KR100214113B1 - 터널라이너 그 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 , 직경 1.5∼7.0m정도의 터널의 시일드 공법이나 주진공법에 사용되는 콘크리트제의 터널라이너, 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 원둘레 전개도가 직사각형인 직라이너와, 사다리형인 테이퍼 라이너와의 링형상 연접체로 구성하며, 측판의 한 끝이 높고 다른 한 끝은 낮은 자세로 유지하며, 이 형틀내에 상상방으로부터 콘크리트를 투입하고, 진동을 부여하여 콘크리트가 흘러내려 충만하는 것을 촉진함과 동시에 콘크리트를 진동시켜 다진후, 형틀을 원심성형 드럼내에 부착하고, 원심력을 가하여 콘크리트를 치밀하게 한 다음, 형틀을 원심성형 드럼으로부터 떼어내고, 형틀의 원호내면측의 흐름 장지판을 제거하여, 콘크리트 원호 내면측을 손질하여, 콘크리트 양생을 하는 것을 특징으로 하는 원심성현 콘크리트라이너의 제조방법을 제공한다. 따라서, 지름이 큰 고속회전 드럼을 용이하게 제작할 수가 있다. 결국, 이것을 사용하여 지름이 큰 터널라이너를 제조할 수가 있다. 또, 드럼의 상방이 개방되고 있으므로, 형틀의 부착, 떼어내기가 용이하며, 또 수평 드럼과 같이 둘로 나눌 필요가 없다.

Description

터널라이너, 그 제조 방법 및 제조장치

제1도는 실시예의 터널라이너의 (a)횡단면, (b)종단면도.

제2도는 실시예의 터널라이너의 전개도.

제3도는 실시예의 터널라이너의 정면도.

제4도는 실시예의 직 라이너의 설명도.

제5도는 실시예의 터널라이너의 링이 맞닿는 부분 구조를 나타내는 부분단면도.

제6도는 실시예의 터널라이너의 원둘레 결합부를 나타내는 단면도.

제7도는 실시예의 터널라이너의 링이 맞닿는 부분 구조를 나타내는 부분 단면도.

제8도는 실시예의 직라이너의 원둘레 결합부를 나타내는 부분 단면도.

제9도는 제8도의 화살표 C-C방향에서 본 도면.

제10도는 제8도의 한쪽 테이퍼 라이너와 양 테이퍼 라이너의 결합부를 나타내는 도면.

제11도는 실시예의 터널라이너 구조를 나타내는 정면도.

제12도는 실시예의 PC강재의 끝부 구조를 나타내는 설명도.

제13도는 제12도의 화살표 C-C방향에서 본 도면.

제14도는 제12도의 화살표 D-D방향에서 본 도면.

제15도는 실시예의 잭의 작동을 나타내는 설명도 .

제16도는 실시예의 터널라이너의 형틀내 배분을 나타내는 전개도.

제17도는 실시예의 배열 배분을 예시한 모식도.

제18도는 터널라이너의 전개도.

제19도는 실시예의 콘크리트라이너의 원심 성형드럼에 대한 라이너형틀 부착을 나타내는 정면도.

제20도는 실시예의 콘크리트라이너의 형틀 측면도.

제21도는 실시예의 원호내면판의 (a)평면도 (b)측면도 (c)정면도.

제22도는 실시예의 콘크리트라이너의 원심성형 드럼에 대한 라이너형틀 부착의 정면도.

제23도는 실시예의 콘크리트라이너의 원심성형 드럼의 전개도.

제24도는 가진(加眞)장치 및 콘크리트 공급장치의 측면도.

제25도는 가진장치 및 콘크리트 공급장치의 정면도.

제26도는 콘크리트 공급장치의 평면도.

제27도는 실시예의 지름이 큰 터널라이너의 횡단면도.

제28도는 터널라이너의 잉여부분제거공정의 설명도.

제29도는 실시예의 종단면도(형틀 유지기구의 측면도).

제30도는 제29도의 부분 확대도.

제31도는 실시예의 드럼 정면도.

제32도는 드럼의 측면도.

제33도는 보조 동력장치의 평면도.

제34도는 실시예의 터널라이터의 원심성형드럼형틀의 평면도.

제35도는 다른 실시예의 터널라이너 구조를 나타내는 단면도.

제36도는 제35도의 터널라이너 조립상태를 나타내는 (a)정단면, (b)종단면도.

제37도는 실시예의 터널라이너 결합부 구조를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분의 대한 부호의 설명

10 : 터널 라이너 10a, 10b, 10c : 링

12 : 직라이너 14 : 편 테이퍼 라이너

16 : 양 테이퍼 라이너 18, 20, 22, 24 : 둘레 가장자리 측면

30, 520 : 절결 32, 514 : 인서트

34, 42 : 오목부 36, 44 : 볼록부

38,46 : 고무패킹 40 : 시이트

48 : 고무패킹 시이트 52, 516 : 보울트

54 : 볼트머리부 56 : 시이스

60, 90, 152 : 화살표 70 : PC강재

72 : 구멍 74 : 연결 끝면

76, 86 : 커플러 78 : 슬리이브

80 : 워셔 82 : 너트

84 : 잭장치 턱 92 : 아암

94 : 잭 100(a) : 상드럼

100(b) : 하드럼 102 : 셸

150 : 회전방향 200a, 200b, 200c, 200d : 형틀

204 : 저면판 206 : 직사각형 측판

208 : 원호형 측판 210 : 내면판

212 : 부착부재 214 : 폐지판(閉止板)

216 : 투입구멍 220 : 공기 배기구멍

222 : 돌기 236, 238, 268, 416 : 프레임

224 : 여유면 230 : 가진(加振)장치

232 : 가로대 234 : 핀

246 : 바이브레이터 240, 242 : 가요성 지지체

248 : 끝단부 250 : 승강장치

260 : 공급장치 262 : 호퍼

264 : 스크류 피더 270 : 기둥

272 : 차륜 400 : 런너휠

402 : 기어 410 : 보조동력장치

412, 422 : 스프로케트 414 : 감속전동기

418 : 베이스프레임 420 : 나사

426 : 모터 430 : 드럼셸

432 : 플랜지 434 : 타이어

436 : 받이 로울러 438 : 구동로울러

500 : 터널라이너 502 : 저면판

504 : 콘크리트 506 : 측벽

510 : 뒤벨근 518 : 시이스

본 발명은, 직경 1.5∼7.0m 정도의 터널의 시일드 공법이나 주진공법에 사용되는 콘크리트제의 터널라이너, 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.

직경 수 m의 터널 내면에 바르는 터널라이너는, 콘크리트 세그먼트, 콘크리트블록 등에 의하여 제조되는 것이 많다.

시일드 공법에 사용되는 터널라이너는, 그 외면과 시일드 기계가 접촉해서 침입수를 막는 기능이 필요하며, 바깥 둘레면의 치수 정밀도가 좋고 수밀성(水密性)이 높으며, 매끈한 마무리 정도를 가지는 것이 중요하다. 또, 이와같은 터널라이너는, 원호판 형상으로 분할해서 제조되며, 매설현장에서 원통형으로 조립하여 사용한다. 따라서, 인접 라이너와 맞닿는 면의 수밀성이 높지 않으면 않된다. 이 때문에 터널라이너의 끝면에는 서로 맞물리는 볼록형 돌출선과 오목형홈을 형성한다.

종래에는 이와같은 원호판 형상의 콘크리트제 터널라이너는, 이 바깥 둘레면이 콘크리트의 상면이 되도록 정지한 형틀을 사용하고, 형틀내에 절근이나 연결구 등을 부착하며, 이 형틀내에 콘트리트를 타설하고, 바이브레이터를 사용하여 콘크리트를 다져서 제조하며, 손으로 마무리하여 콘크리트 상면을 마감 성형하는 것이었다.

한편, 터널라이너의 외경과 동등한 내경을 가지는 원심성형 드럼내에 형틀을 형성하고, 드럼속에 콘크리트를 타설하여 원호판 형상의 터널라이너를 원심성형에 의해서 제조하는 방법이 알려져 있다.

원심성형에 의해서 제조된 터널라이너는, 특히 외경부의 콘크리트가 치밀하고 강도가 크며, 치수 정밀도가 높고 평활하며, 수밀성에 뛰어나는 등 우수한 특성을 가지고 있다.

그러나, 터널라이너가 인접 라이너와 맞닿는 면의 수밀성에 있어서는 완전하지 못했다.

