KR20050004534A - 2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계 등 시공장비가 자유롭게 이동할 수 있는 공간을 확보하여 시공기간이 단축될 수 있고, 본선터널을 발파할 때 굴진장을 증가시킬 수 있는 2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법을 제공한다.

이를 위하여 본 발명은 터널의 길이방향 양단에 형성되는 갱구부; 상기 갱구부 사이에 형성되며, 갱구부 바닥보다 폭이 넓게 형성된 확장부; 상기 갱구보와 확장부의 중앙에 연속으로 설치된 중앙벽체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널을 제공한다.

또한, 본 발명은 2-아치터널의 파일롯 터널을 시공하는 방법에 있어서,

터널 양단의 갱구부를 시공하는 단계; 상기 갱구부 사이에 확장부를 시공하되 상기 갱구부폭보다 넓은 폭을 갖도록 확장부를 시공하는 단계; 상기 갱구부 및 확장부에 중앙벽체를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널 시공방법을 제공한다.

Description

2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법{Pilot tunnel for 2-arch tunnel ＆ method for constructing the same}

본 발명은 터널의 구조 및 시공방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 2개의 아치형 본선터널이 형성하기 위하여 미리 굴진되는 2-아치터널의 파일롯 터널 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 2-아치터널이라 함은 중앙벽체를 기준으로 양측에 2개의 아치형 터널을 구비한 터널로써, 상기 2개의 아치형 본선터널로 차량이 운행가능하도록 한 터널을 일컫는다. 상기 2-아치터널은 1-아치터널에 비해 구조적으로 안정되고, 1-아치터널의 적용이 곤란한 지점에서 시공이 손쉬우며, 2개의 터널을 병렬로 굴착할 경우 터널사이의 이격거리를 확보하기 힘든 병렬터널 시공시의 문제점을 해결할 수 있어 1990년대 이후 대부분 왕복4차로 이상의 터널시공에 상용화되고 있다.

도 1 은 종래 일반적인 2-아치터널의 시공단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 2-아치터널의 일반적인 시공방법을 개략적으로 설명하면, 먼저 본선터널(2)을 굴진하기 전에 파일롯 터널(1)을 굴착한 후 파일롯 터널(1)의 중앙에 중앙벽체(3)를 설치하고, 파일롯 터널(1)의 좌우 양측을 발파하여 본선터널(2)을 굴착하는 순서로 이루어진다.

상기 파일롯 터널(1)을 굴착시에는 도 2에 도시한 바와 같이, 설계단면대로 파일롯 터널(1)을 굴진한 후 아치형 측면 암반에 락볼트(5)를 삽입한다. 상기 락볼트(5)는 토사 또는 암반에 삽입하는 볼트로써, 토사나 암반의 밀착력을 증대시켜시공성을 향상시키는 부재이다.

도 3 은 도 2의 파일롯 터널(1)에 관한 I-I 단면도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 종래 파일롯 터널(1)은 터널시작부에서 터널종단부까지 동일한 단면을 이룸과 동시에 동일한 폭으로 형성되어 있다. 또한, 파일롯 터널(1)의 길이방향으로는 중앙벽체(3)가 연속형성되어 있다.

이와 같은 파일롯 터널(1)은 다음과 같은 문제점을 갖는다.

파일롯 터널(1)은 본선터널을 굴진하기 위한 예비터널이므로 작업을 위해서는 그 폭이 넓도록 하는 것이 유리하다. 그러나 종래에는 파일롯 터널(1)의 폭이 좁아 굴착장비를 비롯한 대형건설기계가 파일롯 터널(1) 내측으로 진입하기가 불가능하다. 결국 철근 또는 콘크리트 포대 등을 파일롯 터널내부로 운반시 사람이 직접 운반하거나 소형 차량으로 운반하게 되므로 시공기간이 길어지고 공정비용이 증가하게 된다.

뿐만 아니라 중앙벽체(3)는 파일롯 터널(1)의 천단부와 일체형으로 연결되어 있지 않고, 중앙벽체(3)의 상부 크라운부가 파일롯 터널(1)의 천단부와의 사이에서 전단응력을 받게 되므로 중앙벽체(3)에 가해지는 충격을 고려하여 본선터널 발파시 다량의 굴진을 하기 어려운 문제점 또한 존재한다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로써, 건설기계 등 시공장비가 자유롭게 이동할 수 있는 공간을 확보하여 시공기간이 단축될 수 있는 2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 본선터널을 발파할 때 굴진장을 증가시킬 수 있는 2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 일반적인 2-아치터널의 단면을 도시한 단면도

도 2 는 일반적인 2-아치터널의 파일롯 터널을 도시한 단면도.

도 3 은 도 2의 파일롯 터널에 관한 I-I 단면도

도 4 는 본 발명에 의한 2-아치터널의 파일롯 터널이 최초시공된 때의 정단면도.

