KR100843796B1 - 철도 터널의 비상대피소 시공방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 철도 터널 내에 비상대피소를 신설 및 확장하기 위한 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 벽에 수평 또는 수직으로 설치된 이송 가이드 양측 면에 대응되도록 설치된 이송 가이드 롤러와; 이송 가이드 중앙부 동일 선상에 다수 형성된 체인 가이드와 맞물려 수직 또는 수평으로 이동되도록 설치된 체인기어와; 유압모터의 구동에 의해 이송 가이드 및 체인가이드에 따라 상하 또는 좌우로 이동하는 본체와; 본체 일면에 설치되며 일측 단부가 터널 외부의 살수차와 연결되어 이송 가이드에 따라 콘크리트 벽체를 절단하는 워터젯과; 상기 본체와 워터젯(water jet)을 컨트롤할 수 있도록 기존의 대피소에 설치된 제어장치를 구성한 것으로서, 기존에 설치된 철도 터널 내부에 비상대피소를 신설 시공시 열차를 중단시키지않고 정상적으로 운행시키면서 절단작업을 수행할 수 있고, 또 시공시 터널벽체에 충격과 진동을 가하지 않는 워터젯으로 절단작업을 할 수 있으며, 절단된 콘크리트 블록을 작게 절단하여 폐기처리가 용이하도록 한 철도 터널의 비상대피소 시공방법 및 장치이다.

터널, 비상대피소, 워터젯, 절단장치, 무근콘크리트

Description

철도 터널의 비상대피소 시공방법 및 장치{Emergency shelter work method and system of railroad tunnel}

도 1은 본 발명의 시공방법에 의해 비상대피소가 시공된 철도터널 종단면도.

도 2a는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치를 수직으로 설치하여 무근 콘크리트벽을 절단시공하는 상태를 나타낸 예시도.

도 2b는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치를 수평으로 설치하여 무근 콘크리트벽을 절단시공하는 상태를 나타낸 예시도.

도 3a는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널 콘크리트 벽체에 고정된 이송가이드 정면도.

도 3b는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널 콘크리트 벽체에 고정된 이송가이드 측면도.

도 3c는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널 콘크리트 벽체에 고정된 이송가이드 평면도.

도 4a는 본 발명에 따른 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치의 구성을 나타낸 정면도.

도 4b는 본 발명에 따른 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치의 구성을 나타낸 측면도.

도 4c는 본 발명에 따른 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치의 구성을 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치가 이송가이드에 설치된 상태의 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치가 이송가이드에 설치된 상태의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:절단장치 11:본체

12:이송가이드 13:이송가이드 롤러

14:체인가이드 15:체인기어

16:유압모터 17:워터젯

17a:노즐 17b:연마 공급부

19:수동핸들 20:가이드 받침

21:가이드고정 앙카 22:가이드 이격 고정봉

23:제어장치 30:터널

40:비상대피소

본 발명은 기존의 철도 터널 내에 비상대피소를 신설 및 확장하기 위한 시공방법및 그 장치에 관한 것이다.

우리나라의 터널은 지금과 같이 기차가 많이 다니는 때 시공된 것이 아니기 때문에 터널 내의 대피소도 그 당시 기차가 다니는 빈도 수에 알맞게 설치되어있다. 대피소가 설치된 것을 보면 왕복철로의 양측에 지그재그로 설치되어있다. 대피소를 터널에 따라 일직선으로 세워보면 겹치는 부분이 없을 정도이다.

지금과 같이 기차가 빈번히 다니는 빈도에 비하면 이러한 대피소의 숫자는 턱없이 부족하다. 점검원이나 보수공사 작업자가 터널 내에서 사고를 당하는 것도 바로 대피소가 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 미처 대피하지 못한 것이 그 원인이라는 사실은 잘 알려져 있다. 이와 같이 터널 내의 유지관리를 위한 필요성은 인식하고 있지만 현실은 점검원과 보수 작업자를 위한 안전에 대해서 무방비상태에 있다고 해도 과언이 아닐 정도이다.

이러한 관점에서 터널 내의 대피소의 확충은 인명피해를 최소화할 수 있는 가장 효율적인 안전수단이라 할 수 있다.

종래의 철도시설 현황과 철도시설물의 기능 및 철도 터널 내의 대피소 설치기준과 대피소의 문제점을 살펴 보기로 한다.

1) 기술개발에 따른 종래 철도 시설현황

우리나라의 철도시설물 100년의 역사는 설계기술, 기법의 개정, 시공법의 발달로 인하여 열차 운행속도가 향상되고, 여객의 증가로 통과 횟수가 증가 되었다.

과거 철도시설물은 우리나라 토목구조물의 대부분을 차지하였으며, 1만 개의 터널 및 교량 등 다양한 구조물이 제 기능을 다하였다. 그 중에서 우리나라 철도 터널은 2004년 통계기준으로 하여 499개소, 연장은 318㎞에 달한다.

이러한 상당 수의 철도 터널은 일제시대 이전에 건설되었고 그 당시 건설된 터널의 내공단면적은 현재 설계기준에서 정한 공간보다 많이 부족하다.

