KR20220130560A

KR20220130560A - 터널 시공 방법 및 터널 지지 구조

Info

Publication number: KR20220130560A
Application number: KR1020210141071A
Authority: KR
Inventors: 김기현
Original assignee: 김기현
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-09-27
Also published as: KR102345291B1

Abstract

본 발명은 터널 시공 방법 및 이에 사용되는 터널 시공 구조에 관한 것으로, 터널의 굴착 공간의 상측 단면인 상반(上盤)을 굴착한 상태에서, 굴착 방향으로 간격을 두고 상기 상반의 굴착면을 지지하는 격자 지보재와; 상기 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓과; 상기 고정 브라켓을 관통하여 지반에 박혀 고정되어 상기 고정 브라켓과 상기 격자 지보재를 고정시키는 고정 강봉과; 상기 격자 지보재가 설치된 상기 굴착 방향으로의 사이 공간의 상기 굴착면에 박아 설치된 락볼트와; 상기 고정 강봉에 의하여 상기 격자 지보재가 지지된 상태에서, 상기 굴착 공간의 하측 단면인 하반(下盤)을 굴착한 상태에서, 상기 격자 지보재의 하측으로 연장된 추가 지보재와; 상기 굴착면에 숏크리트를 분사하여 상기 격자 지보재를 매립하도록 형성된 콘크리트 벽을; 포함하여 구성되어, 격자 지보재를 이용하여 터널의 굴착 상태를 안정적으로 유지하고, 터널 굴착 시공의 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 터널 시공 구조 및 그 시공 방법을 제공한다.

Description

터널 시공 방법 및 터널 지지 구조{TUNNEL CONSTRUCTION METHOD AND TUNNEL SUPPORTING STRUCTURE}

본 발명은 터널 시공 방법 및 터널 지지 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터널 굴착면을 보다 안정적으로 지지하여 시공 안전성을 확보하면서 터널 벽면 시공의 신뢰성을 높이고 시공 기간을 단축하여 경제성이 향상된 터널 시공 방법 및 터널 지지 구조에 관한 것이다.

최근 토지의 사용 효율을 높이고자 지하 공간의 활용을 높이는 시도가 널리 행해지고 있다. 즉, 에너지와 폐기물의 지하저장시설, 통신구나 전력구 등의 에너지전달시설 및 광역 상수도 구축을 위한 도수 터널, 열차나 자동차가 통행하는 도로 터널 등 다양한 용도로 지하 공간을 활용하기 위하여, 다양한 형태의 터널 굴착 작업이 수행되고 있다.

통상적으로, 터널의 굴착은 터널 보어링 머신(Tunnel boring Machine, TBM)과 같은 굴착장비를 이용하거나, 발파에 의하거나, 화학제를 사용하여 무진동으로 굴착하는 방법이 사용되고 있다.

터널을 굴착하는 공법 중 하나인 NATM(New Austrian Tunnelling Method) 공법은 특수 터널 굴착 장비나 화약에 의한 발파로 토사나 암반층을 소정의 깊이만큼 굴착한 이후에, 루프 형태의 지보재로 굴착면을 지지하고, 다수의 록볼트(Rock bolt)를 지반에 박아 지반을 안정화시킨 상태에서 굴착면에 숏크리트를 입히는 방식을 정해진 굴착 깊이에 대하여 반복하면서 굴착하는 방식이다.

한편, 터널의 굴착 단면을 보다 크게 형성하는 방안으로서, 도1에 도시된 바와 같이, 토사나 암반으로 이루어진 지반(99)의 상반(上盤, 12)을 굴착한 상태에서, 터널의 굴착면(12s)에 지보재(20)를 설치하여 지지하고 다수의 록볼트(30)를 굴착면(12s)에 박아 지반(99)의 붕락을 방지하는 보강을 행한 이후에, 도2에 도시된 바와 같이, 굴착 공간의 하반(下盤, 14)을 추가로 굴착하는 방식이 제안되었다.

기존에는 상반(12)을 굴착한 이후에 지보재(20)의 하단부를 목재 지지대(55)로 임시 지지시킨 상태에서 하반(14)을 굴착하고, 하반(14)의 굴착 이후에 목재 지지대(55)를 제거하는 형태로 시공하였다. 그러나, 이와 같이, 지보재(20)를 목재 지지대(55)로 임시 지지하는 경우에는, 지보재(20)의 자중(P)을 제대로 지지하지 못하여 중력 방향으로 밀려 내려오게 되면서 지보재(20)의 설치 위치로부터 벗어나는 문제가 있었고, 하반(14)의 굴착 과정에서 목재 지지대(55)가 제 위치를 견고하게 유지하지 못함에 따라 지보재(20)가 설치 위치로부터 벗어나는 문제가 발생되었다.

이에 따라, 하반(14)의 굴착 공정 중에 지보재(20)의 이탈 문제가 발생되고, 상반(12)의 일부가 붕락될 가능성이 높아지는 위험을 감수해야 하는 치명적인 문제를 안고 있었다.

따라서, 터널의 굴착 공간(10)의 상반(12)을 굴착한 상태에서 설치되는 지보재(20)를 보다 확실하고 견고하게 위치 고정하여 지반을 안정되게 지지하는 방안이 요구되고 있다. 무엇보다도, 고가의 강재 사용량이 많은 H자 단면 형상의 강재 지보재와 달리, 보다 적은 양의 강재를 사용하면서 숏크리트의 밀실한 매립을 유도하는 격자 지보재로 설치하는 경우에, 숏크리트에 의해 형성되는 벽면에 빈 공간이 생기지 않도록 하면서 격자 지보재를 설치 위치에 견고하게 유지시키는 방안의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 터널의 굴착 공간 중 먼저 굴착된 상부 공간을 견고하게 지지하면서, 상부 공간의 하부에 위치하는 하부 공간을 굴착하더라도 지반이 붕괴될 위험을 제거하여 보다 효율적인 터널 시공을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

