KR20180007972A - 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널 - Google Patents

Abstract

본 발명의 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 서로 근접한 제1터널과 제2터널로 이루어진 근접병렬터널이 시공되는 제1굴착대상지반을 굴착하여 제1터널과 제2터널 사이에 굴착홈이 형성되는 굴착홈시공단계, 상기 굴착홈에 다수의 기둥지보재를 연속적으로 매설하고, 상기 기둥지보재와 함께 단일벽이 형성되도록 상기 굴착홈에 경화성 고착제를 타설 및 양생하는 단일벽시공단계, 상기 제1터널 및 상기 제2터널이 형성되도록 길이방향을 따라 제2굴착대상지반을 굴착하는 터널굴착단계, 상기 기둥지보재에 천정지보재가 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 통로가 시공되도록 골조를 형성하는 통로시공단계를 포함하며, 상기 굴착단계 및 상기 통로시공단계는, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 길이방향을 따라 순차적으로 반복하여 시공되는 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널을 개시한다.

Description

초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널{CONSTRUCTION METHOD FOR CLOSED PARALLEL TUNNEL AND CLOSED PARALLEL TUNNEL USING THE SAME}

본 발명은 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 인접하게 구비되는 초근접병렬터널과 이에 따른 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 터널입구는 풍화암에 가까운 암반으로 구성되어 있어 안정성이 떨어지기 때문이다. 참고로 한국도로공사 도로설계기준 터널편에서는 터널간의 최소한의 이격거리를 굴착 폭의 2~3배를 기준으로 정해놓고 있다.

이러한 상기의 병렬터널은 이격거리 설치에 대한 용지구입과 인접구조물(교량 및 교차로 등)의 설치 시 많은 문제점을 내포하여 근래에는 터널 전체 하중을 중앙지지벽이 지지하는 2아치터널 시공법이 상대적으로 선호되어 사용되고 있다.

이하에서는, 첨부된 도 1을 참조하여, 종래의 2아치터널의 시공 방법과 구조를 개략적으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 2아치터널은 파일럿터널(23), 본선터널(20)의 순으로 시공이 된다.

파일럿터널(23)은 본선터널(20)을 굴착하기 전에 굴착되는 예비터널로써, 중앙지지벽(미도시)의 설치 및 본선터널(20) 발파를 위한 가시설비의 개념으로 굴착되는 터널이다.

그런데, 이와 같은 본선터널(20)을 시공하는데 앞서서 파일럿터널(23)을 먼저 시공하고 파일럿터널(23)을 중심으로 종래제1터널(21) 및 종래제2터널(22)를 시공하게 되어 있어서, 파일럿터널(23) 자체로도 지형의 함몰이 발생하게 되며, 작업이 어렵고 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라 다시 파일럿터널(23)을 매장해야하는 작업 또한 상당히 번잡하였다.

파일럿터널(23) 및 본선터널(20)의 굴착 시간 또한 동일한 길이의 구간 작업 시 3개월 정도가 소요되는데, 이와 같은 각 단계의 작업시간을 고려하면 전체 터널 시공에 있어서 너무 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.

또한 이에 따른 공사기간의 지연은 개별 현장의 문제에 그치는 것이 아니라 전체 사업의 일정에 막대한 영향을 미치게 되고 커다란 경제적 손실을 야기하게 된다.

따라서, 공사지연에 대비한 다양한 공사기간단축 기법 및 친환경적인 터널시공방법의 개발이 터널 시공에 있어서 주요한 이슈가 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 발명의 목적은 근접병렬터널 사이에 단일벽을 형성하여 단일벽을 중심으로 양측에 터널을 굴착하여 시공하는 방법으로, 지형적 손실을 최소화하고 시공기간도 단축할 수 있는 친환경적인 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널을 제공하는데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 서로 근접한 제1터널과 제2터널로 이루어진 근접병렬터널이 시공되는 제1굴착대상지반을 굴착하여 제1터널과 제2터널 사이에 굴착홈이 형성되는 굴착홈시공단계, 상기 굴착홈에 다수의 기둥지보재를 연속적으로 매설하고, 상기 기둥지보재와 함께 단일벽이 형성되도록 상기 굴착홈에 경화성 고착제를 타설 및 양생하는 단일벽시공단계, 상기 제1터널 및 상기 제2터널이 형성되도록 길이방향을 따라 제2굴착대상지반을 굴착하는 터널굴착단계, 상기 기둥지보재에 천정지보재가 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 통로가 시공되도록 골조를 형성하는 통로시공단계를 포함하며, 상기 굴착단계 및 상기 통로시공단계는, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 길이방향을 따라 순차적으로 반복하여 시공될 수 있다.

그리고 상기 단일벽시공단계는, 상기 굴착홈에 서로 균일한 간격으로 상기 기둥지보재를 매설할 수 있다.

