KR200415268Y1 - Tunnel structure for underground tunnel formation - Google Patents
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Abstract
본 고안은 지하터널 형성용 터널구조물에 관한 것으로서, 지하터널의 단면형상에 따라 시공되는 강관의 연결구조 및 보강구조 등을 개선 및 추가하여 소형 강관을 활용해 시공할 수 있도록 구성한 지하터널 형성용 터널구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel structure for underground tunnel formation, and an underground tunnel formation tunnel constructed to be constructed using a small steel pipe by improving and adding a connection structure and a reinforcement structure of a steel pipe constructed according to the cross-sectional shape of the underground tunnel. It is about a structure.
상기한 본 고안은 지하터널의 내부공간을 형성하는 터널부의 외곽에 지하터널 단면형상에 따라 배열되도록 소형 강관들을 압입 시공하고, 상기 강관들이 형성하는 내부공간 굴착 후 상기 강관들 안쪽으로 상기 강관들을 지지하면서 강성 보강을 위한 강재지지보를 터널 길이방향의 소정 간격으로 설치한 후, 상기 강관들과 각 강재지지보 사이에는 하중 전달이 가능하도록 밀착 개재되는 틈새지지부재들을 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이러한 본 고안에 의하면, 강재지지보 및 틈새지지부재, 강관들의 일체화 거동을 위한 캡 빔, 강관 내 원형 철근망, 숏크리트 보강 시공에 의해 지반응력에 대해 충분하게 저항할 수 있는 소형 강관의 강성을 확보할 수 있으므로, 소형 강관 활용에 따른 재료비 및 장치비용, 설비비용 등 공사비의 절감과 공기 단축의 효과가 있고, 대형 강관 사용에 따른 제반 문제점이 해결된다.According to the present invention, the small steel pipes are press-fitted to be arranged along the cross section of the underground tunnel to form the inner space of the underground tunnel, and after the excavation of the inner space formed by the steel pipes, the steel pipes are supported inside the steel pipes. While installing the steel support for stiffness reinforcement at a predetermined interval in the longitudinal direction of the tunnel, between the steel pipes and each of the steel support is characterized in that the gap between the support member is made to be installed in close contact to enable the transfer of load. According to the present invention, the rigidity of the small steel pipe that can sufficiently resist the ground reaction force by the steel support and the gap support member, the cap beam for the integrated behavior of the steel pipe, the circular reinforcing bar in the steel pipe, the shotcrete reinforcement construction Since it is possible to reduce the construction cost, such as material costs, equipment costs, equipment costs, etc., due to the use of small steel pipes, there is an effect of reducing the air, and all problems caused by the use of large steel pipes are solved.
지하터널, 터널구조물, 강관, 강재지지보, 틈새지지부재, 쉴드 Underground tunnel, tunnel structure, steel pipe, steel support beam, gap support member, shield
Description
도 1a와 도 1b는 본 고안의 터널구조물이 적용된 경우의 지하터널 횡단면도,1a and 1b is a cross-sectional view of the underground tunnel when the tunnel structure of the present invention is applied,
도 2는 본 고안의 터널구조물에 의한 지하터널 시공과정을 순서대로 나타낸 블록도, Figure 2 is a block diagram showing the process of underground tunnel construction by the tunnel structure of the present invention in order,
도 3은 본 고안의 터널구조물에서 강관의 시공과정을 설명하기 위한 시공 개략도,3 is a construction schematic for explaining the construction process of the steel pipe in the tunnel structure of the present invention,
도 4는 본 고안에 따른 터널구조물에서 길이방향 전후로 연속 배치되는 강관의 연결구조를 나타낸 종단면도,Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing a connection structure of steel pipes arranged continuously in the longitudinal direction in the tunnel structure according to the present invention,
도 5a와 도 5b는 본 고안의 터널구조물에서 이웃 배치된 강관의 연결구조를 나타낸 횡단면도,5a and 5b is a cross-sectional view showing the connection structure of the steel pipes arranged in the neighboring tunnel structure of the present invention,
도 6은 본 고안에서 지하터널 구간의 발진구 또는 도달구에서 강관의 돌출된 단부를 일체로 연결하고 있는 캡 빔의 시공상태를 도시한 사시도,Figure 6 is a perspective view showing the construction state of the cap beam which is integrally connecting the protruding end of the steel pipe in the oscillation or reach of the underground tunnel section in the present invention,
도 7a와 도 7b는 본 고안에서 강재지지보와 강관 사이에 설치되는 틈새지지부재의 시공예를 도시한 확대 단면도,7a and 7b is an enlarged cross-sectional view showing a construction example of the gap support member installed between the steel support beam and the steel pipe in the present invention,
도 8은 본 고안에서 강관 안쪽으로 숏크리트가 타설된 시공상태를 도시한 횡 단면도.8 is a cross-sectional view showing a construction state in which shotcrete is poured into the steel pipe in the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 터널구조물 11 : 강관10: tunnel structure 11: steel pipe
11a ~ 11e : 강관 12 : 가이드 링 부재11a to 11e: steel pipe 12: guide ring member
13a, 13b : 슬롯 14a, 14b : ㄷ-형강13a, 13b:
15a, 15b : T-형강 16a, 16b : 앵글15a, 15b: T-
17 : 원형 철근망 18 : 그라우팅부17: circular rebar network 18: grouting section
19 : 강재지지보 19a : 지지말뚝19:
20a, 20b : 틈새지지부재 21 : 캡 빔20a, 20b: clearance support member 21: cap beam
22 : 숏크리트 23 : 방수시트22: shotcrete 23: waterproof sheet
24 : 콘크리트 30 : 터널부24: concrete 30: tunnel portion
본 고안은 지하터널을 형성하는 터널구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하터널의 단면형상에 따라 시공되는 강관의 연결구조 및 보강구조 등을 개선 및 추가하여 소형 강관을 활용해 시공할 수 있도록 구성한 지하터널 형성용 터널구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel structure forming an underground tunnel, and more specifically, to improve and add a connection structure and a reinforcement structure of a steel pipe constructed according to the cross-sectional shape of the underground tunnel, and to be constructed using a small steel pipe. It relates to a tunnel structure for underground tunnel formation.
오늘날 고도의 산업화에 따른 도심의 인구 집중과 과밀현상에 의하여 도심지 에서 각종 기반시설 확충의 필요성이 점차 증대되고 있다.Today, due to the high concentration of industrialization and the overcrowding of urban centers, the necessity of expanding various infrastructures in urban centers is increasing.
확장이 필요한 도심 기반시설로는 전력구, 통신구, 상/하수도관, 가스관, 지하주차장, 지하상가, 지하철 터널, 공동구 등이 있으며, 이러한 기반시설들을 도심지에 설치하기 위해서는 이미 설치된 기존 구조물의 하부를 부득이 활용하여야 한다.The urban infrastructures that need to be expanded include electric power outlets, communication districts, water and sewage pipes, gas pipes, underground parking lots, underground shopping malls, subway tunnels, and public areas. Must be used.
특히, 기존 구조물의 하부를 이용한 신설 구조물을 축조하기 위해서는 기 설치된 시설물의 변형을 방지하면서 기능을 유지하기 위한 적절한 보강공법이나 대책공법이 필요하다.In particular, in order to build a new structure using the lower part of the existing structure, an appropriate reinforcement method or countermeasure method is required to maintain the function while preventing deformation of existing installations.
