KR20100129839A - 비개착식 터널 구조물의 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 터널 구조물을 시공할 지중에 암반이 존재하는 경우라도 터널 구조물단위체를 지중에 압입하여 일자형태로 시공하여 터널 시공작업의 단순화 및 공사기간을 단축하고, 터널 시공 중에 발생 될 수 있는 지반침하를 사전에 방지하며, 터널 구조물의 압입방향으로의 직진성을 유지시켜 정밀 시공이 가능하고, 다수의 상기 구조물 단위체가 서로 견고하게 결합 되어 터널 구조물의 안전성을 향상시킨 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법은, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계; 상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계; 외곽면을 따라 다수의 굴착파이프(44)가 소정간격으로 형성되는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)의 선단에는 지중 압입을 위한 선단슈(42)를 장착하며, 상기 몸체부(41)의 상부측 내부에는 지중에 압입되는 방향으로 다수의 가이드파일(43)의 일측이 매설되는 터널 구조물의 선단 구조물단위체(40)를 형성하고, 상기 굴착파이프(44)의 전방에는 굴착기구부(50)를 장착하는 제 3단계; 상기 선단 구조물단위체(40)를 플로어레일(30) 상에 위치시킨 후에 상기 굴착기구부(50)를 작동시켜 선단 구조물단위체(40)의 외곽을 따라 소정지름의 홀을 지중에 굴착하고, 상기 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)를 압입 전진 시킨 후, 상기 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착하는 제 4단계; 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 단면과 동일형상으로 형성되고 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)에 형성된 상기 다수의 굴착파이프(44)의 연장선상에 외곽면을 따라 굴착파이프(44)가 형성되는 몸체부(61)와, 상기 몸체부(61)의 상부측 내부에는 상기 가이드파일(43)이 관통되도록 관통홀(62)이 마련되는 후단 구조물단위체(60)를 형성하는 제 5단계; 상기 후단 구조물단위체(60)를 상기 선단 구조물단위체(40)의 후방에 상기 플로어레일(30) 상에 위치시키고, 상기 관통홀(62)에 가이드파일(43)이 관통되도록 하며, 상기 선단 구조물단위체(40)와 상기 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 서로 연결한 후, 후단 구조물단위체(60)를 압입 전진시키는 제 6단계; 및 상기 제 4단계와 제 6단계를 상기 굴착기구부(50)가 상기 도달구(20)에 도달할 때 까지지 반복적으로 작업하여 다수의 상기 후단 구조물단위체(60)를 하나씩 순차적으로 지중에 압입 전진시키고, 상기 선단 및 다수의 구조물단위체를 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 7단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
비개착식, 터널 구조물, 구조물단위체, 굴착파이프, 굴착기구부, 가이드파일
Description
본 발명은 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 터널 구조물을 시공할 지중에 암반이 존재하는 경우라도 터널 구조물단위체를 지중에 압입하여 일자형태로 시공하여 터널 시공작업의 단순화 및 공사기간을 단축하고, 터널 시공 중에 발생 될 수 있는 지반침하를 사전에 방지하며, 터널 구조물의 압입방향으로의 직진성을 유지시켜 정밀 시공이 가능하고, 다수의 상기 구조물 단위체가 서로 견고하게 결합 되어 터널 구조물의 안전성을 향상시킨 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 시공 방법이 사용되고 있으며, 대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착하여 터널 구조물을 시공한 후 개착되어진 토사를 시공된 터널 구조물의 위로 덮어 시공을 완성하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 OTM)이 있다. 또한, 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용하여 비개착 방식으로 터널을 형성한 후, 형성된 터널 내측에 터널 구조물을 시공하여 완성하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 TBM)이 있으며. 그밖에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로써, 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 하부에 지하 구조물을 시공하는 루프 파이프 공법(Roof Pipe of Method)등이 있다.
상기한 오픈 트렌치 공법(OTM)과 터널보링공법(TBM) 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 터널보링공법으로, 주로 도시지역 또는 지반이 암반층으로 이루어진 곳에서 널리 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 구조물(도로, 건물 등)과 지하 구조물(하수도, 가스관 등) 및 지상의 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.