도 5 는 상기 도 4의 파일롯 터널에 중앙벽체가 시공된 상태를 도시한 단면도

도 6 은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ 단면도로써, 파일롯 터널의 확장부에 중앙벽체를 설치한 상태를 도시한 단면도

도 7 은 파일롯 터널의 갱구부에 중앙벽체를 설치한 상태를 도시한 단면도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10: 파일롯 터널 11,12: 갱구부

13: 확장부 30: 중앙벽체

31: 중앙벽체 크라운 50: 락볼트

51: 락볼트 돌출부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터널의 길이방향 양단에 형성되는 갱구부; 상기 갱구부 사이에 형성되며, 갱구부 바닥보다 폭이 넓게 형성된 확장부; 상기 갱구보와 확장부의 중앙에 연속으로 설치된 중앙벽체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널을 제공한다.

또한, 본 발명은 2-아치터널의 파일롯 터널을 시공하는 방법에 있어서,

터널 양단의 갱구부를 시공하는 단계; 상기 갱구부 사이에 확장부를 시공하되 상기 갱구부폭보다 넓은 폭을 갖도록 확장부를 시공하는 단계; 상기 갱구부 및 확장부에 중앙벽체를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널 시공방법을 제공한다.

본 발명의 구성 및 시공방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 는 본 발명에 의한 2-아치터널의 파일롯 터널(10)이 최초 시공되었을 때의 단면도이고, 도 5 는 상기 도 4의 파일롯 터널(10)에 중앙벽체(30)가 시공된 상태를 도시한 단면도이다. 또한, 도 6 은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ 단면도로써, 파일롯 터널(10)의 확장부에 중앙벽체(30)를 설치한 상태를 도시한 것이고, 도 7 은 파일롯 터널(10)의 갱구부(11)에 중앙벽체(30)를 설치한 상태를 도시한 단면도이다.

도 4 에서 보는 바와 같이, 2-아치터널의 파일롯 터널(10)은 굴착된 후 터널의 아치면 전면에 걸쳐 일정간격을 두고 락볼트(50)를 시공한다. 상기 락볼트(50)는 길이 수m의 볼트로써 터널 위 암반 또는 토사의 응집력을 강화시켜 주는 역할을 하게 된다.

본 발명에서는 상기 락볼트(50) 중 파일롯 터널의 천단부에 삽입되는 락볼트의 하단부가 터널 내측으로 일부 돌출되도록 시공함을 특징으로 한다. 상기 락볼트(50)의 돌출부(51)는 후에 시공되는 중앙벽체(30)의 크라운(31) 외측으로 벗어나지 않도록 중앙벽체(30)의 크라운 폭을 고려하여 락볼트(50)가 돌출되도록 함이 바람직하다.

이와 같이 락볼트(50)를 터널 내측으로 돌출시켜 시공한 후 도 5에서 보는 바와 같이 중앙벽체(30)의 크라운(31)을 콘크리트로 타설할때 상기 돌출부(51)들이 크라운(31)의 내부에서 콘크리트와 함께 타설되도록 한다.

상기 락볼트(50)는 파일롯 터널(10)의 상측 암반에서부터 중앙벽체(30)의 크라운(31)에 걸쳐 형성되기 때문에 중앙벽체(30)와 터널 상측암반간의 연결부재 역할을 함과 동시에 서로 일체화되어 중앙벽체(30)의 지지력이 향상된다. 그러므로 본선터널을 굴진할 때 종래보다 많은 양의 폭약을 설치하여 발파하여도 중앙벽체(30)에 가해지는 손상을 방지할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 파일롯 터널(10)은 서로 다른 폭을 갖는 2부분으로 구성되는바, 터널시공시 처음으로 암반을 발파하여 터널의 입구와 출구역할을 하는 2곳의 갱구부(11)(12)와, 상기 2곳의 갱구부(11)(12) 사이를 연결하는 확장부(13)의 폭이 서로 다르게 구성됨을 특징으로 한다.

상기 파일롯 터널(10)의 갱구부(11)(12)와 확장부(13)에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 2-아치터널의 파일롯 터널은 최초에 암반이나 토사를 굴진하여 시공하는 제1갱구부(11) 및 제2갱구부(12)와, 상기 제1갱구부(11)와 제2갱구부(12) 사이를 연결하는 확장부(13)로 구성된다. 상기 제1갱구부(11)와 제2갱구부(12)의 단면은 종래 2-아치터널의 파일롯 터널(10) 단면과 유사하게 터널바닥의 폭이 터널 측면폭보다 작게 형성한다. 반면, 확장부(13)는 터널바닥폭이 터널측면폭보다 넓게 형성함과 동시에 갱구부(11)(12)의 터널측면폭보다 크게 형성한다.

