KR100971300B1 - 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식부유교량의 시공방법 - Google Patents

외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식부유교량의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잠수식 부유교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 수중부유물과의 충돌 또는 수중테러 등으로부터 교량본체를 보호하기 위한 외피튜브를 구비하며, 외피튜브와 교량본체 사이에는 물이 채워지도록 구성한 잠수식 부유교량 및 그 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량은 길이방향의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며 길이방향으로 중공이 형성된 외피튜브와, 상기 외피튜브의 내부에 위치하고 양단이 육상에 위치하며 길이방향으로 형성된 중공을 통해 통행이 가능한 교량본체와, 상기 외피튜브의 길이 중간이 수면 위로 부유하지 않게 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 외피튜브와 상기 교량본체의 사이에는 물이 채워진 것을 기술적 특징으로 하며,
더불어, 본 발명의 잠수식 부유교량의 시공방법에 따르면, 주인장케이블의 양단을 해저면에 고정하는 단계와, 중공이 형성된 외피튜브의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며, 상기 외피튜브가 상기 주인장케이블의 안쪽에 위치하도록 시공하는 단계와, 중공이 형성된 교량본체를 연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입시켜 상기 교량본체의 양단이 육상에 위치하도록 시공하는 단계와, 내부에 위치한 상기 교량본체의 부력에 의해 상기 외피튜브가 부유하면서 상기 주인장케이블을 긴장시키는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
Figure R1020070108891
잠수식 부유교량, 외피튜브, 교량본체, 연속압출방식, 주인장케이블, 보조케이블

Description

외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법{A Submerged Floating Bridge Sheltered in External Tube and a Construction Method of the Submerged Floating Bridge}
본 발명은 잠수식 부유교량 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 특히 수중부유물과의 충돌 또는 수중테러 등으로부터 교량본체를 보호하기 위한 외피튜브를 구비하며, 외피튜브와 교량본체 사이에는 물이 채워지도록 구성한 것이다.
육지와 섬 또는 육지와 육지를 연결하는 종래의 잠수식 부유교량 및 그 시공방법에 따르면, 교량본체를 소정의 길이로 분할한 교량본체 유닛을 육상에서 제작하고, 이를 해상으로 운반한 후에 해상크레인을 이용하여 수중에 가라앉힌 후 방수연결하여 잠수식 부유교량을 시공한다.
그러나, 이와 같은 종래의 잠수식 부유교량은 교량본체 유닛을 육지에서 제작한 후에 수상으로 이동하기 때문에, 운송에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 수중에서 방수연결작업이 이루어지기 때문에 작업에 어려움이 있다.
또한, 시공 중 수중부유물과 충돌 또는 파도나 조류가 강할 경우에 정교한 수중방수연결에 많은 어려움이 따른다. 한편, 육상에서 제작된 교량본체 유닛들을 연안에서 방수연결하여 연속압출방식으로 시공하더라도 시공 중 수중부유물과 충돌 또는 파도나 조류가 강할 경우 정교한 수중압출에 어려움이 있다.
