KR20120030277A - 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공방법과 이에 적용되는 시공구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개착 타입 터널 시공방법 및 이에 적용되는 시공구조체에 관한 것으로, 아치형 세그먼트를 터널 기초 양측 단에 각각 위치시킨 상태에서 힌지 회동하도록 하되 아치형 세그먼트가 각각 접하는 부분으로 중앙 힌지 부분을 형성하여 아치형 세그먼트를 결합하여 공사 시간 지연 및 공사 비용 등을 현저하게 절감하기 위한 것으로, 단면을 변화하여서 되는 콘크리트 판넬을 이용하여 터널을 시공하기 위한 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공방법과 이에 적용되는 시공구조체에 관한 것이다.

Description

변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공방법과 이에 적용되는 시공구조체{EXCAVATION TYPE TUNEL CONSTRUCTION WORK METHOD AND THAT'S STRUCTURE}
본 발명은 개착 타입 터널 시공방법 및 이에 적용되는 시공구조체에 관한 것으로, 아치형 세그먼트를 터널 기초 양측 단에 각각 위치시킨 상태에서 힌지 회동하도록 하되 아치형 세그먼트가 각각 접하는 부분으로 중앙 힌지 부분을 형성하여 아치형 세그먼트를 결합하여 공사 시간 지연 및 공사 비용 등을 현저하게 절감하기 위한 것으로, 단면을 변화하여서 되는 콘크리트 판넬을 이용하여 터널을 시공하기 위한 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공방법과 이에 적용되는 시공구조체에 관한 것이다.
통상 복개형 터널 즉 개착 타입 터널을 시공하기 위해 지반 상에 콘크리트 거푸집을 형성하고, 거푸집 내에 콘크리트를 현장 타설하여 터널을 형성하는 것이 일반적이었으나, 이러한 재리(supporting post)등의 가설재 설치가 요구되고 현장 타설 콘크리트의 양생 시간을 요하게 되어 공사기간이 장기화되는 문제가 있다.
따라서 이를 해소하기 위해 근래에는, 공장에서 미리 제조한 프리캐스트 세그먼트를 현장으로 운반하여 순차적으로 설치하며 터널을 시공하는 방법이 이용되고 있는데, 기초부를 현장 타설 방법으로 설치하고 상기한 프리캐스트 세그먼트를 순차적으로 설치하게 되어 공사 기간이 줄어지는 장점 뿐 아니라 내구성에서도 현장타설 보다 우수한 장점을 갖는다.
그러나, 이러한 프리캐스트 세그먼트를 이용하여 개착 터널을 형성할 때에는 그 두께가 비교적 얇은 상태에서 시공되어, 얇은 부재를 이루는 상기 프리캐스트 세그먼트에 가해지는 부재력의 제어가 곤란한 문제점이 있고 고 토피나 또는 대단면에 이르는 개착 터널의 시공에서는 적용성이 제한되는 문제점이 있다.
이외의 방법으로는 파형 강판을 이용하여 개착 타입의 터널에 시공하는 방법 중의 하나로 이용되고 있는데, 이러한 파형 강판을 이용한 터널 시공 방법의 경우 앞서 전술한 프리캐스트 세그먼트를 이용한 방법보다는 그 강도가 우수하고, 공사기간 측면에서는 유리하나 시공상 문제점으로 인한 누수현상과 비용이 증가하게 되는 단점이 있다.
또한, 이러한 파형강판을 이용하여 터널을 시공할 경우 고토피에서의 사용이 제한되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 여러 문제점 특히, 프리캐스트 세그먼트로만 형성되는 터널에서의 문제점인 두께가 얇은 부재에 작용되는 부재력을 효과적으로 제어하면서도 공간활용성, 경제성, 시공성을 극대화함은 물론, 고 토피, 대단면에 이르기까지 그 적용이 가능하도록 하여, 적용의 다양성을 이루는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은, 터널 외벽으로 작용되는 토사의 압력을 효과적으로 제어하면서도 구조의 단순성을 확보하여 시공의 용이함과 구조체의 견고성을 확보하도록 하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
개착 타입의 터널을 시공함에 있어서,
개착 된 지반 양측으로 각각 제1, 2기초를 형성하되 각 기초 상면으로 콘크리트 판넬의 일단과 접하며 탄성 지지되도록 하기 위한 스프링이 돌출되며 매입되도록 하는 기초형성단계(S10),
상기 기초형성단계에 의해 이루어지는 양측의 각 기초와 접하며 아치형으로 교호 되며 한 열의 콘크리트 판넬을 형성하여 결합되어지되, 상기 스프링의 상단이 내입될 수 있게 콘크리트 판넬 저면측에 스프링캡이 함몰 형성되도록 하여 상기 스프링과의 결합에 의한 기초힌지부가 형성되도록 하고, 상기 기초부와 콘크리트 판넬 단부간 이격거리에 탄성패드를 구성하는 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20),
상기 각 콘크리트 판넬의 상단 단부가 접하게 되는 중앙힌지부의 상면측 이격공간으로 탄성패드를 삽입하고, 탄성패드 상면과 각 콘크리트 판넬 단부의 상면측으로 고무패드를 형성하여 중앙힌지부를 방수 처리하게 되는 콘크리트 판넬 중앙 힌지부결합단계(S30)와,
상기한 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20)와 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30)를 거쳐 일렬의 콘크리트 판넬 결합이 완성되고, 타열의 콘크리트 판넬을 이용하여 기초부와의 결합과정이 완료되고, 중앙힌지 부분의 결합이 완료되어 다른 열의 콘크리트 판넬 간 결합이 완료된 후, 각 열의 콘크리트 판넬의 측면이 접하는 부분으로 형성되는 "V" 자형 골에 수밀성방수제를 도포 처리하고, 수밀성방수제 양측으로 각각 고무패드를 구비하는 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)와,
상기한 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20), 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30), 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)를 반복 순차적으로 진행한 후, 전체적인 터널을 이루는 콘크리트 판넬 전체 상측 표면으로 방수시트 및 압착폼보드를 처리하는 방수단계(S50)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 개착 터널의 전체적 터널 시공 기간의 단축 및 공사 비용의 절감효과는 물론, 판넬 이음부와 힌지 작용으로 인해 전체적으로 균형된 강성을 갖는 터널을 얻을 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명에 의하면, 고 토피와 대단면에 이르는 형태의 터널 시공이 가능하게 되는 효과를 갖는다.