즉, 원호판 형상의 터널라이너를 원심 성형에 의해서 제조 하였을때, 터널라이너 둘레 가장자리 끝면에 형성한 볼록형선이나 오목형 홈의 형상이 정밀도 높게 형성되지 않거나, 콘크리트면에 이른바 [곰보]가 생기는 경향이 있었다. 또, 원심성형 드럼의 회전방향 하류측의 형틀 내면에 맞닿는 부분에 회전의 관성에 의해서 미소한 간격이 발생하여, 콘크리트면에 이른바 [물흐름자국]이 생긴다는 문제가 있었다. 이 형틀내면에 맞닿는 라이너 둘레 가장자리 끝면은, 인접하는 콘크리트 라이너와의 접합면이 된다는 사실에서 장부형상으로 하는 경우가 많고, 경우에 따라서는 이 장부의 부분이 결손된다는 문제가 생긴다. 이 때문에, 콘크리트 라이너의 생명이라고도 할 수 있는 수밀성이 상실될 염려가 있다는 문제가 있었다.

본 발명자 들은, 특히, 상기 맞닿는 면의 수밀성을 향상 시키기 위하여, 터널라이너를 적절한 크기의 원호형상 제품으로 분할하고, 원심성형 기술을 이용함과 동시에, 특히 바깥 둘레면이나 인접면의 정밀도가 높은 고 품질의 터널라이너를 고 능률로 제조하는 기술을 새롭게 개발하고 있다.

그리고, 이러한 일과 관련해서 해결할 기술이 많이 존재하고 있는 것이다.

본 발명의 목적은, 바깥 둘레면이 정확한 원형으로 매우 매끈한 면을 가지며, 또한 강도가 높고, 시일드공법에 최적인 터널라이너를 제공하는데 있다.

본 발명은, 이와같은 요청에 대응하는 우수한 품질의 터널라이너를 간이한 방법에 의해서 제조할 수가 있고, 생산능률이 높은 터널라이너의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 원 둘레방향으로 프리스트레스를 도입하는 것이 가능한, 터널라이너의 구축방법 및 그 구축에 사용하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 원호판 현상의 터널라이너를 제조시, 원심형틀 내에 이들 터널라이너를 배분하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 원심성형 콘크리트라이너의 둘레 가장자리의 끝면에 치수 정밀도가 높고 치밀한 형상의 요철을 형성시키는 데 있다.

특히, 원호판 형상의 원심성형 콘크리트 라이너의 드럼 회전방향 하류측의 형틀내면에 맞닿는 부분에 [물 흐름 자국]등이 생기지 않는, 품질이 뛰어난 치밀한 콘크리트를 형성하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명의 다른 목적은 제조할 터널라이너의 외경보다 지름이 작은 원심성형 드럼을 사용하여 큰 외경의 터널 라이너를 제조하는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명은, 간이하고 확실한 형틀유지장치를 갖춘 콘크리트 라이너의 원심성형용 형틀의 착탈장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 원심성형 드럼내에 형틀을 부착, 떼어내어 사용하는 전용의 보조동력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 종래에 제조 가능하였던 직경보다, 지름이 큰 터널라이너를 용이하게 원심 성형할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 기술수단을 다음과 같다.

본 발명은, 원둘레 전개도가 직사각형인 직라이너와, 전개도가 사다리꼴인 테이퍼라이너와의 링 형상 연접체로 구성한 것을 특징으로 하는 터널라이너이다. 이와같은 터널라이너는 링 형상으로 조립하였을때의 중심각이 90도인 2매의 직 라이너의 평균 중심각이(90-α)도인 2매의 편테이퍼라이너와, 평균 중심각이 2α도인 1매의 양테이퍼라이너로 구성하면, 규격화가 용이하고, 터널내에 라이닝 시공하는 것이 간단하게 됨과 동시에, 제조가 용이하게 되어 바람직하다. 여기에서 평균 중심각이란, 테이퍼라이너의 전개도에 있어서의 사다리꼴의 상변과 하변의 각각이 대응하는 중심각의 산술평균치이다.

또, α는 90도 미만의 임의의 각도면 가능하나, 실제는 10도 전후로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 터널라이너는 원 둘레 죠인트 및 링 죠인트를 장부결합으로 하고, 연결체가 일체화 하도록 하여, 죠인트의 지수(止水)효과를 높이는 것이 바람직하다. 또한, 개개의 라이너가 인접 라이너와 맞닿는 부분에, 라이너의 내부 둘레와 외부둘레를 격리하는 띠 형상의 시일재가 착좌하는 시이트와, 이 시일재를 누르는 압착수단을 갖춤으로써, 뛰어난 수밀성을 확보할 수가 있다.

또, 본 발명은 원호판 형상의 터널라이너의 원 둘레 방향으로 언본드 PC강재를 매설함과 동시에, 이 언본드 PC강재의 끝부가 노출하는 구멍을 터널라이너의 내면에 설치하여 두고, 상기 터널라이너를 현장에서 원통형상으로 조립하며, 상기 언본드 PC강재를 원 둘레방향으로 링형상으로 접속하여, 터널라이너의 내경측으로부터 PC강재를 팽팽하게 당겨서 터널라이너로 원 둘레방향 프리스트래스를 도입하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 콘크리트터널 라이너의 구축방법을 제공한다.

상기 방법의 실시예 접합하게 사용할 수가 있는 본 발명의 장치는, 다음의 기술적 수단을 구성으로 한다.

즉, (a) 언본드 PC강재의 끝부에 밖으로부터 끼우고, 직경이 확대, 축소 가능한 탄성재로 이루어지는 외면 톱날 형상의 슬리이브.

(b) 외면 톱날과 맞물리는 내면 톱날을 양단측에 가지는 원통형상의 커플러.

(c) 상기 슬리이브에 걸어서 PC강재 양단을 끌어 당겨 양단의 슬리이브를 상기 커플러 내에 부착하는 잭 장치.

또, 본 발명은, 터널라이너의 한 원 둘레를, 각각 임의의 호 길이를 가지는 n매로 분할하고, (n-1)매의 n종류의 형틀 조합을 작성하여, 이 n종류의 조합을 원심성형 형틀드럼에 배분하여 설치하는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 형틀내 배분방법을 제공한다. 상기 n은 3이상의 정수로 한다.

본 발명은, 또, 원호형상 중공 밀폐형틀을 원호형상의 측판의 한 끝이 높고 다른 한 끝은 낮은 자세로 유지하며, 이 형틀내에 상방으로 부터 콘크리트를 투입하고, 진동을 부여하여 콘크리트가 흘러내려 충만하는 것을 촉진함과 동시에 콘크리트를 진동시켜 다진후, 형틀을 원심성형 드럼내에 부착하고, 원심력을 가하여 콘크리트를 치밀하게 한 다음, 형틀을 원심성형 드럼으로 부터 떼어내고, 형틀의 원호내면측의 흐름 방지판을 제거하여, 콘크리트 원호 내면측을 손질하여, 콘크리트 양생을 하는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트라이너의 제조방법이다.

상기 본 발명 방법을 적절하게 실시할 수가 있는 본 발명의 장치는, 원심성형 드럼과 이 드럼내에 탁찰이 자유롭게 고정하는 중고 원호형상의 여러 개의 개별라이너 형틀로 구성되며, 개별 라이너형틀은 각각 원호 외면판, 원호내면판, 2매의 직사각형 측판 및 2매의 원호형상 측판으로 이루어지는 밀폐형틀로 하고, 상기 원호내면판은 형틀 내면 주위에 일정 높이의 액자형상 여유면을 둠과 동시에 한편의 직사각형 측판 근방에 밀폐 가능한 콘크리트 투입 구멍을 형성하고, 다른 한편의 직사각형 측판 근방에 공기를 빼는 구멍을 형성하며, 또한 원호 내면판 전체를 탈착이 자유롭게 형성한 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트라이너의 제조장치이다.

원심성형 드럼의 회전 방향을 역전시키는 공정을 포함하는 것을 특징을 하는 원심성형 콘크리트의 제조방법이다.

본 발명은, 제조할 터널라이너의 외경보다 지름이 작은 원심성형 드럼내에, 원호형상으로 분할한 터널라이너의 형틀을 부착하고, 형틀내에 콘크리트를 타설하여 원심성형하여 콘크리트를 다진후, 상기 형틀을 원심성형 드럼으로 부터 떼어내고, 타설 콘크리트의 터널라이너 내경측의 여유분을 제거하는 것을 특징으로 하는 원심성형 터널라아너의 제조방법이다.