상기 종래의 어느 시공방식이든 완성된 교량도 역시 교량본체가 파도나 조류와 같은 유체력은 물론 잠수함, 고래 및 상어 등 수중부유물과의 충돌이나 수중테러 등에 대책 없이 노출되어 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 파도나 조류와 같은 유체력은 물론 잠수함 및 고래 등과 같은 수중부유물과의 충돌 또는 수중테러 등으로부터 교량본체를 보호하며, 육지에서 수중으로 외피튜브 안에 무중력 상태로 안전하고 신속하게 연속압출하는 방식으로 시공하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량은 길이방향의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며 길이방향으로 중공이 형성된 외피튜브와, 상기 외피튜브의 내부에 위치하고 양단이 육상에 위치하며 길이방향으로 형성된 중공을 통해 통행이 가능한 교량본체와, 상기 외피튜브의 길이 중간이 수면 위로 부유하지 않게 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 외피튜브와 상기 교량본체의 사이에는 물이 채워진 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브는 다수 개의 외피튜브 유닛들이 연결되어 형성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 교량본체는 다수 개의 교량본체 유닛들이 연결되어 형성된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지부재는 해저면에 고정 된 인장파일과, 상기 외피튜브의 외측을 감싸며 상기 인장파일에 고정된 주인장케이블을 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지부재는 해저면에 안착된 중력블록과, 상기 중력블록에 고정되며 상기 외피튜브를 관통한 상태로 상기 교량본체의 외측을 감싸는 보조케이블을 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지부재는 해저면에 안착된 중력블록과, 상기 중력블록에 고정되며 상기 외피튜브의 외측을 감싸는 보조케이블을 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브의 하단에는 개방부가 상기 외피튜브의 길이방향으로 형성되고, 상기 보조케이블은 상기 개방부를 통해 상기 외피튜브 밖으로 연장되어 상기 중력블록에 고정된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브의 내주면 상부에는 다수 개의 탄성부재가 상기 외피튜브의 길이방향을 따라 고정되어 상기 교량본체와 접한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브의 내주면 하부에는 다수 개의 롤러가 상기 외피튜브의 길이방향을 따라 장착된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브는 중공 셀 형식의 섬유보강합성단면 구조이며, 셀 안에는 발포알루미늄과 콘크리트 중 어느 하나가 충진되거나 또는 둘이 함께 충진된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브는 FRP재질로서, 내부에 중공 셀이 형성되고, 상기 중공 셀에서 외측방향에 발포알루미늄이 채워지고 중공 셀에서 내측방향에는 콘크리트가 채워진다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브는 콘크리트구조물로 형성하되, 상기 콘크리트 구조물은 발포알루미늄에 의해 감싸인다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 교량본체는 콘크리트 구조물이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 교량본체는 콘크리트 구조물로 형성되고, 내부에 중공 셀이 형성된 FRP가 상기 콘크리트 구조물을 감싸며, 상기 중공 셀에는 발포알루미늄이 채워진다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 교량본체는 강재 프레임으로 형성되고, 내부에 중공 셀이 형성된 FRP가 상기 강재 프레임을 감싸며, 상기 중공 셀에서 외측방향에 발포알루미늄이 채워지고 중공 셀에서 내측방향에는 콘크리트가 채워진다.
또한, 본 발명의 잠수식 부유교량의 시공방법에 따르면, 주인장케이블의 양단을 해저면에 고정하는 단계와, 중공이 형성된 외피튜브의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며, 상기 외피튜브가 상기 주인장케이블의 안쪽에 위치하도록 시공하는 단계와, 중공이 형성된 교량본체를 연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입시켜 상기 교량본체의 양단이 육상에 위치하도록 시공하는 단계와, 내부에 위치한 상기 교량본체의 부력에 의해 상기 외피튜브가 부유하면서 상기 주인장케이블을 긴장시키는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브를 연속압출방식으로 상기 주인장케이블의 안쪽으로 위치하게 밀어 진입시켜 시공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외피튜브를 연속압출방식으로 진입시키면서 동시에 상기 교량본체를 연속압출방식으로 진입시켜 시공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입하는 