KR100931918B1 - 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법 - Google Patents

구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법 Download PDF

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김경오
양보현
조성태
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(주)대우건설
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Abstract

본 발명은 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 관한 것으로서, 특히 저면 및 전후방이 개방되어 그 정단면 형상이 "ㅠ" 또는 "
Figure 112009040242296-pat00001
"자 형태로 형성된 강합성 슬라브 타입의 구조물을 제작하는 구조물 제작 공정과; 제작된 상기 구조물을 수중에 보관시킨 상태에서 침설용 폰툰과 결합시켜 수면에 띄워 놓은 상태에서 측량 타워와, 수중 펌프 및 가설용 장비를 설치하는 장비 설치 공정과; 상기 침설용 폰툰을 바지선을 이용하여 설치 위치까지 운송하는 운송 공정과; 설치 위치까지 운송된 상기 구조물을 상기 침설용 폰툰을 이용하여 수중부 토사까지 하강시킨 다음, 수중 펌프를 통해 상기 구조물 내부의 물을 배출시켜 상기 구조물의 내외부의 수압차를 이용하여 상기 구조물을 육상 갱구부와 연계시켜 수중부 토사에 근입시키는 근입 공정과; 기설치된 구조물의 일측면에 이웃하는 신설 구조물을 연속적으로 설치한 후 설치가 완료되면 상기 구조물 내부를 보강하면서 굴착 굴진을 통해 관통시키는 관통 공정과; 관통이 완료되면 상기 구조물의 내부 저면에 콘크리트 포장 공사와 내부 양측면에 콘크리트 벽체 공사를 시공하여 설치를 완료하는 설치 완료 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 저면 및 전후방이 개방된 구조물을 내외부 수압차를 이용하여 수중부 토사에 관입시킨 다음, 이웃하는 구조물과 밀폐시킨 후 육상부에서 구조물 내부를 굴착 굴진하도록 함으로써 별도의 제작장 조성 공사와, 준설 공사와, 기초 자갈 포설 및 터널 보호공 공사가 불필요하여 상대적으로 공사 기 간 및 공사비를 절감할 수 있다.
수중터널, 침매터널, 수압차, 침설, 수중펌프, 석션파일

Description

구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법{UNDERWATER TUNNELLING METHOD FOR USING INNER AND OUTER WATER PRESSURE OF STRUCTURE}
본 발명은 수중 터널링 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 저면 및 전후방이 개방된 구조물을 내외부 수압차를 이용하여 수중부 토사에 관입시킨 다음, 이웃하는 구조물과 밀폐시킨 후 육상부에서 구조물 내부를 굴착 굴진하도록 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 관한 것이다.
침매터널은 박스 구조물 형태의 침매함을 연속되게 설치하여 제작하는 일종의 수중터널로서, 침매공법은 터널에 부력이 작용하므로 겉보기 비중이 적고, 지반의 지지력이 크게 필요 없어 연약지반에 적합하다. 또한, 수심이 깊은 곳에서도 안전하게 공사할 수 있고, 시공 효율성이 좋아 공사기간이 짧은 장점 및 선박의 항로에 대한 제약이 적은 이점이 인정되어 점차 교량을 대체하는 시설로 보급이 증가하고 있는 추세이다.
이러한 침매터널은 육상에서 콘크리트로 침매함을 제작한 뒤 제작된 침매함을 부력을 이용해 물에 띄워 견인함을 이용해 설치지점으로 운반한 후 설치지점에서 가라앉혀 설치하는 것으로서, 각각의 침매함을 연결하는 방법은 이미 설치된 침 매함(이하, 기설함이라 함)인 기설함에 새롭게 설치되는 침매함(이하, 신설함이라 함)인 신설함 사이에 챔버를 구성하고 챔버와 신설함 외부에 수압차를 발생시켜 기설함과 신설함이 밀착되게 하는 수압접합법이 사용된다.