그러나, 이와 같은 오픈 트렌치 공법은 터널 시공시에 지반을 개착한 상태에서 터널 시공이 진행되어 지상의 도로나 건물 등에 의해 터널 시공장소가 큰 제약을 받게 되는 문제점이 있었고, 쉴드 보링 공법의 경우에는 주로 암반층에 터널을 비개착 상태로 시공하는 방식으로 지중에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이에 본 출원인은 대한민국 특허등록 제 10-0562121호에서 지중에 비개착식으로 터널을 시공하기 위해 터널 구조물을 지중 내부에 연속적으로 밀어 넣으면서 터널을 시공함과 동시에, 터널 시공에 따른 바닥면의 침하현상을 방지하여 구조적으로 안정된 비개착식 터널 구조물의 시공방법을 제안한 바 있다.
그러나, 이와 같은 선행기술에 따른 비개착식 터널 시공방법을 이용하여 터널을 시공할 경우, 터널 구조물과는 별도로 루프 파이프만을 압입 시공에 함에 따라 공사기간이 증가하고, 측면의 토사붕괴를 막을 수 없는 문제점이 있었고, 터널을 시공할 지반이 암반인 경우에는 굴착시공하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 안출된 것으로, 터널 구조물의 시공에 따른 지반 침하를 방지함과 아울러, 터널 구조물의 상부뿐만 아니라 좌우측에서도 시공현장의 붕괴를 방지하고, 지반이 암반인 경우에도 굴착파이프를 구조물과 함께 굴착 압입 시공할 수 있도록 하여 터널 시공작업을 단순화하며, 공사기간을 단축하고,
터널 구조물의 구조물단위체간의 결속을 견고히 하도록 하여 전체 터널 구조물의 안정성이 향상되도록 하며,
터널 구조물의 상·하뿐만 아니라 좌우측에도 보강면이 형성되어 터널 구조물의 내진성이 향상되도록 하고, 터널이 시공되는 상부 지표면의 구조물에 대한 진동 등의 터널 시공에 의한 영향을 최소화할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 형태에서는, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계; 상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계; 외곽면을 따라 다수의 굴착파이프(44)가 소정간격으로 형성되는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)의 선단에는 지중 압입을 위한 선 단슈(42)를 장착하며, 상기 몸체부(41)의 상부측 내부에는 지중에 압입되는 방향으로 다수의 가이드파일(43)의 일측이 매설되는 터널 구조물의 선단 구조물단위체(40)를 형성하고, 상기 굴착파이프(44)의 전방에는 굴착기구부(50)를 장착하는 제 3단계; 상기 선단 구조물단위체(40)를 플로어레일(30) 상에 위치시킨 후에 상기 굴착기구부(50)를 작동시켜 선단 구조물단위체(40)의 외곽을 따라 소정지름의 홀을 지중에 굴착하고, 상기 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)를 압입 전진 시킨 후, 상기 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착하는 제 4단계; 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 단면과 동일형상으로 형성되고 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)에 형성된 상기 다수의 굴착파이프(44)의 연장선상에 외곽면을 따라 굴착파이프(44)가 형성되는 몸체부(61)와, 상기 몸체부(61)의 상부측 내부에는 상기 가이드파일(43)이 관통되도록 관통홀(62)이 마련되는 후단 구조물단위체(60)를 형성하는 제 5단계; 상기 후단 구조물단위체(60)를 상기 선단 구조물단위체(40)의 후방에 상기 플로어레일(30) 상에 위치시키고, 상기 관통홀(62)에 가이드파일(43)이 관통되도록 하며, 상기 선단 구조물단위체(40)와 상기 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 서로 연결한 후, 후단 구조물단위체(60)를 압입 전진시키는 제 6단계; 및 상기 제 4단계와 제 6단계를 상기 굴착기구부(50)가 상기 도달구(20)에 도달할 때 까지지 반복적으로 작업하여 다수의 상기 후단 구조물단위체(60)를 하나씩 순차적으로 지중에 압입 전진시키고, 상기 선단 및 다수의 구조물단위체를 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 7단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 비개착식 터널 시공방법에서, 제 3단계에서, 상기 굴착기구부(50)를, 상기 선단 구조물단위체(40)의 굴착파이프(44) 내를 관통하여 길이방향으로 이동가능하게 구비되는 굴착파일(51)과, 상기 굴착파일(51)의 일측 선단에 형성되는 굴착헤드(52)와, 상기 굴착파일(51)과 타측 후단에 연결되어 굴착헤드(52)가 지반을 굴착하도록 작동시키는 작동모터(53) 및 상기 굴착파일(51)의 타측에 연결되어 상기 굴착파일(51)을 상기 굴착파이프(44)의 길이방향으로 전후진시키는 이동잭(54)으로 형성하는 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있고,