철도시설물의 특성은 구조체의 역할수명이 다할 때까지 고유의 위치에서 그 기능을 유지하여야 하나 필요할 때 일부 개량하여야 한다. 차량의 경우는 고장 시에 정비창으로 옮겨서 정비할 수 있지만 터널이나 교량 같은 시설물의 경우는 열차안전 운행에 다소 문제가 있다 하여도 붕괴의 위험이 없는 한 열차를 안전하게 운행시키면서 기능에 적합하도록 개량공사를 하여야 한다.

2) 종래 철도시설물의 기능

우리나라의 철도터널의 대부분은 1945년 이전에 건설되었고 각 시설의 상태는 매우 열악하며 시대적 요구에 부응하지 못하고 있다. 터널의 대부분이 단선이며 곡선반경이 작아서 속도향상에 장애가 되고 있는 실정이다. 그러나 선로를 운행하는 차량은 증기기관차에서 디젤, 전기동력 열차로 개발되었고 신호시스템도 수신호에서 전기, 전자, 통신의 발달로 첨단시스템이 설치되어 당시보다 열차의 운행속도가 2배 이상 향상되었다. 따라서 기존 철도 시설물 중에서 터널은 현재의 열차속도와 상응되는 시설기능을 확충하여 열차의 안전 운행과 선로유지, 보수작업인원의 안전을 확보하기 위한 개선공법 및 공사방법이 요구되고 있다. 따라서, 기존철도 시설물 중에 터널은 현재의 열차속도와 상응되는 시설기능을 확충하여 열차의 안전 운행과 선로 유지 및 보수작업인원의 안전을 확보하기 위한 개선공법 및 공사방법이 요구되고 있다. 터널의 시설기능은 평면 선형과 종단 선형 조건에 따라 열차를 통과시키는 역할과 선로의 점검, 유지 및 보수작업인원이 열차가 통과할 때 신속하고 안전하게 피할 수 있는 대피기능,그리고 전기설비를 위한 변전소, 신호, 통신시설의 제어시스템 설치장소가 필요하다.

3) 터널 내에 필요한 대피소의 설치기준

(1) 선로의 건설 및 유지, 보수에 필요한 우리나라의 "국유철도 건설규정"은 철도법에서 규정한 국유철도로 건설규정은 1902. 1. 1에 처음 시행되었고, 2000. 8. 22까지 여러 번 개정을 하였으며 선로의 건설 및 개량시에 기준을 정하기 위함이다.

- 규칙의 개정목적은 열차의 최고속도 향상에 따른 선로건설기준의 미비함과 기계화 보선작업 및 유지, 보수요원의 안전확보가 곤란하고 시대적 변화에 부응할 수 있도록 개정의 필요성이 제기되기 때문이다.

(2) 기존 터널 단면 (내공 형태)의 설계기준

- 1962년 이전의 설계기준은 일본철도의 설계자료를 근거로 적용하였고 그 후 1979년에 이르러 터널 단면의 표준도를 작성하여 배포하였고 터널 표준도에서 정한 터널 내 소형대피소의 설치기준은 다음과 같다.

- 단선 터널의 경우 선로 우측에 40m 간격으로 설치하여야 하며,

- 복선터널의 경우에는 선로의 좌, 우측으로 30m마다 60m간격으로 설치하도록 정하였다.

- 그리고 1979년에 정한 설치기준은 최초 우리나라에 건설한 철도의 건축한계 공간을 그대로 적용하였기 때문에 1979년 이전에 건설된 모든 터널의 소형대피소 간격은 2000년까지 같은 형태이다.

(3)현재 적용하고 있는 터널 소형대피소의 시설기준

- 요즘은 터널의 콘크리트 벽체에 개소 별로 설치하는 소형대피소의 기능은 배제되었고 궤도 옆에 보도공간을 두어 통로형태로 설계기준을 개정하였다.

- 1979년에 규정한 터널의 표준 단면은 1998년까지 모든 터널건설에 반영되었으며 1999년∼2000년에 이르러 시대변화에 적정하지 못하다는 여러 문제점이 대두되었다. 그래서 기존의 터널 단면(내공)을 확장하여 궤도의 측면에 폭 80㎝이상으로 보도를 설치하여야 하는 필요성에 준하여 기본설계부터 적용하여 지금은 설계기준에 명시되어 있다.

- 보도(통로)폭 80㎝는 안전대피통로, 선로 점검로 및 유지보수에 필요한 최소폭을 말하며 외국의 경우에는 기계화 작업을 위하여 1.2m까지 설치한다.

4) 기존 터널 내 소형대피소의 문제점

기존 터널의 소형대피소 간의 거리산정은 당시 적용하였던 설계속도를 가지고 여유있게 "갑급선"을 기준하여 설계하였다.