침매터널을 더욱 상세히 설명하면, 침매터널은 통상 수 내지 수십 킬로미터(㎞)의 해저 구간에 설치되는 것으로서, 여러 침매함이 연결되어 구성된다. 이러한 침매터널에 사용되는 침매함은 100여 미터(m)의 길이와 수십 미터(m)의 폭과 높이로 육상에서 제작된다. 이때, 침매함은 내부는 중공부가 형성되고 양측은 개방되게 제작된다.
도 1을 참조하면, 침매터널(2)에 사용되는 침매함(10)은 양측이 개방되게 제작되고 이동 및 설치 시까지는 격벽(12)에 의해 양측이 밀폐된다. 이때, 침매함의 양측에 설치되는 격벽(12)은 침매함(10)의 끝단에서 침매함(10)의 내부로 일정거리 이격되게 설치된다.
이와 같이 침매함(10)의 내부로 이격되게 격벽(12)을 설치하는 것은 기설함(10a)과 신설함(10b) 사이의 양측 격벽(12)으로 인해 챔버(11)가 구비되게 하기 위한 것이다.
이와 같이 침매함(10)들 사이에 챔버(11)를 구비시킨 것은 챔버(11) 내부의 물을 배수시킬 때 발생되는 침매함(10) 외부의 수압과 챔버(11) 내부의 수압차를 이용해 기설함(10a)을 향해 신설함(10b)이 이동되도록 하여 침매함(10)들이 자연 접합에 의해 서로 결합되게 하기 위해서이고, 이러한 결합방법은 수압접합법이라 한다.
수압접합법을 더욱 상세히 설명하면, 침매함(10) 중 기설함(10a)의 접합면에는 엔드프레임(14: END FRAME)이 설치되고 신설함(10b)의 접합면에는 엔드프레임(14)과 접촉되는 고무재질의 일종의 가스켓인 지나조인트(13: GINA JOINT)가 설치된다. 따라서 수중에서 침매함(10)인 기설함(10a)과 신설함(10b)이 접합되는 초기단계에서는 기설함(10a)의 엔드프레임(14)과 신설함(10b)의 지나조인트(13)가 접촉되어 챔버(11) 내부와 외부가 차수된 상태만을 유지하게 된다. 즉, 챔버(11) 내부의 수압과 챔버(11) 외부의 수압은 동일하지만 챔버(11) 내부가 외부와 밀폐된 상태여서 물이 챔버(11) 외부로 빠져나가거나 내부로 유입되지는 않는 상태이다.
이후, 챔버(11) 내부의 물을 챔버(11) 외부로 배출시키면 챔버(11) 내부는 침매함(10) 외부보다 압력이 낮아지게 된다. 이와 같이 챔버(11) 내부의 압력이 낮아지면 신설함(11b) 외부의 압력에는 변화가 없으므로 신설함(10b)은 수압에 의해 기설함(10a) 측으로 이동하게 된다. 따라서 신설함(10b)에 구비된 지나조인트(13)가 기설함(10a)에 구비된 엔드프레임(14)에 압착되어 침매함(10)들의 결합면 사이는 차수 가능하게 압착되어 결합된다.