아울러 본 발명에 의하면 터널 외벽으로 작용되는 토사의 압력을 효과적으로 제어하면서도 구조의 단순성을 확보하여 시공의 용이함과 구조체의 견고성을 확보할 수 있음은 물론, 폭이 상당히 넓은 터널의 개착 시공이 가능하게 되는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단계를 나타낸 블록도
도 2는 본 발명에 적용되는 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합 전 상태 및 각 콘크리트 판넬과의 분리 상태를 도시한 분리 사시도
도 3은 본 발명에 의한 콘크리트 판넬이 각각 결합하는 과정을 도시한 사시 도면
도 4는 콘크리트 판넬과 측면으로 연결되는 타 콘크리트 판넬간 결합하는 상태를 분리 도시한 도면
도 5는 터널에 적용되는 콘크리트 판넬의 결합에 의해 형성되는 터널 구조체의 정단면을 도시한 도면
도 6은 도 5의 "A"부분을 확대 도시한 도면
도 7은 콘크리트 판넬의 측면 결합 상태를 도시한 개괄적 평면도
도 8은 도 7의 A-A선단면을 도시한 도면
도 9 a, b는 본 발명을 이용하여 개착 터널을 시공할 때, 그 시공지의 현장여건이 성토부일 경우 보강토옹벽과 보강재 등을 이용하거나 또는 시공지의 현장여건이 절토부일 경우에는 Soil Nail 등을 콘크리트 판넬 측면측에 구성하게 되는 예를 도시한 도면
도 10 a,b는 본 발명을 이용하여 개착 터널을 시공할 때 터널 폭이 왕복 6차선 정도에 이를 경우 터널 중앙측에 중앙기둥부를 형성하게 되는 일예를 도시한 도면으로, 도 9 a,b에서와 같이 시공지의 현장여건이 성토부일 경우 보강토옹벽과 보강재 등을 이용하거나 또는 시공지의 현장여건이 절토부일 경우에는 Soil Nail 등을 콘크리트 판넬 측면측에 구성하게 되는 예를 도시한 도면
도 11은 본 발명을 이용하여 개착 터널을 시공할 때 터널 폭이 왕복 8차선 정도에 이를 경우의 터널 시공 상태의 일예를 도시한 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 실시예는 폭이 왕복 2 ~ 4차선에 해당되는 터널 시공에 따른 것으로, 개착 된 지반 양측으로 각각 제1, 2기초를 형성하되 각 기초 상면으로 콘크리트 판넬의 일단과 접하며 탄성 지지되도록 하기 위한 스프링이 돌출되며 매입되도록 하는 기초형성단계(S10),
상기 기초형성단계(S10)에 의해 이루어지는 양측의 각 기초와 접하며 아치형으로 교호 되며 한 열의 콘크리트 판넬을 형성하여 결합되어지되, 상기 스프링의 상단이 내입될 수 있게 콘크리트 판넬 저면측에 스프링캡이 함몰 형성되도록 하여 상기 스프링과의 결합에 의한 기초힌지부가 형성되도록 하고, 상기 기초부와 콘크리트 판넬 단부간 이격거리에 탄성패드를 구성하는 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20),
상기 각 콘크리트 판넬의 상단 단부가 접하게 되는 중앙힌지부의 상면측 이격공간으로 탄성패드를 삽입하고, 탄성패드 상면과 각 콘크리트 판넬 단부의 상면측으로 고무패드를 형성하여 중앙힌지부를 방수 처리하게 되는 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30)와,
상기한 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20)와 콘크리트 판넬 중앙힌지부 결합단계(S30)를 거쳐 일렬의 콘크리트 판넬 결합이 완성되고, 타열의 콘크리트 판넬을 이용하여 기초부와의 결합과정이 완료되고, 중앙힌지부의 결합이 완료되어 다른 열의 콘크리트 판넬 간 결합이 완료된 후, 각 열의 콘크리트 판넬의 측면이 접하는 부분으로 형성되는 "V" 자형 골에 수밀성방수제를 도포 처리하는 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)와,
상기한 콘크리트 판넬하단과 기초부와의 결합단계(S20), 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30), 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)를 반복 순차적으로 진행한 후, 전체적인 터널을 이루는 콘크리트 판넬 전체 상측 표면으로 방수시트 및 압착폼보드를 처리하는 방수단계(S50)와,
상기한 기초 형성단계(S10) 후 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20) 내지 방수단계(S50)가 반복적으로 이루어져 개착 터널을 형성하는 터널 형성 단계(S60)로 이루어진다.
