KR20050036422A - 시트파일을 이용한 터널 굴착공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순구조로 시트파일을 이용하여 비개착방식으로 터널을 굴착할 수 있도록 한 것인 바, 그 공정이 지중에 다수개의 시트파일을 하나의 루프로 형성하도록 각각의 플랜지부가 상호 연결되도록 삽입시키고, 삽입된 시트파일들의 하측으로 터널을 굴착한 다음에, 그 굴착된 터널의 공간에 터널 구조물을 매설하고, 터널 구조물이 매설된 후에 루프를 형성하는 각각의 시트파일들을 각각 분리시켜서 지중으로부터 이탈시킨 후에 재활용이 가능하도록 외부로 인출시키는 공정들을 구비한다.

이에 따르면 본 발명은 지질에 대한 영향을 받지 않고 비개착방식으로 시트파일을 이용하여 상호 플랜지부간의 결합으로 터널의 루프를 형성시킴으로써, 단순구조로 조립이 용이하므로 시공시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 견고한 연결구조로 인하여 토사 압력에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

시트파일을 이용한 터널 굴착공법{TUNNEL DIGGING METHOD USING SHEET PILE}

본 발명은 시트파일을 이용한 터널 굴착공법에 관한 것으로, 특히 상호 결합가능한 다수개의 시트파일을 이용하여 비개착식 파이프 루프공법을 채용하면서 시공중의 굴착 지반을 견고하게 지지하도록 된 시트파일을 이용한 터널 굴착공법에 관한 것이다.

일반적으로, 지하도 및 터널등의 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있으며, 대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 장소의 지반을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음에, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method: 이하 O.T.M이라 칭함)과 시공하고자 하는 장소의 땅을 개착하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용하여 비개착으로 터널을 형성한 후에 그 형성된 터널안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method)이 있다.

그외에도, 도로 또는 철도 레일 밑등의 터널 굴착이 어려운 장소에 터널을 구축하는 방법으로는 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 하측의 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method)등이 있다.

앞서 기술한 각 방식들은 각각의 장점들이 있으나, 오픈 트렌치 공법(O.T.M)은 지반 토층을 개착한 후 시공하는 방식에서 지상의 건축 구조물에 의해 시공상 제약을 받을 뿐만 아니라 지상의 교통흐름을 방해하는 문제점이 있으며, 또 터널 보링 공법(T.B.M)은 주로 원형 터널 구조 또는 아치형 터널 구조만을 구축할 수 있는 구조를 가지고 있으므로, 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 더 큰 직경의 원형 또는 타원형으로 시공해야 하는 단점이 있었다.

이에 따라 종래 지질조건이 열악하거나, 토피두께가 얇은 지반 등 굴착이 어려운 곳이거나, 지상의 교통흐름에 방해요소가 되는 곳의 터널을 굴착하기 위한 방법으로 주로 파이프 루프 공법을 채용하고 있으며, 그 파이프 루프 공법은 응력재인 파이프를 아치형으로 삽입시켜 지반의 안정성을 높이는 공법이다.

그 파이프 루프 공법의 일예는 도 1에 도시된 바와 같이, 지중(G)에 터널 구조물이 삽입될 부위의 외측으로 다수개의 파이프(10)가 압입되어 아치형으로 구조를 구축하고, 그 루프(R)를 형성하는 파이프(10)들의 연결을 보강하는 보강재(30)가 띠형상으로 결합되어 각각의 파이프(10)들을 하측에서 지지하도록 되어 있다.

그 굴착공법은 터널(T)을 굴착하기 전에 터널(T)의 예정 단면 주변에 강관 파이프(10)를 타격식(precussion type)으로 지중에 삽입한 후에, 각각의 강관 파이프(10)를 상호 일정 간격으로 배열하여 루프(R)를 형성시키게 되는 것이다.

이후에, 굴착기(미도시)를 이용하여 루프(R) 하측의 토사를 굴착하고, 그 굴착된 공간에 터널 구조물(미도시)을 설치하도록 되어 있다.

그 터널 구조물이 설치되어 제자리에 위치된 후에는, 다시 강관 파이프(10)를 외측으로 빼내어 재활용할 수 있다.

