KR101022236B1 - Constructing method for lining arch-type tunnel using assembly member comprising fiber-reinforced composite - Google Patents
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Abstract
본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법은, 굴착된 터널에 복수개의 지보공을 설치하는 단계와, 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재로서, 그 각각의 외형틀은 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 강화섬유와, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지 및 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 수지가 혼합된 섬유강화 복합소재로 형성되고, 상기 각각의 외형틀은 상하 분리벽에 의해 상단과 하단의 2단 구조로 구분되며, 상기 외형틀 상단은 콘크리트로 충전되고 상기 외형틀 하단은 빈 공간 상태로 되어 있는 복수개의 조립부재를 준비하는 단계와, 굴착된 터널에 복수개의 지보공을 설치한 상태에서 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에 고정시키는 단계와, 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에서 고정시키면서 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 터널의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결하되, 콘크리트가 충전된 상기 외형틀 상단이 상기 터널의 내부 곡면 쪽으로 향하도록 연결하는 단계를 포함한다. 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법은 터널 공사시 공기를 단축하고 시공이 경제적이며 용이할 뿐만아니라, 터널 라이닝에 반드시 요구되는 내구성을 갖추고 있으며 터널 라이닝의 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖추고 있어 구조적 안정성도 제공하는 장점이 있다.Tunnel lining method using an assembly member composed of a fiber-reinforced composite material of the present invention, the step of installing a plurality of support holes in the excavated tunnel, a plurality of assembly members composed of a fiber-reinforced composite material, each outer frame is glass Reinforcing fibers selected from the group consisting of fibers, carbon fibers and aramid fibers, and resins selected from the group consisting of polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins and epoxy resins are formed of a fiber-reinforced composite material, the respective appearance The frame is divided into a two-stage structure of the top and bottom by the upper and lower partition walls, the top of the frame is filled with concrete and the bottom of the frame to prepare a plurality of assembly members in the empty space, and excavated In the state where a plurality of support holes are installed in the tunnel, a plurality of assembly members composed of the fiber reinforced composite material Securing a plurality of assembly members made of the fiber reinforced composite material along the inner curved surface of the tunnel while fixing between the plurality of support holes, and fixing the plurality of assembly members made of the fiber reinforced composite material between the plurality of support holes. Connecting from the ceiling to the bottom of the, the concrete filled frame includes the step of connecting so as to face toward the inner curved surface of the tunnel. Tunnel lining method using the assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of the present invention not only shortens the air during the tunnel construction, economical and easy construction, but also has the durability required for tunnel lining, and the compression and tensile strength of the tunnel lining All are resistant and provide structural stability.
터널 라이닝, 섬유강화 복합소재, 조립 부재, 외형틀 상단 콘크리트 충전, 외형틀 하단 내부 빈 공간, 지보공, 무수축몰탈 Tunnel lining, fiber-reinforced composite, assembly parts, concrete filling on top of outer frame, empty space inside bottom of outer frame, jibo, non-shrink mortar
Description
본 발명은 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법 및 이에 사용되는 조립 부재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가볍고 조립설치가 용이하고, 내구성 및 우수한 구조적 성능을 제공하는 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 아치형 터널 라이닝 공법 및 이에 사용되는 조립 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel lining method using an assembly member composed of fiber-reinforced composite material and an assembly member used therein, and more particularly, to a fiber-reinforced composite material that is light, easy to install and install, and provides durability and excellent structural performance. The present invention relates to an arcuate tunnel lining method using the constructed assembly member and an assembly member used therein.
특히, 본 발명은 터널 공사시 공기를 단축하고 시공이 경제적이며 용이할 뿐만아니라, 터널 라이닝에 반드시 요구되는 내구성을 갖추고 있으며 터널 라이닝의 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖추고 있어 구조적 안정성도 제공하는 터널 라이닝 공법 및 이에 사용되는 조립 부재에 관한 것이다.In particular, the present invention not only shortens the air during tunnel construction and is economical and easy to construct, but also has the durability required for tunnel lining and is resistant to both compressive and tensile forces of the tunnel lining to provide structural stability. It relates to a construction method and an assembly member used therein.
터널 공사시 사용하는 공법의 선정은 시공의 안전성, 경제성 및 시공의 편이성 등을 종합적으로 검토하여 이루어진다. The selection of the construction method used in the tunnel construction is made by comprehensively examining the safety, economic feasibility and ease of construction.