교량본체의 내부에는 중력블록이 위치하며, 상기 교량본체가 완공된 후에 상기 중력블록은 빼내 수중으로 침수시키고, 상기 교량본체를 감싸는 보조케이블을 상기 중력블록에 고정한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입하는 교량본체에는 중력블록이 매달려 위치하며, 상기 외피튜브의 하단에는 개방부가 상기 외피튜브의 길이방향으로 형성되어 상기 중력블록이 상기 교량본체를 따라 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 교량본체에 매달린 중력블록을 상기 보조케이블에서 해제하여 해저면에 안착시키고, 상기 보조케이블을 연장하여 해저면에 안착된 중력블록에 고정한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법은 교량본체의 둘레를 외피튜브가 감싸며 교량본체와 외피튜브 사이에 물이 채워짐으로써, 외부에서 가해지는 충격으로부터 교량본 체를 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법은 연속압출방식으로 교량본체 및 외피튜브를 설치함으로써, 교량분체 유닛 및 외피튜브 유닛을 종래와 같이 육지에서 해상으로 운반하지 않고서도 시공할 수 있다. 따라서 시공이 빠르며, 경제적이라는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법은 선시공된 외피튜브의 내부에 교량본체를 연속압출방식으로 시공함으로써, 파도 또는 조류와 같은 유체력에 의한 문제점을 극복할 수 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량 및 상기 잠수식 부유교량의 시공방법의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
[제1 실시예]
도면에서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량을 나타낸 측면개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 교량본체를 외피튜브의 내부로 진입시키는 과정을 나타낸 개략도이다. 그리고 도 3a는 도 1에 도시된 잠수식 부유교량을 나타낸 횡단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 중력블록을 보조케이블에 고정시킨 상태를 나타낸 횡단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 잠수식 부유교량(100)은 길이방향의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하는 외피튜브(110)와, 상기 외피튜브(110)의 내부 에 위치하며 그 양단이 육상에 위치하는 교량본체(140)와, 상기 외피튜브(110)의 길이 중간이 수면 위로 부유하지 않도록 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 교량본체(140) 내부로 사람, 차량 또는 기차 등이 이동하고, 상기 외피튜브(110)와 교량본체(140)의 사이에는 물이 채워진다.
아래에서는 이와 같이 구성된 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 외피튜브(110)는 다수 개로 분할된 외피튜브 유닛(111)을 연결하여 형성한 것으로서, 길이방향으로 중공이 형성된다.
그리고 상기 외피튜브(110)는 지지부재 중 하나인 주인장케이블(150)에 의해 지지되는데, 주인장케이블(150)은 해저에 고정된 인장파일(151)에 양단이 각각 고정된 상태로 외피튜브(110)가 주인장케이블(150)의 아래에 위치함으로써, 외피튜브(110)가 수면으로 부유하는 것을 차단한다. 여기에서 주인장케이블(150)과 외피튜브(110)의 사이에는 덮개(160)가 위치하여 주인장케이블(150)에 걸린 하중에 외피튜브(110)의 일부분에 집중되는 것을 분산하여 외피튜브(110)의 파손을 방지한다.
또한 외피튜브(110)의 내주면에 있어서, 내주면 아래쪽에는 롤러(113)가 장착되어 교량본체(140)가 연속압출방식으로 외피튜브(110) 내부로 진입함에 있어 원활하게 진입할 수 있게 마찰력을 감소시킨다. 더불어 상기 외피튜브(110)의 내주면에서 위쪽에는 탄성부재(115)가 위치하여 교량본체(140)가 부상하면서 교량본체(140)의 외주면과 접한다.
한편, 지지부재 중 다른 하나인 보조케이블(170)이 교량본체(140)의 외주면을 감싼 상태에서 보조케이블(170)의 양단이 외피튜브(110)를 관통해 해저로 연장되며, 보조케이블(170)의 단부는 해저면에 안착된 중력블록(171)에 고정된다. 따라서 교량본체(140)가 갖는 부력은 보조케이블(170) 및 주인장케이블(150)로 분산되어 보조케이블(170) 및 주인장케이블(150)을 긴장시킨다.
여기에서 교량본체(140)의 바깥쪽과 외피튜브(110)의 안쪽 사이의 공간에는 물이 채워진다.
이와 같이 구성된 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량에 있어서, 외피튜브(110)의 첫 번째 기능은 잠수식 부유교량(100)과 수중부유물이 충돌하였을 시에 교량본체(140)를 보호하는 것이고, 두 번째 기능은 잠수식 부유교량(100)이 수중테러를 당했을 시에 교량본체(140)를 보호하는 것이며, 세 번째 기능은 교량본체(140)가 외피튜브(110) 안에서 조용히 부유할 수 있게 하는 기능을 갖다.