다시 말하면, 본 발명은 터널의 굴착 공간의 상반을 굴착한 상태에서, 상반의 굴착면을 지지하는 격자 지보재를 예정된 설치 위치에서 견고하게 고정시켜, 터널의 굴착 공정의 안전성을 확실하게 보장하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 격자 지보재의 사이 공간을 메우는 숏크리트에 빈 공간이 생기지 않도록 하여, 숏크리트로 형성되는 터널 내벽의 견고한 시공을 보장하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 격자 지보재에는 추가적인 강판 등을 고정시키지 아니한 상태로 격자 지보재를 견고하게 고정시키는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 격자 지보재의 설치 위치에서 견고하게 고정시키면서도 주변 지반의 안정화에 기여하는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은, 격자 지보재의 고정을 위하여 지반에 박아 설치되는 고정 강봉의 천공 각도가 강봉 설치 위치별로 편차가 있더라도, 격자 지보재를 확실하게 고정하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 터널을 보다 신속하면고 용이하게 시공하면서도, 터널 시공 공정 중에 발생될 수 있는 안전 사고 가능성을 줄여 공정의 안정성 및 신뢰성을 동시에 확보하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 터널에 의해 형성되는 굴착 공간의 상측 단면인 상반(上盤)을 굴착하는 상반 굴착단계와; 굴착 방향으로 간격을 두고 상기 상반의 굴착면이 격자 지보재에 지지되도록 격자 지보재를 설치하는 지보재 설치단계와; 상기 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓을 설치하는 브라켓 설치단계와; 상기 고정 브라켓을 관통하는 고정 강봉을 지반에 박아 상기 고정 브라켓과 상기 격자 지보재를 고정시키는 지보재 고정단계와; 상기 굴착 공간의 하측 단면인 하반(下盤)을 굴착하는 제2굴착단계와; 상기 굴착면에 숏크리트를 분사하여 상기 격자 지보재를 매립하는 콘크리트 벽면을 형성하는 콘크리트 벽면 마감단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법을 제공한다.

이는, 미리 정해진 깊이로 터널의 굴착 공간의 상반을 굴착한 상태에서 굴착면을 지지하도록 설치된 격자 지보재의 하단을 고정 브라켓으로 지지한 상태로, 고정 브라켓을 관통하여 고정 강봉을 지반에 영구적으로 고정시킴으로써, 격자 지보재를 설치 위치로부터 이탈하지 않고 견고하게 고정시키기 위함이다.

이와 동시에, 고정 브라켓이 격자 지보재의 하단을 지지하도록 함으로써, 격자 지보재의 내부로 숏크리트가 침투하는 통로 공간을 전혀 막지 않게 되므로, 타설되는 숏크리트가 기밀성있게 격자 지보재의 빈 공간을 채워 견고한 터널의 콘크리트 벽면을 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은, 터널 시공 구조로서, 터널의 굴착 공간의 상측 단면인 상반(上盤)을 굴착한 상태에서, 굴착 방향으로 간격을 두고 상기 상반의 굴착면을 지지하는 격자 지보재와; 상기 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓과; 상기 고정 브라켓을 관통하여 지반에 박혀 고정되어 상기 고정 브라켓과 상기 격자 지보재를 지반에 고정시키는 고정 강봉과; 상기 격자 지보재가 설치된 상기 굴착 방향으로의 사이 공간의 상기 굴착면에 박아 설치된 락볼트와; 상기 고정 강봉에 의하여 상기 격자 지보재가 지지된 상태에서, 상기 굴착 공간의 하측 단면인 하반(下盤)을 굴착한 상태에서, 상기 격자 지보재의 하측으로 연장된 추가 지보재와; 상기 굴착면에 숏크리트를 분사하여 상기 격자 지보재를 매립하도록 형성된 콘크리트 벽을; 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조를 제공한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 고정 강봉의 '자세각'은 고정 강봉이 지반에 삽입 설치된 상태에서 중력 방향과 이루는 각도를 지칭하는 것으로 정의한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 격자 지보재를 이용하여 터널의 굴착 상태를 안정적으로 유지하고, 터널 굴착 시공의 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 터널을 상하반 분할 굴착방식으로 시공함에 있어, 1차로 굴착된 상반 굴착면에 격자 지보재가 설치된 상태에서, 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓을 고정 강봉이 관통하여 지반에 고정하여 격자 지보재를 지반에 고정시킴으로써, 굴착 공간의 하반을 2차로 굴착하는 공정 중에 격자 지보재가 중력에 의해 하방으로 이동하여 굴착면의 붕락을 신뢰성있게 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이와 함께, 본 발명은, 격자 지보재의 자중을 지지하는 고정 브라켓을 고정 강봉으로 지반에 영구적으로 박아 설치함으로써, 굴착면을 감싸는 지반을 고정 강봉으로 안정화시키는 효과를 얻을 수 있다.

