KR20130008159A - 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하터널 구조물의 상부루프를 시공하기 위한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부루프를 터널의 길이 방향으로 압입되는 양측 대구경 메인강관과, 상기 양측 메인강관을 연결하는 수평형 소구경 서브강관과, 상기 서브강관을 연결하는 방수철판으로 구성하되, 그 구조적인 간소화로 인한 시공의 간편함은 물론, 이로 인한 시공 기간의 단축을 가져오게 하며, 특히, 각각의 서브강관을 압입되는 방수철판과 용접 방법으로 연결 및 방수처리 하여 구조적으로 안정된 방수구조의 확보가 가능하며, 용접 등의 작업시 하향 용접 작업의 수행이 가능하여 작업의 편리성을 확보할 수 있게 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

Description

지하터널 구조물의 상부루프 시공방법{Method for constructing upper roof of undergound tunnel}

본 발명은 지하터널 구조물의 상부루프를 시공하기 위한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하터널 구조물의 상부루프 기초를 이루는 양측의 대두경 메인강관을 일정 간격으로 수평형 소구경 서브강관을 이용하여 연결하며, 각각의 소구경 강관의 사이를 방수철판을 이용하여 압입 및 연결함으로 그 시공 공정의 간소화를 가져옴과 동시에 불필요한 자재의 소모가 없어 시공단가를 현격히 절감할 수 있으며, 특히 안정된 방수구조를 가지므로 구조적 안정성을 확보할 수 있는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 터널은 흙이나 바위를 파서 지표면 아래에 만든 공간으로 거의 수평이며 가는 모양인 긴 통로를 말한다.

이러한 터널은 위쪽에서 재래지반을 남기고 땅속을 파 들어가 만들어진 것으로, 철도, 도로 터널 등의 교통용 터널과, 수력발전, 관개 등을 위한 수로 터널 및, 상하수도, 전선로 등의 관로터널 등으로 분류할 수 있다.

한편, 이러한 일반적인 터널은, 터널의 상부 구조를 이루는 상부 루프와 그 루프의 양측으로 하향 설치되는 벽체로 구성된 것이다.

이에, 본 발명 출원인은 특허출원 제2004-0010300호와 같이 강관압입전 터널시공예정면을 따라 알맞는 위치를 정확하게 측량하고 강관선단에 토류방지판투입구가 형성되고 압입방향조정장치가 형성된 선도관을 결합하여 강관압입을 위한 준비작업을 완료하는 강관압입 위치측량 및 선도관설치공정과;

강관을 추진위치에 정확하게 위치시킨후 유압 잭(JACK) 및 추진보조관을 이용하여 단계적으로 압입하며 매 1M마다 위치측량을 실시하고 선도관에 형성된 압입방향조정장치를 이용하여 최소의 오차범위에 시공되도록 하는 강관압입공정과;

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

상기 강관압입 및 토류방지판의 설치가 완료되면 강관에 그라우팅주입밸브를 통해 토류방지판주변에 그라우트재로 그라우팅하여 그라우팅부를 형성함으로써 강관하부 굴착시 토사유출을 방지하도록 함은 물론 차수역활을 하도록 하는 갱외 그라우팅 공정과;

상기 갱외 그라우팅 및 강관압입이 완료되면 강관들 측면을 소정간격으로 절개하여 응력재삽입공을 형성하고 이를 통해 강관과 강관사이의 흙을 파낸다음, 이 공간을 통해 응력재삽입공 상측이나 하측 또는 그 사이중 어느 한 곳의 강관과 강관사이를 방수용 철판으로 용접연결하여 방수가 되도록 한 후에, 응력재삽입공에 강관연결파이프나 철근,환봉,빔(beam)으로된 응력재를 삽입하고 강관과 응력재를 용접하여 강관들을 서로 연결함과 동시에 상기 응력재의 양측단에 플랜지나 강봉을 일체로 돌출형성하여 응력재가 강관으로부터 이탈하지 않도록 방지하는 응력재설치공정과;

