KR20220124995A

KR20220124995A - 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법

Info

Publication number: KR20220124995A
Application number: KR1020210028840A
Authority: KR
Inventors: 최재호; 안동열; 정지희; 한준; 고성일; 김준섭
Original assignee: 쌍용건설 주식회사; 주식회사 서하기술단; 동부엔지니어링 주식회사
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-09-14
Also published as: KR102491132B1

Abstract

본 발명은 이수가압식 쉴드공법을 이용한 하저 저토피 지반구간(a)의 터널 시공방법에 관한 것으로서, 상기 저토피 지반구간(a)의 상부에 가물막이(10)를 설치하는 가물막이 설치단계; 상기 가물막이(10)의 내부 영역을 개착하여 개착부(20)를 형성하되, 상기 터널의 시공영역의 상부까지 굴착하는 개착 단계; 상기 이수가압식 쉴드공법에 사용되는 이수의 상부 분출을 방지하고, 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기를 방지하도록, 상기 개착부(20)를 통해 아치부재(100)를 설치하는 아치부재 설치단계; 상기 아치부재(100)가 매설되도록, 상기 개착부(20)를 되메움하여 되메움부(30)를 형성하는 되메움 단계; 상기 이수가압식 쉴드공법에 의해 상기 아치부재(100)의 하부지반을 굴착하고, 상기 터널 세그먼트(110)를 설치하는 터널 굴착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법을 제시함으로써, 이수의 유실에 의한 이수압 손실을 방지하고, 터널 세그먼트의 융기를 방지할 수 있도록 한다.

Description

하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR IMMERSED TUNNEL AT LOW OVERBURDEN}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법에 관한 것이다.

이수가압식 쉴드공법이란, 쉴드기(TBM) 전방에 간벽을 만들어 밀폐된 막장층에 이수를 가압하여 막장의 토압 및 지하수압에 저항하면서 막장의 안정을 도모하는 굴착공법을 말한다.(도 1)

쉴드기(TBM)의 회전 커터에 의해 굴착된 토사는 이수와 함께 지상으로 수송된다.

가압된 이수가 지반에 침투함에 따라 이수 중의 사분이 지반간극을 막고 이수 중의 점토와 지반이 전기적 결합을 일으키므로, 막장에는 투수계수가 매우 작은 이막이 형성된다.

이막 형성 후에는 막장면에서 압력손실이 경감되기 때문에 이수압(이수 압력)이 유효하게 작용하여 막장면 변형과 붕괴를 방지하므로, 본 공법에서는 막장 이수압의 관리가 매우 중요하다.

한편, 하저 저토피 지반구간(토피고가 터널 직경 미만인 경우)에 대하여 별도의 보강구조 없이 위 이수가압식 쉴드공법을 적용하는 경우, 쉴드기(1)의 이수가 상부토피 측으로 분출(유실)됨에 따라 이수압이 유지되지 않는다는 문제가 있다.(도 2)

또한 이수가압식 쉴드공법에 의해 터널 세그먼트(2)(프리캐스트 방식에 의해 미리 제조된 콘크리트 관부재)를 설치한다 하더라도, 부력에 의해 융기(부상)되어 유해한 응력이 발생할 수 있다는 문제가 있다.(도 3)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 이수의 유실에 의한 이수압 손실을 방지하여 공사 중 굴진 안정성을 확보하고, 터널 세그먼트의 부력에 의한 융기를 방지하여 시공완료된 터널 구조물의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 이수가압식 쉴드공법을 이용한 하저 저토피 지반구간(a)의 터널 시공방법으로서, 상기 저토피 지반구간(a)의 상부에 가물막이(10)를 설치하는 가물막이 설치단계; 상기 가물막이(10)의 내부 영역을 개착하여 개착부(20)를 형성하되, 상기 터널의 시공영역의 상부까지 굴착하는 개착 단계; 상기 이수가압식 쉴드공법에 사용되는 이수의 상부 분출을 방지하고, 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기를 방지하도록, 상기 개착부(20)를 통해 아치부재(100)를 설치하는 아치부재 설치단계; 상기 아치부재(100)가 매설되도록, 상기 개착부(20)를 되메움하여 되메움부(30)를 형성하는 되메움 단계; 상기 이수가압식 쉴드공법에 의해 상기 아치부재(100)의 하부지반을 굴착하고, 상기 터널 세그먼트(110)를 설치하는 터널 굴착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법을 제시한다.

상기 아치부재 설치단계는, 상기 아치부재(100)의 상향 거동을 방지하도록, 상기 아치부재(100)의 가장자리에서 하부지반을 향하여 파일(120)을 설치하는 파일 설치단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 파일 설치단계는, 상기 파일(120)의 하단이 상기 터널의 시공영역의 외측을 향하도록 경사지게 설치하는 것이 바람직하다.

상기 되메움 단계는, 상기 되메움부(30)의 상부에 콘크리트를 타설하여 하상보호공(31)을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 터널 굴착단계 이전, 상기 저토피 지반구간(a)의 시점부의 지반 또는 종점부의 지반에 대하여 보강 그라우팅(G)을 실시하는 접속부 보강 그라우팅 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 이수의 유실에 의한 이수압 손실을 방지하여 공사 중 굴진 안정성을 확보하고, 터널 세그먼트의 부력에 의한 융기를 방지하여 시공완료된 터널 구조물의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법을 제시한다.

