KR101646389B1 - 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널의 진행방향이 직선인 경우뿐만 아니라 곡선인 경우에도 진행방향의 각도를 자유롭게 조절하여 시공할 수 있도록 하는 동시에 진행방향의 조절을 위한 구성을 간소화 한 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 터널이 형성될 공간의 테두리부를 따라서 소정의 너비로 형성되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 지중 압입이 용이하도록 상기 몸체(110)의 전방에 구비된 경사판(120)을 포함하는 전단슈(100); 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측으로 전단부(210)가 삽입되고, 후단부(220)는 상기 몸체(110)와 나란하게 후방으로 연장되며, 후방으로의 밀림이 방지되도록 지지빔(600)에 의해 지지되는 후단슈(200); 상기 전단슈(100)와 후단슈(200)에 양단이 지지되고, 터널이 형성될 공간의 양측에 상하로 이격되어 복수로 구비되는 전진 이송잭(300); 상기 전단슈(100)에 전단이 지지되고, 후단은 길이조절부(500)를 사이에 두고 상기 지지빔(600)에 지지되며, 상기 터널이 형성될 공간의 양측에 상기 전진 이송잭(300)과 상하로 이격되어 복수로 구비되는 조향 이송잭(400); 및 상기 조향 이송잭(400)의 전진되는 길이를 가변하기 위한 길이조절부(500)를 포함하여 구성된다.

Description

비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체{The front structure for constructing non-excavation type tunnel structure}

본 발명은 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널의 진행방향을 다양한 각도로 조절할 수 있는 동시에 터널의 진행방향 조절을 위한 구성을 간소화 한 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체에 관한 것이다.

일반적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 시공방법이 사용되고 있다.

터널 구조물 시공방법의 일례로, 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착하여 터널 구조물을 시공한 후 개착되어진 토사를 시공된 터널 구조물의 위로 덮어 시공을 완성하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method)이 있다. 그러나, 이와 같은 오픈 트렌치 공법은 터널 시공시에 지반을 개착한 상태에서 터널 시공이 진행되어 지상의 도로나 건물 등에 의해 터널 시공장소가 큰 제약을 받게 되는 문제점이 있다.

