KR20200091114A - 지하터널 형성용 구조물 설치공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 같은 대구경 강관에 속하기는 하지만 기존의 지하터널 형성용 구조물 설치공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경 강관을 사용하여 재료비를 절감하면서도 설치가 신속하고 안전하게 이루어지며 튼튼하고 견고하며 방수가 완벽하여 구조적으로도 매우 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있는 획기적인 지하터널 형성용 구조물 설치공법에 관한 것으로,
기본적으로 소정길이를 가지며 직경이 큰 다수의 대구경 강관(100)을 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 지하터널 시공면에 시공면의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이여붙여 가면서 압입시키면서 강관(100)내 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S1)과;
상기 강관(100) 압입 및 토사굴착시 강관(100) 내부에 내력재(200)를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강하는 공정(S2)과;
상기 내력재(200)에 의해 내력이 크게 보강된 강관(100)과 강관(100)이 이루는 중심선(1)을 따라 인접하는 강관(100)들에 절개홈(110)을 형성하는 공정(S3)과;
상기 절개홈(110)이 형성된 강관(100)의 전방에 레이저빔조사장치에서 조사되는 레이저빔이 사용되고 유압잭(510)에 의해 전후 이동되는 이동블럭(520)의 전방면에 2개의 방향전환실린더(530)가 구비되어 좌,우방향조정이 용이하도록 구성된 방수철판가압장치(500)를 설치하고, 이를 이용하여 일측 또는 양측에 레이저빔포인터(310)가 형성된 소정길이의 방수철판(300)을 양측 절개홈(110)이 연결되도록 압입 추진시키고 이의 후방에 또다른 소정길이의 방수철판(300)을 용접한 후 다시 압입추진하는 방법을 반복하되, 레이저빔이 조사되어 표시되는 레이저빔포인터(310)의 위치를 수시로 체크하면서 2개의 방향전환실린더(530)를 조작하여 방수철판(300)을 정확하게 직진으로 추진시키는 공정(S4)과,
상기 방수철판가압장치(500) 및 레이저빔을 이용하여 양측 절개홈(110)에 압입 설치된 방수철판(300)의 양측단 상부면을 양측의 상부 절개홈(110)에 용접하여 강관(100)내부로 물 및 토사가 유입되는 것이 원천적으로 차단되도록 하는 공정(S5)과;
상기 방수철판(300)이 용접설치된 강관(100)내부에서 슬라브(120) 두께폭에 맞추어 강관(100) 측면을 절개하여 슬라브형성공(121)을 형성하는 공정(S6)과;
상기 강관(100)의 절개면을 통해 강관(100) 외측의 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S7)과;
상기 강관(100) 외측의 토사가 제거된 강관(100)들의 하측에 목재 또는 철판으로 거푸집(400)을 설치하거나 측벽의 경우에는 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(401) 또는 철판 플레이트를 스포트잭(402)으로 압밀지지하여 고정하고 단계적으로 굴착한 후 철근배근(미도시)하고 강관(100)내에 콘크리트(410)를 타설하고 양생시키는 공정(S8)과;
상기 강관(100)내부에 주입된 콘크리트 양생 후 강관(100) 외측의 터널부(420)를 굴착하는 공정(S9)과;
상기 굴착된 터널부(420) 하측에 터널바닥면(430)을 형성하는 공정(S10)을 포함하여서 이루어짐에 그 특징이 있는 것이다.

Description

지하터널 형성용 구조물 설치공법{Construction method of underground tunnel forming structure}

본 발명은 지하터널 형성용 구조물 설치공법에 관한 것으로, 같은 대구경 강관에 속하기는 하지만 기존의 지하터널형성 공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경 강관을 사용하여 재료비를 절감하면서도 설치가 신속하고 안전하게 이루어지며 튼튼하고 견고하며 방수가 완벽하여 구조적으로도 매우 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있는 획기적인 지하터널 형성용 구조물 설치공법에 관한 것이다.

지하터널을 형성하기 위해서는 터널 외부로부터 발생하는 응력에 견딜 수 있는 터널 구조물이 설치되는바 종래의 지하터널 형성용 구조물 설치방법 중 일예는 대한민국 특허등록 제10-0505301호 등에 개재되어 있다.