한편, 외피튜브(110)는 중공 셀(120) 형식의 섬유보강합성단면 구조를 가지며, 셀(120) 안에는 발포알루미늄(121)과 콘크리트(123)가 충진된다. 섬유보강합성단면은 질기고 강하며 특히 염해에 대한 내구성이 좋아 외피튜브(110)의 용도로서 적합하며, 발포알루미늄(121)은 충격 및 에너지 흡수력이 뛰어나 수중부유물과 충돌시 적절하다.
한편, 콘크리트(123)는 외피튜브(110)를 가능한 한 무중력상태로 만들어 주는 역할과 수중부유물과 충돌 시 또는 수중테러 시에 외피튜브(110)의 파괴에 대한 충분한 강도를 제공한다.
그리고 교량본체(140)는 콘크리트 구조물(141) 또는 초고강도강, 알루미늄 합금 등의 강재프레임(142)으로 제조될 수 있으며, 합성재료를 조합하여 제조할 수도 있다.
아래에서는 이와 같이 구성된 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량의 시공방법들에 관해 설명한다.
먼저, 외피튜브(110)를 다수 개의 외피튜브 유닛(111)으로 구분하였을 때에 주인장케이블(150)이 감싸는 외피튜브 유닛을 "지점부 외피튜브 유닛(111a)"이라 하고, 지점부 외피튜브 유닛(111a)들 사이에 위치하여 연결되는 외피튜브 유닛을 "중앙부 외피튜브 유닛(111b)"이라 한다.
잠수식 부유교량의 시공은 우선 외피튜브(110)를 설치하는 것부터 시작된다. 외피튜브(110)를 시공하는 방법으로서, 지점부 외피튜브 유닛(111a)을 덮개(160)와 함께 수중바닥에 설치된 인장파일(151)과 주인장케이블(150)로 연결하고, 중앙부 외피튜브 유닛(111b)을 수상크레인으로 침수시켜 지점부 외피튜브 유닛(111a)에 연결한다. 이때 외피튜브(110)를 침수시키기 위해서, 침수용 보조케이블(180)이 외피튜브(110)를 감싸고, 침수용 보조케이블(180)에는 중력블록(181)이 고정되어 중력블록(181)의 하중에 의해 외피튜브(110)가 침수된다.
외피튜브(110)를 설치하는 다른 방법으로는, 주인장케이블(150)을 수중바닥에 고정된 인장파일(151)에 고정하고 주인장케이블(150)의 중앙에 부력을 갖는 덮개(160)를 고정하여 주인장케이블(150)이 덮개(160)에 의해 수면방향으로 부상한 상태에서, 외피튜브(110)가 부상한 상태의 주인장케이블(150)을 관통해 지나가도록 육상에서 수중으로 외피튜브(110)를 연속압출공법으로 밀어 넣는다.
두 방식 중 어느 방식으로든, 외피튜브(110)가 주인장케이블(150)을 관통해 지나가도록 설치한 상태에서, 외피튜브(110)의 내부로 교량본체(140)를 연속압출공법으로 진입시킨다. 교량본체(140)는 다수 개의 교량본체 유닛(140a)들이 연결된 구조로서, 길이방향으로 중공이 형성된다. 또한 외피튜브(110)로 진입하는 교량본체(140)의 선단은 외피튜브(110) 내부에 채워진 물(130)이 교량본체(140) 내부로 유입되지 않게 차수된 상태로 진입된다.
또한 외피튜브(110)로 진입하는 교량본체(140)의 내부에는 다수 개의 중력블록(171)이 위치하여 교량본체(140)의 부력과 중력블록(171)의 중력이 상호 상쇄된다. 이와 같이 부력과 중력이 동일한 상태인 무중력상태이거나 또는 중력블록(171)의 하중이 부력보다 다소 커서 그 차이만큼의 중력을 받는 상태로 교량본체(140)를 외피튜브(110)의 내부로 진입시킨다.