터널 구조물 시공방법의 다른 예로, 터널을 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용하여 비개착 방식으로 터널을 형성한 후, 형성된 터널 내측에 터널 구조물을 시공하여 완성하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method)이 있다. 이와 같은 터널 보링 공법은 주로 도시지역 또는 지반이 암반층으로 이루어진 곳에서 널리 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 구조물(도로, 건물 등)과 지하 구조물(하수도, 가스관 등) 및 지상의 교통 흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다. 그러나, 이와 같은 터널 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착 상태로 시공하는데 적용되는 방식이며, 지중에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 선행기술로, 도 1에 도시된 대한민국 특허등록 제10-0562121호에는 지중에 비개착식으로 터널을 시공하기 위해 터널 구조물(60)을 지중 내부에 연속적으로 밀어 넣으면서 터널을 시공함과 동시에, 터널 시공에 따른 바닥면의 침하현상을 방지하여 구조적으로 안정된 비개착식 터널 구조물의 시공방법이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 비개착식 터널 구조물의 시공방법을 이용하여 터널을 시공할 경우, 터널 구조물(60)의 후방에서 가압하는 후단 압입장치(52)의 이송 행정거리가 짧아 한번에 터널 구조물(60)을 지중에 압입할 수 있는 거리가 제한적이고, 터널의 시공거리가 장거리인 경우에는 터널 구조물(60)을 여러 개의 단위 구조물(61)의 결합으로 지중에 가압 시공하게 되고, 이 경우 단위 구조물(61)을 순차적으로 상기 후단 압입장치(52)의 전방에 위치시킨 후 가압하는 과정을 반복하여야 하므로 공사기간이 길어지고, 다수의 단위 구조물(61)이 결합된 상태에서 한번에 지중에 가압하여야 하므로 높은 가압력이 요구되어 공사비용이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 상기 선행기술은 터널의 진행방향이 직선인 경우에 단위 구조물(61)을 진선 방향으로 압입하여 터널 구조물(60)을 시공하는데는 적용될 수 있으나, 터널의 진행방향이 곡선인 경우에는 그 적용이 불가능한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 터널의 진행방향이 직선인 경우뿐만 아니라 곡선인 경우에도 진행방향의 각도를 자유롭게 조절하여 시공할 수 있도록 하는 동시에 진행방향의 조절을 위한 구성을 간소화 한 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 터널이 형성될 지중 공간을 굴착하는 작업과 굴착된 공간에 터널 구조물의 시공 작업을 연속적으로 수행할 수 있도록 함으로써, 터널 시공의 공사기간을 단축하고 시공 비용을 절감할 수 있도록 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체(1)는, 터널이 형성될 공간의 테두리부를 따라서 소정의 너비로 형성되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 지중 압입이 용이하도록 상기 몸체(110)의 전방에 구비된 경사판(120)을 포함하는 전단슈(100); 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측으로 전단부(210)가 삽입되고, 후단부(220)는 상기 몸체(110)와 나란하게 후방으로 연장되며, 후방으로의 밀림이 방지되도록 지지빔(600)에 의해 지지되는 후단슈(200); 상기 전단슈(100)와 후단슈(200)에 양단이 지지되고, 터널이 형성될 공간의 양측에 상하로 이격되어 복수로 구비되는 전진 이송잭(300); 상기 전단슈(100)에 전단이 지지되고, 후단은 길이조절부(500)를 사이에 두고 상기 지지빔(600)에 지지되며, 상기 터널이 형성될 공간의 양측에 상기 전진 이송잭(300)과 상하로 이격되어 복수로 구비되는 조향 이송잭(400); 및 상기 조향 이송잭(400)의 전진되는 길이를 가변하기 위한 길이조절부(500)를 포함하여 구성된다.

상기 길이조절부(500)는, 상기 지지빔(600)의 전단에 지지되는 버팀부재(510)와, 소정의 두께를 가지며 상기 버팀부재(510)의 전단과 상기 조향 이송잭(400)의 후단 사이에 개재되는 길이조절판(520)으로 구성되고, 상기 양측에 구비되는 조향 이송잭(400)의 후단에 설치되는 길이조절판(520)의 개수 조절에 의해 상기 전단슈(100)의 양측단의 전진 이동 거리가 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 전진 이송잭(300)은, 상기 후단슈(200)의 내측에 형성된 제1실린더 지지대(240)에 후단이 고정된 제1실린더(310)와, 유압에 의해 상기 제1실린더(310)의 전방으로 신축되며 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측에 형성된 제1로드 지지대(140)에 전단이 고정된 제1로드(320)로 구성되고, 상기 조향 이송잭(400)은, 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측에 형성된 제2실린더 지지대(150)에 전단이 고정된 제2실린더(410)와, 유압에 의해 상기 제2실린더(410)의 후방으로 신축되며 상기 길이조절부(500)에 후단이 지지되는 제2로드(420)로 구성될 수 있다.

상기 조향 이송잭(400)의 신장 동작에 의해 상기 전단슈(100)는 지중으로 소정 거리 압입되고, 이와 동시에 상기 전진 이송잭(300)은 중립상태로 설정되어 상기 조향 이송잭(400)의 신장 동작에 연동하여 신장되도록 구성될 수 있다.

상기 전단슈(100)가 지중으로 소정 거리 압입되면, 상기 조향 이송잭(400)의 제2로드(420)는 상기 길이조절부(500)와 이격되어 전방으로 수축되고, 상기 후단슈(200)는 상기 전진 이송잭(300)의 수축 동작에 의해 전방으로 당겨져 전진 이동하는 것으로 구성될 수 있다.