한편, 지하구조물을 구축하기 위해서는 각종 관체를 지하에 매설해야 하며, 종래에는 관체를 매설하기 위하여 관체의 매설깊이에 따라 지반을 개착공법으로 굴착하는 방식을 이용하였다. On the other hand, in order to build an underground structure, it is necessary to bury various pipes in the basement, and in the related art, in order to bury the pipes, the ground is excavated by an opening method according to the depth of the pipe.
그러나, 상기와 같이 관체를 차량이나 기차가 통행하는 도로, 철도 등의 지하에 매설하기 위하여 지반을 개착하여 굴착하게 될 경우 교통에 많은 지장을 주게 된다.However, as described above, when the ground is excavated to excavate the tube in the basement of the road, railroad, etc. through which a vehicle or a train passes, it causes a lot of obstacles in traffic.
또한 굴착된 흙은 일단 공사현장에 쌓아놓아야 하기 때문에 그 쌓아놓은 흙이 도로를 점거하게 되어 차량통행을 방해할 뿐만 아니라 굴착된 흙이 공사현장 주변에 사방으로 흩어지게 되고, 굴토된 흙에 물기가 있을 경우에는 진흙탕 물이 도로로 흘러 공사현장을 오염시키게 된다. In addition, the excavated soil must be piled up at the construction site, so that the accumulated soil occupies the roadway and prevents traffic, and the excavated soil is scattered all around the construction site. If present, muddy water will flow to the road and contaminate the construction site.
그리고, 지반을 굴착하여 관체를 매설한 다음 굴착된 지반을 굴토된 흙으로 되메우기를 한 뒤 다져주는 작업을 하더라도 그 되메워진 흙을 굴착하기 전의 지반 상태만큼 단단히 다져줄 수 없기 때문에 개착에 의한 굴착공법으로 관체를 매설한 지점의 지반이 시간이 지남에 따라 점차 다져지면서 침하되는 현상이 나타나고, 이에 차량통행에 불편을 주는 등 문제점이 발생하게 된다.And, even if the ground is excavated, the pipe is buried, and then the ground is backfilled with excavated soil and then compacted so that it cannot be as firmly ground as before the excavated soil. As the ground at the point where the pipe was buried becomes gradually compacted over time, the settlement occurs, which causes inconveniences such as inconvenience to traffic.
또한 개착식 굴착공법은 인력과 시간이 많이 소요되어 공사기간이 길고 공사비가 많이 드는 문제가 있다.In addition, the excavation excavation method is a problem that takes a lot of manpower and time, long construction period and high construction cost.
따라서, 개착식 굴착공법의 문제점을 해결하기 위한 공법으로서, 강관을 수평으로 타입하는 방법과, 유압으로 밀어 넣는 방법이 이용되고 있다.Therefore, as a method for solving the problem of the sticking excavation method, a method of horizontally type a steel pipe and a method of hydraulically pushing it is used.
전자의 강관타입식 공법은 강관을 해머 등으로 타격하여 압입시키는 공법으로, 발진구와 도달구를 시공한 다음 발진구로부터 강관을 타격 추진하고, 이어 후속관을 부설 및 접합용접한 뒤 타격 추진을 반복하여 도달구까지의 강관 추진을 완료하며, 이후 공압(또는 수압)으로 관내의 흙을 빼는 과정으로 진행된다. The former steel pipe type method is a method of pressing and injecting steel pipe by hammer, etc., after constructing the oscillation port and the reaching port, and then striking the steel pipe from the oscillation port, and then laying and joining the subsequent pipe, welding and welding repeatedly. Complete the propulsion of the steel pipe to the reaching port, and then proceeds to pneumatic (or water pressure) to remove the soil in the pipe.
이러한 강관타입식은 점결력이 약한 점토질 등 연약지반에 비교적 소구경 강관을 타입시키는데 적용되고 파이프 루프(pipe roof) 공법 시공시에 많이 적용되고 있으나, 장거리와 다양한 관 및 토질에 적용하기 어렵고, 소음 및 진동이 크며, 해머의 타격방향에 따라 강관의 타입방향이 쉽게 바뀔 뿐만 아니라 타입되는 강관이 지반의 저항(반력)이 약한 쪽으로 쏠리는 현상으로 인해 강관이 매설하고자 하는 타입방향으로 똑바르게 타입되지 않고 삐뚤어진 방향으로 타입되는 등 오차가 크게 나타나는 문제점이 있다.This type of steel pipe type is applied to type relatively small diameter steel pipe in soft ground such as clay material with weak coking force, and it is applied to pipe roof construction method, but it is difficult to apply to long distance and various pipes and soils. The vibration is high and not only the type direction of the steel pipe is easily changed according to the hammering direction, but also the type of steel pipe is oriented in the direction of weak ground resistance (reaction force). There is a problem in that the error is large, such as the direction.
이러한 문제점으로 인하여 실제 강관을 매설하는 공사현장에서는 강관타입식 공법을 회피하고 있는 실정이며, 직경이 크면 클수록 해머의 크기 및 중량도 커져 야 하기 때문에 초대형 해머타격장비를 구비해야 하는 것도 회피이유 중 하나로 지적되고 있다.Due to these problems, the actual construction site for embedding steel pipe avoids the steel pipe type method, and the larger the diameter, the greater the size and weight of the hammer. It is pointed out.
반면 강관압입식 공법은 강관을 유압잭을 이용하여 밀어서 압입시키는 공법이며, 지하에 터널 등의 거대한 구조물을 구축하는 NTR 공법(New Tubular Roof Method) 등에 널리 적용되고 있다. On the other hand, the steel pipe pressurization method is a method of pushing a steel pipe by pushing it with a hydraulic jack, and is widely applied to the NTR method (New Tubular Roof Method) for constructing a huge structure such as a tunnel underground.
상기 NTR 공법은 강관을 압입하고 내부를 굴착한 후 시설물을 설치하는 공법으로, 이 공법에서 지하구조물의 형성을 위한 구조물로 사용되는 강관의 압입과정을 설명하면 다음과 같다.The NTR method is a method of installing a facility after pressing the steel pipe and excavating the inside, and describes the press-fit process of the steel pipe used as a structure for the formation of underground structures in this method.
먼저 지질조사, 지하 지장물 조사 및 시공준비를 마친 후 발진구와 도달구를 시공하고, 발진구 내에 지하구조물의 크기 및 방향에 따라 구조 계산된 반력벽을 설치한 후, 강관 받침대와 유압 유닛 및 잭 등의 추진 유압시스템을 설치한다.First, after completing geological survey, underground obstacle survey and preparation for construction, construct oscillation port and reaching port, and install reaction force wall calculated according to the size and direction of underground structure in the oscillation port. Install a propulsion hydraulic system.
이후 정확하게 위치측량을 실시한 후 선도관에 압입방향조정장치를 부착 설치하고, 선도관을 추진 유압시스템에 연결하여 강관 압입 및 굴착을 위한 준비작업을 완료한다.After precisely performing the position measurement, the press pipe direction adjusting device is installed and installed on the lead pipe, and the lead pipe is connected to the propulsion hydraulic system to complete the preparation for pressing and digging the steel pipe.
