KR20220087258A - 초근접 병설터널의 필라부 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 초근접 병설터널의 필라부 보강방법은 터널과 터널 사이에 형성될 필라부 상부에 필라부 보강재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계; 일정 깊이로 선행터널을 굴착하는 단계; 상기 필라부 보강재의 하부에 보강연결부재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계; 굴착된 선행터널 안쪽에서 굴착 예정인 후행터널을 향하여 상기 필라부 보강재 하부나 상부에 수평방향으로 필라부지보를 설치하는 단계; 선행터널에 대응하는 깊이로 후행터널을 굴착하는 단계; 상기 선행터널과 후행터널 사이의 필라보강재 아래에 위치한 지반을 제거하고 철골 구조물을 설치하는 단계를 포함한다.

Description

초근접 병설터널의 필라부 보강 방법{CONSTRUCTION NETHOD OF REINFORCING CLOSE PARALLEL TUNNEL PILLAR PORTION}

본 발명은 초근접 병설터널의 필라부 보강 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 필라부의 보강재와 철골구조물의 접합이 견고히 이루어지도록 하는 초근접 병설터널의 필라부 보강방법에 관한 것이다.

병설로 터널을 형성하는 경우에 일반적으로 터널 굴착폭의 1.5배 이상을 이격하여 설치하는 것이 일반적이나 터널 입구의 지장물이나 과다한 토공 절취로 터널 이격 거리를 좁혀서 근접으로 병설하는 방법이 최근 사용되고 있다.

일반적으로 두 개의 근접 터널을 병설로 형성하는 경우에 터널 이격 거리를 근접으로 시공하도록 필라부를 보강하는 방법이 사용되고 있고 있다.

종래에 필라부를 보강하는 방법은 병설 터널의 양측에 타이볼트를 사용하거나 강선을 사용하는 방법, 그라우팅 등이 사용되고 있으나 공기가 길어지고 공사비가 많이 소요되는 문제점이 있다.

최근, 병설터널의 필라부에 보강재를 설치하거나 필라부지보를 설치하고 있으나 보강재나 필라부지보와 구조적 안전성이 떨어지는 문제점이 있다.

특히, 병설터널의 필라부의 필라부 보강재 및 필라부지보 상부의 지반하중을 지지하는 철골 등의 기둥의 접합이 견고히 이루어지지 않아 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 터널 굴착과 함께 필라부의 보강재와 필라부지보 및 철골구조물의 접합이 견고히 이루어지도록 필라부 보강재의 하부에 보강연결부재를 설치하여 구조적 안전성을 제공하는 초근접 병설터널의 필라부 보강방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 터널과 터널 사이에 형성될 필라부 상부에 필라부 보강재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계; 일정 깊이로 선행터널을 굴착하는 단계; 상기 필라부 보강재의 하부에 보강연결부재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계; 굴착된 선행터널 안쪽에서 굴착 예정인 후행터널을 향하여 상기 필라부 보강재 하부나 상부에 수평방향으로 필라부지보를 설치하는 단계; 선행터널에 대응하는 깊이로 후행터널을 굴착하는 단계; 상기 선행터널과 후행터널 사이의 필라보강재 아래에 위치한 지반을 제거하고 철골 구조물을 설치하는 단계를 포함하는 초근접 병설터널의 필라부 보강방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 초근접 병설터널의 필라부 보강 방법은 필라부 보강재에 보강연결부재를 설치하여 필라부 보강재와 필라부지보 및 기둥 역할을 하는 철골구조물의 접합이 견고히 이루어지도록 하여 구조적 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널굴착방법에 의한 터널굴착 과정을 개략적으로 블록화하여 도시한 블록구성도
도 2 내지 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널굴착방법에 바람직한 변형 시공예를 나타낸 도면

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 초근접 병설터널 시공을 위한 터널굴착방법에 따른 시공순서를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1를 참조하면, 본 발명은 계획된 굴착선 바깥쪽의 터널상부와 터널 사이로 형성될 필라부 상부를 보강재를 통해 보강하는 과정(S100)을 포함한다. 그리고 터널시작점에 사면붕괴 또는 낙석으로부터의 방호를 위한 갱문을 설치하고(S200), 계획된 굴착선을 따라 일정 깊이로 선행터널을 1차 굴착한다(S300).

계획된 깊이로 선행터널 1차 굴착이 완료되면, 이후 굴착예정인 후행터널을 향해 터널 사이로 형성될 필라부를 관통하도록 필라부지보를 설치하고(S400), 굴착된 선행터널 공간에 터널지보를 설치하여 상기 선 시공된 터널상부의 보강재를 떠받칠 수 있도록 하고 이 터널지보를 상기 필라부지보에 결합시켜 고정한다(S500).