본 발명은, 개개의 형틀에 충분한 강성을 부여하고, 이것을 원심성형 드럼내에 부착하는 것을 기본 이념으로 한다. 즉, 본 발명은 원호형상의 터널라이너의 개별 형틀을 1개씩 독립적으로 형성하고, 이들 개별 형틀의 원호형상 저면판 배면에 리브를 형성하여 저면판에 충분한 강성을 부여 하며, 각 개별 형틀을 원심성형 드럼의 내면에 설치, 고정한 것을 특징으로 하는 원심성형 터널리아너 제조용 형틀을 제공한다.

본 발명은, 원심성형 드럼내에 부착하는 원호판 형사의 콘크리트라이너의 형틀 양 끝면의 외면에 돌기를 형성하고, 돌기에 맞물리게 하여서 형틀을 드럼 내벽에 유지하는 L자 후크를 드럼의 벽을 관통하여 설치하며, 상기 돌기에 L자 후크를 맞물리게 하고 풀리게 하는 로드기구를 드럼 밖에 설치한 것을 특징으로 하는 콘크리트라이너의 원심 성형용 형틀의 탈착장치이다.

원심성형 드럼의 외경에 피동치합 전도장치를 부착하고, 이 피동 치합 전도장치에 맞물리는 구동측 전도장치를 갖춘 저속회전용 보조 동력 장치를 설치하며, 이 장치를 상기 원심성형 드럼을 향해서 전진후퇴 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 콘크리트라이너의 원심성형장치이다.

본 발명은, 지름이 큰 터널라이너를 원심성형에 의하여 제조하는 기술로서, 중심축을 수직으로 하여, 이 중심축 둘레를 자전하는 원심성형 드럼내에, 원호 형상의 여러 개 터널라이너의 개별 형틀을 착탈이 자유롭게 부착하고, 터널라이너를 원심성형하는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 제조방법을 제안한다.

이를 위한 본 발명의 장치는, 중심축을 수직으로 설치한 원심성형드럼과, 이 드럼내에 착탈이 자유롭게 부착하는 원호형상 중공 밀폐형틀과, 이 드럼의 바깥둘레에 설치한 여러 개의 구동로울러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 제조장치이다.

또, 본 발명의 다른 형태는 원통을 여러 개의 원호형상으로 분할한 저면판과, 그 저면판의 둘레에 세운 측벽으로 형성된 강철제 상자 또는 FRP 상자내에, 콘크리트를 충전하여 구성한 것을 특징으로 하는 합성 터널라이너이다.

본 발명의 터널라이너는, 원심 성형에 의해서 제조하는 것이 용이한 형상으로 분할함과 동시에, 시공시에 용이하게 조립할 수가 있는 형상으로 한다. 즉, 원 둘레 전개도가 직사각형인 직 라이너와, 전개도가 사라디형인 테이퍼라이너와의 링형상의 연접체로 하고, 가령, 중심각이 90도인 2매의 직라이너와, 평균 중심각이 약 80도인 2매의 편 테이퍼 라이너와,평균중심각이 약20도인 1매의 양 테이퍼 라이너로 구성된다.

제1도는 본 발명 실시예의 터널라이너(10)을 나타내는 것으로 제1(a)도는 제1(b)도의 화살표 A-A방향에서 본 도면, 제1(b)도는 제1(a)도의 화살표 B-B 방향에서 본 도면이다. 실시예의 터널라이너(10)는 제1(a)도 도시와 같이, 중심각(β)이 90°인 직라이너(12),(12)와, 평균중심각(Υ)이 80.235°인 편 테이퍼 라이너(14),(14)와, 평균 중심각(δ)이 19.343°인 양 테이퍼 라이너(16)을 연접한 링 형상을 이루고 있다. 이 라이너는 내경 2,500mmø, 외경 2,750mmø, 두께 125mmø, 길이방향 길이 1,200mmø이다. 제1(b)도는 이와같은 링(10a, 10b, 10c)이 3열 연결되어서 원통 터널라이닝을 형성한 상태를 나타내고 있으며, 화살표(60)의 방향으로 추진하는 것이다.

제2도는 이 링(10a),(10b)의 내면의 전개도를 나타내고 있다. 이 전개도에서 직 라이너(12)는 폭 1200mm×길이 1963.5mm, 편 테이퍼라이너(14)는 폭 1200mm×긴변 1852.5mm×짧은변 1652.5mm, 양 테이퍼라이너(16)는 폭 1200mm×긴변 622.0mm×짧은변 222.0mm이다. 제2도에서 화살표(60)는 추진방향을 나타내고 있다.

제3(a)도는 제1도의 진행방향(화살표(60)의 후방에서 본 링(10a)을 나타내며, 제3(b)도는 그 후방으로 계속되는 링(10b)을 같은 방향에서 본 도면이다. 양 테이퍼 라이너(16)를 수직선에 대해서 중심각 θ=22.5° 좌우 나누어서 각 라이너를 배치한다.

제4도는 라이너(12)의 세부를 나타내는 것이며, (a)는 링의 끝면, (b)는 내면, (c)는 그 좌측 끝면, (d)는 우측 끝면을 나타내고 있다. 둘레 가장자리 측면(18),(20),(22),(24)은 인접 라이너와 장부결합하도록 요철이 형성되어 있다. 또, 결합보울트를 삽입하는 절결(30), 결합 보울트를 돌려서 넣는 인서트(32)가 형성되어 있다.

본 발명의 터널라이너는 원 둘레 죠인트 및 링 사이의 죠인트를 장부 결합함으로써 인접 라이너 서로를 용이하게 걸어 맞출 수가 있다. 또, 이 구조는 지수 효과가 크다. 또한, 라이너의 둘레 가장자리 측방부에, 즉 인접 라이너와의 맞닿는 부분에 라이너의 내주와 외주를 격리하는 띠형상의 시일재가 착좌하는 시이트를 형성하고, 시일재를 이 시이트 부분에 끼우며, 이 시일재를 결합 보울트로 눌러서 압착시킴으로써 한층 더 우수한 수밀성을 확보할 수가 있다.

제5도는 링(10a)과 링(10b)과의 맞닿는 부분 구조를 나타내고 있으며, 장부결합의 오목부(34)와 볼록부(36)가 대항해서 형성되고 있으며, 결합이 용이하다. 또, 시일부재로 고무 패킹(38)이 착좌하는 시이트(40)가 형성되고, 고무패킹(38)가 부착되어 있다. 제6도는 편 테이퍼라이너(14)와 양 데이퍼라이너(16)와의 원 둘레 결합부의 구조를 나타내고 있으며, 장부 결합의 오목부(42), 볼록부(44) 및 고무패킹(46), 그시이트(48)가 도시되고 있다. 제7도는 링(10a)과 링(10b)의 죠인트부재를 나타내고 있다. 철근(50)에 고착된 인서트(32)에 결합보울트(52)를 박아서 고정한다. 54는 결합보울트의 머리부, 56은 시이스이다. 결합보울트 부착을 위한 절결(30)이나 시이스(56)는 사전에 형성되어 있다. 제8도는 직라이너(12),(12)의 결합부, 제9도는 그 화살표 C-C방향에서 본 도면, 제10도는 편 테이퍼 라이너(14) 와 양 테이퍼라이너(16)와의 결합부를 나타내고 있다. 이들 도면에는 같은 것에 같은 번호를 붙이고 있다.

제11도는 여러개의 터널라이너를 프리스트레스를 도입해서 링 형상으로 조립하는 터널라이너를 나타낸 것이다. PC강재(70)는 각 터널라이너(10)내에, 콘크리트 타설시에 매입한 언본드 PC강재이다.

언본드 PC강재는, 콘크리트와의 부착을 방지한 표면을 가지는 PC강재이며, 합성수지 시어스나 종이 등으로 외경을 피복한 것, 윤활제 등을 표면에 도포한 것 등이 있다. 또, 본 발명에서 사용하는 PC강재는, PC강봉도 좋고, PC스트랜드도 가능하다.

PC강봉의 치수, 배열은 터널라이너의 사양, 매설장소의 조건등에 따라서 설계에 의거 결정할 수가 있으며, 한정되는 것은 아니나, 통상 외경 2∼3m, 터널길이방향 치수 1∼1.5m 정도의 터널라이너에서는, 철근농(籠)과 조합시켜, 원둘레방향으로 하나 내지 두줄이면 된다.