이어서 유압 유닛과 잭을 이용한 선도관 추진과 관내 토사 굴착 및 반출을 반복하고, 후속관 접합용접 후 추진과 굴착을 반복하여 발진구로부터 도달구까지 강관들을 단계적으로 압입한다. Subsequently, the propulsion of the lead pipe using the hydraulic unit and the jack and the excavation and removal of the sediment in the pipe are repeated, and after the joint welding of the subsequent pipe, the propulsion and the excavation are repeated to press the steel pipes step by step from the oscillation port to the arrival port.
이러한 과정에서 관내 토사는 인력으로 굴착하여 레일 및 운반차량을 이용해 갱외로 운반하고, 강관의 압입 시공이 모두 완료되면 갱외 그라우팅을 실시한다.In this process, the sediment inside the pipe is excavated by manpower and transported out of the pit using a rail and a transport vehicle, and when the press-fitting construction of the steel pipe is completed, the out-of-ground grouting is performed.
한편, NTR 등 공지된 터널 공법을 이용하여 지하터널을 형성하기 위해서는 터널 외부로부터 발생하는 응력에 견딜 수 있도록 강관 등을 포함한 터널구조물을 반드시 설치하여야 한다. On the other hand, in order to form an underground tunnel by using a known tunneling method such as NTR, a tunnel structure including a steel pipe must be installed to withstand the stress generated from the outside of the tunnel.
통상적으로 위에서 설명한 시공방법을 이용하여 아치(arch)형 또는 상자형 등 지하터널의 형상에 따라 대형 강관들을 압입한 뒤 인력으로 관 내부 토사를 굴착 후 반출하고, 이후 강관 내부 및 강관 외면을 그라우팅한 뒤 강관 내측 터널 면을 일정 깊이로 굴착한 다음, 강관의 1/2을 절단하여 제거한 뒤 내측으로 콘크리트를 타설하여 지하터널 형성용 구조물을 설치하게 된다.In general, by injecting large steel pipes according to the shape of an underground tunnel such as an arch type or a box type by using the construction method described above, excavating and removing the soil inside the pipe by manpower, and then grouting the inside of the steel pipe and the outside of the steel pipe. After drilling the inner surface of the tunnel behind the steel pipe to a certain depth, and then cut half of the steel pipe to remove it, and then to install the structure for underground tunnels by pouring concrete inward.
그러나, 종래의 터널구조물에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional tunnel structure has the following problems.
1)소형 강관에 대한 강성 보강이 미흡하여 대형 강관(직경 2,000 ~ 2,500mm)을 사용하고 있으며, 이로 인해 재료비 및 장치비용, 설비비용 등 전체적으로 상당한 공사비와 공기가 소요된다.1) Due to the lack of rigidity reinforcement for small steel pipes, large steel pipes (diameter 2,000 ~ 2,500mm) are used, which requires considerable construction cost and air as a whole.
2)대형 강관을 사용하는 경우 추진과정에서 상당한 추진력을 필요로 하고, 인력으로 굴착하면서 강관을 추진해야 하는 바, 공기와 공사비 측면에서 많은 불확실성을 가지며, 지층 조건이나 지하수의 영향을 크게 받는다.2) The use of large steel pipes requires considerable propulsion in the process of propulsion, and the steel pipes must be propelled while excavating with manpower. There is a lot of uncertainty in terms of air and construction costs, and it is greatly affected by the ground conditions and groundwater.
3)대형 강관을 사용하므로 지중 굴착량이 많고, 관 내부 토사를 굴착 및 반출함에 있어서 많은 인력과 시간을 필요로 하며, 반출 토사의 양과 강관 내부에 타설되는 콘크리트의 양이 상당하다. 3) Because of the use of large steel pipes, there is a lot of underground excavation, it takes a lot of manpower and time to excavate and take out the soil inside the pipe, and the amount of the soil taken out and the amount of concrete poured inside the steel pipe are considerable.
4)강관 추진과정에서 후속관의 연결을 위해 용접을 필요로 하는 바, 신속하고 안정적인 강관 추진이 불가능하다.4) In the process of steel pipe propulsion, welding is required for the connection of subsequent pipes, so it is impossible to promote steel pipes quickly and stably.
5)대형 강관 대신 소형 강관을 사용할 수 있으나, 소형 강관 적용시에는 지 반응력에 대해 충분하게 저항할 수 있는 강관의 강성을 확보하기가 어렵다.5) Small steel pipes may be used instead of large steel pipes, but when small steel pipes are applied, it is difficult to secure the rigidity of steel pipes that can sufficiently resist the ground reaction force.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 강재지지보 및 틈새지지부재, 강관들의 일체화 거동을 위한 캡 빔, 강관 내 원형 철근망, 숏크리트 보강 시공에 의해 지반응력에 대해 충분하게 저항할 수 있는 소형 강관의 강성을 확보할 수 있으므로, 소형 강관 활용에 따른 재료비 및 장치비용, 설비비용 등 공사비의 절감과 공기 단축의 효과가 있고, 대형 강관 사용에 따른 제반 문제점을 해결할 수 있는 지하터널 형성용 터널구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and it is sufficient for the ground reaction force by the steel support and the gap support member, the cap beam for the integrated behavior of the steel pipes, the circular reinforcing bar in the steel pipe, the shotcrete reinforcement construction. As it can secure the rigidity of small steel pipes that can withstand a lot of resistance, it can reduce the construction cost such as material cost, equipment cost, and equipment cost by using small steel pipe, and shorten the air, and can solve all problems caused by using large steel pipe. The purpose is to provide a tunnel structure for the formation of underground tunnels.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 고안은, 지하터널을 형성하는 터널구조물에 있어서,The present invention, in the tunnel structure to form an underground tunnel,
상기 지하터널의 내부공간을 형성하는 터널부의 외곽에 지하터널 단면형상에 따라 배열되도록 소형 강관들을 압입 시공하고, 상기 강관들이 형성하는 내부공간 굴착 후 상기 강관들 안쪽으로 상기 강관들을 지지하면서 강성 보강을 위한 강재지지보를 터널 길이방향의 소정 간격으로 설치한 후, 상기 강관들과 각 강재지지보 사이에는 하중 전달이 가능하도록 밀착 개재되는 틈새지지부재들을 설치하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Press-fit small steel pipes so as to be arranged according to the underground tunnel cross-sectional shape outside the tunnel part forming the inner space of the underground tunnel, and after the excavation of the inner space formed by the steel pipes, support the steel pipes inside the steel pipes and reinforce the rigidity. After installing the steel support for a predetermined interval in the longitudinal direction of the tunnel, it is characterized in that the gap between the steel pipe and each of the steel support is installed by installing a gap support member in close contact to enable the transfer of load.
특히, 상기 강관들 사이 연결부에 차수 및 지반 안정을 위한 그라우팅부가 시공되고, 상기 강관들과 각 강재지지보 사이 및 상기 터널부의 내측면을 이루는 강관들 안쪽면에 숏크리트가 타설되어 보강되며, 시공된 상기 숏크리트 안쪽면에 방수시트가 부착된 뒤 상기 방수시트 안쪽으로 콘크리트가 타설되어 터널 벽면을 형성하는 것을 특징으로 한다.In particular, the grouting portion for the order and the ground stability between the connection between the steel pipes is constructed, and shotcrete is poured into the inner surface of the steel pipes forming the inner surface of the tunnel and between the steel pipes and each of the steel support and reinforced, After the waterproof sheet is attached to the inside of the shotcrete, concrete is poured into the waterproof sheet to form a tunnel wall surface.