상기한 터널 형성 단계(S60) 후에는 상기 콘크리트 제1결합단계(S20) 내지 콘크리트 판넬 중앙 힌지부분 방수처리단계(S50)가 반복적으로 이루어져 터널 형성이 이루어지면 그 바닥면부터 점차적으로 양질의 토사를 되메우기하여 다짐하면서 복토를 형성하는 통상의 마감단계를 거쳐 완성된 터널을 형성하게 된다.
한편, 터널은 수직력과 횡토압에 의하여 터널 측벽부에 응력이 집중되어 두께가 두꺼워지거나 철근량이 많이 투입되는 관계로 터널의 단면을 측벽부에서 변담면으로 처리하거나 횡토압을 경감시키는 방법을 사용할 수 있는데, 이는 도 9에서와 같이 성토부에서는 보강토 옹벽, 절토부에서는 Soil Nailing을 활용하여 횡토압을 경감시키므로 단면의 두께를 획기적으로 줄일 수 있으므로 터널의 안정성을 도모하면서 공사비를 줄일 수가 있다.
상기한 과정을 거쳐 이루어지는 개착 타입 터널 시공방법에 적용되는 터널 구조체의 경우 터널의 양측으로 대향 되며 콘크리트가 타설되는 기초부(100)와, 상기 대향 되는 기초부(100)에 일측이 접하게 되며 아치형으로 형성하되 한 조로 구성하여 중앙 측으로는 서로 접하도록 구성하게 되는 콘크리트 판넬(200)과, 상기 기초부(100)와 접하는 콘크리트 판넬(200)의 일단으로 기초힌지부(300)를 형성하는 것을 특징으로 하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 시공과정에 따라 시계열적으로 설명한다.
기초형성단계 ; S10
기초형성단계(S10)는 터널이 시공되는 위치를 개착 한 후 터널의 위치를 잡기 위해 콘크리트로 기초부(100)를 타설하는 작업을 말한다.
상기 기초부(100)는 도 2 또는 도 5 에서 보는 바와 같이 내측면으로 다단 형성 되는 형상을 갖되 후술하게 되는 콘크리트 판넬(200)의 일단부와 접하며 기초힌지부(300)를 형성할 수 있는 힌지매입면(110)을 갖도록 평활하게 형성하며 양생하되, 그 힌지매입면(110)으로는 스프링(120)이 매입되도록 하였다.
상기 스프링(120)의 하단은 힌지매입면(110)에 매입되고 상단은 돌출되도록 하여 후술하게 되는 콘크리트판넬(200) 하단 저면으로 형성되는 스프링캡(210)에 삽입되어 완충 작용이 가능하도록 하였으며 본 발명에서는 이러한 스프링(120) 및 스프링캡(210)의 결합부분을 기초힌지부(300)로 명칭한다.
본 발명에서 "힌지"라는 용어를 채택한 것은 콘크리트 판넬(200)의 하단부에 스프링(120)의 상단이 스프링캡(210)에 끼워진 후 일정각 회동시켜 콘크리트 판넬(200)의 상단측이 타 콘크리트 판넬(200)의 상단측과 접하며 터널 형태를 이루는 일렬을 이루게 되는데, 이러한 회동 작동을 고려하여 "힌지"라는 용어로 본 발명에서는 사용함을 유의하여야 한다.
한편, 도 5 에서 보는 바와 같이 콘크리트 판넬(200)의 하단면과 힌지매입면(110)은 스프링(120)의 탄성력 등으로 일정간격 이격 되는 공간이 형성되어지는데, 콘크리트 판넬(200)의 일측면으로부터 제공되는 토사 또는 물의 유입 등을 막기 위해, 힌지매입면(110) 일측 상면에 요홈(111)을 형성하고, 상기 요홈(111)에 끼워지는 탄성패드(130)를 구비하여, 콘크리트 판넬(200)의 하단면이 상기 탄성패드(130)를 압착하도록 구성하였다.
아울러, 방수단계(S50)의 공정에서 설명하는바와 같이 콘크리트 판넬(200) 외측면과 기초부(100)의 외측면을 아우르며 방수시트(280)와 압착폼보드(290)를 구성하여 토사로부터 유입되는 물 등을 완전히 차단할 수 있도록 하였다.
콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계 ; S20
본 단계인 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20)는 기초형성단계(S10)에 의해 이루어지는 양측의 각 기초와 접하며 아치형으로 교호 되며 한 열의 콘크리트 판넬(200)을 형성하여 결합 되어지되, 상기 스프링(120)의 상단이 내입될 수 있게 콘크리트 판넬(200) 저면측에 스프링캡(210)이 함몰 형성되도록 하여 상기 스프링(120)과의 결합에 의한 기초힌지부(300)가 형성되도록 하고, 상기 기초부(100)와 콘크리트 판넬(200) 단부간 이격거리에 탄성패드(130)를 구성하는 단계를 의미한다.
본 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20)에서 콘크리트 판넬은 콘크리트를 이용하여 양생한 후 얻게 되는 구조물을 의미하는 것으로서, 프리캐스트 세그먼트라고도 칭할 수 있으나 본 발명에서는 콘크리트 판넬로 통칭하여 명명하기로 한다.
아울러 본 단계인 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20)에서 설명하게 되는 콘크리트 판넬(200)은 2개의 콘크리트 판넬(200)이 결합하여 터널을 이루는 전체 구조 중에서 하나의 열에 해당되는 완성된 형태의 프리캐스트 세그먼트를 이루게 되는데, 한 열에는 두 개의 콘크리트 판넬이 상호 결합에 의해 이루어지는바, 하나의 콘크리트 판넬을 도면 부호 200으로 표기하고, 이의 단부측과 접하는 다른 콘크리트 판넬은 도면 부호 200'로 표기하여 구분하기로 한다.
또한, 본 발명에서 콘크리트 판넬(200,200')은 도 7 에서 보는 바와 같은 평면에서 보았을 때 상호 교차 되는 형태로 설치되는 것이 바람직하고, 터널의 끝단부측에는 콘크리트 판넬(200,200')의 폭에 비하여 1/2의 폭을 갖게 되는 콘크리트 판넬(200,200')이 적용될 것이다.
먼저, 본 단계에서 설명될 수 있는 상기한 콘크리트 판넬(200,200')은 도 2 ~ 3 에서 보듯이 아치 형상에 의해 터널이 이루어질 수 있도록 하는 부재로, 상기한 기초부(100)의 힌지매입면(110)에 매입되어 있는 힌지가이드인 스프링(120)과 일단 측이 접한 상태에서 타단 측은 대향 되는 다른 콘크리트 판넬(200')의 일측과 접하며 결합하도록 함으로써, 완성된 아치형태의 콘크리트 판넬(200)(200')을 구성할 수 있다.
이를 위해서는 각 콘크리트 판넬(200)(200')의 일단 측으로는 기초부(100)의 힌지매입면(110)에 함입되어 있으며 상방이 일정길이 돌출되어 있는 스프링(120)과 결합되어 탄성 지지되도록 하였는데, 그 스프링(120)의 돌출부분이 삽입되기 위한 수단으로 콘크리트 판넬(200,200')의 하단 저면에 함몰되는 스프링캡(210)을 형성하였다.
이와 같은 스프링캡(210)에 의해 도 5 에서 보는 바와 같이 스프링(120)의 상단부분이 함입된 상태에서 콘크리트 판넬(200,200')의 하단측을 탄성 지지하게 되며, 콘크리트 판넬(200,200')의 하단면과 기초부(100)의 힌지매입면(110)간에는 스프링(120)에 의해 어느 정도 이격 구성되는데, 그 이격되는 공간을 따라 전술한 바와 같이 터널의 토사나, 물 등이 유입되어질 수 있다.
이를 방지하기 위해, 도 5 에서와 같이 힌지매입면(110)의 일측에 요홈(111)을 형성하여 탄성패드(130)가 위치 고정될 수 있도록 하고, 상기 탄성패드(130) 상면은 콘크리트 판넬(200,200')의 각 단부의 하단면에 접하며 압착할 수 있도록 하였다.
이와 같이 한 상태에서 후술하게 되는 방수단계(S50)에 의해 각 콘크리트 판넬(200,200')의 외측면과 기초부(100)의 외측면을 따라 전체적으로 방수시트(280)와 압착폼보드(290)를 형성하게 된다.
콘크리트 판넬(200')의 일단측 단부가 먼저 위치를 잡은 후, 회동시켜 맞은편의 다른 콘크리트 판넬(200') 또한 동일하게 맞은편 기초부(100)의 힌지매입면(111)의 요홈(111)측으로 스프링(120)을 매입한 다음, 그 스프링(120)의 상단부측이 콘크리트 판넬(200')의 하단측 스프링캡(210)에 내입되어지면서, 상기한 각 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측이 상호 접하게 되며 결합될 수 있는 위치에 놓이게 되는바, 이러한 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측 결합 과정은 콘크리트 판넬 중앙연결부 결합단계(S40)에서 후술하기로 한다.
콘크리트 판넬 중앙힌지부 결합단계 ; S30
본 단계는 전술한 콘크리트 판넬하단과 기초부와의 결합단계(S20)에 의해 일렬의 각 콘크리트 판넬(200,200')의 단부측이 각각 기초부(100)의 힌지매입면(110)에 매입되며 돌출되어 있는 스프링(120)이 스프링캡(210)에 삽입되며 지지 형성되면서, 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측 중앙 부분을 결합하기 위한 과정으로 이해되어야 한다.