이와 동시에, 본 발명은, 격자 지보재의 하단을 지지하는 지지 부재와, 고정 강봉이 관통하는 연결 부재가 결합된 고정 브라켓으로 격자 지보재의 설치 위치를 고정함에 따라, 격자 지보재의 내부 빈 공간이 그대로 외부에 노출되어, 고정 브라켓에도 불구하고 숏크리트가 격자 지보재의 내부 빈 공간을 밀실하게 채워 견고한 터널 벽면을 시공하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 고정 강봉을 격자 지보재의 자중이 작용하는 방향에 대하여 예각을 이루는 경사로 지반에 삽입 설치하여, 격자 지보재의 자중을 고정 강봉으로 지지하여 보다 확실하게 격자 지보재의 설치 상태를 유지시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 중력 방향에 대하여 경사지게 지반에 박혀 설치되는 고정 강봉의 자세각과 고정 브라켓의 연결 부재가 이루는 각도 편차에 대하여, 이 각도 편차만큼의 경사각으로 경사면이 형성된 매개 블록을 설치하여, 고정 강봉에 고정 너트의 체결에 의하여 고정 브라켓을 보다 견고하게 고정시키는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 격자 지보재를 지지하기 위하여 경사지게 지반에 박혀 설치되는 고정 강봉의 자세각이 시공 위치별로 편차가 발생되더라도, 고정 너트를 향하여 볼록하게 돌출된 선단 영역이 형성된 매개 부재를 고정 너트와 연결 부재 사이에 개재시키고, 고정 너트에 곡면 돌출부가 매개 부재의 통공에 수용되도록 설치함으로써, 보다 견고한 고정 강봉의 설치를 가능하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 고정 너트의 조임에 의해 매개 부재가 변형되는 것이 허용되도록 구성되어, 고정 강봉의 자세각과 연결 부재의 관통공 중심축의 편차가 있더라도, 매개 부재의 상단부의 변형에 의해 고정 강봉을 견고하게 고정시키는 것이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 터널의 굴착 상태를 안정적으로 유지하고, 굴착 시공의 안정성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1 및 도2는 상반과 하반을 굴착하여 터널을 시공하는 구성을 도시한 개략도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 시공 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도4는 NATM공법을 이용한 터널 굴착 상태를 도시한 구성,
도5는 도4의 절단선 X1-X1에 따른 단면의 터널 상반 굴착면에 격자 지보재의 설치 형상을 도시한 도면,
도6a은 도5의 'B'부분의 확대도로서 격자 지보재의 형상을 도시한 도면,
도6b는 도6a의 절단선 X-X에 따른 단면도,
도6c는 도5의 Y로 표시된 방향에서 바라본 형상을 도시한 도면,
도7b는 굴착 깊이 방향(77)으로 이격 배치된 격자 지보재를 연결 봉으로 연결한 상태를 도시한 도면,
도7c는 도7c의 정면에서 바라본 도면,
도8a 내지 도8c는 도5의 'A'부분의 확대도로서 고정 브라켓을 이용하여 고정 강봉을 설치하는 구성을 순차적으로 도시한 도면,
도9는 도8a의 고정 브라켓의 사시도,
도10은 도8c의 'C'부분의 확대도,
도11a 및 도11b는 본 발명의 다른 실시 형태로서 도8c의 'C'부분에 대응하는 구성을 도시한 도면,
도12는 도11a의 매개 부재의 사시도,
도13은 도4의 절단선 X2-X2에 따른 단면의 터널 상반 굴착면에 락볼트의 설치 형상을 도시한 도면,
도14는 굴착 공간의 하반을 굴착한 상태를 도시한 절단선 X1-X1에 따른 단면도,
도15는 추가 지보재를 설치한 구성을 도시한 단면도,
도16은 숏크리트를 타설하는 구성을 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 지지 구조(1)는, 터널의 굴착 공간(10)의 상측 단면인 상반(上盤, 12)을 굴착한 상태에서 굴착 방향으로 간격(Lu)을 두고 상반(12)의 굴착면을 지지하는 격자 지보재(110)와, 격자 지보재(110)의 하단을 지지하는 고정 브라켓(120)과, 고정 브라켓(120)을 관통하여 지반에 박혀 고정되어 고정 브라켓(120)과 격자 지보재(110)를 고정시키는 고정 강봉(130)과, 격자 지보재(110)가 설치된 굴착 방향으로의 사이 공간의 굴착면(12s)에 박아 설치된 락볼트(190)와, 고정 강봉(130)에 의하여 격자 지보재(110)가 지지된 상태에서 굴착된 굴착 공간(10)의 하측 단면인 하반(下盤, 14)을 지지하는 추가 지보재(160)와, 굴착 공간(10)의 굴착면(12)에 격자 지보재(110)를 매립하도록 숏크리트를 분사하여 형성된 콘크리트 벽(170)을 포함하여 구성된다.

상기 격자 지보재(110)는, 도6a 내지 도6c에 도시된 바와 같이, 굴착면(12s)을 따라 길게 연장 형성되는 메인 강봉(112)과, 메인 강봉(112)으로부터 이격되게 연장 형성되는 보조 강봉(114)과, 메인 강봉(112)과 보조 강봉(114)을 상호 연결하는 연결재(116, 116')로 이루어진다. 즉, 격자 지보재(110)는 단위 연결재(U1)가 메인 강봉(112)의 길이 방향으로 열을 이루면서 메인 강봉(112)과 보조 강봉(114)에 용접(98)에 의해 결합되어 형성된다. 그리고, 도면에 도시되지 않았지만, 격자 지보재(110)는 약 6m 정도의 길이로 제작되고, 이들의 끝단부에 체결 볼트가 고정되는 플레이트가 설치되어, 현장에서 이들을 연결하여 굴착면(12s)을 지지하는 형태로 설치된다. 이에 따라, 격자 지보재(110)는 메인 강봉(112)과 보조 강봉(114)과 연결재(116, 116')로 둘러싸인 내부 공간(71)이 외부에 노출된 상태로 설치되므로, 숏크리트 타설 시에 기밀성있게 채워지게 할 뿐만 아니라, 'H'단면의 강재 형강이 연장 형성된 지보재에 비하여 고가의 강재 사용량을 줄여 저렴하게 제작되는 이점이 있다.

격자 지보재(110)는, 도4에 도시된 바와 같이, 굴착 공간(10)의 상측 부분인 상반(12)이 굴착된 상태에서 굴착 깊이(77)를 따라 미리 정해진 간격(Lu)을 두고 설치되며, 도5에 도시된 바와 같이 굴착면(12s)을 지지하는 호 형태로 설치된다. 이에 따라, 굴착면(12)의 지반이 붕락되는 것을 방지하는 역할을 한다.

무엇보다도, 도7b 및 도7c에 도시된 바와 같이, 굴착 방향(77)을 따라 미리 정해진 간격(Lu)으로 이격 설치되는 격자 지보재(110)는 굴착 방향으로 연장되게 배열되는 연결 바(115)에 의해 상호 연결되게 설치된다. 여기서, 연결 바(115)는 단면이 원형, 타원형, 사각형, 다각형 등 다양하게 형성될 수 있으며, 압축력에 대하여 저항할 수 있는 재질과 두께로 형성된다. 예를 들어, 연결 바(115)는 원형 강봉이나 다각형 강봉으로 형성될 수 있다.

호 형태로 설치된 격자 지보재(110)의 다수 위치에는 연결 바(115)를 연결하기 위한 홀딩부(115x)가 설치된다. 홀딩부(115x)는 연결 바(115)의 절곡된 끝단을 수용하여, 굴착 깊이 방향으로 이격 설치된 호 형태의 격자 지보재(110)를 다수 위치에서 연결 바(115)에 의하여 연결할 수 있도록 한다. 여기서, 다수의 위치는 5도 내지 30도 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 180도 각도의 호 형태로 설치된 격자 지보재(110)에는 연결바(115)가 호를 따라 4개 내지 35개가 배치될 수 있다.

