KR101286306B1

KR101286306B1 - 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체

Info

Publication number: KR101286306B1
Application number: KR1020120071266A
Authority: KR
Inventors: 한신인; 이재환; 정영욱; 이인모; 서형준
Original assignee: 주식회사 서영엔지니어링
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-07-24

Abstract

본 발명은 필라부에 대한 보강구조체에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 라이닝층의 구조, 거더지보재 등에 의해 연직방향 응력에 대한 지지성능을 향상시키고, 필라부 양방향으로 프리스트레스를 인가함으로써 횡방향 응력에 대한 저항성을 향상시키되, 가압패널에 의한 프리스트레스 도입으로 횡방향 응력에 대한 저항성을 효율적으로 배가시킬 수 있어 도시 하부 등 필라부가 좁게 형성될 수 밖에 없는 시공여건에서도 기존 지반을 그대로 이용하면서 안정된 필라부를 제공할 수 있는 구조에 관한 것이다.

Description

거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체{A Cavern Pillar Structure using Girders and Prestressed Panels}

본 발명은 필라부에 대한 보강구조체에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 라이닝층의 구조, 횡방향 거더지보재 등에 의해 연직방향 응력에 대한 지지성능을 향상시키고, 필라부 양방향으로 프리스트레스를 인가함으로써 횡방향 응력에 대한 저항성을 향상시키되, 가압패널에 의한 프리스트레스 도입으로 횡방향 응력에 대한 저항성을 효율적으로 배가시킬 수 있어 도시 하부 등 필라부가 좁게 형성될 수 밖에 없는 시공여건에서도 기존 지반을 그대로 이용하면서 안정된 필라부를 제공할 수 있는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 갱구부와 같은 저토피고 지반조건, 파쇄대와 같은 연약 지반 조건, 교각 기초 하부와 같이 큰 상재하중이 직접적으로 작용하는 조건, 그리고 지하공간 주변에 지중시설물 혹은 기존 지하공간이 인접하여 위치하는 경우 지하공간 굴착 시 붕락 혹은 과도한 지하공간 내공변위가 발생된다. 사전 지반조사를 통해 이와 같은 불리한 지반 조건을 최대한 벗어나 지하공간의 위치 및 선형을 결정하지만 불가피하게 불리한 지반에서 터널의 형성을 위해 지하공간 굴착을 시공해야하는 경우가 발생되며, 대부분 이러한 구간에서 시공 시 문제가 발생된다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고자 지하공간을 계획함에 있어 지하공간 지반보강 공법이 반드시 병행된다.

지하공간 지반보강 계획을 수립할 때에는 보강 목적, 해당 지점의 지반조건, 시공환경 등을 감안하여 종합적으로 분석하고 공법을 선정하여야 한다. 또한 지하공간 굴착 시 적용되는 지반보강공법은 시공을 위한 일시적인 안정 공법인지, 아니면 지하공간 구조물 수명기간 동안 안정을 도모하여야 하는 보강공법인지를 결정하여야 하며, 지반의 강도를 최대로 활용하고자 하는 NATM 공법과 같은 경우에는 후자에 대하여 신중하게 고려하여야 한다.

한편 도심지에서 지하에 공동을 시공할 경우 대단면인 한 개의 터널(공동)로 시공하기 보다는 접하는 부분에 필라부(pillar)를 둠으로서 여러 개의 터널(공동)을 시공할 필요성이 있으며, 이 경우 공간이 협소한 관계로 필라부(pillar)를 좁게 형성할 수 밖에 없는 바, 이러한 좁은 필라부(pillar)가 구조적으로 취약할 수 밖에 없으므로 이에 대한 안정성 연구가 진행되고 있다.

이렇게 도심지 지하에 터널 등 여러 개의 공동을 시공하는 경우 일반적으로 1개의 공동을 굴착한 후에 사전에 준비된 프리캐스트 부재를 필라부(pilar)로 설치하거나 현장에서 콘크리트에 의해 이러한 필라부(pillar)를 시공함으로서 지반을 보강하는 투아치(Two arch)공법 또는 쓰리아치(Three arch)공법이 주로 시공되어 왔다.

