KR20100107937A - 지하터널 형성용 구조물 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하터널 형성용 구조믈 설치방법에 관한 것으로,

터널 예정면의 루프에 해당하는 위치에 강관을 압입하는 공정과, 강관의 옆면을 절단한 후 상부 방수판과 하부 지지대를 설치한 후 토압지지대에 의해 지지시켜 방수 및 토류방지 시키는 공정과, 방수판 설치가 완료된 후 갱외 공간에 그라우팅을 실시하는 그라우팅 공정으로 터널루프를 형성한 후, 양측의 대구경 강관의 하측 수직공간 예정부 상에 하나 이상의 대구경 연결 강관을 압입하는 공정과, 상하의 대구경 하측 저면을 절개하여 그 하측 방향으로 토류판과 토압지지대에 의해 토류벽을 유지하면서 수직공간을 하측 강관과 연결되도록 굴착하는 공정과, 굴착된 수직공간내 외측벽에 방수판을 상측 강관과 하측 강관이 연결되도록 설치하는 공정과, 대구경 연결 강관의 상부를 절개하여 상하 수직공간을 관통시키고 거푸집을 형성하여 철근을 배근하는 공정과, 관통된 루프 강관과 좌우측벽용 수직공간의 내부에 콘크리트를 타설하여 터널루프 및 측벽을 형성하는 공정과, 콘크리트 양생 후 터널 내부의 토사를 굴착하는 공정과, 바닥면에 거푸집을 형성하고 철근 배근 후 콘크리트를 타설하여 바닥면을 형성하여 구조물을 완성하는 공정으로 이루어지므로서, 강관의 압입 갯수를 줄여 공사비를 줄이면서도 수직 공간부의 중간에 압입된 강관의 내부를 작업 공간부로 이용되게 하여 작업공간의 분할로 동시 작업이 가능하여 규모가 큰 터널공사의 적용이 가능하면서도 공사기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

지하터널, 구조물

Description

지하터널 형성용 구조물 설치방법 {Method for constructing fabric for undergound tunnel}

본 발명은 터널 굴착부의 토사를 미리 파내지 않고 먼저 지중에 터널 형성용 구조물을 설치하여 사전에 충분히 응력에 견디도록 한 다음 구조물 내측을 굴착하여 지하터널을 형성하도록 하는 지하터널 형성용 구조믈 설치방법에 관한 것으로,

특히, 루프로 형성된 지중 강관의 하부에 측벽용 공간을 형성함에 있어서 하부 흙을 파내면서 측벽 형성용 토류판을 설치하면서 일정 간격마다 작업공간용 강관을 설치하여 깊은 굴착이 가능하게 한 지하터널 형성용 구조물 설치방법에 관한 것이다.

지하터널을 형성하기 위해서는 터널 외부로부터 발생하는 응력에 견딜 수 있는 터널 구조물이 설치되는바 종래의 설치방법을 보면,

강관압입전 터널시공예정면을 따라 강관압입 위치를 정확하게 측량하고 직경이 1m~3m정도 되는 대구경의 강관선단에 토류방지판투입구가 형성되있고 압입방향 조정장치가 형성된 선도관을 결합하여 강관압입을 위한 준비작업을 완료하는 강관압입 위치측량 및 선도관설치공정과,

강관을 추진위치에 정확하게 고정시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관에 형성된 압입방향조정장치를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 하는 강관압입 공정과,

거드 및 상판등을 설치하기 위해 강판측면을 절개할 때 토압을 견딜 수 있도록 강관내부에 보강판 및 보강후레임 등을 설치하는 강관보강공정과,

상기 강관압입공정에서 강관을 압입할 시 선도관에 형성된 토류방지판투입구를 통해 주변 흙을 파낸다음 토류방지판을 순차적으로 투입연결하는 토류방지판 설치공정과,

상기 강관압입 및 토류방지판의 설치가 완료되면 매 강관마다 설치되어 있는 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판 주변 및 강관주변을 그라우팅하여 강관하부 절개시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 하는 갱외 그라우팅 공정과,

상기 갱외 그라우트가 완료 및 강관압입이 완료되면 강관 측면을 절개하여 파이프삽입공을 형성하고 이에 토압을 횡으로 전달시키는 거드 또는 빔을 설치하는 공정과,

양측 최하단에 빔 또는 측벽등을 설치하고자 하는 소정위치를 절개하고 절개면을 통해 흙을 파내며 측벽형성용 토류판을 소정폭으로 설치하는 측벽형성용 토류판설치공정과,