또한 상기 각 강관의 전단부 안쪽으로 가이드 링 부재가 용접 설치되어, 상기 강관들 중 길이방향 전후로 연속 배치된 강관들 사이에서 후속관의 전단부 바깥쪽으로 돌출 연장된 상기 가이드 링 부재가 전방 강관의 후단부 안쪽으로 끼워져 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide ring member is welded to the inside of the front end of each of the steel pipe, the guide ring member protruding outward of the front end of the subsequent pipe between the steel pipes arranged continuously in the longitudinal direction of the steel pipe after the front steel pipe It is characterized in that the end is fitted into the connection.
또한 상기 강관들 중 측방으로 나란하게 이웃 배치된 강관 사이에 슬라이드식으로 끼움 결합되는 측방연결수단이 구비되어, 이웃 배치된 강관들이 상기 측방연결수단에 의해 결합되어 일체 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the side of the steel pipe is provided with a side connecting means that is slidably fitted between the adjacently arranged steel pipe side by side, characterized in that the adjacent steel pipes are coupled by the side connecting means are integrally connected.
또한 상기 측방연결수단은, 일측의 강관 내부에 강관 길이방향을 따라 길게 ㄷ-형강을 용접 설치하고 상기 ㄷ-형강 안쪽의 강관 외주면에 강관 길이방향의 슬롯을 형성시켜 구성되는 홈 구조와; 타측의 강관 외주면에 강관 길이방향을 따라 길게 용접 설치되는 결합부재;로 구성되어, 상기 타측 강관의 결합부재가 상기 홈 구조를 통해 상기 일측 강관 내부에 삽입된 상태로 결합될 수 있게 된 것을 특징으로 한다. In addition, the lateral connection means, the groove structure is formed by welding the c-beams long along the longitudinal direction of the steel pipe inside the steel pipe on one side and forming a slot in the longitudinal direction of the steel pipe on the outer peripheral surface of the steel pipe inside the c-beam; And a coupling member that is welded to the outer circumferential surface of the other side of the steel pipe along the longitudinal direction of the steel pipe. The coupling member may be coupled to the other side of the steel pipe through the groove structure. do.
또한 상기 결합부재가 상기 홈 구조 내부로 플랜지부가 삽입될 수 있도록 설치되는 T-형강인 것을 특징으로 한다.In addition, the coupling member is characterized in that the T-shaped steel is installed so that the flange portion can be inserted into the groove structure.
또한 상기 결합부재가 상기 홈 구조 내부로 돌출된 부분이 삽입될 수 있도록 설치되는 'ㄴ'자 단면형상의 앵글인 것을 특징으로 한다.In addition, the coupling member is characterized in that the angle of the 'b'-shaped cross-section that is installed so that the portion protruding into the groove structure can be inserted.
또한 상기 강관들 중 발진구와 도달구에서 단부가 돌출된 강관들을 일체로 연결하기 위해 상기 돌출된 강관 단부들의 주변으로 콘크리트를 일체 타설하여 형성한 캡 빔이 시공되는 것을 특징으로 한다.In addition, a cap beam formed by integrally pouring concrete around the protruding steel pipe ends is integrally constructed to integrally connect the steel pipes whose ends protrude from the oscillation port and the reaching port of the steel pipes.
또한 상기 각 강관의 강성 확보를 위해 각 강관 내부에 원형 철근망이 삽입된 후 콘크리트가 타설되는 것을 특징으로 한다.In addition, the concrete is poured after the circular reinforcing bar is inserted into each steel pipe to secure the rigidity of each steel pipe.
또한 상기 각 강재지지보는 다수개의 H-빔을 연결하여 구성되되, 상기 H-빔들을 단면상 배열된 강관들의 안쪽을 따라 횡방향으로 길게 연속 배치하여 조합 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, each steel support is configured by connecting a plurality of H-beams, characterized in that the H-beams are arranged in a continuous configuration in a transverse direction along the inside of the steel pipes arranged in cross-section.
또한 상기 각 강재지지보는 지반에 연결되는 양단부의 하단이 연약지반일 경우 지반에 고정된 지지말뚝에 고정되어서 지지되는 것을 특징으로 한다.In addition, the steel support beam is characterized in that it is supported by being fixed to the support pile fixed to the ground when the lower end of both ends connected to the ground is soft ground.
또한 상기 각 틈새지지부재는 각 강관에 대하여 상면이 강관 외주면에, 하면이 강재지지보 위에 밀착되어 하나의 강관을 지지하게 되는 안장형 구조의 틈새지지부재인 것을 특징으로 한다.In addition, each of the gap supporting members is characterized in that the gap supporting member of the saddle-like structure that the upper surface is in contact with the steel pipe outer peripheral surface, the lower surface is in close contact on the steel support beam to support one steel pipe.
또한 상기 각 틈새지지부재는 이웃 배치된 두 강관 사이의 공간에 개재되어 상측의 두 경사면이 강관 외주면에, 하면이 강재지지보 위에 밀착되어 상기 두 강관을 동시에 지지하게 되는 삼각기둥 형상의 틈새지지부재인 것을 특징으로 한다.In addition, the gap supporting members are interposed in a space between two steel pipes arranged adjacent to each other, the upper two inclined surfaces on the outer circumferential surface of the steel pipe, the lower surface is in close contact on the steel support beam to support the two steel pipes at the same time to support the two steel pipes at the same time It is characterized by that.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 고안은 지하터널 형성용 터널구조물에 관한 것으로서, 시공성이나 경제성 측면에서 더욱 유리한 터널구조물의 개발 필요성이 절실해짐에 따라서 강관의 연결구조 및 보강구조 등을 개선하여 소형 강관을 활용해 시공할 수 있도록 한 지하터널 형성용 터널구조물을 제공하고자 한 것이다.The present invention relates to a tunnel structure for underground tunnel formation. As the necessity for the development of a tunnel structure that is more advantageous in terms of constructability and economy is urgently needed, the construction and improvement of the connection structure and reinforcement structure of the steel pipe can be improved so that it can be constructed using a small steel pipe. It is to provide a tunnel structure for forming an underground tunnel.
본 고안의 터널구조물은 지하터널의 형성을 위하여 터널 외부로부터 발생하는 응력에 견딜 수 있도록 시공되는 것으로, 지하터널 전 구간에서 지하터널 단면형상에 따라 터널부 외곽에 아치형 또는 박스형으로 배열 시공되는 강관들을 포함하며, 본 명세서에서는 이러한 본 고안의 터널구조물을 지하터널의 전체적인 시공과정을 설명하면서 상술하기로 한다.The tunnel structure of the present invention is constructed to withstand the stress generated from the outside of the tunnel for the formation of the underground tunnel, and the steel pipes arranged in the arch or box shape at the outer part of the tunnel according to the cross-sectional shape of the underground tunnel in all sections of the underground tunnel. It includes, and in the present specification, the tunnel structure of the present invention will be described in detail while explaining the overall construction process of the underground tunnel.
도 1a와 도 1b는 본 고안의 터널구조물이 적용된 경우의 지하터널 횡단면도로서, 도 1a는 아치(arch)형 지하터널 시공시의 단면을, 도 1b는 박스(box)형 지하터널 시공시의 단면을 나타낸 것이다.Figure 1a and Figure 1b is a cross-sectional view of the underground tunnel when the tunnel structure of the present invention is applied, Figure 1a is a cross section at the construction of arch-type underground tunnel, Figure 1b is a cross section at the construction of a box-type underground tunnel It is shown.