상기 강관내면에 부식방지용 그라우트주입구를 응력재상측이나 응력재와 응력재 사이에 위치토록 설치하고, 그라우트주입구를 통해 그라우트재나 콘크리트를 주입하여 빈 공간을 가득 채워지도록 하여 주위를 고결시킴과 동시에 강관과 강관연결용 응력재 및 방수용 철판에 감싸지도록 하여 부식되지 않도록 하는 부식방지공정과;

상기 부식방지공정이 완료되면 강관내부 전체에 콘크리트를 주입하여 양생시키는 강관내 콘크리트타설공정과;

상기 강관내부 전체에 주입된 콘크리트가 모두 양생되면 강관내측의 터널부를 굴착하는 터널면굴착공정과;

상기 터널굴착공정이 끝나면 터널바닥면을 형성하고 강관 및 방수용 철판의 부식방지 및 미관을 위해 숏크리트 또는 뿜칠채를 타설하거나 터널부내측으로 거푸집을 설치한다음 콘크리트를 타설하여 터널벽면을 미려하게 하는 마감처리 공정을 포함하여서 이루어진 지하터널 형성용 구조물 설치방법 및 이러한 방법에 의한 형성된 구조물 구조를 출원한 바 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 터널 구조물은, 상부루프를 시공시 터널의 길이방향으로 일정 간격을 두고 압입되는 대구경 강관으로 구성되며, 토류방지판의 설치와, 응력재 및 방수철판의 설치 등 복잡한 시공방법 및 복잡한 구조를 가지고 있어, 터널 시공의 불편 함 및 시공 기간의 연장을 가져오는 문제점이 있었다.

이는, 특히, 응력재 및 방수철판 등의 시공시 용접 작업이 이루어지는 것인바, 이때 작업자가 상부루프의 하부에서 동바리 상태에서 상향 용접 방법을 실시해야 하는 등 작업의 곤란성이 증대되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상부루프를 터널의 길이 방향으로 압입되는 양측 대구경 메인강관과, 상기 양측 메인강관을 연결하는 수평형 소구경 서브강관과, 상기 서브강관을 연결하는 방수철판으로 구성하되, 그 구조적인 간소화로 인한 시공의 간편함은 물론, 이로 인한 시공 기간의 단축을 가져오게 하며, 특히, 각각의 서브강관을 압입되는 방수철판과 용접 방법으로 연결 및 방수처리 하여 구조적으로 안정된 방수구조의 확보가 가능하며, 용접 등의 작업시 하향 용접 작업의 수행이 가능하여 작업의 편리성을 확보할 수 있게 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 지하터널 예정면에 지하터널 구조물을 형성키 위해 예정면을 따라 터널의 길이방향으로 양측에 대구경 메인강관이 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 압입 및 그 메인강관을 기초로 하여 터널의 상부루프를 시공하는 상부루프 시공방법에 있어서,

상기 메인강관의 마주보는 외주면을 일정 간격으로 절개하여 절개공을 형성하되, 그 각각의 절개공을 통해 일측의 메인강관으로부터 절개공에 해당하는 수평형 소구경 서브강관을 일정 간격으로 압입 및 타측의 메인강관의 절개공에 삽입 및 용접 결합하며, 서브강관의 내부 흙을 제거하는 서브강관 설치공정;

상기 각각의 서브강관 내부에 수직부와 수평부를 이루는 임시토압지지대를 지지 설치하는 임시토압지지대 설치공정;

상기 각각의 서브강관의 마주보는 면을 길이방향으로 절개하여 절개부를 형성하는 서브강관 절개공정;

상기 서브강관의 마주보는 한쌍의 절개부를 따라 서브강관의 일측단으로부터 타측단에 이르게 다수의 방수철판을 순차적으로 용접하면서 유압잭을 이용하여 압입시킨 후, 서브강관과 방수철판을 용접 결합하는 방수철판 설치공정; 및