일반적인 터널 공법에서는 터널을 굴착하고, 보강한 후 터널을 라이닝하는 순서로 공정을 진행하게 된다. 우선, 터널의 굴착 작업에서는 화약을 사용하거나 기계장비(T.B.M)를 사용해서 조금씩 파들어가면서 터널의 형태가 유지되고 있을 때 에 빠른 시간내에 굳는 숏크리트(급결제라는 약품을 사용한 특수 콘크리트)를 타설하여 굴착된 터널이 유지되도록 한다. 그리고 나서, 지보 또는 지보공(steel rib)이라고 하는 터널의 뼈대에 해당되는 강재(H자형 빔 또는 U자형 빔 등)를 굴착된 터널 내에 일정 간격으로 설치하여 터널의 기본적인 골격을 만들어 준다. 지보공은 터널의 안정에 필요한 구속력을 주고, 상부하중 및 수압 등의 외력을 지지해 주는 역할을 한다. In the general tunnel method, the tunnel is excavated, reinforced, and lining the tunnel. First of all, in the excavation work of tunnels, excavation is carried out by pouring shotcrete (special concrete using chemicals called fasteners) that hardens quickly when the shape of the tunnel is maintained while digging in by using gunpowder or mechanical equipment (TBM). Ensure that the tunnel is maintained. Then, the steel (H-shaped beam or U-shaped beam, etc.) corresponding to the skeleton of the tunnel called gibo or steel ribs is installed at regular intervals in the excavated tunnel to make a basic skeleton of the tunnel. Jiboong provides the necessary restraint to stabilize the tunnel and supports external forces such as top load and water pressure.
이후, 락볼트, 와이어매쉬 및 추가적인 숏크리트 타설 작업을 하고 방수시트에 의한 방수작업을 한 후 앞서 언급한 터널 굴착작업부터 작업 공정을 반복함으로써 양쪽 면에서 뚫던 터널이 만나서 터널굴착이 끝나게 되면 터널의 내부구조물인 라이닝 작업이 수행된다. 통상, 터널의 라이닝 작업은 터널 내의 폐쇄된 공간에서 철근 조립과 라이닝 폼이라는 거푸집을 사용해서 콘크리트를 타설 및 양생하는 과정에 의해 수행된다. After that, rock bolt, wire mesh, and additional shotcrete casting work, waterproof work by waterproof sheet, and then repeat the work process from the above-mentioned tunnel excavation work. The lining work, which is a structure, is performed. Typically, the lining work of a tunnel is performed by the process of placing and curing concrete using reinforcing bars and formwork called lining foam in a closed space in the tunnel.
터널의 굴착에서 굴진 속도는 기계장비의 발달로 빨라졌으나 터널 굴착과정에서 지형의 특성에 관계없이 일률적으로 동일한 지지 방식을 취할 수 밖에 없어 비교적 긴 터널의 경우 지보재와 콘크리트 라이닝에 의한 과다한 비용투입이 문제로 대두된다. The excavation speed in the excavation of the tunnel has been increased due to the development of mechanical equipment. However, in the tunnel excavation process, it is inevitable to take the same support method regardless of the characteristics of the terrain. It is raised.
재래식 공법에서는 터널을 발파한 후 내벽을 철재 지보공(Steel Rib)과 콘크 리트 라이닝(터널 내벽을 보호하는 콘크리트 보강 벽체)을 사용하여 터널 내벽을 지지하고 있으며, NATM 공법에서는 지반자체가 주요한 지보재로서 이용되고 숏크리트, 락볼트, 지보공에 의해 지반이 본래 가지고 있는 강도를 유지하거나 보강을 해준다. 현재 이들 공법 모두 터널 라이닝을 위해 상부하중을 감당하는 기존의 복잡하고 설치가 불편한 콘크리트 라이닝 방식을 사용하고 있다. In the conventional method, after the tunnel is blasted, the inner wall is supported by the steel ribs and concrete lining (concrete reinforcement wall protecting the inner wall of the tunnel) .In the NATM method, the ground itself is used as the main support material. By shotcrete, rock bolt, and jibo ball, the ground retains its strength or reinforces. At present, all of these methods use the existing complex and inconvenient concrete lining method that bears the upper load for tunnel lining.
그러나, 콘크리트 라이닝은 현장에서 직접 콘크리트를 타설하여 라이닝을 제작하는 방식으로 터널에 라이닝을 형성할 때 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생하게 되면 거푸집을 설치하고 해체하는데 막대한 공사 기간이 소요됨과 아울러 막대한 시공비가 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 콘크리트의 타설 및 양생 시 불균일한 타설 또는 양생 불량 등으로 인해 라이닝에 균열이 발생하는 문제점도 있었다. 따라서, 종래에는 라이닝 콘크리트의 품질 관리의 어려움, 콘크리트 타설용 거푸집 설치 등에 의한 작업성 저하, 비용 증가 및 공기 지연 등의 문제점이 있어 이를 해결하는 새로운 터널 라이닝 기술의 개발이 요구되고 있다고 할 수 있다. However, concrete lining is a method of making the lining by pouring concrete directly in the field, and when the lining is formed in the tunnel, when the concrete is installed and cured by placing the concrete, it takes enormous construction period to install and dismantle the formwork. There was a problem that the construction cost. In addition, there was a problem that cracks in the lining due to non-uniform casting or curing failure during casting and curing of concrete. Therefore, in the related art, there is a problem such as difficulty in quality control of lining concrete, workability due to installation of formwork for concrete placing, increase in cost, and air delay, and thus, development of a new tunnel lining technology is required.