또한 도 2는 본 고안의 터널구조물에 의한 지하터널 시공과정을 순서대로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 고안의 터널구조물에서 강관의 시공과정을 설명하기 위한 시공 개략도이다.In addition, Figure 2 is a block diagram showing the process of construction of underground tunnel by the tunnel structure of the present invention, Figure 3 is a construction schematic for explaining the construction process of the steel pipe in the tunnel structure of the present invention.
도 1a 및 도 1b에서 도면부호 30은 지하터널의 내부공간을 형성하는 터널부를 나타낸다.In FIG. 1A and FIG. 1B,
도시한 바와 같이, 본 고안의 지하터널 형성용 터널구조물(10)은 지하에 시공하려는 터널의 단면형상에 따라 도 1a의 아치형 터널 공법에 적용되거나, 도 1b와 같이 박스형 터널 공법에 적용될 수 있으며, 이러한 터널의 단면형상에 따라 본 고안의 터널구조물(10) 단면형상 역시 아치형 또는 박스형으로 설계하여 적용하면 된다. As shown, the tunnel structure for
도 1a와 도 1b에 도시한 형태의 지하터널을 시공하기 위해서는 다수개의 강관(11)을 지하터널 구간에 걸쳐 그 단면형상에 맞게 배열되도록 압입 시공해야 하는 바, 우선 강관 압입 전에 발진구(1)와 도달구(2)를 시공하고, 발진구(1) 내에 지하구조물의 크기 및 방향에 따라 구조 계산된 반력벽(1a)을 설치한 후 강관 재킹(jacking)설비(3)를 설치하며, 발진구(1) 내에 마이크로 쉴드 머신(micro-shield machine)(4)을 조립 및 설치한다.In order to construct an underground tunnel of the type shown in Figures 1a and 1b it is necessary to press-installed a plurality of
이후 터널시공 예정면을 따라 강관 압입을 위한 정확한 위치를 측량한 다음, 마이크로 쉴드 머신(4)을 이용하여 강관이 압입될 지반을 수평으로 굴진하면서 후방 발진구(1)에서 강관 재킹(pipe jacking)에 의하여 소형 강관(예, 직경 700mm, 두께 10mm)(11)을 압입한다.After measuring the exact position for press-fitting the steel pipe along the tunnel construction plan, the pipe jacking at the
이러한 쉴드 공법에 의한 강관 압입과정은 국내외 당업자에게 공지된 기술로서, 벤토나이트 슬러리를 이수로 사용하는 이수가압식(slurry type) 쉴드 공법의 예를 들어 설명하면, 벤토나이트 슬러리 주입과 동시에 추진관(5) 선단에 설치된 커팅 헤드(6)가 작동하면서 수평 굴착 및 전진하여 공간을 확보하고, 후속관이 단계적으로 연결 및 압입되어 굴진해나가는 과정으로 진행된다. The steel pipe indentation process by the shield method is a technique known to those skilled in the art, both domestic and overseas, and an example of a slurry type shield method using bentonite slurry as diuretic is described in the
이러한 과정에서 발진구(1)로부터 도달구(2)까지 다수개의 강관(11)들이 전 구간에 걸쳐 연결 시공될 수 있도록 굴진 및 강관 압입을 반복하며, 굴착된 토사는 슬러리 선로를 통해 배토되고, 지상의 분리장치에서 굴착토와 분리된 후 이수는 다 시 슬러리 선로로 되돌아가 사용된다.In this process, a plurality of steel pipes (11) from the oscillation opening (1) to the reaching opening (2) is repeatedly excavated and pressed through the pipe so that the construction can be connected throughout the entire section, the excavated soil is discharged through the slurry track, After separation from the excavated soil in the above-ground separator, the distillate is returned to the slurry line and used.
이러한 방식으로 압입되는 강관(11)들을 단면상 도 1a나 도 1b에 나타낸 아치형 또는 박스형 배열이 되도록 반복 시공하여 굴진 터널의 형상을 형성한다.The
지하터널의 단면형상으로 강관(11)을 시공함에 있어서, 종래에는 대형 강관(직경 2,000 ~ 2,500mm)을 인력으로 굴착하면서 강관을 추진하는 공법을 이용함으로써 공기와 공사비 측면에서 많은 불확실성을 가지고 있었으나, 본 고안에서는 상술한 바와 같이 쉴드에 의한 기계식 공법(slurry type shield method)으로 굴착을 하고 소형 강관(11)을 추진시킴으로써 시공성 향상의 장점과 함께 경제적인 일체형의 정밀한 터널 시공이 가능해지는 장점이 있게 된다.In the construction of the
또한 쉴드에 의한 기계식 굴착이 이루어지므로 지층 조건이나 지하수의 영향을 받지 않고 모든 지층에서 굴진이 가능해진다. In addition, mechanical excavation by the shield is possible, so excavation can be performed in all strata without being affected by strata conditions or groundwater.
본 고안에서는 전방의 강관을 압입 시공한 후 후속관을 전방의 강관에 연결함에 있어서 종래와 같이 강관 끝단을 접합용접하는 방법 대신 별도의 가이드 링 부재를 사용하여 연결하게 된다. In the present invention, after the press-fitting construction of the front steel pipe to connect the subsequent pipe to the front steel pipe, instead of the conventional welding method of welding the end of the steel pipe is connected using a separate guide ring member.
도 4는 본 고안에 따른 터널구조물에서 길이방향 전후로 연속 배치되는 강관의 연결구조를 나타낸 종단면도로서, 전방의 강관(11b)과 후속관(11a)이 연결된 상태를 보여주는 바, 후속관(11a) 전단부 안쪽으로 강 재질의 가이드 링 부재(12)를 용접 설치한 후, 후속관 전단부 바깥쪽으로 돌출 연장된 가이드 링 부재(12)의 바깥쪽으로 전방의 강관(11b) 후단부를 끼워 연결하게 된다.Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing a connection structure of the steel pipe that is continuously arranged in the longitudinal direction in the tunnel structure according to the present invention, showing a state in which the front steel pipe (11b) and the subsequent pipe (11a) is connected, the subsequent pipe (11a) After welding the steel
이때 가이드 링 부재(12)는 전후로 연속되는 두 강관(11a,11b)을 서로 연결 하는 전후연결수단이면서 후속관(11a)의 연결시에 후속관을 전방 강관(11b)의 후단부 정위치에 연결되도록 안내하는 역할을 하게 되며, 이러한 역할의 가이드 링 부재(12)에 의해 전방 강관(11b)의 후단부에 후속관(11a)의 전단부가 정확히 연결될 수 있게 된다. At this time, the
이와 같이 강관을 추진하는 과정에서 전후 연결되는 두 강관을 접합용접하지 않고 후속관(11a) 내부에 부착한 상기 가이드 링 부재(12)를 이용해서 전방의 강관(11b)과 후속관(11a)을 전후로 연결한 뒤 지속적인 강관을 추진함으로써, 신속하고 안정적인 강관 추진이 가능해진다.In the process of propelling the steel pipe as described above, the
또한 도 1a와 도 1b에는 상세히 도시하지는 않았으나 아치형 또는 박스형을 이루는 강관들을 측방 연결하여 일체화시키는데, 이러한 연결구조의 두 실시예를 도 5a와 도 5b에 상세히 도시하였다. Also, although not shown in detail in FIGS. 1A and 1B, steel tubes forming an arcuate or box shape are connected sideways to integrate the two embodiments. FIGS. 5A and 5B illustrate two embodiments of the connection structure.