상기 후단슈(200)의 전진 이동 시, 상기 전단슈(100)는 후방으로의 이동을 방지하기 위한 고정수단에 의해 지지되어 위치가 고정되는 것으로 구성될 수 있다.

상기 후단슈(200)의 전진 이동 후, 상기 제1실린더 지지대(240)의 후단과 상기 지지빔(600)의 전단 사이에는 제1덧댐부재(810)가 삽입되어 상기 전진 이송잭(300)의 후단을 지지하고, 상기 길이조절부(500)는 상기 조향 이송잭(400)의 후단에 접촉되는 위치로 수동 이송되며, 상기 길이조절부(500)의 후단과 상기 지지빔(600)의 전단 사이에는 제2덧댐부재(820)가 삽입되어 상기 조향 이송잭(400)의 후단을 지지하는 것으로 구성될 수 있다.

상기 전단슈(100)의 지중 압입과 상기 후단슈(200)의 전진 이동의 반복에 의해 지중에 소정 길이의 굴착 공간이 마련되면, 전후방으로 이격되어 설치되는 지지빔(600) 사이에 터널 구조물을 구성하는 콘크리트 구조물(700)이 시공되는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체에 의하면, 전단슈의 양측부에 전진 이송잭과 조향 이송잭을 상하로 이격되도록 복수로 구비하고, 조향 이송잭을 지지하는 길이조절부의 길이조절판의 설치 개수를 조절함으로써, 터널의 진행방향을 직선구간 뿐만 아니라 다양한 곡률을 갖는 곡선구간으로 자유롭게 조절하여 시공할 수 있으며, 터널의 진행방향 조절을 위한 구성을 간소화할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 전단슈의 전진 이송에 의한 지중 압입과 후단슈의 전진 이송의 반복에 의해 지중 굴착 작업을 수행하는 동시에, 일정 길이의 지중 굴착이 진행된 후에는 지중에 마련되는 굴착 공간에 터널 형상을 따르는 콘크리트 구조물을 일정 구간씩 타설하여 터널 구조물을 시공함으로써, 터널 시공의 기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 비개착식 터널구조물의 시공방법을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체의 설치 상태를 나타낸 사시도,
도 3은 전진 이송잭의 설치 상태를 도 2의 A-A 선 또는 D-D 선을 따라 도시한 단면도,
도 4는 조향 이송잭의 설치 상태를 도 2의 B-B 선 또는 C-C 선을 따라 도시한 단면도,
도 5는 선단구조체의 양측에 길이조절판의 설치 개수를 서로 달리한 경우, 전단슈의 전진 이동 시, 조향 이송잭의 동작 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 전단슈의 전진 이동 시, 전진 이송잭의 동작 상태를 나타낸 단면도,
도 7은 전단슈의 전진 이동 후 정체 시, 조향 이송 잭의 동작 상태를 나타낸 단면도,
도 8은 후단슈의 전진 이동 시, 전진 이송잭의 동작 상태를 나타낸 단면도,
도 9은 후단슈의 전진 이동 시, 조향 이송잭의 동작 상태를 나타낸 단면도,
도 10은 본 발명의 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체를 적용하여 시공되는 터널 구조물을 나타낸 단면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체(1)는, 터널이 형성될 공간의 테두리부를 따르는 형상으로 형성되어 지중으로 압입되는 전단슈(100)와, 상기 전단슈(100)의 후미에 연결되어 굴착된 지중 공간으로 토사가 유입되는 것을 차단함과 아울러 타설되는 콘크리트 구조물(700)을 지지하는 후단슈(200)와, 상기 전단슈(100)의 양측부에 상하로 이격되어 구비되는 복수의 전진 이송잭(300)과, 상기 전단슈(100)의 양측부에 구비되는 전진 이송잭(300) 사이에 상하로 이격되어 구비되는 복수의 조향 이송잭(400), 및 상기 조향 이송잭(400)의 후단을 지지하며 조향 이송잭(400)의 전진되는 길이를 가변하기 위한 길이조절부(500)를 포함하여 구성된다.