그러나, 이러한 종래의 침매 터널 시공 방법은 준설 공사와 기초 자갈 포설 및 침설후 터널 보호공 공사를 별도로 수행하기 때문에 공사 기간 및 공사비가 증대되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 침매 터널 시공 방법은 침매함의 무게로 육상 이동 및 크레인 등을 이용한 인양이 불가능하기 때문에 침매 터널 시공 인근 해안에서 침매함을 제작하여 보관하고, 진수시키기 위한 시설로 별도의 제작장(드라이 덕 : dry doct)이 필요하기 때문에 제작장 조성에 따른 비용이 증대되는 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저면 및 전후방이 개방된 구조물을 내외부 수압차를 이용하여 수중부 토사에 관입시킨 다음, 이웃하는 구조물과 밀폐시킨 후 육상부에서 구조물 내부를 굴착 굴진하도록 함으로써 별도의 제작장 조성 공사와, 준설 공사와, 기초 자갈 포설 및 터널 보호공 공사가 불필요하여 상대적으로 공사 기간 및 공사비를 절감할 수 있도록 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
저면 및 전후방이 개방되어 그 정단면 형상이 "ㅠ" 또는 "
Figure 112009040242296-pat00002
"자 형태자 형태로 형성된 강합성 슬라브 타입의 구조물을 제작하는 구조물 제작 공정과; 제작된 상기 구조물을 수중에 보관시킨 상태에서 침설용 폰툰과 결합시켜 수면에 띄워 놓은 상태에서 측량 타워와, 수중 펌프 및 가설용 장비를 설치하는 장비 설치 공정과; 상기 침설용 폰툰을 바지선을 이용하여 설치 위치까지 운송하는 운송 공정과; 설치 위치까지 운송된 상기 구조물을 상기 침설용 폰툰을 이용하여 수중부 토사까지 하강시킨 다음, 수중 펌프를 통해 상기 구조물 내부의 물을 배출시켜 상기 구조물의 내외부의 수압차를 이용하여 상기 구조물을 육상 갱구부와 연계시켜 수중부 토사에 근입시키는 근입 공정과; 기설치된 구조물의 일측면에 이웃하는 신설 구조 물을 연속적으로 설치한 후 설치가 완료되면 상기 구조물 내부를 보강하면서 굴착 굴진을 통해 관통시키는 관통 공정과; 관통이 완료되면 상기 구조물의 내부 저면에 콘크리트 포장 공사와 내부 양측면에 콘크리트 벽체 공사를 시공하여 설치를 완료하는 설치 완료 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법은 상기 구조물 제작 공정 이전에 상기 구조물을 육상부와 연결하기 위해 설계에 따른 굴착선까지 굴착하는 암반 굴착 공정을 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법은 상기 암반 굴착 공정 이전에 상기 육상 갱구부를 시공하는 육상 갱구부 시공 공정을 더 포함한다.
여기에서 또, 상기 구조물은 저면 및 전후방이 개방된 중공상의 금속 재질로 직사각 형태로 형성되되, 일측면에 기설치된 구조물이 삽입 결합되도록 확관부가 형성되는 플레이트 거더와; 상기 플레이트 거더의 길이 방향 양끝단에서 일정 길이 내측으로 인입되어 결합되는 벌크 헤드와; 상기 플레이트 거더의 상면과 결합되는 콘크리트 플레이트; 및 상기 콘크리트 플레이트의 일측 상면 및 상기 플레이트 거더의 일측 양측면에 결합되는 러버 가스켓으로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 플레이트 거더는 판 형상으로 형성되거나 또는 이중 구조로 내부에 공간부를 갖도록 형성된다.
여기에서 또, 상기 플레이트 거더는 하단부 양측에 경사면을 형성한다.
여기에서 또, 상기 벌크 헤드는 다수개가 판이 결합되어 하나의 판상으로 형성된다.
여기에서 또, 상기 러버 가스켓은 이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더에 형성된 확관부와 대응되는 위치에 설치된다.
여기에서 또, 상기 근입 공정은 근입이 완료되면 상기 측량 타워와, 수중 펌프 및 가설용 장비를 해체한다.
여기에서 또, 상기 관통 공정은 상기 구조물의 벌크 헤드를 제거한 후 해당 부위를 굴착 굴진 전에 해당 부위 저면에서 진행 방향으로 강관 다단 그라우팅을 시공한 후 굴착 굴진한다.
여기에서 또, 상기 설치 완료 공정은 상기 플레이트 거더 내부에 상기 공간부가 구비된 경우 상기 공간부 내부에 콘크리트를 충진하여 콘크리트 벽체를 대처한다.
여기에서 또, 상기 설치 완료 공정은 상기 구조물의 내부에 경사 및 수평 보강재를 더 설치한다.
