KR20180118009A - 복층터널공법 - Google Patents

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KR20180118009A
KR20180118009A KR1020170051317A KR20170051317A KR20180118009A KR 20180118009 A KR20180118009 A KR 20180118009A KR 1020170051317 A KR1020170051317 A KR 1020170051317A KR 20170051317 A KR20170051317 A KR 20170051317A KR 20180118009 A KR20180118009 A KR 20180118009A
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전영권
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Abstract

개시된 본 발명은 터널을 상, 하로 중복하여 설치되는 복층터널공법을 제공하고자 한 것이다. 기존터널공법인 병렬터널, 2아치터널, 근접병렬터널은 상행터널과 하행터널 사이를 일정한 간격을 유지하여 수평으로 배열하는 터널공법과 이미 건설된 외굴형 터널에 추가 터널을 증설할 경우 기존터널 옆으로 일정한 거리를 유지하여 신설터널을 증설하는 터널은 모두 병렬터널로 건설하나, 본 발명은 터널을 신설하거나 증설할 경우 터널을 상행터널과 하행터널를 기존터널과 확장터널을 상, 하로 건설하는 복층터널공법으로 기존의 병렬터널 시공시 발생되는 공사비, 토지수용문제 및 자연환경훼손을 최소화하고 공사중 교통처리 등을 원활히 하여 시공성, 안정성, 환경성 및 경제성 효과를 증가시키는 데 특징이 있다

Description

복층터널공법{Duplex tunnel construction method}
본 발명은 일반터널을 상하로 구성시키는 복층터널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부터널(1)의 굴착시 상부터널 포장층 하부에서 하부터널의 상부에 철근콘크리트 슬래브(80)가 시공되는 단면만큼 추가 굴착하고 추가 굴착된 부분에 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재 거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS)이나 토사 또는 모래 등의 재료중 어느 한가지의 재료로 상부터널의 하부에 아치부를 성형한 다음 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 시공한 다음, 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)의 소요강도가 발현된 후에 하부터널을 굴착한다.
크라운아치철근콘크리트슬래브(80)의 시공을 위해 설치된 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS) 또는 모래 또는 토사 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 설치된 재료를 제거한다.
거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS) 또는 모래 또는 토사 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 설치된 재료가 제거된 공간은 하부터널 자유공간(90)으로 역할하게 된다.
하부터널의 굴착 시공시 이 공간이 굴착을 위한 여유공간이 확보되어 하부터널의 굴착 시공효율을 더욱 증가시킨다. 특히, 이 자유공간은 발파굴착시 발생되는 소음과 진동을 감쇄시키는 역할을 하게 되어 하부터널의 굴착 시공효율을 높이는 복층터널공법에 관한 것이다.
일반적인 터널의 형식을 살펴보면, 두 개의 터널이 수평으로 나란히 배치되는 병렬터널(도4), 2아치터널(도5, 도6), 근접병렬터널(도7) 등이 있으며 이러한 터널들은 터널계획단계부터 터널의 폭원과 터널간 이격되는 거리만큼 편입되는 토지는 토지보상 및 환경훼손으로 발생되는 민원과 보상비 증가와 지형지세의 조건에 많은 제한을 받는다.
험준한 산지에 이미 설치된 단터널을 병렬터널로 증설(도10)할 경우 기술적 한계로 과다한 산림훼손과 과다한 구조물 설치 등으로 막대한 예산이 소요되고 도시지역에서의 병렬터널 설치는 주로 기존도로의 하부에 설치되는데 기존도로의 협소한 폭과 지하 지장물, 지상 구조물 및 교통 통행량 등 여러가지 제약조건으로 터널의 설치여부가 제한되어 병렬터널의 설치가 계획단계부터 많은 어려운 난관에 부딪치게 된다..
