KR101015379B1

KR101015379B1 - 아치형태의 풍도 바닥 슬래브를 구비한 터널 풍도 및 그 형성방법

Info

Publication number: KR101015379B1
Application number: KR1020100036809A
Authority: KR
Inventors: 김동수; 정해용; 박종호
Original assignee: (주)동명기술공단종합건축사사무소
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-02-22

Abstract

아치 형태의 터널풍도를 (반)횡류 환기방식을 구성하여 구조적으로도 안정적이면서도 급기 풍도와 배기 풍도가 차지하는 공간을 조정하여 터널 단면을 최적화 시킬 수 있으며, 단기간의 시공이 가능하고, 시공비용을 크게 줄여서 경제적인 터널 환기공법을 구축할 수 있도록 한 아치 형태의 터널 풍도 슬래브가 개시되며 이를 위하여 상기 터널 풍도 슬래브는 힌지연결부 및 힌지 연결부 양측에 형성된 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트로 구성시켜 지지블록에 아치형태로 터널 풍도 슬래브가 설치되도록 하게 된다.
이러한 터널 풍도 슬래브는 U형 연결구에 의하여 터널 풍도 슬래브와 터널 라이닝의 천정부 사이에 종방향으로 연속하여 설치되도록 하여 터널의 급기 및 배기 풍도가 형성되도록 하게 된다.

Description

아치형태의 풍도 바닥 슬래브를 구비한 터널 풍도 및 그 형성방법{TUNNEL VENTILATION WITH ARCH-TYPED VENTILATION SLAB, TUNNEL VENTILATION MAKING METHOD}

본 발명은 터널 구조물의 내부에 공기를 공급하고, 배기시켜서 환기하는 터널 풍도 및 그 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아치 형태의 터널풍도를 (반)횡류 환기방식을 구성하여 구조적으로도 안정적이면서도 급기 풍도와 배기 풍도가 차지하는 공간을 조정하여 터널 단면을 최적화시킬 수 있으며, 단기간의 시공이 가능하고, 시공비용을 크게 줄여서 경제적인 터널 환기공법을 구축할 수 있도록 한 아치형태의 풍도 바닥 슬래브를 구비한 터널 풍도 및 그 형성방법에 관한 것이다.

터널 구조물은 그 규모의 장대화로 인하여 터널 내 매연, 유해가스, 먼지, 화재 등의 위급상황으로부터 터널이용자를 보호하기 위해 교통량과 터널길이에 따라 효율성을 고려한 터널 환기설비를 갖추어야 한다.

또한 터널 구조물은 그 내부를 주행하는 자동차 배출가스로 인한 대기 오염이 터널 통행자 및 운전자의 인체에 심각한 영향을 미치므로 이를 방지하기 위해서는 적정한 환기계산에 의해 필요한 환기 설비를 갖추어야 한다.

이에 터널길이에 따라 500m 이하인 경우는 자연 환기방식, 500m 이상인 터널에서는 종류식(Longitudinal), 반횡류식(Semi-Transverse System), 횡류식(Transverse System) 등의 기계 환기방식이 이용되고 있다.

이에 종류식으로써 종래의 수직갱 방식(10)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 터널(15)의 중간부에 수직갱(12)을 설치하여 배기와 급기를 시키는 방식으로 장대터널에 유리한 방식으로써, 이러한 수직갱 방식(10)은 신선한 외기를 공급함으로써 오염물질 농도 조절이 가능하고, 화재 시 대처가 용이하며, 이론적으로는 터널길이에 제한 없다는 장점이 있으나, 이와 같은 방식은 다른 종류의 환기방식에 비해 공사비가 크고, 자연 훼손이 크다는 문제점을 지적하고 있다.

나아가, 종류식으로써 종래의 집중배기방식(20)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 터널의 출구 쪽으로 배기구(22)를 형성하여 배출되는 오염된 공기를 정화시켜 배출시키는 방식으로써, 이와 같은 집중배기 방식은 대도심지 환경보호용 환기방식이며, 출구부 오염물질의 방향을 조절할 수 있고, 도심지에 적합하며, 교통 환기력을 유효하게 이용할 수 있으나, 오염물질을 전량 제거하기가 힘든 단점이 있다. 또한 교통량 및 자연풍의 적정한 운용이 비교적 곤란하다는 단점이 지적되고 있다.

나아가 반 횡류 환기방식(30)은 도 1c에 도시된 바와 같이, 터널(15) 입구에 설치된 환기소(미 도시)에서 터널 단면에 설치된 별도의 환기 덕트(32)에 깨끗한 공기를 송기하여 환기시키는 급기 반횡류 방식인데 이러한 반 횡류 환기방식(30)은 터널 내 신선한 공기가 급기되어 오염물질이 희석되어 배기식에 비해 급기식이 터널 내 환경을 양호하게 유지시킬 수 있지만, 오염물질은 출구부측에서 전량 배출되고, 차량의 피스톤 작용을 고려하지 않기 때문에 에너지 효율 면에서 종류식보다 떨어진다는 단점이 지적되고 있다.