이들 종래의 지하터널 형성용 구조물 설치방법을 도 1 내지 도 4에 의거 살펴보면, 대체적으로 공사의 종류에 따라 약간의 공정의 차이는 있으나 대부분 지하터널 시공면에 터널시공 예정면을 따라 정확한 위치를 측량하여 강관(10) 압입준비를 완료하는 강관 압입 위치 측량 및 선도관(미도시) 설치공정과,

강관(10)을 아치형 또는 사각형으로 압입할 위치에 위치시키고 유압잭과 추진보조관 등을 이용하여 강관(10)을 단계적으로 압입시키는 강관압입 공정과,

강관압입공정에서 선도관에 형성된 토류방지판 투입구를 통하여 흙을 파내고 토류방지판(20)을 설치하는 공정과,

강관(10) 내부로 부터 외부로 그라우트 주입밸브(미도시)를 설치하고 이를 통해 토류방지판(20) 주변에 시멘트 그라우팅(30)을 하여 토사유출을 방지하는 갱외 그라우팅 공정과,

강관(10)의 측면을 소정폭으로 절개하여 강관(10)과 강관(10) 사이를 방수철판(40)으로 연결하는 강관연결 공정과,

측벽 형성이 필요한 경우 측벽 형성용 토류판(미도시)을 설치하는 공정과,

강관(10) 등의 공간내 거푸집(50)을 설치하는 공정과,

강관(10) 및 거푸집(50)내에 철근을 배근하는 공정과,

강관(10) 및 거푸집(50)내에 콘크리트(51)를 타설하는 공정과,

콘크리트 양생 후 구조물 내측의 터널부(60)를 굴착하는 공정으로 지하터널 형성용 구조물을 설치하였다.

그러나 이와 같은 지하터널 형성용 구조물 설치 방법은 대체적으로 직경이 2,000mm ~ 3,000mm인 대구경 강관(100)을 많이 사용하는 것이어서 강관(10)의 직경 및 두께가 두꺼워 자재비, 운반비, 설치비가 많이 들고, 굴착 및 토사 운반량이 매우 많다.

또한, 설계상 요구되는 강관(10)과 강관(10)사이를 연결하는 슬라브의 폭(d1)을 맞추기 위해서 기존 공법의 경우에는 강관(10)과 강관(10)사이를 좁게 압입한다음 강관(10)과 강관(10)이 이루는 중심선(1)을 기준으로 상측을 절단하여 슬라브의 폭(d1)을 맞추는 방법을 채택하고 있어서 그 만큼 강관(10)의 갯수가 많아져야 했다.

또한, 중심선(1) 상측을 절단하는 것이어서 강관(10)의 상부측의 폭과 두께가 그 만큼 작아져서 강관(10)의 상부측을 온전히 이용할 수 없었다.

또한, 공정 중에서 강관(10)과 강관(10)을 이어주는 강관 연결공정을 더욱 자세히 살펴보면,

특히 도 3에서 보는 바와같이 압입된 강관(10)내에서 강관(10)측벽을 토압에 견딜 수 있도록 일정 간격으로 절개하여 부분적으로 강관(10)의 일부를 남긴 상태에서 절개된 절개부위의 상측과 하측을 각각 토압받침용 방수철판(40)과 하측철판(41)을 용접 등으로 서로 연결하고 상하의 토압으로부터 받치는 토압지지대(70)를 설치한 후, 부분적으로 남겨진 나머지 부분(11)을 다시 절개하여 그 절개부분에 상기와 동일한 방법으로 방수철판(40) 및 하측철판(41)을 설치함으로서 방수철판(41) 및 하측철판(41)이 연속적으로 설치되어 좌우 강관(100)들을 서로 연결되게 하였다.

이러한 철판의 연결방식은 부분적인 절개와 설치의 반복으로 시공 시간이 많이 소요되어 공사기간의 연장으로 공사비용이 증가되는 문제가 야기될 뿐 아니라 미리 상측 방수철판(40)을 연결하지 않은 상태에서 강관(10)사이의 토사를 굴착하는 등의 시공과정에서 토압의 유실이 잦은 문제가 있었다

즉, 강관(10)내부 굴착 후 측면을 절개하고 강관(10)사이의 토사를 굴착하고 제거한다음 절개면 상측에 방수철판(40)을 부착하여야 하므로 토사유출을 막을 수 없고, 강관(10)내에서 소정크기의 무거운 방수철판(40)을 상측으로 들어올려 절개면에 밀착시킨 상태에서 용접을 한다음 또다른 무거운 방수철판(40)을 들어올려 용접연결하는 작업을 강관길이에 따라 수십번 경우에 따라서는 수백번 반복하여야 하므로 작업이 매우 까다롭고 시간이 많이 걸리는 것은 물론 안전상에도 문제점이 많았다.