진입과정 중에 교량본체(140)는 외피튜브(110) 내주면에 장착된 롤러(113)에 안착된 상태로, 롤러(113)를 회전시키면서 전진한다.
교량본체(140)의 양단이 육상에 위치하여 교량본체(140)가 설치되면, 교량본체(140) 내에 위치한 중력블록(171)을 외부로 배출한다. 그러면 교량본체(140)의 부력이 커지면서 교량본체(140)는 외피튜브(110)의 탄성부재(115)에 접하게 되고, 교량본체(140)의 부력에 의해 외피튜브(110)도 부유하면서 덮개(160)를 가압하면서 주인장케이블(150)을 긴장시킨다.
한편, 보조케이블(170)은 외피튜브(110)를 관통한 상태로서, 보조케이 블(170)의 길이중간이 외피튜브(110)의 내주면 상단에 테이프 등에 의해 부착 고정된다. 이 상태에서 교량본체(140)가 외피튜브(110)로 진입하고, 교량본체(140)에서 빼낸 중력블록(171)을 수중에 침수시킨 후에 보조케이블(170)의 양단을 당겨 침수된 중력블록(171)에 고정한 후 긴장시킨다. 그러면 외피튜브(110)의 내주면 상단에 테이프 등으로 고정된 보조케이블(170)이 떨어지면서 아래에 위치한 교량본체(140) 외주면 둘레를 감싸게 되고, 이 상태에서 보조케이블(170)을 긴장시켜 교량본체(140)를 지지한다.
한편, 잠수식 부유교량의 다른 시공방법으로는, 주인장케이블(150)에 부력을 갖는 덮개(160)를 고정하고, 주인장케이블(150)의 양단을 인장파일(151)에 고정한다. 그리고 보조케이블(170)을 외피튜브(110)에 테이프 등으로 부착한다. 이 상태에서 외피튜브(110)의 내부에 교량본체(140)를 진입시킨 상태로 외피튜브(110)와 교량본체(140)를 동시에 연속압출시켜 외피튜브(110)가 주인장케이블(150)을 관통하도록 한다. 그리고 교량본체(140) 내부에 위치한 중력블록(171)을 꺼내 침수시키고, 보조케이블(170)의 양단을 당겨 중력블록(171)에 고정하고, 보조케이블(170)을 긴장시킨다.
여기에서 보조케이블(170)은 인장파일(151) 또는 주인장케이블(150)의 일부가 수중부유물과 충돌이나 수중테러 등으로 파괴되었을 때에 교량본체(140)가 부력에 의해 수면으로 뜨는 것을 막아준다.
[제2 실시예]
아래에서는 본 발명에 따른 제2 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.
앞에서 설명한 제1 실시예에서는 교량본체 내에 위치한 중력블록을 꺼낸 후에 수중에 침수시키고 보조케이블을 고정하는 것으로 설명하였으나, 아래에서 설명하는 제2 실시예에 따른 잠수식 부유교량은 교량본체의 외주면 하부에 보조케이블이 고정되고, 상기 보조케이블이 외피튜브 밖으로 연장되도록 외피튜브의 하단에는 길이방향의 개방부가 형성된 것에 차이가 있다.
도면에서, 도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교량본체 및 외피튜브와 다른 실시예를 나타낸 횡단면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 중력블록은 해저면에 안착시킨 상태를 나타낸 횡단면도이다. 그리고 도 5a는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이고, 도 5b는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이며, 도 5c는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이고, 도 5d는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 외피튜브(110)의 안쪽에 위치하는 교량본체(140)의 하단에는 보조케이블(170)이 고정되고, 상기 보조케이블(170)의 하단에는 중력블록(171)이 고정된다.
또한 외피튜브(110)의 하단에는 길이방향으로 개방부(117)가 형성되어 교량본체(140)의 하단에 고정된 보조케이블(170)이 개방부(117)를 관통해 외피튜브(110)의 외측으로 연장된다. 따라서 외피튜브(110)의 외측으로 연장된 보조케이블(170)의 하단에 중력블록(171)이 고정된다.
