KR100924794B1 - 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개착식으로 시공되는 박스구조물과 같은 개착구조물과 지중에 시공되는 터널과 같은 지중터널 구조물의 연결부위에 지하수와 같은 유입수가 침투하여 구조물 내부로 누수되지 않도록 할 수 있는 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법에 관한 것으로써,

결국, 강널말뚝과 같은 가시설에 의하여 연결부위쪽으로 침투하는 유입수 경로가 1차로 차단되고, 박스구조물 마감벽의 경사진 상면에 방수쉬트가 효과적으로 연결되도록 하여 방수의 하자 발생을 줄여 유입수 경로가 2차로 차단되고, 콘크리트에 의한 방수막 보호층으로 방수쉬트를 보호하면서 유입수 침투를 3차로 차단되도록 하고, 소일시멘트에 유입수 차단층에 의하여 최종 유입수 침투를 4차로 차단되도록 하되, 해체되지 않고 매몰되는 가시설 및 터널 구조물 상부에 차수그라우팅을 통해 완벽한 방수효과를 기대할 수 있도록 하게 된다.

개착, 터널, 방수

Description

개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법{INFLOW REDUCTION METHOD FOR TRANSITION ZONE BTWEEN CUT AND COER BORED TUNNEL}

본 발명은 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 개착식으로 시공되는 박스구조물과 지중에 시공되는 터널과 같은 지중터널 구조물의 연결부위에 지하수와 같은 유입수가 침투하여 구조물 내부로 누수되지 않도록 할 수 있는 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 개착식으로 시공되는 박스구조물(10)과 지중에 시공되는 터널구조물(20)의 연결부를 도시한 것이다.

개착식 박스구조물(10, 사각단면)과 지중터널 구조물(20,원형단면)은 구조물 단면형상이 서로 상이하여 그 연결부가 매끄럽게 연결되지 못하며, 개착식 박스구조물(10)과 지중터널 구조물(20)의 구조적 특성에 따라 서로 다른 재질의 방수재료를 사용하기 때문에 상기 연결부는 다른 구간에 비해 방수막 연결이 견고하지 않아 누수가 자주 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 개착식 박스구조물(10)은 전체 방수형식인데 비해, 지중터널 구조물(20) 은 부분 배수형식으로 시공되는 것이 일반적이므로 전체 방수형식인 개착식 박스구조물(10) 구간의 지하수가 상기 개착식 박스구조물(10)과 지중터널 구조물(20)의 연결부로 집중되어 지하수 유입량이 증가하게 되어 방수문제가 발생할 여지가 매우 크다는 문제점이 있었다.

특히, 하천인근 등 지하수위가 높은 경우 개착식 박스구조물(10)은 가시설 벽체(30)로써 강널말뚝을 이용하여 차수가 되도록 하는데, 이때 개착식 박스구조물 시공 후 강널말뚝을 제거할 경우 강널말뚝이 근입되었던 부분이 지중에서 유로 역할을 하므로 지하수가 상기 연결부로 쉽게 집중되는 현상을 보이므로 상기 연결부에서 방수성능을 확보하기가 어렵다는 문제점이 지적되었다.

이에 본 발명은 개착식 박스구조물과 지중터널 구조물의 연결부에 있어 보다 효율적으로 지하수 유입을 저감시킬 수 있는 가시설구조물의 처리와 차수그라우팅 및 되메움에 관한 방법개선을 포함한 연결부의 유입수 처리방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

첫째, 개착식 박스구조물(100)의 시공 공간 확보를 위해 설치되는 가시설구조물인 강널말뚝과 같은 가시설 벽체(110)를 해체하지 않고 매몰시켜 지중에 유로가 발생하지 않도록하고 상기 가시설 벽체 외측은 차수 그라우팅(600)을 시공하여 개착식 박스구조물과 지중터널 구조물의 연결부로 유입되는 지하수량을 최소화되도록 하였다.

둘째, 개착식 박스구조물과 지중터널 구조물의 방수막 연결부는 무근콘크리트를 이용한 방수막 보호층(400)을 형성시켜 상기 방수막 접합이 견고하게 유지될 수 있도록 하였다.

셋째, 가시설 벽체(110) 내측의 상기 연결부 주위는 방수막 보호층(400) 상부로 토사 대신 소일시멘트(500)로 밀실하게 되메움하여 지하수가 상기 연결부로 침투되지 못하도록 하였다.