이를 통해, 임의의 굴착 깊이에 설치된 격자 지보재(110)는 스스로 자립하지 못하더라도, 굴착 방향을 따라 이격된 인접한 격자 지보재와 연결 바(115)로 연결되어, 상호 간에 의지하면서 자립할 수 있는 상태로 설치된다. 이는, 곡면 형태의 굴착면(12s)을 평면으로 펼친 상태에서 격자 지보재(110)와 연결 바(115)가 격자 형태를 이루므로, 굴착면(12s)의 지반을 보다 확실하게 지지하는 효과를 얻을 수 있다.

상기 고정 브라켓(120)은, 터널의 굴착 공간의 상반(12)을 지지하는 격자 지보재(110)를 고정 강봉(130)으로 지반에 지지되도록 고정 설치하는 데 사용된다.

이를 위하여, 고정 브라켓(120)은, 도9에 도시된 바와 같이, 격자 지보재(110)의 하단부를 지지하는 지지 부재(121)와, 지지 부재(121)의 일단으로부터 상측으로 연장되고 고정 강봉(130)이 관통하는 관통공(122a)이 형성된 연결 부재(122)와, 지지 부재(121)와 연결 부재(122)에 결합되어 연결 부재(122)에 대한 지지 부재(121)의 하방으로의 휨 강성을 보강하는 보강 부재(123)를 포함하여 구성된다.

지지 부재(121)는 격자 지보재(110)의 하단을 접촉 지지하는 형태로, 격자 지보재(110)의 하방 이동을 구속하는 역할을 한다. 연결 부재(122)는 관통공(122a)을 관통하는 고정 강봉(130)에 의해 지반(99)에 지지되어 고정되는 역할을 한다. 보강 부재(123)는 지지 부재(121)에 작용하는 격자 지보재(110)의 자중을 연결 부재(112)에 전달하면서 휨 강성을 보강하는 역할을 한다. 지지 부재(121)에는 후술하는 추가 지보재(160)와 연결하기 위한 볼트공(121a)이 형성되고, 추가 지보재(160)의 상단에 고정 설치된 설치 플레이트(미도시)에도 구멍(미도시)이 형성되어, 연결 볼트(미도시)가 설치 플레이트의 구멍을 관통하여 볼트공(121a)에 체결 고정됨으로써, 격자 지보재(110)와 추가 지보재(160)를 견고하게 길이 방향으로 연결할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 도9에 도시된 바와 같이, 보강 부재(123)는 상호 이격되게 2개 이상 배치되고, 보강 부재(123)의 사이 공간(110s)은 격자 지보재(110)의 하단을 수용하도록 구성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 보강 부재(123)는 지지 부재(121)의 일단으로부터 연결 부재(122)와 접합되는 지점까지 벌어지는 형태로 배치될 수도 있고, 평행한 일직선 형태로 배치될 수도 있다. 이를 통해, 지지 부재(121)에 작용하는 격자 지보재(110)의 자중을 연결 부재(122)가 보강 부재(123)와 협력하여 효율적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 지지 부재(121)로부터 상방으로 돌출된 보강 부재(123)에 의해 격자 지보재(110)가 작업자의 숙련도에 무관하게 미리 정해진 사이 공간(110s)에 이탈없이 설치될 수 있도록 하여 격자 지보재(110)를 고정 브라켓(110)에 위치시키는 공정이 수월해지는 이점을 얻을 수 있다.

격자 지보재(110)의 하단은 고정 브라켓(120)의 지지 부재(121)에 얹어진 형태로 설치될 수도 있고, 도8a에 도시된 바와 같이 격자 지보재(110)의 하단은 고정 브라켓(120)에 용접(93)에 의해 결합된 상태로 설치될 수도 있다.

상기 고정 강봉(130)은 격자 지보재(110)의 중량과 굴착면(12S)의 형상과 크기 및 지반을 고려하여 단면 크기 및 길이가 정해진다. 예를 들어, 격자 지보재(110)의 설치 위치(도4의 절단선 X1-X1으로 표시된 위치)의 사이의 위치(도4의 절단선 X2-X2로 표시된 위치)에서, 굴착면(12s)에 삽입 설치되어 굴착면(12s)을 안정화하는 락볼트(도13의 190)와 동일한 치수로 정해질 수 있다.

예를 들어, 터널의 굴착면(12s)에 삽입 설치되는 락볼트(190)는 지반(99)의 암질이나 굴착 공간의 형태나 크기에 따라 정해지므로, 고정 강봉(130)도 특정 터널에 사용되는 락볼트(190)와 동일한 규격으로 사용되어도 무방하다. 이를 통해, 고정 강봉(130)과 락볼트(190)를 구분하지 않아도 되므로 시공에 필요한 자재를 준비하는 데 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 고정 강봉(130)의 단면 및 길이는 다양하게 정해질 수도 있다.

상기 고정 강봉(130)은 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)을 관통하여 지반(99)에 삽입 설치된다. 이를 위하여, 도8b에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)과 연통하는 위치의 지반(99)에 천공홀(82)을 중력 방향에 대하여 중심축(82s)이 미리 정해진 자세각(ang1)으로 하방 경사지게 형성하고, 도8c에 도시된 바와 같이, 천공홀(82)에 고정 강봉(130)을 삽입한 상태에서 그라우트(140)를 밀실하게 채운후 양생시켜 고정 강봉(130)을 지반(99)에 고정시킨다. 이에 따라, 고정 강봉(130)은 격자 지보재(110)의 자중(P)을 보다 확실하게 지지하면서 그 자세를 유지하여 격자 지보재(110)의 설치 상태를 신뢰성있게 유지시킬 수 있게 된다.

여기서, 천공홀(82)은 도면에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(120)이 격자 지보재(110)에 설치된 상태에서 천공될 수도 있고, 고정 브라켓(120)이 격자 지보재(110)에 설치되기 이전에 미리 천공될 수도 있다.

지반(99)에 박히지 않고 노출된 고정 강봉(130)의 일단부에는 고정 너트(135)가 체결되는 수나사산(130a)이 형성된다. 이에 따라, 도10에 도시된 바와 같이, 고정 강봉(130)이 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)을 관통한 상태에서, 고정 너트(135)로 고정 강봉(130)의 수나사산(130a)에 체결 고정시키는 것에 의해, 지면(99)에 고정된 고정 강봉(130)에 고정 브라켓(120)을 고정시킨다.