터널형성부 및 구조물 크기에 따라 강관내측에 거푸집을 설치하는 강관내 거푸집설치공정과,

상기 강관내부와 측벽형성용 토류판내에 철근배근을 하는 철근배근 공정과,

상기 강관내부 및 측벽형성용 토류판내에 콘크리트를 주입하여 강관내부 및 측벽형성용 토류판에 콘크리트 타설공정과,

상기 강관 내부 및 측벽 형성용 토류판에 주입된 콘크리트가 양생되면 강관과 측벽 내측의 터널면을 굴착하는 터널면 굴착공정으로 되는 지하터널 형성용 구조물 설치방법이 있고,

지표에서 수직으로 터널의 시공위치 까지 수직갱을 형성시키는 공정과, 상기 수직갱을 형성시킨 후 수직갱에서 압입수단을 이용하여 메인강관을 터널의 루프 좌우단에서 터널의 길이방향으로 순차로 연결하여 압입하는 공정과, 상기 압입된 좌우 메인강관 중 일측 메인강관에서 타측 메인강관으로 서브강관을 압입하는 공정과, 상기 메인강관에서 하향으로 토류벽을 유지하면서 굴착하여 터널측벽용 공간을 형성시키는 공정과, 상기 메인강관에 하향으로 형성된 공간에 콘크리트를 타설하여 터널측벽을 형성시키는 공정과, 상기 일측 메인강관 서브강관 타측 메인강관에 순차적으로 콘크리트를 채워 경화시키는 공정과, 상기 메인강관(110) 서브강관(120)의 내부 콘크리트 경화후 터널(1)의 내부 흙파기 공정 및, 상기 터널(1) 내부 흙파기 완료후 터널(1) 바닥에 콘크리트를 설치하는 공정으로 구성된 지하터널 형성용 구조물 설치방법이 있다.

전기한 종래의 터널 구조물 설치방법 중 전자의 강관 압입과 이의 연결에 의한 방식은 견고하고 안정적인 설치물을 얻을 수 있으나 구경이 1.5~3mm로 형성되는 강관이 비교적 고가인데다가 그 압입방식이 상당한 기술을 요하는 것이어서 설치비가 과다하고 공사기간이 길어지는 문제가 있고,

후자의 강관에 의한 터널 루프형성 후 그 양측단에서 토류벽을 이용하여 수직공간을 하향 형성하는 방식은 비교적 저가인 토류벽을 이용하는 굴착식이어서 공사비가 적게 들고 공사기간을 단축할 수 있는 효과는 있으나 그 수직공간부의 길이가 길어지게 되면 토사의 압력증대와 작업성의 저하로 인하여 깊이 굴착할 수가 없어 규모가 큰 터널의 형성에는 부적합한 문제가 있다.

본 발명은 전기한 두 터널 구조물 형성방법의 문제점에 착안하여 터널의 루프를 강관의 압입에 의해 종전의 방식으로 형성하되, 측벽의 형성시에 일정 거리 마다 강관을 압입하고 이를 토류판에 의한 굴착으로 공간을 연결하는 방식으로 하여 강관의 압입 갯수를 줄여 공사비를 줄이면서도 수직공간의 중간부에 강관을 압입하여 이를 작업 공간부로 이용되게 하여 수직 굴착부의 길이가 길더라도 그 안전한 굴착이 가능하면서도 작업 공간부의 분할로 동시 작업이 가능하여 규모가 큰 터널 형성에도 적용이 가능하고 공사기간을 단축할 수 있는 터널 구조물 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전기한 목적을 이루기 위한 기술수단으로서,

터널 예정면의 루프에 해당하는 위치에 강관을 압입하는 공정과,

강관의 옆면을 절단한 후 상부 방수판과 하부 지지대를 설치한 후 토압지지대에 의해 지지시켜 방수 및 토류방지 시키는 공정과,

방수판 설치가 완료된 후 갱외 공간에 그라우팅을 실시하는 그라우팅 공정으로 터널루프를 형성한 후,

양측의 대구경 강관의 하측 수직공간 예정부 상에 하나 이상의 대구경 연결 강관을 압입하는 공정과,

상하의 대구경 하측 저면을 절개하여 그 하측 방향으로 토류판과 토압지지대에 의해 토류벽을 유지하면서 수직공간을 하측 강관과 연결되도록 굴착하는 공정과,

굴착된 수직공간내 외측벽에 방수판을 상측 강관과 하측 강관이 연결되도록 설치하는 공정과,

대구경 연결 강관의 상부를 절개하여 상하 수직공간을 관통시키고 거푸집을 형성하여 철근을 배근하는 공정과,

관통된 루프 강관과 좌우측벽용 수직공간의 내부에 콘크리트를 타설하여 터널루프 및 측벽을 형성하는 공정과,

콘크리트 양생 후 터널 내부의 토사를 굴착하는 공정과,

바닥면에 거푸집을 형성하고 철근 배근 후 콘크리트를 타설하여 바닥면을 형성하여 구조물을 완성하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법을 제공한다.

