KR100683558B1 - 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오픈형 배수로를 시공함에 있어서 기계화를 통한 시공성을 향상시키고, 이음부에서의 누수를 방지하며, 외관을 미려하게 하고, 연속 시공으로 인력과 설비 및 공기를 단축하여 원가를 절감할 수 있도록 할 목적으로 안출된 것으로 배수로 설치 위치를 정리하고 철근을 배근하는 철근 배근단계와; 배수로의 노출되는 표면 형성을 위한 스크리드와, 내부 배수구 형성을 위한 포밍관의 삽입을 위한 안내관과, 배수로 표면으로부터 내부 배수구까지 연결되는 오픈홈을 형성하기 위한 스크리드가 구비된 타설장치가 장치된 콘크리트 휘니셔를 사용하여 상기 타설장치를 배근부에 세팅하는 콘크리트 휘니셔 세팅단계와; 타설장치로 콘크리트를 공급하고 콘크리트 휘니셔를 진행시켜 콘크리트를 연속적으로 타설하고, 이에 병행하여 콘크리트 경화후 제거 가능한 포밍관을 안내관에 연속 삽입하여 안내관에 의해 형성된 공간에 포밍관이 삽입 고정되도록 하는 콘크리트 타설단계와; 콘크리트의 경화후 포밍관에 의해 닫혀 있는 오픈홈을 개방하여 오픈홈과 내부 배수구를 개통시키는 단계; 를 포함하는 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법과 타설장치를 제시한다.

터널, 주배수관, 오픈형 주배수관

Description

터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법 및 장치{ DRAINAGE WAY CONSTRUCTION METHOD AT TUNNEL SITE AND IT'S DEVICE }

도 1a 내지 도 1d 는 종래 터널 배수로 또는 배수관 구조도

도 2 내지 도4은 본 발명에 의한 오픈형 배수로의 현장타설 상태도

도 5a 는 타설장치의 구조도

도 5b 는 도5a의 A-A 부 단면도

도 5c는 도5b의 B-B부 단면도

도 6은 본 발명에 의한 타설장치를 이용한 시공 상태도

*.주요 부호의 설명

a.콘크리트 휘니셔 b.타설장치

c.컨베이어 d.믹서트럭

e. 바이브레이터 f. 수평 붐(boom)

10.본체 11.투입구 12.콘크리트 수납실

20.부착구 30.바이브레이터 부착구 31.막대

40.포밍부 41.퍼스트 스크리드 42.휘니시 스크리드

43.측판 44.오픈홈 스크리드 45.유도관

본 발명은 터널내에 시공되는 배수로의 시공방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세히는 터널 내 노변에 설치되는 오픈형 주 배수로를 콘크리트 휘니셔와 포밍관을 이용하여 현장에서 연속 시공하는 시공 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상, 터널 시공은 천공, 라이닝 콘크리트 타설, 공동구 및 배수구 시공, 도로 포장 순으로 이루어진다.

터널에 설치되는 주 배수로(또는 배수관, 이하 배수로로 통일함)는 라이닝 배면의 배수관을 통하여 집수된 지하수, 노면을 타고 흘러 들어온 우수 등을 집수하여 배출시키기 위한 것으로 노면 포장 전 단계에서 공동구와 함께 노변 양 측변에 형성된다.

이와 같은 배수로는 원형 또는 사각형 관 구조(도 1a), 상부 전부가 오픈된 채널구조(도 1b), 원형관의 상부 일부만 개방되는 오픈형 구조 (도 1c) 등이 있다. 설치공법으로는 현장에서 거푸집을 설치하고 현장타설 방법으로 시공하는 방법과, 외부에서 블럭을 형성한 후 이를 현장으로 운반하여 현장에서 조립 설치하는 방법이 있다.

관 구조의 배수로는 관을 매설하는 형태로 시공하기 때문에 거푸집 내부에 관을 넣고 콘크리트를 타설하는 방법으로 시공하기 때문에 시공이 비교적 용이한 반면에 일정간격으로 형성된 집수정에서만 우수나 침출수등의 집수가 이루어짐으로 집수 능력이 떨어지는 등의 단점이 있고, 이물질 등에 의해 관이 막힐 때 이를 제거하여 개통시키기 곤란한 단점이 있다.