여기서, 고정 강봉(130)은 격자 지보재(110)의 자중(P)이 작용하는 방향에 대하여 예각으로 형성된 자세각(ang1)을 이루면서 지반(99)에 삽입 설치됨에 따라, 고정 강봉(130)과 연결 부재(122)의 사이에 경사각(ang)이 존재하게 된다. 여기서, 경사각(ang)은 고정 강봉(130)이 중력 방향과 이루는 자세각(ang1)과 연결 부재(122)가 중력 방향과 이루는 각도의 차이로 정해진다. 이에 따라, 연결 부재(122)와 고정 너트(135)의 사이에는, 고정 강봉(130)이 관통하는 통공(152)이 관통 형성되고 동시에 경사각(ang)을 이루는 경사면이 형성된 매개 블록(150)이 개재됨으로써, 고정 강봉(130)에 체결되는 고정 너트(135)는 매개 블록(150)의 경사면(150s)에 지지되도록 견고하게 죄어져, 고정 브라켓(120)이 고정 강봉(130)에 견고하게 고정될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 연결 부재(122)와 고정 너트(135)의 사이에 경사면(150s)이 형성된 매개 블록(150)을 개재시키는 대신에, 연결 부재(122)와 고정 너트(135)의 사이에는, 상측으로 갈수록 단면이 점점 작아지는 단면으로 고정 강봉(130)이 관통하는 통공(250a)이 형성된 매개 부재(250)가 개재되도록 설치될 수 있다.

도11a에 도시된 바와 같이, 고정 너트(135)는 곡면 형태로 돌출된 곡면 돌출부(135x)가 구비된다. 그리고, 고정 너트(135)는 곡면 돌출부(135x)가 연결 부재(122)의 관통공(122a)을 향하는 자세로 고정 강봉(130)의 수나사산(130a)을 따라 고정 강봉의 길이 방향으로 이동하여, 곡면 돌출부(135x)의 일부가 매개 부재(250)의 통공(250a)에 일부 삽입되는 형태로 고정 강봉(130)의 자세를 고정시킨다.

그리고, 매개 부재(250)는, 도12에 예시된 바와 같이, 꼭지점 부분이 절개된 중공 원추 형태로 형성될 수 있으며, 그 밖에 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도면에는, 매개 부재(250)의 상측 단면과 하측 단면이 서로 평행하게 형성된 구성이 예시되어 있지만, 고정 강봉(130)의 자세각을 고려하여 매개 부재(250)의 상측 단면과 하측 단면이 서로 평행하지 않게 형성되어, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)와의 접촉 면적을 보다 넓게 확보하도록 형성될 수도 있다. 매개 부재(250)는 넓은 단면이 연결 부재(122)의 표면에 밀착되고, 매개 부재(250)의 통공(250a)이 연결 부재(122)의 관통공(122a)에 연통되도록 배치된다.

이에 따라, 도11a에 도시된 형태로, 고정 너트(135)를 고정 강봉(130)의 수나사산(130a)에 체결한 상태에서 고정 너트(135)를 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)에 접촉하도록 이동시키면, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)가 매개 부재(250)의 통공(250a)에 일부 삽입되면서 고정 강봉(130)의 자세를 고정시키게 된다. 그리고 나서, 이후 행해지는 숏크리트에 의해 콘크리트 벽(170)을 형성하면서, 고정 브라켓(120)과 고정 강봉(130)이 콘크리트 벽(170)에 매립되면서 일체화된다.

한편, 고정 강봉(130)에 대하여 고정 브라켓(120)을 보다 견고하게 고정하기 위하여, 도11b에 도시된 바와 같이, 고정 너트(135)를 더 세게 죄어 고정 너트(135)를 고정 강봉(130)을 따라 추가로 이동시키면, 고정 너트(135)에 의하여 죄는 힘(135F)이 매개 부재(250)에 전달된다. 이 때, 매개 부재(250)는 변형이 가능한 휨 강성을 갖도록 그 두께가 정해지므로, 고정 너트(135)를 죄는 힘(135F)에 의해 매개 부재(250)의 선단부(250s)는 도12의 도면부호 'Dz'로 표시되는 형태로 변형되면서, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)는 매개 부재(250)에 보다 밀착하면서 연결 부재(122)를 고정 강봉(130)에 보다 확실하게 고정시킬 수 있게 된다.

여기서, 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)은 고정 너트(135)의 조임에 의해 변형(Dz)이 발생될 수 있는 정도의 강성을 갖도록, 매개 부재(250)의 재료 및 두께가 정해진다. 예를 들어, 매개 부재(250)는 스프링강이나 SM계열의 강재로 형성되고, 약 2mm~4mm의 얇은 두께로 형성될 수 있다.

이에 따라, 도11a에 도시된 바와 같이, 천공홀(82)에 고정 강봉(130)이 삽입 설치되고 그라우트(140)에 의해 고정 강봉(130)이 지반(99)에 고정된 상태에서, 고정 강봉(130)의 일단부가 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)을 관통하여 지지 부재(121)의 상측에 드러난 상태에서, 매개 부재(250)의 통공(250a)이 고정 강봉(130)을 관통시키고 매개 부재(250)의 하측단을 연결 부재(122)에 밀착시킨 상태에서, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)가 통공(250a)에 일부 삽입되도록 고정 너트(135)의 고정 강봉(130)에 대한 체결 위치를 이동시킨다.

그 다음, 도11b에 도시된 바와 같이, 고정 너트(135)를 죄어 135d로 표시된 방향으로 고정 강봉(130)을 따라 이동시키면, 고정 너트(135)가 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)과 접촉하여 가압력(135F)을 인가하게 된다. 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)은 고정 너트(135)의 가압력(135F)에 의하여 국부적으로 도면부호 250z로 표시된 방향(z2)으로 변형되면서, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)는 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)과 보다 더 많이 접촉된 상태로 간섭된 상태가 된다.

