KR20190023372A

KR20190023372A - 비개착식 터널구조체

Info

Publication number: KR20190023372A
Application number: KR1020170109059A
Authority: KR
Inventors: 이일섭
Original assignee: 이일섭
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-03-08

Abstract

비개착식 터널구조체에 관한 것으로, 굴착하고자 하는 크기의 사각형상으로 이루어진 다수의 각관부재; 상기 각관부재의 양단에 각각 설치되는 작업구부재; 시공하고자 터널의 크기에 따라 상기 다수의 각관부재가 서로 인접하게 설치되는 한 쌍의 수평각관부재 및 한 쌍의 수직각관부재;를 마련하여 각관부재가 사각형상으로 이루어져 각관부재의 측판을 분리시켜 서로 연통시킬 수 있고, 시공하고자 하는 터널의 크기에 따라 각관부재의 크기를 달리할 수 있으며, 수평각관부재 내부에 철근의 배근 및 PC 강연선을 설치할 수 있어 터널구조체를 보다 견고하게 시공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

비개착식 터널구조체 및 그 시공방법{Non-detachable Tunnel Structure and Method of Construction Thereof}

본 발명은 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공하고자 하는 터널의 크기에 따라 지중에 압입되는 각관부재의 크기를 자유로이 할 수 있음은 물론 각관부재 사이가 개방되어 각관부재 내부에 철근과 강선 및 콘크리트 타설이 가능한 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 철로 또는 도로 구간을 횡단하기 위한 교통로 확보를 위해 시공되는 방법 중의 하나로 비개착 타입 터널을 형성하는 방법이 주로 채택 되어 시공되고 있다.

이러한 비개착 타입 터널 시공방법으로는 강관을 압입한 후 그 압입된 강관의 범위 내에서 프리캐스트 구조물을 견인하거나 또는 라멘 구조물을 현장 타설하는 방법군으로 전방견인방식(Front Jaking; F/J)과 STS(Steel Tube Slab) 공법을 들 수 있다.

상기 전방견인방식(F/J) 공법은 상부 및 측면부에 강관을 압입한 다음 별도로 제작되는 프리캐스트 구조물 박스를 케이블 및 유압잭 등을 이용하여 견인하는 방법이다.

이러한 F/J 공법은 강관을 터널 상부측에 압입한 후 강관 외부를 그라우팅하고 수평천공작업을 거쳐 도갱한 다음 프리캐스트 구조물을 제작하여 견인하므로서 작업을 완료하는 수순을 밟게 되는 공법을 말한다.

또한 STS(Steel Tube Slab) 공법은 공장에서 날개강판을 부착시킨 소구경강관을 사용하여 지중에 루프를 형성하고 강관의 횡방향 연결부를 철근으로 보강한 후 모르타르를 타설하여 종횡으로 일체화된 라멘 구조체를 형성한다.

지보공을 이용하여 굴착한 후 콘크리트를 현장 타설하여 목적구조물을 축조하는 방법으로, 이 방법도 지중에 수평 및 수직으로 소구경강관을 압입하고, 이어서 소구경강관 범위 내로 라멘 구조체를 현장 타설하는 것을 말한다.

그러나 상기한 F/J 공법이나 STS(Steel Tube Slab) 공법은 지중에 수평으로 강관을 압입한 후 프리캐스트 구조물 견인 또는 라멘 구조물 타설 등의 시공을 통해 터널을 형성할 때 그 압입된 강관은 그대로 지중에 매몰되어 회수가 불가능하다.

또한 지상으로부터 터널 구조물 상단측까지의 거리를 의미하는 토피 거리가 상당하여, 강관 매몰에 따른 비용 부담은 물론 적정한 토피 거리를 확보하기 위한 굴착 작업에 의한 작업의 곤란성과 작업 비용 부담 등이 문제시되고 있다.

한편 상기 공법 이외에도 대구경 강관 압입공법(NTR)이 있는데, 이 공법은 전술한 공법과는 달리 대구경을 이용하여 터널 영역의 수평 및 수직으로 각각 분리 가능한 대구경 강관을 압입하고, 강관 내부에 거푸집을 제작하고 철근을 조립하여 현장에서 타설하는 방법으로 작업하는 방식을 갖게 된다.

