KR20120001074U - 파형강판 터널의 지지구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파형강판 터널의 지지구조물에 관한 것으로서, 파형강판 터널의 측부에 설치되는 파형강판의 외측에서 뒷채움되는 토사에 평평하게 배치되며 파형강판에 접하는 일끝단이 상측으로 절곡되는 와이어 메쉬와, 상기 파형강판에 형성된 산 부분에 접하도록 배치되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 외측에 배치되며 상기 고정플레이트와의 사이에 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 고정앵글과, 상기 파형강판의 산 부분과 상기 고정플레이트와 상기 고정앵글을 관통하여 설치되어 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 체결부재를 구비하고, 상기 파형강판의 터널측 내측면에는 상기 체결부재의 체결너트와의 사이에 배치되는 보호플레이트를 더욱 구비하며, 상기 지지구조물은 파형강판 터널 구조물의 헌치부 아래의 부분에 일정간격 이격되어 복수개 설치되어, 상기 와이어 메쉬가 뒷채움되는 토사와 일체로 거동하게 하면서 뒷채움되는 토사에 의해 작용하는 측부 하중을 뒷채움되는 토사의 수직하중과 상쇄시킬 수 있으므로 파형강판 터널의 헌치부 이하에 작용하는 하중에 의한 터널의 변형을 방지할 수 있고, 와이어 메쉬는 뒷채움되는 토사에 묻히기 때문에 설치시 시공작업에 방해가 되지 않으면서, 시공완료 후에도 통행을 방해하지 않고, 시공이 간편하며, 볼트구멍 등에 의해 파형강판에 발생하는 파손을 방지할 수 있다.

Description

파형강판 터널의 지지구조물{SUPPORT STRUCTURE OF CORRUGATED MULTI PLATED TUNNEL}

본 발명은 파형강판 터널의 지지구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널의 시공완료 후에 터널에 작용하는 토압에 의해 터널의 변형을 터널의 뒷채움 흙을 이용하여 상쇄할 수 있는 파형강판 터널의 지지구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 새로운 고속도로나 국도, 철로 등의 건설에는 평지뿐만 아니라 산악지역을 거치는 경우가 많고, 특히 산악지역이 많은 경우에는 자연환경적인 문제나 시공비용의 문제 등으로 인하여 산악을 절개하지 않고 터널 등을 굴착하여 도로를 개설하는 경우가 많다.

종래의 터널시공방법으로 굴착시공되는 터널은 발파 등에 의해 굴착된 터널의 암벽면에 쇼트크리트를 시공한 후 락볼트 등을 매립하고 쇼트크리트의 표면에 다시 방수공사를 하고 라이닝 콘크리트층을 타설함으로써 터널시공을 완료한다.

그러나 이러한 종래의 방법은, 철근조립 및 거푸집을 설치하기 위한 공사기간 및 인력과 콘크리트를 타설한 후에 일정기간 양생과정을 거쳐야 하는 등의 공사기간의 장기화와 이로 인한 시공비가 증가하는 문제점이 있었다.

이에 따라 근래에는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 파형강판을 이용한 터널의 시공방법이 실시되고 있다. 파형강판은 금속판에 파형의 굴곡을 성형하여 형상강도를 높인 것으로, 여타 콘크리트 제품에 비해 사용이 간편하고 제조비용이 저렴한 장점이 있다. 따라서 일반적인 아치형의 구조물뿐만 아니라, 제방의 수로나 터널의 지지체와 같이 반원형의 구조물로도 제작되어 사용되고 있다.

이러한 파형강판을 이용한 터널의 시공방법으로는, 터널 하부에 기초옹벽 거푸집을 설치하고 앵커를 옹벽철근에 고정시킨 후, 여기에 콘크리트를 주입하여 경화시킨 다음, 기초옹벽의 상부에 마련된 체결구에 베이스 채널을 끼워넣고 상기 앵커에 조임체결하고, 그런 다음 터널의 굴착면에 시공된 파형강판을 파형강판의 하부에서 볼트 및 너트 결합에 의해 상기 베이스 채널에 체결고정한다. 그런 다음, 터널 상부에 뒷채움을 하고 다짐을 하여 터널시공을 완료한다.

