KR20050050727A - 비개착식 지하통로 개설방법과 그 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포장도로 및 철도등의 지반부분으로 보행자나 차량이 이동할 수 있는 지하통로를 개설하는 비개착식 공법과 그에 따른 구조물에 관한 것으로써, 지하통로를 개설함에 있어서 기존의 포장도로나 선로등을 해제하지 않는 상태로 지반부분으로 보강재를 삽입하여 구조물의 기초를 형성한후 구조물 내측의 토사부분을 굴착하고, 노출된 구조물 부분으로 콘크리트를 타설하는 방법으로써 시공되는 지하통로에 관한 것이다.

Description

비개착식 지하통로 개설방법과 그 구조물{Trenchless method of underground passage and structure thereof}

본 발명은 비개착식 지하통로 개설방법과 그 구조물에 관한 것이다.

기존에 설치된 도로나 철로를 가로질러 사람이나 자동차등이 통행하기 위해서는 도로의 표면이나 철로의 표면으로 횡단보도등과 같은 시설물을 설치하여 차량을 통제한후에 통행하거나 운행하도록 하는 방식으로 이용하고 있다.

그러나, 이러한 방식은 차량이나 기관차들이 일정시간대 및 규칙적으로 운행할 때에는 쉽게 통제가 가능하지만, 고속도로나 전철 및 고속철도 등과 같이 불규칙적이며 수시로 운행하는 차량을 제어한후 이용하기에는 관리가 상당히 어려고, 보행자 및 운전자의 안전이 보장되지 않게된다.

그러나, 기존의 차량운행이 많은 도로등에 이용자의 안전과 편의를 위해서 통행로를 설치하기에는 상당한 기술력과 시간적인 문제가 수반되고있다.

그일예로써 주로 시공되고있는 개착식 공법으로써 통행로를 확보하는 방식이 주로 사용되고있다. 이러한 공법의 특징은 별도의 우회로를 확보한후에 차량통행을 우회시키면서 도로표면부터 통행로에 해당하는 깊이로 절개한후 콘트리트등으로 터널형식의 통행로를 완성한후에 그 위쪽으로 지반과 포장도로를 다시 시공하는 형식이 주로 사용되고 있다.

그러나 이러한 공법으로 시공할경우 반드시 우회로를 확보해야 했으며, 만일 우회로가 없을경우 절개된 도로 표면등에 복공판과 같은 구조물을 시공한 상태에서 상부로 차량통행을 유지하면서 지하부분에서는 통행로를 시공해야 했기때문에, 차량통행이 많은 구간에서는 시공기간중에도 차량통행을 조절하거나 통제하거나 하는부수적인 문제가 많았다. 또한 이러한 개착식공법으로 지하통로를 설치하는 경우에는 주로 도로에 한정적으로 사용되고 있으며, 철도등에 적용하기에는 상당한 어려움이 있었다.

본 발명에서는 이러한 지하통로를 설치함에 있어서, 개착식이 아닌 비개착식 공법으로 지반에 구조물을 결합한후 그 구조물 자체로 지하통로의 골격을 유지하고 그위쪽으로 콘트리트층을 타설하는 방식으로 구성된다.

도로의 지반으로 파이프 형태의 구조물을 삽입한 상태에서 이들 파이프 부재의 측면을 서로 연결하도록 하였으며, 연결된 파이프 내측의 지반부분을 굴착하면서 진행과 동시에 부재들을 지지하도록 구조물을 설치하여, 굴착이 완성되면 노출된 구조물의 내측으로 모르타르를 충진하며, 구조물의 표면으로 콘크리트를 타설하도록 구성한 것이다.

도로를 절개하지 않은 상태에서 지반부분의 굴착과 동시에 지하통로를 개설하고, 내측으로 보강재가 충진된 구조물과 콘트리트층에 의하여 충분한 강도를 이루도록 구성한 것이다.