상기한 파이프 루프 공법은 루프(R)를 형성하는 다수개의 강관 파이프(10)가 자체적으로 상호 결합되는 구조가 아니므로, 띠형상의 지지대(30)가 별도로 요구된 구조를 갖는다.

한편, 종래 파이프 루프 공법의 다른 예로는, 도 2 및 도 3에서와 같이, 강관 파이프들의 측면 부위에 연결부(20)가 마련되어 슬라이딩 결합으로 상호 연결시키고, 그 결합된 파이프(10)들의 하측에 H빔 구조물등의 지지대(H)를 일체로 형성하여 루프(R)를 형성하도록 된 구조로 갖는다.

그 연결부(20)는 파이프(10)들의 외주면 양측 상호간의 결합을 위해 가이드 레일(22)과 가이드 돌기(24)가 각각 형성되어 있다.

그런데, 종래 파이프 루프 공법은 지반의 토사 압력에 의해 루프를 형성하는 강관 파이프들의 연결된 부위가 이탈되어 붕괴의 위험이 있을 뿐만 아니라, 다수개의 보강재를 파이프들에 결합시키기 위한 작업시간이 많이 소요됨과 아울러 공사 비용 상승의 요인이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 지질에 관계없이 교통 흐름에 지장을 주지 않고도 터널을 굴착할 수 있는 비개착 터널 공법을 채용함과 아울러, 토사 압력에 대한 내구성을 만족하면서 상호간의 조립공정이 용이하도록 한 시트파일을 이용한 터널 굴착공법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지중의 터널 구조물이 매설될 예정의 주변에 다수개의 시트파일을 수평으로 삽입시킴과 동시에, 상기 삽입되는 각 시트파일의 플랜지부를 상호 연결시켜 루프를 형성하는 단계와, 상기 루프의 하측에 위치한 지중의 흙을 굴착하여 터널을 형성시키는 단계와, 상기 굴착이 완료된 터널의 내부공간에 터널 구조물을 매설하는 단계를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 상기 터널 구조물이 매설된 후에 삽입 설치된 시트파일들을 재활용이 가능하도록 다시 지중으로부터 이탈시키는 단계를 더 구비하여 된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징으로, 상기 시트파일은 각각의 플랜지부에 상호 연결이 가능하도록 걸고리가 형성된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 시트파일을 이용한 터널 굴착공법은, 도 4 및 도 5 및 도 7을 참조, 그 공정이 지중(G)에 다수개의 시트파일(P)들을 삽입시키고(S1), 그 삽입된 시트파일(P)들을 하나의 루프(R)로 형성하도록 각각의 플랜지부(P1)를 상호 연결시키며(S2), 삽입된 시트파일(P)들의 하측으로 터널(T)을 굴착한 다음에(S3), 그 굴착된 터널(T)의 공간에 터널 구조물(40)을 매설하는 공정(S4)들을 구비한다.

그외에, 루프(R)를 형성하는 각각의 시트파일(P)들을 각각 분리시킨 후에 지중(G)으로부터 이탈시켜 재활용이 가능하도록 외부로 인출시키는 공정(S5)이 추가될 수 있다.

더 자세히 설명하면, 각 시트파일(P)의 양측 플랜지부(P1)에는 상호간의 결합이 용이하도록 걸고리(Pa)가 형성되어 있다.

그리고, 시트파일(P)은 천정에 해당되는 수평 결합부와, 그 수평 결합부의 양측단 하측 수직으로 수직 결합부로 구성되며, 그 수평 및 수직 결합부 양측에 연결되는 모서리부위에 양측의 시트파일(P)을 용접등의 방식으로 일체화시키는 구조를 갖는다.

또, 도면에 미도시되어 있지만, 상기한 모서리부위에 별도의 결속부재를 이용하여 양측 시트파일(P)의 플랜지부(P1)를 연결시키는 구조를 채택할 수도 있을 것이다.