오픈형 채널(channel)구조는 집수가 용이하고, 이물질 등의 제거 관리가 용이한 장점이 있으나 개방부에 콘크리트 덮개 또는 금속제 덮개를 씌워 주어야 하고, 상기 덮개는 파손이 쉬워 유지 관리비용이 증대되는 단점이 있다.

내부 관의 상부 일부만 개방되는 오픈형 배수관은 중심부에 원형의 배수구(141)가 형성되고, 상기 배수구의 상부에 오픈홈(142)이 형성되어 상부 일부분이 개방되는 구조로서 기존의 오픈 채널구조와 같이 집수능력이 우수하고, 개방된 오픈홈을 통하여 각종 이물질을 쉽게 제거할 수 있는 이점이 있을 뿐만 아니라 상부 일부만 개방됨으로서 별도의 덮개를 설치할 필요가 없고, 내구성이 강하여 유지 관리비용과 노력을 절감할 수 있는 이점이 있어 최근 배수관 구조에 널리 적용되고 있다.

이와 같은 오픈형 배수관은 도 1d에 도시된 바와 같이, 외부에서 역 "Ω" 형 폼(143)과 거푸집(144)에 철근(150)을 배근한 후 콘크리트를 부어 성형하고, 굳은 상태에서 상기 폼을 이완시켜 측방향으로 빼내는 방법으로 3 ~ 4m 길이의 블럭을 성형한 후 상기 블럭을 현장으로 운반하여 연속적으로 붙이는 방법으로 시공하거나 아니면 현장에 직접 거푸집을 설치하여 현장에서 콘크리트를 타설하는 방법으로 시공한다.

그러나 현장콘크리트 타설법은 내부의 배수구와 오픈홈 형성을 위해 사용되는 역 "Ω" 형 폼을 성형 후 제거하기 위해서는 2 ~ 3m의 짧은 구간 콘크리트를 타설하고, 어느 정도 굳은 후 폼을 제거하고 다음 구간을 타설하는 방법으로 시공이 이루어짐으로 공기가 많이 들고 복잡하며, 인력을 효율적으로 운용할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 대부분의 오픈형 배수관은 외부에서 오픈형 배수관을 블럭형태로 성형하고, 이를 현장으로 운반하여 조립 설치하는 방법이 적용되고 있다. 그러나, 상기한 방법은 상기한 오픈형 배수관을 적용하기 위해 콘크리트 블럭 성형장소를 따로 구비하고, 특수하게 제조된 폼을 사용하여야 하며, 블럭 성형 단계 및 설치단계에서 많은 인력이 필요하고, 운반에 따르는 인력과 비용 및 파손의 문제가 발생하는 단점이 있었다. 또한, 상기한 방법은 블럭 연결부가 매끈하게 처리되지 않고, 이음부에서 누수가 발생하기 쉬워 시공 단계에서 고도의 주의와 숙련공을 요하고, 주기적으로 누수방지작업을 수행하여야 되는 등 유지 관리에 많은 노력을 요하고, 전체적으로 공기가 길고 공비가 많이 드는 단점이 있었다.

본 발명은 오픈형 배수관을 시공함에 있어서 현장 콘크리트 타설 방식으로 직접 연속적으로 시공하는 방법 및 그에 따른 장치를 제공함으로서 기계화를 통한 시공성을 향상시키고, 이음부에서의 누수를 방지하며, 외관을 미려하게 하고, 연속 시공으로 인력과 설비 및 공기를 단축하여 원가를 절감할 수 있도록 할 목적을 갖 는다.