이러한 거푸집과 콘크리트 타설 및 양생을 이용하는 방식의 터널 라이닝 공법의 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-0605559호에서는 콘크리트 판넬을 상하 방향으로 조립하여 터널 라이닝을 조립식으로 시공하는 방법을 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 제10-0605561호에서는 콘크리트로 구성된 조립식 터널 라이닝 블록을 터널 길이방향으로 조립하여 터널 라이닝을 조립식으로 시공하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-0605560호에서는 앵커봉을 이용하여 콘크리트 판넬을 상하방향, 길이방향으로 조립하여 터널 라이닝을 조립식으로 시공하는 방법을 개시하고 있다. In order to solve the problems of the tunnel lining method using the formwork and concrete pouring and curing, Korean Patent No. 10-0605559 discloses a method of prefabricated tunnel lining by assembling the concrete panel in the vertical direction. , Republic of Korea Patent No. 10-0605561 discloses a method of prefabricated tunnel lining by assembling the prefabricated tunnel lining block made of concrete in the longitudinal direction of the tunnel, the Republic of Korea Patent No. 10-0605560 uses an anchor rod The present invention discloses a method of prefabricating tunnel lining by assembling concrete panels vertically and longitudinally.
그러나, 상기한 종래기술들은 거푸집을 사용하지 않고 미리 제작된 콘크리트 판넬 모듈을 사용하여 터널 라이닝을 시공함으로써 터널 내에서의 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 양생으로부터 발생하는 문제점을 해결할 수 있었으나, 미리 제작된 콘크리트 판넬 자체가 콘크리트 재료 특성상 무겁고 연결 조립 시공이 간단하지 않고 어려우며, 조립된 상태가 불량할 경우 안정성 문제가 제기될 수 있는 문제점이 있었다. However, the above-mentioned prior arts can solve the problems arising from the formwork installation, concrete placement and curing in the tunnel by constructing the tunnel lining using a concrete panel module prepared in advance without using the formwork, but the prefabricated concrete The panel itself is heavy due to the characteristics of the concrete material, and the connection assembly construction is not simple and difficult, and if the assembled state is poor, there is a problem that stability problems may be raised.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0785459호에서는 콘크리트 판넬이 무겁고 연결 조립 시공이 용이하지 않은 점을 고려하여 프리캐스트 콘크리트 조립체를 레일을 이용하여 전진 결합시켜 터널 라이닝을 조립식으로 시공하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 역시 터널을 따라 별도의 레일을 설치하여야 하고 프리캐스트 콘크리트 조립체 역시 무겁고 운반이 불편하다는 문제점은 여전히 안고 있었다. In addition, the Republic of Korea Patent No. 10-0785459 discloses a method for prefabricated tunnel lining by combining the precast concrete assembly using a rail in consideration of the heavy concrete panel and easy connection assembly construction. . However, this also had to install a separate rail along the tunnel and still had the problem that the precast concrete assembly is also heavy and inconvenient to transport.
한편, 대한민국 공개특허 제2002-0024820호는 복합소재 또는 프리캐스트 패널을 이용한 터널 라이닝의 설치 방법에 대해 개시하고 있으나, 단순히 리브에 얇은 라이닝용 패널을 부착하여 터널의 굴착단면을 줄일 수 있는 기술 만을 고려하고 있을 뿐 새로운 소재에 의해 터널 라이닝을 획기적으로 개선하는 기술에 관한 것은 아니었다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0024820 discloses a method for installing a tunnel lining using a composite material or a precast panel, but simply attaches a thin lining panel to the rib to reduce the excavation section of the tunnel. It was not just about the technology that drastically improved the tunnel lining with new materials.
따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서는 터널 라이닝에 사용되는 패널 또는 조립부재로서 가볍고 시공이 간편한 새로운 소재의 개발이 요구되고 있고, 특히 터널 라이닝에 사용되는 조립 부재의 하중전달이 용이하게 하는 동시에 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖도록 하는 새로운 터널 라이닝용 조립부재와 이를 이용한 터널 라이닝 공법의 개발에 대한 기술적 요구가 있다고 할 수 있다.Therefore, in the technical field to which the present invention belongs, there is a demand for development of a new material that is light and easy to construct as a panel or assembly member used for tunnel lining. There is a technical demand for the development of a new tunnel lining assembly member and a tunnel lining method using the same to be resistant to all tensile forces.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 터널 라이닝 공법이 갖는 문제점을 해결하는데 그 목적이 있는 것으로서, 가볍고 조립설치가 용이하고, 내구성 및 우수한 구조적 성능을 제공하는 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법 및 이에 사용되는 조립 부재를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has an object to solve the problems of the conventional tunnel lining method as described above, the assembly member consisting of a fiber-reinforced composite material that is light and easy to install and provide durability and excellent structural performance It is an object of the present invention to provide a tunnel lining method and an assembly member used therein.