그리고 안정성에 대한 문제점을 해결하기 위해서 방수철판(40)을 용접하고 난 다음에는 역시 강관(10)내부에서 하측철판(41)을 용접한 후 이들 사이에 많은 갯수의 토압지지대(70)를 수직으로 부착하여야 하는 등 이와 같은 작업 역시 시공이 매우 까다롭고 작업 시간이 많이 걸리는 것은 물론 이때 침하가 발생할 수 있었다.

또한, 방수가 완벽하게 이루어지지 않는 경우가 많았다.

그러는 한편 도 4에서 보는 바와같이 비교적 직경과 두께가 큰 강관(10)의 하부를 절단 및 운반시 크기가 크고 무게가 많이 나가 작업 및 제거에 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감아하여 안출한 것으로, 같은 대구경 강관에 속하기는 하지만 기존의 지하터널 형성용 구조물 설치공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경 강관을 사용하여 재료비 및 운반비를 절감하면서도 설치가 신속하고 안전하게 이루어지며 튼튼하고 견고한 것은 물론 방수가 완벽하며 기존 공법과 같이 강관압입공정에서 선도관에 형성된 토류방지판 투입구를 통하여 흙을 파내고 토류방지판을 설치하는 공정과 토류방지 그라우팅(Grouting) 공정이 전혀 필요없어 구조적으로도 매우 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있는 획기적인 지하터널 형성용 구조물 설치공법을 제공하여 널리 사용할 수 있도록 하여 주고자 함에 그 목적을 둔 것이다.

상기 해결하고자 하는 과제하는 과제에 기재된 목적을 달성하기 위한 수단으로서의 본 발명의 지하터널 형성용 구조물 설치공법은 기본적으로, 소정길이를 가지며 직경이 큰 다수의 대구경 강관을 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 지하터널 시공면에 시공면의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이여붙여 가면서 압입시키면서 강관내 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S1)과;

상기 강관 압입 및 토사굴착시 강관 내부에 내력재를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강하는 공정(S2)과;

상기 내력재에 의해 내력이 크게 보강된 강관과 강관이 이루는 중심선을 따라 인접하는 좌,우측 강관에 절개홈을 형성하는 공정(S3)과;

상기 절개홈이 형성된 좌,우측 강관의 전방에 레이저빔이 사용되고 유압잭에 의해 전후 이동되는 이동블럭의 전방면에 2개의 방향전환실린더가 구비되어 좌,우방향조정이 용이하도록 구성된 방수철판가압장치를 설치하고, 이를 이용하여 일측 또는 양측에 레이저빔포인터가 형성된 소정길이의 방수철판을 양측 절개홈이 연결되도록 압입 추진시키고 이의 후방에 또다른 소정길이의 방수철판을 용접한 후 다시 압입추진하는 방법을 반복하되, 레이저빔이 조사되는 레이저빔포인터의 위치를 수시로 체크하면서 2개의 방향전환실린더를 조작하여 방수철판을 정확하게 직진으로 추진시키는 공정(S4)과,

상기 방수철판가압장치 및 레이저빔을 이용하여 좌,우측 절개홈에 압입 설치된 방수철판의 양측단 상부면을 좌,우양측의 상부 절개홈에 용접하여 강관내부로 물이 유입되는 것이 원천적으로 차단되도록 하는 공정(S5)과;

상기 방수철판(300)이 용접설치된 강관(100)내부에서 슬라브(120) 두께폭에 맞추어 강관(100) 측면을 절개하여 슬라브형성공(121)을 형성하는 공정(S6)과;

상기 좌,우측 강관의 절개면을 통해 강관 외측의 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S7)과;

상기 강관 외측의 토사가 제거된 강관들의 하측에 목재 또는 철판으로 거푸집을 설치한 후 철근배근하고 강관내에 콘크리트를 타설하고 생시키는 공정(S8)과;

상기 강관내부에 주입된 콘크리트 양생 후 강관 외측의 터널부를 굴착하는 터널면굴착공정(S9)과;

상기 굴착된 터널부 하측에 터널바닥면을 형성하는 마감공정(S10)을 포함하여서 이루어짐에 그 특징이 있는 것이다.

본 발명은 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경 강관을 사용할 수 있도록 개발된 것이어서 자재비, 운반비, 설치비가 적게 들며 굴착 및 토사 운반량이 매우 적은 이점이 있다.