도 6 에서 보듯이 양측의 기초부(100)에 그 일단이 결합 되면서 반원호 형태를 이루며 터널을 구성할 수 있는 각 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측은 서로 접하는 형태를 취하게 될 것이다.
콘크리트 판넬(200,200')의 상단측 결합과정을 설명하기전에 먼저 콘크리트 판넬(200,200')의 구조에 대하여 설명되어질 필요가 있다.
콘크리트 판넬(200,200')은 현장에서 타설되거나 또는 별도의 장소에서 타설 제작되어 운반될 수도 있는 구조물로 바람직하게는 현장에서의 타설과정을 거쳐 공급되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 콘크리트 판넬(200,200')은 도 2 및 도 5 에서 보듯이 터널을 이루는 반원호 형태를 이루기 위한 구조물로 상단측에서 터널 측면 임의의 어느 지점까지 균일한 두께를 갖으며 원호를 형성하고 상기한 터널 측면 임의의 어느 지점에서부터 하단까지 상대적으로 두꺼운 두께를 갖도록 타설하게 된다.
본 발명에서 설명하는 상기한 "임의의 어느 지점"이라 하는 것은 터널 시공 장소의 토사압력 등 현장 조건에 따라 그 "지점"이 특정될 수 밖에 없기 때문이다.
이와 같이 하는 이유는, 터널의 양 측면에서 작용하는 횡토압과 상부재하 수직력에 의하여 발생되는 부재력의 크기가 터널 측면 임의 어느 지점에서부터 하단까지가 가장 크게 발생하게 되는데, 이를 효과적으로 제어하기 위하여 두께에 있어서 터널 상부측을 얇게, 측면측을 두껍게 하는 변단면의 형태를 취함으로 단면의 과도한 손실을 막기 위한 것이다.
선행 기술의 경우 터널의 횡토압과 상부재하 수직력을 지탱하기 위해 전체적으로 콘크리트 판넬을 과도한 두께로 일정하게 형성하거나, 또는 측벽부에 옹벽을 높이 설치하는 예들이 있으나, 과도한 두께로 인한 단면 손실이 불가피하였다.
아울러 전술한 바와 같이 콘크리트 판넬(200,200')의 저면측으로는 스프링(120)이 내입될 수 있도록 스프링캡(210)을 형성하고, 상단측 단부면으로는 도 4 또는 도 6 에서 보는 바와 같이 단턱(221)을 갖는 결합요홈(220)을 형성하되, 상단의 단부측이 상방향으로 돌출되는 돌출부(230)를 형성하여 상부재하 수직력에 의하여 콘크리트 판넬(200,200') 중앙힌지부가 하향으로 처지는 과도한 변위를 제어할 수 있도록 한다.
상기한 결합요홈(220)은 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측 단부면에 대향되도록 구성하여, 도 6 에서 보듯이 양측의 콘크리트 판넬(200,200')이 서로 접하였을 때 직사각형 형태의 결합요홈(220)을 형성할 수 있게 되고, 이러한 결합요홈(220) 편측에 미리 본드 등으로 부착되어 있는 탄성패드(130')가 콘크리트 판넬(200,200')의 결합 과정에서 압착되도록 하였다.
상기와 같은 탄성패드(130')의 압착에 의해 각 기초부(100)의 힌지매입면(110)에 매설된 스프링(120)에 의해 탄성 지지되는 콘크리트 판넬(200,200')의 상단측은 상호 대향되면서 결합요홈(220)에 의해 형성되는 직사각형 형태의 요홈으로 탄성패드(130')가 압착되며 상호 맞물리는 형태를 취하도록 하여, 직상방의 토압을 지탱함은 물론, 토사의 유입이나 물 등의 유입을 완전히 차단할 수 있도록 하였다.
이와 같은 과정을 거쳐 터널의 일열을 이루는 콘크리트 판넬(200,200') 조립을 완성할 수 있게 된다.
콘크리트 판넬 측면 연결단계 ; S40
본 단계는 전술한 바와 같이, 기초형성단계(S10)를 거친 상태에서, 콘크리트 판넬하단과 기초부와의 결합단계(S20)와 콘크리트 판넬 중앙힌지부 결합단계(S30)를 거쳐 일렬의 구조물(즉 터널구조체의 전체 길이 중에서 단위부재로 이루어지는 콘크리트 판넬을 각각 대향시켜 하나의 일렬을 이루는 것을 의미한다)에 대한 결합이 완료되면, 그 다음열에 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20) 및 콘크리트 판넬 중앙힌지부 결합단계(S30)를 거쳐 또 다른 연속적인 구조물을 형성하게 된다.
이와 같이 반복되는 작업으로 콘크리트 판넬(200,200')이 터널의 종방향으로 순차적으로 이루어지게 되는데, 그 각각의 열과 열 즉 측면간 접하게 되는 콘크리트 판넬(200.200')의 측면간 연결작업이 필요하게 되는바, 이는 횡력에 의하여 콘크리트 판넬(200,200')간 틈이 벌어지지 않도록 함이며, 수직력에 의하여 콘크리트 판넬(200,200')간 상하 변위가 발생치 않도록 함이다.