나아가 종래 횡류 환기방식(40)은 도 1d에 도시된 바와 같이, 터널(15)의 입 출구에 설치된 환기소(미 도시)에서 터널 단면에 설치한 별도의 급기 덕트(42)와 배기 덕트(44)를 이용하여 깨끗한 공기는 급기시키고, 오염된 공기는 배기시키도록 한 환기방식으로써, 이와 같은 종래의 횡류 환기방식(40)은 화재 시 대체가 용이하고, 종합적으로 볼 때 가장 신뢰성 있는 환기가 가능한 방식이라 할 수 있어 이와 같은 횡류 환기방식(40)은 교통량이 많은 도심지에 적합하고, 덕트 공간이 커서 내부 공간 단면적이 가장 크다는 장점은 있으나, 설비동력이 반횡류 방식(30)에 비해 규모가 커서 고가이고, 공사비가 가장 클 수밖에 없다는 한계가 있다.

또한 종래 터널의 현장 타설 콘크리트 라이닝 방식은 터널 갱구부와 연약대 구간을 제외하고는 대부분 무근 콘크리트 라이닝으로 시공이 이루어진다.

그러나 이와 같은 터널에 대해 종래의 횡류 환기방식(40)을 적용하게 되면, 도 1e에 도시된 바와 같이, 터널 라이닝(50)의 상단에 풍도 바닥 슬래브(52)와 그 중간에서 터널 천장부(55)를 연결하는 격벽(58)을 모두 철근콘크리트로 시공하여야 한다.

이에 상기 슬래브와 격벽의 무게에 의한 하중에 저항하기 위하여 터널의 전 구간에 걸쳐 터널 라이닝에 철근 배근을 하게 되므로 시공비가 많이 들 뿐만 아니라, 공사기간도 길게 될 수밖에 없게 된다.

그리고 이와 같은 종래의 횡류 환기방식(40)은 터널 천장부(55)에 휨 모멘트가 가장 크게 걸리며, 격벽 설치 시 터널 천장부(55)의 휨 모멘트가 격벽(58)을 거쳐서 자중에 의해 휨 모멘트가 가장 크게 걸리는 풍도 바닥 슬래브(52)의 중앙부에 직접 걸리게 되어 풍도 바닥 슬래브(52)에 추가 하중을 부가하고, 그에 따라서 풍도 바닥 슬래브(52)의 단면 증가 및 철근 배근이 요구되어 경제성이 떨어질 수 밖에 없다는 문제점이 지적되었다.

또한 종래의 횡류 환기방식(40)은 풍도 바닥 슬래브(52)를 터널 라이닝(50)에 일체로 체결하는 구조인데, 이와 같은 구조에서는 풍도 바닥 슬래브(52)가 축 방향으로 인장을 받게 되므로 풍도 바닥 슬래브(52)에 인장 균열을 유발하여 전체 터널 구조물의 내구성 저하뿐만 아니라 미관도 훼손될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

따라서 이와 같은 종래의 횡류 환기방식(40)은 그 환기 성능이 우수함에도 불구하고, 개선의 여지가 많은 문제점을 갖는 것이었다.

이에 대한민국 공개특허 10-2010-19877호(조립식 터널 풍도 구조 및 형성방법과 조립식 터널 풍도 시공방법)에 의하면, (반)횡류 환기방식의 구조를 경량의 조립식으로 구성하여 구조적으로도 견고하면서 단기간의 시공이 가능하고, 시공비용을 크게 줄여서 경제적인 터널 환기공법을 구축할 수 있는 조립식 터널 풍도 시스템을 소개하고 있다.

즉, 도 1f와 같이 터널 구조물의 벽체를 구성하는 터널 라이닝(70)의 양 내측면 상단에서 각각 내측으로 돌출한 한 쌍의 키 블록(61); 상기 키 블록 상에서 양단이 슬라이딩 가능하도록 지지되어 급기 풍도(A)와 배기 풍도(B)의 하부면을 형성하고, 다수의 급기 댐퍼(63)와 배기 댐퍼(64)를 일정 간격으로 장착한 풍도 바닥 슬래브(65); 상기 풍도 바닥 슬래브의 중앙로부터 상부 측의 터널 라이닝의 천장으로 연장되어 급기 풍도와 배기 풍도를 구획하는 조립식 격벽; 및 상기 급기 풍도측으로 공기를 공급하는 급기팬과 상기 배기 풍도로부터 공기를 배출하는 배기팬을 터널 구조물에 구비한 공기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 터널 풍도를 소개하고 있음을 알 수 있다.