본 발명의 구조물을 도면과 함께 살펴보면,

도로포장층(1) 아래의 지반(2)부분으로, 가로방향파이프부재(5) 내측으로 연결된 굴착장비를 이용하여 가로방향 파이프부재삽입공(3)을 굴착함과 동시에, 유압장비를 이용하여 가로방향파이프부재(5)를 지반내측으로 순차적으로 삽입하게된다.

상부보강파이프부재(7) 또한 이와 같은 형태로 굴착과 함께 지반(2) 부분으로의 삽입이 이루어지며, 세로로 배열된 세로방향파이프부재(6) 또한 내측으로 연결된 굴착장비를 이용하여 세로방향 파이프부재삽입공(4)을 굴착함과 동시에 유압장비를 이용하여 지반 내측으로 세로방향파이프부재(6)의 삽입이 이루어지며 하부보강파이프부재(8) 또한 동일한 형태로 지반내측으로 삽입되어진다.

삽입되는 각각의 파이프부재는 측면으로 파이프의 길이방향에 걸쳐 길이방향으로 연장된 결합돌기(10) 및 결합턱(9)을 각각 형성하여 각각 삽입되는 파이프 부재의 측면이 결합되는 형태로써 순차적으로 지반내측에 삽입이 이루어진다.

각각의 수평으로 결합되어 가로방향 파이프부재삽입공(3) 내측으로 결합된 가로방향파이프부재(5)의 양측끝단부분은 배열된 파이프보다 직경이 큰 형태로 상부보강파이프부재(7)가 동일한 형식으로 측면이 결합하게 된다.

이들 보강파이프부재(7)의 하단에 형성된 세로방향 파이프부재삽입공(4)의 내측으로도 가로방향파이프부재(5)와 유사한 형식으로써, 세로방향파이프부재(6)의 측면에 형성된 결합돌기(10)와 결합턱(9)이 서로 결합되는 형태로써 파이프부재가 하단까지 연결되어 세로방향 파이프부재삽입공(4) 내측에 삽입된다. 또한, 세로방향파이프부재(6)의 최하단에는 하부보강파이프부재(8)가 결합된다.

시공시 가로방향파이프부재(5)와 세로방향파이프부재(6)의 측면결합상태는 도면상에서 생략하였으나, 그 결합상태의 예시는 도3에서 각각의 파이프부재가 연결되었을때의 단면으로써 나타내고 있다.

이렇게 도로의 지반 부분으로 일정한 폭과 높이를 갖는 형태로써 가로방향파이프부재(5)와 세로방향파이프부재(6)가 삽입되어지는 1단계가 마무리된다.

그후 파이프 부재가 결합된 입구의 지반부분을 조금씩 굴착하여 진입하게되며, 진입과 동시에 각각의 가로방향파이프부재(5)의 저면으로 H빔 형태의 지지빔(11)을 이용하여 지지하게된다. 지지빔(11)의 양측끝단은 상부보강파이프부재(7)의 내측을 관통하는 형태로써 보강파이프 내측에 고정된다.

지반부분으로는 받침용 H빔(13)을 지반 내측으로 유압장치를 이용하여 밀어넣게된다. 상부보강파이프부재(7)와 접촉하는 부분으로는 지지빔(11)의 양측저면에 세로지지빔(12)을 설치하여 지지빔(11)의 양단을 받치는 형태로써 구성되며, 세로지지빔(12)은 상부에 가로방향으로 설치된 지지빔(11)을 지지함과 동시에 세로로 결합되어 배열된 세로방향파이프부재(6)의 측면을 지지하는 역할을 하게된다. 세로지지빔또한 H빔을 사용한다. 이러한 형태로써 내측으로 계속 굴착해 나가는 동시에 상부의 지지빔(11)과 세로지지빔(12)이 연속적인 형태로 지지하게된다.