바람직하게는, 제 3단계는, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 하부에는 소정길이의 걸림홈(80)을 마련하는 단계;를 더 포함하고, 제 5단계는, 상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 하부에는 상기 걸림홈(80)에 대응하여 끼워져 결합 될 수 있도록 걸림돌기(81)를 마련하고, 후방 하부에는 상기 걸림홈(80)을 마련하는 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있으며,
또한, 제 3단계는, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 상부면에는 소정길이로 일측이 일체로 매설되어 결합되는 결합어댑터(82)를 마련하는 단계;를 더 포함하고, 제 5단계는, 상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 상부면에는 상기 결합어댑터(82)에 대응하여 상기 결합어댑터(82)가 끼워져 결합 될 수 있도록 결합어댑터홈(83)을 마련하고, 후방 상부에는 상기 결합어댑터(82)를 마련하는 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있고,
좀 더 바람직하게는, 제 4단계는, 상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고, 중공의 파이프로 형성되며, 일측이 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후 방에 결합되는 이송파이프(12)를 구비하며, 일측은 상기 이송파이프(12)의 타측과 결합되고, 타측은 상기 버팀반력벽(11)에 고정설치되는 후단압입 유압장치(71)를 마련하고, 상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 상기 선단 구조물단위체(40)를 지중에 전진압입 시키는 단계;를 더 포함하며, 제 6단계는, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방에 결합된 상기 이송파이프(12)를 제거한 후, 상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 후방에 상기 이송파이프(12)의 일측을 결합시키고, 상기 이송파이프(12)의 타측은 상기 후단압입 유압장치(71)의 일측과 결합시키며, 상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 상기 후단 구조물단위체(60)를 지중에 전진압입 시키는 단계;를 더 포함하여 이루어질 수 있으며,
더 바람직하게는, 상기 이송파이프(12) 중에서 상기 선단 구조물단위체(40) 및 후단 구조물단위체(60)의 후방의 상부에 위치하는 이송파이프(12)는, 상기 가이드파일(43)이 상기 이송파이프(12)를 관통하도록 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법은, 터널 구조물의 시공에 따른 지반 침하를 방지함과 아울러, 터널 구조물의 상부뿐만 아니라 좌우측에서도 시공현장의 붕괴를 방지하고, 지반이 암반인 경우에도 굴착파이프를 구조물과 함께 굴착 압입 시공할 수 있도록 하여 터널 시공작업을 단순화할 수 있으며, 공사기간을 단축할 수 있고,
터널 구조물의 구조물단위체간의 결속을 견고히 하도록 하여 전체 터널 구조 물의 안정성을 향상시킬 수 있으며,
터널 구조물의 상·하뿐만 아니라 좌우측에도 보강면이 형성되어 터널 구조물의 내진성을 향상시킬 수 있고,
터널이 시공되는 상부 지표면의 구조물에 대한 진동 등의 터널 시공에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 선단 구조물단위체(40)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 선단 구조물단위체(40)의 정면도이며, 도 3는 도 1의 선단 구조물단위체(40)의 우측단면도이고, 도 4는 도 1의 굴착파이프(44)의 전방에 장착되는 굴착기구부(50)를 나타내는 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 후단 구조물단위체(60)를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 후단 구조물단위체(60)의 정면도이며, 도 7은 도 5의 후단 구조물단위체(60)의 우측단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 선단 구조물단위체(40)를 발진구(10)에 위치시키는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 9는 도 8에서 굴착기구부(50)를 작동시켜 굴착파이프(44) 전방의 지반을 굴착하는 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 10은 도 9에서 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)를 전방으로 압입 전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도이고, 도 11은 도 9의 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착하는 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 12은 도 9의 선단 구조물단위체(40)의 후방에 후단 구조물단위체(60)를 위치시키고, 상기 후단 구조물단위체(60)를 이송전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도이며, 도 13은 선단 구조물단위체(40)를 완전히 반대편 도달구(20)로 이송전진 시켜 터널 구조물을 완성하는 것을 나타내는 시공상태도이다.