즉, 풍도 바닥 슬래브를 PS 강선이 내장된 할로우 코아 판넬로 구성하고, 터널 라이닝 벽체로부터 구조적으로 분리하여 슬라이딩 조립시공이 가능하도록 구성하며,

급기 풍도와 배기 풍도를 구획하는 격벽도 조립식으로 구성하여 터널 천장으로부터 구조적으로 분리시킴으로써 터널 라이닝의 단면 효율성을 높이고 각 구성 부품들이 견고하면서도 전체적으로 단기간의 시공이 가능하도록 한 것이다.

이에 환기 구조 구축에 따른 시공비용을 크게 줄여서 경제적인 터널 환기공법을 구축할 수 있는 효과가 얻어지도록 한 것이라 할 수 있으며,

각 구성 부품들이 터널 라이닝과는 구조적으로 분리되어 있으므로, 터널 구조물에 가해지는 외력이 각 부품들에 전달되지 않도록 하여 외력에 의해서도 쉽게 파손되지 않아 터널 구조물의 내구성을 크게 증대시키고, 장기간에 걸쳐서도 변형을 초래하지 않아서 양호한 외관을 유지하며 보수유지를 최소화할 수 있게 한 것이라 할 수 있다.

하지만, 풍도 바닥 슬래브가 터널 내측면에 있어 수평판 형태로 설치되고 있음은 종래 방식과 동일함을 알 수 있는데, 이러한 풍도 바닥 슬래브를 수평판 형태로 제작하여 키 블록 상부 공간에서 종방향으로 슬라이딩시키면서 설치하게 되어 시공성 및 작업성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있을 수 있고,

풍도 바닥 슬래브에 의하여 형성되는 급기 풍도와 배기 풍도는 그 차지하는 공간이 비교적 큰 공간이므로 이를 고려할 경우 터널의 상부 공간을 효율적으로 확보할 수 없어, 운전자도 상기 풍도가 차지하는 공간 때문에 시야를 가리는 요소가 될 수밖에 없다는 문제점이 있을 수 있다.

나아가 상기 풍도 바닥 슬래브는 양 단부가 키 블록에 의하여 상하 지지되도록 하므로 경량체로 제작한다고 할지라도 조립식 격벽의 무게와 함께 키 블록에 지지되도록 하는 경우 키 블록에 대한 하중 집중 문제에 의하여 키 블록의 전단균열 및 터널 라이닝 단면 설계 및 제작에 있어 효율성 및 경제성이 떨어질 수 있다는 문제점도 있을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 (반)횡류 환기방식으로 터널 구조물을 시공함에 있어서, 터널 라이닝의 단면력을 최적화시켜 보다 경제적인 터널 시공이 가능하도록 하면서도, 터널 풍도 슬래브를 제한된 터널 내측 공간에서 보다 효율적으로 시공할 수 있도록 하여 터널 내측 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록 함으로써, 구조적으로도 안정적이면서도 단기간의 시공이 가능하고, 터널 시공비용을 크게 줄여서 경제적인 터널 환기공법을 구축할 수 있는 터널 풍도 형성방법 제공을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

그리고 본 발명은 다른 목적으로서 터널 구조물에 터널 풍도슬래브를 터널 라이닝에 효과적으로 지지 설치될 수 있도록 하여 터널 풍도슬래브로부터 전달되는 하중을 터널 라이닝에 압축력으로 효과적으로 분산시키고, 이를 안정적으로 터널 라이닝이 지지할 수 있도록 하는 터널 라이닝 단면형태가 제공되도록 하되, 이러한 단면형태를 최대한 단순화시켜 터널 라이닝의 시공을 보다 용이하게 할 수 있도록 하는 터널 풍도 형성방법 제공을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

이에 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

첫째, (반)횡류식 터널 환기 방식에 있어서, 터널 풍도슬래브를 전체적으로 아치 형태로 제작하고, 이를 터널 라이닝의 내측면 상단에 형성시킨 지지블록에 양 단부가 지지되도록 하였다.

이로써, 상기 터널 풍도슬래브의 자중 및 격벽의 자중에 의한 하중이 압축력으로써 상기 지지블록에 전달되도록 한 것이다.

따라서 풍도바닥 슬래브 및 격벽에 의한 하중이 압축력으로 지지블록에 효과적으로 전달되도록 하고, 지지블록이 형성되는 터널 라이닝 부위를 상기 압축력에 저항할 수 있도록 적당하게 보강할 경우, 종래 (반)횡류식 터널 환기 방식을 채택함에 따라 전 구간에 걸쳐 터널 라이닝을 철근 콘크리트로 시공하지 않고, 보다 경제적인 무근 콘크리트 또는 최소화된 철근콘크리트 단면으로 설계할 수 있게 된다.

따라서, 종래 (반)횡류식 터널 환기 방식에 의한 터널 구조물 공사비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다.