그리고, 지중 굴착 공간에 콘크리트 구조물(700)의 시공 시 토사의 하중을 지지하기 위한 지지빔(600)이 설치된다. 상기 지지빔(600)은, 지중 굴착 공간의 양측에 전후방으로 이격되어 세로방향으로 설치되는 세로빔(610)과, 양측에 위치하는 세로빔(610)의 상단부 사이와 하단부 사이에 횡방향으로 설치되는 가로빔(620)으로 구성된다. 일실시예로, 상기 지지빔(600)을 구성하는 세로빔(610)과 가로빔(620)은, 건설현장에서 구조용 강재로 널리 사용되는 H형강이 사용될 수 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 전단슈(100)는, 터널이 형성될 공간의 테두리부를 따라서 소정의 너비로 형성되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 지중 압입이 용이하도록 상기 몸체(110)의 전방에 구비된 경사판(120)을 포함한다.

상기 몸체(110)의 전단부 내측에는 전진 이송잭(300)과 조향 이송잭(400)이 구비되는 위치와 대응되는 위치에 제1로드 지지대(140)와 제2실린더 지지대(150)가 형성되고, 몸체(110)의 후단부는 개방된 구조로 이루어져 있다.

상기 경사판(120)은 지중 압입이 용이하도록 전단부는 단면이 좁게 형성되고, 후단부로 갈수록 단면이 점차 넓어져 몸체(110)에 연결되도록 구성되어 있다.

상기 몸체(110)의 내측면 후단부와 그 후방에 위치하는 지지빔(600)의 내측단 사이에는 몸체(110)의 내부에 위치하는 전진 이송잭(300)과 조향 이송잭(400)으로 토사의 유입을 차단하기 위한 전단슈 보강판(130)이 추가로 부착될 수 있다.

상기 후단슈(200)는, 그 전단부(210)가 전단슈(100)의 몸체(110) 내측으로 삽입되고, 그 후단부(220)는 상기 몸체(110)의 외측면과 나란하게 후방으로 연장되며, 상기 전단부(210)와 후단부(220)의 경계에는 세로빔(610)의 단부에 걸림되어 지지될 수 있도록 단턱(230)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 전단부(210)의 내측에는 전진 이송잭(300)이 구비되는 위치와 대응되는 위치에 제1실린더 지지대(240)가 형성되어 있다.

도 3을 참조하면, 상기 전진 이송잭(300)은, 상기 제1실린더 지지대(240)에 후단이 고정되는 제1실린더(310)와, 상기 제1실린더(310) 내의 유압 작용에 연동하여 제1실린더(310)의 전방으로 출몰되어 그 돌출되는 길이가 신축되며 상기 제1로드 지지대(140)에 전단이 고정되는 제1로드(320)로 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 조향 이송잭(400)은, 상기 제2실린더 지지대(150)에 전단이 고정되는 제2실린더(410)와, 상기 제2실린더(410) 내의 유압 작용에 연동하여 제2실린더(410)의 후방으로 신축되며 상기 길이조절부(500)에 후단이 지지되는 제2로드(420)로 구성된다.

상기 길이조절부(500)는, 상기 지지빔(600)의 전단에 지지되는 버팀부재(510)와, 소정의 두께를 가지며 버팀부재(510)의 전단과 조향 이송잭(400)의 후단 사이에 개재되는 길이조절판(520)으로 구성된다. 따라서, 선단구조체(1)의 양측부(1a,1b)에 구비되는 조향 이송잭(400)의 후단에 설치되는 길이조절판(520)의 개수 조절에 의해 상기 전단슈(100)의 양측단의 전진 이동 거리를 가변적으로 조절할 수 있다. 상기 선단구조체(1)의 양측부(1a,1b)에 구비되는 조향 이송잭(400)을 동일한 길이로 신장시키는 조건 하에서, 양측부(1a,1b)에 길이조절판(520)을 동일한 개수로 설치할 경우에는, 전단슈(100)가 일직선 방향으로 지중 압입되어 터널의 진행방향이 직선방향으로 설정된다.