이를 위해 본 발명에서는 도 4, 7, 8 에서와 같은 구성을 이용하여 연결하는바, 콘크리트 판넬(200,200')과 콘크리트 판넬(200,200') 측면간 접하는 부분의 어느 한 콘크리트 판넬(200,200') 측면으로 일부가 매입되면서 나머지 일부는 돌출되는 갈고리 형태의 걸쇠구(240)를 형성하고, 이와 대응되는 콘크리트 판넬(200,200')의 측면에 연결홈(260)을 형성하되, 상기 연결홈(260)으로 돌출되는 결착구(250)를 형성한다.
이와 같이 콘크리트 판넬(200,200')의 측면 즉 상호 대접되는 측면으로 각각 형성되는 걸쇠구(240)와 결착구(250)에 의해, 콘크리트 판넬(200,200')간 각 측면이 상호 연결될 수 있다.
한편 상기한 연결홈(260)으로는 상기 걸쇠구(240)와 결착구(250)의 결합으로 콘크리트 판넬(200,200')의 연결이 완료된 후, 몰탈(270)을 형성한다.
이와 같은 콘크리트 판넬(200,200')의 측면간 연결 작업은 터널 전체의 시공에 걸쳐 동일하게 반복 진행된다.
방수 단계 ; S50
본 방수 단계는 콘크리트 판넬(200,200') 하단측과 기초부(100)의 힌지매입면(110)간 결합시 즉 기초힌지부(300)가 형성되는 부분에서의 이격 공간으로 토사나 물 등이 침투되지 못하도록 하는 부분과, 전술한 각 열의 콘크리트 판넬(200,200')간 중앙 이음부분과, 콘크리트 판넬(200,200')의 터널 방향으로 이어지는 측면 이음부분을 각각 방수처리하기 위한 과정을 의미한다.
도 5에서 보는 바와 같이 기초부(100)의 힌지매입면(110)과 콘크리트 판넬(200,200') 하단부측 이격공간을 방수처리하기 위하여 전술한 것처럼, 콘크리트 판넬(200,200') 외측면과 기초부(100)의 외측면을 아우르며 방수시트(280)와 압착폼보드(290)를 구성하여 토사로부터 유입되는 물 등을 완전히 차단할 수 있도록 하였다.
또한 콘크리트 판넬(200,200')이 일렬을 이루며 형성되도록 하기 위해 콘크리트 판넬(200)과 콘크리트 판넬(200') 상단측에 서로 접하는 중앙부분으로는 도 6 에서 보는 바와 같이 단턱(221)을 갖는 결합요홈(220)을 형성하되, 상단의 단부측이 상방향으로 돌출되는 돌출부(230)를 형성되어 있으면서, 양측의 콘크리트 판넬(200,200')이 서로 접하였을 때 직사각형 형태로 형성되는 결합요홈(220)으로 탄성패드(130')가 압착되어 있음은 상술한 바와 같다.
이러한 콘크리트 판넬(200)과 콘크리트 판넬(200') 상단부간 접하는 중앙부분의 방수처리를 위해 도 6 에서 보는 바와 같이 콘크리트 판넬(200,200') 상면측으로 고무패드층(281)을 형성하고, 그 고무패드층(281) 상면으로 방수시트(280)를 형성하고, 상기 방수시트(280) 상면에 압착폼보드(290)를 형성하여 토사로부터 발생되는 물 등의 유입을 차단함은 물론 되메우기 과정에서 방수시트(280)가 손상되는 것을 방지토록 하였다.
또한, 콘크리트 판넬(200,200')과 콘크리트 판넬(200,200')의 측면 연결부분을 방수처리하기 위한 것으로 도 8 에서 보는 바와 같이 콘크리트 판넬(200,200')과 콘크리트 판넬(200,200') 측면간 접하며 형성되는 "V"자형 골(201)에 수밀성방수제(282)를 충진 도포 처리하고, 상기 수밀성방수제(282)상면으로 방수시트(280)를 구성하고, 상기 방수시트(280) 상면으로 압착폼시트(290)를 구성하여 방수처리하게 된다.
한편 도 8 에서 보는 바와 같이 콘크리트 판넬(200,200')의 측단부의 단면이 각각 경사단면을 이루며 상호 대향되도록 구성하는 것은, 콘크리트 판넬(200,200')간 이음부에서 외력에 의한 변이가 발생치 않도록 함은 물론, 콘크리트 판넬의 하중을 다른 콘크리트 판넬의 지탱이 용이하도록 하기 위함이다.
터널 형성 단계 ; S60
본 단계는 상기한 일련의 과정 즉, 기초 형성단계(S10) 후 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20) 내지 방수단계(S50)가 반복적으로 이루어져 개착 터널을 형성하는 단계를 의미한다.
상기한 각 단계를 거친 후 즉 각 단계인 콘크리트 제1결합단계(S20) 내지 콘크리트 판넬 중앙 힌지부분 방수처리단계(S50)가 반복적으로 이루어져 터널 형성이 이루어지면 그 바닥면부터 점차적으로 양질의 토사를 되메우기하여 다짐하면서 복토를 형성하여 완성된 개착 타입의 터널을 얻을 수 있게 된다.