또한, 본 발명은 강관을 압입하고 토사굴착된 강관 내부에 소정간격으로 곧바로 내력재를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강시켜 준다음 내력재의 고정설치에 의해 내력이 크게 보강된 강관과 강관이 이루는 중심선을 따라 인접하는 좌,우측 강관에 강관내측에서 절개홈을 형성하는 것이어서 절개홈 형성시 강관의 변형이 전혀 없어 안전하고,

강관과 강관사이의 거리를 슬라브의 폭(d1)과 미리 일치시켜 줌으로써 중심선을 따라 절개홈을 형성하면 자연스럽게 슬라브의 폭(d1)과 일치하게 되므로 강관의 갯수를 그만큼 줄여 줄 수 있는 것은 물론,

절개홈(중심선)을 기준으로 하여 강관의 상부측을 온전히 이용할 수 있는데 이점이 있다.

또한, 본 발명은 인접한 강관에 형성된 절개홈에 방수철판을 압일할시 특수하게 구성된 방수철판가압장치 즉, 유압잭에 의해 전후 이동되는 이동블럭의 전방면에 2개의 방향전환실린더를 구비하여 좌,우방향조정이 용이하도록 구성된 방수철판가압장치를 이용하되, 2개의 방향전환실린더의 로드선단에 힌지결합된 방수철판파지블럭을 방수철판 후단에 고정설치한다음, 유압잭으로 일측 또는 양측에 레이저빔포인터가 형성된 소정길이의 방수철판을 양측 절개홈이 연결되도록 압입 추진시키고 이의 후방에 또다른 소정길이의 방수철판을 용접한 후 다시 압입추진하는 방법을 반복하는 것은 물론, 레이저빔이 조사되는 레이저빔포인터의 위치를 수시로 체크하면서 2개의 방향전환실린더를 조작하여 방수철판을 직진 또는 굴곡터널에서는 굴곡진 방향으로 조절가능한 것이어서 방향 조정이 매우 수월하고 완벽하게 이루어지는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 절개홈에 방수철판을 압입시 강관과 강관사이의 토사 굴착하기전 방수철판을 장외에서 안전하고 손쉽게 용접으로 연결설치하면서 절개홈에 압입하여 연결설치하는 것이어서 기존 공법과 같이 강관압입공정에서 선도관에 형성된 토류방지판 투입구를 통하여 흙을 파내고 토류방지판을 설치하는 공정과 토류방지 그라우팅(Grouting) 공정이 전혀 필요없어 방수철판의 설치가 매우 용이하고 토사 유출이 전혀 없는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 절개홈에 방수철판을 압입후 방수철판의 양측단 상부면을 좌,우양측의 상부 절개홈에 용접하는 것이어서 방수철판의 용접이 매우 용이하고 용접후에는 완벽한 방수가 이루어지는 이점이 있다.

그러는 한편 본 발명은 방수철판이 용접설치된 후 좌,우측 강관내부 및 상,하측 강관내부에서 슬라브 두께폭 또는 측벽 형성폭에 맞추어 강관 측면을 절개시 이미 강관 내부에 소정간격으로 곧바로 내력재를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강시켜 주었음은 물론, 절개홈에 방수철판이 완벽한 방수가 되도록 용접설치되어 있기때문에 기존 공법의 경우와 같이 강관내에서 방수철판 및 토압지지대를 일일히 부착할 필요 없이 단순하게 절개된 면을 통하여 강관과 강관사이의 토사를 안전하게 제거할 수 있는 이점이 있다.

따라서, 본 발명은 같은 대구경 강관에 속하기는 하나 기존의 지하터널형성 공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 강관을 사용하되 직경 및 두께가 작은 강관을 사용할 수 있도록 강관을 보강하는 내력재를 선 시공하는 등의 여러가지 개선된 공정을 수행함으로써 재료비를 절감하면서도 설치가 신속하고 안전하게 이루어지며 튼튼하고 견고하며 방수가 완벽하여 구조적으로도 매우 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

도 1 내지 도 4는 기존 공법을 설명하기 위한 도면으로서,
도 1은 기존 공법에 의해 아치형으로 구축된 터널구조물을 보인 도면,
도 2는 기존 공법에 의해 사각형으로 구축된 터널구조물을 보인 도면,
도 3은 강관을 부분적으로 절개하여 방수철판 및 토압지지대를 설치한 상태도면.
도 4는 강관의 하측을 제거하는 상태를 보인 도면.
도 5 내지 도 14는 본 발명의 공법을 설명하기 위한 도면으로서,
도 5는 강관의 압입된 상태를 보인 도면.
도 6은 압입된 강돤 내부에 내력재를 설치하여 내력을 보강한 도면.
도 7은 내력재의 일 설치예를 보인 도면.
도 8은 중심선을 따라 인접하는 강관들에 절개홈을 형성한 도면.
도 9는 절개홈에 방수철판을 압입한 후 용접하여 방수가 되도록 한 도면.
도 10은 절개홈에 방수철판을 압입하기 위한 방수철판가압장치 및 레이저빔조사장치를 보인 도면.
도 11은 강관의 중심선으로부터 강관 하측까지 슬라브를 형성하는 도면.
도 12는 슬라브 및 거더를 일체로 형성하는 도면.
도 13은 슬라브 및 거더를 일체로 형성한 강관 측면을 보인 도면.
도 14는 측벽 및 터널바닥면을 형성하여 완성된 터널구조물 도면.