일실시예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 선단구조체(1)의 일측부(1a)에는 3장의 길이조절판(520)을 덧대어 설치하고, 선단구조체(1)의 타측부(1b)에는 길이조절판(520)을 설치하지 않은 경우에는, 양측부(1a,1b)에 구비되는 조향 이송잭(400)을 동일한 길이로 신장시키는 조건 하에서, 상기 길이조절판(520)의 두께 차이에 대응되는 길이(g) 만큼 전단슈(100)의 일측부(1a)는 타측부(1b)에 비하여 더욱 전방으로 전진 이동시킬 수 있게 된다. 이 경우, 상기 전단슈(100)는 터널의 테두리부 형상을 따라 상하좌우 면이 일체로 형성되어 있으므로, 전단슈(100)는 소정 각도(θ)의 곡률을 가지며 곡선 형태로 지중 굴착이 이루어지게 되어, 터널의 진행방향을 곡선방향으로 설정할 수 있게 된다.

한편, 지중 굴착이 진행되어 지중에 소정 길이의 굴착 공간이 마련된 경우, 전후방에 이격되어 설치되는 지지빔(600) 사이에는 터널 구조물의 단위체를 구성하는 콘크리트 구조물(700)이 시공된다. 이 경우 전후방의 지지빔(600) 사이에는 후단슈(200)의 내측으로 철근을 배근하고 그 둘레에 거푸집(700a)이 설치되며, 상기 거푸집(700a)의 내부에 콘크리트를 타설하여, 소정 시간 동안의 양생 과정을 거쳐서 콘크리트 구조물(700)을 형성하게 되며, 지지빔(600)과 거푸집(700a) 사이에는 양생 과정 동안 콘크리트를 지지하기 위한 구조물보(710)가 설치되며, 상기 구조물보(710)와 지지빔(600) 사이의 틈새에는 고임편(711)을 끼워 고정되도록 한다.

이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 선단구조체(1)를 이용한 지중 굴착 및 터널 구조물의 시공과정을 설명하되, 곡선 구간의 터널을 시공하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

먼저, 선단구조체(1)의 양측부(1a,1b)에 구비되는 길이조절부(500)의 버팀부재(510)의 전방에 필요한 개수의 길이조절판(520)을 설치한다. 본 실시예에서, 선단구조체(1)의 일측부(1a)에는 3장의 길이조절판(520)을 설치하고, 선단구조체(1)의 타측부(1b)에는 길이조절판(520)을 설치하지 않은 경우를 예로 들었다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 전단슈(100)의 전진 이동에 따른 지중 압입을 위하여 양측부(1a,1b)에 구비되는 조향 이송잭(400)을 동일한 길이만큼 신장시킨다. 이 경우 제2실린더(410)의 후방으로 제2로드(420)가 신장되면, 지지빔(600)과 길이조절부(500)를 지지면으로 하여 제2실린더(410)는 전방으로 이동하게 되며, 제2실린더(410)에 의해 전단슈(100)는 전방으로 이동되어 지중으로 압입된다. 이때, 선단구조체(1)의 일측부(1a)는 타측부(1b)에 비하여 전방으로 더욱 전진하게 된다.