따라서, 본 발명은 상술된 종래의 병렬터널 시공 방법으로는 해결하기 어려운 지형지세의 자연조건과 도시지역에서의 제한조건 등을 해결하여 효과적으로 터널설치를 하고자 한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 기존 터널형식인 병렬터널의 시공으로 도시지역에서 지하터널과 험준한 지형에 이미 시공된 단터널을 병렬터널로 확장시 기존 병렬터널의 시공방법에서 공통적으로 발생되는 공사비, 토지편입, 자연환경훼손, 교통 통행방해 및 각종 민원 등에 능동적으로 대처하고 터널시공을 가능하게 하여 경제성, 시공성 및 환경성에 효과를 거두고 공사기간을 단축하고자 하는 것이다.
기존 병렬터널 방법으로 터널공사가 불가능하거나 막대한 예산이 소요되거나 심각한 환경훼손이 예상될 경우 본 발명에 따라 도11 및 도12과 같이 상부터널(1)의 굴착하는 단계; 굴착된 상부터널의 하부 측벽방향으로 소정의 깊이로 복수의 천공 홀에 상부터널 측벽 지지력 보강을 위한 록볼트 설치 또는 강관이나 H빔 삽입 후 그라우팅을 하거나 마이크로파일 등으로 측벽 보강(81)하는 단계; 하부터널(2)의 상부 아치부(80)를 고려한 공간에 거푸집 및 동바리(190) 또는 시스템 거푸집 및 동바리(190) 또는 강재 거푸집 및 강재동바리(190) 또는 발포스티롤(EPS)이나 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 성형하는 단계; 상부터널의 하부에 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 타설하는 단계; 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 복층터널로 완성된다.
도13과 같이 기존 단터널(100)의 확장을 위하여 기존 터널의 포장층을 제거하고 소정의 깊이까지 굴착하는 단계(110); 굴착된 하부 측벽방향으로 소정의 깊이의 복수의 천공 홀에 지지력 보강을 위한 록볼트 시공, 강관이나 H빔 삽입 후 그라우팅을 하거나 마이크로파일 등으로 측벽 보강(81)하는 단계; 하부터널(200)의 상부 아치부를 감안한 공간에 거푸집 및 동바리(190) 또는 시스템 거푸집 및 동바리(190) 또는 강재 거푸집 및 강재동바리(190) 또는 발포스티롤(EPS)이나 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 성형(90)하는 단계; 상부터널의 하부에 콘크리트 슬래브를 타설하는 단계; 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 확장형복층터널공법(도11)으로 완성된다.
도14는 터널의 공사기간을 더욱 단축하기 위하여 크라운아치철근콘크리트슬래브를 프리케스트콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)으로 제작하여 본 발명에 사용할 경우 본 발명에 따라 상부터널(1)의 굴착하는 단계; 굴착된 상부터널의 하부 측벽방향으로 소정의 깊이로 복수의 천공 홀에 상부터널 측벽 지지력 보강을 위한 록볼트 설치 또는 강관이나 H빔 삽입 후 그라우팅을 하거나 마이크로파일 등으로 측벽 보강(81)하는 단계; 하부터널(2)의 상부 아치부(80)를 고려한 공간에 프리캐스트콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 상부터널의 하부에 설치하는 단계; 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 복층터널로 완성된다.
도15는 TBM터널과 복층터널 시공시 TBM터널 굴착 단계(61); 굴착된 하부 측벽방향으로 소정의 깊이의 복수의 천공 홀에 지지력 보강을 위한 록볼트 시공, 강관이나 H빔 삽입 후 그라우팅을 하거나 마이크로파일 등으로 측벽 보강(81)하는 단계; 하부터널(200)의 상부 아치부를 감안한 공간에 거푸집 및 동바리(190) 또는 시스템 거푸집 및 동바리(190) 또는 강재 거푸집 및 강재동바리(190) 또는 발포스티롤(EPS)이나 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료 성형(90)하는 단계; 상부터널의 하부에 콘크리트 슬래브를 타설하는 단계; 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 TBM터널 복층터널공법(도11)으로 완성된다.