이를 위하여 본 발명은 배수로 설치 위치를 정리하고 철근을 배근하는 철근 배근단계와; 배수로의 노출되는 표면 형성을 위한 스크리드와, 내부 배수구 형성을 위한 포밍관의 삽입을 위한 안내관과, 배수로 표면으로부터 내부 배수구까지 연결되는 오픈홈을 형성하기 위한 스크리드가 구비된 타설장치가 장치된 콘크리트 휘니셔를 사용하여 상기 타설장치를 배근부에 세팅하는 콘크리트 휘니셔 세팅단계와; 타설장치로 콘크리트를 공급하고 콘크리트 휘니셔를 진행시켜 콘크리트를 연속적으로 타설하고, 이에 병행하여 콘크리트 경화후 제거 가능한 포밍관을 안내관에 연속 삽입하여 안내관에 의해 형성된 공간에 포밍관이 삽입 고정되도록 하는 콘크리트 타설단계와; 콘크리트의 경화후 포밍관에 의해 닫혀 있는 오픈홈을 개방하여 오픈홈과 내부 배수구를 개통시키는 단계; 를 포함하는 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법을 제시하고, 상기한 방법을 실시하기 위하여 콘크리트 휘니셔에 장착 사용하는 타설장치를 아울러 제시한다.

본 발명에서 배근단계는 배수로의 설계강도를 확보하기 위하여 철근을 배근하는 단계로 표준시방서에 기재된 바대로 좌우 대칭을 이루도록 횡방향 철근과 이를 엮어 일체로 묶어주기 위한 종 방향 철근을 배근하는 단계이다.

콘크리트 휘니셔 세팅단계는 콘크리트 휘니셔의 주행 경로를 정지(整地)하고, 타설장치를 철근 상에 위치하도록 조정하며, 설계 구배로 진행할 수 있 도록 안내센서등을 설치하고, 콘크리트 공급을 위한 컨베이어 등을 타설 가능한 상태로 조정하는 단계이다.

상기에서 타설장치는 콘크리트 휘니셔에 장착되어 배수로의 기본 형상을 연속적으로 성형 형성하기 위한 장치로서 배수로를 구성하는 배수구의 외경이나 오픈홈의 설계 치수에 맞게 다양한 구조로 실시될 수 있으며, 배수로의 단면 형상과 동형의 포밍부(또는 이동 거푸집)가 포함된 구조를 갖는다. 상기한 타설장치는 배수로의 노출되는 표면 형성을 위한 스크리드와, 내부 배수구 형성을 위한 포밍관의 삽입을 위한 안내관과, 배수로 표면으로부터 내부 배수구까지 연결되는 오픈홈을 형성하기 위한 스크리드가 구비되고, 콘크리트 타설시 적정 다짐압을 가할 수 있도록 바이브레이터 등이 구비된 구조가 사용된다.

콘크리트 타설단계는 타설장치에 콘크리트를 공급하고 콘크리트 휘니셔를 진행시켜 콘크리트를 연속적으로 타설하는 공정과, 이에 병행하여 이루어지는 포밍관 삽입공정으로 이루어진다.

콘크리트의 연속 타설공정은 타설장치에 콘크리트를 채워 포밍부로 투입되도록 한 상태에서 단지 콘크리트 휘니셔를 전진시키는 과정으로 이루어지며, 이에 의해 철근을 감싸는 타설장치의 포밍부로 콘크리트가 공급되어 배수로의 형상이 연속 성형된다. 타설장치의 진행에 의해 공동화된 내부 배수구 형성 공간에는 콘크리트 타설과 병행하여 안내관 내부로 삽입된 포밍관이 자리 잡아 콘크리트 경화 전 내부 거푸집으로 작용한다.

시공과정에서 안내관의 외경과 포밍관의 외경 차이에 의한 포밍관 외측의 공 동화 현상을 없애기 위해 상기 타설장치에 형성된 안내관의 후단은 포밍부 내에 설치되도록 함이 바람직하며, 이에 의해 안내관이 포밍관으로 대체되는 순간에 바이브레이터에 의한 다짐압의 영향권 하에 있게 되어 포밍관 외측으로 공극 없이 콘크리트가 채워지고 배수구의 연속성이 유지된다.