갱구부(11)(12)는 암반의 특성상 불안정한 상태를 유지하고 있으므로, 시공시 가장 안정화된 형상으로 굴진하여야 하므로 도 4에서 보는 바와 같이, 원형에 가깝게 형성한다. 그러나 암반이 견고하게 형성된 확장부(13)에는 상기 갱구부 타입으로 굴진하지 않고 상부폭보다 하부폭이 넓어지도록 하는 단면을 갖도록 갱구부(11)(12)보다 터널을 확장하여도 시공상 무리가 없다. 보다 상세히 설명하면, 상부의 곡률반경보다 하부로 갈수록 곡률반경이 커지도록 하고, 일례로 그 형상은 말굽형상을 들 수 있다.

상기 갱구부(11)(12)와 확장부(13) 중앙에는 중앙벽체(30)가 연속적으로 시공된다. 상기 중앙벽체(30)는 파일롯 터널(10)의 중앙에서 압축력을 지지하는 동시에 파일롯 터널(10)의 측벽으로 본선터널(도시생략)을 발파시 발파충격을 지지하는역할을 한다.

본 발명에서는 도 6 과 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 중앙벽체(30)를 타설시 확장부(13)의 중앙벽체(30)를 설치한 후 갱구부(11)(12)의 중앙벽체(30)를 후에 설치함을 특징으로 한다.

파일롯 터널(10)의 갱구부(11)(12)에 중앙벽체(30)를 시공하게 되면 그 입구가 좁아져 확장부(13)의 굴착이 진행될 수록 소형시공장비 또는 노동력에 의존하여 공사가 진행되어야 한다. 본 발명에서는 갱구부(11)(12)를 굴착시 중앙벽체(30)를 시공하지 않고 확장부(13)에서부터 중앙벽체(30)를 시공하여 갱구부(11)(12) 및 확장부(13)로 대형시공장비가 자유로이 왕래할 수 있도록 함이 바람직하다.

본 발명에 의한 확장부(13)는 진입이 필요한 시공기계의 폭을 고려하여 설계될 뿐 아니라 갱구부(11)(12)에 중앙벽체(30)가 미설치된 상태에서는 시공기계가 충분히 진입가능하므로 갱구부(11)(12)와 확장부(13)로 시공기계를 비롯한 장비들이 자유롭게 왕래할 수 있게된다.

상기와 같이 확장부(13)의 중앙벽체(30)가 모두 시공된 후에는 갱구부(11)(12)에 중앙벽체(30)를 시공하고, 그 이후에 갱구부(11)(12)부터 본선터널을 발파한다. 갱구부(11)(12) 좌우로 본선터널을 발파함으로써 갱구부 진입면이 확장되면 확장된 갱구부(11)(12)를 통해 확장부(13)까지 시공장비 또는 기계가 진입할 수 있게된다.

본 발명에 의한 2-아치터널의 파일롯 터널 및 그 시공방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 터널 내측으로 돌출된 락볼트가 중앙벽체를 터널 상부 암반과 일체형으로 지지하므로 본선터널 발파시 지지효과가 향상된다.

둘째, 상기 락볼트에 의해 중앙벽체의 지지효과가 향상되므로 본선터널을 발파할 때 1회 굴진장을 더 크게 할 수 있다.

셋째, 굴진장을 증가시킬 수 있으므로 시공기간과 공사비용을 절감할 수 있게된다.

넷째, 개방부폭보다 넓은 폭을 갖는 확장부를 형성함으로써, 중앙벽체 시공을 위한 대형시공장비가 터널로 진입할 수 있도록 하여 시공성이 향상된다.

다섯째, 파일롯 터널의 확장부를 넓게 굴착하므로 후에 발파하는 본선터널의 굴진작업시간이 단축될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 터널의 길이방향 양단에 형성되는 갱구부;

   상기 갱구부 사이에 형성되며, 최소한 갱구부 바닥폭보다 넓은 하부폭을 갖는 확장부;

   상기 갱구보와 확장부의 중앙에 연속으로 설치된 중앙벽체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파일롯 터널의 천단부에는,

   터널 상측으로 일부삽입되고 터널 내측으로 일부 돌출된 락볼트가 설치되고, 상기 돌출된 락볼트는 중앙벽체에 수용되는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 돌출된 락볼트는 중앙벽체의 크라운에 수용된 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 확장부의 단면형상은 터널측면보다 바닥폭이 큰 말굽형상인 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널
5. 2-아치터널의 파일롯 터널을 시공하는 방법에 있어서,

   터널 양단의 갱구부를 시공하는 단계;

   상기 갱구부 사이에 확장부를 시공하되 상기 갱구부폭보다 넓은 폭을 갖도록 확장부를 시공하는 단계;

   상기 갱구부 및 확장부에 중앙벽체를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널 시공방법
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 중앙벽체는 확장부에 선시공한 후 갱구부에 후시공하는 것을 특징으로 하는 2-아치터널의 파일롯 터널 시공방법
7. 2-아치터널의 파일롯 터널에 있어서,

   상기 파일롯 터널의 상측 암반에 삽입되는 동시에 터널 내측으로 일부 돌출된 돌출부를 갖는 락볼트를 포함하는 2-아치터널의 파일롯 터널