도 1은 이수가압식 쉴드공법의 개요도.
도 2는 이수 유실의 문제점에 관한 개요도.
도 3은 터널 세그먼트 융기의 문제점에 관한 개요도.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4 내지 7은 터널 시공방법의 제1 실시예의 공정도.
도 8은 아치부재의 정면도.
도 9 내지 11는 터널 시공방법의 제2 실시예의 공정도.
도 12는 이수 유실 방지효과에 관한 개요도.
도 13은 터널 세그먼트 융기 방지효과에 관한 개요도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 이수가압식 쉴드공법을 이용한 하저 저토피 지반구간(a)의 터널 시공방법으로서, 다음 공정에 의해 이루어진다.

하저(하천의 바닥) 저토피 지반구간(a)의 상부에 가물막이(10)를 설치하여, 물의 유입을 차단한다.(도 4)

가물막이(10)의 내부 영역을 개착하여 개착부(20)를 형성하되, 터널의 시공영역의 상부까지 굴착하고, 개착부(20)를 통해 아치부재(100)를 설치한다.(도 5,8)

아치부재(100)는 철근 콘크리트 재질에 의한 아치형 구조로서, 하부 함몰부의 곡률이 터널 세그먼트(110)의 곡률과 동일하게 형성된다.

이는 이수가압식 쉴드공법에 사용되는 이수의 상부 분출을 방지하고, 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기를 방지하는 역할을 한다.

아치부재(100)의 자중만으로 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기방지가 어려운 경우, 추가로 아치부재(100)의 상향 거동을 방지하도록, 아치부재(100)의 가장자리에서 하부지반을 향하여 파일(120)을 설치하는 것이 바람직하다.(도 5)

위 파일(120)은 하단이 터널의 시공영역의 외측을 향하도록 경사지게 설치하는 것이 효과적인 보강구조를 위하여 바람직하다.

아치부재(100)가 매설되도록, 개착부(20)를 되메움하여 되메움부(30)를 형성한다.(도 6)

아치부재(100)는 자중, 파일(120)에 의한 보강구조, 되메움부(30)의 토사의 하중 등에 의해 구조적 안정성이 유지되는데, 되메움부(30)의 토사의 유실을 방지하기 위해서는, 되메움부(30)의 상부에 콘크리트를 타설하여, 하저면과 동일한 높이의 하상보호공(31)을 형성하는 것이 바람직하다.(도 6)

저토피 지반구간(a)의 터널과 인접하여 시공되는 터널의 접속부 지반을 보강하기 위하여, 저토피 지반구간(a)의 시점부의 지반 또는 종점부의 지반에 대하여 보강 그라우팅(G)을 실시하는 것이 바람직하다.(도 9,10,11)

이수가압식 쉴드공법에 의해 아치부재(100)의 하부지반을 굴착하고, 터널 세그먼트(110)를 설치한다.(도 7)

이와 같이, 하저 저토피 지반구간(a)에 대하여 본 발명에 의한 공법을 적용하는 경우, 이수의 분출(유실)이 방지되므로, 이를 적용하지 않은 경우 공사 중 발생할 수 있는 대량의 지하수 유입을 차단할 수 있다.(도 12)

또한, 본 발명에 의한 공법은 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기를 방지하므로, 이를 적용하지 않은 경우 시공완료된 터널 구조물에 발생할 수 있는 융기를 방지하여 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.(도 13)

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

a : 저토피 지반구간 G : 보강 그라우팅
10 : 가물막이 20 : 개착부
30 : 되메움부 31 : 하상보호공
100 : 아치부재 110 : 터널 세그먼트
120 : 파일

Claims

이수가압식 쉴드공법을 이용한 하저 저토피 지반구간(a)의 터널 시공방법으로서,
상기 저토피 지반구간(a)의 상부에 가물막이(10)를 설치하는 가물막이 설치단계;
상기 가물막이(10)의 내부 영역을 개착하여 개착부(20)를 형성하되, 상기 터널의 시공영역의 상부까지 굴착하는 개착 단계;
상기 이수가압식 쉴드공법에 사용되는 이수의 상부 분출을 방지하고, 부력에 의한 터널 세그먼트(110)의 융기를 방지하도록, 상기 개착부(20)를 통해 아치부재(100)를 설치하는 아치부재 설치단계;
상기 아치부재(100)가 매설되도록, 상기 개착부(20)를 되메움하여 되메움부(30)를 형성하는 되메움 단계;
상기 이수가압식 쉴드공법에 의해 상기 아치부재(100)의 하부지반을 굴착하고, 상기 터널 세그먼트(110)를 설치하는 터널 굴착단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법.
제1항에 있어서,
상기 아치부재 설치단계는,
상기 아치부재(100)의 상향 거동을 방지하도록, 상기 아치부재(100)의 가장자리에서 하부지반을 향하여 파일(120)을 설치하는 파일 설치단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법.
제2항에 있어서,
상기 파일 설치단계는,
상기 파일(120)의 하단이 상기 터널의 시공영역의 외측을 향하도록 경사지게 설치하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법.
제1항에 있어서,
상기 되메움 단계는,
상기 되메움부(30)의 상부에 콘크리트를 타설하여 하상보호공(31)을 형성하는 단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법.
제1항에 있어서,
상기 터널 굴착단계 이전,
상기 저토피 지반구간(a)의 시점부의 지반 또는 종점부의 지반에 대하여 보강 그라우팅(G)을 실시하는 접속부 보강 그라우팅 단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 하저 저토피 지반구간의 터널 시공방법.