또 공사기간을 단축하기 위하여 크라운아치철근콘크리트슬래브를 프리캐스트콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)으로 제작하여 시공할 경우 본 발명에 따라 상부터널을 TBM터널 굴착 단계(61); 굴착된 상부터널의 하부 측벽방향으로 소정의 깊이로 복수의 천공 홀에 상부터널 측벽 지지력 보강을 위한 록볼트 설치 또는 강관이나 H빔 삽입 후 그라우팅을 하거나 마이크로파일 등으로 측벽 보강(81)하는 단계; 하부터널(2)의 상부 아치부(80)를 고려한 공간에 프리캐스트콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 상부터널의 하부에 설치하는 단계; 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 복층터널로 완성된다.
본 발명의 복층터널공법의 효과는 다음과 같다.
첫째, 터널공사로 토지편입과 환경훼손을 최소화하는 친환경적인 공법이다.
둘째, 상부터널(1)과 하부터널(2) 사이에 측벽보강(81)과 크라운아치철근콘크리트슬래브(80) 또는 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)에 의한 터널의 구조적인 안정성을 확보하여 터널굴착 및 시공법은 현재까지 축척된 터널기술로 시공이 가능한 기술이다.
셋째, 도시지역에서 지하터널의 건설시에는 터널위에 있는 상부도로의 제한된 도로 폭과 각종 지하 지장물 저촉, 지상 구조물 저촉 및 통행하는 차량들의 저촉을 최소화하여 경제적이고 각종 민원에 대처가 용이하다.
넷째, 상부터널(1)을 TBM터널(61)로 시공하고 상부터널(1)과 하부터널(2) 사이에 측벽보강(81)과 크라운아치철근콘크리트슬래브를 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)으로 제작하여 터널의 구조적인 안정성을 확보와 공사중 소음과 진동을 최소화 하고 공사기간을 단축에 용이하다.
다섯째, 이미 시공된 단터널(100)의 확장시 기존 터널의 옆에 일정간격을 유지하여 확장방식에 비하여 본 발명으로 확장할 경우 추가 토지편입과 환경훼손을 최소화하는 친환경적 공법으로 공사기간의 단축이 가능하며 공사비용을 절감할 수 있다.
도1은 본 발명의 배수형 복층터널공법에 따른 복층터널의 시공 예시도
도2는 본 발명의 비배수형 복층터널공법에 따른 복층터널의 시공 예시도
도3은 본 발명의 TBM터널과 배수형 터널 및 비배수형 터널과 조합하는 복층터널의 시공방법에 의한 터널의 예시도
도4는 종래의 기술에 따른 병렬터널의 시공 예시도
도5는 종래의 기술에 따른 직벽 2아치터널의 시공 예시도
도6은 종래의 기술에 따른 곡벽 2아치터널의 시공 예시도
도7은 종래의 기술에 따른 근접터널의 시공 예시도
도8은 종래의 기술에 따른 1아치 NATM 복층터널의 예시도
도9는 종래의 기술에 따른 TBM 복층터널의 시공 예시도
도10은 종래의 기술에 따른 터널확장의 시공 예시도
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 발포스티롤(EPS)이나 토사, 모래 등의 재료중 어느 한가지의 재료를 이용한 복층터널의 시공 예시도
도12는 본 발명의 실시 예에 따른 일반 거푸집 또는 시스템 거푸집 등의 재료중 어느 한가지의 거푸집을 이용한 복층터널의 시공 예시도
도13은 본 발명의 실시 예에 따른 확장형 복층터널의 시공 예시도
도14는 본 발명의 실시 예에 따른 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)을 이용한 복층터널의 시공 예시도
도15는 본 발명의 실시 예에 따른 TBM 터널과 조합하여 복층터널의 시공 예시도
도16는 본 발명의 배수형 복층터널의 각종 시공방법에 의한 터널의 예시도
도17는 본 발명의 비배수형 복층터널의 각종 시공방법에 의한 터널의 예시도
도18은 본 발명의 복층터널과 터널 입구 및 출구 구간에 도로와 연결을 위한 지하BOX 차도구간을 연결하는 방법을 보여주는 종단 및 평면선형과 구간별 횡단면도 예시도
본 발명에 대한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 복층터널공법으로 복층터널의 시공에 대하여 추가적인 목적과 특징 그리고 장점들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명하기 전에 기존의 터널 시공방법에 대하여 먼저 살펴보면 다음과 같다.