그러나 이렇게 큰 공동을 일거에 굴착함에 따라 이에 따라 부수되는 지반의 불안정성은 증대될 것이고, 별도의 프리캐스트부재 또는 콘크리트에 의한 필라부(pillar)를 시공하여야 하므로 시공이 번거로운 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지하에 병렬터널 등 여러 개의 공동을 시공하고자 하는 경우 필라부로 원지반을 그대로 이용하여 시공경제면에서 유리하고, 이렇게 형성된 필라부를 견고하게 보강하여 안정된 필라부가 제공될 수 있는 필라부 지지구조를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체는 병렬터널 굴착면에 구성되는 라이닝층; 상기 병렬터널 사이에 필라부에 구성되며 프리스트레스가 인가된 타이로드; 상기 필라부 내주연에서 상기 타이로드의 양단에 정착되는 가압패널; 일단부가 상기 라이닝층에 삽입되고, 타단부가 병렬터널 굴착면에 삽입되는 다우얼바;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체는 상기 라이닝층의 측면이 평활면으로 구성되는 경우 상기 필라부 상단부에는 상기 필라부를 관통하며 상기 라이닝층에 내재되는 거더지보재가 구성되도록 하여 연직방향 응력에 대한 지지성능을 향상시키도록 함에 특징이 있다.

또한, 본 발명의 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체는 상기 라이닝층의 측면 형상을 아치형상으로 구성되도록 하여 연직방향 응력에 대한 지지성능을 향상시키도록 함으로써 아치형상의 라이닝층이 거더지보재로서의 역할을 수행하도록 함에 특징이 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 도시 등 지하공간에 기존 지반을 필라부로 이용하더라도 필라부에 라이닝층의 구조, 거더지보재 등 연직방향 응력을 이완하는 구성들과, 필라부에 도입되는 프리스트레스에 의한 횡방향 응력에 대한 저항성을 향상시키는 구성에 기해 안정된 필라부를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 필라부에 프리스트레스를 도입시에 가압패널을 이용하되, 가압패널의 조립에 의한 패널층을 형성함으로써 필라부 전체를 가압하여 횡방향 저항성을 배가시킬 수 있음은 물론 라이닝층의 구조, 거더지보재와 더불어 응력을 이완할 수 있는 메커니즘이 제공되도록 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 대규모의 공동을 굴착할 필요가 없이 각각의 소규모로 공동을 굴착할 수 있으므로 지반의 안정성 및 시공경제면에서도 유리한 장점이 있다.

도 1은 병행터널과 필라부가 형성된 개략도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타내는 절개사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예의 분해사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 절개사시도이고,
도 5a는 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 있어 제 1실시 예를 나타내는 분해사시도이고,
도 5b는 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 있어 제 2실시 예를 나타내는 분해사시도이고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 구성인 가압패널의 실시 예를 나타내는 사용상태도이고, 도 7은 도 6b에 도시된 가압패널의 다른 실시 예를 나타내는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체는 도심지 등 비교적 시공공간이 좁은 지역에서 응력집중, 응력이완 등에 의해 취약부를 형성하는 필라부(P)를 보강하기 위한 구조로, 기존 지반을 필라부(P)로 이용하면서 이를 보강하기 위해 라이닝층(110), 타이로드(120), 가압패널(130), 다우얼바(140) 등을 구성하여 연직방향 및 횡방향에 대한 지지성능을 향상시키는 필라부 보강구조체에 관한 것이다.

우선 본 발명은 병렬터널(T) 사이에 필라부(P)를 보강하기 위한 구조에 관한 것으로, 도 1에서는 지반(G)에 복합지하공간(S)이 형성된 예를 도시한 것으로 하여 병렬터널(T)이 상기 복합지하공간(S)의 하부에 구성된 예를 도시한 것으로 이에 한정하는 것은 아니며, 병렬터널이 구성되면서 터널과 터널 사이에 필라부(P)가 구성되는 현장에서는 상기 필라부(P)의 보강을 위해 본 발명이 적용될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 병렬터널(T)을 굴착하기 전에 필요에 따라 선택적으로 상기 복합지하공간(S)의 하부에는 사전보강구조(1)에 의해 지반을 보강할 수 있다.

한편 도 2 등에서 보는 바와 같이 병렬터널 굴착면(10)에는 숏크리트층(20)이 구성될 수 있는데, 숏크리트층(20)의 구성에 기해 필라부(P)에서 횡방향 응력에 대한 지지성능이 향상된다. 이러한 숏크리트층(20)은 1,2차에 걸쳐 구성될 수 있고, 그 사이에 메쉬층을 삽입하여 구성될 수 있다.