제11도에 도시하는 바와같이, 각 라이너(10)의 연결끝면(74) 내측의 PC강재 끝부는 라이너 내측에 구멍한 구멍(72)내에서 연결용 커플러(76)에 의해서 결합되어 있다. 이 구멍(72)중 하나는, 결합된 PC강재에 프리스트레스를 도입하는 구멍이 된다. 즉, PC강재를 링 형상으로 접속하고, 이들 PC강재를 팽팽하게 당겨서 터널라이너에 원 둘레 방향 프리스트레스를 도입한다. 이 프리스트레스를 도입하는 구멍(72)을 라이너의 내경측으로 부터 본 도면을 제12도에 도시하였다. 제12도에서는, 구멍(72)내에 노출하고 있는 언본드 PC강재(70)의 끝부 및 정착용 커플러는 종단면을 나타내고 있다.

언본드 PC강재(70)의 끝부에 밖으로 부터 끼우고, 직경이 확장, 수축 가능한 탄성재로 이루어지는 외면이 톱날 형상인 슬리이브(78)는, 화살표 C-C 방향에서 본 횡단면을 제13도에 도시하는 것처럼 원 둘레 일부를 결손한 링 형상의 단면으로 되어 있다. 이 슬리이브(78)는, 위셔(80), 너트(82)에 의해서 PC강재(70)의 끝부에 고정되어 있다. 그 외면의 톱니는 정착용 커플러(86)의 내면의 톱니와 맞물린다. 제14도는 제12도의 화살표 D-D 방향에서 본 도면이다. 잭 장치(도시하지 않음)의 턱(84)이 슬리이브(78)의 후단에 걸리고, 슬리이브 커플러(86)내로 진입시킨다. 이 진입에 의해서, 슬리이브(78)의 외면의 톱니는 커플러의 내면의 톱니면을 미끄러져 외경이 축소되고, 다음 톱니와 맞물리는 상태가 되면 외경이 확대해서, 마치 래치트와 래치트훨의 관계처럼 맞물린다.

제15도는 잭으로 PC강재의 양단을 끌어 당겨서 프리스트레스를 도입하여 정착하는 공정을 나타내고 있다. 이 아암(92)을 갖춘 잭(94)으로 이루어지는 잭장치는, 다리가 개폐하는 H형바를 갖추고, 이 H형 바가 상기 슬리이브(78)의 후단에 걸려서 PC강재(70) 양단을 화살표(90) 방향으로 끌어당겨, PC강재(70)의 양단 슬리이브(78),(78)를 상기 커플러(86)내에 정착시킨다. 실시예의 프리스트레스 콘크리트 터널라이너 구축은, 라이너의 내경측으로 부터, 링 형상의 PC강재에 프리스트레스를 도입할 수가 있고, 견고한 라이너를 형성하는 것이다.

프리스트레스 콘크리트 터널라이너는, 원 둘레에 프리스트레스를 도입함으로, 상하 하중을 받았을 때에 굽힘 모멘트의 분포가 합리화되고, 강도가 크며, 또 죠인트의 수밀성이 높다. 이 터널라이너는 본 발명의 구축 방법에 의해서 용이하게 프리스트레스를 도입하여 구축할 수가 있다. 또, 본 발명의 정착기구, 정착 잭 장치등에 의해서, 본 발명의 구축을 용이하게 행할 수가 있다.

터널라이너를 원심 성형에 의하여 제조하는 경우, 원심성형 형틀 드럼은, 터널라이너의 외경과 일치하는 내경을 가진다.

터널라이너는 원 둘레를 원호관 형상으로 분할해서 제조된다.

이 분할된 각 원호판 형상의 터널라이너는, 조립의 편의상, 축 방향으로 테이퍼를 붙인 형상 등으로 설계되며, 일반적으로 동일 형상이 아니다. 따라서 형상이 다른 터널라이너를 원심성형 형틀 드럼으로 제조시, 그 드럼 형틀내 배분을 적정하게 함으로써, 상이하는 형상의 터널라이너를 과부족 없이 제조할 필요가 있다.

본 발명에서는, 원 둘레를 n매로 분할하고, (n-1)매를 형틀 드럼에 설치하여, 이것을 n종류 준비함으로써, 상기 요구를 달성한다. n은 임의의 정수로서 가능하나, 예로서 5로하고, 1개의 라이너를 4분할 원호이하의 길이로 하여, 드럼을 상하 드럼으로 분할하고, 상하로 각각 2매씩을 배분하면 제조가 가장 용이하게 된다.

제16도는 이들 5매의 라이너중 4매를 원심성형 형틀 드럼내에 배치한 드럼의 전개도이다. 제16도는 상 드럼(100a)에 라이너 A와 k를 배분하고, 하드럼(100b)에 라이너(B),(B)를 배분한 것이다. 이와같이 하여, 표1에 표시하는 조합의 종류 1∼5로 하면된다.

일반적으로, 상이하는 형상의 5매 구성에서는 하나의 원 둘레를 4분할 원호 이하의 임의의 호 길이를 가지는 5매로 분할하고, 이것을 C,D,E,F,G로 하면, 표2와 같은 조합으로 하면 된다.

제17도는 표2의 배열의 배분을 예시한 드럼 끝면에서 본 터널라이너 배열의 모식도이다. 그리고, 표2의 배분은, 5종류의 형틀 대신에, 상드럼은 (C,D),(F,G)의 2개, 하드럼은 (E,E),(E,F),(F,G)의 3개를 갖추어서 상하의 조합을 변경시켜 5종류의 형틀을 실현하도록 하여도 좋다.

또, 터널드럼의 원호 길이를 적절하게 선정한 터널라이너를 설계함으로서, (C,D,E,F)를 제조하는 드럼 형틀과, (G)를 다수 제조하는 드럼형틀의 2종류로 배분할 수도 있다. 이 때, (G)의 원호길이가 짧은 라이너로 하면, 능률적으로 된다.

본 발명의 터널라이너 제조방법의 공정은 아래와 같다 .

(a)각각의 원호형상 중공 밀폐형틀내에 콘크리트를 충만시키고, 각각 가진 장치에 의해서 진동시켜 다진다. 이 때, 원호형상 밀폐형틀의 원호형상 측판 일단이 높고 다른 일단이 낮은 자세로 형틀을 유지하여 행한다. 이렇게 함으로써 원호형상 형틀의 일방의 직사각형 끝면 및 2개의 원호형상 측면의 콘크리트는 형틀 내면에 치밀하게 다져진 상태로 성형되고, 후공정의 원심력 다짐에서도 관성력에 기인하는 [물흐름자국]이 생기지 않는다.

(b)콘크리트가 경화되지 않은 상태에서 각각 중공 밀폐형틀을 원심성형 드럼내에 부착하여, 20∼25G(G는 중력가속도)의 가속도의 원심력으로 다진다. 이 때, 상기 진동 다지기시에 상방에 위치하고 있던 직사각형 측반이 원심성형 드럼의 회전방향 상류측에 위치하도록 형틀을 원심성형 드럼내에 부착한다. 원심력에 의하여, 콘크리트라이너의 원호형상 외면측이 압착되어, 내면측으로 물이 눌려서 나온다. 또, 회전방향 상류측의 상기 직사각형 끝면이 치밀한 상태로 성형된다. 이것은, 원호판 형상의 콘크리트라이너를 원심성형할 때에, 회전드럼의 회전에 대해서 콘크리트가 관성에 의하여 늦게 회전하는데 기인하며, 이 때문에, 콘크리트가 회전방향 상류측으로 몰려서, 회전방향 상류측 끝면의 콘크리트가 치밀한 상태로 된다.

상기(a)공정에서 다른 3면이 치밀한 상태로 성형되어 있으므로, 모든 끝면이 정밀하게 된다. 원호내면은 콘크리트가 원호 내면판으로 부터 떨어져서 틈새를 형성하고, 물이 이 틈새로 눌려서 나온다.

(c)개개의 형틀을 원심성형 드럼으로부터 떼어내고, 원호 내면판을 떼어내며, 콘크리트라이너의 원호 내면을 손질, 마무리하고, 이어서 콘크리트 양생을 한다.

본 발명 장치는, 상기 본 발명방법을 적절히 실시할 수가 있는 것으로서, 원심 성형 드럼과, 이 원심성형 드럼내에 착탈 가능한 여러 개의 개별적 밀폐 중공형틀로 구성되어 있다. 이 밀폐 중공형틀은 원호 외면판, 원호 내면판, 2매의 원호형상 측판 및 2매의 직사각형 측판을 조립한 형상으로 되어 있다.

이 조립은, 제품 콘크리트를 용이하게 형틀로 부터 떼어내어 꺼낼수가 있도록, 분리가능하게 결합되어 있다. 형틀 외면에는 원심성형 드럼에 공고하게 부착하는 부착기구가 붙어 있다.