또한, 본 발명은 터널 라이닝에 사용되는 패널 또는 조립부재로서 가볍고 시공이 간편하고, 특히 터널 라이닝에 사용되는 조립 부재의 하중전달이 용이하게 하는 동시에 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖도록 하는 새로운 터널 라이닝용 조립부재와 이를 이용한 터널 라이닝 공법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention is a new tunnel lining that is light and easy to install as a panel or assembly member used for tunnel lining, in particular, to facilitate the load transfer of the assembly member used in the tunnel lining and to be resistant to both compressive and tensile forces. The purpose is to provide an assembly member and a tunnel lining method using the same.
구체적으로, 본 발명은 터널 공사시 공기를 단축하고 시공이 경제적이며 용이할 뿐만아니라, 터널 라이닝에 반드시 요구되는 내구성을 갖추고 있으며 터널 라이닝의 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖추고 있어 구조적 안정성도 제공하는 새로운 터널 라이닝용 조립부재와 이를 이용한 터널 라이닝 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.Specifically, the present invention not only shortens the air during the tunnel construction and is economical and easy to install, but also has the durability required for tunnel lining and is resistant to both the compressive and tensile forces of the tunnel lining, thereby providing structural stability. An object of the present invention is to provide an assembly member for tunnel lining and a tunnel lining method using the same.
또한, 본 발명은 일반터널, 생태통로, 지하차로, 지중 아치교, 임시가설 통로에 적용이 가능한 새로운 터널 라이닝용 조립부재 및 이를 이용한 터널 라이닝 공법을 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a new tunnel lining assembly member and a tunnel lining method using the same, which can be applied to general tunnels, ecological passages, underground lanes, underground arch bridges, and temporary temporary passages.
추가로, 본 발명은 다수개의 터널 구조를 완성한 후 그 상부에 흙을 채워 넣을 경우 교량으로도 활용할 수 있는 터널 라이닝 공법을 제공하는데에도 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a tunnel lining method that can be used as a bridge when the soil is filled in the upper part after completing a plurality of tunnel structures.
본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법은, Tunnel lining method using an assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of the present invention,
굴착된 터널에 복수개의 지보공을 설치하는 단계와,Installing a plurality of support balls in the excavated tunnel,
섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재로서, 그 각각의 외형틀은 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 강화섬유와, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지 및 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 수지가 혼합된 섬유강화 복합소재로 형성되고, 상기 각각의 외형틀은 상하 분리벽에 의해 상단과 하단의 2단 구조로 구분되며, 상기 외형틀 상단은 콘크리트로 충전되고 상기 외형틀 하단은 빈 공간 상태로 되어 있는 복수개의 조립부재를 준비하는 단계와,A plurality of assembling members composed of fiber-reinforced composites, each outer frame of which is composed of reinforcing fibers selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers and aramid fibers, and polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins and epoxy resins. It is formed of a fiber-reinforced composite material mixed with a resin selected from the group, each outer frame is divided into a two-stage structure of the top and bottom by the upper and lower partition walls, the top of the frame is filled with concrete and the bottom of the frame Preparing a plurality of assembly members in an empty space;
굴착된 터널에 복수개의 지보공을 설치한 상태에서 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에 고정시키는 단계와,Fixing a plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material between the plurality of support holes in a state in which a plurality of support holes are installed in the excavated tunnel;
상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에서 고정시키면서 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결하되, 콘크리트가 충전된 상기 외형틀 상단이 상기 굴착된 터널의 내부 곡면 쪽으로 향하도록 연결하는 단계를 포함한다.While connecting the plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material between the plurality of support holes, the plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material is connected from the ceiling to the bottom of the tunnel along the inner surface of the excavated tunnel, And connecting the top of the frame filled with concrete toward the inner curved surface of the excavated tunnel.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 일실시예에서, 상기 각각의 조립부재는 횡방향으로 돌출되어 연장되는 돌출연장부와, 상기 돌출연장부에 대해 대향되는 위치에 상기 돌출연장부의 형상에 대응되는 형상을 갖는 요입부를 구비하고, 상기 돌출연장부가 상기 요입부에 끼워맞추어짐으로써 상기 복수개의 조립부재가 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따라 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the tunnel lining method of the present invention, each assembly member has a shape corresponding to the shape of the protruding extension portion in a position opposite to the protruding extension portion protruding in the transverse direction and the protruding extension portion; And a concave indentation portion, wherein the protruding extension portion is fitted to the concave portion so that the plurality of assembly members are interconnected along an inner curved surface of the excavated tunnel.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 바람직한 일실시예에서, 상기 각각의 조립부재의 외형틀 상단은 상부로 개방되어 있고, 그 길이방향을 따라 연장된 적어도 하나의 수직 격벽에 의해 분리될 수 있다. In a preferred embodiment of the tunnel lining method of the present invention, the top of the outer frame of each assembly member is open to the top, it can be separated by at least one vertical partition wall extending in the longitudinal direction.