본 발명의 지하 터널 형성용 구조물 설치방법은 터널 형성 예정면에 따라 강관을 압입함에 있어서, 측벽 형성시에 강관을 일정 거리마다 간격을 두고 압입하여 그 사이를 토류판에 의한 굴착방식으로 연결하는 방식에 의해 공사를 하므로서 강관의 압입 갯수를 줄여 공사비를 줄이면서도 수직 공간부의 중간에 압입된 강관의 내부를 작업 공간부로 이용되게 하여 작업공간의 분할로 동시 작업이 가능하여 규 모가 큰 터널공사의 적용이 가능하면서도 공사기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.

먼저 도 1a 내지 도 1c의 도시와 같이 터널 예정면의 루프에 해당하는 위치에 직경 1.5~3m 정도의 대구경 강관을 압입하는 공정을 실시한다.

여기에서 대구경 강관(100)을 지중에 압입하기 위하여 터널 진입부까지 수직갱을 구축하고 수직갱 내부에 유압에 의한 압입수단을 갖추어 압입방향 조정장치가 형성된 선로관과 강관을 압입하되 후측에서 강관을 새로 공급하여 끼워 넣는 방식으로 터널을 형성코저 하는 길이 만큼 강관을 압입하되, 강관(100)의 압입으로 강관내에 유입되는 흙은 강관 외부로 제거한다.

이와 같은 압입과 굴착방식으로 형성되는 터널 루프는 그 루프의 형태에 따라 도 1a의 도시와 같이 양측에 압입된 대구경 강관(100)(100') 중 일측의 강관(100)에서 타측의 강관(100')으로 직경이 대구경 강관보다 작은 소구경 강관(110)(110')을 압입하여 연결하는 방식으로 구성하는 것도 있고,

도 1b의 도시와 같이 대구경 강관(100)(100')을 수평의 "―"자형으로 압입하여 서로 연결하는 방식도 가능하며,

도 1c의 도시와 같이 대구경 강관(100)(100')을 아치형으로 압입하여 형성할 수도 있으며 강관(100)(100')의 측면을 절개하여 거더(160)에 의해 연결 결합할 수 도 있다.

전기한 루프 형성용 강관압입 공정이 끝난 후, 도 2의 도시와 같이 강관(100)의 옆면을 절단하고 그 상부에 방수판(120)을 설치하고 하부에 지지판(130)을 설치하여 서로를 토압지지대(140)로 지지하므로서 방수 및 토류방지 시키는 공정을 실시한다.

여기서 대구경 강관(100)의 옆면을 절단하고 그 절단면의 상부에 방수판(120)을 결합하고 하부에 지지판(130)를 결합하여 토압지지대(140)에 의해 서로를 지지되게 하므로서 토압에 의한 토류를 방지하면서도 상부에서 누출되는 지하수의 유입을 방지할 수 있는 것이다.

방수판 설치가 완료된 후 갱외 공간에 시멘트 그라우팅을 실시하여 그라우팅부(150)를 형성하는 그라우팅 공정을 하므로서 견고한 터널 루프 형성이 완료되는 것이다.

전기한 공정의 설명과 같이 터널 루프의 형성이 끝난 후, 도 3의 도시와 같이 양측의 대구경 강관(100)(100')의 하측 수직공간 예정부 상에 하나 이상의 대구경 연결 강관(200)(200')을 압입하는 공정을 실시한다.

여기에서 대구경 강관(200)의 압입 위치는 형성될 터널측벽, 즉 수직공간부(300)의 깊이를 고려하여 하나 이상을 일정 간격마다 설치할 수 있는 것으로 그 강관(200)과 강관(200')의 압입 위치의 간격은 대구경 강관(200)이 직경과 일치시키는 것이 적당하고, 강관(200)의 내부공간이 작업공간으로 활용되므로 복수개 압입으로 그 갯수 만큼 작업을 분산 실시 할 수 있어 동시 작업으로 작업속도의 증대 효과를 갖는 것이다.