또한, 도 14는 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 이송파이프(12)를 나타낸 사시도이고, 도 15는 터널의 길이기 긴 경우에 중간압입 유압장치(70)를 사용하여 구조물단위체(40, 60)를 이송전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도이다.
본 발명에 의한 비개착식 터널 구조물의 시공방법의 제 1단계는, 먼저 터널을 시공하고자 하는 장소의 양편을 수직 방향으로 소정깊이 굴착하여 터널 굴착을 시작하는 발진구(10) 및 터널 굴착을 종료하는 도달구(20)를 형성한다.
상기 형성된 발진구(10)의 내부에서, 도 1과 도 8에 도시된 바와 같이, 시공될 터널 구조물의 하단과 접하는 바닥면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 매설한다. 상기 플로어레일(30)은 공사현장에 서 통상적으로 사용되는 H형강(45)을 사용할 수 있다. 상기 플로어레일(30) 상에 터널 구조물을 이루는 구조물단위체가 접하게 되어 지면과의 직접 마찰에 비해 압입에 따른 마찰력을 현저히 줄일 수 있게 된다.
발진구(10)의 내부 바닥면에 플로어레일(30)을 시공한 후에는 터널 구조물을 이루면서 최선단에 위치하게 되는 선단 구조물단위체(40)를 형성하는 제 3단계 시공이 진행된다. 선단 구조물단위체(40)를 제조하는 제 3단계에서는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트로 몸체부(41)를 형성하고, 상기 몸체부(41) 상부 내부에는 상기 선단 구조물단위체(40)가 지붕에 압입되는 방향으로 다수의 가이드파일(43)의 일측이 매설되고, 몸체부(41)의 선단에는 선단 구조물의 지중압입을 위한 선단슈(42)가 고정되며, 상기 몸체부(41)의 외곽면을 따라서 다수의 굴착파이프(44)가 소정간격으로 고정장착되고, 상기 굴착파이프(44)의 선단에는 굴착기구부(50)를 장착한다.
상기 굴착파이프(44)의 구성은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 선단 구조물단위체(40)의 외측면의 외곽을 따라 몸체부(41)의 좌측, 상측 및 우측에 H형강(45)을 상기 몸체부(41)와 일체로 결합시키고, 철판을 상기 H형강(45)의 상부면을 따라 결합시켜 일방이 개방된 고리형태로 절곡형성되는 고리철판(46)을 마련하고, 몸체부(41)의 하측면에는 길이방향을 가로질러 다수의 이송철판(47)을 일체로 결합시킨다. 몸체부(41)의 외곽을 따라 형성된 상기 고리철판(46)과 이송철판(47) 상에는 몸체부(41)의 길이방향으로 다수의 상기 굴착파이프(44)를 용접 등 으로 소정간격으로 이격시켜 상기 몸체부(41)의 전면보다 소정거리 돌출되도록 하여 고리철판(46)과 이송철판(47) 상에 결합시킨다. 몸체부(41)의 외곽을 따라 다수 고정설치된 굴착파이프(44)의 선단에는 터널 시공의 초기굴착을 위한 굴착기구부(50)를 장착시킨다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 굴착기구부(50)는, 상기 굴착파이프(44) 내를 관통하여 길이방향으로 이동가능하게 굴착파일(51)이 구비되고, 상기 굴착파일(51)의 일측 선단에는 지반, 특히 암반을 굴착하기 위한 굴착헤드(52)가 형성되며, 상기 굴착파일(51)의 타측 후단에는 굴착파일(51)을 회전시켜 굴착파일(51) 선단의 굴착헤드(52)를 작동시키는 작동모터(53)가 연결되고, 상기 굴착파일(51)의 타측에 연결되어 상기 굴착파일(51)을 상기 굴착파이프(44)의 길이방향으로 전후진시키는 이동잭(54)을 몸체부(41)의 선단슈(42)에 고정장착한다.