한편 도 10 내지 도 11은 본 발명을 확대 적용한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10 에서 보듯이 대략 왕복 6차선 정도에 해당되는 폭을 갖는 터널을 개착 시공할 때 터널 중앙부분에 중앙기둥부(500)를 구성하고, 상기 중앙기둥부(500)의 지지를 받도록 하는 콘크리트 판넬(200,200')을 이용하여 터널을 형성할 수 있을 것이다.
즉, 상기 콘크리트 판넬(200,200')에 의해 이루어지는 터널의 폭이 왕복 6차선에 이를 경우 터널의 중앙 하단에 기초부(100')를 형성하고, 상기 기초부(100')로부터 수직상 연결되며 "Y"형상으로 활개 되어 상기 콘크리트 판넬(200,200')의 저면을 지지한 상태를 구현하여 본 발명의 설명에 의한 실시예에 따라 터널의 시공을 완료할 수 있을 것이다.
또한 도 11은 본 발명을 확대 적용한 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
즉, 터널의 폭이 대략 왕복 8차선 정도에 해당되는 터널을 개착 시공할 때, 전술한 중앙부분의 중앙기둥부(500)로는 터널 상방의 토사 압력을 지탱할 수 없음은 물론, 콘크리트 판넬(200,200')의 원호를 크게 형성할 수 없게 된다.
따라서, 이와 같이 터널의 폭이 상당히 넓을 경우에는 터널의 기초부(100)를 좌우와 중앙에 각각 형성하게 되고, 좌우측으로는 일정곡률의 원호형태를 갖는 콘크리트 판넬(200)을 전술한 방법에 따라 설치 시공하게 하되, 터널의 좌우측 콘크리트 판넬(200)의 단부측과 결합 되기 위한 중앙측 좌우 콘크리트 판넬(200')은 대략 단변의 형태로 콘크리트 판넬(200)을 제작하여 중앙측 벽식 중앙기둥부(500') 상단 좌우측에 스프링(120)에 의해 지지 결합되도록 하며, 터널의 폭에 가변 적용이 가능할 수 있음은 물론이다.
한편, 중앙 벽식 중앙기둥부(500') 상단에는 콘크리트 판넬(200')이 탈락되지 않도록 콘크리트 판넬(200,200')의 측단부와 같이 단면이 각각 경사 단면을 이루며 상호 대향되도록 구성하였다.
S10; 기초 형성단계
S20; 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계
S30; 콘크리트 판넬 중앙힌지부 결합단계
S40; 콘크리트 판넬 측면 연결단계
S50; 방수단계
S60; 터널형성단계
100, 100'; 기초부 110; 힌지매입면
111; 요홈 120; 스프링
130; 130'; 탄성패드 200,200'; 콘크리트 판넬
201; "V"자형 골 210; 스프링캡
220; 결합요홈 221; 단턱
230; 돌출부 240; 걸쇠구
250; 결착구 260; 연결홈
270; 몰탈 280; 방수시트
281; 고무패드층 282; 수밀성방수제
290; 압착폼보드 300; 기초힌지부
400; 보호몰탈층 500; 중앙기둥부
500'; 벽식 중앙기둥부

Claims (8)

  1. 개착 타입의 터널을 시공함에 있어서,
    개착 된 지반 양측으로 각각 제1, 2기초를 형성하되 각 기초 상면으로 콘크리트 판넬의 일단과 접하며 탄성 지지되도록 하기 위한 스프링이 돌출되며 매입되도록 하는 기초형성단계(S10),
    상기 기초형성단계에 의해 이루어지는 양측의 각 기초와 접하며 아치형으로 교호 되며 한 열의 콘크리트 판넬을 형성하여 결합되어지되, 상기 스프링의 상단이 내입될 수 있게 콘크리트 판넬 저면측에 스프링캡이 함몰 형성되도록 하여 상기 스프링과의 결합에 의한 기초힌지부가 형성되도록 하고, 상기 기초부와 콘크리트 판넬 단부간 이격거리에 탄성패드를 구성하는 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20),
    상기 각 콘크리트 판넬의 상단 단부가 접하게 되는 중앙힌지부의 상면측 이격공간으로 탄성패드를 삽입하고, 탄성패드 상면과 각 콘크리트 판넬 단부의 상면측으로 고무패드를 형성하여 중앙힌지부를 방수 처리하게 되는 콘크리트 판넬 중앙 힌지부결합단계(S30)와,
    상기한 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20)와 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30)를 거쳐 일렬의 콘크리트 판넬 결합이 완성되고, 타열의 콘크리트 판넬을 이용하여 기초부와의 결합과정이 완료되고, 중앙힌지 부분의 결합이 완료되어 다른 열의 콘크리트 판넬 간 결합이 완료된 후, 각 열의 콘크리트 판넬의 측면이 접하는 부분으로 형성되는 "V" 자형 골에 수밀성방수제를 도포 처리하는 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)와,
    상기한 콘크리트 판넬 하단과 기초부와의 결합단계(S20), 콘크리트 판넬 중앙 힌지부 결합단계(S30), 콘크리트 판넬 측면 연결단계(S40)를 반복 순차적으로 진행한 후, 전체적인 터널을 이루는 콘크리트 판넬 전체 상측 표면으로 방수시트 및 압착폼보드를 처리하는 방수단계(S50)와,
    상기한 기초 형성단계(S10) 후 콘크리트 판넬과 기초부와의 결합단계(S20) 내지 방수단계(S50)가 반복적으로 이루어져 개착 터널을 형성하는 터널 형성 단계(S60)를 이루어,
    터널 형성이 이루어지면 전체 터널을 형성하면 바닥면부터 점차적으로 양질의 토사를 되메우기하여 다짐하면서 복토를 형성하여 완성된 개착 타입의 터널을 얻는 것을 특징으로 하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공방법.