도4는 현재까지 제일 많이 시공된 일반적인 병렬터널로 상행터널(10)과 하행터널(20)이 일정한 간격으로 이격되게 시공하는 터널로 시공성은 우수하나 편입토지 및 환경훼손이 과다하게 발생되는 공법이다.
도5는 상행터널(10)과 하행터널(20)의 간격을 줄이기 위하여 중앙터널(4)을 먼저 굴착하고 중앙벽체(3)을 시공후 상행터널과 하행터널인 본선터널을 굴착하여 시공되는 2아치터널로 터널간 이격거리는 축소하기 위하여 중앙터널 및 중앙벽체을 먼저 시공하고 본선 터널을 시공하는 터널 시공법으로 시공이 복잡하고 공사기간이 길며 공사비가 고가인 공법으로 시공성, 경제성에서 불리한 터널 시공법이다.
도6은 상기 2아치터널과 같은 공법으로 터널이격거리를 상기 설명된 병렬터널보다 축소한 형태로 중앙터널 및 중앙벽체의 시공이 복잡하고 공사기간도 길며 공사비가 고가인 공법으로 시공성, 경제성에 불리한 터널시공법이다.
도7은 상기 병렬터널의 터널간 이격된 거리를 좁히기 위하여 터널과 터널 사이를 타이볼트 또는 타이강연선 등으로 보강하여 시공되는 근접터널로 지질의 조건에 따른 보강공사비가 고가이고 터널의 안정성을 확보하기 위해서는 터널간 간격을 일정거리 이상의 확보해야 하는 등으로 시공이 복잡하고 공사기간이 길며 공사비가 고가인 공법으로 시공성, 경제성에 불리한 터널시공법이다..
도8은 상행선과 하행선을 가로 슬래브로 분리하는 일체형 1아치복층터널 공법으로 굴착단면이 크고 분리 슬래브 등의 시공으로 터널단면이 복잡하여 안정성, 시공성 및 경제성에 문제점이 많은 터널공법으로 아직까지 시공사례가 없는 터널시공법이다.
도9는 TBM 굴착기계로 원형터널로 굴착하여 외벽은 미리 제작된 철근콘크리트 블럭으로 조립하는 방식으로 시공되고 상행선과 하행선을 가로 슬래브로 분리하여 일체형 복층터널로 시공 중 지층변화에 대한 시공 안정성은 양호하나 일반적인 터널공법 대비 경제성이 불리한 공법이다.
도10은 기존 단터널을 확장할 경우 주로 사용되는 확장터널공법으로 기존터널의 안정성을 확보하기 위하여 기존터널과 일정한 거리를 이격하여 확장하는 기존터널 확장공법이다.
상기에서 설명한 바와 같이 터널간의 이격거리를 2아치터널 및 근접터널로 어느 정도 좁힐 수는 있으나 본 발명과 같이 근본적으로 터널간 이격거리를 축소할 수 없음이 명백하다.
본 발명의 실시 예를 이하에서 첨부된 도면들에 동일한 번호를 부여하여 제1실시 예(도11); 일반적인 복층터널공법과 제2실시 예(도13); 기존터널 확장형 복층터널공법과 제3실시 예(도14); 크라운아치철근콘크리트슬래브를 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔(300)으로 이용한 복층터널공법과 제4실시 예(15); TBM터널 조합 복층터널공법으로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
제1실시 예; 일반적인 복선터널공법
도11은 본 발명의 제1실시 예인 복층터널공법을 시공순서에 따른 터널의 시공과정을 단계별로 나타낸 시공순서도이다.