또한 상기 단일벽시공단계는, 상기 기둥지보재의 일단은 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 바닥 면보다 깊이 매설되고, 타단은 상기 제1굴착대상지반에 대응될 수 있다.

그리고 상기 통로시공단계는, 상기 기둥지보재의 양측에 상기 천정지보재의 일단이 상기 천정지보재의 일단이 각각 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널 상부의 하중을 지지할 수 있다.

또한 상기 굴착단계는, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 내부 및 단일벽을 보강하는 그라우팅단계을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1터널 및 상기 제2터널 사이의 간격이 가변되도록 가변벽을 형성하는 가변벽시공단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 가변벽시공단계는, 상기 단일벽과 상기 제1터널 사이의 제1가변벽 및 상기 단일벽과 상기 제2터널 사이의 제2가변벽 사이에 경화성 고착제를 타설하여 가변벽을 형성하는 가변벽형성과정을 포함할 수 있다.

그리고 일방향으로 길게 형성되는 제1터널, 상기 제1터널과 근접하여 길게 형성되는 제2터널 및 상기 제1터널 및 상기 제2터널 사이의 상부에서 삽입되어 단부가 바닥 면보다 깊이 매설되는 다수의 기둥지보재 및 일단이 상기 기둥지보재에 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 천정을 지지하는 천정지보재를 포함하며, 상기 제1터널과 상기 제2터널 사이에 구비되어 상기 제1터널과 상기 제2터널의 길이방향에 대응되도록 길게 형성되는 단일벽을 포함할 수 있다.

또한 상기 단일벽은, 다수의 상기 기둥지보재 사이에 타설되어 상기 기둥지보재와 함께 단일벽을 형성하는 경화성 고착제를 포함할 수 있다.

그리고 상기 경화성 고착제는, 콘크리트 또는 몰탈로써, 다수의 상기 기둥지보재 사이에 타설되어 상기 기둥지보재와 함께 단일벽을 형성할 수 있다.

또한 상기 기둥지보재는, 다수가 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 길이에 대응하여 서로 균일한 간격으로 매설될 수 있다.

그리고 상기 기둥지보재는, 상기 기둥지보재의 양측에 돌출된 형태로 구비되어 상기 천정지보재를 지지하는 받침부 및 상기 받침부에 안착된 상기 기둥지보재와 상기 천정지보재를 결합하는 결합부를 포함할 수 있다.

또한 상기 천정지보재는, 상기 기둥지보재의 개수에 대응하여 양측에 구비되며, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 상부를 지지하여 통로를 형성할 수 있다.

그리고 상기 제1터널과 상기 제2터널 사이의 간격이 변화되는 가변벽을 포함할 수 있다.

또한 상기 가변벽은, 상기 단일벽과 상기 제1터널 사이에 구비되는 제1가변벽 및 상기 단일벽과 상기 제2터널 사이에 구비되는 제2가변벽을 포함할 수 있다.

그리고 상기 천정지보재는, 상기 가변벽이 가변되는 폭에 대응하여 길이가 가변될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 파일럿터널을 시공하지 않고 단일벽을 중심으로 양측에 병렬터널을 시공할 수 있어서 주변 지형을 최대한 그대로 유지하여 친환경적으로 시공할 수 있다는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 제1터널 및 제2터널의 간격이 단일벽으로만 구비되고, 단일벽이 기둥지보재가 균일하게 매설되어 구조적으로 안정된 터널을 시공할수 있다는 장점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널은 단일벽을 중심으로 제1터널 및 제2터널을 양방향 동시 굴착이 가능하여 시공기간 단축 및 공사비용 절감을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래터널의 정면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널의 특징을 나타낸 개략도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 종래기술과의 차이를 나타낸 개념도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서, 저토피 지형에 단일벽이 시공되는 제1굴착대상지반 및 터널이 굴착되는 제2굴착대상지반을 나타낸 개념도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널이 저토피 지형에 형성된 모습을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 굴착홈시공단계 및 단일벽시공단계를 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 터널의 골조를 형성하여 통로를 형성하는 통로시공단계를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 기둥지보재와 천정지보재의 결합된 모습을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널의 순서도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 가변벽을 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 변형예에 따른 초근접병렬터널의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널에서 제1가변벽이 가변된 모습을 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 전체적인 구성 및 시공방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 전체적인 구성을 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 종래기술과의 차이를 나타낸 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서, 저토피 지형에 단일벽이 시공되는 제1굴착대상지반(31) 및 터널이 굴착되는 제2굴착대상지반(32)을 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)이 저토피 지형에 형성된 모습을 나타낸 도면 이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 터널의 골조를 나타낸 개념도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 초근접병렬터널(10)의 개념 및 전체적인 구성에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 초근접병렬터널(10)의 골조를 이용하여 개략적으로 도시하였다.