원호내면판은 상기 탈형기구와는 별도로 단독으로 떼어내기가 가능하게 되어 있다. 또, 원호 내면판에는, 한편의 직사각형 측판 근처에 밀폐가능한 콘크리트 투입구멍이 형성되어 있다.

상기 제조방법의 (a)공정 실상에 사용하는 장치는, 원호형상 중공 및 폐형틀을, 원호형상 측판의 한편이 높고 다른 한편이 낮은 자세로 지지하여 진동을 가하는 가진장치와, 이 가진장치상으로 이동하여 상기 중공밀폐형틀에 콘크리트를 공급하는 콘크리트 공급장치를 갖춘 제조장치로서 원호형상 중공 밀폐형틀을 원심 성형기에 부착하기 전에 콘크리트라이너의 끝면을 정밀하게 성형한다.

제22도에 실시예의 콘크리트라이너 원심성형 드럼의 정면도, 제23도에 그 내면의 전개도를 예시하였다. 회전드럼의 셀(102)내에 원호형상의 콘크리트라이너 형틀(200a), (200b), (200c), (200d)이 부착되어 있다. 제19도는 원심성형 드럼의 정면도, 제20도는 형틀(200a)의 측면도를 도시하였다. 원호판 형상의 콘크리트라이너 제조용 형틀(200a)은 저면판(204), 직사각형 측판(206), 원호형상 측판(208), 원호내면판(210)으로 구성된 편평 원호형상의 중공 밀폐상자를 이루고, 원심성형드럼셸(102)에 부착부재(212)에 의해서 착탈이 자유롭게 부착되어 있다.

원호 내면판(210)은, 부착구에 의해서 측판(206),(208)에 착탈이 자유롭게 부착되도록 되어 있으며, 콘크리트 투입구멍(216)을 갖추고 있다(제20도 참조). 콘크리트 투입구멍(216)은 경칩구조로 폐지판(214)를 개폐하고, 밀폐가능하게 되어 있다.

이 콘크리트 투입구멍(216)은, 한편의 직사각형 측판 근방에 형성되며, 이 투입구멍(216)을 위로한 자세로 형틀(200a)을 유지하고, 형틀(200a)내에 콘크리트를 충만 충전시킬 수 있도록 되어 있다. 다른 끝측에는, 콘크리트의 충전효율 향상과 충전확인을 위하여 공기 배기구멍(220)을 형성하고 있다. 콘크리트 투입구멍(216)나 공기 배기구멍(220)의 형상, 개폐, 밀폐기구는 물론 경첩구조 이외의 폐지(閉止)구조로 할 수가 있다.

제21도는 원호 내면판(210)의 (a)평면도, (b)측면도, (c)정면도를 표시하였다. 원호 내면판(210)의 형틀 내면측의 주위의 측판(206), (208)과의 맞닿는 면에는, 일정 높이의 액자 형상의 돌기(222)가 형성되고, 그 돌기(222)상면은 측판(206),(208)의 상단에 대해서 여유면(224)이 형성되어 있다. 이 여유면(224)의 높이는, 형틀내에 충만하고 있는 콘크리트가 원심 다짐을 한, 외경측으로 압착되어 내경측 면이 원호 내면판(210)으로 부터 떨어져서 생성되는 공간의 높이와 대략 일치하는 치수로 되어 있다. 원심성형후, 형틀(200a)을 원심성형 드럼셸(102)로 부터 제거하고, 원호 내면판(210)을 제거한 후, 타설된 콘크리트의 면을 손질할 때, 측판(206),(208)의 상부 가장자리가 마감 처리시의 자가 되도록 한 것이다. 원심 성형에서는 콘크리트는 외주측에 치밀한 상태로 압착되고, 내주측에는 물이 눌려나와 면이 고르지 않게 됨으로 손질을 한 다음, 고온 증기 양생을 한다.

제24, 25, 26도를 참조하여 형틀(200a)내에 콘크리트를 타설하고 다지는 공정 및 그 장치에 관해서 설명한다. 도시하는 바와 같이 이 공정에서는 가진장치(230)상에 형틀(200a)을 얹고, 콘크리트 공급장치(260)로부터 콘크리트를 형틀(200a) 내로 공급하여, 진동 다짐을 한다.

가진장치(230)는 형틀(200a)을 재치하는 가로대(232)를 갖추고 있다. 가로대(232)는 일단이 핀(234)으로 지지되고, 끝부(248)는 상하 운동이 자유롭게 지지되고 있다. 즉, 승강장치(250)의 로프선단에 부착되어 있다. 가로대(232)는 바이브레이터(246)을 고착시키고 있음과 동시에, 지지프레임(236),(238)상에 가요지지체(240),(242) 즉 코일스프링, 공기스프링, 고무 등을 통해서 지지되고 있으며, 가진 효과를 높이고 있다. 콘크리트 공급장치(260)는 호퍼(262), 스크류피더(264)를 갖추고, 기둥(270)에 의해서 가진장치(230)의 상방에 설치되어 있다. 호퍼(262)는 프레임(268)위에 부설된 레일상을 차륜(272)에 의해서 전후진하고, 형틀(200a)의 콘크리트 투입구멍(216)에 콘크리트를 공급한다. 기둥(270)의 하단에는 주행차륜(272)을 갖추고, 인근의 가진장치(230a)상으로 이동할 수가 있으며, 가진장치(230),(230a)를 교대로 조업할 수 있도록 되어 있다.

콘크리트 공급장치(260)가 가진장치(230)상으로부터 대피하고 있는 상태에서, 가진장치(230)의 가로대(232)는 제24도 중에 가상선(2점 쇄선)으로 도시한 바와같이, 대략 수평자세의 가로대(232′)로 되고 있다. 크레인 등으로 형틀(200a')를 이 대략 수평자세인 가로대(232′)위에 얹고, 승강장치(250)를 작동시켜서, 가로대(232′)의 끝부(248′)를 끝부(248)의 위치까지 하강 시킨다. 이 때, 가로대(232)는 핀(234)을 중심으로 하여 회전운동하고, 가요지지체(240),(242)상에 지지시킨다. 콘크리트 공급장치(260)를 이 가진장치(230) 상방으로 이동시키고, 형틀(200a)의 폐지판(214)을 열어 투입구멍(216)로부터 콘크리트를 공급 충전한다.

이어서 폐지판(214)을 닫고, 바이브레이터(246)를 구동시켜 콘크리트의 투입 촉진을 도모함과 동시에 진동 다짐을 한다.

이 때, 형틀(200a)의 하단측 및 측면은 치밀한 상태로 다져진다. 다진후, 승강장치(250)에 의해서 가로대(232)를 대략 수평으로 복귀시키고, 형틀(200a)을 크레인 등으로 들어 올려서, 드럼 형틀 위치로 운반하여 원심성형 드럼내에 부착시켜, 원심성형 공정으로 옮겨 간다.

형틀(200a)내에 타설된 콘크리트는, 제22도 도시와 같이, 원심 성형드럼(100)의 회전방향(150)에 대해서 화살표(152) 방향으로의 관성력을 받으므로 회전방향(150)의 상류측의 형틀측판(206)에 맞닿는 부분이 치밀하게 된다. 이 측판(206) 내면에는, 시일홈 형성용 돌기 또는 장부홈 등이 형성되어 있으며, 그 부분의 콘크리트 표면이 정밀하게 형성된다. 다른 3개의 끝면은 상기와 같이, 콘크리트 투입 타설 직후에 진동 다짐 되어서 정밀한 끝면을 형성하고 있으므로, 콘크리트라이너의 모든 둘레 가장자리 끝면이 정밀하게 마무리 된다.

본 발명에 의하여 외경 2.5m, 두께 0.125m, 축 방향 길이 1.2m의 원 둘레를 부등분으로 5분할한 원호형상의 콘크리트 라이너를 제조하였다.

제24도 도시와 같이, 형틀(200a)을 조립하여 가진장치(230)의 가로대(232)상에 얹고, 원호형상 측판의 일단이 상방으로 다른 일단이 하방으로 위치하는 자세로 하고, 콘크리트 투입구멍(216)으로 부터 콘크리트를 공급하여 형틀내에 충만시켰다.

콘크리트의 배합은 다음과 같다.