제 4단계에서는, 상기 선단 구조물단위체(40)를 상기 플로어레일(30) 상에 위치시킨 후에 상기 굴착기구부(50)를 작동시켜 선단 구조물단위체(40)의 외곽을 따라 소정지름의 홀을 지중에 굴착하고, 상기 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)을 압입 전진 시킨 후, 상기 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착한다. 즉, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 터널 구조물을 시공할 상기 발진구(10)에 선단 구조물단위체(40)를 위치시키고, 상기 굴착파이프(44)의 전방에 형성되는 굴착기구부(50)의 굴착헤드(52)를 작동시켜 먼저, 굴착헤드(52) 및 굴착파일(51)을 전진 굴착시킨 후에, 상기 굴착파이프(44)와 함께 상기 굴착파이프(44)가 장착된 선단 구조물단위체 몸체부(41)를 상기 몸체부(41)의 전면에 지반이 닿을 때까지 전진 압입시키고, 상측으로 상기 굴착파이프(44)의 선단측이 보일 때까지 몸체부(41) 전방의 지반을 굴착한다.
이 과정에서, 굴착기를 사용하거나, 발파를 통하여 지반이 암반인 경우라도 신속하게 지반굴착을 할 수 있으며, 상기 굴착파이프(44)가 루프파이프의 역할을 하게 되어 지반의 붕괴 위험을 미연에 방지하여 안전하게 지반굴착 작업을 할 수 있게 된다. 또한, 구조물단위체 몸체부(41)의 외곽을 따라 미리 굴착헤드(52)로 선굴착한 후 선 굴착한 부위의 내부에 해당하는 몸체부(41)의 전방을 굴착하게 됨으로써, 굴착작업이나 발파 등에 의해 발생 되는 진동이 지표에 위치한 구조물에 전달되는 것을 막을 수 있게 되며, 터널 구조물의 시공에 따른 지표 구조물에 대한 영향을 최소화할 수 있게 된다,
또한, 상기 선단 구조물단위체(40)를 지중에 전진시키기 위해서, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고, 중공의 파이프로 형성된 일측이 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방에 결합 되는 이송파이프(12)를 구비하고, 일측은 상기 이송파이프(12)의 타측과 결합되며 타측은 상기 버팀반력벽(11)에 고정설치되는 후단압입 유압장치(71)를 마련하여 상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 전방의 이송파이프(12)를 가압하여 상기 선단 구조물단위체(40)를 지중으로 이송전진 시키게 된다. 상기 선단 구조물단위체(40)의 전전 거리가 상기 후단압입 유압장치(71)의 이송거리보다 긴 경우에는, 상기 이송파이프(12)를 다수개 구비한 후 나사결합을 통해 원하는 거리만큼 다수개 로 구성되는 이송파이프(12)를 상기 후단압입 유압장치(71) 전방에 위치시켜서 추가 구성된 이송파이프(12)의 길이만큼 상기 선단 구조물단위체(40)를 전진 압입 시킬 수 있게 된다.
바람직하게는, 도 13과 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 이송파이프(12)의 하부 좌우측에는 하측에 안내홈(85)이 형성되는 한 쌍의 안내어댑터(84)를 결합시키고, 상기 안내홈(85)에 상기 플로어레일(30)의 상부면의 좌우측 돌기부에 끼워 결합시켜 상기 플로어레일(30)의 안내를 받으며 상기 이송파이프(12)가 전진 되도록 하여 후단압입 유압장치(71)의 가압에 따른 이송파이프(12)의 전진 직진성을 향상시킬 수 있도록 한다.
제 5단계에서는, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 단면과 동일형상의 몸체부(41)를 형성하고, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)에 형성된 상기 다수의 굴착파이프(44)의 연장선상에 외곽면을 따라 굴착파이프(44)가 몸체부(61)에 형성된다. 상기 몸체부(61)의 상부측 내부에는 상기 가이드파일(43)이 관통되도록 관통홀(62)이 마련되는 후단 구조물단위체(60)를 형성한다.