한편, 콘크리트는 상기 외형틀 상단의 개방된 상부를 통해 투입되는데, 상기 조립부재의 외형틀 상단에 있어서 상기 수직 격벽에 의해 분리되어 형성된 공간에 콘크리트가 충전되는 것이다. 또한, 상기 각각의 조립부재의 외형틀 상단의 내면에는 부착강화용 돌기들이 돌출되어 있어 콘크리트가 상기 외형틀 상단에 타설되어 양생될 때 콘크리트가 상기 부착강화용 돌기들을 통해 상기 외형틀 내면에 확실하게 부착하게 된다. On the other hand, the concrete is introduced through the open upper portion of the top of the outer frame, the concrete is filled in the space formed by the vertical partition wall at the top of the outer frame of the assembly member. In addition, attachment reinforcing protrusions protrude from the inner surface of the upper end of the outer frame of each assembly member so that the concrete is secured to the inner surface of the outer frame through the attachment reinforcing protrusions when the concrete is poured and cured. Will be attached.
또한, 본 발명의 터널 라이닝 공법의 바람직한 일실시예에서, 상기 각각의 조립부재의 외형틀은 인발성형 방식(Pultrusion)을 이용하여 제작할 수 있다. In addition, in a preferred embodiment of the tunnel lining method of the present invention, the outer frame of each assembly member can be manufactured using a pull molding method (Pultrusion).
본 발명의 터널 라이닝 공법의 일실시예에서, 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에 고정시키는 단계에 있어서, 상기 조립부재가 상기 지보공에 접촉되는 부위의 주변 공간에 무수축몰탈을 타 설하고 양생하여 상기 조립부재를 상기 지보공에 고정시키는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the tunnel lining method of the present invention, in the step of fixing a plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material between the plurality of support holes, the assembly member is in the peripheral space of the site where the support contact with the support hole The non-shrink mortar is poured and cured to fix the assembly member to the support.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 일실시예에서, 상기 무수축몰탈에 의한 상기 조립부재와 상기 지보공 사이의 고정은 상기 조립 부재와 상기 지보공 사이를 연결하는 체결수단, 예를 들어 볼트와 너트 또는 나사못, 상기 조립부재의 외형틀 하단의 바닥면과 상기 지보공의 접촉면 사이에 삽입되어 설치되는 베딩고무, 또는 상기 조립 부재의 빈 공간 내측에 설치된 폼댐에 의해 강화되는 것이 바람직하다. In one embodiment of the tunnel lining method of the present invention, the assembly between the assembly member and the support hole by the non-shrink mortar is fastening means for connecting between the assembly member and the support hole, for example bolts and nuts or screws, It is preferably reinforced by a bedding rubber inserted between the bottom surface of the bottom of the outer frame of the assembly member and the contact surface of the support hole, or a foam dam installed inside the empty space of the assembly member.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 바람직한 일실시예에서는, 상기 조립부재가 상기 지보공에 접촉되는 부위의 주변 공간에 무수축몰탈을 타설하고 양생시킬 때, 상기 조립부재의 외형틀 상단 부분과 상기 무수축몰탈 노출 부위에 "ㄴ"자형 앵글 또는 "ㅡ"자형 강화판을 부착시키는 단계를 추가로 포함한다. 상기 "ㄴ"자형 앵글 또는 "ㅡ"자형 강화판은 섬유강화 복합소재로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 조립부재의 외형틀 상단 부분과 무수축몰탈 노출 부위에 "ㄴ"자형 앵글 또는 "ㅡ"자형 강화판을 부착시키면 터널 라이닝으로 흘러내리는 물을 차단하여 누수문제에 대비할 수 있게 된다.In a preferred embodiment of the tunnel lining method of the present invention, when the non-condensation mortar is poured and cured in the peripheral space of the site where the assembly member is in contact with the support hole, the upper portion of the outer frame of the assembly member and the non-contraction mortar And attaching the "b" shaped angle or the "-" shaped reinforcement plate to the exposed site. The "b" shaped angle or "-" shaped reinforcing plate is preferably composed of a fiber-reinforced composite material. In this way, by attaching the "b" shaped angle or the "-" shaped reinforcement plate to the upper part of the outer frame and the non-shrink mortar exposed portion of the assembly member, it is possible to block the water flowing into the tunnel lining to prepare for leakage problems.