그리고 계획된 굴착선을 따라 선행터널 옆에 후행터널을 굴착한다(S600). 이때 후행터널의 굴착 깊이는 선행터널의 굴착 깊이에 대응되도록 하며, 후행터널 굴착 후 그 굴착면에 터널지보를 설치하되 앞서 선행터널 측에서 필라부를 관통하여 연장되는 필라부지보에 후행터널의 터널지보를 연결함으로써(S700), 1차 본선터널굴착이 완료된다.

이후 계획된 터널 진행방향을 따라 위와 같은 일련의 굴착과정 중 상기 S300 ~ S700 과정의 반복을 통해 두 개의 터널이 근접하게 위치하는 근접병설터널을 형성시킨다

터널굴착에 있어 우선적으로, 터널을 형성하게 될 굴착위치에 대한 정밀 측량을 통해 계획하는 터널 굴착선(10)을 형성한다.

굴착선(10)이 도출되면, 도 2와 같이 굴착선(10) 바깥쪽의 계획된 터널상부 및 터널과 터널 사이에 형성될 필라부 상부에 각각, 복수의 터널상부 보강재(20)와 필라부 보강재(25)를 터널 길이방향으로 삽입 설치한다. 터널상부 보강재(20)와 필라부 보강재(25)는 원지반인 토사층에서 시작해 암반층까지 연장되도록 설치하며, 갱문 형성을 고려하여 선단 일부가 원지반 밖으로 소정길이 돌출되도록 시공한다.

터널상부 보강재(20) 및 필라부 보강재(25)를 도 2와 같이 삽입함에 있어서는 계획된 터널 굴착선(10) 바깥쪽에 일정간격으로 천공홀을 뚫고 보강재(20)(25)를 삽입한다.

터널상부 보강재(20) 및 필라부 보강재(25)는 지반의 강도나 상부하중을 고려하여 직경과 설치 간격이 달라질 수 있다. 그리고 지반이 무르거나 경사지와 같이 1열의 보강재 시공만으로는 충분한 안정성을 확보하기 어려운 경우에는 2열 이상의 배열을 이루도록 시공하고, 강관, 이중관, 강봉 등 토압을 지탱하기에 충분한 강성을 가진 부재가 선택적으로 사용될 수 있다.

굴착을 통해 선행터널(1a)에 대한 1차 굴착이 완료되면, 굴착면 전면에 숏크리트를 타설하고, 경우에 따라서는 락볼트, 네일, 앙카, 강관 등의 보강재를 시공함으로써, 굴착면과 굴착면 주변의 지반을 보강하고 안정화시키는 작업이 행해질 수 있다.

상기 필라부 보강재(25)의 하부에는 보강연결부재(30)가 접합되어 이루어지도록 할 수 있으며, 상기 보강연결부재(30)는 상기 필라부 보강재(25)의 하부에 접합되어 터널 길이방향으로 설치한다. '

상기 보강연결부재(30)는 상기 필라부 보강재(25)의 하부에 접합되며 도 4에 도시된 필라부지보(40)나 도 3 및 도 5에 도시된 기둥 역할을 하는 철골 구조물(80)과의 접촉면적을 넓히도록 상기 보강연결부재(30)는 사각 형태의 강재로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 보강연결부재(30)는 상기 필라부 보강재(50)와 상기 필라부지보(40) 또는 상기 철골 구조물(80)와의 접합이 견고히 이루어지도록 하여 구조적 안전성을 높이는 효과가 있다.

굴착된 선행터널(1a) 안쪽에서 굴착 예정인 후행터널(1b) 측을 향하여 필라부 보강재(25)의 상부나 하부에 구멍을 천공하고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 필라부지부(40)를 설치한다.

도 4는 필라부 보강재(25)의 하부에 필라부지보(25)를 설치한 실시예이며, 도 5는 필라부 보강재(25)의 상부에 필라부지보(25)를 설치한 실시예이다.

상기 필라부지보(40)는 압력 그라우팅과 같은 방법으로 필라부 설치를 위해 터널과 터널 사이의 필라부에 형성되는 상기 구멍 안에 견고히 고정될 수 있으며, 필라부 상부에서 필라부 하부로 작용하는 지반하중에 저항하는 저항체 및 필라부 구조적 강성을 보강하는 보강재로서 기능한다.

필라부지보(40) 설치가 끝나면, 선행터널 내에 터널지보(50a)를 설치한다. 터널지보(50a)는 굴착된 터널모양을 따르는 형강재 예컨대, H빔, I빔, U빔, 강관, 격자 지보재일 수 있으며, 계획된 터널 직경에 따라 둘 이상으로 분할된 단위부재를 볼트 결합시킴으로써 터널 모양 예컨대, 도면과 같이 아치형 터널인 경우 아치형상을 따르는 하나의 터널지보(50a)를 형성하도록 된 것일 수 있다.