본 발명은 계획된 두 개의 본선터널을 상하로 배열하는 복층터널공법으로 상부터널(1)의 계획된 굴착선을 따라 일정 깊이까지 목적연장까지 굴착하여 상부터널(1)의 굴착을 완료한 후 상부터널(1)과 하부터널(2)의 단면이 겹치는 부분인 하부터널(2)의 크라운 아치(Crown Arch)부분(80)을 보강하는 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 시공한 후 하부터널(2)을 굴착하는 모든 과정을 포함한다.
계획된 상부터널의 굴착선을 따라 굴착한 후, 터널 측벽부 하부에 지지력를 확보하기 위하여 록볼트, 강관, H빔 및 마이크로파일 등 현장여건에 알맞은 측벽파일(81)로 보강한다.
측벽보강파일은 크라운아치철근콘크리트슬래브와 일체화됨으로서 측벽보강 기능뿐만 아니라 하부터널의 굴착시 하부터널의 상부지반을 보강하는 기능도 한다.
하부터널의 상부를 보강하기 위한 크라운아치철근콘크리트슬래브를 타설하기 위하여 거푸집 및 동바리(190) 또는 시스템 거푸집 및 동바리(190) 또는 강재 거푸집 및 강재동바리(190) 또는 발포스티롤(EPS) 또는 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 아치성형부(90)를 설치한 후, 그 위에 방수비닐로 덮고 철근배근 후 콘크리트를 타설하여 하부터널의 상부보강 구조물(80)을 상부터널의 하부와 동시에 시공된다.
하부터널의 크라운아치철근콘크리트슬래브가 소요강도에 도달되면 하부터널을 굴착하기 전에 상부터널을 굴착 후에 설치된 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재 거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS) 또는 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 형성된 아치성형부를 제거하면 아치성형부의 체적만큼 공간이 남는다.
이 공간은 하부터널의 굴착시 굴착면 상부의 자유면공간부(10)로 특히, 발파굴착시 발파로 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 기능을 함으로서 지표면에 전달되는 진동과 소음을 최소화하는 장점이 있어 도시지역의 지하터널 건설시 유용한 공법이다.
또한, 상기 자유면공간부는 소음과 진동의 발생을 최소화하기 위한 암반파쇄방식의 굴착시에도 암반파쇄장비를 투입할 수 있는 유용한 공간이다.
본 발명은 굴착, 지보작업, 숏크리트 등의 일련의 터널시공 작업을 연속, 반복 작업으로 하부터널(2)의 굴착을 완료함으로서 최종적으로 복층터널의 전체가 굴착된다.
제2실시 예; 확장 복선터널공법
도13은 제2실시 예인 기존터널을 확장복층터널공법으로 시공방법에 따른 터널의 시공과정을 단계별로 나타낸 시공순서도이다.
본 발명은 도10과 같이 기존터널(70)에 확장터널(71)을 병렬터널방식의 터널로 확장할 경우 지형여건으로 인한 과다한 환경훼손 및 구조물 설치와 높은 지가로 인한 과다한 토지 보상비 등 여러가지 불리한 조건으로 인하여 수평으로 확장되는 병렬터널 방법의 확장이 불가능 할 경우에 유용한 복층터널공법이다.
본 발명은 기존터널(100)을 기준으로 기존터널 하부에 확장터널(200)로 신설하여 두 개의 터널을 상하로 배열하는 복층터널공법으로 기존터널의 포장을 제거하고 계획된 굴착선을 따라 일정 깊이까지 굴착한 후 하부터널(200)의 크라운 아치(Crown Arch)부분을 보강하는 철근콘크리트슬래브(80) 또는 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔으로 시공한 후 확장터널 굴착하는 모든 과정을 포함한다.