도 5a와 도 5b는 본 고안의 터널구조물에서 이웃 배치된 강관의 연결구조를 나타낸 횡단면도로서, 측방으로 나란하게 이웃 배치된 강관(11c~11e) 사이에 슬라이드식으로 끼움 결합되는 측방연결수단이 구성되어 양측의 강관(11c~11e)을 상호 연결하게 된다.5a and 5b is a cross-sectional view showing the connection structure of the steel pipes arranged adjacent to the tunnel structure of the present invention, the side connection means that is slidably fitted between the steel pipes (11c ~ 11e) arranged side by side in a side configuration Thus, the
즉, 도시한 바와 같이, 각 강관(11c~11e)의 일측 내측에 강관 길이방향을 따라 길게 ㄷ-형강(채널부재)(14a,14b)을 용접한 후 ㄷ-형강 안쪽의 강관 원주면에 강관 길이방향의 슬롯(13a,13b)을 형성시켜 홈 구조를 구성하고, 각 강관(11c~11e)의 타측 외주면 상에는 강관 길이방향을 따라 길게 T-형강(15a,15b) 또는 'ㄴ'자 단면형상의 앵글(16a,16b)을 용접하여 설치한다.That is, as shown, after welding the c-shaped steel (channel member) 14a, 14b long in the longitudinal direction of the steel pipe inside one side of each of the steel pipe (11c ~ 11e), the steel pipe on the inner circumferential surface of the steel pipe inside the c-shaped steel The
이러한 측방연결수단에 의하여 이웃 배치된 강관(11c~11e)들 사이에는 홈 구조의 안쪽으로 T-형강(15a,15b) 또는 앵글(16a,16b)이 맞물리면서 결합되어지며, 결국 아치형 또는 박스형으로 배열 시공된 전체 강관들이 일체로 결합될 수 있게 된다.The T-
도 5a를 참조하면, 이웃 배치된 3개의 강관(11c~11e)만을 놓고 볼 때, 좌측 강관(11c)이 먼저 시공된 상태에서, 중간 강관(11d)의 길이방향 슬롯(13a)의 전단 입구를 통해 좌측 강관(11c)의 외주면 상에 설치된 T-형강(15a)의 플랜지부를 중간 강관(11d)의 ㄷ-형강(14a) 내부로 끼워 중간 강관을 전진시키면, 좌측 강관(11c)의 T-형강(15a)이 슬롯(13a)을 통해 중간 강관(11d)의 홈 구조 내부로 결합되면서 좌측 강관(11c)과 중간 강관(11d)이 일체로 결합되어진다.Referring to FIG. 5A, when only three
또한 중간 강관(11d)의 T-형강(15b)이 우측 강관(11e)의 ㄷ-형강(14b) 내부로 끼워져 결합되면서 중간 강관(11d)과 우측 강관(11e)이 일체로 결합될 수 있게 된다.In addition, the T-
도 5b를 참조하면, 이웃 배치된 3개의 강관(11c~11e)만을 놓고 볼 때, 좌측 강관(11c)이 먼저 시공된 상태에서, 중간 강관(11d)의 길이방향 슬롯(13a,13b)의 전단 입구를 통해 좌측 강관(11c)의 외주면 상에 설치된 앵글(16a)의 돌출된 부분을 중간 강관(11d)의 ㄷ-형강(14a) 내부로 끼워 중간 강관을 전진시키면, 좌측 강관(11c)의 앵글(16a)이 슬롯(13a)을 통해 중간 강관(11d)의 홈 구조 내부로 결합되면서 좌측 강관(11c)과 중간 강관(11d)이 일체로 결합되어진다.Referring to FIG. 5B, when only three
이 경우에도 중간 강관(11d)의 앵글(16b)이 우측 강관(11e)의 ㄷ-형강(14b) 내부로 끼워져 결합되면서 중간 강관(11d)과 우측 강관(11e)이 일체로 결합될 수 있게 된다.In this case, the
상기와 같이 아치형 또는 박스형을 이루는 강관들을 상호간에 측방연결수단을 이용하여 일체화시킴으로써, 구조적으로 아칭효과가 최대한 발휘될 수 있게 되고, 강관의 횡방향 강성이 극대화될 수 있게 된다.By integrating the arcuate or box-shaped steel pipes as described above using lateral connection means, structural arching effect can be exhibited to the maximum, and the lateral rigidity of the steel pipe can be maximized.
또한 서로 이웃한 인접 강관들이 T-형강 또는 앵글을 이용한 측방연결수단에 의해 연결되므로 강성 증대 및 안전성이 확보되면서 기존 지하구조물에 영향을 주지 않고 영구구조물을 축조할 수 있게 된다.In addition, adjacent steel pipes adjacent to each other are connected by the side connection means using the T-beam or angle, thereby increasing the rigidity and ensuring safety, it is possible to build a permanent structure without affecting the existing underground structure.
본 고안에서와 같이 ㄷ-형강(14a,14b)을 강관(11c~11e)의 내측에 설치하고 T-형강(15a,15b)을 강관(11c~11e)의 외측에 설치하여, 일측 강관에 설치된 T-형강의 플랜지부가 타측 강관의 내측으로 끼워지도록 할 경우, 양측의 강관을 최대한 가깝게 연결 및 접합시킬 수가 있고, 특히 T-형강의 플랜지부가 타측 강관의 내측으로 끼워져 결합되므로 결합력을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As in the present invention, c-shaped
또한 강관 외측으로 홈 구조를 형성하기 위한 외부 브라켓을 설치하는 경우 강관 주변 굴착 직경이 커져야 하는 문제점이 있으나, 본 고안에서와 같이 ㄷ-형강(14a,14b)을 강관(11c~11e) 내측으로 용접하는 경우 외측 브라켓 형태로 강관 바깥에 설치하는 경우에 비하여 굴착 직경이 작아지므로 더욱 유리해질 수 있다.In addition, when installing an outer bracket for forming a groove structure outside the steel pipe, there is a problem that the excavation diameter around the steel pipe must be large, but as shown in the present invention, the C-shaped
이와 같이 하여, 터널의 형상에 따라 강관의 압입이 모두 완료되고 나면, 도 1a와 도 1b에 나타낸 바와 같이 강관(11)과 강관 사이의 연결부에 차수 및 지반 안정을 위한 고압 그라우팅을 실시하여 그라우팅부(18)를 형성한다.In this way, after the press-fitting of the steel pipe is completed according to the shape of the tunnel, as shown in Fig. 1a and 1b, the grouting portion is subjected to high-pressure grouting for the order and ground stability to the connection between the
이때 맨셋(manchette) 공법을 이용해 시멘트-벤토나이트 주입재를 강관과 강관 사이 연결부에 고압(예, 20kgf/㎠)으로 분사하여 지수성과 연결성을 향상시킨다. At this time, the cement-bentonite injection material is sprayed at high pressure (eg, 20 kgf / cm 2) at the connection portion between the steel pipe and the steel pipe by using a manchette method to improve exponentiality and connectivity.