도 6을 참조하면, 상기 전단슈(100)의 전진 이동 시, 전진 이송잭(300)의 제1실린더(310)는 유압의 흐름이 중립상태를 유지하도록 설정된다. 즉, 제1실린더(300)의 내부에는 외력의 작용에 따라 유체가 자유롭게 흐를 수 있도록 유압을 중립상태로 설정한다. 이와 같은 구성에 의해, 조향 조절잭(400)의 신장에 의해 전단슈(100)가 전진 이동되면, 조향 조절잭(400)과 함께 전진슈(100)에 고정된 전진 이송잭(300)은 조향 조절잭(400)이 신장된 길이와 동일한 길이 만큼 신장된다.

상기와 같이, 전단슈(100)의 전진 이동은 조향 이송잭(400)을 구동수단으로 하고, 전진 이송잭(300)은 중립상태로 설정되어 조향 이송잭(400)의 구동에 연동하게 된다.

상기와 같이, 전단슈(100)가 소정 길이 전진 이동되어 지중에 압입되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 조향 이송잭(400)의 제2로드(420)는 길이조절부(500)와 이격되어 전방으로 수축되도록 한다. 상기 조향 이송잭(400)이 수축되는 동안, 전진 이송잭(300)은 도 6에 도시된 바와 동일한 상태를 유지한다.

상기 조향 이송잭(400)이 전방으로 당겨져 수축되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 전진 이송잭(300)을 수축시켜 후단슈(200)를 전단슈(100)를 향하여 전진 이동시킨다. 이때, 전진 이송잭(300)의 제1실린더(310)의 후단은 후단슈(200)에 일체로 형성된 제1실린더 지지대(240)에 고정되고, 전진 이송잭(300)의 제1로드(320)는 전단슈(100)에 일체로 형성된 제1로드 지지대(140)에 고정된 상태이므로, 전진 이송잭(300)의 수축 동작에 연동하여 후단슈(200)는 전방으로 당겨지게 된다.

이 경우, 전단슈(100)의 경사판(120)은 지중에 쐐기작용에 의해 압입되어 견고하게 고정된 상태에 있고, 후단슈(200)의 외측면에는 소정의 토압이 작용하고 있으나, 후단슈(200)의 외측면과 토사 간의 마찰력은 경사판(120)이 지중에 압입되어 압착된 힘에 비해서는 상대적으로 작으므로, 전진 유압잭(300)의 수축 동작 시, 전단슈(100)는 고정된 상태를 그대로 유지하게 되고, 후단슈(200)는 전방으로 당겨져 전진 이동하게 된다.

한편, 전진 이송잭(300)의 수축 동작 시, 전단슈(100)가 후방으로 밀려나는 것을 방지하기 위한 구성으로, 전단슈(100)가 전진 이동되어 지중에 압입되어 고정된 상태를 유지하기 위한 별도의 고정수단(미도시됨)이 추가로 구비될 수 있다.

일실시예로, 상기 고정수단은 전단슈(100)가 전진 이동된 상태에서 전단슈(100)와 지중 간의 연결부에 헌치(haunch)를 설치하여 전진 이송잭(300)의 수축 동작 시 전단슈(100)에 작용하는 응력을 분산시킴으로써 전단슈(100)가 후방으로 밀려나는 것을 방지하도록 구성할 수 있다.

상기 고정수단의 다른 실시예로, 지중의 굴착 공간에 상대물을 고정 설치하고, 전단슈(100)가 전진 이동된 상태에서 상기 상대물과 전단슈(100)의 몸체(110)를 상호 체결시켜 전단슈(100)의 위치를 고정하도록 구성할 수 있다.

상기 전진 이송잭(300)의 수축 동작 시, 조향 이송잭(400)의 제2로드(420)는 도 7에서와 같이 전방으로 당겨져 있는 상태이므로, 후단슈(200)의 전진 이동 시 제2로드(420)와의 간섭이 방지된다. 상기와 같이 후단슈(200)의 전진 이동은 전진 이송잭(300)의 구동에 의해 수행된다.

