KR100941438B1 - 2 아치 터널의 상부 거더부 방수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2 아치 터널을 시공함에 있어 중앙 터널에 중앙기둥을 시공함에 있어 상기 중앙기둥 상부에 위치하는 상부 거더의 누수를 효과적으로 방지할 수 있는 2 아치 터널의 상부 거더부 방수방법에 관한 것이다.

일반적으로 2 아치 터널의 중앙터널은 좌, 우측 본선 터널에 비해 위치가 낮게 형성되어 있어 상기 터널들의 접합부에 지하수가 모이게 되므로 항상 누수가 문제되고 있다.

이러한 2 아치 터널의 누수에 취약한 구조에 대해 중앙터널 방수막은 방수막을 2겹으로 설치하고 지수판을 설치하며, 인젝션 그라우팅 실시, 내부 배수관 설치를 통해 지하수 등으로 인한 누수를 효과적으로 차단하여 품질관리가 용이하고 향후 유지관리비의 절감을 가져올 수 있다.

2 아치 터널, 상부거더, 방수막, 지수판, 인젝션 그라우팅

Description

2 아치 터널의 상부 거더부 방수방법{UPPER GIRDER PART WATERPROOF METHOD FOR 2 ARCH TUNNEL}

본 발명은 2 아치 터널의 상부 거더부 방수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2 아치 터널을 시공하기 위하여 먼저 중앙터널을 굴착하여 기둥부와 상기 기둥부 상부에 길이방향으로 연장되는 상부 거더를 설치한 후, 상기 상부 거더를 기준으로 좌, 우측에 본선 터널을 형성시킬 때, 중앙터널과 좌, 우측 본선 터널의 접합부에 발생하는 누수를 방지하기 위한 2 아치 터널의 상부 거더부 방수방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 2 아치 터널 시공을 나타낸 것으로 먼저 중앙터널(10)을 굴착한 후 중앙기둥(30, 40)을 설치하고, 중앙터널(10)의 좌, 우측 본선 터널(20)은 기계굴착 또는 발파굴착 하고 라이닝콘크리트(21) 등을 설치하여 시공을 완료하는 것이 일반적이다.

도 1c는 특히 완성된 2 아치 터널 전체 구조를 나타낸 것으로 중앙터널의 천단부까지 소정높이의 기둥부(40)과 상부거더(30)를 도시한 것이다.

상기 상부거더(30)는 중앙터널(10) 굴착 후에 기둥부(40)과 함께 설치하며 좌, 우측 본선터널의 라이닝콘크리트(21) 단부와 연결되게 된다.

일반적으로 2 아치 터널의 상부거더(30)의 형상은 좌, 우측 본선 터널의 라이닝콘크리트 단부(21)가 접하는 사다리꼴 형태의 하부구체(라이닝콘크리트와 연결)와 상기 하부구체 상부에 형성되는 부채꼴 형태의 상부구체(상부 크라운)로 되어 있다.

상기 서술한 바와 같이 2 아치 터널은 상부거더(30)와 좌, 우측 터널 라이닝콘크리트(21) 단부 및 그 접합부(51)에서는 시공이음부(50)가 발생하게 된다.

또한 2 아치터널의 중앙터널(10)과 좌, 우 본선터널의 접합부(51)는 중앙터널에 비해서 상대적으로 높이가 낮게 형성되어 접합부에 지하수가 모이게 되므로 누수에 취약한 부분이 되고 있다.

이에 종방향 배수관(60)을 설치하기는 하지만 상기 접합부(51)의 방수시공이 제대로 되지 않을 경우 주로 좌, 우측 본선터널의 라이닝콘크리트의 시공이음부(50)를 통해 누수가 발생하게 된다.