상기에서 사용된 포밍관은 콘크리트 타설시 타설압력을 견딜 수 있고, 타설된 콘크리트가 굳은 후에는 용이하게 제거할 수 있도록 고무관, 플라스틱관 또는 지관(紙管)이 사용되며, 고무관이나 플라스틱관은 이음부 없이 연속적으로 삽입할 수 있고, 지관을 사용할 경우에는 대략 2 ~ 5m 길이를 양단이 맞닿도록 안내관 내부에 연속 삽입하거나 철근 내에 지관을 가(假)배치한 상태에서 테이프로 감아 연결하거나 내경에 삽입되는 연결용 지관을 사용하여 연속적으로 연결하는 방법으로 사용된다.

사용되는 콘크리트 휘니셔는 다이크, L형 측구, 교량 방호벽 등의 연속타설을 위해 종래 사용되어온 콘크리트 휘니셔를 그대로 적용할 수 있다.

상기한 타설단계는 도 2에서 도시된 터널의 종단 상태도, 도3에서 도시된 시공상태 표시 사시도, 도4에서 도시된 시공상태를 보인 평면도에 각 도시되어 있는바, 터널의 라이닝(100),라이닝 배면 배수구(110), 공동구(120)가 완성되고, 콘크리트 휘니셔(a)의 주행로(130)가 정지(整地)되고, 배수로(140) 형성을 위한 철근(150)이 설치된 상태에서 믹서트럭(d)으로 부터의 콘크리트가 콘크리트 휘니셔의 컨베이어(c)로 공급되고, 컨베이어에 이송된 콘크리트가 타설장치(b)에 채워진 상태에서 주행하면 타설장치 내부에 채워진 콘크리트가 철근 사이에 충전되고, 동 시에 안내관 내에 삽입되는 포밍관(160)에 의해 배수구가 연속 확보되고, 포밍부에 형성된 스크리드가 배수로의 표면 및 오픈홈(142)을 매끄럽게 형성하는 과정으로 이루어진다.

오픈홈과 내부 배수구를 개통시키는 단계는 콘크리트의 경화후 오픈홈을 통하여 내부에 심어진 포밍관을 제거함으로서 오픈홈과 내부 배수구가 개통되도록 하는 단계로 지관을 사용한 경우에는 배수구에 물을 공급하여 지관이 물을 흡수하도록 한 후 이를 제거함으로서 간편하게 제거될 수 있고, 고무관이나 플라스틱관을 사용한 경우에는 커터를 사용하여 오픈홈 부분을 절취하고 나머지는 그대로 두거나 나머지도 오픈홈을 통하여 제거시키는 방법이 사용된다.

상기한 방법에 의해 형성된 배수로(140)는 도1c에 도시된 바와 같이, 내부에 원형의 배수구(141)가 형성되고, 상기 배수구의 상부에는 오픈홈(142)이 형성된 구조이며, 일정간격으로 설치된 집수정까지 현장에서 연속 타설하는 방식으로 형성됨으로서 내구성이 높고, 표면이 매끄러우며, 적은 인력으로 신속하고 저 비용으로 시공이 가능하게 된다.

본 발명은 상기한 방법에 특히 접합한 구조의 타설장치를 아울러 제시한다.

본 발명에 의한 타설장치는 콘크리트 투입구가 형성된 박스형상의 본체와, 상기 본체에 형성된 콘크리트휘니셔 부착구와, 상기 본체 내의 콘크리트 수납공간에 설치되는 바이브레이터 부착구와, 본체 하부에 형성되는 포밍부로 이루어지고, 상기 포밍부의 전후방 상부 면에 형성된 상면 스크리드(screed)와, 측판 및 상면 스크리드의 중심부에서 하부로 돌출 되도록 형성된 오픈홈 스크리드 및 오픈홈 스 크리드 하부에 형성된 안내관으로 이루어진 구성을 특징으로 한다.

도 5a 내지 도5c는 본 발명에 의한 타설장치의 실시예를 표현한 것이고, 도6은 상기한 타설장치를 이용해 배수로를 연속적으로 성형하는 과정을 도시한 것이다.