이하, 상기 해결하고자 하는 과제에 기재된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예들을 첨부도면에 의거 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 일 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 일 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 5 내지 도 14는 본 발명의 지하터널 구조물 설치공법의 공정별 설명을 위한 도면이다.

본 발명은 같은 대구경 강관에 속하기는 하나 기존의 지하터널 구조물 설치공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경강관을 사용하는 것인데 이와같이 할 수 있는 것은 강관 추진 후 강관 보강용 내력재를 선 시공하므로 강관을 보강하게 되어 재료비를 절감하면서도 구조적으로도 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있는 것에 그 특징이 있는 신개념의 지하터널형성 공법에 관한 것임을 미리 밝혀둔다.

또한 강관의 직경은 예로서 표기한 것일뿐 예로서 제시된 직경으로 한정되지 않는다.

본 발명의 지하터널 형성용 구조물 설치공법은 먼저 소정길이를 가지며 대구경 강관(100) 예컨데 직경이 1,800mm인 강관(100)을 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 지하터널 시공면에 시공면의 형태에 따라 도 5에서 일예로 보는 바와같이 아치형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이여붙여 가면서 압입시키되, 강관(100)과 강관(100)사이의 거리를 슬라브의 폭(d1)과 미리 일치시키면서 압입하고 강관(100)내 토사를 굴착하여 제거한다 (공정(S1)).

이와같이 본 발명은 강관(100)의 직경 및 두께를 최대한 줄여 줌으로써 운반비, 자재비, 설치비가 적게 들며 굴착 및 토사 운반량이 적어 진다.

상기 공정(S1)의 수행시 사용되는 강관(100)은 기존의 다른 터널공법에 일반적으로 가장 많이 사용되는 직경이 2,000mm ~ 3,000mm인 강관보다 상대적으로 직경이 훨씬 작고 두께 또한 작기 때문에 도 6에서 보는 바와같이 강관(100)을 압입하고 토사굴착된 강관(100) 내부에는 소정간격으로 곧바로 내력재(200)를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강시켜 준다 (공정(S2)).

여기서, 상기 내력재(200)는 I빔, H빔, 찬넬, 파이프, 철판 플레이트 중에서 선택된 어느 한 종류 또는 두 종류 이상을 섞어서 사용할 수 있으며, 도 7에서 보는 바와같이 강관(100) 내부에 원형링형태나 양측에 한쌍의 수직기둥 형태로 고정설치되는 것은 물론 한쌍으로된 수직기둥의 상단 또는 상,하 양단을 연결하여 강관 상부 또는 상,하부를 받쳐주어 내력을 크게 보강시켜 줄 수 있다.

상기 공정(S2)를 수행한 다음에는 도 8에서 보는 바와같이 곧바로 내력재(200)를 고정설치함에 따라 내력이 크게 보강된 강관(100)과 강관(100)이 이루는 중심선(1)을 따라 인접하는 강관(100)에 강관(100)내측에서 절개홈(110)을 형성한다 (공정(S3)).

여기서 기존 공법과는 달리 강관 중심선(1)을 따라 절개홈(110)을 형성하는 이유는 설계상 요구되는 강관(100)과 강관(100)사이를 연결하는 슬라브의 폭(d1)을 맞추기 위해서 기존 공법의 경우에는 강관과 강관사이를 좁게 압입한다음 강관과 강관이 이루는 중심선(1)을 기준으로 상측을 절단하여 슬라브의 폭(d1)을 맞추는 방법을 채택하고 있어서 그 만큼 강관(100)의 갯수가 많아져야 하는데 비해,

본 발명은 강관(100)과 강관(100)사이의 거리를 슬라브의 폭(d1)과 미리 일치시켜 줌으로서 중심선(1)을 따라 절개홈(110)을 형성하면 자연스럽게 슬라브의 폭(d1)과 일치하게 되므로 강관(100)의 갯수를 그만큼 줄여 줄 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명은 절개홈(110)이 형성된 강관(100)의 상부측을 온전히 이용할 수 있는데 반해, 기존의 공법은 중심선(1) 상측을 절단하는 것이어서 강관의 상부측의 폭과 두께가 그 만큼 작아져서 강관의 상부측을 온전히 이용할 수 없기 때문이다.