도 1d는 종방향 배수관(60) 및 횡방향 배수관(70)을 사시도로 표현한 것으로 중앙터널 방수막(70)을 시공한 이후에 좌, 우측 본선 터널의 발파시와 좌, 우측 본선 터널의 강지보재와 연결하기 위해서 중앙터널의 강지보재를 절단할 때 이미 시공된 중앙터널의 방수막(80)이 손상될 수 있고, 중앙터널과 본선터널의 시공 연결부에 있어 터널 길이 방향으로 종방향 배수관(60) 설치후 횡방향 배수관(70) 설치를 위해서 방수막(80)을 절단해야 하는 등 2 아치 터널 상부거더부(상부거더 부위)에서는 누수에 대한 취약부분이 계속해서 발생한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 2 아치 터널의 중앙터널과 좌, 우측 본선터널의 접합부에 있어 누수를 효과적으로 방지할 수 있는 2 아치 터널 상부 거더부 방수방법 제공을 그 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

첫째, 중앙 터널과 본선 터널의 방수막을 손상없이 서로 연결시켜주기 위하여 중앙 터널에 설치되는 방수막을 이중으로 먼저 설치되도록 하여 본선 터널의 시공 시 그 방수막과의 연결이 용이하도록 하고, 상부 거더 설치시 지수판을 함께 시공될 수 있도록 하였으며, 시공이음부(라이닝콘크리트 단부 및 접합부)에 있어서는 인젝션 그라우팅을 함으로써 상기 시공이음부에 있어 누수 방지가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하였다.

둘째, 상기 시공이음부에 있어 유입되는 지하수 등의 유입을 종전의 종방향 및 횡방향 배수관 이외에 상부 거더 외부에 설치된 내부배수관을 더 설치하여 효과적으로 배수처리될 수 있도록 하였다.

본 발명은 2 아치 터널에 있어서 상부 거더부에 방수막 보호용 방수막을 추가로 설치하여 방수품질을 확보하고, 시공이음부에 지수판 설치 및 인젝션그라우팅을 시행하여 시공이음부의 누수를 보다 효과적으로 제어할 수 있어 하자발생 원인 이 되는 2 아치 터널 방수방법의 효과적인 개선이 가능하게 된다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

먼저, 도 2와 같이 2 아치 터널의 시공을 위한 중앙 터널(100)을 먼저 시공하게 된다.

이러한 중앙 터널(100)은 화약 발파에 의한 NATM공법으로 시공되는 것이 통상적인데, 이러한 NATM공법은 화약 발파에 의하여 일정한 아치형태의 터널 굴착면이 형성되면, 곧 바로 1차 지보재(110, SHOTCRETE, 숏크리트)를 터널 굴착면에 타설하여 원지반 암반의 거동을 조기에 정착시키고 미도시된 록볼트(ROCK BOLT)를 터널 굴착면 배면의 원지반에 방사형으로 삽입 설치하여 터널 굴착면 주변지반이완 방지 및 암반간의 봉합효과 등을 확보할 수 있도록 하게 된다.

이때 추가로 역시 미도시된 라이닝콘크리트와 같은 2차 지보재를 록볼트와 숏크리트가 형성된 터널 굴착면에 설치하여 최종 터널을 완성시키게 된다.

다음으로는 도 3a와 같이 상기 숏크리트(110)면을 정리한 다음 점선으로 표시된 부직포(121)를 설치하고, 부직포(121) 저면에 1차 및 2차 방수막(510, 520)을 이중으로 겹쳐 2겹 시공하게 된다.

이와 같이 방수막을 2겹으로 설치한 목적은, 첫번째 방수막(510)은 좌, 우측 본선 터널의 방수막과 연결을 위해 설치하는 것이며, 두번째 방수막(520)은 첫번째 방수막(510)의 보호 및 후술되는 지수판(530) 설치용으로 계획한 것이다.

이에 상기 1차 방수막(510)은 도 3a와 같이 천단부(A)를 커버하며 그 끝단을 말아 추후 펼쳐져 설치될 수 있도록 하고,

상기 2차 방수막(520)은 상기 1차 방수막(510)이 덮여지도록 하여 본선 터널의 접합부까지 연장되도록 세팅하게 된다.

다음으로는 후술되는 상부 거더(300)의 상부 측부가 형성되는 위치에 지수판(530)을 부착시키게 된다. 이러한 지수판(530)은 통상 구입이 가능한 것 판형 지수플레이트를 이용하면 되고, 상부 거더와 천단부(A)의 지수효과를 증진시키기 위하여 설치된다.