그러나 대구경 강관 압입공법(NTR)은 사용된 대구경 강관에서 일부만을 회수하게 되는 문제와 대구경 강관의 직경 이상 되는 토피를 유지하여야 하므로 작업에 따른 비용 부담은 크게 개선되지 못하는 문제점이 있다.

한편 상기한 대구경 강관 압입공법(NTR) 이외에 TES공법(Tube Extract Structure Method)이 있는데, TES 공법은 터널 영역을 이루는 3주면에 강관을 압입 추진한 다음 강관 외측으로 함께 추진된 슬라이딩 강판은 남겨둔 채 프리캐스트 구조물을 밀어 넣으며 슬라이딩 강판은 그대로 둔 채 강관을 회수하는 방법이 있다.

이와 같은 TES 공법은 토피의 거리를 최소화 할 수 있는 장점은 있으나, 구조물을 밀어 넣을 때 강관이 회수되면서 지반교란이 발생 될 수 있는 문제점을 갖게 된다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체'가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 비개착식 터널 굴착 방법 및 이에 사용되는 터널시공구조체는 터널 상부측에 다수개로 이격 구성되는 상부대구경강관, 상기 상부대구경강관 직하방의 터널 하단에 굴착 추진되는 동일 개수의 하부기초대구경강관, 상기 상부대구경강관 사이에 추진되는 중구경수평강관, 상기 상부대구경강관과 하부기초대구경강관 사이에 수직상으로 배열되며 추진되는 중구경수직강관을 구비한다.

상기 중구경수평강관들을 상호 연결하고 또한 중구경수직강관들을 상호 연결하기 위한 소구경강관, 하부기초대구경강관에 구비되어지는 기초레일을 따라 견인 추진되는 것으로 표면으로 몰탈층을 형성하고 그 몰탈층 표면으로 시트를 구비한 후 강판을 씌워 방수공을 형성하여서 되는 구조물을 포함한다.

하기 특허문헌 2에는 '비개착 타입 터널 시공 방법'이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2에 따른 비개착 타입 터널 시공 방법은 터널 영역의 상단부측으로 중구경강관을 압입 추진하는 단계, 상부슬래브를 타설 제작한 후 상기 중구경강관이 압입 추진된 영역을 따라 상기 상부슬래브를 견인하는 상부슬래브견인단계, 상기 견인된 상부슬래브의 양측 하단과 중앙부분으로 설정되는 내벽 및 기둥부의 하단을 이루게 되는 영역을 각각 굴착하여 각각 측면하부도갱공과 중앙하부도갱공을 형성하는 도갱공 형성단계를 포함한다.

상기 상부슬래브의 중앙으로부터 중앙 하단에 형성되는 중앙하부도갱공측까지 기둥부를 이루는 영역의 양측을 각각 선굴착하여 되는 공간에 지보재를 설치하고, 중앙의 기둥부 영역을 굴착한 후 기둥부를 현장 타설하는 기둥부 형성단계, 터널의 측벽 영역에 인접하도록 굴착하고 상기 굴착 된 면을 통해 다수의 네일을 설치 시공하여 굴착 된 면을 보강하는 터널의 측벽 영역 굴착단계를 포함한다.

상기 터널의 측벽 영역 굴착단계에 의해 굴착 시공된 영역을 터널의 측벽까지 확대 굴착하여 터널 측벽을 확대 굴착하는 터널 측벽 확대 굴착단계, 상기 터널 측벽 확대 굴착단계를 거친 후 부직포 및 방수재 시설과 함께 현장에서 터널 측벽 구조물을 타설하는 상부슬래브 지지 시설과 터널 측벽 구조물 타설 단계를 포함한다.

터널 내 잔존 영역을 굴착하여 구조물 내부를 굴착하고, 버팀대를 설치 및 각 도갱공의 잔재를 회수하고 기초 바닥 콘크리트 타설 및 기초 방수재를 시설하는 구조물 내부 토공 단계, 하부슬래브를 콘크리트 타설하고 공동구 및 보도 포장 시설을 하게 되는 하부슬래브 설치 단계를 포함한다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0101940호 대한민국 특허 공개번호 제10-2013-0014160호