이러한 구성의 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명 시트파일(P)을 이용한 터널 굴착공법은 먼저, 각 공정들의 조립순서가 지중(G)에 하측으로부터 시트파일(P)을 유압식 또는 타압식 장비를 이용하여 밀어 넣은 후에, 그 시트파일(P)의 플랜지부(P1)에 형성된 걸고리(Pa)에 다른 시트파일(P)의 걸고리(Pa)가 후크 결합되도록 수평방향으로 슬라이딩시킨다.

이어서, 각각의 시트파일(P)을 플랜지부(P1)의 걸고리(Pa)에 걸어서 상호 연결시켜 아치형 또는 사각 형태의 루프(R)를 형성시킨다.

이때, 각 시트파일(P)의 결합시 시트파일(P)의 전체적인 형상이 아치형 또는 사각 혹은 원형에 관계없이 시공자가 원하는 터널(T)의 형상을 갖도록 시트파일(P)을 지중(G)에 삽입시킨다.

그 루프(R)가 형성된 후에 루프(R)의 하측에 위치하는 토사를 굴착기를 이용하여 굴착하고, 굴착된 터널(T)의 내부공간에 콘크리트재인 터널 구조물(40)을 매설한다.

그 터널 구조물(40)이 매설된 후에 각 시트파일(P)의 연결구조를 해제하여 각각 분리가능하기 위해서는 각각의 시트파일(P)을 수평으로 외부 인출시킴으로써, 그 인출된 시트파일(P)을 다른 곳에 재활용할 수 있도록 한다.

이때, 각 시트파일(P)은 플랜지부(P1)가 걸고리(Pa) 형태로 이루어져 있으므로 양측 단부중 일측의 단부를 파지한 후에 당기면, 후크 결합된 플랜지부(P1) 상호간의 분리가 가능하게 된다.

또한, 도 6에서와 같이, 시트파일(P)의 구조가 일반적인 "Ｕ"자형태외에 상호간의 결합이 가능한 다른 플랜지부(P2)구조의 것을 채용할 수 있다.

이는 지질의 성격 및 공사 현장의 구조등의 주변 여건에 따라 그 형태를 자유롭게 선택할 수 있음을 의미하는 것이다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 단순구조로 시트파일을 이용하여 비개착방식으로 터널을 굴착할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 지질에 대한 영향을 받지 않고 비개착방식으로 시트파일을 이용하여 상호 플랜지부간의 결합으로 터널의 루프를 형성시킴으로써, 단순구조로 조립이 용이하므로 시공시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 견고한 연결구조로 인하여 토사 압력에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 종래 터널 굴착공법의 일예를 나타낸 정면도.

도 2는 종래 터널 굴착공법의 다른 예를 나타낸 정면도.

도 3은 도 2의 요부 결합 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 시트파일을 이용한 터널 굴착공법을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 시트파일이 루프를 형성하여 터널을 굴착하는 예를 나타낸 정면도.

도 6은 본 발명 시트파일의 다른 예를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명 시트파일을 이용한 터널 굴착공법의 공정을 나타낸 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

P : 시트파일 P1 : 플랜지부

Pa : 걸고리 G : 지중

T : 터널 R : 루프

40 : 터널 구조물

Claims (3)

1. 지중(G)에 터널(T)을 굴착하는 공법에 있어서,

   상기 지중(G)의 터널 구조물(40)이 매설될 예정의 주변에 다수개의 시트파일(P)을 수평으로 삽입시킴과 동시에, 상기 삽입되는 각 시트파일(P)의 플랜지부(P1)를 상호 연결시켜 루프(R)를 형성하는 단계와,

   상기 루프(R)의 하측에 위치한 지중(G)의 흙을 굴착하여 터널(T)을 형성시키는 단계와,

   상기 굴착이 완료된 터널(T)의 내부공간에 터널 구조물(40)을 매설하는 단계를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 시트파일을 이용한 터널 굴착공법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 터널 구조물(40)이 매설된 후에 삽입 설치된 시트파일(P)들을 재활용이 가능하도록 다시 지중(G)으로부터 이탈시키는 단계를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 시트파일을 이용한 터널 굴착공법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 시트파일(P)은 각각의 플랜지부(P1)에 상호 연결이 가능하도록 걸고리(Pa)가 형성된 것을 특징으로 하는 시트파일을 이용한 터널 굴착공법.