시멘트량 : 350∼450kg/m

물 시멘트비 : 30∼40%

조골재 : 15mm 쇄석 800∼1000kg/m

세골제 : 전부 들에서 채취한 분쇄한 모래

세골재 비 : 40∼55%

슬럼프 : 3∼7cm

혼화재 : 150∼230kg/m

감수제 : 6∼10kg/m

가진장치(230)를 운전하여, 진동 다짐을 하였다. 이어서 형틀을 원심성형 드럼(100)에 부착하여 원심성형 하였다.

원심성형 공정은 다음과 같다.

저속(원심력의 가속도 4G) 1분

중속(원심력의 가속도 8G) 3분

중속(원심력의 가속도 14G) 3분

고속(원심력의 가속도 20G∼25G) 10분

이어서, 고온 증기양생하고, 형틀을 떼어내었다. 제품 콘트리트라이너의 콘크리트를 상세히 관찰한 바 전연 결함이 발견되지 않았으며, 외면 및 주위면이 매우 고정밀도로 성형되고, 또 아름다운 외관을 나타내고 있었다.

그리고, 상기 고속회전(20∼25G) 다짐 공정에서 형틀 드럼의 회전방향을 역전시키면, 원심성형 드럼의 회전에 대해서 콘크리트가 관성에 의하여 한쪽으로 몰리는 경향이 배제된다.

따라서, 한편의 끝면측에 [물흐름자국]을 발생시키는 등의 상기 결함은 전연 생기지 않게 되었다.

본 발명에 의하면, 원호판 형상의 콘크리트라이너를 원심성형하는 경우에, 라이너 둘레 가장자리의 콘크리트면을 정밀한 치수로 치밀하게 성형할 수가 있어, 품질 특성이 높은 신뢰성에 뛰어난 콘크리트라이너를 제조할 수가 있다. 또, 형틀 내로의 콘크리트 공급은 원심성형 드럼내에서 하는 것이 아니라, 콘크리트 공급장치에 의해서 형틀내로 확실하게 공급하므로, 형틀밖으로 흐르는 콘크리트가 없게 된다. 따라서, 수율이 향상되고, 원심성형 드럼의 산란하는 콘크리트 제거, 청소가 불필요하고, 유지관리가 용이하게 된다.

다음에. 지름이 큰 터널라이너를 지름이 작은 원심성형 드럼으로 제조하는 방법에 관해서 설명한다.

원심성형 드럼내에, 이 드럼의 반경보다 큰 반경을 가지는 별개의 형틀을 부착한다. 이 형틀내에 콘크리트를 타설하고, 원심력을 부여하여 다지면, 형틀 저면판의 반경을 외경으로 하고, 드럼 중심으로부터의 반경을 내경으로 하는, 두께가 불균등한 콘크리트가 된다. 이 콘크리트가 아직 굳기전에 형틀과 함께 원심성형 드럼으로부터 밖으로 꺼내고, 콘크리트의 내경측 여유분을 깎아냄으로서, 경이 큰 터널라이너를 제조한다.

터널라이너의 형틀을 원심성형 드럼으로부터 꺼내어 콘크리트를 가공하므로, 가공이 용이하고 정확하다. 또, 원심성형 드럼에 다른 형틀을 부착하여서 다음 제품의 원심성형을 행할 수가 있으므로, 터널라이너의 고능률 제조가 가능하다.

아직 굳지 않은 콘크리트를 깎아내는 것은 용이하다. 원심성형에서는, 내경측에 결함이 생기는 일이 있으므로, 내경측의 여유분을 제거하는 것은 바람직한 일이다.

본 발명 방법에 의하면, 동일한 원심성형 드럼을 사용해서, 여러종류의 직경을 가지는 터널라이너를 제조할 수가 있고, 설비비용의 절감효과가 크다.

제27도는 본 발명의 터널라이너 제조에 사용하는 원심성형 드럼의 설명도, 제28도는 여유분 제거공정의 설명도이다.

내경 2R=3m의 원심성형 드럼(100)내에 , 외경 2R=4m의 평판 원호형상의 터널라이너의 형틀(200a, 200b, 200c)을 보강판(314), 장착부착구(316)를 통해서 부착하였다. 형틀은 저면판(310), 측판(312)로서 이루어지며, 그 상면은 내경2R이다. 이 형틀 상면(318)에 보조형틀(324)을 얹었다. 보조형틀(324)은, 형틀(200a)의 상면(318)에 일치하며, 이 상면(318)에 틈없이 밀착하는 틀체이다. 형틀(200a)내에 콘크리트를 타설하면서, 원심성형 드럼(100)을 회전시키면, 형틀(200a)내에는, 저면판(310)의 면을 외경면으로 하고, 드럼(100)의 중심으로부터 동일한 반경 R의 상면(320)을 가지는 콘크리트 성형물을 얻는다.

이 콘크리트 성형물을, 원심 다짐완료 시점에서, 형틀(200a)과 함께 원심성형 드럼(100)으로부터 떼어낸다. 원심성형 드럼(100)으로부터 떼어낸 형틀(200a)은, 제28도와 같이, 가로대(328)상에 얹는다. 이어서, 보조형틀(324)를 위방향으로 제거한다.

형틀(200a)의 형틀 상면(318)을 따라서 스크레이퍼, 회전절삭칼, 와이어 브러시등으로 여유부(322)를 깎아내어 제거한다.

이 때, 콘크리트는 다진 후 아직 굳지 않은 상태이므로, 여유부(322)의 제거는 용이하다. 그 후 통상적인 공정에 따라서 콘크리트 양생, 형틀제거를 하여 제품 터널라이너를 얻는다.

실시예의 제조방법에 의하면, 외면이 치밀하고 내면이 깎여진 양질의 콘크리트로 이루어지는 지름이 큰 터널라이너를 지름이 작은 원심성형 드럼을 사용해서 용이하게 제조할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 터널라이너의 제조장치에서, 형틀을 원심성형 드럼에 부착하는 수단에 관해서 설명한다.

형틀의 양 끝면에 걸리는 후크를, 형틀의 외면에 설치한 돌기에 한동작으로 걸리고 풀리게 하므로서, 낙하, 처짐등이 생기지 않도록 형틀을 유지할 수가 있다. 따라서, L자 후크를 요동시킴과 동시에 일정위치에 정지를 시키도록 조작로드에 맞물리게 하였다.

이 조작로드는, 정, 역 나사를 갖춘 회전로드로 하고, 정,역 나사에 너트를 나사맞춤시키며, 이 회전로드를 정,역전 정지시키고, 이 너트에 L자 후크를 걸어서 요동시킨다.

정, 역 나사는 로드의 정, 역전에 따라서, 너트를 서로 근접하는 방향 또는 떨어지게 하는 방향으로 이동시킨다. 따라서, 이 너트와 맞물려있는 L자 후크는 형틀의 양 끝면에 근접하는 방향 또는 떨어지는 방향으로 동작한다. 또 이 회전로드는 정지시켜 놓으면, 너트는 그 위치에 로크되어 있는 상태를 유지한다.

제29도는 드럼(100)의 종단면을 나타내는 것이며 형틀유지기구 부분을 나타낸다. 제30도는 제29도의 부분 확대도이다.

원호형상의 콘크리트라이너 형틀(370)은 원심성형 드럼(100)의 벽(350)내면에 부착된다. 형틀의 양측 끝판(372)에는 돌기(374)가 형성되어 있다. L자 후크(352)는, 이 돌기(374)와 맞물려서 형틀(370)을 드럼(100)의 벽(350)내면에 유지한다. 또 끝판(372)의 드럼축 방향으로 처지지 않도록 유지한다.

L자 후크(352)는 드럼(100)의 벽(350)을 관통하여 설치되어 있으며, 중앙부를 핀(354)으로 회전운동이 자유롭게 지지하고, 다른 일단(356)은 U홈이 너트(358)의 핀(360)에 걸어맞추고 있다. 너트(358)는 로드(362)의 나사와 나사맞춤되고 있으며, 로드(362)를 그 끝부(364)에서 틀어 돌리면 너트는 이 로드위를 전진, 후퇴한다.

따라서, L자 후크(352)는, 형틀(370)의 돌기(374)와 맞물리는 위치와, 맞물림을 개방한 위치(352a)와의 사이를 요동한다.

본 발명의 콘크리트 라이너의 원심성형 장치는 원호형상의 형틀을 원심성형 드럼내에 원터치로 부착, 떼어낼 수가 있으며, 또 확실하게 유지할 수가 있다. 따라서, 힘을 절약할 수 있으며, 콘크리트라이너의 생산능률 향상에 기여하는 바가 크다.