이와 같이 연결 강관의 압입 공정이 끝나면 도 4의 도시와 같이 대구경 강관(100)(100') 각 연결 강관(200)(200')의 하부면을 절개하여 그 절개공을 통해 그 하측방향으로 H자형강(370)에 지지되는 토류판(310)과 토압지지대(320)에 의해 토류벽(330)을 유지하면서 하측 강관 상부와 연결되도록 수직공간(300)을 굴착하는 공정을 실시한다.

여기서 대구경 강관(100)(100')과 대구경 연결강관(200)(200')이 여러 군데에 분할 형성되어 있기 때문에 여러 군데서 동시 굴착 또는 상호 연결 작업이 가능하기 때문에 한군데서 굴착하는 것에 비해 작업속도가 빨라질 수 있는 것이다.

전기와 같이 수직공간 굴착후 굴착된 수직공간(700)내의 외측벽에 상측 강관과 하측 강관이 연결되도록 방수판(340)을 설치한다.

여기에서 방수판(340)은 상하 강관의 사이에서 외측벽의 토류판(310)의 전면에 걸쳐 철판을 용접 설치하여 토사로부터 스미는 누출수의 유입을 방지하는 것이며 방수판(340)을 토압지지대(320)에 의해 H자형강(370)과 함께 지지되게 하여 토압에 버티게 한다. 내측벽은 별도의 방수판이 필요없이 이후 공정에서 콘크리트를 타설하는 것이다.

방수판 설치 후, 대구경 연결강관(200)(200')의 상부를 절개하여 도 5의 도시와 같이 상하 수직공간(300)을 관통시키고 거푸집(350)을 형성하여 철근(360)을 배근하는 공정을 실시한다.

여기서 거푸집(350)을 토류벽(330)과 방수판(340)에 의해 이루어지게 하고 연결용 대구경 강관(100)(100')의 내에만 별도 조립하여 형성한다.

철근 배근 후, 관통된 루프강관과 좌우측용 수직공간의 내부에 콘크리트를 타설하여 터널루프 및 측벽을 형성하는 공정을 실시한다.

여기에서 측벽을 형성하기 위한 전기한 수직공간 굴착공정과, 방수판 설치공정, 거푸집 형성과 철근배근 공정, 콘크리트 타설공정은,

상부 토압에 대한 내력을 유지하기 위해 도 6의 도시와 같이 대구경 강관(100)(100')의 하측에 형성하는 수직공간(300)을, 전후 연속되지 않고 이격되게 분리 형성한 1차 수직공간(300)(300')을 하측 강관 상부와 연결되도록 형성하고 그 1차 수직공간(300)(300')에 전기한 방수판 설치공정, 거푸집 형성과 철근 배근공정, 콘크리트 타설공정을 거쳐 1차 터널측벽을 형성하여 1차 내력부를 형성하고, 터널측벽이 형성되지 않는 여타 부분에 대하여 다시 2차 수직공간 굴착과 방수판 설치공정, 거푸집과 철근 배근공정과 콘크리트 타설의 반복을 거쳐 2차 터널측벽을 형성하여 1,2차 터널측벽이 연속되게 일체로 형성하는 방법에 의해 상부 토압에 대한 내력이 계속적으로 유지되는 상태에서 안전한 작업을 실시할 수 있다.

전기한 콘크리트 타설에 의하여 콘크리트가 양생되면 도 7의 도시와 같이 터널 내부의 토설을 굴착하는 굴착공정을 실시한 후, 도 7의 도시와 같이 바닥면에 거푸집을 형성하고 철근 배근 후 콘크리트를 타설하여 바닥면을 형성하므로서 도 8의 도시와 같은 터널 구조물이 완성되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 지하 터널 형성용 구조물 설치방법은 터널 형성 예정면에 따라 강관을 압입함에 있어서, 측벽 형성시에 강관을 일정 거리마다 간격을 두 고 압입하여 그 사이를 토류판에 의한 굴착방식으로 연결하는 방식에 의해 공사를 하므로서 강관의 압입 갯수를 줄여 공사비를 줄이면서도 수직 공간부의 중간에 압입된 강관의 내부를 작업 공간부로 이용되게 하여 작업공간의 분할로 동시 작업이 가능하여 규모가 큰 터널공사의 적용이 가능하면서도 공사기간을 단축할 수 있다.