상기 후단슈(200)의 전진 이동 후에는, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1실린더 지지대(240)의 후단과 상기 지지빔(600)의 전단 사이에는 제1덧댐부재(810)가 삽입되어 전진 이송잭(300)의 후단을 지지하도록 한다. 그리고, 상기 길이조절부(500)는 조향 이송잭(400)의 후단에 접촉되는 위치로 수동 이송되고, 상기 길이조절부(500)의 후단과 지지빔(600)의 전단 사이에는 제2덧댐부재(820)가 삽입되어 상기 조향 이송잭(400)의 후단을 지지하도록 한다.

그리고, 지중에 고정되는 상기 제1덧댐부재(810)와 제2덧댐부재(820)를 지지면으로 하여, 상기 설명된 과정과 마찬가지로 전단슈(100)의 전진 이송과 후단슈(200)의 전진 이송을 반복 수행하여 지중 굴착 작업을 일정 길이씩 단계적으로 실시하게 되며, 이와 동시에 선단구조체(1)의 내측에는 굴착 장비와 굴착된 토사를 외부로 반출하는 작업을 병행 실시한다. 이와 같은 과정을 통하여 지중에 소정 길이의 굴착 공간이 마련되면, 굴착된 전방부에 새로운 지지빔(600)을 설치하고, 전후방으로 이격되어 설치되는 지지빔(600) 사이에는 터널 구조물의 단위체를 구성하는 콘크리트 구조물(700)을 양측면과 천장 및 바닥면에 시공하게 된다.

이러한 지중 굴착과 콘크리트의 타설 및 양생 과정의 연속적인 수행으로, 도 10에 도시된 바와 같이 직선 구간(L)과 곡선 구간(C)을 포함하는 터널의 공사기간을 단축할 수 있고, 이에 따라 시공 비용을 절감할 수 있다.

본 실시예에서는, 전진 이송잭(300)은 전단슈(100)의 양측부에서 상부와 하부에 각각 1개씩 구비되고, 조향 이송잭(400)은 전진 이송잭(300)이 구비되는 위치 사이에서 상하로 이격되어 2개가 구비된 경우를 예로 들었으나, 상기 전진 이송잭(300)과 후진 이송잭(400)의 설치 개수는 이에 제한되지 않으며, 시공 장소의 환경에 따라서 지중 굴착을 위한 전단슈(300)와 후단슈(400)의 전진 이송이 안정적이고 원활하게 이루어질 수 있도록 그 설치되는 위치와 개수를 달리하여 구성될 수 있음은 물론이다. 그리고, 터널의 형상은 원형 또는 타원형으로 시공될 수 있다.

1 : 선단구조체 100 : 전단슈
110 : 몸체 120 : 경사판
130 : 전단슈 보강판 140 : 제1로드 지지대
150 : 제2실린더 지지대 200 : 후단슈
210 : 전단부 220 : 후단부
230 : 단턱 240 : 제1실린더 지지대
300 : 전진 이송잭 310 : 제1실린더
320 : 제1로드 400 : 조향 이송잭
410 : 제2실린더 420 : 제2로드
500 : 길이조절부 510 : 버팀부재
520 : 길이조절판 600 : 지지빔
610 : 세로빔 620 : 가로빔
700 : 콘크리트 구조물 710 : 구조물보
810 : 제1덧댐부재 820 : 제2덧댐부재

Claims (8)