실시예에 의한 본체(10)는 상부에 투입구(11)가 형성되고 내부에 콘크리트 수납실(12)이 형성된 박스 형상으로 이루어진다. 상부 투입구(11)는 콘크리트 피니셔에 장착된 컨베이어(c)로 부터 투입되는 콘크리트를 받아 내부의 콘크리트 수납실로 안내하는 작용을 하며, 내부 수납실(12)은 포밍부로 콘크리트를 계속적으로 공급하고, 철근 사이로 콘크리트가 포설된 상태에서 콘크리트 수납실내에 설치되는 바이브레이터(e)에 의해 진동과 압력을 가할 수 있도록 하는 기능을 갖는다.

콘크리트휘니셔의 부착구(20)는 상기한 타설장치를 콘크리트휘니셔에 장착하기 위한 부착구로서 실시예는 본체 측부에 형성되는 상면 스크리드 중 휘니시 스크리드(42)의 보강 프레임(42a)상에 브라켓 구조로 부착구를 형성한 구조를 도시한 것이며, 상기 부착구는 콘크리트휘니셔의 수평 붐(f)에 부착 고정된다.

바이브레이터 부착구(30)는 본체 내의 콘크리트 수납실에 막대(31)를 돌출 형성한 구조이며, 상기 바이브레이터 부착구에는 콘크리트휘니셔의 구동 유압에 의해 동작되는 유압 바이브레이터(e)가 설치되어 타설시 콘크리트가 충분히 다져지도록 하는 작용을 한다.

포밍부(40)는 배수로(140)의 형상을 성형하는 이동 거푸집이며, 본체 하부에 형성된다.

상기 포밍부(40)는 전후방 상부면에 형성된 상면 스크리드(screed,41,42)와, 측판(43), 상면 스크리드의 중심부에서 하부로 돌출 되도록 형성된 오픈홈 스크리드(44) 및 오픈홈 스크리드의 하부에 형성되는 안내관(45)으로 이루어진 구성을 특징으로 한다.

상면 스크리드는 배수로의 상부 표면을 매끈하게 형성하기 위한 미장판으로로 본체의 콘크리트 수납실을 중심으로 수납실의 전방 측벽으로 부터 전방 수평방향으로 형성된 퍼스트 스크리드(41)과 수납실의 후방 측벽으로부터 후방으로 형성된 휘니시 스크리드(42)로 이루어지며, 각 스크리드가 콘크리트의 타설압을 견딜 수 있도록 각 스크리드 상부에 박스 구조의 보강 프레임(41a)(41b)이 형성되는 구조를 갖는다.

측판(43)은 배수로의 노출된 측면을 형성하기 위한 판이며, 터널 공동구(120)가 미리 형성되어 그 측벽에 배수로가 형성되는 경우에는 해당 측판을 생략하고 다른 쪽에만 측판을 형성하는 구조로 실시 될 수 있다.

오픈홈 스크리드(44)는 오픈홈을 형성하기 위한 미장판이며, 상기 오픈홈 스크리드는 배수로의 오픈홈을 형성하기 위한 것으로 상면 스크리드의 중심부에서 하부로 돌출 되는 구조이다.

안내관(45)은 배수로의 내부 배수구를 확보하기 위한 이동 폼으로서의 작용과, 포밍관을 안내하여 정확한 위치에서 포밍관이 고정 설치되도록 유도하기 위한 요소이다.

상기한 안내관은 타설장치의 진행시 포밍관 삽입이 용이하도록 포밍부의 전 방으로 대략 30 ~40cm 정도 돌출 되게 형성하고, 후단부는 본체(10)의 내부 콘크리트 수납실(12)을 대략 10 ~ 20cm 정도 벗어난 후방까지 만 형성하는 구조가 바람직하다. 이와 같은 구조는 안내관이 지나간 자리에 대체되는 포밍관과 안내관의 외경차이로 발생하는 공간이 바이브레이터의 다짐압력을 받는 영향권 하에 있도록 함으로서 콘크리트가 충실하게 채워지고, 유수 접촉면에서의 콘크리트 밀도 저하가 이루어지지 않도록 하여 내구성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

상기한 타설장치는 다이크, L형 측구, 교량 방호벽 등의 연속타설을 위해 종래 사용되어온 콘크리트휘니셔의 수평 붐에 부착한 상태에서 간편하게 사용할 수 있다.