도 1a ~ 도 1c는 본 발명 터널 루프면의 대구경 강관 추진 설명도로서

1a는 양측의 대구경 강관을 소구경 강관에 의해 연결한 실시예도.

1b는 대구경 강관을 수평의 "―"자형으로 압입한 실시예도

1c는 대구경 강관을 아치형으로 압입한 실시예도

도 2는 본 발명 방수판에 의한 강관의 연결 설명도

도 3은 본 발명 대구경 연결 강관의 압입 설명도

도 4는 본 발명 대구경 강관 및 연결 강관의 수직공간 굴착 설명도

도 5는 본 발명 강관 및 수직공간의 배근 설명도

도 6은 본 발명 수직공간의 1,2차 분할 작업 설명도

도 7은 본 발명 터널 내부의 굴착설명도

도 8은 본 발명 터널내 바닥면의 거푸집 및 철근 배근 설명도

도 9는 본 발명 터널 구조물의 최종 완성 설명도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100,100' : 대구경 강관 110,110' : 소구경 강관

120 : 방수판 130 : 지지판

140 : 토압지지대 150 : 그라우팅부

160 : 거더 200,200' : 대구경 연결 강관

300,300' : 수직공간부 310 : 토류판

320 : 토압 지지대 330 : 토류벽

340 : 방수판 350 : 거푸집

360 : 철근 370 : H자형강

Claims (6)

1. 터널 예정면의 루프에 해당하는 위치에 강관을 압입하는 공정과,

   강관의 옆면을 절단한 후 상부 방수판과 하부 지지대를 설치한 후 토압지지대에 의해 지지시켜 방수 및 토류방지 시키는 공정과,

   방수판 설치가 완료된 후 갱외 공간에 그라우팅을 실시하는 그라우팅 공정으로 터널루프를 형성한 후,

   양측의 대구경 강관의 하측 수직공간 예정부 상에 하나 이상의 대구경 연결 강관을 압입하는 공정과,

   상하의 대구경 하측 저면을 절개하여 그 하측 방향으로 토류판과 토압지지대에 의해 토류벽을 유지하면서 수직공간을 하측 강관과 연결되도록 굴착하는 공정과,

   굴착된 수직공간내 외측벽에 방수판을 상측 강관과 하측 강관이 연결되도록 설치하는 공정과,

   대구경 연결 강관의 상부를 절개하여 상하 수직공간을 관통시키고 거푸집을 형성하여 철근을 배근하는 공정과,

   관통된 루프 강관과 좌우측벽용 수직공간의 내부에 콘크리트를 타설하여 터널루프 및 측벽을 형성하는 공정과,

   콘크리트 양생 후 터널 내부의 토사를 굴착하는 공정과,

   바닥면에 거푸집을 형성하고 철근 배근 후 콘크리트를 타설하여 바닥면을 형 성하여 구조물을 완성하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
2. 제 1항에 있어서,

   터널 루프용 강관의 압입시에 터널 예정면 루프의 위치에 대구경 강관을 양측에 압입하고 일측의 강관에서 타측의 강관으로 대구경 강관보다 직경이 작은 소구경 강관을 압입하여 연결 형성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
3. 제 1항에 있어서,

   터널 루프용 강관의 압입시에 터널 예정면 루프의 위치에 대구경 강관을 수평의 "―"자형으로 압입하여 연결 형성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
4. 제 1항에 있어서,

   터널 루프용 강관의 압입시에 터널 예정면 루프의 위치에 대구경 강관을 아치형으로 압입하여 연결 형성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방 법.
5. 제 4항에 있어서,

   아치형으로 압입된 강관을 거더에 의해 연결 결합 형성함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.
6. 제 1항에 있어서,

   측벽을 형성함에 있어서,

   대구경 강관의 하측에 형성하는 수직공간을, 전후 연속되지 않고 이격되게 분리 형성한 1차 수직공간을 하측 강관 상부와 연결되도록 형성하고 그 1차 수직공간에 전기한 방수판 설치공정, 거푸집 형성과 철근 배근공정, 콘크리트 타설공정을 거쳐 1차 터널측벽을 형성하여 1차 내력부를 형성하고, 터널측벽이 형성되지 않는 여타 부분에 대하여 다시 2차 수직공간 굴착과 방수판 설치공정, 거푸집과 철근 배근공정과 콘크리트 타설의 반복을 거쳐 2차 터널측벽을 형성하여 1,2차 터널측벽이 연속되게 일체로 형성하는 방법에 의해 상부 토압에 대한 내력이 계속적으로 유지되게 함을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치방법.

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