둘째, 상기 전체적으로 아치 형태로 제작된 터널 풍도슬래브를 설치함에 있어 종래 수평판 형태로 설치하는 경우에 대비하여 제한된 공간일 수밖에 없는 터널 내측 공간을 보다 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

셋째, 아치형태로 제작된 터널 풍도슬래브를 중간에서 접어질 수 있도록 제작하여 접어진 형태의 풍도바닥 슬래브의 하단부를 지지블록에 지지시키고, 최종 풍도바닥 슬래브의 설치형태에 따라 접어진 풍도바닥 슬래브를 조정하여 다른 하단부가 지지블록에 지지되도록 설치하여 보다 효율적으로 터널 풍도슬래브를 설치할 수 있도록 하였다.

본 발명에 의하면 터널 풍도슬래브를 아치 형태로 제작 및 터널 라이닝에 설치함으로써, 터널 풍도슬래브에 의한 작용하중을 터널 라이닝에 전달시켜 저항시킴에 있어서, 압축력만에 대한 저항능력을 확보할 수 있도록 터널 단면을 설계할 수 있어 터널 단면을 단순화시킬 수 있으므로 단면 설계의 효율성이 증진되며,

상기 압축력에 저항할 수 있는 지지블록을 터널 라이닝에 형성시키면 횡류식 환기 시스템에 있어 터널 라이닝을 전 구간에 걸쳐 철근 콘크리트로 제작하지 않아도 되기 때문에 종래 방식에 비하여 터널 단면을 매우 경제적으로 설계 및 시공할 수 있어 매우 유리한 터널 시공비 절감이 가능하게 된다.

또한, 터널 풍도슬래브를 설치함에 있어서도 제한된 터널 내부공간을 최대한 활용 할 수 있기 때문에 터널 풍도슬래브 시공에 있어서도 매우 유리하여 터널 풍도 슬래브의 시공성 및 작업성이 매우 증진될 수 있게 된다.

또한, 흡기 풍도 및 배기 풍도를 구획하는 격벽도 간단한 연결구를 사용하여 종방향으로 끼워 설치할 수 있도록 함으로써, 설치공종이 매우 간단해지게 되어 격벽 시공성 및 작업성도 매우 증진될 수 있게 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.

도 1a 및 도 1b는 종래의 터널 환기 방식을 도시한 설명도로써 수직 갱방식및 집중배기방식을 도시한 단면도이고,
도 1c 및 도 1d는 다른 종래의 터널 환기 방식을 도시한 설명도로써, 반 횡류 환기방식 및 횡류 환기방식을 도시한 단면도이고,
도 1d는 종래의 (반)횡류 환기방식에서 터널 구조물의 구조적인 특징을 상세히 도시한 단면도이고,
도 1e는 종래의 횡류 환기방식에서 터널 구조물의 구조적인 특징을 상세히 도시한 단면도이고,
도 1f는 종래의 조립식 터널 풍도 구조는 전체적으로 도시한 터널 평면도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 터널 풍도 슬래브의 사시도와 격벽 장착도이고,
도 4는 본 발명에 의한 풍도구조를 도시한 사시도,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명에 의한 터널 풍도 슬래브의 형성 및 시공방법에 대한 공종도이고,
도 6은 본 발명에 따른 터널 풍도 슬래브에 구비된 급기 댐퍼와 배기 댐퍼를 도시한 평면도이다.

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.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

<본 발명에 따른 터널 풍도 슬래브(200)와 격벽(300)>

본 발명에 따른 터널 풍도 슬래브(200) 및 격벽(300)은 터널 구조물(100)의 내부에 공기를 공급하고, 배기시켜서 환기하는 부재이다.

즉, 도 2 및 도 3과 같이 터널 풍도 슬래브(200)는 터널 구조물(100) 내부 상부공간을 격벽(300)에 의하여 흡기 풍도(A) 및 배기 풍도(B)로 구분되도록 하는 기능을 가지게 된다.

이러한 터널 풍도 슬래브(200) 터널 구조물(100)을 구성하는 터널 라이닝(110)의 양 내측면 상단 부분에서 각각 내측으로 돌출한 한 쌍의 지지블록(120a)(120b)을 갖는다.

상기 지지블록(120a)(120b)은 캔티레버형(Cantilever Type)으로서 이후에 설명되는 터널 풍도 슬래브(200)를 받쳐 지지해주는 부재이다.

터널 구조물(100)의 터널 라이닝(110)이 현장 타설 콘크리트 라이닝인 경우는 철근 배근이 캔티레버형 지지블록(120a)(120b)과 일체화되어 터널 풍도 슬래브(200)의 설치 시 그 하중을 지지해 주는 역할을 한다.

한편 터널 구조물(100)의 터널 라이닝(110)이 프리캐스트 PC 판넬로 이루어진 경우에도 현장 타설 콘크리트 라이닝처럼 공장에서 철근 배근 시 지지블록(120a)(120b)을 터널 라이닝(110)에 미리 일체화 시켜 둘 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 터널 풍도 슬래브(200)는 상기 지지블록(120a)(120b)에 양 하단이 지지되도록 설치된다.