그러나 종래기술에 따른 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법은 일정한 직경을 갖는 중공의 원형관으로 이루어져 원형관의 크기를 자유로이 형성할 수 없고, 시공하고자 하는 터널의 크기에 따라 다른 크기(또는 직경)를 갖는 구조체를 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시공하고자 하는 터널의 크기에 따라 원하는 크기로 구조체를 형성할 수 있는 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인접한 각관과 서로 밀착되게 설치되는 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비개착식 터널구조체는 굴착하고자 하는 크기의 사각형상으로 이루어진 다수의 각관부재; 상기 각관부재의 양단에 각각 설치되는 작업구부재; 시공하고자 터널의 크기에 따라 상기 다수의 각관부재가 서로 인접하게 설치되는 한 쌍의 수평각관부재 및 한 쌍의 수직각관부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 각관부재는 소정의 크기로 이루어지는 제1 측판과 제2 측판; 상기 제1 측판과 제2 측판의 상면에 결합되는 상판; 상기 제1 측판과 제2 측판의 하면에 결합되는 하판; 상기 상판 및 하판이 상기 제1 측판의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제1 및 제2 연결앵글; 상기 상판 및 하판이 상기 제2 측판의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제3 및 제4 연결앵글; 상기 각관부재가 서로 결합되도록 상기 제1 내지 제4 연결앵글에 각각 설치되는 안내부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 측판은 소정 크기로 이루어져 일렬로 배치되며, 상기 측판이 견고하게 설치되도록 상기 상판과 하판 사이에 수직으로 설치되는 수직앵글;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안내부재는 상기 제1 연결앵글 및 제2 연결앵글에 각각 설치되는 제1 안내앵글과 제2 안내앵글을 구비하며, 상기 제1 안내앵글과 제2 안내앵글은 대칭되게 설치되고, 상기 제3 연결앵글 및 제4 연결앵글에 각각 설치되는 제3 안내앵글과 제4 안내앵글을 구비하며, 상기 제3 안내앵글과 제4 안내앵글은 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 작업구부재는 소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수직판; 소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수평판; 상기 한 쌍의 수직판과 상기 한 쌍의 수평판이 직교되게 결합되도록 구비되는 고정앵글; 상기 각관부재의 이동을 안내하도록 상기 고정앵글에 고정되는 안내앵글;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비개착식 터널구조체 시공방법은 사각형상을 이루도록 제1 측판과 제2 측판의 상면에 결합되는 상판과 하판을 각각 연결앵글로 이루어진 각관부재를 제작하는 단계; 상기 각관부재의 양 측면에 각각 대칭되게 안내부재를 설치하는 단계; 지중에 상기 각관부재를 압입하면서 지중을 굴착한 후 콘크리트 및 강연선을 타설하는 단계; 상기 각관부재가 사각형상의 루프 형상을 이루도록 각관부재를 설치하는 단계; 상기 각관부재의 내부에 설치된 상기 강연선을 인장하는 단계; 상기 루프 내부를 굴착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 각관부재의 설치 단계에서, 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수평으로 상부각관부재를 설치하는 단계; 상기 상부각관부재의 양측 하부에 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수직으로 한 쌍의 수직각관부재를 설치하는 단계; 상기 한 쌍의 수직각관부재의 하부에 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수평으로 하부각관부재를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법에 의하면, 각관부재가 사각형상으로 이루어져 각관부재의 측판을 분리시켜 서로 연통시킬 수 있고, 시공하고자 하는 터널의 크기에 따라 각관부재의 크기를 달리할 수 있으며, 수평각관부재 내부에 철근의 배근 및 PC 강연선을 설치할 수 있어 터널구조체를 보다 견고하게 시공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 입체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 분해 입체도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 입체도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 분해 입체도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체 시공방법을 도시한 공정도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 각관부재와 작업구부재가 시공된 상태를 도시한 정면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 제1 측판과 제2 측판이 제거된 상태를 도시한 정면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 각관부재에 철근 및 PC 강연선이 시공된 상태를 도시한 정면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 입체도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체 및 그 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체는 굴착하고자 하는 크기의 사각형상으로 이루어진 다수의 각관부재(10), 상기 각관부재(10)의 양단에 각각 설치되는 작업구부재(20), 시공하고자 터널의 크기에 따라 상기 다수의 각관부재(10)가 서로 인접하게 설치되는 한 쌍의 수평각관부재(50) 및 한 쌍의 수직각관부재(60)를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체는 중공의 원형 파이프가 아닌 중공의 사각형상으로 이루어진 각관파이프를 이용하여 터널구조체를 제작함은 물론 터널의 크기에 따라 각관파이프의 크기를 자유로이 제작할 수 있도록 한다.