이는, 천공홀(82)의 중력 방향에 대하여 이루는 자세각(ang1)과 고정 브라켓(120)의 연결 부재(122)가 중력 방향과 이루는 각도는 시공 위치에 따라 매번 차이가 발생되는데, 이와 같이, 격자 지보재(110)를 지지하기 위하여 경사지게 지반(99)에 박혀 설치되는 고정 강봉(130)의 자세각(ang1)의 시공 위치별 각도 편차가 발생되더라도, 고정 너트(1135)를 향하여 볼록하게 돌출된 선단 영역(250s)이 형성된 매개 부재(250)를 고정 너트(135)와 연결 부재(122) 사이에 개재시킴으로써, 고정 너트(135)의 조임력(135F)에 의해 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)이 변형되면서 고정 너트(135)를 견고하게 죄어 고정시킬 수 있게 되므로, 고정 강봉(130)과 고정 브라켓(120)의 자세에 무관하게 항상 견고하게 고정 강봉(130)에 고정 브라켓(120)을 고정 설치하는 것이 가능해지도록 하기 위함이다.

매개 부재(250)의 변형이 발생되면서, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)가 매개 부재(250)의 선단 영역(250s)에 밀착된 조임 상태로 위치 고정되면, 매개 부재(250)가 원래의 모양으로 복귀하려는 탄성 복원력에 의해 고정 너트(135)는 풀리지 않고 조임 상태를 유지하는 이점도 얻어진다. 이 때, 매개 부재(250)의 변형은 소성 변형을 포함할 수 있다.

도9에 도시된 바와 같이, 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)은 고정 강봉(130)을 관통시키며, 매개 블록(150) 또는 매개 부재(250)는 관통공(122a)마다 배치된다.

한편, 도면에는 곡면 돌출부(135x)가 구비된 고정 너트(135)와 절개된 꼬깔 형태의 매개 부재(250)의 조합으로 고정 강봉(130)을 고정 브라켓(120)에 고정하는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 매개 부재(250)를 구비하지 않고, 고정 브라켓(120)의 관통공(122a)에 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)를 삽입하는 형태로 고정 강봉(130)을 고정 브라켓(120)에 고정하도록 구성될 수도 있다. 이 구성에 의하면, 고정 너트(135)의 곡면 돌출부(135x)의 일부가 관통공(122a)에 삽입되면서 고정 강봉(130)을 연결 부재(122)에 고정시키는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 굴착 공간(10)의 상반(12)의 굴착면(12s)을 지지하는 격자 지보재(110)는 지반(99)에 영구적으로 매립 상태로 고정되는 고정 강봉(130)에 의해 견고하게 위치 고정되므로, 중력 방향으로 밀려 내려오지 않은 상태로 유지된다.

상기 추가 지보재(160)는 굴착 공간(10)의 상반(12)에 격자 지보재(110)가 위치 고정된 상태에서, 도15에 도시된 바와 같이, 굴착 공간(10)의 하반(14)이 굴착되면, 새롭게 굴착된 하반(14)의 가장자리를 격자 지보재(110)와 연속한 형태로 바닥면까지 연장되게 설치된다.

상기 콘크리트 벽(170)은, 굴착 공간(10)의 굴착면(12)의 둘레를 감싸는 격자 지보재(110)와 추가 지보재(160)를 매립하도록 숏크리트(170a)를 분사하여 형성된다. 이 때, 격자 지보재(110)의 하단이 고정 브라켓(120)에 지지된 상태로 고정 강봉(130)이 고정 브라켓(120)을 지반(99)에 위치 고정키는 형태로 격자 지보재(110)의 위치가 고정되므로, 격자 지보재(110)의 메인 강봉(112)과, 보조 강봉(114)과, 연결재(116, 116')로 둘러싸인 내부 공간(71)이 외부에 그대로 노출된 상태로 유지된다. 따라서, 굴착 공간(10)의 굴착면(12s)을 향하여 숏크리트(170a) 가 타설될 때에, 격자 지보재(110)의 내부 공간(71)이 모두 기밀성있게 채워지게 되어 견고한 콘크리트 벽을 형성하는 것이 가능해진다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 시공 방법(S100)을 상술한다.

단계 1: 먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 정해진 깊이(LL)만큼 굴착 공간(10)의 상측 부분인 상반(12)을 굴착한다(S110). 이 때, 상반(12)의 굴착 방법은 NATM 공법을 이용하거나 그 밖에 다양한 방법에 의해 행해질 수 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도5에 도시된 바와 같이, 굴착된 상반(12)의 굴착면(12s)을 따라 굴착 깊이 방향(77)으로 미리 정해진 간격(Lu)을 두고 격자 지보재(110)를 설치한다(S120).

격자 지보재(110)는 굴착 깊이 방향으로 독립적으로 설치될 수도 있으며, 도7b 및 도7c에 도시된 바와 같이, 서로 다른 굴착 깊이에 배치된 격자 지보재(110)를 굴착 방향으로 연결 바(115)로 연결하여, 굴착 깊이 방향으로 인접한 격자 지보재(110)들 간에 다수의 위치에서 연결 바(115)에 의해 상호 지지되어 자립할 수 있는 형태로 설치되고, 동시에 굴착면(12s)을 격자 형태로 지지하여 지반을 보다 확실하게 지지하는 효과를 얻을 수도 있다.

단계 3: 그리고 나서, 도8a에 도시된 바와 같이, 격자 지보재(110)의 하단에 'L'자 형태의 단면을 구비한 고정 브라켓(120)을 설치한다(S130).

고정 브라켓(120)은, 도9에 도시된 바와 같이, 격자 지보재(110)의 하단을 지지 부재(121)와, 고정 강봉(130)이 관통하는 관통공(122a)이 형성된 연결 부재(122)와, 연결 부재(122)에 대한 지지 부재(121)의 하방으로의 힘에 대한 저항 능력을 높이기 위해 설치된 2열의 보강 부재(123)로 이루어지며, 보강 부재(123)의 사잇 공간(110s)에 격자 지보재(110)의 하단이 안착된다.

이 때, 상반(12)의 바닥면(12x)과 격자 지보재(110)의 하단 사이에는 공간(18)이 형성될 수 있으므로, 격자 지보재(110)를 지지하는 형태로 고정 브라켓(120)을 설치할 때에, 고정 브라켓(120)의 저면을 지지하는 임시 간격재(55)를 이용할 수도 있다.