서브강관에 내입 지지된 임시토압지지대를 제거 후 상기 메인강관와 서브강관의 내부에 콘크리트를 충진하는 콘크리트 충진공정을 순차적으로 수행함으로 달성할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법은, 상부루프를 양측의 대구경 강관과, 그 양측 대구경 메인강관을 일정간격을 두고 연결하는 다수의 소구경 강관으로 구성함으로, 별도의 토류방지판 설치나 그라우팅 등의 시공 없이도 충분한 응력에 견디는 견고함의 확보 등 상부루프의 안정성의 확보가 가능하고, 방수철판의 설치에 있어서도 작업자가 메인강관의 내부에서 소구경 서브강관에 형성된 절개부를 따라 압입 설치 및 방수철판과 서브강관과의 용접 연결시 메인강관 또는 서브강관의 내부에서 수행할 수 있어 작업의 편리성의 확보가 가능하며, 방수철판에 의해 상부루프의 완전 밀폐 구조를 가질 수 있어 안정된 방수구조의 확보를 가져올 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 공정 순서도.
도 2는 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 소구경 서브강관 설치 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 임시토압 지지대 설치 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 서브강관 절개 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 방수철판 설치 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 콘크리트 충진 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법을 통해 시공된 상푸루프를 나타낸 사시도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법의 공정 순서도이다.

도 1의 도시와 같이 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법은, 지하터널 예정면에 지하터널 구조물을 형성키 위해 예정면을 따라 터널의 길이방향으로 양측에 대구경 메인강관(10)(10')이 유압잭(20) 및 추진보조관(도면중 미도시함)을 이용하여 압입 및 그 메인강관(10)(10')을 기초로 하여 터널의 상부루프(1)를 시공하되, 상기 압입된 메인강관(10)(10')을 연결하는 서브강관 설치공정(S100)과, 임시토압지지대 설치공정(S200)과, 서브강관 절개공정(S300)과, 방수철판 설치공정(S400)과, 콘크리트 충진공정(S500)을 순차적으로 수행함으로 시공이 가능한 것이다.

이때, 서브강관 설치공정(S100)은,

도 2의 도시와 같이 상기 양측의 메인강관(10)(10')을 서로 연결하게 되는 것으로, 먼저, 상기 메인강관(10)(10')의 마주보는 외주면을 일정 간격으로 서브강관(100)(100')의 직경을 가지게 절개 관통하여 절개공(11)을 형성한다.

이후, 그 각각의 절개공(11)을 통해 일측의 메인강관(10)으로부터 수평형 소구경 서브강관(100)(100')을 압입 및 타측의 메인강관(10')의 절개공(11)에 삽입 후 용접결합하며, 설치된 서브강관(100)(100')의 내부의 흙을 제거하면 되는 것이다.

이때, 서브강관(100)(100')은, 상기 메인강관(10)(10')의 내경보다 짧은 길이를 갖는 다수의 서브강관(100)(100')을 구비하되, 일측의 메인강관(10)의 내부에 유압잭(20)을 설치하여, 다수의 서브강관(100)(100')을 유압잭(20)을 이용하여 순차적으로 용접 연결하면서 압입시킨 후 최 선단 및 최 후단의 서브강관(100)(100') 단부와 메인강관(10)(10')을 용접 결합하면 되는 것이다.

즉, 먼저 어느 하나의 서브강관을 유압잭(20)을 이용하여 압입 및 그 후단에 다른 서브강관을 용접 결합 후 다시 유압잭(20)을 이용하여 압입 하게 되는 것이며, 이때, 수행하는 용접은 메인강관(10)(10')의 내부에서 간편하게 수행할 수 있는 것이다.

한편, 상기 대구경으로 된 메인강관(10)(10')은, 그 내경이 2~3m를 이루는 강관을 사용하고, 소구경으로 된 서브강관(100)(100')은, 그 내경이 1~2m를 이루는 강관을 사용함이 바람직한 것이며, 상기 양측 메인강관(10)(10')을 연결하는 다수의 서브강관(100)(100')의 간격은 약 0.5~1m를 이루게 수행함이 바람직한 것이다.