아울러 각관파이프의 압입과 함께 굴착하면서 굴착이 이루어진 각관파이프 내부에 강연선을 설치하여 콘크리트 구조물의 강성을 보다 높게 시공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 입체도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 분해 입체도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체는 터널구조체를 이루는 각관부재(10)와 상기 각관부재(10)의 양측에 설치되는 작업구부재(30)로 이루어진다.

상기 각관부재(10)는 소정의 크기로 이루어지는 제1 측판(11)과 제2 측판(12), 상기 제1 측판(11)과 제2 측판(12)의 상면에 결합되는 상판(14), 상기 제1 측판(11)과 제2 측판(12)의 하면에 결합되는 하판(15), 상기 상판(14) 및 하판(15)이 상기 제1 측판(11)의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제1 및 제2 연결앵글(16, 17), 상기 상판(11) 및 하판(12)이 상기 제2 측판(12)의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제3 및 제4 연결앵글(18, 19), 상기 각관부재(10)가 서로 결합되도록 상기 제1 내지 제4 연결앵글(16~19)에 각각 설치되는 안내부재를 포함한다.

상기 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 일정 크기를 갖는 금속 재질의 플레이트로써, 상기 제1 측판(11) 및 제2 측판(12)은 동일한 크기로 이루어지거나 필요에 따라 각각 다른 크기로 이루어질 수 있다.

이러한 제1 측판(11)과 제2 측판(12)에는 안내부재(20)와 결합되도록 일정 간격으로 다수의 구멍이 형성된다. 상기 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 수직앵글(13)에 볼트 등의 고정수단에 의해 설치되며, 각관부재(10)의 압입 설치 후 수직앵글(13)로부터 분리된다.

상기 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 수직앵글(13)의 내측 또는 외측에 설치되며, 상기 수직앵글(13)은 직교되는 방향으로 절곡된 앵글로 이루어진다. 이러한 수직앵글(13)은 각관부재(10)의 압입 설치 후 지중으로부터 가해지는 하중에 견딜 수 있도록 강성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.

상기 수직앵글(13)의 상단과 하단에는 각각 상판(14)과 하판(15)이 설치된다. 상기 상판(14) 및 하판(15)에는 연결앵글(16~19)에 설치되도록 일정 간격으로 다수의 구멍이 형성된다.

또한 상판(14)과 하판(15)은 소정의 크기로 이루어지며, 이들 상판(14)과 하판(15)을 지지하는 수평앵글(13a)이 일정 간격으로 설치된다.

즉, 수평앵글(13a)은 상판(14)과 하판(15)에 적어도 하나씩 설치된다.

상기 연결앵글(16~19)에는 제1 측판(11) 또는 제2 측판(12) 및 상판(14)과 하판(15)의 구멍과 동일한 직경을 갖는 구멍이 일정 간격으로 다수 형성된다.

아울러 연결앵글(16~19)은 각관부재(10)의 압입 설치 후 지중으로부터 가해지는 하중에 견딜 수 있도록 강성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.

상기 연결앵글(16~19)은 제1 측판(11)의 상부에 설치되는 제1 연결앵글(16), 제1 측판(11)의 하부에 설치되는 제2 연결앵글(17), 제2 측판(12)의 상부에 설치되는 제3 연결앵글(18) 및 제2 측판(12)의 하부에 설치되는 제4 연결앵글(19)로 이루어진다.

상기 연결앵글(16~19)에는 수직앵글(13) 및 상판(14)과 하판(15)에 형성된 구멍과 동일한 직경의 구멍이 형성됨은 물론이다.

상기 연결앵글(16~19)에는 각각 인접한 다른 각관부재(10)의 압입 시 다른 각관부재(10)의 탈선방지 및 안내 역할을 하는 안내부재가 설치된다.

상기 안내부재는 제1 안내앵글(21), 제2 안내앵글(22), 제3 안내앵글(23) 및 제4 안내앵글(24)로 이루어진다.

상기 안내부재는 상기 제1 연결앵글(16) 및 제2 연결앵글(17)에 각각 설치되는 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)을 구비하며, 상기 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)은 대칭되게 설치되고, 상기 제3 연결앵글(18) 및 제4 연결앵글(19)에 각각 설치되는 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)을 구비하며, 상기 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)은 대칭되게 설치된다.