다음에 콘크리트라이너의 원호형상 형틀을 원심성형 드럼내에 부착하고, 떼어낼 때에, 원심성형 드럼을 조금씩 회전시킴과 동시에, 임의의 위치에 안전하게 정지시키는 장치에 관해서 설명한다.

본 발명에서는, 콘크리트를 충전한 형틀을 원심성형 드럼내에 부착해서 원심성형한다. 이 형틀부착공정에서는, 원둘레의 중량 분포가 언벨런스로 되어 있는 원심성형 드럼을 안전하게 조작할 수 있도록 한다.

이 때문에, 드럼과 구동장치와의 사이의 전도장치는 슬림이 생기지 않는 장치, 즉 피니온과 평기어로 한다. 평기어는, 구조상 이(齒)대신에 원둘레에 로울러핀을 배치한 핀로울러 기어로 하며 제작도 용이하여 바람직하다. 이 때, 피니온을 스프로키트형이 된다. 이 보조구동장치는 드럼을 고속회전시킬 필요는 없으므로, 작은 동력으로 족하다. 단, 드럼의 언벨런스에 의한 회전운동 토오크 보다 큰 토오크를 출력가능하다는 것과, 정지하였을 때 드럼의 중량 언벨런스를 유지하는 유지기구, 즉 역전방지장치나 회전방지장치를 갖출 필요가 있다.

이와같은 장치는, 정지시에 피동측으로부터 구동측을 회전시키는 것을 방지하는 장치, 즉 블레이크 장치, 래치트 역전방지장치, 웜휠 시스템등 적절한 장치를 사용할 수가 있다.

또, 이 구동장치는, 형틀부착, 떼어냄, 혹은 원심성형 드럼의 보수등의 경우를 제외하고, 원심성형 드럼과의 맞물림을 해제하여, 분리시켜둘 필요가 있다. 이 때문에. 이 보조구동 장치 전체를 예컨대 나사식이송장치등을 사용해서 전진후퇴 가능하게 하여 둔다.

제31도는 본 발명의 실시예를 나타내는 원심성형 드럼(100)의 정면도이다. 제32도는 드럼(100)의 측면도, 제33도는 보조동력장치(410)의 평면도이다. 드럼(100)은 런너훨(400)상에 재치되고, 도시하지 않은 회전장치에 의해서 고속회전을 하게 되어, 콘크리트 라이너를 원심성형한다. 콘크리트 라이너는 도시하지 않은 원호형상 형틀을 이 원심성형 드럼(100)내부에 부착한다.

이 드럼의 바깥 둘레에 핀 로울러기어(402)가 부착되어 있다.

저속회전용 보조동력장치(410)은 핀로울러기어(402)와 맞물리는 스프로케트(412)를 가지며, 감속 전동기(414)에 의해서, 스프로케트(412)를 회전시킨다. 이 감속전등기(414), 스프로케트(412)는 프레임(416)상에 재치되고 있으며, 프레임(416)은 베이스프레임(418)상을 전진후퇴한다. 이 전진후퇴기구는 모터(426)로부터의 회전에 의해서 스프로케트(422)를 회전시키므로서, 나사(420)를 회전시키는 나사식의 전진후퇴 기구이며, 프레임(416)은 화살표(424)로 표시하듯이 전진후퇴한다.

실시예 장치는, 보조동력장치(410)를 용이하게 원심성형 드럼의 핀로울러 기어와 맞물리게 할 수가 있고, 언밸런스인 드럼을 소망 각도만큼 회전시켜 그 자세로 유지시킬 수가 있으므로, 형틀 부착, 떼어내기를 안전하게 능률적으로 실시할 수가 있다.

또한, 중심축을 수직으로 하고, 수평으로 회전하는 원심성형 드럼에 관해서 설명한다. 종래의 원심성형 드럼은 회전축이 수평으로 되어 있으며, 수직면 내에서 회전하도록 되어 있다. 이 경우, 원심성형 드럼은 바깥둘레에 길이방향으로 간격을 두고 여러 개의 강철제 타이어를 부착하고, 이 타이어를 각각 2개의 받침로울러로 받아서 회전한다. 2개의 받침로울러는 수직하물과 함께 수평하물도 받으며, 가혹한 조건하에서 사용된다.

이와같은 원심성형 드럼에서는, 드럼의 변형을 방지하기 위하여 강성높은 구조를 필요로 한다. 터널라이너의 원심성형에서는, 중력의 가속도의 수 10배의 가속도를 콘크리트에 부여한다.

콘크리트는 원심성형 드럼내에 불균등하게 설치되어 있으므로, 드럼 원 둘레에 따르는 원심력의 작용은 현저한 언벨런스를 발생시켜 드럼을 변형시킨다. 이 변형을 방지하기 위하여 드럼의 강성을 높이지 않으면 안된다.

이에 비하여 본 발명의 원심성형 드럼은 중심축을 수직으로 하고 수평면내에서 회전하므로, 드럼의 수직 하중을 여러개의 받침로울러로 지지할 수가 있고, 드럼의 변경방향 즉, 원심력의 작용방향 하중도 여러개의 받침로울러 겸 구동로울러로 받을 수가 있으므로, 드럼내에 설치한 콘크리트가 불균형인 경우라도 강성이 높은 중장비의 드럼을 필요로 하지 않는다. 또 불균형을 균일화시키기 위한 카운터웨이트의 부착등을 요하지 않는다.

따라서, 지름이 큰 고속회전 드럼을 용이하게 제작할 수가 있다.

따라서, 이것을 사용하여 지름이 큰 터널라이너를 제조할 수가 있다.

또, 드럼의 상방이 개방되고 있으므로, 형틀의 부착, 떼어내기가 용이하다.

제34도는 이와같은 실시예의 원심성형 드럼(100)의 평면도이다.

원호형상의 개별형틀(200a,200b,200c,200d)은, 각각 원호판형상의 저면판과, 터널라이너의 4주를 둘러싸는 둘레가장자리 측판과 원호판 형상의 내면판이 일체로 조립되어서 중공 밀폐형틀을 구성하고 있으며, 원심성형 드럼셀(430)의 내면에 부착되어 있다. 이 부착부는 드럼셸(430)의 바깥둘레에 감은 형강 플랜지(432)에 의해서 보강되고 있다.

드럼셸(430)의 바깥둘레에는, 타이어(434)가 설치되어 있는데, 드럼셸(430)은 특별히 강성을 높이기 위한 중장비의 보강을 하고 있지 않다.

타이어(434)는 수직하중을 받는 여러개의 받힘로울러(436)에 의해서 지지되고 있다. 또 타어어(434)는 그 바깥둘레에 설치한 구동로울러(438)에 의해서 반경방향이 지지되고 있다. 구동로울러(438)는 도시하지 않은 누름장치에 의해서 드럼의 반경방향 바깥측으로부터 타이어(434)에 눌리고, 도시하지 않은 구동장치에 의해서 회전되며, 타이어(434)를 수평회전 시킨다. 구동로울러(438)는 최소한 드럼의 중심각 180도의 위치에 2개 설치된다. 드럼의 중심에 대해서 대칭인 위치에 각각 쌍으로 여러 개를 설치하면 적절하다.

개별적인 터널라이너의 형틀, 즉 형틀(200a)은, 제 20도에 도시하는 것을 사용하면 좋다.

이 장치를 사용하면, 강성이 큰 중장비의 드럼셸을 필요로 하지 않으며, 형틀의 조입, 착탈도 용이하고, 치수가 정확한 양질의 터널라이너를 용이하게 제조할 수가 있다. 특히 지름이 큰 터널라이너의 원심성형을 용이하게 하는 것이 가능하게 되었다.

본 발명의 합성 터널라이너에 관해서 설명한다. 이 합성터널라이너는, 저면판과, 그 저면판의 4주에 세운 측벽으로 형성된 강철제 또는 FRP 상자내에, 콘크리트를 충전하여 구성한 것이다.

이 합성 터널라이너의 외경 및 측단면은 강판 또는 FRP에 의해서 피복되고 있으며, 강성이 높고 강인성이 뛰어나며, 라이너 서로의 이음매의 시일성이 우수하다. 또, 상자는 일체로 된 것 이므로 콘크리트를 원심성형할 때 페이스트가 새는 일이 없고, 치밀한 형상의 콘크리트 제품을 얻을 수가 있다.