이에 더하여 본 발명에 있어서, 필라부(P)를 횡방향으로 보강하는 구성으로 타이로드(120), 가압패널(130)이 제시된다. 상기 필라부(P)에서 횡방향으로 프리스트레스가 인가된 타이로드(120)가 가압패널(130)에 의해 정착이 됨으로써 상기 필라부(P)가 횡방향 응력에 대해 보강이 되는 것이다.

상기 타이로드(120) 및 가압패널(130)이 필라부(P)에 시공되는 일 예를 이하에서 설명한다.

우선 병렬터널(T) 중 선행터널을 굴착한다. 그 다음으로 필라부(P)에 천공(도면에 도시되지 않음)을 하는 단계를 갖는다. 상기 천공의 길이는 나중에 후행터널의 굴착시공 시 후행터널의 측면으로 천공의 끝단부가 노출될 수 있도록 그 길이를 조절해야 한다. 즉 후행터널 시공에 의해 천공을 통해 선행터널과 연통이 되도록 하여야 한다. 상기 천공은 선행터널과 후행터널이 횡방향으로 연결이 되도록 하는 것으로 횡방향으로 시공이 되어야 하며, 그 수는 필라부(P)에 영향을 미치는 연직 및 횡방향 응력 등에 따라 달라지는 것이므로 선택적으로 시공을 한다.

그 다음으로 천공에 타이로드(120)를 삽입하는 단계를 갖는다. 상기 타이로드(120)는 다양한 예가 제시될 수 있으나, 중앙에 이형철근과 그 주변부로 복수의 인장재로 구성된 예가 제시될 수 있으며, 이형철근은 필라부(P)에서 횡방향으로 지지되어 지보재로서 기능을 하도록 하는 것이며, 인장재는 이하에서 설명할 그라우팅 후 프리스트레스를 인가하여 횡방향응력에 대한 보강을 위한 것으로 상기 인장재는 PC강연선 등 다양한 재질이 사용될 수 있다. 도면에 도시된 바는 없으나 상기 타이로드(120)에는 간격유지구 및 그라우트노즐 등이 형성되어 간격유지구에 의해 이형철근 및 인장재 간을 천공에서 잡아주도록 하며, 그라우트노즐에 의해 그라우트가 주입될 수 있도록 한다.

또한, 상기 타이로드(120) 끝단에 캡을 씌우는 단계가 포함될 수 있다. 이는 캡에 의해 이형철근 및 인장재를 천공 끝단에서 잡아주는 것으로 후행터널 굴착 시 캡이 후행터널 내측으로 노출이 되도록 한 후 캡을 제거(절단)하여 상기 타이로드(120)의 선단부에 프리스트레스를 인가한 후 후행터널 내측에서 상기 가압패널(130)에 의해 정착하도록 하는 공정이 가능하도록 하는 것이다.

그 다음으로 상기 타이로드(120)가 삽입된 천공에 그라우팅을 하는 단계를 갖는다. 본 단계에서는 천공의 초입부에 패킹을 이용하여 봉합한 후 그라우팅을 하는 단계를 포함한다. 이렇게 패킹을 구성하는 것은 충진되는 그라우팅이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이며, 특히 그라우팅에 의해 천공의 내주면을 가압하기 위함이다. 이렇게 천공에 가압 그라우팅을 함으로서 연직방향 응력에 대한 저항성도 향상시킬 수 있게 되는 것이다. 이렇게 가압 그라우팅을 하면 선행터널의 내측에서 타이로드(120)를 정착하여야 한다. 이러한 정착은 인장재를 선행터널 내측에서 가압패널(130)에 의해 정착시킴으로써 완성되는 것이다.