이와 같이 구성된 제2 실시예에 따른 잠수식 부유교량의 시공방법을 살펴보면, 주인장케이블(150)을 이용하여 외피튜브(110)를 설치하고, 외피튜브(110)의 안 쪽으로 교량본체(140)를 연속압출방식으로 밀어 진행시킨다. 이때 보조케이블(170)을 외피튜브(110)의 개방부(117)를 따라 이동하면서 교량본체(140)가 외피튜브(110)의 길이방향으로 진입한다.
교량본체(140)가 설치완료되면, 보조케이블(170)에서 중력블록(171)을 풀어 중력블록(171)을 해저면에 안착시킨다. 그리고 보조케이블(170)을 연장시켜 해저면에 안착된 중력블록(171)에 연장된 보조케이블(170)의 양단을 고정한다.
이와 같이 교량본체(140)를 감싸는 연장된 보조케이블(170)이 중력블록(171)에 고정됨으로써, 만약 주인장케이블(150) 및 인장파일(151)에 문제가 발생하여 잠수식 부유교량(100)을 지지하지 못하더라도 중력블록(171)을 이용하여 교량본체(140) 및 외피튜브(110)가 수면으로 부상하지 않게 지지할 수 있다.
한편, 앞에서 개략적으로 설명한 외피튜브 및 교량본체의 구조에 대해 구체적으로 살펴보면, 5a에 도시된 바와 같이, 외피튜브(110)는 FRP재질에 중공 셀(120)이 형성되고, 상기 중공 셀(120)에서 외측방향에 발포알루미늄(121)이 채워지고 중공 셀(120)에서 내측방향에는 콘크리트(123)가 채워진다. 그리고 교량본체(140)는 일반 콘크리트 구조물(141)로 형성한다.
다른 구조의 외피튜브 및 교량본체는 도 5b에 도시된 바와 같이, 외피튜브(110)는 도 5a에 도시된 구조와 동일하게 FRP재질에 중공 셀(120)이 형성되고, 상기 중공 셀(120)에서 외측방향에 발포알루미늄(121)이 채워지고 중공 셀(120)에서 내측방향에는 콘크리트(123)가 채워진다. 그리고 교량본체(140)는 일반 콘크리트 구조물(141)이며, 콘크리트 구조물(141)의 외측에는 중공 셀(145)이 형성된 FRP 가 감싸이며, 중공 셀(145)에는 발포알루미늄(147)이 채워진다.
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 교량본체(140)를 강재프레임(143)으로 구성하고, 상기 강재프레임(143)의 외측을 중공 셀(145)이 형성된 FRP가 감싸며, 중공 셀(145)에서 외측방향에 발포알루미늄(147)이 채워지고 중공 셀(145)에서 내측방향에는 콘크리트(148)로 채운다. 그리고 외피튜브(110)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 외피튜브(110)로 형성한다.
다르게는 도 5d에 도시된 바와 같이, 교량본체(140)를 일반 콘크리트 구조물(141)로 형성한다. 그리고 외피튜브(110)를 일반 콘크리트구조물(124)로 형성하되, 콘크리트 구조물의 외측면을 발포알루미늄(121)으로 감싼 구조를 갖는다.
한편, 이와 같이 구성된 잠수식 부유교량에는 환기 및 탈출용 연직튜브가 교량본체에 연결된다.
도면에서, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 잠수식 부유교량에 환기 및 탈출용 연직튜브를 연결한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 시공된 잠수식 부유교량(100)에 자켓형 인공섬(210)을 설치한다. 상기 자켓형 인공섬(210)은 해저면에 고정되며 수직 길이방향의 중간에 자켓(213)이 설치된 프레임(211)과, 상기 프레임(211)의 상단 즉 수면이거나 수면보다 높은 위치에 설치되는 데크(215)를 포함하며, 그리고 상기 자켓형 인공섬(210)의 데크(215)에서 상기 잠수식 부유교량(100)의 교량본체(140)까지 연직튜브(217)가 연결된다. 따라서 상기 프레임(211)에 설치된 자켓(213)을 이용하여 데크(215)의 높이를 조절한다.