이에 기둥부(400)를 시공하게 되는데, 순서적으로는 도 2와 같이 천단부(A)의 하방으로부터 상방으로 기둥부(400)를 미도시된 거푸집과 콘크리트 타설에 의하여 먼저 시공하게 된다.

다음으로는 기둥부 상부에 라이닝연결부인 하부구체(310) 및 상부 크라운인 상부구체(320)에 의한 상부 거더(300)를 시공하게 된다.

이에 먼저 상기 하부구체(310) 및 상부구체(320)의 전체 형태에 따른 철근을 먼저 기둥부(400) 상부면에 조립 설치하게 된다.

이러한 철근은 결국 기둥부(400) 주위에 미도시된 비계를 별도로 설치한 후, 이를 작업대로 하여 중앙 터널(100)에 형성시킨 숏크리트(110) 하방으로 조립되어 설치하게 된다.

이에 철근이 모두 설치되면 거푸집을 상부 거더의 형태에 따라 철근 주위에 설치하게 되는데, 이러한 거푸집 내부에 콘크리트를 충전시켜 최종 상부 거더가 완성되게 된다.

이때 상기 라이닝연결부인 하부구체(310)의 최종 형태는 본선 터널(500)의 라이닝콘크리트(710)의 단부가 걸쳐지도록 전체적으로 기둥부(400) 상부에서 외측으로 벌어지면서 다시 안쪽으로 모아져 마름모형태로 절곡되도록 하여 전체적으로 마름모 단면 형태로 형성되게 된다.

이에 상기 안쪽으로 모아지는 절곡지지면(B)에 라이닝콘크리트(710)의 단부가 접하도록 하는 것이다.

다음으로는 상기 라이닝연결부인 하부구체(310)의 상부에 직육면체 형태(구체형태)의 상부 크라운인 상부구체(320)을 형성시키게 된다.

이때, 상부 크라운인 상부구체(320)의 경우 종래 전체적으로 마름모 단면 형태로써 좁은 공간에서의 철근조립 및 거푸집 설치와 같이 그 제작이 용이하지 않다는 문제점이 있었으나 본 발명에서는 단순한 직육면체(사각구체) 형태로 형성시킴 에 따라 그 내부에 조립 설치되는 철근 및 거푸집 설치에 있어 매우 작업이 용이하게 되며, 상부 크라운 및 라이닝 연결부 주위에 설치된 작업대로부터의 자유 공간(C)을 확보할 수 있어 작업자의 작업 능률도 기대할 수 있게 됨을 알 수 있다.

통상 위와 같은 상부거더(300)와 천단부(A)에는 지하수 등의 유입에 따른 누수문제에 대해 전술한 1, 2차 방수막(510, 520) 시공에 대해 살펴보았는데,

이러한 방수막을 미리 상기 천단부(A)에 설치한 후, 후술되는 본선 터널(700)의 라이닝콘크리트(710) 및 그 방수막(720)과 서로 연결시키는 작업이 뒤따르게 된다.

이때 종래의 마름모 단면 형태의 상부구체(320)에 있어서는 이러한 방수막들의 연결공간을 확보하기 쉽지 않아, 상기 이를 통한 누수 문제가 항상 지적되고 있었는 바 본 발명에서는 이러한 방수막들의 연결부위 및 공간확보를 상기 상부 크라운의 형태를 직육면체 형태로 변경함에 따라 쉽게 확보할 수 있어 위와 같은 누수문제를 해결 할 수 있는 공간을 충분히 확보할 수 있게 된다.

이에 하부구체(310)와 상부구체(320)의 형태에 따른 거푸집과 그 내부의 철근이 조립된 상태에서, 상기 거푸집 내부에 콘크리트를 충전시켜 본 발명에 의한 상부 거더(300)를 완성시키게 된다.

또한, 미리 설치된 상기 지수판(530)에 의하여 상부 거더(300)의 상부 측부가 형성되는 위치 즉, 상부구체(320)의 측부 상면과 숏크리트(110)를 포함하는 중앙 터널의 터널 굴착면 사이로 유입되는 지하수 등의 누수를 보다 효과적으로 방지할 수 있음을 알 수 있다.