소형대피소의 형태는 터널 무근 콘크리트 벽체에 공간을 형성하고 있으며, 크기는 높이 2.1m, 폭 1.2m, 대피깊이 30-60㎝로 열차가 통과할 때 사람 2명이 바듯이 대피할 수 있는 정도로 협소한 문제점이 있다. 대피소는 작업인원이나 선로점검요원이 비상시에 대피할 수 있는 기능도 있지만 보수, 보강시 필요한 작업공구, 기구 등을 잠시 적치할 수도 있어야 한다. 현재 국철의 터널대피소의 기능은 오로지 선로점검 요원이 대피용도로 사용될 뿐 터널 내에서 시설물의 보수, 보강시 투입되는 2명 이상의 작업인원은 비상대피시 많은 위험이 따르는 문제점이 있었다.

따라서, 대피소의 간격이 멀어서 운행속도가 빠른 열차는 수시로 감시하며 대피해야 함으로써 근본적인 대책이 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 기존에 설치된 철도 터널 내부에 신설 비상대피소 설치시 열차의 운행을 중단시키지않으면서 안전하게 대피소 설치작업이 이루어지도록 하는데 본 발명의 첫 번째 목적이 있고, 또 터널라이닝의 절단 작업시 터널벽체에 충격과 진동이 가해지지 않도록 하여 터널 라이닝의 구조적인 안전성에 전혀 손상을 주지않도록 하는데 두 번째 목적이 있고, 터널 라이닝 콘크리트 블록의 절단을 작게 절단하여 폐기처리가 용이하도록 하는데 세 번째 목적이 있다.

이러한 목적을 이루기 위한 구체적인 수단에 대하여 설명하면 다음과 같다.

절단하고자하는 라이닝 콘크리트 벽체에 설치되는 절단장치의 구조는 라이닝 콘크리트 벽체에서 크게 돌출되지않는 구조이다. 다시 말하면 절단장치는 고압분사되는 워터젯(water jet)과, 워터젯(water jet)을 이송시키는 이송가이드 및 체인 가이드로 이루어진 구조이나 라이닝 콘크리트 벽체에서 밖으로 돌출되는 구조가 아니고 벽체에 거의 평면상으로 붙어있는 구조이다. 여기에다 워터젯에 고압수와 연 마제를 공급하는 수단이 호수로 연결되어있어 철로 쪽으로 돌출되지않는 구조일 뿐 아니라 고압수 공급장치나 연마제 공급장치 등은 기존의 대피소를 이용하면 되고 그 공급라인은 호스에 의하여 공급되므로 전혀 돌출구조가 아니다. 기본장비가 돌출구조가 아니므로 열차운행을 중단시키지않고 안전하게 대피소 설치작업이 가능하게 되는 것이다.

또한 라이닝 콘크리트 벽체의 절단을 발파나 충격에 의하여 수행하는 것이 아니고 고압분사되는 워터젯에 의한 절단이므로 라이닝 콘크리트 벽체구조물에 충격이나 진동이 가해지지 않는 구조이다.

고압분사되는 워터젯에 의한 절단이면서 이를 이동시키는 이송가이드의 구조가 간단하고 터널 벽체에 수평 또는 수직으로의 설치작업이 용이하여 절단작업이 용이할뿐아니라 절단된 라이닝 콘크리트의 세절 역시 용이하다.

이와 같은 관점에서 본 발명의 구성을 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

시공하고자 하는 철도터널에 비상대피소를 설치하기 위한 시·종점부에 차량진입로를 확보하는 단계;

펌프차량 및 급수차 시·종점부를 터널 입구에 근접되도록 설치하는 단계;

설계도에 따라서 절단부 위치 설정, 확인 및 절단기를 유도하기 위해 무근콘 크리트 벽체에 이송 가이드를 설치하는 단계;

철도터널 내의 기존 대피소 공간에 제어장치를 설치하고 절단장치를 이송가이드에 설치하는 단계;

기존 대피소에 설치된 제어장치를 이용하여 절단장치를 구동시켜 워터젯으로 터널 내벽을 수직 또는 수평으로 절단하는 단계;

절단된 폐 콘크리트를 세절시켜 외부로 이송 폐기처리하는 단계;

절단된 개구부를 보강 및 배면토, 암을 추가 파괴하고 내부 공간부를 확장하는 단계;

내부 암을 보강핀으로 보강처리 및 내벽을 콘크리트로 보강하여 비상 대피소를 완성하는 단계로 터널시공 방법이 이루어진다.

상기와 같은 시공방법으로 철도 내벽의 무근콘크리트를 수평 및 수직으로 절단하는 절단장치를 설명하면 다음과 같다.

전면 양측에 터널 벽에 수평 또는 수직으로 설치된 이송 가이드(12) 양측 면에 대응되도록 설치된 이송 가이드 롤러(13)와;

이송 가이드(12) 중앙부 동일 선상에 다수 형성된 체인 가이드(14)와 맞물려 수직 또는 수평으로 이동되도록 설치된 체인기어(15)와;

유압모터(16)의 구동에 의해 이송 가이드(12) 및 체인가이드(14)에 따라 상하 또는 좌우로 이동하는 본체(11)와;

본체(11) 일면에 설치되며 일측 단부가 터널(30) 외부의 펌프카 및 급수차와 연결되어 이송 가이드(12)에 따라 콘크리트 벽체를 절단하는 워터젯(17)과;

상기 본체(11)와 워터젯(17)을 제어 및 컨트롤할 수 있도록 기존의 대피소에 설치된 제어장치(23)로 구성된다.