바람직하게는, 제 3단계에서, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 하부에 소정길이의 걸림홈(80)을 마련하고, 후단 구조물단위체(60)를 가공하는 제 5단계에서는, 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 하부에 상기 걸림홈(80)에 대응하여 끼워져 결합 될 수 있도록 걸림돌기(81)를 마련하며, 후방 하부에는 상기 걸림홈(80)을 마련하여 상기 다수의 구조물단위체의 하부의 접합부위가 견고하게 결 합 될 수 있도록 하여 전체 터널 구조물의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다. 또한, 제 3단계에서, 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 상부면에는 일측이 소정길이만큼 몸체부(41)와 일체로 매설되어 결합되는 결합어댑터(82)를 마련하고, 제 5단계에서는, 상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 상부면에는 결합어댑터(82)에 대응하여 상기 결합어댑터(82)가 끼워져 결합될 수 있도록 결합어댑터홈(83)을 마련하며, 후방 상부면에는 상기 결합어댑터(82)를 마련하여 상기 다수의 구조물단위체 상부의 접합부위를 견고하게 할 수 있도록 한다. 상기 후단 구조물단위체(60) 또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, H형강(45), 고리철판(46), 이송철판(47) 및 중공의 굴착파이프(44)를 상기 선단 구조물단위체(40)와 동일하게 구성하여 형성시킨 후 선단 구조물단위체(40)의 굴착파이프(44)와 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 연결어댑터 등을 사용하여 연결시킨다.
제 6단계에서는, 상기 후단 구조물단위체(60)를 상기 선단 구조물단위체(40)의 후방에 상기 플로어레일(30) 상에 위치시키고, 상기 관통홀(62)에 가이드파일(43)이 관통되도록 하며, 상기 선단 구조물단위체(40)와 상기 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 서로 연결한 후, 후단 구조물단위체(60)를 압입 전진시킨다.
상기 후단 구조물단위체(60)의 지중 추진방법을 구체적으로 설명하면, 제 4단계에서, 상기 선단 구조물단위체(40)의 이송시 사용된 이송파이프(12)를 선단 구조물단위체(40)에서 제거한 후, 후단 구조물단위체(60)의 관통홀(62)에 선단 구조 물단위체(40)의 가이드파일(43)이 관통되도록 끼워넣고, 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 선단 구조물단위체(40)의 굴착파이프(44)와 연결하여 선단 구조물단위체(40)의 후방에 위치시킨다. 또한, 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 후방에 상기 이송파이프(12)의 일측을 결합시키고, 상기 이송파이프(12)의 타측은 후단압입 유압장치(71)의 일측과 결합시키며, 상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 후단 구조물단위체(60)를 지중에 전진 압입 시킨다. 터널 구조물을 이루는 구조물단위체의 수가 많아 상기 후단압입 유압장치(71)만으로 다수의 구조물단위체(40, 60)를 전진 압입 시키기 어려운 경우에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 구조물단위체(40, 60) 간에 다수의 중간압입 유압장치(70)를 마련하여 구조물단위체(40, 60)를 전진 이송시키고 소정거리만큼 이송시킨 후에는 제거 후, 콘크리트 타설하여 구조물단위체(40, 60) 간의 간격을 견고하게 결합시킬 수 있다. 이때, 가이드파일(43)이 길이가 짧은 경우에는 용접에 의하여 각각의 파일의 길이를 연장할 수 있다.
또한, 제 7단계에서는, 상기 제 4단계와 제 6단계를 상기 굴착기구부(50)가 상기 도달구(20)에 도달할 때 까지지 반복적으로 작업하여 다수의 상기 후단 구조물단위체(60)를 하나씩 순차적으로 지중에 압입 전진시키고, 상기 선단(40) 및 다수의 구조물단위체(60)를 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성한다.
이와 같이, 반대편 도달구(20)까지 이송된 상기 선단 구조물단위체(40)와 상기 선단 구조물단위체(40)의 후방에 연속적으로 이어져 접하는 다수의 후단 구조물 단위체(60)를 공고히 결합시켜 전체 터널 구조물을 완성 시키게 되며, 이때, 선단 구조물단위체(40) 및 후단 구조물단위체 몸체부(61) 후방의 상부에 조립되는 이송파이프(12)의 경우에는 상기 가이드파일(43)이 중공의 이송파이프(12)에 관통되도록 하여 이송파이프(12)가 구조물단위체의 몸체부(41, 61)의 후방의 상부에 조립될 수 있다.