한편, 상기 연직튜브(217)는 잠수식 부유교량(100)의 외피튜브(110)를 관통해 내부에 위치한 교량본체(140)에 연통된다. 따라서 교량본체(140)의 내부로 공기를 공급할 수 있으며, 비상시에는 상기 연직튜브(217)를 통해 자켓형 인공섬(210)의 데크(215)로 탈출할 수 있다.
또 다른 인공섬으로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 텐션레그플랫폼(220)으로 시공된다. 텐션레그플랫폼(220)는 수면에 떠 있는 부력폰톤형 데크(225)와 상기 부력폰톤형 데크(225)를 해저면에 연결 고정하는 텐션러그(221)를 포함하며, 연직튜브(227)가 상기 부력폰톤형 데크(225)와 잠수식 부유교량(100)의 교량본체(140)를 연결한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량을 나타낸 측면개략도이고,
도 2는 도 1에 도시된 교량본체를 외피튜브의 내부로 진입시키는 과정을 나타낸 개략도이고,
도 3a는 도 1에 도시된 잠수식 부유교량을 나타낸 횡단면도이고,
도 3b는 도 3a에 도시된 중력블록을 보조케이블에 고정시킨 상태를 나타낸 횡단면도이고,
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교량본체 및 외피튜브와 다른 실시예를 나타낸 횡단면도이고,
도 4b는 도 4a에 도시된 중력블록은 해저면에 안착시킨 상태를 나타낸 횡단면도이며,
도 5a는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이고,
도 5b는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이며,
도 5c는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이고,
도 5d는 외피튜브와 교량본체의 종단면 일부를 나타낸 개략도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 잠수식 부유교량에 환기 및 탈출용 연직튜브를 연결한 상태를 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 잠수식 부유교량 110 : 외피튜브
111 : 외피튜브 유닛 113 : 롤러
115 : 탄성부재 117 : 개방부
120, 145 : 셀 121, 147 : 발포알루미늄
123, 148 : 콘크리트 124 : 콘크리트 구조물
130 : 물 140 : 교량본체
140a : 교량본체 유닛 141 : 콘크리트 구조물
143 : 프레임 150 : 주인장케이블
151 : 인장파일 160 : 덮개
170 : 보조케이블 171, 181 : 중력블록
180 : 침수용 보조케이블

Claims (23)

  1. 교량의 길이방향의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며 길이방향으로 중공이 형성된 외피튜브(110)와,
    상기 외피튜브의 내부에 위치하고 양단이 육상에 위치하며 길이방향으로 형성된 중공을 통해 통행이 가능한 교량본체(140)와,
    상기 외피튜브의 길이 중간이 수면 위로 부유하지 않게 지지하는 지지부재(150, 170, 180)를 포함하며,
    상기 외피튜브와 상기 교량본체의 사이에는 물(130)이 채워진 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브는 다수 개의 외피튜브 유닛(111)들이 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교량본체는 다수 개의 교량본체 유닛(140a)들이 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 해저면에 고정된 인장파일(151)과, 상기 외피튜브의 외측을 감싸며 상기 인장파일에 고정된 주인장케이블(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 해저면에 안착된 중력블록(171)과, 상기 중력블록에 고정되며 상기 외피튜브를 관통한 상태로 상기 교량본체의 외측을 감싸는 보조케이블(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 해저면에 안착된 중력블록(181)과, 상기 중력블록에 고정되며 상기 외피튜브의 외측을 감싸는 보조케이블(180)을 포함하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 외피튜브의 하단에는 개방부(117)가 상기 외피튜브의 길이방향으로 형성되고, 상기 보조케이블은 상기 개방부를 통해 상기 외피튜브 밖으로 연장되어 상기 중력블록에 고정된 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브의 내주면 상부에는 다수 개의 탄성부재(115)가 상기 외피튜브의 길이방향을 따라 고정되어 부상하는 상기 교량본체와 접하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브의 