상기 워터젯(17)은 노즐(17a) 일측에 연마제 공급부(17b)가 형성되어 콘크리트 벽체 절단시 물과 함께 분사될 수 있도록 구성된다.

상기 절단장치 본체는 일측에 수동핸들이 설치되어 절단장치를 이송 가이드를 따라서 수동으로 이동될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 이송가이드 중앙부에 다수 형성된 체인가이드는 소정의 길이로 형성되어 철도 터널 내벽의 구배에 따라서 체인기어(15)와 간격을 유지하면서 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 시공 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 단계: 시공진입로 확보 공정

기존의 철도 터널은 대부분 차도와 멀리 떨어져 있을 뿐만 아니라 산중 또는 농경지와 인접하게 설치되어 있는 관계로 공사를 하기 위해서는 먼저 시공하고자 하는 철도터널에 터널대피소를 설치하기 위해 기존의 길과 연계되는 입구와 종점의 시·종점부 차량진입로를 확보한다.

특히, 본 발명은 기존의 터널 내부에 비상대피소를 증설하기 위한 것으로 열차운행이 방해를 주지 않고 시공작업을 지속적으로 할 수 있도록 철도 터널 입구 일측으로 작업 차량이 진입할 수 있도록 하고, 또한, 펌프카와 급수차 등을 설치할 수 있도록 진입로를 확보한다.

제2 단계: 시공을 위한 부대설비 및 기계장치 설치공정

본 발명은 철도의 무근콘크리트 내벽을 절단시 무진동과 무충격을 위해 워터 젯(17) 방식으로 절단작업을 실시함으로써, 고압을 발생시킬 수 있는 펌프카와 급수차를 터널(30)과 근접한 입구에 설치할 수 있도록 한다.

본 발명은 열차의 운행을 중단시키지않고 비상대피소를 시공해야 하기 때문에 터널 내부 및 터널 입구의 철로와 근접 거리에는 장비를 설치할 수 없으므로 펌프카와 급수차는 열차운행에 방해를 받지 않는 터널 입구 일측에 설치한다.

터널 입구에 펌프카와 급수차를 설치한 후에는 기존의 비상대피소에 절단장치를 컨트롤 할 수 있도록 제어 장치를 설치한다.

상기 절단장치(10) 역시 절단 시공시 이를 컨트롤하는 사람이 열차의 운행에 방해되지 않도록 기존에 형성된 비상대피소(40)에 제어장치를 설치하고 그 내부에서 절단장치(10)를 컨트롤할 수 있도록 한다.

제3단계: 절단장치 이송 가이드 설치 공정

기존에 시공된 철도 터널이라 하더라도 철로한계선과 건축한계선이 설정되어 있으므로 열차 선로와 터널(30) 내벽은 소정의 거리로 이격된 상태이므로 본 발명의 절단장치는 철로 한계선과 건축한계선 사이의 벽체에 설치하되 열차 운행에 방해를 받지 않는 동시에 열차운행시 작업을 지속적으로 할 수 있도록 설치한다. 즉, 비상대피소를 설치해야 할 지점의 철로 터널의 라이닝 콘크리트(무근콘크리트) 내벽에 절단선을 그리고 이의 절단선 일측에 절단장치를 설치할 이송가이드를 수직으 로 설치한다.

상기 이송가이드(12)를 터널 내벽의 절단위치에 고정하기 위해 일정한 간격으로 다수의 가이드 받침(20)을 가이드 고정 앙카(21)로 고정한다.

이때 가이드 받침(20)은 이송가이드(12)를 터널벽체로부터 소정의 간격으로 이격되도록 복수의 가이드 이격 고정봉(22)을 설치한 후 벽체에 고정한다.

상기와 같이 가이드 받침(20)을 벽체에 설치한 후에는 전방으로 돌출된 복수의 가이드 이격 고정봉(22)을 이용하여 이송 가이드(12)를 설치한다.

상기 이송 가이드(10)는 수직방향 및 수평방향 모두 동일한 방법으로 설치한다.

또한 상기 이송가이드는 전면 중앙부에 수직으로 다수의 체인가이드(14)가 설치된 상태이며, 상기 체인가이드(14)는 봉 형태의 롤러로 이루어진 것이다.

제4단계: 절단장치 설치 공정

상기와 같이 철도 터널(30) 내벽에 이송가이드(12) 를 설치한 후에는 이송가이드(12) 양측 면이 절단장치(10)의 본체(11)에 설치된 2개의 이송 가이드롤러(13) 사이에 끼워지도록 하고, 체인기어(15)의 일측 기어산이 체인가이드(14)에 맞물리도록 설치한다.

이때 이송 가이드(12)에 설치된 절단장치(10)는 기존의 비상대피소에 설치된 제어장치와 전기적으로 설치된다. 상기 전기적인 연결장치 및 컨트롤부의 구성은 통상적인 기술적 구성을 이용한 것이다.