터널지보(50a)는 전단계에서 이미 선 시공된 터널상부 보강재(20)를 떠받침으로써, 터널상부 보강재(20)와 함께 터널 상부하중에 저항하여 굴착면을 안정적으로 유지시키고 지반침하를 방지하는 역할을 주요하게 수행하며, 직전의 필라부지보(40) 설치단계를 통해 필라부에 이미 설치되어 있는 상기 필라부지보(40) 일단과 견고한 결속을 이루도록 결합시킨다.

위의 과정을 통해 선행터널(1a)에 대한 1차 공사가 완료되면, 후행터널(1b) 굴착을 위한 작업에 들어간다. 후행터널(1b)의 굴착은 계획된 굴착선(10)을 따라 터널 진행방향으로 행해지며, 굴착 깊이는 선 굴착된 선행터널(1a)에 대응하도록 한다.

후행터널(1b) 굴착이 완료되면, 숏크리트 타설하거나 락볼트, 네일, 앙카, 강관 등의 보강재를 굴착면에 시공함으로써, 굴착면과 굴착면 주변지반을 보강하고 안정화시키며, 도 4와 같이 후행터널(1b) 내에 터널지보(50b)를 설치한다. 터널지보(50b)는 선행터널(1a)에 설치된 상기 터널지보(50a)와 동일하며, 후행터널(1b) 굴착을 통해 노출되는 필라부지보(40)의 타단과 견고한 결속을 이루도록 결합시킨다

선행터널(1a)에 대한 1차 공사가 완료되면, 후행터널(1b) 굴착을 위한 작업에 들어간다. 후행터널(1b)의 굴착은 계회된 굴착선(10)을 따라 터널 진행방향으로 행해지며, 굴착 깊이는 선 굴착된 선행터널(1a)에 대응하도록 한다.

후행터널(1b) 굴착이 완료되면, 숏크리트 타설하거나 락볼트, 네일, 앙카, 강관 등의 보강재를 굴착면에 시공함으로써, 굴착면과 굴착면 주변지반을 보강하고 안정화시키며, 후행터널(1b) 내에 터널지보(50b)를 설치한다. 터널지보(50b)는 선행터널(1a)에 설치된 상기 터널지보(50a)와 동일하며, 후행터널(1b) 굴착을 통해 노출되는 필라부지보(40)의 타단과 견고한 결속을 이루도록 결합시킨다.

굴착과정을 통해 일정 깊이로 1차로 터널굴착이 완료되면, 선행터널(1a)과 후행터널(1b) 사이의 필라부 보강재(25) 및 필라부지보(40) 아래에 위치한 지반을 제거하고 여기에 철골 구조물(80)을 설치하여, 필라부 보강재(25) 및 필라부지보(40) 상부의 지반하중을 지지하는 기둥체 역할을 하도록 할 수도 있다.

상기 철골 구조물(80)은 상기 필라부 보강재(25)의 하부에 접합된 보강연결부재(30)와 밀착되어 상기 필라부 보강재(25)와의 접합이 견고히 이루어진다.

필라부지보(40) 아래에 위치한 지반을 제거하고 철골구조물(80)로서 기둥체를 형성함에 있어서는, 도 4 및 도 5와 같이 터널지보(50a)(50b) 사이에 철골 구조물(80)을 형성하고 필라부지보(40) 아래로 연장된 터널지보(50a)(50b)는 마지막에 제거하는 식으로 형성시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

1a : 선행터널 1b : 후행터널
10 : 굴착선 20 : 터널상부 보강재
25 : 필라부 보강재 30 : 보강연결부재
40 : 필라부지보 50a, 50b : 터널지보
60 : 기초블록 70 : 철골 구조물

Claims (2)

1. 터널과 터널 사이에 형성될 필라부 상부에 필라부 보강재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계;
   일정 깊이로 선행터널을 굴착하는 단계;
   상기 필라부 보강재의 하부에 보강연결부재를 터널 길이방향으로 설치하는 단계;
   굴착된 상기 선행터널 안쪽에서 굴착 예정인 후행터널을 향하여 상기 필라부 보강재 하부나 상부에 수평방향으로 필라부지보를 설치하는 단계;
   상기 선행터널에 대응하는 깊이로 상기 후행터널을 굴착하는 단계; 및
   상기 선행터널과 상기 후행터널 사이의 상기 필라부 보강재 아래에 위치한 지반을 제거하고 철골 구조물을 설치하는 단계를 포함하는 초근접 병설터널의 필라부 보강방법
2. 제 1항에 있어서,
   상기 보강연결부재는 상기 필라부 보강재의 하부에 접합되며 사각 형태의 강재로 설치되는 것이 특징인 초근접 병설터널의 필라부 보강방법
   

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