또한, 임시토압지지대 설치공정(S200)은,

도 3의 도시와 같이 각각의 서브강관(100)(100')의 내부에 길이방향으로 판 형상으로 된 임시토압지지대(300)를 지지 설치함으로 서브강관(100)(100')의 상부에서 전해지는 토압의 하중으로부터 서브강관(100)(100')의 변형을 방지하기 위해 수행하는 것이다.

이때, 상기 임시토압지지대(300)는, 서브강관(100)(100')의 내부에서 수직방향으로 상.하면에 지지되는 수직부와 수평방향으로 좌.우측면에 지지되는 수직부를 가지게 구성함에 바람직한 것이다.

또한, 서브강관 절개공정(S300)은,

도 4의 도시와 같이 각각의 서브강관(100)(100')의 마주보는 면을 길이방향으로 수평을 이루게 컷팅 절개하여 절개부(110)를 형성하는 것으로, 이때 절개부(110)는 방수철판(500)의 두께와 동일한 높이를 가지게 절개 형성함이 바람직한 것이며, 이웃하는 서브강관(100)(100')의 마주보는 절개부(110)가 한쌍을 이루게 되는 것이다.

또한, 방수철판 설치공정(S400)은,

도 5의 도시와 같이 상기 서브강관(100)(100')의 마주보는 한쌍의 절개부(110)를 통해 방수철판(500)을 설치하게 되는 것으로, 서브강관(100)(100')의 일측단으로부터 타측단에 이르게 다수의 방수철판(500)을 순차적으로 용접하면서 유압잭(20)을 이용하여 압입 시킨 후, 서브강관(100)(100')과 방수철판(500)을 서로 용접 결합하면 된다.

즉, 먼저 어느 하나의 방수철판(500)을 유압잭(20)을 이용하여 압입 및 그 후단에 다른 방수철판(500)을 용접 결합 후 다시 유압잭(20)을 이용하여 압입 하게 되는 것이며, 이때, 수행하는 용접은 길이방향으로 연결 시 유압잭(20)이 설치된 일측 메인강관(10)의 내부에서 수행하고, 서브강관(100)(100')과 방수철판(500)의 용접은 그 서브강관(100)(100')의 내부에서 간편하게 수행할 수 있는 것이다.

한편, 방수철판(500)의 절개부(110)로의 용이한 진입을 위해 양측 서브강관(100)(100')의 사이에는 그 서브강관(100)(100')의 전단부의 절개부(110) 하부에 가이드빔(510)을 형성하여 방수철판(500)이 가이드빔(510)을 가이드로 하여 압입되게 하며, 최 선단의 방수철판(500)에는 가이드홀(520)을 형성하여 견인와이어의 결합 및 견인수단(도면중 미도시함)에 의해 견인시켜 방수철판(500) 압입력을 향상시킴과 동시에 방수판(500)의 압입 진행방향의 용이한 조절이 가능한 것이다.

이후, 압입된 방수철판(500)은, 서브강관(100)(100')의 내측에서 그 서브강관(100)(100')와 방수철판(500)간의 용접작업을 수행함으로 서로 접합하게 되는 것이다.

또한, 콘크리트 충진공정(S500)은,

도 6의 도시와 같이 각각의 서브강관(100)(100')은 방수철판(500)에 의해 상부로부터 전해지는 토압을 견딜 수 있는 지지력이 확보되는 것인바, 서브강관(100)(100')의 내부에 지지된 임시토압지지대(300)를 제거하면 되는 것이며, 이후, 메인강관(10)(10')와 서브강관(100)(100')의 내부에 콘크리트를 충진하면 되는 것이다.

이와 같은 일련의 공정을 거쳐 도 7의 도시와 같이 상부루프(10)의 시공이 마무리되는 것이며, 이후, 상부루프(1)의 하부에는 지하터널의 하부구조인 통상의 벽체 및 바닥의 시공이 이루어지는 것이다.