대안으로, 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 복수개의 지보공 사이에 고정시키는 단계에 있어서, 상기 조립부재를 상기 지보공 위에 안치시킨 후, 상기 조립부재의 외형틀 하단의 바닥면과 상기 지보공의 상부를 볼트와 너트와 같은 체결수단으로 고정시킬 수도 있다. 이 경우 상기 조립부재의 외형틀 상단의 윗면에는 방수 시트를 부착하여 터널 라이닝으로 흘러내리는 물을 차단하여 누수문제에 대비할 수 있게 된다. 또한, 상기 조립부재와 상기 지보공의 고정 을 강화시키기 위해 상기 지보공 위에 안치된 조립 부재의 빈 공간 내측에는 무수축몰탈을 타설하여 양생시킬 수 있고, 상기 조립부재의 외형틀 상단 위에 강화플레이트를 추가로 설치하고 상기 강화플레이트와 상기 지보공의 상부를 볼트와 너트와 같은 체결수단으로 고정시킬 수도 있다. 그리고, 이때 상기 강화플레이트 밖으로 노출된 볼트와 너트 부분에 방수캡을 씌우면 누수문제에 대비할 수 있다. Alternatively, in the step of fixing a plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material between the plurality of support holes, after placing the assembly member on the support hole, the bottom surface and the bottom of the outer frame of the assembly member The upper portion of the support may be fixed by fastening means such as bolts and nuts. In this case, by attaching a waterproof sheet to the upper surface of the top of the outer frame of the assembly member to block the water flowing down the tunnel lining can be prepared for the problem of leakage. In addition, in order to enhance the fixing of the assembly member and the support hole can be cured by pouring a non-shrink mortar inside the empty space of the assembly member placed on the support hole, and further to the reinforcement plate on the top of the outer frame of the assembly member It may be installed and secure the upper part of the reinforcing plate and the support hole with fastening means such as bolts and nuts. At this time, if the waterproof cap is put on the part of the bolt and nut exposed outside the reinforcing plate, it is possible to prepare for the leakage problem.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 일실시예에서, 굴착된 터널의 천정부의 터널 라이닝 마감을 위해 상기 천정부에는 방수시트를 부착하고 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따라 연결되는 조립부재들 중 상기 천정부 근방의 조립부재 사이에 무수축몰탈을 타설하고 양생할 수 있다. 이로써 천정부에서의 방수를 방지할 수 있다. In one embodiment of the tunnel lining method of the present invention, to close the tunnel lining of the ceiling of the excavated tunnel, the ceiling is attached to the waterproof sheet and the near of the ceiling among the assembly members connected along the inner surface of the excavated tunnel Non-contraction mortar can be poured and cured between the assembly members. This can prevent the waterproofing in the ceiling.
또한, 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재를 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결하는 경우 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따른 곡률에 의해 서로 연결되는 조립부재의 결합부위에서 약간의 틈이 생길 수 있는데, 이러한 틈에 우레탄 에폭시를 도포하면 연결이 강화되고 방수에 효과적이다. In addition, when connecting a plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material from the ceiling to the bottom of the tunnel along the inner surface of the excavated tunnel of the assembly member connected to each other by the curvature along the inner surface of the excavated tunnel There may be some gaps in the joints. Applying urethane epoxy to these gaps strengthens the connection and is effective for waterproofing.
본 발명의 터널 라이닝 공법의 바람직한 일실시예에서, 상기 굴착된 터널의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결된 상기 복수개의 조립부재의 외형틀 하단의 바닥면에는 추가로 숏크리트를 타설하고 양생하는 것이 바람직하다. 이때, 타설된 숏크리트의 두께는 약 5cm인 것이 좋다. 이 경우 터널 라이닝의 미관을 향상시킬 수 있고, 만일에 발생할 수 있는 화재시 숏크리트에 의한 방염 효과를 기대할 수 있다. In a preferred embodiment of the tunnel lining method of the present invention, in addition to the bottom surface of the bottom of the outer frame of the plurality of assembly members connected from the ceiling to the bottom of the tunnel along the inner curved surface of the excavated tunnel to further cure and shotcrete It is preferable. At this time, the thickness of the poured shotcrete is preferably about 5cm. In this case, the aesthetics of the tunnel lining can be improved, and the flame retardant effect of shotcrete can be expected in the event of a fire that may occur in case of fire.
본 발명의 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 강화섬유와, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지 및 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택된 수지가 혼합된 섬유강화 복합소재로 외형틀이 형성되고, 상기 외형틀은 상하 분리벽에 의해 상단과 하단의 2단 구조로 구분되며, 상기 외형틀 상단은 콘크리트로 충전되고 상기 외형틀 하단은 빈 공간 상태로 되어 있는 것을 특징으로 한다.The assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of one embodiment of the present invention is selected from the group consisting of reinforcing fibers selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers and aramid fibers, and polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins and epoxy resins The outer frame is formed of a fiber-reinforced composite material mixed with resin, and the outer frame is divided into two-stage structures at the top and the bottom by upper and lower partition walls. The upper part of the outer mold is filled with concrete, and the lower end of the outer mold is empty. It is characterized by being in a space state.