그 다음으로 후행터널을 굴착하는 단계를 갖는다. 이 경우 후행터널은 상기 선행터널과 횡방향으로 나란하게 굴착하여 선행터널과 후행터널 사이에 지반을 그대로 이용하는 필라부(P)가 형성되도록 하는 것인데, 후행터널은 필라부(P)에 접하는 측면에 천공의 끝단이 노출되도록 굴착한다. 즉 천공의 끝단에 그라우팅에 의해 고정된 캡이 노출되도록 굴착을 하는 것이다. 이렇게 후행터널을 굴착하게 됨으로써 천공에 의해 병렬터널(T)은 연통(사실상 그라우팅에 의해 연통부분이 채워져 있음)되도록 하는 것이다. 이렇게 후행터널을 굴착한 후에는 캡을 제거(절단)하여 후행터널의 내측으로 이형철근 및 인장재의 끝단이 노출이 되도록 하여야 한다. 이를 위해서 캡은 도면에 도시된 바는 없으나, 내부로 이형철근 및 인장재 끝단부가 내재되도록 하고 캡의 외측에서 고정구에 의해 정착이 되게 한 후 캡의 제거(절단)시 고정구를 제거하여 캡을 해체함으로서 후행터널의 내측으로 이형철근 및 인장재의 끝단이 노출되도록 할 수 있다.

그 다음으로 후행터널의 내측에서 상기 타이로드(120)를 프리스트레싱 하여 정착하는 단계를 갖는다. 후행터널을 캡이 노출된 상태에서 굴착하한 후 상기 캡을 제거(절단)함으로서 후행터널의 내측으로 노출된 인장재에 프리스트레스를 인가하고 가압패널(130)을 이용하여 정착함으로서 마무리가 되는 것이다. 이렇게 필라부(P)에 프리스트레스가 도입됨에 따라 필라부(P)에는 양방향으로 압축력이 작용하게 되는 것이므로 간격이 좁은 필라부(P)에 특히 응력이완에 의해 취약부가 형성되는 것을 보강하게 되는 것이다.

한편 본 발명에서는 병렬터널 굴착면(10), 라이닝층(110)의 형상에 따라 두가지의 실시 예를 제시한다.

우선 도 2 및 도 3에서 첫 번째 실시 예가 제시되고 있다. 본 실시 예에서는 병렬터널 굴착면(10)에 구성되는 라이닝층(110b), 상기 병렬터널(T) 사이에 필라부(P)에 구성되며 프리스트레스가 인가된 타이로드(130), 상기 필라부(P) 내주연에서 상기 타이로드(130)의 양단에 정착되는 가압패널(130), 일단부가 상기 라이닝층(110b)에 삽입되고, 타단부가 병렬터널(T) 굴착면(10)에 삽입되는 다우얼바(140)를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

상기 라이닝층(110b)은 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 측면이 평활면으로 구성되는 바, 이는 이하에서 설명할 도 4 등에 도시된 라이닝층(110a)이 측면을 아치형상으로 구성하는데 있어 시공상의 번거로움 등에 의해 측면이 평활면으로 구성되는 라이닝층(110b)을 제시하는 것이다.

특히 본 실시 예에서는 필라부(P)의 상단부를 관통하면서 상기 라이닝층(110b)에 내재되는 거더지보재(160)가 더 구성되는 바, 이러한 거더지보재(160)의 구성에 기해 필라부(P)로 작용하는 연직방향 하중을 필라부(P) 상단부에서 우선적으로 거더지보재(160)가 받고, 거더지보재(160)는 상기 라이닝층(110b)으로 연직 하중을 분배함으로써 결국 필라부(P)에 작용하는 연직방향 하중을 완화시키는 것이다. 즉 이러한 거더지보재(160)가 필라부(P) 상단부에 횡방향으로 복수로 구성됨으로써 연직 하중에 대해 지보로서 기능과 이를 상기 라이닝층(110b)으로 전달하는 기능을 하게 되는 것이다.

도 3에서는 가압패널(130a)을 사용하여 패널층(150)을 형성한 예를 도시하고 있다. 한편 도면에 도시된 바는 없으나, 본 실시 예의 경우도 선택적으로 가압패널(130b)을 사용할 수 있다. 상기 가압패널(130a, b)에 대한 설명은 이하에서 상세히 한다.

그 다음으로 두 번째 실시 예가 도 4에 도시되고 있다. 본 실시 예의 경우도 병렬터널 굴착면(10)에 구성되는 라이닝층(110a), 상기 병렬터널(T) 사이에 필라부(P)에 구성되며 프리스트레스가 인가된 타이로드(130), 상기 필라부(P) 내주연에서 상기 타이로드(130)의 양단에 정착되는 가압패널(130), 일단부가 상기 라이닝층(110a)에 삽입되고, 타단부가 병렬터널(T) 굴착면(10)에 삽입되는 다우얼바(140)를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.