세로지지빔(12)의 하단부와 지면이 접촉하는 부분으로는 접촉면 위쪽으로 받침용H빔(13)을 지반 내측으로 박아놓게 됨으로써 수직방향으로 가해지는 하중을 받침용H빔(13)위쪽으로 분산되게 하여 하중에의한 침하를 최소화 하도록 하였다. 박음용H빔(13)은 지하통로 내측에서 유압장비(17)와 연결되어 H빔을 이용하여 지반내측 가로방향으로 길게 삽입하도록 구성한 것이다. 측벽박음용빔(13) 또한 지반(2)하단에 삽입된 하부보강파이프부재(8)를 관통하면서 끝단이 지반(2) 내부로 삽입된되는 2단계가 완성된다.

이러한 형태로써 각각의 구조물 내측의 토양부분을 굴착하게되면, 지하통로를 구성하고있는 내측에 노출된 부분으로 철근이 배열되어 고정된다. 이들 철근 작업은 작업자가 상부보강용파이프부재(7)과 하부보강용파이프부재(8)의 내측공간으에서 철근의 작업을 할수 있으며, 철근작업이 이루어 지게되면, 가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6), 상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)의 측면에 다수의 배출공(14)을 천공한상태로 철근의 내측으로 거푸집을 설치하는 3단계가 완성된다.

그후, 거푸집 내측으로 콘크리트를 타설하게된다. 콘크리트를 타설하게 되면 각각의 파이프 부재와 철근사이로 콘크리트가 스며드는 형태로써 경화되어 콘크리트층(16)을 형성하게된다.

콘크리트 타설작업의 경우에는 거푸집을 이용하여 노출된 파이프 부분과 철근사이에 직접 타설하는 방식과함께, 외부에서 콘크리트층(16)에 해당하는 형태로 미리 경화된 구조물을 유압장치를 이용하여 굴착면 내측으로 삽입시킬수 있는 방식을 선택적으로 이용할 수 있다.

한편, 콘크리트타설이나 구조물 삽입이 끝난 상태에서 가로, 세로, 보강 부분의 파이프 부재의 일단을 막은 상태에서 타측부분으로 모르타르를 충진 시키게 된다. 각각의 파이프부재의 일측에는 다수의 배출공(14)을 형성하여 모르타르(18)를 각각의 파이프부재 내측으로 충진시킬때 그 일부가 배출되면서 시공중에 발생되는 콘크리트층(16)과의 미세공간(15)에 스며들게 됨으로써 콘크리트층(16)이나 통로용으로 구성된 구조물의 외벽을 메우게 되며, 내측에 부착되어있던 거푸집들을 제거 하므로써 4단계가 완성되어 지하통로 구조물이 완성되는 것이다.

포장도로를 해체하지 않는 방식으로 도로저면의 지반을 굴착하여, 연속적으로 지반내측으로 보강재를 설치하고 콘크리트를 타설하는 방식으로 지하통로를 개설하는 것으로써, 공사기간중 지존도로로 차량이나 보행자의 통제없이 공사가 이루어지게 되며, 시공기간이 개착식에비해 짧으므로 공사비가 절감되며, 안전한 효과가 있으며, 이러한 지하통로는 가로 및 세로방향으로 설치된 파이프 부재의 자체적인 강도와 그 내측으로 충진된 경화된 모르타르, 타설된 콘크리트에 의하여 충분한 강도가 형성되는 효과가 있다.

도 1은 굴착과 동시에 파이프부재가 삽입된것을 간략하게 나타낸 도면

도 2는 구조물 설치의 과정을 나타낸도면

도 3은 파이프부재의 단면도

도 4는 구조물부분의 단면도

도 5는 구조물 설치 과정을 나타낸도면

도 6은 구조물이 완성된 상태를 나타낸 도면

도 7은 파이프부재와 지반 사이의 단면을 나타낸 도면

<도면의 주요부분에대한 부호의 설명>

1. 도로포장층 2. 지반

3. 가로방향 파이프부재삽입공 4. 세로방향 파이프부재삽입공

5. 가로방향파이프부재 6. 세로방향파이프부재

7. 상부보강파이프부재 8. 하부보강파이프부재

9. 결합턱 10. 결합돌기

11. 지지빔 12. 세로지지빔

13. 박음용 H 빔 14. 배출공

15. 미세공간 16. 콘크리트층

17. 유압장비 18. 모르타르

Claims (4)