필요에 따라, 격자 지보재(110)의 하단은 고정 브라켓(120)과 용접(93)에 의 해 일체로 고정될 수도 있다. 다만, 용접(93)에 의한 결합은 후술하는 고정 강봉(130)을 지반(99)에 고정하기 이전에 행해질 수도 있고 고정 이후에 행해질 수도 있으며, 용접 공정을 생략하더라도 무방하다.

단계 4: 그리고 나서, 고정 강봉(130)을 이용하여 고정 브라켓(120)을 지반(99)에 고정시킨다(S140).

도8b에 도시된 바와 같이, 중력 방향에 대하여 미리 정해진 자세각(ang1)으로 연결 부재(122)의 관통공(122a)을 통해 천공홀(82)을 천공하고, 고정 강봉(130)의 일단부가 외부에 노출되도록 고정 강봉(130)을 천공홀(82)에 삽입하고 그라우트(140)를 주입하여, 고정 강봉(130)을 지반(99)에 고정시킨다.

그리고 나서, 도10 및 도11a에 도시된 바와 같이, 매개 블록(150)이나 매개 부재(250)의 통공(150a, 250a)에 고정 강봉(130)을 관통시킨 상태로, 고정 강봉(130)의 수나사산(130a)에 고정 너트(135)를 조이는 것에 의해 행해질 수 있다. 도면에는 편의상 고정 너트(135)가 1개로 예시되어 있지만, 이중 너트로 견고하게 위치 고정시킬 수도 있다.

이를 통해, 굴착 공간(10)의 상반(12)의 굴착면(12s)에 설치된 격자 지보재(110)는 고정 강봉(130)에 의해 지반(99)에 견고하게 고정된 상태가 된다.

단계 5: 한편, 단계 2 내지 단계 4를 행하는 것과 독립적으로, 격자 지보재(110)가 설치되는 굴착 깊이(도4의 X1-X1단면 위치)의 사이에 위치한 굴착 깊이(도4의 X2-X2단면 위치)에 위치한 굴착면(12s)에는 도13에 도시된 바와 같이 락볼트(190)를 정해진 각도마다 지반(99)에 박아 지반을 안정화시킨다(S150).

단계 6: 단계 5가 행해지고 나서, 도14에 도시된 바와 같이, 굴착 공간(10)의 하측 부분인 하반(14)을 굴착한다(S160).

상반(12)의 굴착면(12s)을 지지하는 격자 지보재(110)는 지반(99)에 영구적으로 고정된 고정 강봉(130)에 의하여 견고하게 위치 고정되므로, 중력에 의해 하방으로 미끄러져 내려오지 않고 제 위치를 유지한다. 이에 따라, 하반(14)의 굴착 공정에서 굴착면(12s)의 붕락이 방지되므로, 안전하고 신속한 시공을 할 수 있게 되는 이점을 얻을 수 있다.

단계 7: 그리고 나서, 도15에 도시된 바와 같이, 굴착 공간(10)의 상반(12)의 굴착면에 설치된 격자 지보재(110)와 연속하는 형태로, 굴착 공간(10)의 바닥면까지 추가 지보재(160)를 설치한다.

여기서, 추가 지보재(160)는 상반(12)에 설치되어 있는 격자 지보재(110)와 동일한 규격과 형상을 갖는 지보재로 선택될 수 있으며, 그 밖에 다른 형태의 지보재가 사용될 수도 있다.

그 다음, 도16에 도시된 바와 같이, 숏크리트 타설기로부터 숏크리트(170a)를 타설하여, 격자 지보재(110)와 추가 지보재(170)가 완전히 매립되는 두께로 콘크리트 벽을 형성한다(S170).

단계 1 내지 단계 7은 터널의 전체 굴착 길이에 도달할 때까지 반복하여 행해진다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 터널을 상하반 분할 굴착방식으로 시공함에 있어, 1차로 굴착된 상반 굴착면(12s)에 격자 지보재(110)가 설치된 상태에서, 격자 지보재(110)의 하단을 지지하는 고정 브라켓(120)을 고정 강봉(130)이 관통하여 지반(99)에 고정하여 격자 지보재(110)를 지반에 고정시킴으로써, 굴착 공간의 하반(14)을 2차로 굴착하는 공정 중에 격자 지보재(110)가 중력에 의해 하방으로 이동하여 굴착면의 붕락을 신뢰성있게 방지하여 작업의 안전성과 시공의 효율성을 동시에 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 터널 지지 구조 10 : 굴착 공간
12 : 상반 14 : 하반
110 : 격자 지보재 115: 연결 바
120: 고정 브라켓 121: 지지 부재
122: 연결 부재 123: 보강 부재
130: 고정 강봉 140: 그라우트
150: 매개 블록 250: 매개 부재
160: 추가 지보재 170: 콘크리트 벽