본 발명에 의해 개착식 박스구조물과 지중 터널구조물의 연결부에 대한 지하수 침투를 효과적으로 방지할 수 있어 구조물의 연결부에서 자주 발생하는 누수를 저감시켜 구조물 내구성을 향상하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저, 도 2a, 도 2b 및 도 2c와 같이 개착식 구조물(100)은 설치되어야 지반(A)을 굴착하여 소정의 개착공간을 시공하게 된다.

이러한 개착공간은 예컨대 강널말뚝과 같은 가시설벽체(110)을 먼저 시공하여 굴착공간의 측면부 즉 굴착면이 붕괴되지 않도록 하게 된다.

이러한 가시설벽체(110)은 지반에 타격시키는 방식으로 시공할 수 있으며, 최종 지반에 시공된 상태로 하여 일종의 영구구조물로써 시공될 수 있도록 한다.

가시설벽체(110)을 영구구조물로 시공하는 것은 가시설벽체(110)를 인발하는 방식으로 해체하게 되면 가시설벽체(110)이 차지하는 공간이 유입수 침투를 용이하게 하는 유선의 역할을 하기 때문에 가시설인 가시설벽체(110)을 지반에 시공한 상태로 두어 후술되는 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부로 지하수 등에 의한 유입수가 침투하지 못하도록 하는 것이다.

이에 가시설은 여러 종류가 있지만 유입수 침투에 유리한 강널말뚝을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 가시설인 가시설벽체(110)의 설치 후에는 개착식 구조물(100)로써 박스구조물(일종의 터널구조물)이 설치될 수 있도록 지반을 굴착하게 되며, 굴착된 지반의 저면에 상기 개착식 구조물(100)을 설치하게 된다.

이러한 개착식 구조물(100)의 프리캐스트 박스구조물을 다수 연결시켜 시공할 수 있는데, 단면이 직사각형 단면으로 형성되어 후술되는 지중 터널구조물(200)과의 접면부위에 있어서는 마감벽(120)이 형성되도록 하게 된다.

이러한 마감벽(120)은 확장플랜지부(121)와 수평접면부(122)로 형성되도록 한다.

이때 상기 확장플랜지부(121)는 기본적으로 지중 터널구조물(200)과의 접면부위에 있어 서로 단면형태 및 단면크기가 다르기 때문에 양자의 접면부위를 개략적이나마 서로 맞추어 주기 위함인데, 본 발명에서는 특히 마감벽(120)을 확장플랜지부(121)로 형성시켜 확장플랜지부(121)의 상면이 경사지도록 형성(도 2a에서는 우측으로 상방경사)시킨 것이다.

이에 확장플랜지부(121)는 수평접면부(122)에 의하여 지중 터널구조물(200)의 갱문(210)과 서로 접하도록 형성시키고 있음을 알 수 있다.

지중 터널구조물(200)은 예컨대 NATM 방식으로 일정한 단면형태로 시공하게 되는데 터널굴착 시 그 전방은 막장을 형성시키게 되고, 이러한 막장의 전면부는 갱문(210)이 형성되게 된다.

이러한 갱문(210)은 앞서 살펴본 박스구조물(100)의 마감벽을 구성하는 수평접면부(122)와 접면부위를 이루게 된다.

일단, 가시설벽체(110)이 설치되어 있는 경우에는 지중 터널구조물(200) 시공 시 박스구조물(100)과 연통될 수 있도록 가시설벽체(110)에 개구부가 형성될 수 있도록 절단하여 시공하게 되며, 상기 갱문(210)은 개구부가 형성된 가시설벽체(110)의 내측면(B)에 형성되도록 한다.

이에 박스구조물(100)과 지중 터널구조물(200)의 연결부위는 마감벽(110)과 갱문(210) 형성부위가 됨을 알 수 있는데, 바로 이러한 연결부위는 지하수 등에 의한 유입수 침투에 의하여 각 구조물 내부로 유입수가 누수되는 경우 이로 인한 여러 하자가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기 연결부위를 특히 방수수단을 이용하여 방수처리해야 할 필요가 발생하게 된다.

이러한 방수수단의 하나로써 각 구조물로부터의 연장되는 방수쉬트(300,방수재)를 효율적으로 연결되도록 하게 된다.

지중에 설치되는 철근콘크리트 구조물(박스구조물 및 지중 터널 구조물도 철 근콘크리트 구조물이다.)은 콘크리트 표면에 의하여 마감되지만 이러한 콘크리트도 표면으로부터 물이 스며들게 된다. 이에 지중에 설치되는 철근콘크리트 구조물도 내부토사 등과 접하는 부위에 방수처리를 하게 되는데 이때 통상 사용되는 것이 방수쉬트이며, 이러한 방수쉬트는 일정한 두께를 가진 방수재로써 둘둘말아진 형태로 작업자는 방수처리해야할 면에 방수쉬트를 포설하는 방식으로 시공을 하게 된다.