이러한 터널 풍도 슬래브(200)는 터널 구조물(100)의 내부에서 급기 풍도(A)와 배기 풍도(B)의 하부면을 형성하고, 그 중간에는 다수의 급기 댐퍼(260)와 배기 댐퍼(270)가 일정 간격으로 장착 형성된다.

도 2는 터널 풍도 슬래브(200)의 제작예를 보여주고 있다.

이러한 터널 풍도 슬래브(200)는 회전이 가능한 경첩 형태의 힌지연결부(210); 및 상기 힌지 연결부 양측에 형성된 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트(220);로 이루어져 상기 힌지연결부(210)를 기준으로 슬래브 세그먼트(220)를 회전시키면서 터널 풍도 슬래브(200)가 아치 형태로 형성될 수 있도록 하게 된다.

즉, 공장에서 미리 경첩 형태의 힌지연결부(210)에 슬래브 세그먼트(220) 내부에 배근되는 철근(221)을 슬래브 세그먼트(220)의 형상에 맞추어 배근하고, 상기 철근(221)이 매립되도록 슬래브 세그먼트용 콘크리트를 미 도시된 거푸집을 이용하여 타설함으로써, 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트(220)와 경첩 형태의 힌지연결부(210)가 서로 일체로 형성되도록 할 수 있다.

이에 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트(220)를 경첩 형태의 힌지연결부(210)를 기준으로 회전시켜 가면서 최종 터널 풍도 슬래브(200)가 아치(Arch) 형태로 세팅될 수 있도록 하게 된다.

이와 같이 터널 풍도 슬래브(200)를 아치(Arch) 형태로 세팅하면 그 자중 및 후술되는 격벽(300)의 자중이 터널 풍도 슬래브(200)에 있어 압축력으로 양 단부로 전달되므로 터널 라이닝(110)에 형성된 지지블록(120a)(120b)을 터널 풍도 슬래브(200)로부터 전달되는 압축력에 저항하도록 보강시킬 경우 터널 라이닝 전체 단면을 철근 콘크리트로 제작해야 함으로써 발생하는 공사비 증가요인을 방지할 수 있게 된다.

또한 터널 풍도 슬래브(200)가 아치(Arch) 형태로 형성되면 흡,배기 풍도의 공간을 최소화할 수 있기 때문에 터널 구조물 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있어 터널 풍도 슬래브(200)가 차지하는 공간에 의하여 터널 구조물 내부 공간이 줄어들어 터널 단면을 크게 형성시켜야 하는 불합리한 점을 개선할 수 있게 된다.

또한 터널 풍도 슬래브(200)가 아치(Arch) 형태로 형성되면 그 처짐 발생이 수평판 형태에 비교하여 거의 발생하지 않는다는 장점이 발생하게 된다.

또한, 횡 방향으로 연장된 터널 풍도 슬래브(200)의 양 단이 지지블록(120a)(120b)에 지지되면서 터널진행방향(종방향)으로 측면이 서로 전단키 및 홈에 의하여 맞물리도록 설치되도록 할 수 있다.

또한 아치형태로 제작된 터널 풍도슬래브(200)를 중간(힌지 연결부)에서 접어질 수 있도록 제작하여 접어진 형태의 풍도바닥 슬래브의 하단부를 지지블록(120a)에 지지시키고, 최종 풍도바닥 슬래브의 설치형태에 따라 접어진 풍도바닥 슬래브를 조정하여 다른 하단부가 지지블록(120b)에 지지되도록 설치하여 보다 효율적으로 터널 풍도슬래브를 설치할 수 있게 된다.

즉, 종래에는 수평판 형태로 터널 풍도 슬래브를 형성시켰기 때문에 종방향으로 터널 풍도 슬래브를 슬라이딩시켜 밀어넣거나 제한된 공간에서 터널 풍도 슬래브를 회전시켜 지지블록에 안착시켜야 했으나 본 발명에 의한 터널 풍도 슬래브는 이러한 문제점을 해결할 수 있게 된 것이다.

이러한 아치 형태의 터널 풍도슬래브(200)는 횡류식 뿐만 아니라 반 횡류식에도 이용이 가능함을 알 수 있다.

그리고 본 발명은 도 3과 같이 상기 터널 풍도슬래브(200)의 개략 중앙 상면으로부터 상부 측의 터널 라이닝(110)의 천장으로 연장되어 급기 풍도(122)와 배기 풍도(125)를 구획하는 격벽(300)을 갖는다(횡류식의 경우).

상기 격벽(300)은 예컨대 경량 패널(130)로 이루어질 수 있지만 다른 수직판재 형태의 부재로 대체 가능한 것임은 물론이다.

상기 격벽(300)을 기준으로 한쪽에서 급기 풍도(A)를 형성하고, 다른 쪽에서 배기 풍도(B)를 형성하는데, 상기 터널 풍도슬래브(200)와 터널 라이닝(110) 천정부(130)에서 각각 쌍을 이루는 "U형 연결구(400)"들 사이에 터널진행방향(종방향)으로 끼워져서 설치된다.