도시된 바와 같이, 서로 근접하게 형성되는 초근접병렬터널(10)을 제1터널(11) 및 제2터널(12)이라고 한다.

가장 먼저 굴착홈(13)은 시공될 제1터널(11) 및 제2터널(12) 중심을 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 길이에 대응하여 길게 시공한다.

따라서, 제1터널(11)과 제2터널(12)이 시공될 위치의 사이에는 먼저 굴착홈(13)이 형성되게 된다.

여기서 저토피 지형은 굴착홈(13)을 중심으로 좌우로 나누어지게 된다.

계속해서, 굴착홈(13)에 기둥지보재(120)를 삽입한다.

기둥지보재(120)는 강관이나 H-Beam의 형상을 가지고 있을 수 있으며, 굴착홈(13)상에 균일한 간격으로 다수가 삽입된다.

다수의 기둥지보재(120)가 삽입되는 간격은 당업자가 용이하게 변경이 가능하다.

또한, 기둥지보재(120)는 일단이 초근접병렬터널(10)이 시공되는 바닥면을 관통하여 매설되고 타단은 제1굴착대상지반(31)에 대응하게 된다.

이에 따라, 기둥지보재(120)는 다양한 크기로 구비되어 굴착홈(13)에 매설될 수 있으며, 일정한 크기가 적층되는 형태로 저토피 지형의 상측 지면까지 길게 형성될 수 있다.

그러나 지반 및 지형을 고려했을 때, 초근접병렬터널(10)이 굴착되는 방향을 기준으로 각각의 기둥지보재(120) 사이의 간격이 다소 넓게 형성될 수 있으며, 넓게 형성된 부분에는 별도의 보강부재가 삽입되어 초근접병렬터널(10)이 시공될 때의 발파진동 등에 의한 충격으로 인한 지반붕괴를 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 초근접병렬터널(10)이 형성되는 저토피 지형을 나타낸 도면이며, 좌측에 종래 터널시공방법에 따른 손실된 지형(24)을 나타낸 도면 및 우측에는 본 발명에 따른 초근접병렬터널(10) 시공방법으로 시공할 때 손실된 지형(24)이 발생되지 않는 모습을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 저토피 지형에 종래의 터널(20)을 형성하기 위해 발파를 하게 되며, 이에 따라 종래 터널(20)의 상부에 손실된 지형(24)이 발생하게 된다.

하지만 이에 반하여 본 발명에 따른 시공방법으로 초근접병렬터널(10)을 시공하게 되면 손실된 지형(24)이 현저하게 줄어들 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 시공방법으로 초근접병렬터널(10)을 굴착하게 되면 지반 손실을 최소화하여 친환경적으로 터널을 시공할 수 있고, 도로를 통제하지 않고 초근접병렬터널(10)을 시공할 수 있다는 장점이 있다

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초근접병렬터널(10)이 도로가 시공된 지형의 하부에 터널이 굴착된 모습을 나타낸 도면이다.

우선 저토피 지형은 일반적으로 지대가 낮은 지형에 사용되고 있으나 아직까지 국내 설계기준 및 시방서 등에 명시되어 있지 않다. 그러나 수치해석 등을 통해 아칭효과(Arching Effect)가 발현되지 않는 터널 천단부 기준 1.5D 또는 2.0D(D: 터널직경) 정도 이하의 토피고를 일반적인 기준으로 한다.

여기서 터널이 시공될 저토피 지형의 상부를 제1굴착대상지반(31), 저토피 지형에서 초근접병렬터널(10)이 굴착되는 부분을 제2굴착대상지반(32)이라고 명칭하였고, 도시된 바와 같이 도로가 시공된 하부 저토피 지형에 초근접병렬터널(10)이 시공되었다.

이 때, 초근접병렬터널(10)은 제1굴착대상지반(31)을 굴착하여 다수의 기둥지보재(120)가 균일하게 매설되면, 각각의 기둥지보재(120) 사이에는 경화성 고착제(C)가 타설되어 단일벽(100)을 형성한다.

경화성 고착제(C)는 콘크리트 또는 몰탈로 구비될 수 있으며, 기둥지보재(120) 사이마다 타설 및 양생하여 단일벽(100)을 형성한다.

이와 같이 초근접병렬터널(10)을 시공함에 있어 제1굴착대상지반(31)만을 굴착하기 때문에, 종래 터널(20) 시공방법에서 도로의 하부 측면을 발파하는 위험으로 인해 저토피 지형의 상부의 도로에서 차량이 통제되었던 것과는 달리 본 발명에 따른 초근접병렬터널(10)을 시공할 때는 차량의 통제를 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.

계속해서 단일벽(100)은. 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 공통의 벽으로 제1터널(11)의 벽이면서 제2터널(12)의 벽이다.