상기 제1 안내앵글(21)은 제1 연결앵글(16)에 설치되고, 제2 안내앵글(22)은 제2 연결앵글(17)에 설치되며, 상기 제3 안내앵글(23)은 제3 연결앵글(18)에 설치되고, 제4 안내앵글(24)은 제4 연결앵글(19)에 설치된다.

상기 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)은 상하 대칭되게 설치되며, 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)은 상하 대칭되게 설치된다.

이들 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)은 제1 측판(11)의 중심을 향해 상하 대칭되게 설치되며, 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)은 제2 측판(12)의 외측을 향해 상하 대칭되게 설치된다.

이는 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)에는 인접한 다른 각관부재(10)의 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)이 결합되게 하기 위함이다.

아울러 제1 측판(11)과 수직앵글(13)은 볼트와 너트로 이루어진 고정수단(25)에 의해 결합되는데, 제1 측판(11)과 수직앵글(13)은 비교적 길이가 짧은 고정수단(25)으로 결합되며, 제1 측판(11), 수직앵글(13) 및 연결앵글(16~19)은 비교적 길이가 긴 고정수단(25)으로 결합된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 입체도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 분해 입체도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 작업구부재를 도시한 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 작업구부재(30)는 각관부재(10)와 동일한 사각형상으로 형성된다.

상기 작업구부재(30)는 소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수직판(31), 소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수평판(32), 상기 한 쌍의 수직판(31)과 상기 한 쌍의 수평판(32)이 직교되게 결합되도록 구비되는 고정앵글(33), 상기 각관부재(10)의 이동을 안내하도록 상기 고정앵글(33)에 고정되는 안내앵글(34)을 포함한다.

상기 작업구부재(30)는 다수의 각관부재(10)로 이루어진 수평각관부재(50)의 양단에 각각 설치된다. 상기 작업구부재(30)는 각관부재(10)의 제1 측판(11) 및 제2 측판(12)과 동일한 크기로 한 쌍의 수직판(31)과 각관부재(10)의 상판(14) 및 하판(15)과 동일한 크기로 한 쌍의 수평판(32)이 구비된다.

이들 작업구부재(30)에는 각각의 모서리에 수직판(31)과 수평판(32)을 연결 고정시키는 고정앵글(33)이 구비되고, 일측의 고정앵글(32)에는 각관부재(10)의 안내앵글(21~24)에 대응되는 안내앵글(34)이 설치된다.

아울러 작업구부재(30)의 수직판(31)과 수평판(32)은 소정의 크기로 이루어지며, 이들 수직판(31)에는 강성을 보강하는 수직앵글(35)이 소정 간격으로 설치됨은 물론 수평판(32)에는 강성을 보강하는 수평앵글(36)이 소정 간격으로 설치된다.

상기 도면상 왼쪽의 작업구부재(30)는 작업공간을 확보할 수 있도록 각관부재(10)의 설치 전에 설치되며, 각관부재(10)는 도면상 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 설치되고, 도면상 오른쪽의 작업구부재(30)는 맨 마지막에 설치된다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 결합관계를 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 각관부재(10)는 사각 형상으로 이루어지도록 제1 측판(11)과 제2 측판(12)에 수직앵글(13)을 고정수단(25)으로 고정한다.

즉, 수직앵글(13)은 제1 측판(11) 및 제2 측판(12)과 동일한 간격으로 이격되게 배치되고, 이들 수직앵글(13)에는 제1 측판(11)과 제2 측판(12)을 각각 고정수단(25)으로 고정한다.

상기 수직앵글(13)의 상면과 하면에는 각각 연결앵글(16~19)을 고정한다. 이러한 수직앵글(13)과 연결앵글(16~19)은 용접에 의해 일체로 고정될 수 있다. 즉, 수직앵글(13)과 연결앵글(16~19)은 분리되지 않도록 용접으로 고정되고, 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 수직앵글(13)로부터 분리 가능하도록 고정수단(25)으로 고정한다.

상기 제1 측판(11)의 외면에는 수직앵글(13)이 배치되고, 수직앵글(13)의 외면에는 연결앵글(16~19)이 배치된다.

상기 제1 연결앵글(16)에는 제1 안내앵글(21)을 고정하며, 제2 연결앵글(17)에는 제2 안내앵글(22)을 고정하고, 제3 연결앵글(18)에는 제3 안내앵글(23)을 고정하며, 제4 연결앵글(19)에는 제4 안내앵글(24)을 고정한다.