이에 상기 상부 거더(300)가 최종 완성되면, 본선 터널(500)을 역시 NATM공법 등에 의하여 형성시키고, 역시 1차 지보재인 숏크리트를 타설하고, 록볼트를 설치한 다음, 2차 지보재인 라이닝콘크리트(710)을 시공하게 된다.

이때 상기 라이닝 콘크리트의 단부가 상기 라이닝 연결부인 하부구체(310)의 상부절곡면(B)에 지지되도록 함으로써, 중앙터널(100)과 본선터널(700)에 의한 2 아치 터널이 형성될 수 있도록 하게 된다.

물론 상기 본선 터널(700)의 경우에도 누수방지를 위한 본선 터널용 방수막(720)을 설치하게 되며, 중앙 터널(100)의 2차 방수막(520)과 상기 본선 터널용 방수막(720)은 서로 연결되도록 하여 누수가 상기 중앙 터널과 본선 터널의 시공이음부에서의 누수문제를 해결할 수 있도록 하게 된다.

이에 좌, 우측 본선터널(700) 굴착후 중앙터널(100) 시공시 설치되었던 2중 방수막중(510, 520)에서 2차 방수막(520)과 본선 터널용 방수막(720)을 연결하기 위해서 1차 방수막(510) 일부를 절단하고 종방향 배수관(620) 설치후 좌, 우측 본선 터널(700)에서 종방향 배수관을 거쳐 중앙터널까지 본선 터널용 방수막(720)을 연장시켜 중앙터널의 2차 방수막(520) 위로 배치되어 서로 접합하여 연결시킨다.

추가적으로 1차 방수막(510)의 절단된 일부를 좌, 우측 본선터널 및 중앙터널 연결부위에 설치하여 완벽한 방수가 되도록 한다.

다음으로는 상기 상부구체(320)의 개략 양 중앙 측면에 구멍이 형성된 관부재인 인젝션 그라우팅관(540)을 길이방향으로 설치되도록 한다.

상기 인젝션 그라우팅관(540)은 다수의 관통 구멍이 형성된 관부재로써, 미리 상부 크라운 중앙 양 측면에 터널의 길이방향으로 상기 인젝션 그라우팅관(540)을 부착시키고, 도시하지 않았지만 일정간격으로 분기된 관부재(분기관)를 통해 인젝션 그라우팅관(540) 내부로 수팽창 발포 우레탄 또는 에폭시 레진 등과 같은 주입재가 주입될 수 있도록 한다.

즉, 주입재 인젝션그라우팅은 1~2MPa의 주입압이 작용할 때 팽창하여 주입재를 배출할 수 있는 직경 18mm 내외의 호스(관부재)를 사용하며, 10m 이내의 간격으로 분기관의 주입구 및 배출구를 설치하면 된다.

이에 인젝션 그라우팅관(540)에 분기관을 통해 주입재를 주입하면, 인젝션 그라우팅관(540)에 형성된 구멍으로 주입재가 분출되면서 상기 시공이음부에 형성될 수 있는 미세 공간을 메워주게 되고 이로써 시공이음부의 누수를 효과적으로 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다.

다음으로는 본선 터널(700)의 2차 지보재인 라이닝콘크리트(710)을 타설하게 되는데 역시 소정의 형상을 가진 거푸집을 이용하게 된다.

이에 앞서 살펴본 상부구체(320) 및 하부구체(310) 주위에 설치된 작업대로부터의 자유 공간(C)은 상기 라이닝콘크리트(710)에 의하여 메워지게 됨을 알 수 있으며, 지수판(530)의 일단부는 상부구체(320)에 타단부는 라이닝콘크리트(710)에 매립되고, 중앙 터널의 1차, 2차 방수막(510, 520)과 본선 터널용 방수막(720), 인젝션 그라우팅관(540)이 함께 상기 자유 공간(C)에서 매립되도록 시공됨을 알 수 있다.