따라서 제1터널(11) 및 제2터널(12)은 단일벽(100)을 중심으로 좌우로 형성되며, 단일벽(100)에 의해 제1터널(11) 및 제2터널(12)로 구분된다.

이렇게 단일벽(100)이 형성되고 난 후, 단일벽(100)을 중심으로 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 시공된다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법을 통해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 굴착홈시공단계 및 단일벽시공단계를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 터널의 골조를 형성하여 통로를 형성하는 통로시공단계를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)에서 기둥지보재(120)와 천정지보재(200)의 결합된 모습을 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 저토피 지형의 제1굴착대상지반(31)을 굴착하여 기둥지보재(120)를 삽입하게 된다.

도면을 참조하여 좀 더 자세하게 설명하도록 한다.

도 6의 (a)는 저토피 지형의 제1굴착대상지반(31)이 굴착된 모습을 나타낸 도면이다.

제1굴착대상지반(31)은 저토피 지형의 상부가 되며, 굴착홈(13)은 제1굴착대상지반(31)을 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 길이에 대응하여 일방향으로 길게 굴착이 된다.

여기서 굴착홈(13)은 제1터널(11)과 제2터널(12)의 중간에 시공된다.

그리고 도 6의 (b)와 같이 기둥지보재(120)는 저토피 지형의 상부에서부터 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 사이에 각 터널의 바닥면보다 깊이 매설되게 된다.

여기서 기둥지보재(120)는 각 터널의 바닥보다 하부에 매설되어 견고하게 단일벽(100)의 골조를 이루게 되며, 기둥지보재(120)는 굴착홈(13)의 길이 방향으로 서로 균일한 간격으로 매설된다.

기둥지보재(120)가 균일하게 매설되면, 도 6의 (c)와 같이 각각의 기둥지보재(120) 사이에 콘크리트 또는 몰탈 등의 경화성 고착제(C)를 타설하여 단일벽(100)을 시공한다.

경화성 고착제(C)는 굴착홈(13)이 형성된 부분에 전체적으로 타설될 수 있다.

이 때, 기둥지보재(120)가 매설된 부위에 매설됨과 함께 갈라진 틈에도 경화성 고착제(C)가 타설되어 견고한 단일벽(100)이 형성되도록 한다.

구체적으로, 기둥지보재(120)는 저토피 지형에서 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 굴착되는 방향과 수직방향으로 다수의 기둥지보재(120)를 매설하여 단일벽(100)을 시공한다.

단일벽(100)이 시공되고 나면, 단일벽(100)을 중심으로 양측에 저토피 지형의 제2굴착대상지반(32)을 굴착하여 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 시공한다.

여기서 단일벽(100)에 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 시공하기 위해 기둥지보재(120) 양측에 천정지보재(200)가 결합된다.

먼저 저토피 지형의 제2굴착대상지반(32)을 발파 후에 굴착하여 입구를 형성하고 좌우에 기둥지보재(120)에 천정지보재(200)를 결합하여 터널의 상부를 지지한다.

여기서 천정지보재(200)는 아치형으로 휘어진 판의 형상을 가지고 있으며, 일단이 기둥지보재(120)에 결합되고, 타단이 터널의 아치를 형성하며 기둥지보재(120)의 반대편으로 휘어진다.

도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 기둥지보재(120)의 양측에 천정지보재(200)가 결합되어 있다.

본 실시예에서 천정지보재(200)가 아치형으로 휘어진 형상을 가진다고 하였지만, 이는 일 실시 예일 뿐 소정의 각도로 조금씩 휘어진 다각형으로 형성될 수 있으며 당업자에 의해 다양한 형상을 가질 수 있다.

또한 기둥지보재(120)와 천정지보재(200)는 결합부(124)에 의해서 결합된다.

여기서 결합부(124)는, 기둥지보재(120)의 일측 단부에 받침부(122)가 형성되어 천정지보재(200)가 안착되고, 안착된 천정지보재(200)를 락볼트나 앙카 등으로 결합될 수 있으며, 스터드 또는 나사 볼트 결합으로 결합될 수도 있다.

따라서 기둥지보재(120)의 양측에 천정지보재(200)가 각각 결합되어 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 통로를 형성한다.

천정지보재(200)는 제1굴착대상지반(31)이 굴착되어 약해진 상부 지반을 지지할 수 있으며, 터널의 내부 형상을 형성되도록 구축할 수 있다.

제1터널 및 상기 제2터널의 내부 및 단일벽은 그라우팅하여 갈라진 틈이 보강한다.

그리고 천정지보재(200)는 터널의 굴착됨과 동시에 기둥지보재(120)의 양측에 결합될 수 있으며, 이와 같은 방법으로 터널의 출구까지 천정지보재(200)가 기둥지보재(120)에 결합된다.