본 발명의 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재는 횡방향으로 돌출되어 연장되는 돌출연장부와, 상기 돌출연장부에 대해 대향되는 위치에 상기 돌출연장부의 형상에 대응되는 형상을 갖는 요입부를 구비한다. 한편, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재를 복수개 준비하여 터널의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결할 때, 상기 돌출연장부가 상기 요입부에 끼워맞추어짐으로써 복수개의 조립부재가 상기 터널의 내부 곡면을 따라 상호 연결되게 된다. The assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of an embodiment of the present invention is a protrusion extending portion extending in the transverse direction, and the recess having a shape corresponding to the shape of the protrusion extension portion in a position opposite to the protrusion extension portion Equipped. On the other hand, when preparing a plurality of assembly members composed of the fiber-reinforced composite material of the present invention and connected from the ceiling to the bottom of the tunnel along the inner curved surface of the tunnel, the protruding extension portion is fitted to the concave part, the plurality of assembly members are the They are interconnected along the inner surface of the tunnel.
본 발명의 바람직한 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재의 외형틀 상단은 상부로 개방되어 있고, 그 길이방향을 따라 연장된 적어도 하나의 수직 격벽에 의해 분리될 수 있다. The top of the outer frame of the assembly member composed of a fiber-reinforced composite material of a preferred embodiment of the present invention is open to the top, it can be separated by at least one vertical partition wall extending along the longitudinal direction.
한편, 콘크리트는 상기 외형틀 상단의 개방된 상부를 통해 투입되는데, 상기 조립부재의 외형틀 상단에 있어서 상기 수직 격벽에 의해 분리되어 형성된 공간에 콘크리트가 충전되는 것이다. 또한, 상기 조립부재의 외형틀 상단의 내면에는 부착강화용 돌기들이 돌출되어 있어 콘크리트가 상기 외형틀 상단에 타설되어 양생될 때 콘크리트가 상기 부착강화용 돌기들을 통해 상기 외형틀 내면에 확실하게 부착하게 된다. On the other hand, the concrete is introduced through the open upper portion of the top of the outer frame, the concrete is filled in the space formed by the vertical partition wall at the top of the outer frame of the assembly member. In addition, attachment reinforcing protrusions protrude from the inner surface of the top of the outer frame of the assembly member so that the concrete is securely attached to the inner surface of the outer frame through the attachment reinforcing protrusions when the concrete is poured and cured. do.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재의 외형틀은 인발성형 방식(Pultrusion)을 이용하여 제작할 수 있다. In addition, the outer frame of the assembly member composed of a fiber-reinforced composite material of a preferred embodiment of the present invention can be produced using a pull molding method (Pultrusion).
추가로, 본 발명의 터널 라이닝 공법을 이용하여 교량기능을 하는 아치형 터널을 가설하는 방법은, 전술한 바와 같은 터널 라이닝 공법을 이용하여 복수개의 터널들을 완성하여 설치하되, 상기 복수개의 터널들을 터널 길이방향에 대해 병렬로 설치하는 단계와, 상기 완성되어 설치된 복수개의 터널들의 상단에 흙을 덮어 매립처리하여 차량이 통과가능한 교량으로 만드는 단계를 포함한다. In addition, a method of constructing an arched tunnel functioning as a bridge function using the tunnel lining method of the present invention may be completed by installing a plurality of tunnels using the tunnel lining method as described above, and the plurality of tunnels may be tunnel length. And installing in parallel with respect to the direction, and covering the soil on top of the plurality of completed and installed tunnels to make a landfill bridge.
본 발명에 따르는 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재는 터널 라이닝 작업시 가볍고 조립설치가 용이하고, 내구성 및 우수한 구조적 성능을 제공하는 장점이 있다. 특히, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재는 터널 라이닝에 사용되는 패널 또는 조립부재로서 가볍고 시공이 간편하고, 그 구조를 2단 구조로 하되 그 상단은 콘크리트로 충전하고 그 하단은 빈 공간 상태로 하여 하중전달이 용이하게 하는 동시에 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖는 우수한 구조적 성능을 갖는다.The assembly member composed of the fiber-reinforced composite material according to the present invention has the advantage of providing light and easy assembly and installation, durability and excellent structural performance during tunnel lining work. In particular, the assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of the present invention is a panel or assembly member used in the tunnel lining is light and easy to construct, the structure of the two-stage structure, but the top of it is filled with concrete and the bottom of the empty space It is easy to transfer loads in the state and has excellent structural performance that is resistant to both compressive and tensile forces.