상기 공정(S3)를 수행하여 강관 중심선(1)을 따라 절개홈(110)을 형성한 다음에는 절개홈(110)이 형성된 강관(100)의 전방부에서 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이 레이저빔조사장치(600)가 구비되고, 유압잭(510)에 의해 전후 이동되는 이동블럭(520)의 전방면에 2개의 방향전환실린더(530)를 구비하여 좌,우방향조정이 용이하도록 구성된 방수철판가압장치(500)를 이용하여 양측 절개홈(110)을 따라 방수철판(300)을 절개홈(110)에 압입한다(공정(S4)).

여기서 방수철판가압장치(500)를 이용하여 방수철판(300)을 압일할시에는 2개의 방향전환실린더(530)의 로드선단에 힌지(531)결합된 방수철판파지블럭(540)을 방수철판(300) 후단에 고정설치한다음, 유압잭(510)으로 일측 또는 양측에 레이저빔포인터(310)가 형성된 소정길이의 방수철판(300)을 양측 절개홈(110)이 연결되도록 압입 추진시키고 이의 후방에 또다른 소정길이의 방수철판(300)을 용접한 후 다시 압입추진하는 방법을 반복하되, 레이저빔이 조사되어 표시되는 레이저빔포인터(310)의 위치를 수시로 체크하면서 2개의 방향전환실린더(530)를 조작하여 방수철판(300)을 정확하게 직진으로 추진시킨다.

상기와 같은 레이저빔을 이용하는 방수철판가압장치(500)는 2개의 방향전환실린더(530)를 이용하여 방향전환이 매우 용이하기때문에 방수철판(300)을 직진으로 추진하는 것은 물론 굴곡터널에서도 방향 조정이 매우 수월하고 완벽하게 이루어진다.

이와같이 상기 강관(100) 중심선(1)을 따라 형성된 절개홈(110)에 방수철판(300)을 압입하는 공정(S4)를 수행하면 본 발명의 경우에는 강관(100)과 강관(100)사이의 토사 굴착하기전 방수철판(300)을 장외에서 안전하고 손쉽게 용접으로 연결설치하면서 절개홈(110)에 압입하여 연결설치함으로써 방수철판(300)의 설치가 매우 용이하고 토사 유출이 전혀 없다.

그런데 기존 공법의 경우에는 강관내부 굴착 후 측면을 슬라브 두께만큼 절개하고 강관사이의 토사를 굴착하고 제거한다음 절개면 상측에 방수철판을 부착하여야 하는데 이와같이 하기 위해서는 토류를 방지하기 위한 토류방지판을 번거롭게 일일히 길게 연결설치하여야 하고 이어서 강관 내부로 부터 외부로 많은 수의 그라우트 주입밸브(미도시)를 설치하고 이를 통해 토류방지판 주변에 시멘트 그라우팅을 하여 토사유출을 방지하는 갱외 그라우팅 공정을 선행하여야 하여야 하는 불편함이 있었으며, 하지만 이와같이 하여도 토사유출을 완전히 막을 수 없고 강관내에서 소정크기의 무거운 방수철판을 상측으로 들어올려 절개면 상측에 밀착시킨 상태에서 용접을 한다음 또다른 무거운 방수철판을 들어올려 용접연결하는 작업을 강관길이에 따라 수십번 경우에 따라서는 수백번 반복하여야 하므로 작업이 매우 까다롭고 시간이 많이 걸리는 것은 물론 안전상에도 문제점이 많았다.

또한, 때에 따라서는 완전한 방수가 제대로 이루어지지 않았다.

상기 공정(S4)의 수행으로 방수철판가압장치(500) 및 레이저빔을 이용하여 양측 절개홈(110)에 방수철판(300)의 압입이 완료되면, 방수철판(300)의 양측단 상부면을 좌,우양측의 상부 절개홈(110)에 용접하여 강관(100)내부로 물 및 토사가 유입되는 것이 원천적으로 차단되도록 한다(공정(S5)).

이와같이 공정(S5)를 수행하면 발명의 경우에는 방수철판(300)의 용접이 매우 용이하고 용접후에는 완벽한 방수가 이루어진다.