이렇게 기둥지보재(120)를 중심으로 양측에 천정지보재(200)가 각각 결합되는 모습은 도시된 바와 같이 나비(BUTTER FLY)의 형상과 같이 형성될 수 있으며, 단일벽(100)을 공통의 벽으로 사용함으로써, 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 사이가 단일벽(100)을 기준으로 이격이 없는 초근접병렬터널(10)이 형성된다.

다음 도면을 참조하여 초근접병렬터널(10)의 시공방법에 대해 자세히 살펴보도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)의 순서도이다.

먼저 저토피 지형을 대상으로 상부의 제1굴착대상지반(31) 및 측부의 제2굴착대상지반(32)으로 나누어 시공 위치를 선정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)은 굴착홈시공단계(S1), 단일벽시공단계(S2), 터널굴착단계(S3) 및 통로시공단계(S4)를 포함한다.

먼저 굴착홈시공단계(S1)는 초근접병렬터널(10)이 시공되는 제2굴착대상지반(32)과 수직한 상부를 제1굴착대상지반(31)으로 하고 제1터널(11) 및 제2터널(12) 사이를 초근접병렬터널(10)이 시공될 길이만큼 길게 굴착하여 굴착홈(13)을 시공한다.

여기서 굴착홈(13)은 최소 초근접병렬터널(10)의 바닥면이 형성되는 바닥 위치에 대응하여 굴착되며, 길이는 초근접병렬터널(10)의 길이만큼 굴착된다.

또한, 굴착홈(13)은 기둥지보재(120)의 폭에 대응하여 굴착이 된다.

이는 굴착홈(13)이 후술되는 통로시공단계(S4)에서 기둥지보재(120)와 천정지보재(200)를 결합하기 위함이다.

만약, 굴착홈(13)의 폭이 기둥지보재(120)의 폭보다 크게되면, 천정지보재(200)를 기둥지보재(120)에 결합하기 위해 기둥지보재(120) 측면에 경화성 고착제(C)를 제거해야하는 번거로움이 발생하게 된다.

계속해서 단일벽시공단계에서는 초근접병렬터널(10)의 길이에 대응하여 일방향으로 길게 굴착된 굴착홈(13)에 기둥지보재(120)를 삽입한다.

기둥지보재(120)는 초근접병렬터널(10)의 길이에 대응하여 균일한 간격으로 다수가 삽입되며, 상기 균일한 간격은 당업자에 의해 용이하게 변경이 가능하다.

또한 단일벽(100)은 저터피 지형을 횡으로 관통하도록 시공되므로, 단일벽(100)의 골조를 이루는 기둥지보재(120)는 굴착홈(13)의 높이에 대응하여 매설되는 것이 바람직하다.

계속해서 단일벽시공단계(S2)에서는 다수의 기둥지보재(120)가 굴착홈(13)에 삽입되면, 다수의 기둥지보재(120)의 각각의 사이에 경화성 고착제(C)를 타설하고 양생한다.

경화성 고착제(C)가 타설된 뒤 양생을 마치면 단일벽(100)이 완공이 되고, 이 후 초근접병렬터널(10)을 굴착한다.

터널굴착단계(S3)는, 저토피 지형의 제1굴착대상지반(31)을 굴착하여 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 형성되도록 굴착하는 굴착시공이 이루어지게 된다.

여기서 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 굴착하는 작업은 동시에 진행될 수도 있고, 각각이 별도로 진행될 수도 있다.

터널굴착단계(S3)는, 단일벽(100)을 중심으로 양측으로 단일벽(100)의 길이방향을 따라 단일벽(100)의 길이에 대응하여 길게 굴착시공되며 이때, 단일벽(100)을 중심으로 서로의 인접 간격이 최소한으로 시공되는 것이 바람직하다.

따라서 단일벽(100)이 굴착홈(13)상에 균일하게 매설됨에 따라 단일벽(100)의 내구성을 견고하게 할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 터널굴착단계(S3)와 함께 터널의 통로를 형성하는 통로시공단계(S4)가 동시에 진행된다(S4).

통로시공단계(S4)에서는, 단일벽(100)이 시공된 후 기둥지보재(120) 양측에 천정지보재(200)를 결합한다.

천정지보재(200)의 형상은 전술하였듯이 아치형의 형상으로 구비되고 일단이 기둥지보재(120)와 결합되도록 홈이 형성된다.

그리고 천정지보재(200)는 일정한 폭을 가지고 아치형의 형상을 가지며, 기둥지보재(120)가 단일벽(100)의 길이"?향?? 따라 가지는 폭에 대응하여 천정지보재(200)가 동일한 폭을 가질 수 있다.

하지만 다수의 기둥지보재(120)와 함께 결합될 수도 있다.