상기 절단장치와 제어장치를 연결하는 전선케이블은 선로 아래에 설치하여 열차가 통행하는 것을 방해하지 않도록 설치한다. 물론 워터젯(17)과 터널입구에 설치된 급수차의 연결호스 역시 선로의 가장자리 또는 선로 저면에 설치한다.

또한 절단장치(10)에 설치된 워터젯(17)을 이용하여 무근콘크리트 벽체를 절단시 물을 사용함으로 이를 배수하고 또는 벽체를 절단시 지반에서 발생하는 지하수를 배수시키기 위한 차수 장치를 설치한다.

제5단계: 비상대피소 형성을 위한 콘크리트 벽체 절단공정

상기 제4공정에서 절단장치를 벽체에 설치한 후에는 기존 비상대피소에 설치된 제어장치를 이용하여 절단장치와 워터젯(17)을 가동시킨다.

상기 워터젯(17)의 노즐(17a)은 회전식 노즐을 장착하여 먼저 절단홈의 폭을 넓게 절단한다.

상기 워터젯(17)의 회전식 노즐은 터널 입구에 설치된 펌프카의 구동에 의해 급수펌프의 물이 워터젯(17) 일측단의 고압수 인입부와 연결된 호스를 통하여 물이 분사된다.

상기 워터젯은 통상적인 것으로서 물을 고압으로 분사하여 노즐을 통하여 석재, 철근 등을 절단하는 장치로서 통상적으로 이용되는 것으로서 무진동, 무충격 시공을 요하는 곳에 적합하다.

따라서 본 발명의 절단장치를 이용한 절단 방법은 수직 또는 수평으로 절단할 수 있는 것으로 먼저 수직 절단선 일측에 이송가이드를 설치하고 이송가이드에 절단장치를 설치한 상태이며, 워터젯의 회전식 노즐은 절단선 상부와 일치되도록 대응된 상태에서 일측에 설치된 제어장치의 컨트롤에 의해 급수차의 물이 펌프카 압력에 의해 워터젯의 회전식 노즐로 고압분사되어 절단선을 따라 벽체가 절단된다.

상기와 같이 워터젯의 노즐을 통하여 물이 분사되면 운전자는 제어장치를 통하여 절단장치를 조작하면 절단장치 일측에 설치된 유압모터의 구동에 따라서 절단장치가 이송가이드를 따라서 천천히 하강되면서 벽체를 절단하다.

이때 절단장치를 이송 가이드를 따라서 승·하강시키면서 절단하고자하는 부분을 반복하여 절단할 수 있으며, 워터젯의 노즐은 최초 절단시에는 절단 홈의 폭을 넓게 하기 위해 회전식 노즐을 사용하고 그 다음에는 물이 가늘고 직선분사되는 단일노즐로 교체하여 1차 절단된 홈에 삽입하여 절단하는 방법으로 절단시공이 이루어진다.

상기와 같이 수직선상으로 벽체를 절단한 후에는 이송가이드를 절단선 상부에 수평으로 설치하여 절단장치를 이송가이드 좌우로 이송하면서 1차 절단과 2차 절단을 실시한다.

본 발명은 기존의 철도 터널 내에 부족한 비상대피소를 신설 또는 증설하기 위해 상기와 같이 워터젯을 이용하여 열차의 운행을 중단시키지않고 콘크리트 벽체를 사각으로 절단한 후 내부 공간부를 확장하고 내구력을 보강한 후 벽체를 미장하여 비상대피소를 완성하게 된다.

또한 본 발명에서 실시되는 비상대피소 시공은 철도 터널의 콘크리트 내벽 절단 작업은 무근콘크리트 벽체를 절단하는 것이 바람직하다.

즉, 기존의 철도 터널은 대부분 암반지반을 천공하여 콘크리트로 마무리하여 벽체를 완성한 것이므로 무근콘크리트 벽체를 형성한 것이므로 본 발명의 비상대피소를 설치하기 위한 시공은 무근콘크리트 벽체 부분을 절개하도록 한다.

제6단계: 절단된 폐 콘크리트블록 절단 공정

상기 절단장치의 워터젯을 이용하여 콘크리트 벽체를 절단 후 발생된 폐콘크리트 블록은 워터젯으로 세절시켜 터널 외부로 반출하여 주변의 계곡등에 폐기처리한다. 상기 비상대피소를 설치하기 위해 절단한 폐 콘크리트와 암은 워터젯으로 세절함으로서 운반 및 취급이 간편하도록 하는 동시에 폐기처리시 환경오염 발생을 방지하고 터널주변의 지반을 견고히 하는 재료로 재활용할 수 있도록 하는 동시에 철도목 사이에 채워지는 골재로 활용할 수 있게 된다.

제7단계: 비상대피소를 설치하기 위한 벽체를 절개한 후 내벽을 확장하는 공정

상기 공정에서와 같이 절단된 폐콘크리트를 폐기처리함과 동시에 비상대피소 내부를 확장하여 설계도의 규격으로 확장한다.