즉 격벽(300)은 U형 연결구(400)를 터널 풍도슬래브(200)와 터널 천정부(130)에 설치하여 상기 U형 연결구(400) 사이로 종방향으로 밀어 넣어 시공하게 된다.

또한 격벽(300)은 상단과 하단에 고무패킹과 같은 기밀재(310)가 더 형성되어 상기 기밀재가 형성된 격벽이 U형 연결구(400)에 끼워져 설치되도록 하여 흡기 및 배기 풍도에 있어 기밀성을 충분히 확보하도록 할 수 있다.

또한, U형 연결구(400)는 터널 풍도슬래브 상면과 터널 라이닝 천정부(130)에 앵커볼트와 매립 슬리브와 같은 인서트부재(320)에 의하여 고정 설치되도록 하여 격벽(300)의 위치를 자유롭게 선택할 수 있도록 하게 된다.

나아가 상기 지지블록(120a)(120b)은 터널구조물 내측으로 돌출된 블록으로써 상면에 반구형 오목홈(121)이 형성되도록 하고, 상기 반구형 오목홈(121)에 터널 풍도슬래브의 슬래브 세그먼트의 하단부를 상기 반구형 오목홈에 대응하는 반구형 볼록홈(122)으로 형성시켜 상기 반구형 오목홈과 볼록홈(121,122)이 서로 접하여 지지되도록 하게 된다.

이러한 반구형 오목홈과 볼록홈(121,122)이 서로 접하는 방식을 채택하게 되면, 터널 풍도슬래브의 슬래브 세그먼트의 하단부 전체 단면이 지지블록의 반구형 오목홈(121)에 지지되므로 하중 전달이 접촉면적 전체를 통해 전달되므로 하중의 집중 현상을 방지할 수 있게 되어 응력 집중에 의한 균열 및 파손을 용이하게 예방할 수 있도록 한 것이다.

또한, 터널 풍도슬래브(200)과 격벽(300)의 재질의 단면형태는 철근콘크리트, (경량)콘크리트, 플라스틱, FRP 등 다양한 재질 및 단면형태(할로우 패널단면, 등)로 제작할 수 있다.

<아치형태의 터널 풍도슬래브(200)를 구비한 터널 풍도 형성방법>

위에서 살펴본 것과 같이 아치형태의 터널 풍도슬래브(200), 격벽(300) 및 U형 연결구(400)와 앵커볼트와 매립 슬리브와 같은 인서트부재(320)가 준비되면 터널 풍도를 형성시키게 되는데 이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

즉, 터널 라이닝(110)에 양 내측면 상단에 종방향으로 연속되어 터널 내측으로 돌출된 한 쌍의 지지블록(120a)(120b)을 형성하여 터널 구조물(100)의 벽체를 구축하게 된다.

상기 터널 라이닝(110)은 도 2 및 도 4와 같이 통상적으로 사용되는 터널 라이닝용 거푸집을 이용하여 시공하도록 하되, 터널 전체 연장길이에 걸쳐 동일한 단면형태로 형성되도록 하는 것이 경제성 확보 차원에서 바람직할 것이다.

상기 지지블록(120a)(120b)은 종방향으로 연속되어 터널 내측으로 돌출되도록 형성되며 반구형 오목홈(121)이 상면에 형성되도록 하게 된다.

이러한 지지블록(120a)(120b)은 아치 형태의 터널 풍도 슬래브(200)로부터 전달되는 압축력을 지지하도록 하기 위한 형태 및 구조로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이에 상기 연속으로 형성된 지지블록(120a)(120b)에 서로 접하여 종방향으로 연속으로 배치하되 상방으로 만곡된 아치 형태로 터널 풍도슬래브(200);가 설치된다.

상방으로 만곡된 아치 형태로 터널 풍도슬래브(200)는 힌지연결구(210)에 의하여 상기 힌지 연결부 양측에 형성된 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트(220);를 회전시켜 아치형태로 지지블록에 양 단 하부가 지지되도록 설치됨은 이미 살펴본 바와 같고, 종방향으로 서로 연속적으로 접하여 설치되도록 하게 된다.

이로써, 상방으로 만곡된 아치 형태로 터널 풍도슬래브(200)에 의한 흡,배기풍도는 터널 구조물 전체 연장길이에 걸쳐 형성되도록 함을 알 수 있다.

다음으로는 상기 터널 풍도슬래브(200) 상면과 터널 라이닝 천장부(130) 사이에 격벽(300)을 설치하게 된다.

이러한 격벽(300)은 터널 풍도슬래브(200)와 터널 라이닝 천장부(130)에서 각각 쌍을 이루며 종방향으로 연속하여 설치된 "U"형 연결구(400)에 상단과 하단이 종방향으로 끼워져 역시 종방향으로 연속하여 설치되도록 함을 알 수 있다.