예를 들어, 두 개의 기둥지보재(120)의 측면과 한 개의 천정지보재(200)가 결합될 수 있다. 기둥지보재(120)는 단일벽(100)을 형성하기 위해 균일한 간격으로 매설되어 있고, 두 개의 기둥지보재(120) 사이에는 경화성 고착제(C)가 타설되어 일정한 폭을 가지고 있다. 여기서 두 개의 기둥지보재(120) 사이에 경화성 고착제(C)에 의해 고정되어 벽이 형성된 길이만큼 천정지보재(200)의 폭이 형성될 수 있다.

다시 말해서 천정지보재(200)는 기둥지보재(120)의 개수에 대응하는 폭으로 구비될 수 있으며, 세 개의 기둥지보재(120)와 결합되는 폭으로 구비되어 각 기둥지보재(120)의 일측에 결합될 수 있다.

따라서 천정지보재(200)의 폭은 일 실시예에 한정되지 않으며 당업자에 의해 용이하게 이 가능하며 이로인해 권리범위가 제한되지 않음은 물론이다.

계속해서 초근접병렬터널(10)을 길이방향으로 일괄적으로 굴착하지 않고, 일부를 굴착하고 천정지보재(200)를 시공하는 방법으로 초근접병렬터널(10)의 길이에 대응하여 터널굴착단계(S3)와 통로시공단계(S4)는 반복하여 시공된다.

구체적으로, 단일벽(100)이 시공된 후 단일벽(100)을 중심으로 양측에 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 굴착하고 기둥지보재(120)에 천정지보재(200)를 결합하여 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 천정을 형성한다.

이 후, 다시 천정이 시공된 이후 부분의 초근접병렬터널(10)을 굴착하고 다시 천정지보재(200)를 기둥지보재(120)와 결합하여 시공되는 방식으로 다수 반복하여 초근접병렬터널(10)의 통로를 확보할 수 있다.

이렇게 터널굴착단계(S3)와 통로시공단계(S4)가 반복되면서 단일벽(100)을 중심으로 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 시공된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)은 가변벽(300)을 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 가변벽(300)을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 변형예에 따른 초근접병렬터널(10)의 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)에서 제1가변벽(310)을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이 가변벽(300)은 단일벽(100)을 중심으로 양측에 시공되는 제1터널(11)과 제2터널(12) 사이에 구비되어 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 간격이 가변되도록 한다.

본 실시예에서 가변벽(300)은 단일벽(100)을 중심으로 양측으로 시공된 제1터널(11) 및 제2터널(12) 사이에서 점차 이격되면서 구비된다.

따라서 가변벽(300)은 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 소정의 각도로 점차 이격되다가, 가변벽(300)이 끝나는 위치에서부터 다시 초근접병렬터널(10)이 된다.

이 위치에서부터는 초근접병렬터널(10)을 일반 초근접병렬터널(10)이 시공되는 방법과 동일한 방법으로 시공될 수 있다.

구체적으로, 가변벽(300)은 단일벽(100)과 제1터널(11) 사이를 제1가변벽(310), 단일벽(100)과 제2터널(12) 사이를 제2가변벽(320)이라고 하고, 각 가변벽(300)은 단일벽(100)으로부터 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 점차 이격시킨다.

가변벽(300)는 초근접병렬터널(10)의 길이방향 중 어느 한 부분에 구비될 수 있다.

따라서 가변벽(300)은 서로 근접하게 형성되는 초근접병렬터널(10)이 단일벽(100)으로부터 이격되거나 이격되었다가 다시 근접한 곳에 구비될 수 있다.

가변벽(300)는 경화성 고착제(C)가 타설되어 가변벽이 된다.

따라서 초근접병렬터널(10)의 길이방향 중 어느 한부분에 가변벽이 구비되면서 제1터널(11)과 제2터널(12)의 간격이 점차 이격되고 이격된 부분 즉, 제1가변벽(310) 및 제2가변벽(320)에 경화성 고착제(C)가 타설되어 가변벽이 형성된다.

도면을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

단일벽(100)을 중심으로 근접하게 제1터널(11) 및 제2터널(12)이 구비된다.

길이 방향을 따라 일정부분에서 가변벽(300)이 위치하고, 가변벽(300)은 단일벽(100)을 중심으로 단일벽(100)과 제1터널(11) 사이에 제1가변벽(310), 단일벽(100)과 제2터널(12) 사이에 제2가변벽(320)이 형성된다.

가변벽(300)는 삼각형의 모양으로 구비되며, 초근접병렬터널(10)의 초입에서부터 소정의 각도로 제1터널(11) 및 제2터널(12)을 단일벽(100)으로부터 이격시킨다.

따라서 초근접병렬터널(10)은 서로 근접하게 형성되었다가 점차 이격되어 형성된다.

가변벽(300)가 종료되는 위치에서는 다시 초근접병렬터널(10)이 서로 나란하게 길이방향으로 길게 형성된다.

