KR100902753B1 - 공기배출장치를 구비한 터널 라이닝용 거푸집 및 이용한터널의 라이닝 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터널의 라이닝용 거푸집 및 이를 이용한 터널 라이닝 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로 공기배출장치를 이용하여 터널 라이닝 배면에 공동이 생기지 않도록 콘크리트를 타설할 수 있는 라이닝용 거푸집과 이를 이용하여 터널의 라이닝을 시공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 터널의 라이닝용 거푸집으로서, 상기 라이닝용 거푸집의 천정부에는 공기배출장치가 삽입 설치되고, 상기 공기배출장치는 플라스틱의 관 형상으로 이루어지며, 개폐가 가능하도록 하단에 밸브를 구비하고, 상기 라이닝용 거푸집에 삽입되는 상기 공기배출장치의 단부에는 거푸집 내의 공기가 배출될 수 있도록 홈이 형성되며, 상기 거푸집에 고유동·고점성의 콘크리트를 타설하고, 상기 공기배출장치를 통하여 거푸집 내의 잔류 공기를 배출시킴으로써 공동형성을 방지하는 것을 특징으로 하는 터널의 라이닝용 거푸집 및 이를 이용한 터널의 라이닝 시공방법이 제공된다.
터널, 라이닝용 거푸집, 공기배출장치, 라이닝 콘크리트

Description

공기배출장치를 구비한 터널 라이닝용 거푸집 및 이용한 터널의 라이닝 시공방법 {Tunnel Lining Forms provided with apparatus for exhausting air and Working Method of Tunnel Lining}
본 발명은 터널의 라이닝용 거푸집 및 이를 이용한 터널 라이닝 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로 공기배출장치를 이용하여 터널 라이닝 배면에 공동이 생기지 않도록 콘크리트를 타설할 수 있는 라이닝용 거푸집과 이를 이용하여 터널의 라이닝을 시공하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 터널을 시공함에 있어서, 암반을 발파한 후, 암벽면에 숏크리트(Shotcrete)를 타설하여 1차 라이닝을 형성한다. 도 1에서 보듯이, 숏크리팅에 의한 1차 라이닝(2) 시공 후에는 상기 1차 라이닝 내벽을 따라 방수재(3)를 부착·고정한다.
방수재(3)를 부착한 후에는 터널 보강철근(201) 등을 매설하고 거푸집(100)을 설치하여 콘크리트(200)를 타설함으로써 2차 라이닝 시공을 하게 된다.
터널 설계시 지진 등 외부 충격에 대하여 터널 구조물은 주변 암체(1)와 같이 거동하는 것으로 해석하고 있으므로 설계와 시공에서 터널 배면에 공동(210)이 형성되지 않도록 하여야 한다. 따라서, 터널 라이닝 콘크리트는 터널을 형성하는 주변암체(1)와 일체화되는 것이 바람직하며, 터널 배면에 공동(210)이 형성되면, 라이닝 콘크리트(200)의 배면에 불균등한 토압이 국부적으로 집중되므로 라이닝 콘크리트(200)에 박리, 균열 등이 발생하고 심하면 터널의 붕괴에 이를 수 있다. 또한, 지반의 이완으로 인하여 방수 시설이 제 기능을 발휘하지 못하고, 지하수가 라이닝 콘크리트(200)에 유해한 물질을 함유하고 있는 경우, 라이닝 콘크리트(200) 배면의 공동(210)에 지하수가 축적되어 콘크리트가 열화되고, 이에 따라 터널의 내구성이 저하되며 심지어 상부 지반의 이완 또는 라이닝 천정부의 종방향 균열 등이 가속될 수 있다. 따라서, 라이닝 배면과 원지반 사이의 공간에 그라우트를 채워 공동(210)을 메우는 작업이 필수적으로 수반된다.