  2. 개착 타입 터널 시공방법에 적용되는 터널 구조체의 경우 터널 양측으로 대향되며 콘크리트가 타설되는 기초부(100)와, 상기 대향 되는 기초부(100)에 일측이 접하게 되며 아치형으로 형성하되 한 조로 구성하여 측면으로는 서로 접하도록 구성하게 되는 콘크리트 판넬(200,200')과, 상기 콘크리트 판넬(200,200')의 일단측과 접하는 기초부(100)에 지지되는 기초힌지부(300)와, 상기 콘크리트 판넬(200,200')이 서로 접하는 중앙힌지부(310)와, 상기 콘크리트 판넬(200,200')의 결합에 의해 이루어지는 전체 터널의 상면측으로 방수시트(280)가 형성되고, 상기 방수시트(280) 표면으로 압착폼보드(290)가 형성되는 것을 특징으로 하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기초부(100)는 내측면으로 다단 형성 되는 형상을 갖되 콘크리트 판넬(200)의 일단부와 접하며 기초힌지부(300)를 형성할 수 있는 힌지매입면(110)을 갖도록 평활하게 형성하며 양생하되, 그 힌지매입면(110)으로는 스프링(120)이 매입 형성되어지되 상방이 돌출 형성되어, 콘크리트 판넬(200,200') 하단 저면으로 구비되는 스프링캡(210)에 삽입되어 콘크리트 판넬(200,200')을 지지하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 콘크리트 판넬(200,200')은 2개가 한조로 이루어 한열을 이루며 터널의 길이방향으로 연결되는 것으로 각 콘크리트 판넬(200,200') 일측단의 저부면은 스프링캡(210)이 함몰 형성되고, 양측의 콘크리트 판넬(200,200')이 서로 접하였을 때 직사각형 형태의 요홈을 형성하는 결합요홈(220)을 형성하고, 상기 대접되는 결합요홈(220) 내부에 탄성패드(130')가 압착되고,
    콘크리트 판넬(200,200')과 콘크리트 판넬(200,200') 측면간 접하는 부분의 어느 한 콘크리트 판넬(200,200') 측면으로 일부가 매입되면서 나머지 일부는 돌출되는 갈고리 형태의 걸쇠구(240)를 형성하고, 이와 대응되는 콘크리트 판넬(200,200')의 측면에 연결홈(260)을 형성하되, 상기 연결홈(260)으로 돌출되는 결착구(250)를 형성하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공 구조체.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 콘크리트 판넬(200,200')은 터널을 이루는 반원호 형태를 이루기 위한 구조물로 상단측에서 터널 측면의 임의의 어느 지점까지 균일한 두께를 갖으며 원호를 형성하고 상기 균일한 두께를 갖는 원호의 마지막 단부측에서 하단까지 상대적으로 두꺼운 두께를 갖도록 타설하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 콘크리트 판넬(200,200')에 의해 이루어지는 터널의 폭이 왕복6차선에 이를 경우 터널의 중앙 하단에 기초부(100')를 형성하고, 상기 기초부(100')로부터 수직상 연결되며 "Y"형상으로 활개되어 상기 콘크리트 판넬(200,200')의 저면을 지지하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 콘크리트 판넬(200,200')에 의해 이루어지는 터널의 폭이 왕복 8차선에 이를 경우 상기 콘크리트 판넬(200,200') 중에서 중앙측 좌우 콘크리트 판넬(200')은 단변의 형태로 콘크리트 판넬(200')을 제작하여 중앙측 벽식 기둥부(500') 상단 좌우측에 스프링(120)에 의해 지지되도록 하되 중앙측 벽식 기둥부(500') 상단에는 콘크리트 판넬(200')이 탈락되지 않도록 콘크리트 판넬(200,200')의 측단부와 같은 형태로 각각 경사 단면을 이루며 상호 대향되도록 구성하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 터널을 이루는 현장여건이 성토부일 경우 콘크리트 판넬(200) 측면으로 보강재를 갖는 보강토옹벽이 구비되도록 하고, 상기 터널을 이루는 현장여건이 절토부일 경우 콘크리트 판넬(200) 측면으로 Soil Nail을 콘크리트 판넬(200) 측면측에 구성하여 횡토압을 경감시키도록 하는 것을 포함하는 변단면을 이용한 개착 타입 터널 시공구조체.
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