이에 따라, 초근접병렬터널(10)을 시공할 때, 터널이 시공되는 방향을 조절하여 제1터널(11) 및 제2터널(12) 사이에 가변벽(300)을 형성할 수 있다.

이렇게 형성된 가변벽(300)에 따라 단일벽(100)을 중심으로 천정지보재(200)가 서로 다른 크기고 구비될 수 있다.

구체적으로, 천정지보재(200)는 기둥지보재(120)의 양측에 결합되는 형태로 초근접병렬터널(10)의 통로를 형성한다.

하지만, 가변벽(300)이 구비됨에 따라 단일벽(100)에서부터 제1터널(11)의 폭이 점차 커지게 되면 천정지보재(200)가 터널의 천정을 지지하지 못하게 된다.

따라서 천정지보재(200)는 가변벽(300)이 형성됨에 따라 단일벽(100)에서부터 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 천정의 거리에 대응하여 다양한 크기와 폭으로 구비될 수 있다.

도시된 바와 같이, 초근접병렬터널(10)의 초입에는 기둥지보재(120)의 양측에 천정지보재(200)가 통로를 형성한다.

가변벽(300)가 구비되면서부터 단일벽(100)으로부터 초근접병렬터널(10)이 점차 이격되면서 천정지보재(200)의 크기도 서로 다른 폭으로 단일벽(100)에 결합된다.

가변벽(300)가 구비됨에 따라 초근접병렬터널(10)이 이격된 폭에 대하여 서로 다른 크기의 천정지보재(200)를 200A ~ 200F로 표기하였다.

초근접병렬터널(10)의 입구에서부터 가변벽(300)이 형성되면서 단일벽(100)에서부터 제1터널(11)의 외측면까지의 길이, 즉 제1터널(11)에서 가변벽(300)이 형성된 폭을 더한 길이만큼 천정지보재(200)의 길이가 점차 가변되고, 동일하게 제2터널(12)의 외측면에 가변벽(300)이 가변되는 폭을 더한 길이만큼 천정지보재(200)의 폭도 길게 형성되도록 나타내었다.

이와 같이 가변벽(300)의 폭이 넓어짐에 대응하여 천정지보재(200)의 크기와 폭도 가변된다.

이러한 이유는, 가변벽(300)이 형성됨에 따라 저토피 지형에서 암석이 있는 부분이나 지대가 약한 부분에 따른 지형적 특성에 대응하여 다양한 형태로 가변될 수 있다.

도 11에서는 가변벽(300) 중 제1가변벽(310)만 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이는 여러가지 지형적 특성을 고려하여 제1가변벽(310) 및 제2가변벽(320) 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있으며, 단일벽(100)을 중심으로 다양한 각도로 구비될 수 있다.

도시된 바와 같이, 제1가변벽(310)이 구비되게 되면, 제2터널(12)은 단일벽(100)을 중심으로 길이방향으로 길게 일직선으로 구비되고, 제1터널(11)은 가변벽(300)에 따라 소정의 각도로 단일벽(100)에서부터 점차 이격되어 시공된다.

종합해보자면, 근접하게 형성된 초근접병렬터널(10)은 가변벽(300)이 형성됨에 따라 제1터널(11) 및 제2터널(12)의 간격이 점차 이격되며, 이격된 부분에 경화성 고착제(C)가 타설됨에 따라 가변벽이 형성된다. 가변벽(300)이 끝나는 위치에서 초근접병렬터널(10)은 단일벽(100)에서부터 이격된 폭을 유지하여 병렬로 터널이 길게 형성된다.

가변벽(300)는 터널의 길이방향을 따라 적어도 하나가 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 삼각형의 형상으로 형성되었지만, 저토피 지형과 다양한 주변 환경에 따라 터널의 길이방향에 따라 역삼각형 직삼각형 등 다양한 형태로 구비될 수 있으며 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음은 물론이다.

이와 같이 본 발명에 따른 초근접병렬터널(10) 시공방법 및 이를 이용한 초근접병렬터널(10)은 저토피 지형에 대응하여 친환경적으로 시공이 가능하며, 도로가 형성된 지형의 하부에 초근접병렬터널(10)이 시공되어도 차량의 통행 제한없이 시공이 가능할 뿐만 아니라, 단일벽(100)을 중심으로 양측에 초근접병렬터널(10)을 시공하여 종래에 이룰 수 없었던 간격으로 시공이 가능하다.