상기와 같이 절단된 비상대피소를 확장한 후에는 낙석 또는 무너짐을 방지하고 터널의 내구성을 보강하는 방법으로 절개된 비상대피소 내벽 암을 핸드 드릴 등으로 천공하여 록커볼트(Rcok bolt)를 설치한 후 암 표면에 콘크리트 풀을 스프레이 타설한 후 그 외면을 다시 콘크리트와 몰타르로 미장처리하여 철도 터널 내의 비상대피소 시공하는 동시에 터널의 내구력을 증진 시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 시공 방법으로 기존의 철도 터널 내부에 다수의 비상대피소를 반복적으로 설치할 수 있게 된다.

상기와 같이 시공되는 비상대피소는 선로가 단선일 경우에는 선로 우측에 40m 간격으로 설치하고, 복선터널일 경우 선로 좌, 우측으로 30m 마다 60m간격으로 신설 비상대피소를 설치하게 된다.

상기와 같은 시공방법에 의해 이루어지는 절단장치를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 시공방법에 의해 비상대피소가 시공된 철도터널 종단면도로서, 기존의 청도 터널에 설치된 비상대피소(40)에 제어장치(23)를 설치하고, 다른 일측에 신설 비상대피소를 설치하기 위해 이송 가이드와 절단장치를 설치한 상태도를 도시한 터널의 종단면도이다.

상기 기존의 비상대피소와 신설되는 비상대피소의 전기 및 전자적 신호를 위한 케이블선 등은 선로 아래로 설치하여 열차 운행중에 신설 대피소를 시공할 수 있게된다.

도 2a는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치를 수직으로 설치하여 무근 콘크리트벽체를 절단시공하는 상태를 나타낸 예시도 이고, 도 2b는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치를 수평으로 설치하여 무근 콘크리트벽을 절단시공하는 상태를 나타낸 예시도 이다.

상기 도2a와 도2b는 철도 터널 내벽의 콘크리트 벽체를 절단하기 위한 절단장치를 설치한 개략적으로 도시한 것이다.

도 2a는 터널 내벽에 전단선(내측에 실선으로 표기된 사각박스)을 형성하고 일측 수직선상에 이송가이드(12)를 설치하고 이송가이드(12) 상에는 워터젯(17)을 갖는 절단장치(10)를 설치한 것으로서 절단장치가 이송가이드를 따라서 상부에서 하부로 이동되는 동시에 워터젯(17)의 단부 노즐에서는 고압의 물이 분사되어 절단선을 따라 하강하면서 절단하게 된다. 상기 이송가이드(12) 양측에는 본체(11)에 상하 2개씩 설치된 이송 가이드 롤러(13)가 대응되어 구륜될 수 있도록 설치되고, 중앙부의 체인기어(15)는 이송가이드(12)의 체인가이드(14)와 맞물려 하강 된다.

상기 체인가이드(14)는 이송가이드(12)의 중앙부 수직선상에 일 열로 설치되고 설치 간격은 체인기어(15)의 기어 피치 간격에 대응되도록 설치되며, 10㎜∼20㎜의 길이로 형성되어 롤러형태로 설치됨으로써 체인기어(15)가 본체의 이동에 따라서 체인가이드(14)에 맞물려 승강 또는 하강 된다.

또한, 터널 내벽면은 수직선상에 휨을 갖는 곡면부로 형성되어 이송가이드(12) 설치시 어느 정도 대응되도록 설치되나 이송가이드에 설치되어 이송가이드를 따라서 상부 또는 하부로 이동시 곡면부의 곡률에 의해 발생되는 이격거리를 체인가이드(14) 길이 범주 내에서 보상해준다.

즉, 본체의 이송에 따라서 체인기어(15)가 체인가이드(14)와 맞물린 상태에서 하강 또는 승강시 터널 벽체의 내측으로 휨이 발생된 곡면부에 도달하면 벌어지는 이격에 의해 체인기어(15)가 체인 가이드(14)에서 벗어나게 되는 것을 소정의 길이를 갖는 체인가이드(14) 길이범주 내에서 맞물리면서 이동되도록 함으로 곡율에 의해 발생되는 이격 거리를 보상할 수 있게 된다.

도 2b는 비상대피소의 수평방향을 절단하기 위한 것으로 이송 가이드(12)를 상단 수평방향으로 설치하고 상기와 같은 방법으로 절단장치(10)의 본체(11)를 결합하되 본체(11)의 이송 가이드 롤러(13)가 이송 가이드(10) 양 측면에 대응되어 구륜되도록 하고, 체인기어(15) 역시 이송가이드(12)에 형성된 체인가이드(14)에 맞물리도록 하여 절단장치(10)를 이송가이드(12)를 중심으로 좌우 이동시키면서 워터젯(17)으로 콘크리트 벽체를 절단할 수 있게 된다.

도 3a는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널벽체에 고정된 이송가이드 정면도로서, 이송가이드(12)를 설치하기 전에 터널 콘크리트벽체에 가이드받침(20)을 가이드고정 앙카(21)로 고정한다.

상기와 같이 가이드받침(20) 상에 이송 가이드(12)를 설치하되 이송가이드(12)는 가이드받침(20)과 소정의 간격으로 이격 설치할 수 있도록 가이드 이격 고정봉(22)을 사용하여 설치한다.