여기에서 또, 상기 설치 완료 공정은 기설치된 구조물의 플레이트 거더와 이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더의 간극 내에 오메가 조인트를 각각 설치한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따르면, 저면 및 전후방이 개방된 구조물을 내외부 수압차를 이용하여 수중부 토사에 관입시킨 다음, 이웃하는 구조물과 밀폐시킨 후 육상부에서 구조물 내부를 굴착 굴진하도록 함으로써 별도의 제작장 조성 공사와, 준설 공사와, 기초 자갈 포설 및 터널 보호공 공사가 불필요하여 상대적으로 공사 기간 및 공사비를 절감할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물(100)은, 플레이트 거더(110)와, 벌크 헤드(120)와, 콘크리트 플레이트(130)와, 러버 가스켓(140)으로 이루어진다.
먼저, 플레이트 거더(110)는 저면 및 전후방이 개방된 중공상의 금속 재질로 그 단면 형상이 "ㅠ" 또는 "
Figure 112009040242296-pat00003
"자 형태로 형성되되, 일측면에 기설치된 구조물이 삽입 결합되도록 확관부(111)가 형성된다.
여기에서 또한, 플레이트 거더(110)는 수중부 토사에 용이하게 근입되도록 하단부 양측에 경사면(113)을 형성하는 것이 바람직하다.
여기에서, 플레이트 거더(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 판 형상으로 형성되거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 이중 구조로 내부에 공간부(115)를 갖도록 형성된다.
그리고, 벌크 헤드(120)는 플레이트 거더(110)의 개방된 양측면을 폐쇄시키도록 금속 재질로 직사각형태의 판형상으로 형성되어 플레이트 거더(110)의 길이 방향 양끝단에서 일정 길이 내측으로 인입되어 결합된다.
여기에서, 벌크 헤드(120)는 구조물의 설치후 해체 및 배출이 용이하도록 다수개가 판이 결합되어 하나의 판상으로 형성되고, 플레이트 거더(110)의 내측면에 용접 또는 볼트 등에 의해 결합되고, 볼트 결합시 결합면에 가스켓과 같은 실링재가 설치되는 것이 바람직하다.
여기에서 또한, 벌크 헤드(120)는 수중부 토사에 근입시 근입 깊이를 낮게 형성하여 용이하게 배출하도록 그 높이가 플레이트 거더(110)의 높이보다 더 낮게 형성되고, 플레이트 거더(110)의 내측 상단부에 설치된다.
또한, 콘크리트 플레이트(130)는 수압을 견디도록 내부에 철근이 배근되어 플레이트 거더(110)의 상면과 앵커 볼트에 의해 상호 결합되거나 플레이트 거더(110)의 상면에 직접 타설에 의해 일체로 형성된다.
여기에서, 앵커 볼트 결합시 결합면에 가스켓과 같은 실링재가 설치되는 것이 바람직하다.
또, 러버 가스켓(140)은 콘크리트 플레이트(130)의 일측 상면 및 플레이트 거더(110)의 일측 양측면에 결합된다.
여기에서, 러버 가스켓(140)은 이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더에 형성된 확관부와 대응되는 위치에 설치된다.
이하, 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 9 내지 도 19는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 구조물(100)을 침설전에 육상 갱구부(101)를 시공한다(S100).
육상 갱구부(101)의 시공 방법으로는 두가지 방법이 있는 데, 첫 번째로는 도 9에 도시된 바와 같이 해안에 가물막이(102)를 설치하고, 육상 갱구부에 해당되는 구조물(100)을 선시공한 후 수중부 암반을 설계에 따른 굴착선까지 굴착한다(S110). 이때 가물막이(102)는 굴착과 동시에 해체된다.
두 번째로는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 육상 갱구부(101)의 시공 위치까지 해안과 수중부 암반을 설계에 따른 굴착선까지 굴착하고(S110), 본 발명에 따른 구조물(100)을 해안 굴착 부위에 이동시킨 다음 차수벽(103)을 설치한다. 이때 설치 과정은 이후 구조물의 설치 과정과 동일하다.