또 제1 연결앵글(16)과 제3 연결앵글(18)의 상면에는 상판(14)을 고정수단(25)으로 고정하고, 제2 연결앵글(17)과 제4 연결앵글(19)의 저면에는 하판(15)을 고정수단(25)으로 고정한다.

아울러 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)은 각각 제1 측판(11)의 중심을 향해 대칭되게 고정하며, 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)은 각각 제2 측판(12)의 외측을 향해 대칭되게 고정한다.

아울러 작업구부재(30)는 한 쌍의 수직판(31)과 한 쌍의 수평판(32)을 구비하고, 이들 수직판(31)과 수평판(32)의 모서리에는 각각 고정앵글(33)을 맞댄 상태에서 고정수단(25)으로 고정 연결한다.

또한 수직판(32)의 일면에는 각관부재(10)의 안내앵글(21~24)에 결합되도록 안내앵글(34)을 고정한다.

이와 같은 각관부재(10) 및 작업구부재(30)는 도 12, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 상부각관부재(51), 하부각관부재(55) 및 수직각관부재(60)에 동일하게 적용되며, 상기 각관부재(10) 및 작업구부재(30)는 동일하므로, 이에 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

다음 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체 시공방법을 설명한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체 시공방법을 도시한 공정도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 시공방법은 사각형상을 이루도록 제1 측판(11)과 제2 측판(12)의 상면에 결합되는 상판(14)과 하판(15)을 각각 연결앵글(16~19)로 결합한 각관부재(10)를 제작하는 단계(S10), 상기 각관부재(10)의 양 측면에 각각 대칭되게 안내부재(20)를 설치하는 단계(S20), 지중에 상기 각관부재(10)를 압입하면서 지중을 굴착한 후 철근배근 및 슈스관 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계(S30), 상기 각관부재(10)가 사각 형상의 루프 형상을 이루도록 각관부재(10)를 설치하는 단계(S40), 상기 각관부재(10)의 내부에 설치된 상기 강연선을 인장하는 단계(S50), 상기 루프 내부를 굴착하는 단계(S60)를 포함한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 각관부재와 작업구부재가 시공된 상태를 도시한 정면도이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 제1 측판과 제2 측판이 제거된 상태를 도시한 정면도이며, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체의 각관부재에 철근 및 PC 강연선이 시공된 상태를 도시한 정면도이다.

도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비개착식 터널구조체의 시공방법은 제1 측판(11), 제2 측판(12), 수직앵글(13), 상판(14), 하판(15) 및 연결앵글(16~19)을 이용하여 각관부재(10)를 제작하며, 수직판(31), 수평판(32), 고정앵글(33) 및 안내앵글(34)을 이용하여 작업구부재(30)를 제작한다(S10).

상기 각관부재(10)에는 인접한 각관부재(10)의 압입 시 각관부재(10)의 이동을 안내하면서 탈선을 방지하는 안내부재(20)를 고정한다(S20).

아울러 각관부재(10)는 측판(11, 12), 수직앵글(13), 상하판(14, 15) 및 연결앵글(16~19)과 안내부재(20)를 일체로 제작할 수 있음은 물론이다.

지중의 소정 지점에는 작업구부재(30)를 압입하여 지중에 매립한다. 이러한 작업구부재(30)는 지중에 압입하면서 작업구부재(30)의 내부 공간을 함께 굴착하게 된다.

이와 같은 작업구부재(30)는 시공하고자 하는 터널의 상부 일측에 압입 설치된다. 상기 작업구부재(30)의 일측에는 각관부재(10)를 압입하여 설치하게 된다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 작업구부재(30)의 일측에는 각관부재(10)를 압입하여 설치하게 되는데, 이때 작업구부재(30)의 안내앵글(34)에는 각관부재(10)의 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)이 안착된 상태에서 지중에 압입된다.

이러한 각관부재(10)는 시공하고자 하는 터널의 수평 길이보다 길게 압입 설치되며, 각관부재(10)의 압입 시 각관부재(10)의 제3 안내앵글(23) 및 제4 안내앵글(24)에는 인접한 다른 각관부재(10)의 제1 안내앵글(21)과 제2 안내앵글(22)이 결합된 상태로 압입된다.