특히 본 실시 예의 경우 상기 라이닝층(110a)은 도 4에서 보는 바와 같이 측면이 아치형상으로 구성되는 바, 이러한 형상에 기해 터널굴착에 따른 연직방향 하중에 대해 상기 라이닝층(110a)의 아치형상에 기해 하중완화 작용을 하게 되는 것이며, 이러한 작용은 필라부(P)에 있어서 연직방향 응력을 완화시켜주게 되는 것이다. 즉 도 2 및 도 3에 도시된 첫 번째 실시 예에서의 거더지보재(160)가 연직하중에 대한 지지기능을 하게 되는데 반해, 본 실시 예의 경우 아치형상의 라이닝층(110a)이 연직하중에 대한 지지기능을 수행되는 것이다.

한편 본 발명에서는 가압패널(130)의 형상 및 구조에 기해 2가지 실시 예를 제시하고 있는 바, 상기에서 언급한 바와 같이 도 2 등에 제시된 첫 번째 실시 예 및 도 4 등 제시된 두 번째 실시 예에 모두 적용이 가능하나, 이하에서는 도 4의 두 번째 실시 예에 기초하여 가압패널(130)의 2가지 실시 예를 설명한다.

도 5a에 도시된 실시 예는 판형상의 가압패널(130a)이 상기 타이로드(120)에 정착되도록 하는 것이다. 이러한 판형상의 가압패널(130a)은 상기 라이닝층(110a)과 병렬터널 굴착면(10)(숏크리트층(20)) 사이에 패널층(150)이 구성되도록 하는 것이다. 이렇게 판형상의 가압패널(130a)을 구성하여 패널층(150)이 형성되도록 함으로써 필라부(P) 전체에 압축력이 전달될 수 있도록 하는 것이다. 즉 필라부(P)의 횡방향 응력에 대한 저항성을 배가시킬 수 있는 것이다.

이러한 판형상의 가압패널(130a)에 대해서도 본 발명에서는 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 2가지 실시 예가 제시된다.

도 6a에 도시된 가압패널(130a-1)은 끝단에 요홈테두리(131a-1) 또는 돌출테두리(132a-1)가 구성되도록 하는 것이다. 즉 타이로드(120)가 정착되는 가압패널(130a-1)에는 돌출테두리(132a-1)가 양단에 구성되도록 하고, 다우얼바(140)가 정착되는 가압패널(130a-1)에는 요홈테두리(131a-1)가 구성되도록 하여 타이로드(120)에 프리스트레스가 도입되어 타이로드(120)가 정착된 가압패널(130a-1)에 있어 돌출테두리(132a-1)가 인접하는 다우얼바(140)가 정착되는 가압패널(130a-1)의 요홈테두리(131a-1)를 가압하도록 함으로써 전체 가압패널(130a-1)이 필라부(P)를 가압하게 되는 것이다. 즉 전체 패널층(150)이 필라부(P)를 가압하게 되어 부분적인 프리스트레싱에 의해서 전체에 프리스트레스가 도입되는 효과를 발휘하게 된다. 본 실시 예의 경우는 가압패널(130a-1)은 끝단에 요홈테두리(131a-1) 또는 돌출테두리(132a-1)가 구성되도록 하는 것이므로 그 재질을 한정하지는 않으나 콘크리트에 의해 구성되는 것이 바람직하다.

한편 도 6b에 도시된 가압패널(130a-2)은 끝단에 겹침테두리(131a-2)가 구성되도록 하는 것이다. 즉 타이로드(120)가 정착되는 가압패널(130a-2)의 겹침테두리(131a-2)가 다우얼바(140)가 정착되는 가압패널(130a-2)의 겹침테두리(131a-2) 상부에 접하도록 하여 타이로드(120)에 프리스트레스가 도입되어 타이로드(120)가 정착된 가압패널(130a-2)에 있어 겹침테두리(131a-2)가 인접하는 다우얼바(140)가 정착되는 가압패널(130a-2)의 겹침테두리(131a-2)를 가압하도록 함으로써 전체 가압패널(130a-2)이 필라부(P)를 가압하게 되는 것이다. 즉 이 경우도 전체 패널층(150)이 필라부(P)를 가압하게 되어 부분적인 프리스트레싱에 의해서 전체에 프리스트레스가 도입되는 효과를 발휘하게 된다. 본 실시 예의 가압패널(130a-2)은 그 재질을 한정하지 않으나 철판 등을 사용하는 것이 타당하다.