<아치형태의 터널 풍도슬래브(200)를 구비한 터널 풍도 시공방법>

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 조립식 터널 풍도 시공 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

이때 조립식 터널 풍도 시공 방법은 특히 터널 구조물(100)의 내부에 횡류식 환기방식으로 공기를 공급하고, 배기시켜서 환기하는 구조를 구축하기 위한 것이라 할 수 있다.

먼저, 도 5a와 같이 본 발명에 따른 조립식 터널 풍도 형성방법은 터널 라이닝(110)의 양 내측면 중앙 부분에서 각각 내측으로 돌출한 한 쌍의 지지블록(120a)(120b)을 형성하여 터널 구조물(100)의 벽체를 구축하는 단계가 이루어진다.

이와 같이 터널 구조물(100)의 벽체를 구축하는 과정에서 상기 터널 구조물(100)은 그 터널 라이닝(110)은 현장 타설 콘크리트 라이닝, 또는 PC 판넬 라이닝 구조인지의 여부와는 관계없이 터널 라이닝(110)의 양 내측면 상단 부분에 캔티레버형 지지블록(120a)(120b)을 설치한다.

이러한 지지블록(120a)(120b)은 터널 내측면을 따라 종방향으로 연속되어 터널 내측으로 돌출되도록 형성되며 반구형 오목홈(121)이 상면에 형성되도록 하게 되며 그 형상은 자유롭게 형성시킬 수 있을 것이다.

그리고 다음으로는 도 2 및 도 5b와 같이 상기 지지블록(120a)(120b)을 구성하는 반구형 오목홈(121)에 하단부가 지지되어 아치 형태로 설치되는 터널 풍도슬래브(200)를 횡으로 설치하여 풍도의 하부면을 형성하는 단계가 이루어진다.

이와 같은 과정에서 터널 풍도슬래브(200)를 구성하는 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트(220)를 경첩 형태의 힌지연결부(210)를 기준으로 회전시켜 가면서 최종 터널 풍도 슬래브(200)가 아치(Arch) 형태로 세팅될 수 있도록 하여 터널 풍도 슬래브의 시공에 있어 작업성을 충분히 확보할 수 있도록 할 수 있다.

이러한 터널 풍도슬래브(200)는 종방향으로 1M 또는 2M 정도의 폭을 가지도록 제작되어 종방향으로 지지블록에 연속적으로 접하여 설치되도록 하게 된다.

그리고 다음으로는 도 5c와 같이 상기 터널 풍도슬래브(200)의 중앙로부터 상부 측의 터널 라이닝(105)의 천장부(130)로 연장되는 격벽(300)을 상기 터널 풍도슬래브(200)와 터널 라이닝(110) 천장부(130)에서 설치하는 단계가 이루어지며, 이와 같은 격벽(300)을 통하여 급기 풍도(A)와 배기 풍도(B)를 구획하게 된다.

물론 이러한 격벽(300)의 경우 터널 풍도슬래브(200)의 종방향 길이에 맞추어 터널 풍도슬래브(200)를 설치하면서 격벽(300)을 함께 설치하게 될 것이다.

이와 같은 격벽(300)은 그 하단에서 고무패킹재와 같은 기밀재(310)를 배치하여 풍도 형성을 위한 기밀성이 확보되도록 하게 된다.

이를 위하여 터널 구조물 벽체 시공 시 터널의 천정부(130)에 U형 연결구(400)를 미리 종방향으로 연속하여 설치되도록 하고,

터널 풍도슬래브(200)를 설치한 후 또는 터널 풍도슬래브(200) 제작 시 격벽(300) 설치 위치에 맞추어 U형 연결구(400)를 터널 풍도슬래브(200) 상면에 천정부(130)에 설치된 U형 연결구(400)의 위치에 맞추어 역시 종방향으로 연속되도록 설치하게 된다.

이때 상기 U형 연결구(400)들은 매립된 슬리브를 각각 천정부와 터널 풍도슬래브(200) 상면에 노출되도록 하고, 앵커볼트와 너트를 이용하여 U형 연결구(400)가 세팅되도록 하게 된다.

그리고 도 5d와 같이 상기 터널 구조물(110)의 일측에 상기 급기 풍도(A) 측으로 공기를 공급하는 급기팬(500)과 상기 배기 풍도(B)로부터 공기를 배출하는 배기팬(500)을 갖는 공기 제어부를 설치하는 단계가 이루어지는데, 이와 같은 과정을 통하여 설치된 공기 제어부에서 급기팬을 작동시켜 급기 풍도(A)를 통하여 터널 내부에 급기하고, 배기팬을 작동시켜 배기 풍도(B)를 통하여 터널 내의 공기를 외부로 배출시키게 된다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다.