실제 현장에서는 토압을 터널에 균등하게 적용시킨다는 것은 거의 불가능하며, 도 1에서 보듯이 터널의 천단부 등에 공동(210)을 남기지 않을 수 없다. 그러나, 별도의 배면 그라우팅을 통하여 공동을 충진하더라도, 이미 타설된 라이닝 콘크리트(200) 때문에, 공동의 발생 위치를 찾기 어렵고, 그라우트의 주입 시공성이 확보되지 않아, 콘크리트 배면에 존재하는 공동을 완전히 충진하기가 쉽지 않은 문제가 있다.
한편, 시공성 측면에서 거푸집(100) 내에 타설되는 라이닝 콘크리트(200) 및 그라우트에 재료분리 현상이 일어날 우려가 있고, 특히 라이닝 콘크리트(200) 타설 과정에서 콘크리트 배송관이 막히게 되어 시공성이 저하될 우려가 있으며, 콘크리트 및 그라우트의 품질이 확보되지 않을 경우, 터널의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 위와 같이 종래 기술이 가지는 한계 및 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 유동성 및 점성이 큰 콘크리트를 사용함으로써 콘크리트 타설 중 발생하는 재료분리 현상 및 공동 형성을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 공기배출장치를 이용하여 공동 형성의 원인이 되는 공기를 배출시킴으로써 라이닝 콘크리트 배면의 공동 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 터널의 라이닝용 거푸집으로서, 상기 라이닝용 거푸집의 천정부에는 공기배출장치가 삽입 설치되고, 상기 공기배출장치는 플라스틱의 관 형상으로 이루어지며, 개폐가 가능하도록 하단에 밸브를 구비하고, 상기 라이닝용 거푸집에 삽입되는 상기 공기배출장치의 단부에는 거푸집 내의 공기가 배출될 수 있도록 홈이 형성되며, 상기 거푸집(10)에 고유동·고점성의 콘크리트를 타설하고, 상기 공기배출장치를 통하여 거푸집 내의 잔류 공기를 배출시킴으로써 공동형성을 방지하는 것을 특징으로 하는 터널의 라이닝용 거푸집을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 터널의 라이닝을 시공하기 위하여 라이닝용 거푸집을 터널 내부에 설치하고, 상부는 플라스틱으로 이루어지고, 하부는 금속제품으로 이루어진 관 형상의 공기배출장치를 상기 라이닝용 거푸집의 천정부 하단에 삽입하여 터널 벽면의 방수재에 밀착되도록 설치하며, 라이닝용 거푸집에 구비된 타설공을 통해 라이닝용 거푸집 내에 고유동·고점성의 콘크리트를 타설하고, 공동형성을 방지하기 위하여 상기 방수재에 맞닿은 공기배출장치의 단부에 형성된 홈을 통해 라이닝용 거푸집 내의 잔류 공기를 배출시키며, 상기 잔류 공기에 후속하여 라이닝 콘크리트가 누출되기 시작하면 상기 공기배출장치의 하단에 형성된 개폐밸브를 폐쇄하고, 상기 라이닝 콘크리트를 양생한 후, 상기 공기배출장치의 하단을 절단함으로써 터널의 라이닝을 시공하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 유동성 및 점성이 큰 콘크리트를 사용함으로써 재료 분리가 발생하지 않고, 다짐이 필요 없는 라이닝 콘크리트를 타설 할 수 있다.
또한, 라이닝 콘크리트 배면에 공동이 발생하지 않도록 하여 별도의 배면 공동 그라우팅 작업을 하지 않아도 되는 효과가 있다.
이하 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴봄으로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.