기존터널의 하부 굴착선(110)을 따라 굴착한 후 터널 측벽부 하부에 지지력를 확보하기 위하여 록볼트, 강관, H빔 및 마이크로파일 등 현장여건에 알맞은 측벽파일(81)로 보강한다.
측벽보강파일은 크라운아치철근콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔으로 일체화됨으로서 측벽보강 기능뿐만 아니라 확장터널 굴착시 확장터널의 상부 암반을 보강하는 기능도 한다.
확장터널(200)의 상부를 보강하기 위한 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 타설하기 위하여 거푸집 및 동바리(190) 또는 시스템 거푸집 및 동바리(190) 또는 강재 거푸집 및 강재동바리(190) 또는 발포스티롤(EPS) 또는 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 아치성형부(90)를 설치한 후, 그 위에 방수비닐로 덮고 철근배근 후 콘크리트를 타설하여 확장터널의 상부보강 구조물로 기존터널(100)하부를 동시에 형성된다.
크라운아치철근콘크리트슬래브가 소요강도에 도달되면 하부터널을 굴착하기 전에 기존터널에 설치된 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재 거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS), 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 형성된 아치성형부를 제거하면 아치성형부의 체적만큼 공간이 남는다.
이 공간(10)은 굴착 자유단으로 기능하여 발파굴착시 발파로 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 기능을 함으로서 기존터널과 지표면에 전달되는 진동과 소음을 최소화하는 장점이 있어 터널 확장 건설시 유용한 공법이다.
또한, 상기 자유면 공간부(10)는 소음과 진동의 발생을 최소화하기 위한 암반파쇄방식의 굴착시에도 유용한 공간으로 활용할 수 있다.
이와 같은 굴착, 지보작업, 숏크리트 등의 일련의 작업을 연속, 반복 작업으로 확장터널의 굴착을 완료함으로서 최종적으로 확장복층터널의 전부가 굴착된다.
제3실시 예; 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 이용하는 복선터널공법
도14는 본 발명의 제3실시 예인 프리캐스트 슬래브를 이용하는 복층터널공법을 시공순서에 따른 터널의 시공과정을 단계별로 나타낸 시공순서도이다.
본 발명은 계획된 두 개의 본선터널을 상하로 배열하는 복층터널공법으로 상부터널(1)의 계획된 굴착선을 따라 일정 깊이까지 목적연장까지 굴착하여 상부터널(1)의 굴착을 완료한 후 상부터널(1)과 하부터널(2)의 단면이 겹치는 부분인 하부터널(2)의 크라운 아치(Crown Arch)부분(80)을 보강하는 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 미리 제작된 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔으로 시공한 후 하부터널(2)을 굴착하는 모든 과정을 포함한다.
계획된 상부터널의 굴착선을 따라 굴착한 후, 터널 측벽부 하부에 지지력를 확보하기 위하여 록볼트, 강관, H빔 및 마이크로파일 등 현장여건에 알맞은 측벽파일(81)로 보강한다.
측벽보강파일은 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 미리 제작된 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔과 일체화됨으로서 측벽보강 기능뿐만 아니라 하부터널의 굴착시 하부터널의 상부지반을 보강하는 기능도 한다.
하부터널의 상부를 보강하기 위한 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 미리 제작된 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 설치한다. 하부터널 상부에 남아 있는 공간은 하부터널의 굴착시 굴착면 상부의 자유면공간부는 발파굴착시 발파로 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 기능을 함으로서 지표면에 전달되는 진동과 소음을 최소화하는 장점이 있어 터널 건설시 유용한 공법이다.
또한, 자유면공간부는 소음과 진동의 발생을 최소화하기 위한 암반파쇄방식의 굴착시에도 암반파쇄장비를 투입할 수 있는 유용한 공간이다.
본 발명은 굴착, 지보작업, 숏크리트 등의 일련의 터널시공 작업을 연속, 반복 작업으로 하부터널(2)의 굴착을 완료함으로서 최종적으로 복층터널의 전체가 굴착된다.