이상의 구성에 의한 본 발명은 익산 ~ 장수간 고속도로 10공구(시공사, (주)대우건설, 두산중공업(주))에 적용한 바 있으며, 그 결과 편도 2차로 터널의 1km 구간에 대하여 기존 공법과 다음과 같은 비교 결과를 얻을 수 있었다.

기존 공법은 동일한 구조에 의한 배수로를 외부에서 블록 성형한 후 이를 현장으로 운반하여 인력에 의해 조립설치 한 공법이 적용되었다.

[ 기존 공법 ]

.작업일수 산정(40m / 일)

= 0.25 일/ m x 1,000m x 2( 주, 추월 차로)

= 50일 소요

.시공비 산정 (41,796원/ m)

= 1,000m x 2(주, 추월 차로) x 41,796원/m

= 83,592,000 x 1.45 (잡비율)

≒ 121,000,000

[ 본 발명에 의한 공법 ]

.작업일수 산정(250m / 일)

= 0.005 일/ m x 1,000m x 2( 주, 추월 차로)

= 10일 소요

.시공비 산정 (27,538원/ m)

= 1,000m x 2(주, 추월 차로) x 27,538원/m

= 55,076,000 x 1.45 (잡비율)

≒ 80,000,000

이상의 비교 예와 같이 본 발명에 의한 공법은 기존 공법 적용시 보다 공기가 대략 80% 단축되고, 원가가 대략 34% 절감되는 효과가 있음을 알 수 있다.

본 발명은 기존의 인력 시공에 비하여 공기가 현저히 단축되고, 인력과 운반비용 등이 포함된 시공 원가가 감소되며, 기계화 시공에 따른 시공성이 우수하고, 내구성이 기존 공법보다 향상되며, 외관이 미려한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 연속 시공으로 이음 부분이 없기 때문에 시공 후 주기적인 누수 방지 대책 및 관리 노력이 절감되는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 터널 내의 노변에 설치되는 오픈형 배수로의 시공방법에 있어서,

   상기 배수로를 설치할 위치를 정하고 철근을 배근하는 철근 배근단계;

   상기 배수로의 노출되는 표면 형성을 위한 스크리드와, 내부 배수구 형성을 위하여 포밍관을 삽입하기 위한 안내관과, 배수로 표면으로부터 내부 배수구까지 연결되는 오픈홈을 형성하기 위한 스크리드가 구비된 타설장치가 장치된 콘크리트 휘니셔를 사용하여 상기 타설장치를 배근부에 세팅하는 콘크리트 휘니셔 세팅단계;

   상기 타설장치로 콘크리트를 공급하면서 콘크리트 휘니셔를 진행시켜 콘크리트를 연속적으로 타설하고, 이에 병행하여 콘크리트 경화 후 제거 가능한 포밍관을 안내관에 연속 삽입하여 안내관에 의해 형성된 공간에 포밍관이 삽입 고정되도록 하는 콘크리트 타설단계; 및

   상기 타설된 콘크리트의 경화 후 포밍관에 의해 닫혀 있는 오픈홈을 개방하여 오픈홈과 내부 배수구를 개통시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 포밍관은 지관, 고무관 또는 플라스틱 관 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공 방법.
3. 터널 내의 노변에 설치되는 오픈형 배수로의 시공장치에 있어서,

   콘크리트 투입구가 형성된 박스형상의 본체와, 상기 본체에 형성된 콘크리트휘니셔 부착구와, 상기 본체 내의 콘크리트 수납공간에 설치되는 바이브레이터 부착구와, 본체 하부에 형성되는 포밍부로 이루어지고,

   상기 포밍부는 전후방 상부면에 형성된 상면 스크리드와, 상면 스크리드의 중심부에서 하부로 돌출 되도록 형성된 오픈홈 스크리드와, 상기 오픈홈 스크리드 하단부에 형성되고 그 후단부가 포밍부 내에 위치하도록 구성된 안내관으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 터널내 현장타설 오픈형 배수로 시공을 위한 타설장치.

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