상기 제1 안내앵글(21) 및 제2 안내앵글(22)에는 인접한 다른 각관부재(10)의 제3 안내앵글(23)과 제4 안내앵글(24)이 결합된 상태로 지중에 압입되므로, 인접한 다른 각관부재(10)의 압입에 따른 이탈 방지 및 압입에 따른 이동을 안내하게 된다.

상기 각관부재(10)는 지중에 압입과 함께 굴착 작업이 이루어지게 되며, 상기 각관부재(10)의 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 압입이 완료된 상태에서 고정수단(25)을 해제시킨 다음 수직앵글(13)로부터 분리된다.

도 9에서와 같이, 상기 각관부재(10)의 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 각관부재(10)에 일체로 결합된 상태로 압입되고, 도 10에서와 같이, 압입이 완료된 상기 각관부재(10)의 제1 측판(11)과 제2 측판(12)은 수직앵글(13)로부터 분리된다.

한편 상판(14)과 하판(15)은 수직앵글(13)에 의해 안정되게 지지되며, 제1 측판(11)과 제2 측판(12)이 분리되어 각관부재(10) 사이가 서로 연통된다.

아울러 도 11에 도시된 바와 같이, 일직선으로 설치된 각관부재(10)의 타측에는 작업구부재(30)가 압입 설치되며, 이들 각관부재(10)는 서로 인접한 상태에서 연통되므로 양측 작업구부재(30) 사이에는 철근 및 PC 강연선을 설치한 후 콘크리트를 타설하게 된다(S40).

한편 콘크리트의 타설 전에 수직앵글(13)에는 앵커볼트 또는 스터드 볼트 등을 설치하여 콘크리트를 타설할 수 있다. 이는 수직앵글(13)이 콘크리트에 의해 견고하게 고정되도록 접착력을 증대시키기 위함이다.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 입체도이다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 다수개의 각관부재(10)는 인접하게 연속적으로 압입 설치됨에 따라 수평각관부재(50)를 형성하게 된다. 상기 수평각관부재(50)는 사각의 루프 형상으로 압입 설치됨에 따라, 상부에 설치되는 상부각관부재(51)와 하부에 설치되는 하부각관부재(55)로 이루어진다.

또한 상부각관부재(51)의 양측 하부에는 서로 인접한 다수의 각관부재(10)를 압입하여 수직각관부재(60)를 설치하며, 이들 각관부재(10)의 상판(14)과 하판(15)은 수직앵글(13)로부터 분리된다.

아울러 이들 수직각관부재(60)의 내부에는 철근을 배근하며, 상기 철근의 배근 후 콘크리트를 타설하게 된다.

상기 수직각관부재(60)의 하부에는 상부각관부재(51)와 동일하게 하부각관부재(55)를 압입 설치하며, 수평앵글(36)에 설치된 제1 상판(14)과 하판(15)을 분리한 후 철근을 배근한 다음 콘크리트를 타설한다.

이와 함께 수평앵글(36)에 설치된 수평판(32)을 분리한 후 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설함은 물론이다.

이와 다수의 각관부재(10)는 상부각관부재(51)와 하부각관부재(55)로 이루어진 수평각관부재(50), 상기 상부각관부재(51)와 하부각관부재(55) 사이에 각각 수직각관부재(60)를 사각 형상의 루프 형상으로 설치하게 된다.

상기 루프 형상으로 수평각관부재(50) 및 수직각관부재(60)가 설치된 다음 상부각관부재(51)의 PC 강연선을 인장하게 된다(S50).

이렇게 루프 형상을 이루는 수평각관부재(50) 및 수직각관부재(60) 내부에 콘크리트가 타설된 이후 루프 형상의 내부를 굴착하게 된다(S60).

한편 루프 내부에 콘크리트를 타설한 후 수평각관부재(50) 및 수직각관부재(60)에 설치된 PC 강연선을 인장하여 그라우팅 작업을 실시할 수 있음은 물론이다.

아울러 콘크리트 타설 전에 쉬스관을 설치한다.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 15는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도이며, 도 16은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비개착식 터널구조체가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 각관부재(10)에 의해 형성되는 터널의 루프 형상은 시공하고자 하는 터널 등의 크기에 따라 다양한 형태로 적용 가능하다.