내주면 하부에는 다수 개의 롤러(113)가 상기 외피튜브의 길이방향을 따라 장착된 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브는 중공 셀(120) 형식의 섬유보강합성단면 구조이며, 셀 안에는 발포알루미늄(121)과 콘크리트(123) 중 어느 하나가 충진되거나 또는 둘이 함께 충진된 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브는 FRP재질로서, 내부에 중공 셀(120)이 형성되고, 상기 중공 셀에서 외측방향에 발포알루미늄(121)이 채워지고 중공 셀에서 내측방향에는 콘크리트(123)가 채워진 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외피튜브는 콘크리트 구조물(124)로 형성하되, 상기 콘크리트 구조물은 발포알루미늄(121)에 의해 감싸여진 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 교량본체는 콘크리트 구조물(141)인 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 교량본체는 콘크리트 구조물(141)로 형성되고, 내부에 중공 셀(145)이 형성된 FRP가 상기 콘크리트 구조물을 감싸며, 상기 중공 셀에는 발포알루미늄(147)이 채워진 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 교량본체는 강재 프레임(143)으로 형성되고, 내부에 중공 셀(145)이 형성된 FRP가 상기 강재 프레임을 감싸며, 상기 중공 셀에서 외측방향에 발포알루미늄(147)이 채워지고 중공 셀에서 내측방향에는 콘크리트(148)가 채워진 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  16. 주인장케이블의 양단을 해저면에 고정하는 단계와,
    중공이 형성된 외피튜브의 양단이 육상에 위치하고 중간은 수중에 위치하며, 상기 외피튜브가 상기 주인장케이블의 안쪽에 위치하도록 시공하는 단계와,
    중공이 형성된 교량본체를 연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입시켜 상기 교량본체의 양단이 육상에 위치하도록 시공하는 단계와,
    내부에 위치한 상기 교량본체의 부력에 의해 상기 외피튜브가 부유하면서 상기 주인장케이블을 긴장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 외피튜브를 연속압출방식으로 상기 주인장케이블의 안쪽으로 위치하게 밀어 진입시켜 시공하는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 외피튜브를 연속압출방식으로 진입시키면서 동시에 상기 교량본체를 연속압출방식으로 진입시켜 시공하는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  19. 제16항에 있어서,
    연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입하는 교량본체의 내부에는 중력블록이 위치하며, 상기 교량본체가 완공된 후에 상기 중력블록은 빼내 수중으로 침수시키고, 상기 교량본체를 감싸는 보조케이블을 상기 중력블록에 고정하는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  20. 제16항에 있어서,
    연속압출방식으로 상기 외피튜브의 내부에 진입하는 교량본체에는 중력블록이 매달려 위치하며, 상기 외피튜브의 하단에는 개방부가 상기 외피튜브의 길이방향으로 형성되어 상기 중력블록이 상기 교량본체를 따라 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 교량본체에 매달린 중력블록을 상기 보조케이블에서 해제하여 해저면에 안착시키고, 상기 보조케이블을 연장하여 해저면에 안착된 중력블록에 고정하는 것을 특징으로 하는 잠수식 부유교량의 시공방법.
  22. 제1항에 있어서,
    해저면에 고정되며 수직 길이방향의 중간에 쟈켓(213)이 설치된 프레임(211)과, 상기 프레임(211)의 상단에 설치되는 데크(215)를 구비한 자켓형 인공섬(210)이 설치되고,
    상기 데크와 상기 교량본체를 연결하는 연직튜브(217)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
  23. 제1항에 있어서,
    수면에 떠 있는 부력폰톤형 데크(225)와, 상기 부력폰톤형 데크를 해저면에 연결 고정하는 텐션러그(221)를 구비한 텐션레그플랫폼(220)이 설치되고,
    상기 부력폰톤형 데크와 상기 교량본체를 연결하는 연직튜브(227)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외피튜브로 보호되는 잠수식 부유교량.
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