이에 반해 기존 공법의 경우에는 전술한 바와같이 방수철판의 용접작업이 매우 까다롭고 시간이 많이 걸리는 것은 물론 안정성에도 문제점이 많아 방수철판을 용접하고 난 다음에는 하측 철판을 용접한 후에 이들 사이에 많은 갯수의 토압지지대를 세워야 하는데 이때 침하가 발생할 수 있었다.

상기 공정(S5)을 수행하여 방수철판(300)이 용접설치된 후에는 도 11 내지 도 13에서 보는 바와같이 강관(100)내부에서 상기 방수철판(300)이 용접설치된 강관(100)내부에서 슬라브(120) 두께폭에 맞추어 강관(100) 측면을 절개하여 슬라브형성공(121)을 형성한다(공정(S6)).

여기서, 슬라브(120)만 필요한 경우에는 특히, 도 11에서 보는 바와같이 과 같이 강관의 하측까지 절개하여 슬라브형성공(121)을 형성하고 후술되는 공정(S7)에서 거더(130) 형성 두께폭 만큼 더 토사를 굴착하여 제거한 후, 공정(S8)을 수행하여 거더없이 강관(100) 하측까지 슬라브(120)가 형성되도록 할 수 도 있는 것은 물론,

슬라브(120) 및 거더(130)가 동시에 더 필요한 경우에는 특히, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이 상기 공정(S6)에서 거더(130)를 형성하기 위한 강관(100) 측면에 거더형성공(131)을 더 형성하여 후술되는 공정(S7)에서 거더(130) 형성 두께폭 만큼 더 토사를 굴착하여 제거한 후, 공정(S8)을 수행하여 거더(130)가 더 형성되도록 할 수 도 있다.

이때, 거더(130)는 강관(110)하측면 보다 더 하측으로 돌출되어지게 형성할 수 도 있다.

이와같이 공정(S6)을 수행하면, 본 발명의 경우에는 상기 공정(B)의 수행으로 강관(100)내부에 소정간격으로 곧바로 내력재(200)를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강시켜 주었음은 물론, 공정(S4) 및 공정(S5)의 수행으로 절개홈(110)에 방수철판(300)이 완전방수가 가능하도록 용접설치되어 있기때문에 절개된 면을 통하여 강관(100)과 강관(100)사이의 토사를 안전하게 제거할 수 있다.

이에 반해 기존 공법의 경우에는 전술한 바와같이 강관내에서 방수철판 및 토압지지대를 부착하여야 하는 등 시공이 매우 까다롭고 작업 시간이 많이 걸린다.

상기 공정(S6)을 수행하여 슬라브 두께폭 또는 측벽 형성폭에 맞추어 강관(100) 측면을 절개한 다음에는 상기 강관(100)의 절개면을 통해 강관(100) 외측의 토사를 굴착하여 제거하고(공정(S7)),

이후 도 14에서 보는 바와같이 상기 강관(100) 외측의 토사가 제거된 강관(100)들의 하측에 목재 또는 철판으로 거푸집(400)을 설치하거나 측벽의 경우에는 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(401)을 스포트잭(402)으로 압밀지지하여 고정하고 단계적으로 굴착한 다음 철근배근하고 강관(100)내에 콘크리트(410)를 타설하고 양생시킨다.(공정(S8)),

여기서 상기 측벽형성용 토류판(401)은 목재인데, 이에 한정되는 것이 아니라 목재 대신에 철판 플레이트를 사용할 수 도 있다.

상기 공정(S8) 수행 후에는 강관(100)내부에 주입된 콘크리트(410) 양생 후 강관(100) 외측의 터널부(420)를 굴착하고(공정(S9)),

상기 굴착된 터널부(420) 하측에 터널바닥면(430)을 형성하는 등의 후공정(S10)을 수행함으로써 최종적인 지하터널 형성용 구조물이 구축되는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 같은 대구경 강관에 속하기는 하지만 기존의 지하터널형성 공법에서 일반적으로 사용되는 대구경 강관보다 직경 및 두께가 상대적으로 작은 대구경 강관을 사용하여 재료비 및 운반비를 절감하면서도 설치가 신속하고 안전하게 이루어지며 튼튼하고 견고한 것은 물론 방수가 완벽하여 구조적으로도 매우 안전한 터널구조물을 빠르고 안전하게 구축할 수 있다.