또한, 초근접병렬터널(10)의 길이 중 일부에 가변벽(300)이 구비되어 지형적 특성에 대응하여 터널의 방향을 변경이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 초근접병렬터널 11: 제1터널
12: 제2터널 13: 굴착홈
100: 단일벽 120: 기둥지보재
122: 받침부 124: 결합부
200: 천정지보재 300: 가변벽
310: 제1가변벽 320: 제2가변벽

Claims (16)

1. 서로 근접한 제1터널과 제2터널로 이루어진 근접병렬터널이 시공되는 제1굴착대상지반을 굴착하여 제1터널과 제2터널 사이에 굴착홈이 형성되는 굴착홈시공단계;
   상기 굴착홈에 다수의 기둥지보재를 연속적으로 매설하고, 상기 기둥지보재와 함께 단일벽이 형성되도록 상기 굴착홈에 경화성 고착제를 타설 및 양생하는 단일벽시공단계;
   상기 제1터널 및 상기 제2터널이 형성되도록 길이방향을 따라 제2굴착대상지반을 굴착하는 터널굴착단계;
   상기 기둥지보재에 천정지보재가 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 통로가 시공되도록 골조를 형성하는 통로시공단계; 를 포함하며,
   상기 굴착단계 및 상기 통로시공단계는, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 길이방향을 따라 순차적으로 반복하여 시공되는 초근접병렬터널의 시공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단일벽시공단계는,
   상기 굴착홈에 서로 균일한 간격으로 상기 기둥지보재를 매설하는 초근접병렬터널의 시공방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단일벽시공단계는,
   상기 기둥지보재의 일단은 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 바닥 면보다 깊이 매설되고, 타단은 상기 제1굴착대상지반에 대응되는 초근접병렬터널의 시공방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 통로시공단계는,
   상기 기둥지보재의 양측에 상기 천정지보재의 일단이 상기 천정지보재의 일단이 각각 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널 상부의 하중을 지지하는 초근접병렬터널의 시공방법..
5. 제1항에 있어서,
   상기 굴착단계는,
   상기 제1터널 및 상기 제2터널의 내부 및 단일벽을 보강하는 그라우팅단계을 더 포함하는 초근접병렬터널의 시공방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1터널 및 상기 제2터널 사이의 간격이 가변되도록 가변벽을 형성하는 가변벽시공단계를 포함하는 초근접병렬터널의 시공방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가변벽시공단계는,
   상기 단일벽과 상기 제1터널 사이의 제1가변벽 및 상기 단일벽과 상기 제2터널 사이의 제2가변벽 사이에 경화성 고착제를 타설하여 가변벽을 형성하는 가변벽형성과정을 포함하는 초근접병렬터널의 시공방법.
8. 일방향으로 길게 형성되는 제1터널;
   상기 제1터널과 근접하여 길게 형성되는 제2터널; 및
   상기 제1터널 및 상기 제2터널 사이의 상부에서 삽입되어 단부가 바닥 면보다 깊이 매설되는 다수의 기둥지보재 및 일단이 상기 기둥지보재에 결합되어 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 천정을 지지하는 천정지보재를 포함하며, 상기 제1터널과 상기 제2터널 사이에 구비되어 상기 제1터널과 상기 제2터널의 길이방향에 대응되도록 길게 형성되는 단일벽;
   을 포함하는 초근접병렬터널.
9. 제8항에 있어서,
   상기 단일벽은,
   다수의 상기 기둥지보재 사이에 타설되어 상기 기둥지보재와 함께 단일벽을 형성하는 경화성 고착제를 포함하는 초근접병렬터널.
10. 제9항에 있어서,
    상기 경화성 고착제는,
    콘크리트 또는 몰탈로써, 다수의 상기 기둥지보재 사이에 타설되어 상기 기둥지보재와 함께 단일벽을 형성하는 초근접병렬터널.
11. 제8항에 있어서,
    상기 기둥지보재는,
    다수가 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 길이에 대응하여 서로 균일한 간격으로 매설되는 초근접병렬터널.
12. 제8항에 있어서,
    상기 기둥지보재는,
    상기 기둥지보재의 양측에 돌출된 형태로 구비되어 상기 천정지보재를 지지하는 받침부; 및
    상기 받침부에 안착된 상기 기둥지보재와 상기 천정지보재를 결합하는 결합부; 를 포함하는 초근접병렬터널.
13. 제8항에 있어서,
    상기 천정지보재는,
    상기 기둥지보재의 개수에 대응하여 양측에 구비되며, 상기 제1터널 및 상기 제2터널의 상부를 지지하여 통로를 형성하는 초근접병렬터널.
14. 제8항에 있어서,
    상기 제1터널과 상기 제2터널 사이의 간격이 변화되는 가변벽을 포함하는 초근접병렬터널.
15. 제14항에 있어서,
    상기 가변벽은,
    상기 단일벽과 상기 제1터널 사이에 구비되는 제1가변벽 및 상기 단일벽과 상기 제2터널 사이에 구비되는 제2가변벽을 포함하는 초근접병렬터널.
16. 제14항에 있어서,
    상기 천정지보재는,
    상기 가변벽이 가변되는 폭에 대응하여 길이가 가변되는 초근접병렬터널.

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