도 2에는 본 발명의 터널 라이닝용 거푸집(10)을 개략적으로 도시한 사시도가 도시되어 있다. 상기 라이닝용 거푸집(10)은 강재로 이루어지며, 상기 거푸집(10)의 외주면이 터널의 내벽을 형성하도록 터널이 형성될 위치에 배치된다. 상 기 라이닝용 거푸집(10)의 천정부에는 라이닝 콘크리트(20)를 타설하기 위한 타설공(11)이 형성되어 있는데, 상기 타설공(11)에는 콘크리트 압송관이 연결된다. 상기 압송관이 연결된 타설공(11)을 통해 라이닝 콘크리트(20)가 타설되면 상기 라이닝용 거푸집(10)의 외주면을 따라서 상기 콘크리트(20)가 흘러 터널의 하단부로 이동하게 된다. 이때, 상기 콘크리트(20)는 거푸집(10)과 방수재(3) 사이의 공간에 설치된 터널 보강철근(21)에 의해 유동 흐름이 방해받지 않도록 고유동 특성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 라이닝 콘크리트(20)가 거푸집(10) 내에 타설되어 이동하는 과정에서 재료분리 현상에 저항할 수 있도록 유동성과 점성이 큰 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다. 고유동·고점성의 특성을 갖는 기능성 콘크리트로는 자기 충전 콘크리트(Self Compacting Concrete)가 대표적이며, 본 발명에서는 라이닝용 거푸집(10) 내에 자기 충전 콘크리트(20)를 충전함으로써, 유동성 저하 및 재료 분리 등으로 인하여 유발되는 공동 형성을 방지할 수 있다. 이와 같이, 라이닝 콘크리트(20)로서 자기충전 콘크리트를 사용하는 경우, 콘크리트 타설시 인력에 의한 다짐이 불필요하여 이에 따라 인건비를 절약할 수 있는 장점이 있다.
한편, 부재번호 40은 터널 라이닝용 거푸집(10)의 리드 콘크리트(40)로서, 상기 라이닝용 거푸집(10)이 터널 내부로 용이하게 이동할 수 있도록 라이닝용 거푸집(10) 설치 전에 터널 하단 측면부에 미리 타설된다.
도 3에는 도 2의 A-A선에 따른 단면도 및 확대도로서, 공기배출장치(30)가 구비된 상태의 터널 라이닝용 거푸집(10)을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 라이닝용 거푸집(10)의 천정부에는 콘크리트 타설공(11) 이외에도 공기배출장치(30)가 설치될 수 있다. 상기 공기배출장치(30)는 플라스틱 관 형태로 이루어지는데, 상기 라이닝용 거푸집(10)의 천정부로 삽입되고, 방수재(3)에 접하도록 설치된다. 한편, 상기 공기배출장치(30)는 상부가 플라스틱의 관 형상으로 이루어지고, 하부가 금속제품으로 이루어지도록 제작할 수도 있다.
상기 공기배출장치(30)의 단부가 상기 방수재(3)에 완전히 접하지 않는 경우, 상기 라이닝용 거푸집(10) 내부의 천정부에 모인 공기가 공기배출장치(30)를 통하여 완전히 배출되지 않으므로 공동이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공기배출장치(30)가 상기 거푸집(10)과 방수재(3)로 이루어진 공간의 천정부에 완전히 밀착 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 라이닝용 거푸집(10) 내에 위치하는 공기배출장치(30)의 단부에는 홈(31)이 형성되어, 그 단부가 상기 방수재(3)에 접하더라도, 상기 홈(31)을 통해 공기 및 콘크리트(20)가 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 상기 홈(31)은 상기 공기배출장치(30)의 단부가 방수재(3)에 밀착한 상태에서 공기가 배출되도록 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
이와 같이, 공기배출장치(30)를 설치함으로써, 라이닝용 거푸집(10) 내부의 천정부에 공기가 모여 공동이 형성되는 것을 방지할 수 있는데, 거푸집(10) 내부의 천정부에 모인 공기는 거푸집(10) 내부에 채워지는 콘크리트(20)의 타설압을 높이거나, 상기 공기배출장치(30)에 공기 흡입기(미도시) 등을 연결하여 인위적으로 공기를 흡입함으로써 배출시킬 수도 있다. 상기 공기배출장치(30)를 통해 거푸 집(10) 내부의 공기가 모두 배출되면 거푸집(10) 내부를 채우던 콘크리트(20)의 일부가 공기배출장치(30)를 통해 유출되므로, 공기 배출 후에는 상기 공기배출장치(30)의 개폐밸브(32)를 조절하여 공기배출장치(30)를 폐쇄한다.