1:중심선 100:강관
110:절개홈 120:슬라브
121:슬라브형성공 130:거더
131:거더형성공 200:내력재
300:방수철판 310:레이저빔포인터
400:거푸집 401:측벽형성용 토류판
402:스포트잭 410:콘크리트
420:터널부 430:터널바닥면
500:방수철판가압장치 510:유압잭
520:이동블럭 530:방향전환실린더
531:힌지 540:방수철판파지블럭
600:레이저빔조사장치

Claims (4)

1. 소정길이를 가지며 직경이 큰 다수의 대구경 강관(100)을 유압잭 및 추진보조관을 이용하여 지하터널 시공면에 시공면의 형태에 따라 원형이나 사각형을 이루도록 수평으로 길게 이여붙여 가면서 압입시키면서 강관(100)내 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S1)과;
   상기 강관(100) 압입 및 토사굴착시 강관(100) 내부에 내력재(200)를 다양한 형태로 용접하여 고정설치함으로써 미리 내력을 크게 보강하는 공정(S2)과;
   상기 내력재(200)에 의해 내력이 크게 보강된 강관(100)과 강관(100)이 이루는 중심선(1)을 따라 인접하는 강관(100)들에 절개홈(110)을 형성하는 공정(S3)과;
   상기 절개홈(110)이 형성된 강관(100)의 전방에 레이저빔조사장치에서 조사되는 레이저빔이 사용되고 유압잭(510)에 의해 전후 이동되는 이동블럭(520)의 전방면에 2개의 방향전환실린더(530)가 구비되어 좌,우방향조정이 용이하도록 구성된 방수철판가압장치(500)를 설치하고, 이를 이용하여 일측 또는 양측에 레이저빔포인터(310)가 형성된 소정길이의 방수철판(300)을 양측 절개홈(110)이 연결되도록 압입 추진시키고 이의 후방에 또다른 소정길이의 방수철판(300)을 용접한 후 다시 압입추진하는 방법을 반복하되, 레이저빔이 조사되어 표시되는 레이저빔포인터(310)의 위치를 수시로 체크하면서 2개의 방향전환실린더(530)를 조작하여 방수철판(300)을 정확하게 직진으로 추진시키는 공정(S4)과,
   상기 방수철판가압장치(500) 및 레이저빔을 이용하여 양측 절개홈(110)에 압입 설치된 방수철판(300)의 양측단 상부면을 양측의 상부 절개홈(110)에 용접하여 강관(100)내부로 물 및 토사가 유입되는 것이 원천적으로 차단되도록 하는 공정(S5)과;
   상기 방수철판(300)이 용접설치된 강관(100)내부에서 슬라브(120) 두께폭에 맞추어 강관(100) 측면을 절개하여 슬라브형성공(121)을 형성하는 공정(S6)과;
   상기 강관(100)의 절개면을 통해 강관(100) 외측의 토사를 굴착하여 제거하는 공정(S7)과;
   상기 강관(100) 외측의 토사가 제거된 강관(100)들의 하측에 목재 또는 철판으로 거푸집(400)을 설치하거나 측벽의 경우에는 벽체의 폭으로 흙을 파내면서 측벽형성용 토류판(401) 또는 철판 플레이트를 스포트잭(402)으로 압밀지지하여 고정하고 단계적으로 굴착한 후 철근배근(미도시)하고 강관(100)내에 콘크리트(410)를 타설하고 양생시키는 공정(S8)과;
   상기 강관(100)내부에 주입된 콘크리트 양생 후 강관(100) 외측의 터널부(420)를 굴착하는 공정(S9)과;
   상기 굴착된 터널부(420) 하측에 터널바닥면(430)을 형성하는 공정(S10)을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공정(B)에서의 내력재(200)는 I빔, H빔, 찬넬, 파이프,철판 플레이트 중에서 선택된 어느 한 종류 또는 두 종류 이상 사용되며,
   강관(100) 내부에 원형링형태나 양측에 한쌍의 수직기둥 형태로 고정설치되는 것은 물론 한쌍으로된 수직기둥의 상,하단 또는 상,하양단을 선택적으로 연결하여 강관의 내력을 크게 보강하도록 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치공법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 공정(S4)에서의 방수철판가압장치(500)는,
   2개의 방향전환실린더(530) 각각의 로드선단을 방수철판파지블럭(540)에 힌지(531)결합하여 좌,우 방향전환이 용이하도록 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치공법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 공정(S6)에서 거더(130)를 형성하기 위한 강관(100) 측면에 거더형성공(131)을 더 형성하고,
   상기 공정(S7)에서 거더(130) 형성 두께폭 만큼 더 토사를 굴착하여 제거한 후,
   상기 공정(S8)을 수행하여 거더(130)가 더 형성되도록 이루어짐을 특징으로 하는 지하터널 형성용 구조물 설치공법.

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