제4실시 예; TBM 터널 조합 복선터널공법
도15는 TBM터널(61) 조합 복선터널공법으로 상부터널(1)을 TBM으로 터널을 굴착한 다음 상부터널 하부에 하부터널(2)을 굴착하는 복층터널공법이다.
굴착속도가 뛰어난 TBM으로 굴착한 후 하부터널의 크라운 아치(Crown Arch)부분을 보강하는 철근콘크리트슬래브(80) 또는 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 시공한 후 하부터널(2)을 굴착하는 모든 과정을 포함한다.
상부터널의 측벽부 하부에 지지력를 확보하기 위하여 록볼트, 강관, H빔 및 마이크로파일 등 현장여건에 알맞은 측벽보강파일(81)로 보강하고 측벽보강파일은 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)와 일체화됨으로서 측벽보강 기능뿐만 아니라 하부터널(2) 굴착시 하부행터널의 상부 지반을 보강하는 기능도 한다.
하부터널의 상부를 보강하기 위한 크라운아치철근콘크리트슬래브를 타설하기 위하여 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재 거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS) 또는 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 아치성형부(80)를 설치한 후 그 위에 방수비닐로 덮고 철근배근 후 콘크리트를 타설하여 하부터널의 상부보강 구조물로 TBM터널(61)하부를 동시에 형성된다.
하부터널의 크라운아치철근콘크리트슬래브가 소요강도에 도달되면 하부터널을 굴착하기 전에 TBM터널(61) 하부에 설치된 발포스티롤(EPS), 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 형성된 아치성형부(90)를 제거하면 아치성형부의 체적만큼 공간이 남는다.
이 공간은 굴착 자유단으로 역활하여 발파굴착시 발파로 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 기능을 함으로서 상부터널과 지표면에 전달되는 진동과 소음을 최소화하는 장점이 있어 도시지역의 지하터널 건설시 유용한 공법이다.
또한, 상기 자유면 공간부는 소음과 진동의 발생을 최소화하기 위한 암반파쇄방식의 굴착시에도 유용한 공간으로 활용할 수 있다.
굴착, 지보작업, 숏크리트 등의 일련의 작업을 연속, 반복 작업으로 하부터널의 굴착을 완료함으로서 최종적으로 TBM터널 조합 복층터널의 전체가 굴착된다.
이와 같이 본 발명에서는 복층터널공법을 완성하기 위해서는 상부터널(1) 또는 기존터널(100) 또는 TBM 터널(61)의 계획된 하부를 굴착하고 터널하부의 지지력를 확보하기 위하여 록볼트, 강관, H빔 및 마이크로파일 등 현장여건에 알맞은 측벽부를 보강한 다음 크라운아치철근콘크리트슬래브(80)를 타설하기 위하여 거푸집 및 동바리 또는 시스템 거푸집 및 동바리 또는 강재 거푸집 및 강재동바리 또는 발포스티롤(EPS) 또는 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 아치성형부(90)를 설치한 후, 그 위에 방수비닐로 덮고 크라운아치철근콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 설치하는 일련의 과정은 본 발명의 중요한 복층터널공법의 공정이다.
본 발명의 실시 예는 본 발명의 대표되는 실시의 예를 개략적이고 간단한 단면도를 참조로 설명되는데 실시 예의 단면이나 형상의 변화들은 예상될 수 있는 것들로 실시 예에 한정된 것이 아니라 편차를 포함하고 있는 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하나 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속한다.
예를 들면 도16와 도17에 도시된 바와 같이 완성된 복층터널의 단면이나 형태가 변화되어 있고 여러 현태의 편차를 포함하고 있는 복층터널공법의 전체 시공공정은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형이 가능함을 잘 보여주고 있는데 이러한 것들은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.