예를 들면 터널 풍도슬래브(200)를 철근콘크리트 패널로 하였지만 이에 대응하는 콘크리트 또는 다른 재료의 바닥 판으로 대체할 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

100: 터널 구조물
110: 터널 라이닝
120a,120b: 지지블록
121,122: 반구형 오목홈, 반구형 볼록부
130: 천정부
200: 터널 풍도 슬래브
210: 힌지연결부
220: 슬래브 세그먼트
300: 격벽
310: 기밀재
400: U형 연결구
A: 급기풍도, B:배기풍도

Claims

삭제
터널 구조물의 내부에 공기를 공급하고, 배기시켜서 환기하는 터널 풍도에 있어서,
터널 라이닝의 양 내측면 상단에 터널 내측으로 돌출된 한 쌍의 지지블록;
상기 지지블록에 양 하단이 지지되어 상기 지지블록 사이에서 아치 형태로 배치된 터널 풍도슬래브; 및
상기 터널 풍도슬래브의 중앙로부터 상부 측의 터널 라이닝의 천장으로 연장되어 급기 풍도와 배기 풍도를 구획하는 격벽;을 포함하며,
상기 터널 풍도슬래브는 회전이 가능한 경첩 형태의 힌지연결부; 및 상기 힌지 연결부 양측에 형성된 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트;로 이루어져 상기 힌지연결부를 기준으로 슬래브 세그먼트를 회전시키면서 터널 풍도슬래브가 아치 형태로 형성될 수 있도록 하며,
상기 터널 풍도슬래브는 급기 풍도와 배기 풍도의 하부면을 형성하고, 다수의 급기 댐퍼와 배기 댐퍼가 일정 간격으로 장착된 것임을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
제 2항에 있어서, 상기 터널 풍도슬래브 상면과 터널 라이닝 천장사이에 격벽이 더 설치되며,
상기 격벽은 터널 풍도슬래브와 터널 라이닝 천장에서 각각 쌍을 이루는 "U"형 연결구에 상단과 하단이 종방향으로 끼워져 설치되어, 상기 격벽에 의하여 급기 풍도와 배기 풍도가 구획되도록 하는 것임을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
제 3항에 있어서, 상기 격벽은 상단과 하단에 고무패킹과 같은 기밀재가 더 형성되어 상기 기밀재가 형성된 격벽이 "U"형 연결구에 끼워져 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
제 4항에 있어서, "U"형 연결구는 터널 풍도슬래브와 터널 라이닝 천장에 앵커볼트와 같은 인서트부재에 의하여 고정 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
삭제
제 2항에 있어서, 상기 지지블록은 터널 내측으로 돌출된 블록으로써 상면에 반구형 오목홈이 형성되도록 하고, 상기 반구형 홈에 상기 슬래브 세그먼트의 하단부를 상기 반구형 오목홈에 대응하는 반구형 볼록홈으로 형성시켜 상기 반구형 오목홈과 볼록홈이 서로 접하여 지지되도록 하는 것을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
제 2항에 있어서,
상기 지지블록은 터널 라이닝에 종방향으로 연속하여 형성되며,
상기 연속으로 형성된 지지블록에 터널 풍도슬래브는 일정한 종방향 길이를 가지도록 제작되어 지지블록에 서로 접하여 연속으로 형성되며,
상기 연속으로 형성된 터널 풍도슬래브 상면과 터널 라이닝 천정 사이에 종방향으로 연속하여 격벽이 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도.
삭제
삭제
터널 구조물의 내부에 공기를 공급하고, 배기시켜서 환기하는 터널 풍도 형성방법에 있어서,
터널 라이닝에 양 내측면 상단에 종방향으로 연속되어 터널 내측으로 돌출된 한 쌍의 지지블록을 형성하여 터널 구조물의 벽체를 구축하는 단계; 및
상기 연속으로 형성된 지지블록에 일정한 종방향 길이를 가지도록 제작되어 지지블록에 서로 접하여 연속으로 배치하되 상방으로 만곡된 아치 형태로 터널 풍도슬래브;를 형성시키는 단계를 포함하며,
상기 터널 풍도슬래브는 회전이 가능한 경첩 형태의 힌지연결부; 및 상기 힌지 연결부 양측에 형성된 곡면패널 형태의 슬래브 세그먼트;로 이루어져 상기 힌지연결부를 기준으로 슬래브 세그먼트를 회전시키면서 터널 풍도슬래브가 지지블록에 아치 형태로 형성될 수 있도록 하며,
상기 터널 풍도슬래브 상면과 터널 라이닝 천장사이에 격벽을 설치하는 단계가 더 포함되며, 상기 격벽은 터널 풍도슬래브와 터널 라이닝 천장에서 각각 쌍을 이루며 종방향으로 연속하여 설치된 "U"형 연결구에 상단과 하단이 종방향으로 끼워져 역시 종방향으로 연속하여 설치되도록 하는 것임을 특징으로 하는 아치형태의 터널 풍도슬래브를 구비한 터널 풍도 형성방법.
삭제
삭제