1. 도로의 포장층 아래로 가로방향 파이프부재삽입공(3)과 세로방향 파이프부재삽입공(4)을 천공함과 동시에, 각각의 삽입공 부분으로 가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6),상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)를 삽입시킴과 동시에 각각의 파이프 부재의 측면을 서로 결합시키는 단계,

   연결된 가로방향파이프부재(5)와 세로방향파이프부재(6)의 내측 지반부분을 굴착하며, 굴착과 동시에 가로방향의파이프부재(5) 저면으로 지지빔(11)을 결합하고, 지면 부분의 지반내측으로는 유압장비를 이용하여 받침용H빔(13)을 삽입하고, 지지빔(11)의 끝단에는 수직방향으로 세로지지빔(12)을 결합하여 상부의 지지빔(11)을 지지하며, 굴착이 완료될때까지 일정간격으로 지지빔(11), 세로지지빔(12), 받침용 H빔(13)을 상기와 같은 방식으로 연속적으로 설치하는단계,

   배열된 가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6), 상부보강파이프부재 (7), 하부보강파이프부재(8)의 표면으로 철근을 배열하고, 각각의 파이프부재에 배출공(14)을 형성한후 그 외측으로 거푸집을 설치하는 단계,

   거푸집 내측으로 콘크리트를 타설하여 일정한 두께를 가진 콘크리트층(16)을 형성하고, 상기의 가로방향파이프부재(5),세로방향파이프부재(6),상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)의 일측면을 막은 상태로 그 내측으로 모르타르를 충진하고 거푸집을 해체하여 완성하는 단계,

   들로 이루어진것들 특징으로하는 비개착식 지하통로 개설방법.
2. 도로의 포장층 아래로 가로방향 파이프부재삽입공(3)과 세로방향 파이프부재삽입공(4)을 천공함과 동시에, 각각의 삽입공 부분으로 가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6),상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)를 삽입시킴과 동시에 각각의 파이프 부재의 측면을 서로 결합시키며,

   연결된 가로방향파이프부재(5)와 세로방향파이프부재(6)의 내측 지반부분을 굴착하며, 굴착과 동시에 가로방향의파이프부재(5) 저면으로 지지빔(11)을 결합하고, 지면 부분의 지반내측으로는 유압장비를 이용하여 받침용H빔(13)을 삽입하고, 지지빔(11)의 끝단에는 수직방향으로 세로지지빔(12)을 결합하여 상부의 지지빔(10)을 지지하며, 굴착이 완료될때까지 일정간격으로 지지빔(11), 세로지지빔(12), 박음용H빔(13)을 상기와 같은 방식으로 연속적으로 설치하고,

   배열된 가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6), 상부보강파이프부재 (7), 하부보강파이프부재(8)의 표면으로 철근을 배열하고, 각각의 파이프부재에 배출공(14)을 형성한후 그 외측으로 거푸집을 설치하며,

   거푸집 내측으로 콘크리트를 타설하여 일정한 두께를 가진 콘크리트층(16)을 형성하고, 상기의 가로방향파이프부재(5),세로방향파이프부재(6),상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)의 일측면을 막은 상태로 그 내측으로 모르타르를 충진하여 구성되는 것을 특징으로하는 비개착식 지하통로의 구조물.
3. 제 2항에 있어서,

   가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6), 상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)는 길이방향으로 각각 결합턱(9)과 결합돌기(10)가 형성되어, 파이프부재 삽입공이 굴착됨과 동시에 서로 선택적으로 끼워 연결된 것을 특징으로하는 비개착식 지하통로 구조물.
4. 제 2항에 있어서,

   가로방향파이프부재(5), 세로방향파이프부재(6),상부보강파이프부재(7), 하부보강파이프부재(8)는 측면에 미세공간(15)에 모르타르를 충진하기위한 다수의 배출공(14)을 형성한것을 특징으로하는 비개착식 지하통로 구조물.