Claims

터널 시공 방법으로서,
터널에 의해 형성되는 굴착 공간의 상측 단면인 상반(上盤)을 굴착하는 상반 굴착단계와;
굴착 방향으로 간격을 두고 상기 상반의 굴착면이 격자 지보재에 지지되도록 격자 지보재를 설치하는 지보재 설치단계와;
상기 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓을 설치하는 브라켓 설치단계와;
상기 고정 브라켓을 관통하는 고정 강봉을 지반에 박아 상기 고정 브라켓과 상기 격자 지보재를 고정시키되, 상기 고정 강봉의 하단은 상기 상반의 바닥면에 비하여 보다 더 하측에 위치하도록 상기 고정 강봉을 고정하는 지보재 고정단계와;
상기 굴착 공간의 하측 단면인 하반(下盤)을 굴착하는 제2굴착단계와;
상기 굴착면에 숏크리트를 분사하여 상기 격자 지보재를 매립하는 콘크리트 벽면을 형성하는 콘크리트 벽면 마감단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 1항에 있어서, 상기 고정 브라켓은,
상기 격자 지보재의 하단부를 지지하는 지지 부재와;
상기 지지 부재으로부터 상측으로 연장되고 상기 고정 강봉이 관통하는 관통공이 형성된 연결 부재를;
포함하도록 준비되어, 상기 브라켓 설치단계에서 상기 고정 강봉에 체결되는 고정 너트에 의해 상기 연결 부재에 상기 고정 강봉이 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항에 있어서, 상기 고정 브라켓은,
상기 지지 부재와 상기 연결 부재에 결합되어 상기 연결 부재에 대한 상기 지지 부재의 하방으로의 휨 강성을 보강하는 보강 부재를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 3항에 있어서,
상기 격자 지보재가 설치된 상기 굴착 방향으로의 사이에 위치한 상기 굴착면에 락볼트를 박아 설치하는 락볼트 설치단계를;
더 포함하고, 상기 고정 강봉은 상기 락 볼트인 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항에 있어서, 상기 지보재 고정단계는,
상기 관통공으로부터 지반을 향하여 천공홀을 천공 형성하는 천공홀 형성단계와;
상기 고정 강봉을 상기 천공홀에 삽입 설치하는 강봉 삽입 단계와;
상기 천공홀에 그라우트를 주입하여 상기 고정 강봉을 고정하는 강봉 고정 단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항에 있어서,
상기 고정 강봉은 상기 격자 지보재의 자중이 작용하는 방향을 기준으로 하향 경사지게 상기 지반에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항에 있어서,
상기 보강 부재는 상호 이격되게 2개 이상 배치되고, 상기 격자 지보재의 하단을 상기 연결 부재의 사이 공간에 수용되고, 상기 격자 지보재의 하단과 상기 고정 브라켓은 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법
제 7항에 있어서,
상기 연결 부재에는 상기 고정 강봉이 관통하는 상기 관통공이 2개 이상 형성되고, 상기 매개 부재는 상기 관통공마다 배치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 1항에 있어서,
굴착 방향으로 이격 배치된 호 형태의 격자 지보재를 다수의 위치에서 연결 바에 의해 굴착 방향으로 연결하는 연결바 설치단계를;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지보재 고정단계는,
상기 고정 강봉이 관통하는 통공 주변이 상기 고정 너트를 향하여 볼록하게 돌출 형성된 선단 영역이 형성된 매개 부재를, 상기 고정 너트와 상기 연결 부재의 사이에 개재시킨 상태로, 상기 고정 너트를 죄는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지보재 고정단계는,
상기 고정 너트는 곡면 형태로 돌출된 곡면 돌출부가 구비되고, 상기 고정 너트의 상기 곡면 돌출부가 상기 관통공을 향하여 배치된 상태로 상기 고정 강봉을 상기 연결 부재에 고정시키는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 11항에 있어서,
상기 고정 너트를 향하여 단면이 점점 작아지는 단면으로 형성되고 상기 고정 강봉이 관통하는 통공이 상기 고정 강봉에 비하여 더 큰 단면으로 형성된 매개 부재를 상기 고정 너트와 상기 연결 부재의 사이에 배치시켜, 상기 고정 너트의 상기 곡면 돌출부가 상기 통공에 일부 삽입된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
제 12항에 있어서,
상기 고정 너트를 죄는 것에 의해 상기 매개 부재의 일부가 변형된 상태로 상기 고정 강봉이 상기 연결 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 방법.
터널 시공 구조로서,
터널의 굴착 공간의 상측 단면인 상반(上盤)을 굴착한 상태에서, 굴착 방향으로 간격을 두고 상기 상반의 굴착면을 지지하는 격자 지보재와;
상기 격자 지보재의 하단을 지지하는 고정 브라켓과;
상기 고정 브라켓을 관통하여 지반에 박혀 고정되어 상기 고정 브라켓과 상기 격자 지보재를 고정시키되, 하단이 상기 상반의 바닥면에 비하여 보다 더 하측에 위치하도록 고정 설치되는 고정 강봉과;
상기 격자 지보재가 설치된 상기 굴착 방향으로의 사이 공간의 상기 굴착면에 박아 설치된 락볼트와;
상기 고정 강봉에 의하여 상기 격자 지보재가 지지된 상태에서, 상기 굴착 공간의 하측 단면인 하반(下盤)을 굴착한 상태에서, 상기 격자 지보재의 하측으로 연장된 추가 지보재와;
상기 굴착면에 숏크리트를 분사하여 상기 격자 지보재를 매립하도록 형성된 콘크리트 벽을;
포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 14항에 있어서, 상기 고정 브라켓은,
상기 격자 지보재의 하단부를 지지하는 지지 부재와;
상기 지지 부재으로부터 상측으로 연장되고 상기 고정 강봉이 관통하는 관통공이 형성된 연결 부재를;
포함하고, 상기 고정 강봉에 체결되는 고정 너트에 의해 상기 연결 부재에 상기 고정 강봉이 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항에 있어서, 상기 고정 브라켓은,
상기 지지 부재와 상기 연결 부재에 결합되어 상기 연결 부재에 대한 상기 지지 부재의 하방으로의 휨 강성을 보강하는 보강 부재를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항에 있어서,
상기 고정 강봉은 상기 락 볼트인 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항에 있어서,
상기 고정 강봉은 상기 격자 지보재의 자중이 작용하는 방향을 기준으로 하향 경사지게 상기 지반에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 16항에 있어서,
상기 보강 부재는 상기 연결 부재에 이격되게 2개 이상 배치되고, 상기 격자 지보재의 하단을 상기 연결 부재의 사이 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항에 있어서,
상기 격자 지보재의 하단과 상기 고정 브라켓은 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 너트는 곡면 형태로 돌출된 곡면 돌출부가 구비되고, 상기 고정 너트의 상기 곡면 돌출부가 상기 관통공을 향하여 배치된 상태로 상기 고정 강봉이 상기 연결 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 21항에 있어서,
상기 고정 너트를 향하여 단면이 점점 작아지는 단면으로 형성되고, 상기 고정 강봉이 관통하는 통공이 상기 고정 강봉에 비하여 더 큰 단면으로 형성되어, 상기 고정 너트와 상기 연결 부재의 사이에 배치되는 매개 부재를;
더 포함하여 구성되어, 상기 고정 너트의 상기 곡면 돌출부가 상기 통공에 일부 삽입된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 22항에 있어서,
상기 고정 너트를 죄는 것에 의해 상기 매개 부재의 일부가 변형된 상태로 상기 고정 강봉이 상기 연결 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 22항에 있어서,
상기 매개 부재는 상기 관통공마다 배치되는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.
제 15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 강봉이 관통하는 통공이 형성되고 상기 고정 강봉과 상기 연결 부재가 이루는 각도로 경사면이 형성되어 상기 연결 부재와 상기 고정 너트의 사이에 개재된 매개 블록을;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 구조.