그러나, 종래의 파형강판 터널구조물은 얇은 강판의 상부에 토사를 성토하여 구조물을 시공하는 공법으로서, 파형강판 터널 설치후에 뒷채움을 하는 경우, 뒷채움에 의한 토압과 터널 상부의 차량 통행 등에 의한 집중하중이 작용하여, 도 1에 나타낸 바와 같은 하중곡선과 같이, 터널의 측부에 변형이 발생하기 쉽다고 하는 문제점이 있었다. 즉, 뒷채움으로 토압이 발생하면 하단은 기초에 의하여 수평방향으로 지지되나 상단은 자유단으로 토압발생 시나 차량 방호책(가드레일) 설치 및 차량통행 등에 의한 토압으로 터널 측부 및 하부에 변형이 발생된다.

상기한 종래의 파형강판 터널 구조물에 있어서, 파형강판의 강성을 보강하기 위하여 파형강판의 외주연에 길이방향으로 보강채널을 설치하고 파형강판의 내부로 보강채널과 기부 사이에 와이어로프와 턴버클에 의해 인장시켜 설치하는 방법이 제안된 바 있으나, 이러한 종래의 방법은 파형강판의 변형을 방지하고 내하력을 증진시키는 장점은 있으나 상기 보강채널은 강판과 보강구조 간의 합성기능이 원활치 못하고 볼트구멍에 의해 파형강판에 구조적인 안정성을 저하시키고 또한 와이어로프를 파형강판의 내부로 설치시 시공 중에 구조물의 내측으로 차량과 시공장비의 출입이 통제되어 작업이 불편하고 복잡하며 X자형 와이어로프가 보강채널과 기부로 연결되는 지점에 하중이 집중되어 파형강판의 변형이 발생할 수 있으며 작업자의 통행이 불편할 뿐만 아니라 이로 인한 안전사고의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 파형강판 터널의 측부 외측에 뒷채움되는 토사와 일체로 거동할 수 있는 구조물을 설치하여, 파형강판 터널구조물의 시공 완료후에 터널의 측부에 작용하는 토압을 토사 자체의 하중에 의해 상쇄할 수 있는 지지구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 파형강판 터널의 지지구조물로서, 시공이 간편하고, 설치시 시공작업에 방해가 되지 않으면서, 시공완료 후에도 통행을 방해하지 않고, 볼트구멍 등에 의해 파형강판에 발생하는 파손을 방지할 수 있는 지지구조물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 파형강판 터널의 지지구조물은, 복수의 파형강판을 연결하여 형성되는 파형강판 터널 구조물에 있어서, 파형강판 터널의 측부에 설치되는 파형강판의 외측에서 뒷채움되는 토사에 평평하게 배치되며 파형강판에 접하는 일끝단이 상측으로 절곡되는 와이어 메쉬와, 상기 파형강판에 형성된 산 부분에 접하도록 배치되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 외측에 배치되며 상기 고정플레이트와의 사이에 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 고정앵글과, 상기 파형강판의 산 부분과 상기 고정플레이트와 상기 고정앵글을 관통하여 설치되어 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 체결부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파형강판의 터널측 내측면에는 상기 체결부재의 체결너트와의 사이에 배치되는 보호플레이트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지구조물은 파형강판 터널 구조물의 헌치부 아래의 부분에 일정간격 이격되어 복수개 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 파형강판 터널의 헌치부 이하에서 와이어 메쉬를 파형강판에 고정시키고, 상기 와이어 메쉬를 뒷채움되는 토사에 일정간격으로 배치함으로써, 상기 와이어 메쉬가 뒷채움되는 토사와 일체로 거동하게 하면서 뒷채움되는 토사에 의해 작용하는 측부 하중을 뒷채움되는 토사의 수직하중과 상쇄시킬 수 있으므로 파형강판 터널의 헌치부 이하에 작용하는 하중에 의한 터널의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 와이어 메쉬는 뒷채움되는 토사에 묻히기 때문에 설치시 시공작업에 방해가 되지 않으면서, 시공완료 후에도 통행을 방해하지 않고, 시공이 간편하게 된다.