이 합성 터널라이너의 제조시에는, 강철제 또는 FRP제의 상자내의 임의의 뒤벨 근이나 리브등을 고정할 수가 있고, 철근량의 절약이 가능하며, 철근가공, 부착을 필요로 하지 않는다. 또 경우에 따라서는, 콘크리트의 배합을 빈배합으로 하여 안가로 제조할 수가 있으며, 또, 경우에 따라서는 노 슬럼프의 즉시 탈형 콘크리트에 의해서 공고한 콘크리트를 용이하게 제조할 수도 있다.

원심성형 드럼내에 강철 또는 FRP제의 상자를 서로 맞닿게 하여 배치하고, 한 원둘레분의 라이너를 한번에 제조할 수가 있다. 또, 강철 또는 FRP제의 상자를 접속 보울트로 접속해서 조립하고, 이것을 1개조의 원둘레라이너로 하므로서, 터널라이너로 조립시, 같은 접속수단으로 결합할 수가 있고, 원심성형드럼내에서 제조하였을 때와 같은 배열의 원둘레라이너를 얻을 수가 있다. 이 사실은 조립 시공시의 작업을 크게 경감시킨다.

제35도는 본 발명의 합성 터널라이너(500)의 모식단면도이다.

강철제 또는, ERP제의 원형상의 저면판(502)의 4주에 라이너의 두께에 상당하는 높이의 측벽(506)을 세운 상자 내주에 콘크리트(504)를 충전하여 상자와 콘크리트를 일체화한 것이다. 제 36도는 이와같은 터널라이너의 사용상태를 나타낸 것이며, 여러개의 라이너(500)를 원통형상으로 결합해서 사용한다. 제36(a)도는 정면도를 나타내고, 5매의 라이너(500)를 사용하여, 원통을 형성하고 있으며, 제36(b)도는 그 종단면도로서, 3개의 링(10a,10b,10c)을 연결한 상태를 나타내고 있다.

제37도는, 합성터널라이너가 인접하는 링(10a,10b)의 결합부 구조를 나타낸 것이다. 링의 원둘레방향 결합부도 같은 결합방식으로 되어 있다. 제37도에서 콘크리트(504)를 제외한 상태는, 콘크리트 타설전의 형틀 조립시의 상태와 같다. 즉, 저면판(502)에 다수의 뒤벨 근(510)을 부착하고, 또 측벽(506)에, 인서트(514)를 부착장식을 통해서 부착하며, 여기에 맞추어서 인접하는 측벽(506)에 시이스(518)를 부착하고, 이 시이스(518)를 통해서 보울트(516)를 인서트(514)에 나사맞춤시킨다. 이에 의해서, 인접하는 강철제 상자를 결합한다.

보울트(516)의 머리부분에는 콘크리트의 절결(520)을 형성하도록 부분적인 형틀을 설치하여 보울트(516)를 떼어낼 수 있도록 한다. 이 절결(520)을 형성하는 부분적인 형틀은 보울트(516) 또는 저면판(502)에 고정하여 두면된다.

콘크리트 타설후, 보울트(516)를 풀어서 제품을 원심성형 드럼으로부터 꺼낸다. 제품을 현장에서 조립할 때에는, 제37도와 같이, 제조시와 같은 조합으로 동일 보울트에 의해서 결합할 수가 있다.

Claims (17)

1. 원호형상 중공 밀폐형틀을 원호형상의 측판의 한끝이 높고, 다른 끝이 낮은 자세로 유지하고, 이 형틀내에 상방으로부터 콘크리트를 충전하고, 진동을 부여해서 콘크리트를 부어넣는 충전을 촉진함과 동시에 콘트리트를 진동하여 다진후, 이 형틀을 원심성형 드럼내에 장착하며, 원심력을 가하여 콘크리트를 치밀하게 만들고, 이어서 형틀을 원심성형 드럼으로부터 떼어내고, 이 형틀의 원호 내면측의 흐름방지판을 제거하고, 콘크리트의 원호 내면측을 마무리하며, 콘크리트 양생을 하는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트 라이너의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 형틀의 콘크리트 투입측의 직사각형의 측판을 원심성형 드럼의 회전방향 상류측에 위치하도록 원심성형 드럼에 부착하는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트라이너의 제조방법.
3. 원호판 형상부재의 원심성형 콘크리트를 제조함에 있어서, 드럼의 회전방향을 역회전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트 제조방법.
4. 제조할 터널라이너의 외경보다 지름이 작은 원심성형 드럼내에, 원호 형상으로 분할한 터널라이너의 형틀을 부착하고, 이 형틀내에 콘크리트를 타설하여 원심성형하며, 콘크리트 다짐후 상기 형틀을 원심성형 드럼으로부터 떼어내고, 타설콘크리트의 터널라이너 내경측의 여유분을 제거하는 특징으로 하는 원심성형 터널라이너의 제조방법.
5. 원심성형드럼과 이 드럼내에 착탈이 자유롭게 고정하는 중공 원호형상의 여러개의 개별 라이너 형틀로 이루어지며, 이 개별 라이너 형틀은 각각 원호 외면판, 원호 내면판, 2매의 직사각형 측판 및 2매의 원호형상측판으로 이루어지는 밀폐형틀로 하고, 상기 원호내면판은 형틀 내면 주위에 일정 높이의 액자형상 여유면을 설치함과 동시에, 한쪽의 직사각형 측판 근방에 밀폐가능한 콘크리트 투입개구를 설치하고, 다른 한쪽의 직사각형 측판 근방에 공기 배출구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트라이너의 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 원호형상 중공 밀폐형틀을, 원호형상 측판을 한끝이 높고 다른끝이 낮은 자세로 지지하여 진동을 가하는 가진장치와, 이 가진장치상으로 이동하여 상기 중공밀폐형틀에 콘크리트를 공급하는 콘크리트 공급장치를 갖춘 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트 라이너의 제조장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 가진장치의 가진력(加振力)이 중력의 가속도의 3∼5배인 것을 특징으로 하는 원심콘크리트라이너의 제조장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 가진장치는 여러대의 불평형 하중회전형 가진장치로 하고, 회전방향을 상기 원호형상 측판 우측 아래에서 보아 우회전한 것을 특징으로 하는 원심성형 콘크리트라이너의 제조장치.
9. 원호형상의 터널라이너의 개별형틀을 1개씩 독립적으로 형성하고, 이 4개별형틀의 원호형상의 저면판 배면에 리브를 설치하여 이 저면판에 강성을 부여하며, 이 각 개별형틀을 원심성형 드럼내면에 설치 고정한 것을 특징으로 하는 원심성형 터널라이너 제조용 형틀.
10. 콘크리트라이너의 원심성형 드럼외경에 피동치합 전도장치를 부착하고, 이 피동치합 전도장치와 맞물리는 구동측 전도장치를 갖춘 저속회전용 보조동력장치를 설치하며, 이 보조동력장치를 상기 원심성형드럼을 향해서 전진후퇴 가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 콘크리트라이너의 원심성형 장치.
11. 상기 제10항에 있어서, 상기 치합전도장치는 피니욘과 맞물리는 평기어인 콘크리트라이너의 원심성형장치.
12. 상기 제10항에 있어서, 상기 치합전도장치는 스프로켓과 맞물리는 핀로울러 기어인 콘크리트라이너의 원심성형장치.
13. 수직 중심축 둘레도 자전하는 원심성형 드럼내에, 원호형상의 여러개의 터널라이너의 개별적인 중공 밀폐형틀을 착탈이 자유롭게 부착하고, 터널라이너를 원심성형하는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 원호형상 측판을 직립시킨 자세로 원호형상 증공 밀폐형틀을 유지하고, 이 형틀내에 콘크리트를 가득 채우며 진공다짐을 한 다음, 이 형틀을 상기 원심성형 드럼내에 부착하여, 터널라이너를 원심성형하는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 제조방법.
15. 중심축을 수직으로 설치한 원심성형 드럼과, 이 드럼내에 착탈이 자유롭게 부착하는 원호형상 중공 밀폐형틀과, 이 드럼의 바깥둘레에 설치한 여러 개의 구동로울러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널라이너의 제조장치.
16. 원호형상의 저면판과, 이 저면판의 4원둘레에 세운 측벽으로 형성된 강재 상자 또는 FRP상자내에, 콘크리트를 충전한 것을 특징으로 하는 합성 터널라이너.
17. 원둘레방향으로 분할된 여러개의 세그먼트 형상의 상자를 원심성형장치의 드럼내에 서로 결합하여 고정하고, 상기 상자내에 콘크리트를 타설하여 원심성형하여 양생후, 상기 상자와 콘크리트와의 일체 성형품을 원심성형장치의 드럼으로부터 즉시 탈형하는 것을 특징으로 하는 합성터널라이너의 제조방법.