상기 상술한 바와 같은 본 발명에 의하 비개착식 터널 구조물의 시공방법을 통해 선·후단 구조물단위체 몸체부(61)의 외곽을 따라 굴착파이프(44)가 형성됨으로써, 터널 시공현장에서의 지반붕괴를 방지하고, 상기 굴착기구부(50)를 통하여 구조물단위체 외곽을 선 굴착한 후에 상기 구조물단위체를 압입시킴으로써, 지반이 암반인 경우에도 터널 시공작업을 단순화할 수 있으며, 공사기간을 단축할 수 있고,
또한, 상기 결합어댑터(82), 결합어댑터홈(83), 결합돌기 및 결합홈을 형성시킴으로써, 터널 구조물의 구조물단위체간의 결속을 견고히 하도록 하여 전체 터널 구조물의 안정성을 향상시킬 수 있으며,
구조물단위체 외곽을 선 굴착한 후에 상기 구조물단위체의 전방을 발파 등의 작업을 통해 굴착함으로써, 터널이 시공되는 상부 지표면의 구조물에 대한 진동 등의 터널 시공에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이 의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 선단 구조물단위체(40)를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 선단 구조물단위체(40)의 정면도;
도 3는 도 1의 선단 구조물단위체(40)의 우측단면도;
도 4는 도 1의 굴착파이프(44)의 전방에 장착되는 굴착기구부(50)를 나타내는 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 후단 구조물단위체(60)를 나타내는 사시도;
도 6은 도 5의 후단 구조물단위체(60)의 정면도;
도 7은 도 5의 후단 구조물단위체(60)의 우측단면도;
도 8은 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 선단 구조물단위체(40)를 발진구(10)에 위치시키는 것을 나타내는 시공상태도;
도 9는 도 8에서 굴착기구부(50)를 작동시켜 굴착파이프(44) 전방의 지반을 굴착하는 것을 나타내는 시공상태도;
도 10은 도 9에서 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)를 전방으로 압입 전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도;
도 11은 도 9의 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착하는 것을 나타내는 시공상태도;
도 12는 도 9의 선단 구조물단위체(40)의 후방에 후단 구조물단위체(60)를 위치시키고, 상기 후단 구조물단위체(60)를 이송전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도;
도 13은 선단 구조물단위체(40)를 완전히 반대편 도달구(20)로 이송전진 시켜 터널 구조물을 완성하는 것을 나타내는 시공상태도;
도 14는 본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물의 시공방법에 있어서, 이송파이프(12)를 나타낸 사시도; 및
도 15는 터널의 길이기 긴 경우에 중간압입 유압장치(70)를 사용하여 구조물단위체(40, 60)를 이송전진 시키는 것을 나타내는 시공상태도;이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 발진구 11 : 버팀반력벽
12 : 이송파이프
20 : 도달구 30 : 플로어레일
40 : 선단 구조물단위체 41 : 선단 구조물단위체 몸체부
42 : 선단슈 43 : 가이드파일
44 : 굴착파이프 45 : H형강
46 : 고리철판 47 : 이송철판
50 : 굴착기구부 51 : 굴착파일
52 : 굴착헤드 53 : 작동모터
54 : 이동잭
60 : 후단 구조물단위체 61 : 후단 구조물단위체 몸체부
62 : 관통홀
70 : 중간압입 유압장치 71 : 후단압입 유압장치
80 : 걸림홈 81 : 걸림돌기
82 : 결합어댑터 83 : 결합어댑터홈
84 : 안내어댑터 85 : 안내홈
Claims (6)
- 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물의 시공방법에 있어서,터널 구조물을 시공할 장소의 양편을 수직 방향으로 굴착하여 소정깊이의 발진구(10) 및 도달구(20)를 형성하는 제 1단계;상기 발진구(10)의 저면에 터널 구조물이 압입되는 방향으로 다수개의 플로어레일(30)을 소정간격으로 설치하는 제 2단계;외곽면을 따라 다수의 굴착파이프(44)가 소정간격으로 형성되는 몸체부(41)와, 상기 몸체부(41)의 선단에는 지중 압입을 위한 선단슈(42)를 장착하며, 상기 몸체부(41)의 상부측 내부에는 지중에 압입되는 방향으로 다수의 가이드파일(43)의 일측이 매설되는 터널 구조물의 선단 구조물단위체(40)를 형성하고,상기 굴착파이프(44)의 전방에는 굴착기구부(50)를 장착하는 제 3단계;상기 선단 구조물단위체(40)를 플로어레일(30) 상에 위치시킨 후에 상기 굴착기구부(50)를 작동시켜 선단 구조물단위체(40)의 외곽을 따라 소정지름의 홀을 지중에 굴착하고, 상기 선단 구조물단위체(40)와 함께 굴착파이프(44)를 압입 전진 시킨 후, 상기 선단 