1. 비개착식으로 지중을 굴착하여 터널 구조물을 시공하기 위한 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체에 있어서,
   터널이 형성될 공간의 테두리부를 따라서 소정의 너비로 형성되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 지중 압입이 용이하도록 상기 몸체(110)의 전방에 구비된 경사판(120)을 포함하는 전단슈(100);
   상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측으로 전단부(210)가 삽입되고, 후단부(220)는 상기 몸체(110)와 나란하게 후방으로 연장되며, 후방으로의 밀림이 방지되도록 지지빔(600)에 의해 지지되는 후단슈(200);
   상기 전단슈(100)와 후단슈(200)에 양단이 지지되고, 터널이 형성될 공간의 양측에 상하로 이격되어 복수로 구비되는 전진 이송잭(300);
   상기 전단슈(100)에 전단이 지지되고, 후단은 상기 지지빔(600)에 지지되며, 상기 터널이 형성될 공간의 양측에 상기 전진 이송잭(300)과 상하로 이격되어 복수로 구비되는 조향 이송잭(400); 및
   상기 조향 이송잭(400)과 상기 지지빔(600) 사이에 위치하며, 상기 조향 이송잭(400)의 전진되는 길이를 가변하기 위한 길이조절부(500);를 포함하며,
   상기 전진 이송잭(300)과 조향 이송잭(400)은 상기 전단슈(100)와 후단슈(200) 사이에 배치되며, 실린더와 로드의 위치가 상호 반대로 위치하며,
   상기 길이조절부(500)는, 상기 지지빔(600)의 전단에 지지되는 버팀부재(510)와, 소정의 두께를 가지며 상기 버팀부재(510)의 전단과 상기 조향 이송잭(400)의 후단 사이에 개재되는 길이조절판(520)을 포함하며,
   상기 전진 이송잭(300)은, 상기 후단슈(200)의 내측에 형성된 제1실린더 지지대(240)에 후단이 고정된 제1실린더(310)와, 유압에 의해 상기 제1실린더(310)의 전방으로 신축되며 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측에 형성된 제1로드 지지대(140)에 전단이 고정된 제1로드(320)로 구성되고,
   상기 조향 이송잭(400)은, 상기 전단슈(100)의 몸체(110) 내측에 형성된 제2실린더 지지대(150)에 전단이 고정된 제2실린더(410)와, 유압에 의해 상기 제2실린더(410)의 후방으로 신축되며 상기 길이조절부(500)에 후단이 지지되는 제2로드(420)로 구성되며,
   상기 조향 이송잭(400)의 신장 동작에 의해 상기 전단슈(100)는 지중으로 소정 거리 압입되고, 이와 동시에 상기 전진 이송잭(300)은 중립상태로 설정되어 상기 조향 이송잭(400)의 신장 동작에 연동하여 신장되며,
   상기 조향 이송잭(400)의 제2로드가 지지되는 길이조절판(520)의 개수 조절에 의해 상기 전단슈(100)의 양측단의 전진 이동 거리가 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 전단슈(100)가 지중으로 소정 거리 압입되면, 상기 조향 이송잭(400)의 제2로드(420)는 상기 길이조절부(500)와 이격되어 전방으로 수축되고,
   상기 후단슈(200)는 상기 전진 이송잭(300)의 수축 동작에 의해 전방으로 당겨져 전진 이동하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 후단슈(200)의 전진 이동 시, 상기 전단슈(100)는 후방으로의 이동을 방지하기 위한 고정수단에 의해 지지되어 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 후단슈(200)의 전진 이동 후,
   상기 제1실린더 지지대(240)의 후단과 상기 지지빔(600)의 전단 사이에는 제1덧댐부재(810)가 삽입되어 상기 전진 이송잭(300)의 후단을 지지하고,
   상기 길이조절부(500)는 상기 조향 이송잭(400)의 후단에 접촉되는 위치로 수동 이송되며, 상기 길이조절부(500)의 후단과 상기 지지빔(600)의 전단 사이에는 제2덧댐부재(820)가 삽입되어 상기 조향 이송잭(400)의 후단을 지지하는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 전단슈(100)의 지중 압입과 상기 후단슈(200)의 전진 이동의 반복에 의해 지중에 소정 길이의 굴착 공간이 마련되면, 전후방으로 이격되어 설치되는 지지빔(600) 사이에 터널 구조물을 구성하는 콘크리트 구조물(700)이 시공되는 것을 특징으로 하는 비개착식 터널 구조물 시공용 선단구조체.
   
   

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