육상 갱구부(101)의 시공이 완료된 상태에서 본 발명에 따른 구조물(100)을 제작하고, 제작된 후 해안으로 이동시켜 도 12에 도시된 바와 같이 해상 크레인(104)에 의해 수중에 가거치시킨다(S120). 이때, 구조물의 플레이트 거더(110)가 공간부(115)를 구비하는 경우 공간부(115)의 내부 공기량을 조절하여 구조물이 자중에 의해 수중부 토사에 근입되도록 하거나 공간부(115)를 미구비한 구조물의 경우 자중에 의해 수중부 토사에 근입되도록 한다.
그리고, 도 13에 도시된 바와 같이 수중에 위치한 구조물(100)과 침설용 폰툰(pontoon)(105)의 윈치 와이어와 결합시키고, 침설용 폰툰(105)의 윈치 와이어를 통해 구조물(100)을 수면으로 인양한 상태에서 콘크리트 플레이트(130) 상면에 측량 타워(106)와, 수중 펌프(107) 및 가설용 장비(미도시)를 설치한다(S130). 이때, 수면 위로는 육상 작업이 가능하도록 콘크리트 플레이트(130)가 노출되는 것이 바 람직하다. 또한, 수중 펌프(107)는 침하시 배출 속도를 조절하여 구조물(100) 양측에 작용하는 수압차가 균형을 유지할 수 있도록 콘크리트 플레이트(130)의 길이 방향 양측면에 서로 대응되도록 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 상태에서 도 14에 도시된 바와 같이 침설용 폰툰(105)을 바지선을 이용하여 설치 위치까지 운송한다(S140).
그런 다음, 설치 위치까지 운송된 구조물(100)을 침설용 폰툰(105)을 이용하여 도 15에 도시된 바와 같이 수중부 토사까지 하강시킨 다음, 수중 펌프(107)를 통해 구조물(100) 내부의 물을 배출시켜 구조물(100)의 내외부의 수압차를 이용하여 구조물(100)을 기설치된 구조물과 연계시켜 수중부 토사에 일정 깊이로 근입시킨다(S150). 이때, 육상 갱구부(100)에 첫 번째로 시공되는 구조물인 경우 육상 갱구부(101)와 연계시키고, 기설치된 구조물에 이웃하는 신설 구조물인 경우 기설치된 구조물의 러버 가스켓(140)을 플레이트 거더(110)의 확관부(111)가 압착하여 차수가 이루어지도록 한다. 한편, 구조물(110)의 근입이 완료되면 측량 타워(106)와, 수중 펌프(107) 및 가설용 장비를 해체한다.
그런 다음, 상기와 같은 방법으로 도 16에 도시된 바와 같이 기설치된 구조물의 일측면에 이웃하는 신설 구조물을 연속적으로 설치한 후 설치가 완료되면 구조물(100) 내부를 굴착 굴진을 통해 관통시킨다(S160). 이때, 굴착 굴진 전에 도 17에 도시된 바와 같이 굴착 굴진 진행 방향으로 저면에서 경사지게 강관 다단 그라우팅(150)을 시공한다.
그리고, 관통이 완료되면 도 18에 도시된 바와 같이 구조물(100)의 내부 저 면에 콘크리트 포장 공사와 내부 양측면에 콘크리트 벽체 공사를 시공하여 설치를 완료한다(S170). 이때, 플레이트 거더(110) 내부에 공간부(115)가 구비된 경우 도 19에 도시된 바와 같이 공간부(115) 내부에 콘크리트를 충진하여 콘크리트 벽체를 대처하고, 외부 수압에 의해 구조물(100)의 강성이 부족한 경우 선택에 따라 구조물(100)의 내부에 경사 및 수평 보강재(160)를 더 설치할 수도 있다. 또한, 기설치된 구조물의 플레이트 거더(110)와 이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더(110)의 간극 내에 오메가 조인트(미도시)를 각각 설치하여 접속면의 실링을 수행한다.