이러한 방수쉬트로써 종래 많이 사용되는 것이 이음매를 열율착하여 연결할 수 있는 열가소성 프라스틱의 재질인 ECB(Ethylene Copolymerzed Bitumen) 쉬트 및 자착식 고무계 아스팔트 멤브레인(방수재)에 일정한 두께의 고밀도 폴리 에틸렌 필름을 합성물로 이루어진 자착식 멤브레인(Membrane) 쉬트이다.

이에 통상 ECB 쉬트(310)와 자착식 멤브레인쉬트(320)를 조합하여 방수수단으로써 사용하게 되는데, 예컨대 박스구조물(100)의 상면으로부터 마감벽(110)의 확장플랜지부(111) 상면에 자착식 멤브레인쉬트(320)를 먼저 부착시키고, 지중 터널 구조물(200) 상면으로부터 연장되어 마감벽(110)의 수평접면부(112)의 측면과 상면으로부터 하방경사진 확장플랜지부(111) 상면의 자착식 멤브레인쉬트(320) 상면을 덮도록 ECB 쉬트(310)를 연장시키게 된다.

다음으로는 ECB 쉬트(310)를 덮도록 다시 자착식 멤브레인쉬트(320)를 마감벽의 확장플랜지부와 수평접면부 및 갱문 상면까지 연장시켜 부착시키게 된다.

결국, 서로 다른 방수쉬트를 사용하는 지중 터널구조물(200)과 박스구조물(100)에 있어 서로의 방수쉬트가 서로 겹쳐지도록 하되, 특히 서로 겹쳐지는 각 방수쉬트의 겹침부가 가능 하자 발생요인이 크기 때문에 본 발명에서는 경사진 상 면으로 형성되는 마감벽(110)의 확장플랜지부(111) 상면에 위치하도록 하여 방수쉬트의 겹침부 처리를 위한 시공성과 연결성능을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.

이에 종래에는 상기 마감벽이 수평접면부와 같이 구체형태로 형성되어 있어 방쉬쉬트의 겹침부위를 충분히 확보할 수 없고, 거의 직각으로 꺽어지는 부위에 방쉬쉬트의 겹침부위가 위치되어 항상 하자 발생요인을 가지고 있었기 때문에 본 발명에서는 상기 방수쉬트의 겹침부위가 완만한 경사를 이룬 마감벽의 확장플랜지부의 경사진 상면에 위치하도록 한 것이다.

추가적인 방수수단으로써, 앞서 살펴본 방수쉬트의 연결부위를 무근콘크리트를 포함하는 방수막 보호층(400)으로 덮히도록 한 것이다.

이는 콘크리트로 시공하기 때문에 상기 연결부위를 충격등으로부터 보호되도록 하면서 유입수를 차단하는 기능을 하게 된다.

이에 상기 방수막 보호층(400)은 2차 방수수단이 될 수 있음을 알 수 있으며, 가시설인 가시설벽체(110)에 접하여, 갱문(210), 마감벽(120)을 감싸도록 형성시켜 유입수 침투를 효과적으로 차단시키되, 방수쉬트를 덮도록 하여 보호하는 기능을 하도록 하게 된다.

나아가, 방수막보호층(400) 및 박스구조물(100)의 상부에는 소일시멘트를 포함하는 유입수 차단층(500)을 형성시키게 된다.

상기 유입수 차단층(500)은 소일과 시멘트를 믹싱한 것으로써 달리 거푸집을 이용하지 않고, 소정의 형상으로 시공되도록 하되 역시 경사부(510)와 수평부(520)로 구성되도록 하되, 상기 경사부(510)의 경사는 개략 1:1 정도가 되도록 하여 작 업이 용이하도록 한다.

결국, 가시설벽체(110)에 의하여 연결부위쪽으로 침투하는 유입수 경로가 1차로 차단되고, 마감벽(120)의 경사진 상면에 방수쉬트(300)가 효과적으로 연결되도록 하여 방수의 하자 발생을 줄여 유입수 경로가 2차로 차단되고, 방수막 보호층(400)으로 방수쉬트(300)를 보호하면서 유입수 침투를 3차로 차단되도록 하고, 유입수 차단층(500)에 의하여 최종 유입수 침투를 4차로 차단되도록 함을 알 수 있다.