상기와 같이 강관 사이의 연결부에서 요구되는 차수성은 시멘트-벤토나이트 주입재를 연결부에 고압으로 분사하는 주입공법에 의해 1차적으로 확보되고, 추가적으로는 후술하는 바와 같이 방수시트와 복공 콘크리트(터널 라이닝 콘크리트)를 타설함으로써 지하수의 유입이 우려되는 지역에서 안전한 지하구조물을 구축할 수 있게 된다. As described above, the degree of ordering required at the connection part between the steel pipes is secured primarily by an injection method of injecting cement-bentonite injection material at high pressure into the connection part, and further, as described later, the waterproof sheet and the perforated concrete (tunnel lining concrete) By placing the system, it is possible to build safe underground structures in areas where groundwater inflow is concerned.
이후 각 강관(11) 내부에 원형 철근망(17)을 삽입하고서 고유동성 콘크리트(17a)를 타설하여 강관이 충분한 강성을 확보하도록 하며, 이와 같이 강관 내부에 콘크리트를 타설함으로써 지반응력에 충분하게 저항하는 강관의 강성을 확보할 수가 있게 된다. Then, by inserting a circular reinforcing bar (17) inside each steel pipe (11) and placing a high-flow concrete (17a) to ensure sufficient rigidity of the steel pipe, by placing concrete in the steel pipe in this way is sufficiently resistant to the ground reaction force The rigidity of the steel pipe can be secured.
이후 지하터널 구간의 발진구와 도달구에서 단부가 돌출된 강관들을 일체로 연결하여 강관들이 일체화 거동할 수 있도록 하는 캡 빔 시공을 하게 되는데, 이를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Thereafter, the cap beam construction is performed to integrally connect the steel pipes protruding from the oscillation opening and the reaching opening of the underground tunnel section so that the steel pipes can be integrated with each other. This will be described with reference to FIG. 6.
도 6은 본 고안에서 지하터널 구간의 발진구 또는 도달구에서 강관의 돌출된 단부를 일체로 연결하고 있는 캡 빔의 시공상태를 도시한 사시도로서, 도시한 캡 빔(21)은 발진구(도 3에서 도면부호 1임)와 도달구(도 3에서 도면부호 3임)에서 강관(11)의 단부 주변에 거푸집을 설치한 후 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하여 시공하게 된다.FIG. 6 is a perspective view illustrating a construction state of a cap beam which integrally connects the protruding end of the steel pipe in the oscillation port or the reaching port of the underground tunnel section in the present invention, and the illustrated
이때 각 강관(11) 내부의 원형 철근망(17) 끝단이 강관 끝단에서 바깥으로 돌출된 상태로 캡 빔(21)의 콘크리트 내부에 매입되도록 시공이 이루어지며, 이와 같이 외부 돌출된 원형 철근망(17) 끝단과 각 강관(11) 단부의 주변으로 콘크리트를 타설한 후 양생시켜 캡 빔(21)의 시공을 완료함으로써, 아치형 또는 박스형으로 배열 시공된 강관(11)들 전체가 일체화 거동될 수 있게 한다.At this time, the construction is made so that the end of the circular reinforcing
한편, 강관 일체를 위한 캡 빔 콘크리트의 타설이 완료되어 강관에 의한 지하터널 형상의 보강 단면이 완성되면, 이후 상기 강관들이 형성하는 내부공간, 즉 터널부의 내부공간을 굴착하게 된다.On the other hand, when the casting of the cap beam concrete for the steel pipe is completed and the reinforcement cross section of the underground tunnel shape by the steel pipe is completed, the inner space formed by the steel pipe, that is, the inner space of the tunnel excavation.
본 고안에서는 소형 강관을 이용한 11c~11e의 충분한 강성 확보를 위하여 강관(11)들이 형성하는 아치형 또는 박스형 구조의 내부공간을 굴착한 후 강관 안쪽으로 도 1a와 도 1b에 도시한 바와 같이 강재지지보(19)를 강관(11)의 길이방향에 대해 횡방향으로 설치하여 시공하고, 상기 각 강재지지보(19)와 강관(11) 사이에는 하중 전달이 가능하도록 틈새지지부재(20a)를 밀착 개재하여 설치한다.In the present invention, after securing the inner space of the arched or box-shaped structure formed by the
도 7a와 도 7b는 본 고안에서 강재지지보와 강관 사이에 설치되는 틈새지지부재의 시공예를 도시한 확대 단면도로서, 도 1a 및 도 1b, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.7A and 7B are enlarged cross-sectional views illustrating an example of a construction of a gap support member installed between a steel support beam and a steel pipe according to the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1A and 1B, 7A, and 7B. .
상기 강재지지보(19)는 소형 강관의 사용에 따른 충분한 강성 확보를 위해서 강관(11)들을 안쪽에서 지지할 수 있게 횡방향으로 세워 설치되는 것으로서, 이는 강관(11) 하측에서 토압에 의한 하중을 지지하는 보강부재가 된다.The
상기 강재지지보(19)를 구성하는 강재로는 H-빔을 사용할 수 있으며, 하나의 강재지지보를 구성하기 위해서 여러 개의 곡선형 또는 직선형 H-빔을 아치형 또는 박스형으로 길게 연속 배치한 후 연결부를 서로 용접하여 일체로 조합시킨 후, 양단부 하단을 지반에 지지시켜 시공된다.H-beams may be used as the steel constituting the
상기한 강재지지보(19)는 지하터널 전 구간에서 터널의 길이방향으로 소정 간격(예, 1m 간격)을 두어 설치될 수 있으며, 지반이 약한 곳에서는 지반에 파일(pile), 즉 지지말뚝(19a)을 박은 뒤 강재지지보(19)의 양단부 하단을 상기 각 지지말뚝(19a)의 상단에 접합용접시켜 고정하는 것이 실시 가능하다. The
또한 상기와 같이 지하터널의 전 구간에 걸쳐 도 1a와 도 1b에 도시한 강재지지보(19)를 소정 거리를 두고 설치함에 있어서, 토압에 의한 하중이 강관(11)을 통해 강재지지보(19)에 전달되어 분산될 수 있도록 강관(11) 하측으로는 강재지지보(19)와의 사이에 도 7a 내지 도 7b에 나타낸 바와 같이 틈새지지부재(20a,20b)를 개재하는데, 이 틈새지지부재로는 두 가지 실시예가 적용 가능하다.In addition, as described above, in installing the
우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 안장형 구조로 구비하여 각 강관(11)에 대해 강관(11)과 강재지지보(19) 사이 공간에 직접 개재되도록 설치할 수 있는 바, 이때 안장형 틈새지지부재(20a)의 상면은 강관의 외주면에, 틈새지지부재(20a)의 하면은 강재지지보(19)에 직접 접촉하는 부분이 된다. First, as shown in Figure 7a, provided in a saddle-shaped structure can be installed so as to be directly interposed in the space between the
이와 같이 각 강관(11)에 대하여 틈새지지부재(20a)는 상, 하면이 강관(11)과 강재지지보(19)에 각각 밀착되도록 설치가 된다.Thus, the
물론, 이러한 틈새지지부재(20a)는 상면과 하면의 각 형상이 각각 강관(11)의 외주면과 강재지지보(19)의 바깥면에 밀착 가능하게 대응되는 형상이 되도록 하 여 구비된다.Of course, such a gap support member (20a) is provided so that each shape of the upper and lower surfaces are in a shape corresponding to the outer circumferential surface of the steel pipe (11) and the outer surface of the