이상과 같이 본 발명 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법은 전술한 일련의 과정을 순차적으로 수행함으로 상부루프의 시공이 완료되는 것으로, 그 용접 작업 등의 작업시 메인강관 또는 서브강관의 내부에서 수행이 가능함으로 작업자로 하여금 작업의 편리성을 확보할 수 있으며, 중공관형으로 구성된 메인강관 및 서브강관에 의해 상부루프의 상부에서 전해지는 토압을 견딜 수 있는 응력의 확보가 가능하며, 특히 각각의 서브강관을 연결하는 방수철판의 구조를 간편하게 하면서도 그 상부루프로부터 유입되는 물의 방수효과를 향샹시킬 수 있는 것이다.

10,10' : 메인강관 11 : 절개공
20 : 유압잭 100,100' : 서브강관
110 : 절개부 300 : 임시토압지지대
500 : 방수철판 510 : 가이드빔
520 : 가이드홀 600 : 임시토압지지대

Claims (4)

1. 지하터널 예정면에 지하터널 구조물을 형성키 위해 예정면을 따라 터널의 길이방향으로 양측에 대구경 메인강관(10)(10')이 유압잭(20) 및 추진보조관을 이용하여 압입 및 그 메인강관(10)(10')을 기초로 하여 터널의 상부루프(1)를 시공하는 상부루프 시공방법에 있어서,
   상기 메인강관(10)(10')의 마주보는 외주면을 일정 간격으로 절개하여 절개공(11)을 형성하되, 그 각각의 절개공(11)을 통해 일측의 메인강관(10)으로부터 절개공(11)에 해당하는 수평형 소구경 서브강관(100)(100')을 일정 간격으로 압입 및 타측의 메인강관(10')의 절개공(11)에 삽입 및 용접 결합하며, 서브강관(100)(100')의 내부 흙을 제거하는 서브강관 설치공정(S100);
   상기 각각의 서브강관(100)(100') 내부에 수직부와 수평부를 이루는 임시토압지지대(300)를 지지 설치하는 임시토압지지대 설치공정(S200);
   상기 각각의 서브강관(100)(100')의 마주보는 면을 길이방향으로 절개하여 절개부(110)를 형성하는 서브강관 절개공정(S300);
   상기 서브강관(100)(100')의 마주보는 한쌍의 절개부(110)를 따라 서브강관(100)(100')의 일측단으로부터 타측단에 이르게 다수의 방수철판(500)을 순차적으로 용접하면서 유압잭(20)을 이용하여 압입시킨 후, 서브강관(100)(100')과 방수철판(500)을 용접 결합하는 방수철판 설치공정(S400); 및
   서브강관(100)(100')에 내입 지지된 임시토압지지대(300)를 제거 후 상기 메인강관(10)(10')와 서브강관(100)(100')의 내부에 콘크리트를 충진하는 콘크리트 충진공정(S500)을 순차적으로 수행하여 됨을 특징으로 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   대구경 메인강관(10)(10')은, 그 내경이 2~3m를 이루는 강관을 사용하며,
   소구경 서브강관(100)(100')은, 그 내경이 1~2m를 이루는 강관을 사용함을 특징으로 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   서브강관 설치공정(S100)은,
   상기 서브강관(100)(100') 설치시 일측의 메인강관(10)의 내부에 유압잭(20)을 설치하되, 메인강관(10)(10')의 내경보다 짧은 길이를 갖는 다수의 서브강관(100)(100')을 유압잭(20)을 이용하여 순차적으로 용접하면서 압입시킨 후, 양측의 메인강관(10)(10')과 서브강관(100)(100')을 용접 결합하여 설치함을 특징으로 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   방수철판 설치공정(S400)은,
   상기 양측 서브강관(100)(100')의 사이 절개부(110) 하부에 가이드빔(510)을 형성하여 방수철판(500)이 가이드빔(510)을 가이드로 하여 압입되게 하되,
   최 선단의 방수철판에는 가이드홀(520)을 형성하여 견인와이어의 결합 및 견인수단에 의해 압입 방향의 가이드 및 견인되게 구성함을 특징으로 하는 지하터널 구조물의 상부루프 시공방법.
   

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