또한, 상기 파형강판의 터널측 내측면에 보호플레이트를 마련함으로써, 상기 파형강판과 상기 고정플레이트, 상기 고정앵글을 체결하기 위하여 천공하는 볼트구멍 등에 의해 파형강판에 발생하는 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 터널구조물에 작용하는 하중곡선을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 지지구조물과 파형강판 터널을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 파형강판 터널 지지구조물의 단면도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 지지구조물이 복수 개 설치되는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 보호플레이트를 터널의 내부에서 본 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 파형강판 터널의 지지구조물에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 지지구조물은 터널구조물을 이루는 파형강판의 외측에 설치된다.

도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 파형강판 터널의 지지구조물은 고정앵글(10)과, 고정플레이트(11)와, 와이어 메쉬(12)와, 체결부재(13)와, 보호플레이트(20)로 구성된다.

상기 와이어 메쉬(12)는 일정간격으로 그리드가 형성되어 있고, 상기 와이어 메쉬의 그리드의 크기 및 형상은 상기 터널의 헌치부에 작용하는 측부하중과 뒷채움되는 토사의 성질에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

상기 와이어 메쉬(12)는 뒷채움되는 토사를 평평하게 고른 후에, 상기 토사의 상부에 펼쳐 배치된다. 또한, 상기 와이어 메쉬(12)의 일측끝단, 즉 상기 파형강판에 접하는 측의 끝단은 상측으로 절곡시킨다.

상기 와이어 메쉬(12)의 절곡된 부분은 후술하는 고정앵글과 고정플레이트 사이에 배치되어 고정된다.

상기 고정플레이트(11)는 상기 파형강판(2)에 맞닿도록 배치된다. 즉, 상기 파형강판의 파형을 이루는 산과 골 중 산 부분에서 상기 고정플레이트가 맞닿도록 배치된다. 상기 고정플레이트(11)는 스틸제의 판 형상으로 형성되며, 파형강판과 맞닿는 부분에는 후술하는 체결부재가 관통되는 구멍이 일정간격으로 형성되어 있다.

상기 고정플레이트(12)의 외측, 즉 상기 파형강판의 외부의 뒷채움되는 측에는 고정앵글(10)이 배치된다. 상기 고정앵글(10)은 스틸제의 판 형상으로 형성되며, 단면이 대략 자 형상으로 절곡되어 형성되며, 절곡된 일측면은 뒷채움되는 바닥에 배치된 와이어 메쉬를 눌러 고정하고, 타측면은 상측으로 절곡된 상기 와이어메쉬를 고정한다.

상기 고정앵글(10)의 타측면과 상기 고정플레이트(11)는 상기 와이어 메쉬의 두께에 해당하는 거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 고정앵글과 상기 고정플레이트 사이의 간극에는 상측으로 절곡된 상기 와이어 메쉬의 일끝단이 삽입되어 고정된다.

상기 고정앵글(10)에는 상기 고정플레이트(11)에 형성된 구멍에 상응하는 위치에 일정간격으로 구멍이 형성되어 상기 구멍에 후술하는 체결부재가 삽입된다.

상기 파형강판의 산 부분에 일정간격으로 구멍을 천공한 후, 상기 천공된 구멍의 위치에 상기 고정플레이트와 상기 고정앵글을 천공된 구멍의 위치가 일치하도록 배치한 후 체결부재(13)을 삽입한다.

상기 체결부재(13)는 여러 형태의 체결부재를 들 수 있으나, 본 실시예에 있어서는 막대형상의 체결볼트와, 상기 막대형상의 체결볼트의 내외측에 삽입 체결되는 한 쌍의 체결너트로 구성된 것을 예로 한다.

상기 한 쌍의 체결너트의 하나는 상기 고정앵글의 외측에서 체결되고, 다른 하나는 상기 파형강판의 내측, 즉 상기 터널 내부측에서 삽입 체결된다.