1: 상부터널 2: 하부터널 3: 중앙벽체 4: 중앙터널 10: 상행터널
20: 하행터널 40: 타이볼트 또는 강연선 61: TBM터널 70: 기존터널
71: 확장터널 80: 크라운아치철근콘크리트슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔
81: 측벽파일 82: 터널 포장면 83: 터널라이닝 84: 록볼트 90: 아치성형부
100: 기존 단터널 110: 기존터널 굴착부 190: 거푸집 및 동바리 200: 확장터널
300: 프리캐스트콘크리트 슬래브

Claims (10)

  1. 복층터널공법에 있어서, 상부터널의 굴착시 상부터널하부에 하부터널 상부의 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공할 수 있는 소정의 깊이까지 터널 굴착방향으로 굴착하고 상부터널하부 소정의 깊이에 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공하고 후행터널을 시공하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  2. 제1항에 있어서, 상부터널하부 소정의 깊이로 굴착하는 단계에서 굴착된 터널의 측벽하부에 록볼트, 강관, H 빔 또는 마이크로 파일 등 어느 하나 또는 다수의 측벽보강파일을 시공하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  3. 제1항에 있어서, 상부터널하부 소정의 깊이로 굴착된 터널저면에 후행터널과 단면이 겹치는 크라운아치부를 거푸집 및 동바리, 시스템 거푸집 및 동바리, 강재 거푸집 및 강재동바리 등과 발포스티롤(EPS), 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 아치성형부를 설치하는 단계에서 크라운아치 성형부 위에 방수 비닐을 덮고 아치성형부 위에 철근제작조립후 콘크리트를 상부터널의 계획 포장면 하부에 일정두께로 크라운아치철근콘크리트슬래브를 타설하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  4. 제3항에 있어서, 상부터널하부에 시공된 크라운아치철근콘크리트슬래브가 소정의 강도가 발현된 후 하부터널을 굴착하기 전에 기 시공된 크라운아치철근콘크리트슬래브 하부에 설치된 거푸집 및 동바리, 시스템 거푸집 및 동바리, 강재 거푸집 및 강재동바리 등과 발포스티롤(EPS), 토사 또는 모래 등의 재료 중 어느 한가지의 재료로 제작된 아치성형부를 제거하고 제거된 아치성형부 공간을 활용한 하부터널을 굴착하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  5. 제3항에 있어서, 상부터널을 굴착하고 상부터널의 하부에 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 터널 굴착방향으로 시공하고 하부터널을 시공하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  6. 확장복층터널공법에 있어서, 기 시공된 기존터널의 하부에 하부터널 상부의 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공할 수 있는 소정의 깊이까지 터널 굴착방향으로 굴착하고 기존터널의 굴착된 하부에 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공하고 하부확장터널을 시공하는 단계를 포함하는 확장복층터널공법.
  7. 제6항에 있어서, 기존터널하부에 소정의 깊이로 굴착하고 굴착된 터널의 측벽하부에 강관, H 빔 또는 마이크로 파일 등 어느 하나 또는 다수의 측벽보강파일을 시공하는 단계를 포함하는 복층터널공법.
  8. TBM 터널 조합 복층터널공법에 있어서, TBM공법으로 상부터널을 굴착하고 TBM터널의 하부에 하부터널 상부의 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공할 수 있는 소정의 깊이까지 터널 굴착방향으로 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공하고 하부터널을 시공하는 단계를 포함하는 TBM터널 조합 복층터널공법.
  9. 제8항에 있어서, TBM터널의 하부을 소정의 깊이로 터널 굴착방향으로 크라운아치철근콘크리트슬래브를 시공 하고 굴착된 TBM 터널의 측벽하부에 강관, H 빔 또는 마이크로 파일 등 어느 하나 또는 다수의 측벽보강파일을 시공하는 단계를 포함하는 TBM 터널 조합 복층터널공법.
  10. 제8항에 있어서, TBM공법으로 상부터널을 굴착하고 TBM터널의 하부에 프리캐스트콘크리트 슬래브 또는 프리캐스트콘크리트 빔을 터널 굴착방향으로 시공하고 하부터널을 시공하는 단계를 포함하는 TBM터널 조합 복층터널공법.
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