즉, 도 14에서와 같이, 2개의 루프가 인접하여 시공되며, 도 15에서와 같이, 상부각관부재(51)의 양측에 각각 작업구부재(30)를 설치함과 함께 하부각관부재(55)의 양측에 각각 작업구부재(30)를 설치하여 상부각관부재(51) 및 하부각관부재(55)를 설치할 수 있다.

아울러 상부각관부재(51)와 하부각관부재(55) 사이에는 동일한 각관부재(10)에 의해 수직각관부재(60)를 설치하게 된다.

도 16에서와 같이, 각관부재(10)에 의해 형성되는 루프는 도 15와 유사하나, 수직각관부재(60)의 하부에 하부각관부재(55)를 일부만 설치할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 각관부재 11: 제1 측판
12: 제2 측판 13: 수직앵글
14: 상판 15: 하판
16: 제1 연결앵글 17: 제2 연결앵글
18: 제3 연결앵글 19: 제4 연결앵글
20: 안내부재 21: 제1 안내앵글
22: 제2 안내앵글 23: 제3 안내앵글
24: 제4 안내앵글
30: 작업구부재 31: 수직판
32: 수평판 33: 고정앵글
34: 안내앵글 35: 수직앵글
36: 수평앵글
50: 수평각관부재 51: 상부각관부재
55: 하부각관부재 60: 수직각관부재

Claims

굴착하고자 하는 크기의 사각형상으로 이루어진 다수의 각관부재;
상기 각관부재의 양단에 각각 설치되는 작업구부재;
시공하고자 터널의 크기에 따라 상기 다수의 각관부재가 서로 인접하게 설치되는 한 쌍의 수평각관부재 및 한 쌍의 수직각관부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체.
제1항에 있어서,
상기 각관부재는 소정의 크기로 이루어지는 제1 측판과 제2 측판;
상기 제1 측판과 제2 측판의 상면에 결합되는 상판;
상기 제1 측판과 제2 측판의 하면에 결합되는 하판;
상기 상판 및 하판이 상기 제1 측판의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제1 및 제2 연결앵글;
상기 상판 및 하판이 상기 제2 측판의 상면과 하면에 결합되도록 결합되는 제3 및 제4 연결앵글;
상기 각관부재가 서로 결합되도록 상기 제1 내지 제4 연결앵글에 각각 설치되는 안내부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체.
제2항에 있어서,
상기 측판은 소정 크기로 이루어져 일렬로 배치되며, 상기 측판이 견고하게 설치되도록 상기 상판과 하판 사이에 수직으로 설치되는 수직앵글;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체.
제2항에 있어서,
상기 안내부재는 상기 제1 연결앵글 및 제2 연결앵글에 각각 설치되는 제1 안내앵글과 제2 안내앵글을 구비하며, 상기 제1 안내앵글과 제2 안내앵글은 대칭되게 설치되고,
상기 제3 연결앵글 및 제4 연결앵글에 각각 설치되는 제3 안내앵글과 제4 안내앵글을 구비하며, 상기 제3 안내앵글과 제4 안내앵글은 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체.
제1항에 있어서,
상기 작업구부재는 소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수직판;
소정의 크기로 이루어지는 한 쌍의 수평판;
상기 한 쌍의 수직판과 상기 한 쌍의 수평판이 직교되게 결합되도록 구비되는 고정앵글;
상기 각관부재의 이동을 안내하도록 상기 고정앵글에 고정되는 안내앵글;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체.
사각형상을 이루도록 제1 측판과 제2 측판의 상면에 결합되는 상판과 하판을 각각 연결앵글로 이루어진 각관부재를 제작하는 단계;
상기 각관부재의 양 측면에 각각 대칭되게 안내부재를 설치하는 단계;
지중에 상기 각관부재를 압입하면서 지중을 굴착한 후 콘크리트 및 강연선을 타설하는 단계;
상기 각관부재가 사각형상의 루프 형상을 이루도록 각관부재를 설치하는 단계;
상기 각관부재의 내부에 설치된 상기 강연선을 인장하는 단계;
상기 루프 내부를 굴착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체의 시공방법.
제6항에 있어서,
상기 각관부재의 설치 단계에서, 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수평으로 상부각관부재를 설치하는 단계;
상기 상부각관부재의 양측 하부에 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수직으로 한 쌍의 수직각관부재를 설치하는 단계;
상기 한 쌍의 수직각관부재의 하부에 다수의 각관부재를 서로 인접하게 수평으로 하부각관부재를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널구조체의 시공방법.