여기서, 상기 파형강판의 터널측 내측면에는 보호플레이트(20)를 더욱 설치한다. 상기 보호플레이트(20)는 상기 파형강판의 산 부분과 터널 내측에서 삽입 체결되는 체결너트와의 사이에 배치된다.

상기 고정앵글과 상기 고정플레이트를 상기 파형강판에 고정하기 위하여 상기 파형강판에 구멍을 천공하고 상기 체결부재를 삽입시킬 때에, 천공된 구멍의 외주면을 따라 균열이 진행되거나 상기 고정플레이트, 고정앵글에 의해 상기 파형강판에 인장력이 작용하거나 하여 상기 파형강판에 손상이 발생하고 균열이 더욱 확대될 염려가 있다. 따라서, 상기 보호플레이트를 상기 파형강판과 상기 체결너트와의 사이에 설치함으로써 상기 체결너트로부터 상기 파형강판에 직접적인 힘이 작용하지 않고 상기 보호플레이트에 의해 작용된 힘이 분산되거나 완화되도록 구성한다.

또한, 상기 보호플레이트(20)는 상기 파형강판에 형성된 파형의 곡률에 상응하는 곡률을 가지도록 굴곡되어 형성된다.

한편, 본 발명에 의한 지지구조물이 설치되는 파형강판 터널은 종래의 파형강판 터널의 시공방법과 마찬가지로 시공된다. 즉, 터널 하부에 기초옹벽 거푸집(2)을 설치하고 앵커를 옹벽철근에 고정시킨 후, 여기에 콘크리트를 주입하여 경화시킨 다음, 기초옹벽의 상부에 마련된 체결구에 베이스 채널을 끼워넣고 상기 앵커에 조임체결하고, 그런 다음 터널의 굴착면에 시공된 파형강판을 파형강판의 하부에서 볼트 및 너트 결합에 의해 상기 베이스 채널에 체결고정한다. 그런 다음, 복수의 파형강판을 아치형, 또는 박스형으로 연결하여 파형강판 터널을 완료한다.

그런 다음, 파형강판 터널의 외부에 뒷채움을 할 때에, 일시에 뒷채움을 완료하지 않고, 파형강판의 기초부로부터 일정높이 만큼 뒷채움을 한 후, 본 발명에 의한 지지구조물을 설치한다. 즉, 상기 지지구조물을 파형강판 터널 구조물의 헌치부 아래의 부분에 일정간격 이격되어 복수 개 설치한다.

이로써, 헌치부 이하의 파형강판 터널에 작용하는 측부하중을 복수의 지지구조물 각각의 지지구조물이 그 상부에 뒷채움되는 토사의 수직하중에 의해 분산시키면서 상쇄되므로, 파형강판 터널 측부의 변형을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.

1 : 파형강판 터널
2 : 파형강판
10 : 고정앵글
11 : 고정플레이트
12 : 와이어 메쉬
13 : 체결부재
20 : 보호플레이트

Claims (3)

1. 복수의 파형강판을 연결하여 형성되는 파형강판 터널 구조물에 있어서,
   파형강판 터널의 측부에 설치되는 파형강판의 외측에서 뒷채움되는 토사에 평평하게 배치되며 파형강판에 접하는 일끝단이 상측으로 절곡되는 와이어 메쉬와,
   상기 파형강판에 형성된 산 부분에 접하도록 배치되는 고정플레이트와,
   상기 고정플레이트의 외측에 배치되며 상기 고정플레이트와의 사이에 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 고정앵글과,
   상기 파형강판의 산 부분과 상기 고정플레이트와 상기 고정앵글을 관통하여 설치되어 상기 와이어 메쉬의 절곡된 일끝단을 고정하는 체결부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 지지구조물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파형강판의 터널측 내측면에는 상기 체결부재의 체결너트와의 사이에 배치되는 보호플레이트를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 지지구조물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 지지구조물은 파형강판 터널 구조물의 헌치부 아래의 부분에 일정간격 이격되어 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 지지구조물.
   

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