이에 더하여 도 7에서 보는 바와 같이 상기 가압패널(130a-2)은 겹침테두리(131a-2) 사이에 융기부(132a-2)가 구성되도록 할 수 있다.

본 실시 예의 가압패널(130a-2)은 그 재질자체를 스틸, 탄소섬유 등 탄성재질로 구성되도록 함으로써 자체의 탄성에 의한 복원력에 기해 상기 타이로드(120)에 긴장력이 인가되도록 하는 것이며, 이러한 복원력이 작용하는 한 지속적인 긴장력이 인가되도록 한다. 즉 상기 가압패널(130a-2) 외측에서 도면에 도시된 바는 없으나 볼트 등을 조임으로써 상기 가압패널(130a-2)이 상기 볼트의 가압에 의해 압축력을 받게 되는 것이다. 이렇게 볼트에 의한 조임의 량을 조절함으로서 상기 가압패널(130a-2)에 부가되는 압축력의 크기가 조절되는 것이며, 상기 가압패널(130a-2)에 부가되는 압축력이 필라부(P)에 부가되는 압축력의 크기와 비례하게 되는 것이다. 또한, 상기 볼트는 상기에서 언급한 바와 같이 상기 타이로드(120)에 인장을 주면서 상기 가압패널(130a-2)에 타이로드(120)를 고정하도록 사용될 수도 있으나, 타이로드(120)로 PC강선 등을 사용 시는 유압인장기를 사용하여 인장을 먼저하고, 인장후 지압용 CON으로서 정착을 하는데, 이 경우는 볼트가 지압용 CON으로 작용을 할 수 있는 바, 이는 공지기술이므로 그 설명을 생략한다.

한편 상기 타이로드(120)는 상기에서 언급한 바와 같이 기 프리스트레스를 준 상태에서 상기 볼트를 조임으로서 가압패널(130a-2)과 체결이 되도록 하는 바, 이 경우 타이로드(120)에 도입된 프리스트레스에 기해 필라부(P)에는 압축력이 작용할 것이며, 이에 더하여 상기 볼트의 조임에 의하여 상기 융기부(132a-2)가 압축력을 받아 그 만큼 필라부(P)에 압축력이 부가될 것이다. 이렇게 필라부(P)에 압축력이 부가됨으로서 보강효율이 증대되는 것이며, 특히 타이로드(120)에 기 도입된 프리스트레스의 손실을 보완할 수 있게 되는 것으로 이러한 프리스트레스 손실의 보완은 상기 융기부(132a-2)의 탄성복원력이 존재하는 한 계속될 것이므로 계속적인 프리스트레스 손실의 보완이 가능하게 되는 것이다. 이 경우 패널층(150)을 형성시 타이로드(120)는 도 7에 도시된 가압패널(130a-2)을 적용하고, 다우얼(140)은 도 6b에 도시된 가압패널(130a-2)을 적용하는 것이 바람직하다.한편 도 5b에 도시된 실시 예는 바형상의 가압패널(130b)이 상기 타이로드(120)에 정착되도록 하는 것이다. 이러한 바형상의 가압패널(130b)도 상기 라이닝층(110a)과 병렬터널 굴착면(10)(숏크리트층(20)) 사이에 구성되는 바, 횡방향으로 복수로 구성되는 것이다. 이러한 가압패널(130b)도 필라부(P)에 있어 점으로서 압축력을 가하는 것이 아니라 이하에서 설명할 수직지보재(170)와 함께 횡방향 및 연직방향으로 띄 형상으로 압축력이 전달되도록 하는 것이다. 본 실시 예의 경우는 도 5a보다 견고한 지반층에 적용될 수 있는 것으로 경암층 등에 적용될 수 있다. 상기 가압패널(130b)은 도 5b에 보는 바와 같이 바형상으로 구성하되, "ㄷ"자 형상으로 구성하여 휨에 대한 강성을 향상시키는 것이 타당하다.