도 4에는 본 발명의 공기배출장치(30)가 절단되고, 터널의 2차 라이닝이 완성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도 및 확대도가 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 상기 공기배출장치(30)를 통하여 공기가 모두 배출되고 라이닝용 거푸집(10) 내에 타설되는 콘크리트(20)가 누출되기 시작하면 상기 개폐밸브(32)를 조절하여 공기배출장치(30)를 폐쇄시킨 후 라이닝 콘크리트(20)를 양생한다.
라이닝 콘크리트(20)의 양생이 끝나면, 상기 공기배출장치(30)의 하단을 절단하고, 상기 라이닝용 거푸집(10)을 제거한다. 상기 라이닝용 거푸집(10) 제거 후에는 양생된 라이닝 콘크리트(20)의 외면에 맞추어 내부에 콘크리트(20)가 포함된 상기 공기배출장치(30)의 하단을 절단 및 가공하여 터널의 라이닝 작업을 마무리한다.
도 1은 종래의 터널 라이닝용 거푸집을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 터널 라이닝용 거푸집을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 공기배출장치가 구비된 터널 라이닝용 거푸집의 개략적인 단면도 및 확대도이다.
도 4는 본 발명의 공기배출장치가 절단되고, 터널의 2차 라이닝이 완성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도 및 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 암반 2 : 1차 라이닝 3 : 방수재
10 : 라이닝용 거푸집 11 : 타설공
20 : 라이닝 콘크리트 21 : 터널 보강철근
30 : 공기배출장치 32 : 개폐밸브
40 : 리드 콘크리트(리드 폼)

Claims (2)

  1. 터널의 라이닝용 거푸집(10)으로서,
    상기 라이닝용 거푸집(10)의 천정부에는 공기배출장치(30)가 삽입 설치되고,
    상기 공기배출장치(30)는 플라스틱 관 형상으로 이루어지며, 개폐가 가능하도록 하단에 개폐밸브(32)를 구비하고,
    상기 라이닝용 거푸집(10)에 삽입되는 상기 공기배출장치(30)의 단부에는, 거푸집(10) 내의 공기가 배출될 수 있도록 홈(31)이 상기 공기배출장치(30)의 단부 원주를 따라 복수개의 톱니 형태로 형성되며,
    상기 거푸집(10)에 고유동ㆍ고점성의 콘크리트(20)를 타설하고, 상기 공기배출장치(30)를 통하여 거푸집(10) 내의 잔류 공기를 배출시킴으로써 공동형성을 방지하는 것을 특징으로 하는 터널의 라이닝용 거푸집.
  2. 터널의 라이닝을 시공하기 위하여 라이닝용 거푸집(10)을 터널 내부에 설치하고,
    상부는 플라스틱으로 형성되고 하부는 금속제품으로 이루어진 관 형상을 가지고 있고, 상기 상부의 단부에는 상기 라이닝용 거푸집(10) 내의 공기가 배출될 수 있도록 홈(31)이 단부 원주를 따라 복수개의 톱니 형태로 형성되어 있는 공기배출장치(30)를 상기 라이닝용 거푸집(10)의 천정부 하단에 삽입하여 상기 단부가 터널 벽면의 방수재(3)에 밀착되도록 설치하며,
    라이닝용 거푸집(10)에 구비된 타설공(11)을 통해 라이닝용 거푸집(10) 내에 고유동ㆍ고점성의 콘크리트(20)를 타설하고,
    공동형성을 방지하기 위하여 상기 방수재(3)에 맞닿은 공기배출장치(30)의 단부에 형성된 상기 홈(31)을 통해 라이닝용 거푸집(10) 내의 잔류 공기를 배출시키며,
    상기 잔류 공기에 후속하여 라이닝 콘크리트(20)가 누출되기 시작하면 상기 공기배출장치(30)의 하단에 형성된 개폐밸브(32)를 폐쇄하고, 상기 라이닝 콘크리트(20)를 양생한 후 상기 공기배출장치(30)의 하단을 절단함으로써 터널의 라이닝을 시공하는 방법.
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