그리고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 이웃 배치된 두 강관(11) 사이의 공간에 두 강관(11)과 강재지지보(19)에 밀착될 수 있는 삼각기둥 형상의 틈새지지부재(20b)가 적용될 수 있다.And, as shown in Figure 7b, the triangular prism-shaped
이러한 삼각기둥 형상의 틈새지지부재(20b)는 그 하면이 강재지지보(H-빔)(19)의 플랜지부 상면에 밀착 지지된 상태에서 상측의 두 경사면이 강관(11)의 외주면에 밀착되어 강관을 지지하게 된다.In the triangular prism-shaped
이와 같이 틈새지지부재(20a,20b)가 강관(11)과 강재지지보(19) 사이에 양측과 동시 밀착되도록 끼워져 설치됨으로써, 강재지지보(19) 위에서 강관(11)들이 안정적으로 지지될 수 있게 되고, 토압에 의한 하중이 틈새지지부재(20a,20b)를 통해 강재지지보(19)로 전달되면서 강관(11)의 변형 또는 이완을 방지할 수 있게 된다. As such, the
이와 같이 강재지지보(19)와 틈새지지부재(20a,20b)를 설치해가면서 11c~11e 내부의 굴착이 완료되면, 강관(11)과 강재지지보(19) 사이 및 터널부(30) 내측면을 이루는 강관(11)의 안쪽면에 숏크리트(shotcrete)를 타설하여 보강하는 바, 이를 통해 강관(11)과 강재지지보(19)가 지중응력에 충분히 저항할 수 있는 안정된 터널 단면을 형성시킨다.As described above, when the excavation of 11c to 11e is completed while installing the
도 8은 본 고안에서 강관 안쪽으로 숏크리트가 타설된 시공상태를 도시한 횡단면도로서, H-빔을 아치형 또는 박스형으로 조합하여 시공한 강재지지보(19)의 미시공 구간, 즉 소정 거리만큼 이격된 두 강재지지보(19) 사이의 구간을 횡으로 단면한 도면이다. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a construction state in which shotcrete is poured into a steel pipe in the present invention, and spaced apart by a predetermined distance, that is, by a predetermined distance, of a
도시한 바와 같이, 강관(11)들의 연결부에는 시멘트-벤토나이트 그라우팅재를 주입하여 시공된 그라우팅부(18)가 형성되어 있고, 안쪽으로는 숏크리트(22)가 시공되어 보강된다.As shown, the connection portion of the
상기한 숏크리트(22)의 시공시에는 시공하고자 하는 11c~11e의 내측면으로 와이어 메시(wire mesh) 또는 철근망을 설치한 후 숏크리트를 타설하여 시공할 수 있다.During the construction of the
이와 같이 숏크리트(22)의 시공이 완료되면, 도 8에 나타낸 바와 같이 11c~11e의 내측면, 보다 명확히는 숏크리트 안쪽면에 방수시트(23)를 부착하여 터널부(30) 내측으로 물이 침투하지 못하도록 방수 처리한다.When the construction of the
이후 방수시트(23)의 시공이 완료되면, 그 내측으로 거푸집을 설치한 다음 거푸집 내부로 복공 콘크리트(터널 라이닝 콘크리트)(24)를 타설하여 터널 벽면을 형성하고, 이와 같이 터널 라이닝 콘크리트(24)의 시공이 완료되면 필요로 하는 단면의 터널이 완성된다.Then, when the construction of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 지하터널 형성용 터널구조물에 의하면, 지하터널의 단면형상에 따라 시공되는 강관의 연결구조 및 보강구조 등을 개선하여 소형 강관을 활용해 시공할 수 있도록 구성함으로써, 다음과 같은 효과가 있게 된다.As described above, according to the tunnel structure for underground tunnel formation according to the present invention, by improving the connection structure and the reinforcement structure of the steel pipe to be constructed according to the cross-sectional shape of the underground tunnel by configuring to be constructed using a small steel pipe This has the following effect:
1)쉴드에 의한 기계식 굴착으로 굴착을 하고 소형 강관을 추진하므로 시공성 이 우수하고 경제적인 일체형의 정밀한 터널 시공이 가능해지며, 지층조건이나 지하수의 영향을 받지 않고 모든 지층에서 시공이 가능하다.1) Excavation is done by mechanical excavation by shielding and small steel pipe is pushed, so it is possible to construct a precise tunnel construction with excellent constructability and economical, and it can be installed in all strata without being affected by ground conditions or groundwater.
2)대단면 아치 터널인 경우에 공종이 간단하고, 기계식으로 시공하므로 품질관리가 용이하면서 경제성을 확보할 수 있다.2) In the case of large cross-section arch tunnel, construction is simple and mechanical construction, so quality control is easy and economic feasibility is secured.
3)소형 강관에 대한 강성 보강이 이루어짐으로써, 소형 강관 활용에 따른 재료비 및 장치비용, 설비비용 등 공사비의 절감과 공기 단축의 효과가 있고, 대형 강관 사용에 따른 제반 문제점이 해결된다.3) By reinforcing the rigidity of the small steel pipe, it is possible to reduce the construction cost such as material cost, equipment cost, and equipment cost by using the small steel pipe, and to shorten the air, and solve the problems caused by the use of the large steel pipe.
4)강관 추진과정에서 후속관의 연결을 위해 용접이 불필요하므로(가이드 링 부재 이용) 신속하고 안정적인 강관 추진이 가능해진다.4) Since welding is unnecessary for connecting subsequent pipes in the process of steel pipe propulsion (using the guide ring member), it is possible to promote steel pipes quickly and stably.
5)강재지지보 및 틈새지지부재, 강관들의 일체화 거동을 위한 캡 빔, 강관 내 원형 철근망, 숏크리트 보강에 의해 지반응력에 대해 충분하게 저항할 수 있는 소형 강관의 강성을 확보할 수 있다.5) It is possible to secure the rigidity of the small steel pipe that can sufficiently resist the ground reaction force by the steel support beam, the gap supporting member, the cap beam for the unified behavior of the steel pipes, the circular reinforcing bar in the steel pipe, and the shotcrete reinforcement.
6)이웃 배치된 강관들이 측방연결수단에 의해 결합되어 일체 연결됨으로써, 강관 사이의 접합력이 증대되고, 구조적으로 아칭효과를 최대한 발휘하도록 할 수 있으며, 강관의 횡방향 강성을 극대화할 수 있게 된다. 특히, T-형강이나 앵글이 타측 강관의 내부로 결합되는 구조이므로 강관 주변의 굴착 직경을 최소화할 수 있다.6) As the neighboring steel pipes are joined by the side connection means and integrally connected, the joining force between the steel pipes is increased, and the structural arching effect can be maximized, and the lateral rigidity of the steel pipe can be maximized. In particular, since the T-shaped steel or the angle is coupled to the inside of the other steel pipe structure, it is possible to minimize the drilling diameter around the steel pipe.
7)강관과 강재지지보의 사이 공간을 와이어 메시와 함께 숏크리트로 채워서 구조적 안정성과 차수성을 증가시키고, 방수시트에 의한 방수공을 설치하여 지하구조물의 문제점으로 나타나는 방수기능을 확보할 수 있다.7) Fill the space between the steel pipe and the steel support with shotcrete with shotcrete to increase structural stability and abundance, and by installing waterproof hole by waterproof sheet, it can secure the waterproofing function that appears as a problem of underground structure.
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