, 2개 이상의 단위 리브를 서로 결합하여서 호형상의 큰 리브(13)를 구성할 수 있다.

이러한 리브(13)는 터널 내부에 밀착설치되어 그 내부를 지지하고, 단면이 Ｈ형상을 가진다. 즉, 상부플랜지(13a)와 하부플랜지(13b)가 서로 평행을 이루도록 절곡 형성되고, 이들 사이의 중간 부분에는 이들과 일체로 웨이브(13c)가 형성되어있으며, 이 리브(13)의 웨이브(13c)를 따라 이에 다수의 결합구멍(13d)이 등간격으로 형성되어 있다.

따라서 리브(13)의 결합구멍(13d)을 통해 터널 상부의 천공(14) 작업을 할 수 있어 천공(14)의 형성각도를 작게 유지할 수 있게 되며, 이에 따라 포폴링(15)이 결합구멍(13d)을 통과한 후 터널 상부의 천공(14)에 고정될시 포폴링(15)의 설치각도를 작게 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 하여 도4와 같이 포폴링(15)의 설치각도를 작게 유지시킨 후 2차 쇼크리트(16)를 도포하게 되며, 리브(13) 사이에 락볼트(17)를 고정시키고, 최종적으로 3차 쇼크리트(18)를 도포하게 된다.

이러한 구성의 본 고안 터널 지보용 쇼크리트 구조는, 굴착을 한 후 굴착된 터널 내부에 1차 쇼크리트(11)를 바르고 적정시간 경과하 응고되면 이에 와이어매쉬(12)를 두른다. 그리고 와이어매쉬(12)를 지지하고 전체 터널 내부를 지지하도록 본 고안의 특징인 리브(13)를 등간격으로 지지시킨다.

이와 같은 한 후 리브(13)의 결합구멍(13d)을 통해 터널 상부를 천공기로 천공(14)시키고 리브(13)의 결합구멍과 터널에 형성된 천공(14)에 포폴링(15)을 끼우며, 그 둘레에 2차 쇼크리트(16)를 친다.

그리고 터널 내부에 락볼트(17)를 고정시키고, 다시 3차 쇼크리트(18)를 도포하여 일정 폭내의 터널 시공을 완료한다. 이와 같이 소정 깊이의 터널 시공이 완료되면 다시 상술한 방법과 동일하게 터널 진행방향에 따라 굴착해 나간다.

여기서 포폴링(15)을 삽입시킨 후 포폴링(15) 하부의 암반이 발파 또는 기계굴착시에 떨어지게 되는바, 리브(13)의 결합구멍(13d)에 의해 천공(14) 및 포폴링(15)의 설치 각도가 수평상태에서 상측으로 약간 들린 상태로 형성 및 고정되며, 이에 따라 포폴링(15) 하부의 암반 량이 종래의 방법보다 적게 된다.

암반을 많이 떨어내면 떨어낼수록 그 빈자리를 메워야 하는 쇼크리트를 양이 증가되며, 전체 터널 공사를 감안할때 쇼크리트의 소비를 엄청나게 된다.

따라서 이와 같이 포폴링(15)의 설치각도를 줄여서 떨어내는 암반량을 감소시키면 쇼크리트의 량이 감소되어 시공비가 훨씬 절감된다.

또한 본 고안 터널 지보용 리브 구조는 플랜지 상부에 공극이 형성되었던 종래 문제를 해결할 수 있는바, 먼저, 상부플랜지(13a) 및 하부플랜지(13b)에 형성된 관통구멍(13e)에 유공관을 삽입시킨다.

그리고 2차 쇼크리트(16)를 타설하고, 리브(13)를 중심으로 좌우측 2차 쇼크리트(16)가 모두 타설되면 미리 설치된 유공관으로 시멘트 밀크를 주입하여 공극을 채우게 된다.

그러므로 공극이 시멘트 밀크로 채워지므로 터널 배면에서 발생되는 지하수가 유공관을 따라 터널 바닥으로 배수된다.

이와 같이 본 고안 리브(13)의 웨이브(13c)에 결합구멍(13d)을 형성시켜서, 포폴링(15)의 설치각도를 작게 할 수 있고, 나머지 결합구멍에 리브의 간격재를 설치할 수 있으며, 상부플랜지(13a) 및 하부플랜지(13b)에 각각 관통구멍(13e)을 형성시켜서, 플랜지 상부의 공극 발생 방지 및 터널 배면에서 발생되는 지하수를 확실하게 배수시킬 수 있게 된다.

여기서 리브가 스틸(steel)로 이루어진다면 H형강을 터널 형식에 맞추어 벤딩한 후 이에 결합구멍(13d)과 관통구멍(13e)을 형성시켜야 하는데, 스틸재의 리브에 수개의 구멍을 형성하려면 상단한 비용이 발생할 것이다.

따라서 본 고안 리브(13)는 유리 섬유, 탄소 섬유 등이 첨가된 복합재료를 사용하면 구멍이 성형된 제품 제작이 가능하고, 철보다 가벼워(대략, 철의 무게의 1/5임) 시공성이 우수하고, 녹이 슬지 않으므로 종래의 스틸리브보다 경제적인 시공이 가능해 진다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 터널 지보용 리브 구조에 의하면, 굴착된 터널 내면에 1차 쇼크리트(11)를 도포하고 이에 와이어매쉬(12), 리브(13)를 지지시키며 천공기로 리브(13)의 결합구멍(13d)을 통해 터널 상부에 천공(14)을 형성시킨 후 리브(13)의 결합구멍(13d) 및 터널 상부의 천공(14)에 포폴링(15)을 끼워 고정시키면, 천공(14)각도를 비교적 작게 유지할 수 있어, 포폴링(15)의 설치각도가 매우 작게 형성되므로 과다 여굴이 발생되지 않으며, 이에 따라 여굴에 매워지는 쇼크리트가 감소되므로 시공비를 절감할 수 있다.

또한, 상부플랜지(13a) 및 하부플랜지(13b)에 형성된 관통구멍(13e)에 유공관(19)을 삽입한 후 2차 쇼크리트(16)를 타설하고, 리브(13)를 중심으로 좌우측 2차 쇼크리트(16)가 모두 타설된 후 미리 설치된 유공관(19)으로 시멘트 밀크를 주입하여 공극을 채움으로써 공극 발생을 방지시킬 수 있으며, 이에 따라 공극에 지하수가 유입되는 종래 문제를 해결하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 터널 내부에 밀착설치되어 그 내부를 지지하고, 단면이 Ｈ형상을 가지도록 서로 평행을 이루는 상부플랜지 및 하부플랜지, 그리고 이들 중앙에 이들과 일체로 형성된 웨이브로 이루어진 리브 구조에 있어서,

   상기 리브(13)의 웨이브(13c)를 따라 이에 다수의 결합구멍(13d)이 등간격으로 형성되고, 상기 리브(13)의 상부플랜지(13a) 및 이에 대응되는 하부플랜지(13b)에 각각 관통구멍(13e)이 형성된 것을 특징으로 하는 터널 지보용 리브 구조.