또한 이송 가이드(12) 후면에 설치되는 가이드받침(20)은 이송 가이드의 길이에 따라서 일정한 간격으로 군데군데 설치하여 이송 가이드(12)를 설치할 수 있게 된다.

도 3b는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널벽체에 고정된 이송가이드 측면도로서, 철도 터널 콘크리트 벽체에 가이드 받침(20)을 설치한 후 이송가이드(12)를 따라서 절단장치(10)의 본체(11)가 원활히 이동될 수 있도록 가이드 이격 고정봉(22)을 사용하여 이송 가이드(12)를 고정함으로써, 벽체와 이송 가이드(12) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 한 것이다. 또한 도 3b는 이송가이드 상에 다수의 체인 가이드(14)가 설치된 상태를 도시한 것이다.

도 3c는 본 발명의 절단장치를 설치하기 위해 터널벽체에 고정된 이송가이드 평면도로서, 철도 터널 콘크리트 벽체에 가이드 받침(20)을 설치하고 가이드 이격 고정봉을 이용하여 이송가이드를 설치함으로써, 이송 가이드가 터널 벽체로부터 이격 설치되도록 함으로 본체에 설치된 이송가이드 롤러(13)가 이송가이드 양 측면에서 구륜이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 이송 가이드를 콘크리트 벽체로부터 이격 설치하여 절단장치의 본체와 워터 잭이 이송가이드를 따라서 자유롭게 이동될 수 있도록 한 것이다.

상기 도 3c는 콘크리트 벽체에 이송 가이드가 이격 설치된 상태를 도시한 것이다.

도 4a는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치 구성을 나타낸 정면도로서, 본체(11)의 일측면에는 상하 좌우에 이송 가이드 롤러(13)를 설치하여 이송가이드 양측면에 대응시켜 본체가 이송가이드를 따라서 이동되도록 하며, 이송가이드 롤러(13) 사이의 중앙에는 체인기어(15)가 설치되어 이송 가이드의 체인가이드와 맞물리도록 하고, 체인기어 일측에는 유압모터(16)가 설치되어 본체(11)을 구동시킬 수 있도록 한다.

상기 유압모터(16)는 일측의 기존 비상대피소에 설치된 제어장치(10)와 전기적으로 연결하고 유압모터는 본체 내부에 설치된 구동장치를 구동시킬 수 있도록 한 것으로 유압모터(16)를 이용하여 본체를 구동시키는 내부적인 구성은 통상적인 것으로 내부의 상세도는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 주요 구성이 아니므로 이의 구체적인 설명을 생략한다.

또 한 본체 다른 일면에는 워터젯이 설치되어 고압의 물을 분사할 수 있도록 구성된다. 상기 워터젯은 일측단은 터널 입구에 설치된 고압펌프 및 급수차와 연결된 호수가 연결되도록 하여 고압 수(물)가 유입되어 타측의 노즐(17a)을 통하여 고압으로 물이 분사되어 콘크리트 벽체와 암을 절단할 수 있도록 하였다,

상기 워터젯(17) 일측 노즐(17a)은 필요에 따라서 교체할 수 있도록 하며 노즐(17a) 일측에는 연마공급부(17b)가 형성되어 연마제가 노즐을 통하여 물과 함께 고압으로 분사될 수 있도록 한다. 연마제는 절단 효율을 증대시키기 위한 혼합제로 사용된다.

도 4b는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치 구성을 나타낸 측면도이고, 도 4c는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치 구성을 나타낸 평면도로서, 본체 일면에는 다수의 이송가이드 롤러(13)가 형성되고, 이송가이드 롤러 사이에는 체인기어가 형성되어 체인기어 가드와 맞물려 이송 가이드 롤러와 함께 이동되도록 하고 일측에 는 워터젯(17)의 분사노즐이 벽체와 대응되어 고압으로 물을 분사할 수 있도록 구성된다. 상기 4b는 본체가 벽체와 대응되도록 설치된 측면도이고, 도 4c는 본체가 콘크리트 벽체와 대응되도록 설치된 상태의 평면도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치가 이송가이드에 설치된 상태의 평면도로서, 콘크리트 벽체에 설치된 이송가이드에 본 발명의 절단장치가 설치된 것이다.

상기 이송가이드 양측면에는 본체의 이송가이드 롤러가 대응되어 구륜되도록 함으로써 본체(11)를 이송가이드를 따라 이동될 수 있도록 한다.

상기 이송가이드에 설치된 본체는 일 측면에 워터젯이 설치되고, 본체 일측에는 수동핸들(19)이 구비되어 수동핸들을 이용하여 본체를 상하 또는 수평으로 이동될 수 있도록 한 것이다. 수동핸들은 유압모터로 작동시에는 사용하지 않고 유압모터가 구동되지 않는 비상시 또는 워터젯의 노즐을 절단선에 셋팅하기 위한 작업으로 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 비상대피소를 시공하기 위한 절단장치가 이송가이드에 설치된 상태의 정면도로서, 본 발명의 절단장치의 체인기어(15)가 이송 가이드 중앙부에 수직으로 다수 설치된 체인가이드와의 연결된 것으로 체인기어는 체인가이드와 맞물려 본체가 이송가이드 상에서 이동시 급작스런 슬라이드가 발생되지 않고 일정한 속도로 이동되도록 한 것이다.