나아가, 가시설벽체(110) 배면과 접하면서 지중 터널구조물(200) 상부 및 가시설벽체(110) 주위에는 차수 그라우팅(600)을 더 시공하게 된다.

이러한 차수 그라우팅(600)은 지중 터널구조물(200) 상부 지반에 수직 천공홀(610)을 형성시키되, 그 내부에 벤토나이트 등과 같은 그라우팅재(600)을 주입시킨 것으로써, 지중에 결국 유입수 차단벽을 형성시켜 최종 연결부위에 대한 유입수 침투가 차단될 수 있도록 한다.

결국, 본 발명은 개착식 박스구조물(100)이 시공을 위한 개착공간이 필요한데, 상기 개착공간의 지하수위가 높은 경우 차수효과가 우수한 강널말뚝과 같은 가시설벽체(110)를 사용하게 되고,

이때, 가시설벽체(110)는 연속적으로 연결되어 있으므로 개착시 박스구조물 시공 후 가시설벽체(110)를 인발하여 해체하게 되면 가시설벽체(110)가 차지하던 지중공간은 지하수 이동통로 역할을 하기 때문에 가시설벽체(110)를 시공한 상태로 매몰하여 가시설벽체(110) 인발로 발생하는 지중공동에 의해 지하수 유로가 발생하 는 것을 방지하도록 하되,

또한, 가시설벽체(110) 외측과 지중 터널구조물의 갱구부 주위(갱문)는 차수그라우팅(600)을 시공하여 매몰된 가시설벽체(110)와 함께 연결부로 유입되는 지하수를 차단하도록 하였다.

가시설 내측의 개착식 박스구조물 주변공간은 토사로 되메움하는 것이 일반적이나 좀 더 밀실한 되메움을 위해 소일시멘트를 포함하는 유입수 차단층(500)을 형성시켜 상기 지하수가 방수막 연결부로 침투하지 못하도록 하였으며,

개착식 박스구조물(100)의 방수재료(A)와 지중터널의 방수막(B)은 재질이 상이하여 연결이 견고하지 못하며, 마감벽(120)과 갱문(210)의 형상이 서로 달라 방수재를 연결할 경우 꺾임부분이 많이 발생하여 누수의 원인이 되므로 방수막 연결부에는 무근콘크리트를 이용한 방수막보호층(400)을 설치하여 방수막 연결이 견고히 유지될 수 있도록 함을 알 수 있다.

도 1은 종래 개착식 박스구조물과 지중 터널구조물의 연결정면도 및 연결부 사시도이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 개착식 구조물과 지중 터널 구조물의 연결부위 사시도, 평면도 및 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 개착식 박스구조물과 지중 터널구조물의 연결부 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 개착식 구조물 110:가시설

120: 마감벽 200:지중 터널 구조물

210: 마감벽 300,310,320:방수쉬트

400:방수막 보호층 500:유입수 차단층

600:차수그라우팅

Claims (2)

1. 가시설벽체(110)를 설치하여 시공된 개착식 박스구조물(100)과 갱문(210)이 형성된 지중터널 구조물(200)의 연결부 유입수 처리방법에 있어서,

   상기 개착식 박스구조물의 마감벽(120)은 직경이 커지는 확장플랜지부(121)를 포함하여 형성되어 확장플랜지부의 상면이 경사지도록 하여 지중 터널구조물로부터 연장된 방수쉬트(320)와 지중터널 개착식 구조물의 방쉬쉬트(310)가 상기 경사진 마감벽(120)의 확장플랜지부 상면(A)에서 그 연결부위가 형성되도록 하되, 상기 방수쉬트들(300:310,320)는 연결부위에 있어 서로 상하로 겹쳐지도록 하여 방수쉬트가 급격하게 구부러지면서 연결되지 않도록 하고,

   상기 상기 연결부위를 감싸도록 무근콘크리트를 포함하는 방수막 보호층(400)을 형성시키고,

   상기 방수막 보호층이 덮여지도록 소일시멘트를 포함하는 유입수 차단층(500)을 형성시키고,

   상기 설치된 가시설 벽체(100)는 최종 해체하지 않도록 매몰시켜 가시설이 차지하는 공간으로 유입수가 침투하는 경로가 발생하지 않도록 하는 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지중터널 구조물의 상부 및 가시설벽체(110) 주위에는 차수그라우팅(600)을 더 형성시켜 지하수가 상기 연결부위에 침투하지 못하도록 하는 개착식 구조물과 지중터널 구조물의 연결부 유입수 처리방법.

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