한편 도 5a 등에서 보는 바와 같이 판형상의 가압패널(130a)이 적용되는 경우 연직방향으로 교번으로 가압패널(130a)에 타이로드(120) 및 다우얼바(140)가 정착된다. 이 경우 상기 다우얼바(140)는 필라부(P), 가압패널(130a)(패널층(150)), 라이닝층(110a,b)에 관통 고정되는 구성으로써 일체거동이 가능하도록 하여 연직방향 하중을 패널층(150), 라이닝층(110a,b)으로 전달함으로써 응력이완의 효과가 배가되는 것이다.

또한, 도 5b에서 보는 바와 같이 바형상의 가압패널(130b)이 적용되는 경우는 상기 다우얼바(140)는 가압패널(130b)과 별도로 도면번호가 도시된 바는 없으나 정착판을 구성하여 고정시킴이 타당하다.

한편 상기 다우얼바(140)는 일단부를 병렬터널 굴착면(10)에 삽입되도록 하고, 타단부를 라이닝층(110)에 삽입되도록 하여 필라부(P)와 라이닝층(110)이 일체거동이 가능하도록 하는 것이다. 즉 이러한 일체거동에 기해 필라부(P)로 전달되는 하중을 라이닝층(110)으로 전달되도록 하여 또 하나의 하중이완 메커니즘으로써 기능을 하도록 한다.

한편 병렬터널 굴착면(10)과 라이닝층(110) 사이에는 상기 가압패널(130) 사이에 수직지보재(170)가 구성되어 가압패널(130)을 견고하게 잡아주면서 필라부(P)의 응력이완에 의한 변형 등을 방지하도록 한다.

도 3 및 도 5a에서는 상기 수직지보재(170)가 일정유격을 형성하며 구성되고, 수직지보재(170) 사이에는 가압패널(130a)이 조립되어 있어 수직지보재(170)에 의해 패널층(150)이 견고하게 형상을 유지하면서 병렬터널 굴착면(10)과 라이닝층(110a, 110b) 사이에 구성되어 필라부(P)에 변형 등을 방지하도록 하는 것이다. 또한 이러한 수직지보재(170)는 연직방향 하중을 분산시키는 역할을 하여 구조물의 내력을 향상시키도록 하는 것이다.

또한, 도 5b에서는 상기 수직지보재(170)가 일정유격을 형성하며 구성되고, 수직지보재(170) 사이에는 가압패널(130b)이 조립되어 있어 이 경우도 필라부(P)는 수직지보재(170) 및 가압패널(130b)에 의해 형성되는 격자구조에 의해 필라부(P)에 변형 등을 방지하도록 하고, 또한 연직방향 하중을 분산시키는 역할을 하여 구조물의 내력을 향상시키도록 하는 것이다.

이러한 수직지보재(170)는 "H"형 강을 사용함으로써 양측에 형성되는 요홈(171)에 가압패널(130a, 130b)의 측단이 삽입되도록 하여 조립의 견고성을 도모하는 것이 타당하다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

110 : 라이닝층 120 : 타이로드
130 : 가압패널 140 : 다우얼바
150 : 패널층 160 : 거더지보재
170 : 수직지보재

Claims

병렬터널 굴착면에 구성되는 라이닝층;
상기 병렬터널 사이에 필라부에 구성되며 프리스트레스가 인가된 타이로드;
상기 필라부 내주연에서 상기 타이로드의 양단에 정착되는 가압패널;
일단부가 상기 라이닝층에 삽입되고, 타단부가 병렬터널 굴착면에 삽입되는 다우얼바;를 포함하여 구성되되,
상기 라이닝층은 측면이 평활면으로 구성되며, 상기 필라부 상단부에는 상기 필라부를 관통하며 상기 라이닝층에 내재되는 거더지보재가 구성되며,
상기 가압패널은 탄성재질의 판형상으로 구성되어 상기 라이닝층과 병렬터널 굴착면 사이에 패널층이 구성되도록 하되, 상기 가압패널은 끝단에 겹침테두리가 구성되어 인접하는 가압패널 간에 겹침테두리간을 접하도록 조립되어 패널층이 형성되도록 하며, 상기 가압패널은 겹침테두리 사이에 융기부가 구성됨을 특징으로 하는 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체.
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제 1항에 있어서,
병렬터널 굴착면과 라이닝층 사이에는 상기 가압패널 사이에 수직지보재가 구성됨을 특징으로 하는 거더지보재와 가압패널을 이용한 필라 지지구조체.