상기 이송가이드에 설치된 다수의 체인 가이드(14)는 체인기어의 기어 피치 간경과 대응되는 간격으로 설치되어 체인기어가 회전시 체인가이드(14)의 맞물림에 의하여 일정한 속도로 회전되면서 본체가 이송가이드를 따라 이동된다.

상기와 같이 된 본 발명은 기존의 열치 터널에 신설 비상대피소를 시공시 기존의 대피소에 설치된 제어장치(23)를 이용하여 타측 벽체에 설치된 절단장치를 수직 이송가이드 또는 수평이송가이드를 따라서 이동되면서 워터젯으로 콘크리트벽체를 절단하도록 함으로서 열차의 운행에 방해 없이 비상대피소를 시공할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 기존의 대피소에 설치된 제어장치와 이송 가이드, 절단장치 및 워터젯을 이용하여 기존의 터널 구축한계(내공단면)와 건축한계 사이의 좁은 공간에서 터널 라이닝 콘크리트 (무근콘크리트 벽)을 절단하여 비상대피소를 신설, 확장함으로써, 첫째, 터널을 통과하는 열차를 정상적으로 운행시키면서 워터젯으로 절단작업을 실시함으로 지속적으로 작업하여 공기를 단축하는 효과를 가지며, 둘째, 터널 내벽 곡률형태의 무근콘크리트 절단 대상 벽체에 절단장치를 설치하여 수평 이송가이드 또는 수직 이송가이드를 따라 벽체를 절단할 수 있도록 함으로서 작업시 열차의 운행으로 인한 안전사고를 방지하는 효과를 가지며, 셋째, 시공이 오래된 철도 터널 벽체라 하더라도 워터젯을 이용하여 무근콘크리트를 절단함으로 충격과 진동을 벽체에 가하지 않으므로 절단작업 이외의 다른 벽체에 발생 될 수 있는 균열과 내구력을 저하시키는 등의 문제점을 방지할 수 있도록 하는 효과를 가지며, 넷째, 절단된 콘크리트 블록을 워터젯으로 시공현장에서 세절시켜 터널 외부로 간단 용이하게 반출하여 작업의 마무리를 간단 용이하게 하는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 시공하고자 하는 철도터널에 비상대피소를 설치하기 위한 시·종점부에 차량진입로 확보하는 단계;

   열차 운행에 방해 없이 펌프차량 및 급수차 시·종점부를 터널 입구 일측에 설치하는 단계;

   설계도에 따라서 절단부 위치 설정, 확인 및 절단기를 유도하기 위한 이송 가이드를 설치하는 단계;

   철도터널 내의 기존 대피소 공간에 제어장치를 설치하고 절단장치를 이송가이드에 설치하는 단계;

   기존 대피소에 설치된 제어장치를 이용하여 절단장치를 구동시켜 워터젯으로 터널 내벽을 수직 및 수평으로 절단하는 단계;

   절단된 페콘크리트를 세절시켜 외부로 간단 용이하게 이송 폐기처리하는 단계;

   절단된 개구부를 보강 및 배면토 암을 추가 파괴하고 내부 공간부를 확장하는 단계;

   내부 암을 보강핀으로 보강처리 및 내벽을 콘크리트로 보강하여 비상 대피소를 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 비상대피소 시공방법.
2. 전면 양측에 터널 벽에 수평 또는 수직으로 설치된 이송 가이드(12) 양측 면에 대응되도록 설치된 이송 가이드롤러(13)와;

   이송 가이드(12) 중앙부 동일 선상에 다수 형성된 체인 가이드(14)와 맞물려 수직 또는 수평으로 이동되도록 설치된 체인기어(15)와;

   유압모터(16)의 구동에 의해 이송 가이드(12) 및 체인가이드(14)에 따라 상하 또는 좌우로 이동하는 본체(11)와;

   본체(11) 일면에 설치되며 일측 단부가 터널(30) 외부의 살수차와 연결되어 이송 가이드(12)에 따라 콘크리트 벽체를 절단하는 워터젯(17)과;

   상기 본체(11)와 워터젯(17)을 제어 및 컨트롤할 수 있도록 기존의 대피소에 설치된 제어장치(23)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도 터널의 비상대피소 시공 장치.
3. 제 2항에 있어서

   워터젯(17)은 노즐(17a) 일측에 연마제 공급부(17b)가 형성되어 콘크리트 벽체 절단시 물과 함께 분사될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 철도 터널의 비상대피소 시공 장치.
4. 제2항에 있어서

   상기 절단장치 본체는 일측에 수동핸들이 설치되어 절단장치를 이송 가이드 를 따라서 수동으로 이동 및 절단선에 셋팅할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 철도 터널의 비상대피소 시공 장치.
5. 제2항에 있어서,

   이송가이드 중앙부에 다수 형성된 체인가이드는 10㎜∼20㎜의 길이로 형성되어 철도 터널 내벽의 구배에 따라서 체인기어(15)와 간격을 유지하면서 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 철도 터널의 비상대피소 시공 장치.

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