구조물단위체(40)의 전방을 굴착하는 제 4단계;상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 단면과 동일형상으로 형성되고 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)에 형성된 상기 다수의 굴착파이프(44)의 연장선상에 외곽면을 따라 굴착파이프(44)가 형성되는 몸체부(61)와, 상기 몸체부(61)의 상부 측 내부에는 상기 가이드파일(43)이 관통되도록 관통홀(62)이 마련되는 후단 구조물단위체(60)를 형성하는 제 5단계;상기 후단 구조물단위체(60)를 상기 선단 구조물단위체(40)의 후방에 상기 플로어레일(30) 상에 위치시키고, 상기 관통홀(62)에 가이드파일(43)이 관통되도록 하며, 상기 선단 구조물단위체(40)와 상기 후단 구조물단위체(60)의 굴착파이프(44)를 서로 연결한 후, 후단 구조물단위체(60)를 압입 전진시키는 제 6단계; 및상기 제 4단계와 제 6단계를 상기 굴착기구부(50)가 상기 도달구(20)에 도달할 때 까지지 반복적으로 작업하여 다수의 상기 후단 구조물단위체(60)를 하나씩 순차적으로 지중에 압입 전진시키고, 상기 선단 및 다수의 구조물단위체를 접합시켜 전체 터널 구조물을 완성하는 제 7단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물의 시공방법.
- 제 1항에 있어서,제 3단계에서,상기 굴착기구부(50)를,상기 선단 구조물단위체(40)의 굴착파이프(44) 내를 관통하여 길이방향으로 이동가능하게 구비되는 굴착파일(51)과,상기 굴착파일(51)의 일측 선단에 형성되는 굴착헤드(52)와,상기 굴착파일(51)과 타측 후단에 연결되어 굴착헤드(52)가 지반을 굴착하도 록 작동시키는 작동모터(53) 및상기 굴착파일(51)의 타측에 연결되어 상기 굴착파일(51)을 상기 굴착파이프(44)의 길이방향으로 전후진시키는 이동잭(54)으로 형성하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공방법.
- 제 2항에 있어서,제 3단계는,상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 하부에는 소정길이의 걸림홈(80)을 마련하는 단계;를 더 포함하고,제 5단계는,상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 하부에는 상기 걸림홈(80)에 대응하여 끼워져 결합 될 수 있도록 걸림돌기(81)를 마련하고, 후방 하부에는 상기 걸림홈(80)을 마련하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개칙 터널 구조물의 시공방법.
- 제 2항에 있어서,제 3단계는,상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방 상부면에는 소정길이로 일측이 일체로 매설되어 결합되는 결합어댑터(82)를 마련하는 단계;를 더 포함하고,제 5단계는,상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 전방 상부면에는 상기 결합어댑터(82)에 대응하여 상기 결합어댑터(82)가 끼워져 결합 될 수 있도록 결합어댑터홈(83)을 마련하고, 후방 상부에는 상기 결합어댑터(82)를 마련하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물의 시공방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,제 4단계는,상기 발진구(10)에 버팀반력벽(11)을 마련하고,중공의 파이프로 형성되며, 일측이 상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방에 결합되는 이송파이프(12)를 구비하며,일측은 상기 이송파이프(12)의 타측과 결합되고, 타측은 상기 버팀반력벽(11)에 고정설치되는 후단압입 유압장치(71)를 마련하고,상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 상기 선단 구조물단위체(40)를 지중에 전진압입 시키는 단계;를 더 포함하며,제 6단계는,상기 선단 구조물단위체 몸체부(41)의 후방에 결합된 상기 이송파이프(12)를 제거한 후, 상기 후단 구조물단위체 몸체부(61)의 후방에 상기 이송파이프(12)의 일측을 결합시키고, 상기 이송파이프(12)의 타측은 상기 후단압입 유압장치(71)의 일측과 결합시키며, 상기 후단압입 유압장치(71)를 작동시켜 상기 후단 구조물단위체(60)를 지중에 전진압입 시키는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물의 시공방법.
- 제 5항에 있어서,상기 이송파이프(12) 중에서 상기 선단 구조물단위체(40) 및 후단 구조물단위체(60)의 후방의 상부에 위치하는 이송파이프(12)는, 상기 가이드파일(43)이 상기 이송파이프(12)를 관통하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물의 시공방법.
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