나아가, 상기 시공이음부의 최하단에는 최종 누수되는 지하수 등을 따로 배 출시킬 수 있도록 내부배수관(620)을 추가로 설치하여 적어도 상부 거더의 시공에 의한 누수를 완전히 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다.

이러한 내부배수관은 상기 시공이음부와 라이닝콘크리트의 단부가 서로 접하는 끝단에 파여진 블록아웃부를 형성시키고, 상기 블록아웃부를 덮도록 ㄷ자형상의 배수관을 앵커볼트를 이용하여 터널 길이방향으로 장착시키고, 장착된 ㄷ자형상의 배수관으로 집수된 지하수 등을 터널 저부 배수시설로 유도할 수 있도록 추가적인 횡방향 배수관을 설치함으로서 그 시공이 가능하게 된다.

도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 종래 2 아치 터널의 시공단계별 단면도 및 사시도를 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 의한 2 아치 터널의 시공단면도이고,

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 의한 상부거더부의 방수순서를 개략 순서도로 도시한 것이다.

<주요 도면 부호의 간단한 설명>

100:중앙 터널 110:숏크리트

300:상부거더 310:하부구체

320:상부구체 400:기둥부

510:1차 방수막 520:2차 방수막

530:지수판 540:인젝션 그라우팅관

620:내부배수관 620:종방향 배수관

700:본선 터널 710:라이닝콘크리트

720:본선터널용 방수막

Claims (3)

1. 중앙 터널(100)을 형성시킨 후 중앙 터널의 양 측에 본선 터널(700)을 형성시키는 2 아치 터널의 상기 중앙 터널의 기둥부(400)의 상부에 형성되는 상부 거더(하부구체, 상부구체 : 310, 320)를 형성시킴에 있어,

   상기 중앙 터널(100)의 천단부(A)에 방수막을 포함하는 1차 방수막(510)을 상기 천단부(A) 및 그 양 주변으로 연장되어 그 끝단을 말아 추후 펼쳐져 설치될 수 있도록 하고,

   상기 1차 방수막(510)이 덮여지도록 하여 본선 터널의 터널 굴착면과의 접합부(D)까지 2차 방수막(520)이 연장되도록 하고,

   상부 거더(300)의 상부 측부가 형성되는 위치에 지수판(530)을 부착시키고,

   상기 천단부(A)에 타설된 숏크리트(110) 저면에 상기 중앙기둥의 상부에 형성되는 상부 거더(300) 상면이 접하여 형성되도록 하되, 상기 상부 거더는 중앙기둥의 기둥부(400) 상부에 형성되는 라이닝 콘크리트 연결부인 하부구체(310)로부터 상방으로 연장되는 직육면체(사각 구체) 형태의 상부 크라운인 상부구체(320)로 형성되도록 하고,

   상기 상부구체의 개략 양 중앙 측면에 구멍이 형성된 관부재인 인젝션 그라우팅관(540)을 길이방향으로 설치하고,

   상기 1차 및 2차 방수막(510, 520), 지수판(530),인젝션 그라우팅관(540)이 매립되도록 본선 터널과 중앙 터널에 라이닝콘크리트(710)를 형성시키는 단계를 포함하며,

   상기 라이닝콘크리트(710) 형성 이전에 미리 상기 1차 및 2차 방수막을 본선 터널(700)의 본선 터널용 방수막(720)과 서로 연결되도록 하되, 상기 연결은 중앙터널(100) 시공 시 설치되었던 2중 방수막 중(510,520) 2차 방수막(520)과 상기 본선 터널용 방수막(720)을 연결하기 위해서 1차 방수막(510) 일부를 절단하고 좌, 우측 본선 터널(700)에서 중앙터널까지 본선 터널용 방수막(720)을 연장시켜 중앙터널의 2차 방수막(520) 위로 배치하여 서로 접합하여 이루어지도록 한 2 아치 터널의 상부 거더의 방수방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 상부거더와 라이닝 콘크리트 시공이음부의 단부에 내부배수관(620)을 더 설치하는 2 아치 터널의 상부 거더의 방수방법.

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