한편, 굴착 굴진 과정에서 일정 길이가 굴착 굴진된 경우 구조물(100)의 내부 저면에 콘크리트 포장 공사와 내부 양측면에 콘크리트 벽체 공사를 동시에 진행할 수도 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 침매 터널의 시공 방법을 설명하기 위한 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 정면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 측단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법에 따른 구조물의 구성을 나타낸 정면도,
도 8은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 설명하기 위한 공정도,
도 9 내지 도 19는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법을 설명하기 위한 설명도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 플레이트 거더 120 : 벌크 헤드
130 : 콘크리트 플레이트 140 : 러버 가스켓

Claims (13)

  1. 저면 및 전후방이 개방되어 그 정단면 형상이 "ㅠ" 또는 "
    Figure 112009040242296-pat00004
    "자 형태로 형성된 강합성 슬라브 타입의 구조물을 제작하는 구조물 제작 공정과;
    제작된 상기 구조물을 수중에 보관시킨 상태에서 침설용 폰툰과 결합시켜 수면에 띄워 놓은 상태에서 측량 타워와, 수중 펌프 및 가설용 장비를 설치하는 장비 설치 공정과;
    상기 침설용 폰툰을 바지선을 이용하여 설치 위치까지 운송하는 운송 공정과;
    설치 위치까지 운송된 상기 구조물을 상기 침설용 폰툰을 이용하여 수중부 토사까지 하강시킨 다음, 수중 펌프를 통해 상기 구조물 내부의 물을 배출시켜 상기 구조물의 내외부의 수압차를 이용하여 상기 구조물을 육상 갱구부와 연계시켜 수중부 토사에 근입시키는 근입 공정과;
    기설치된 구조물의 일측면에 이웃하는 신설 구조물을 연속적으로 설치한 후 설치가 완료되면 상기 구조물 내부를 보강하면서 굴착 굴진을 통해 관통시키는 관통 공정과;
    관통이 완료되면 상기 구조물의 내부 저면에 콘크리트 포장 공사와 내부 양측면에 콘크리트 벽체 공사를 시공하여 설치를 완료하는 설치 완료 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법은,
    상기 구조물 제작 공정 이전에 상기 구조물을 육상부와 연결하기 위해 설계에 따른 굴착선까지 굴착하는 암반 굴착 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법은,
    상기 암반 굴착 공정 이전에 상기 육상 갱구부를 시공하는 육상 갱구부 시공 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조물은,
    저면 및 전후방이 개방된 중공상의 금속 재질로 직사각 형태로 형성되되, 일측면에 기설치된 구조물이 삽입 결합되도록 확관부가 형성되는 플레이트 거더와;
    상기 플레이트 거더의 길이 방향 양끝단에서 일정 길이 내측으로 인입되어 결합되는 벌크 헤드와;
    상기 플레이트 거더의 상면과 결합되는 콘크리트 플레이트; 및
    상기 콘크리트 플레이트의 일측 상면 및 상기 플레이트 거더의 일측 양측면에 결합되는 러버 가스켓으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수 압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트 거더는,
    판 형상으로 형성되거나 또는 이중 구조로 내부에 공간부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트 거더는,
    하단부 양측에 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 벌크 헤드는,
    다수개가 판이 결합되어 하나의 판상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 러버 가스켓은,
    이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더에 형성된 확관부와 대응되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 근입 공정은,
    근입이 완료되면 상기 측량 타워와, 수중 펌프 및 가설용 장비를 해체하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 관통 공정은,
    상기 구조물의 벌크 헤드를 제거한 후 해당 부위를 굴착 굴진 전에 해당 부위 저면에서 진행 방향으로 강관 다단 그라우팅을 시공한 후 굴착 굴진하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 설치 완료 공정은,
    상기 플레이트 거더 내부에 상기 공간부가 구비된 경우 상기 공간부 내부에 콘크리트를 충진하여 콘크리트 벽체를 대처하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 설치 완료 공정은,
    상기 구조물의 내부에 경사 및 수평 보강재를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 설치 완료 공정은,
    기설치된 구조물의 플레이트 거더와 이웃하는 신설 구조물의 플레이트 거더의 간극 내에 오메가 조인트를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 구조물의 내외부 수압차를 이용한 수중 터널링 공법.
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