또한, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재를 이용한 터널 라이닝 공법은 터널 공사시 공기를 단축하고 시공이 경제적이며 용이할 뿐만아니라, 터널 라이닝에 반드시 요구되는 내구성을 갖추고 있으며, 터널 라이닝의 압축력과 인 장력에 모두 내성을 갖추고 있어 구조적 안정성도 제공하는 장점이 있다.In addition, the tunnel lining method using the assembly member composed of the fiber-reinforced composite material of the present invention is not only shorten the air during the tunnel construction, it is economical and easy to install, and also has the durability required for tunnel lining, compressive strength of the tunnel lining It has the advantage of providing structural stability because it is resistant to both over tension.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 한정하지 아니하고 오로지 예시를 위한 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings without limiting the present invention by way of example only.
본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다. 본 발명에 인용된 참고문헌은 본 발명에 참고로서 통합된다.The following examples of the present invention are not intended to limit or limit the scope of the present invention only to embody the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. References cited in the present invention are incorporated herein by reference.
도 1에는 본 발명의 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 정면도가 도시되어 있다. 도 1의 (a)에는 결합되기 전의 조립부재(100)의 정면도가 도시되어 있고, 도 1의 (b)에는 2개의 조립부재(100)가 결합된 상태의 정면도가 도시되어 있다. 도 6에는 본 발명의 다른 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 사시도가 도시되어 있다. 도 6에는 도 1에 도시된 조립부재(100)와는 달리 부착강화용 돌기(P)들이 없는 상태의 조립부재(100)가 도시되어 있으나, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자라면 도 6에 도시된 조립부재(100)에 부착강화용 돌기(P)들이 추가될 수 있음을 용이하게 이해할 것이다. 1 is a front view of the
본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 전체적인 외형틀은 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 강화섬유와, 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지 및 에폭시 수지로 구성된 군으로 부터 선택된 수지가 혼합된 섬유강화 복합소재로 형성된다.The overall outline of the
이와 같이 그 외형틀이 기본적으로 섬유강화 복합소재로 구성된 본 발명의 조립 부재(100)는 가볍고 조립설치가 용이하고, 내구성 및 우수한 구조적 성능을 제공할 수 있다.As such, the
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 외형틀은 길이방향으로 연장된 상하 분리벽(104)에 의해 상단(10)과 하단(20)의 2단 구조로 구분된다. 상기 외형틀 상단(10)은 콘크리트(C)로 충전되고 상기 외형틀 하단(20)은 빈 공간(208) 상태로 되어 있는 것을 특징으로 한다. As shown in Figure 1 and Figure 6, the outer frame of the
구체적으로, 상기 외형틀 상단(10)은 좌측벽(102), 상하분리벽(104) 및 우측벽(106)에 의해 기본틀이 형성되고 그 상부는 개방되어 있다. 그리고, 상기 좌측벽(102)과 우측벽(106)사이에 길이방향을 따라 연장하는 9개의 수직 격벽(108a-108i)이 설치되어 상기 외형틀 상단(10)의 공간이 분리된다. 한편, 콘크리트(C)는 상기 외형틀 상단(10)의 개방된 상부를 통해 투입되어 양생되는데, 상기 좌측벽(102), 상기 9개의 수직 격벽(108a-108i) 및 상기 우측벽(106)에 의해 형성된 공간에 콘크리트(C)가 충전된 후 양생된다. 이러한 콘크리트 충전 및 양생은 조립부재(100)를 터널 내부 공간으로 운반하기 전에 미리 수행할 수도 있고, 조립부재(100)를 터널 내부 공간으로 운반한 후 터널 내에서 수행할 수도 있다.Specifically, the top of the
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 조립부재(100)의 외형틀 상단(10)의 내면에는 부착강화용 돌기들(P)이 돌출되어 있다. 따라서, 상기 외형틀 상단(10)의 공간에 콘크리트(C)가 타설되어 양생될 때, 콘크리트(C)는 상기 부착강화용 돌기들(P) 을 통해 상기 외형틀 상단(10) 내면에 확실하게 부착하게 된다. As shown in FIG. 1, attachment strengthening protrusions P protrude from the inner surface of the
반면에, 상기 외형틀 하단(20)은 좌측벽(202), 상하분리벽(104), 바닥면(204) 및 우측벽(206)에 의해 기본틀이 형성되고 그 내부는 빈 공간(208) 상태로 되어 있다. 또한, 상기 좌측벽(202)과 우측벽(206)사이에 길이방향을 따라 연장하는 9개의 수직 격벽(210a-210i)이 설치되어 상기 외형틀 하단(20)의 빈 공간(208)을 분할할 수도 있다. On the other hand, the bottom of the
즉, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)는 소재 자체의 특성에 의한 이점 뿐만 아니라 전술한 바와 같이 그 외형틀의 구조를 2단 구조로 하되 그 상단(10)은 콘크리트(C)로 충전하고 그 하단(20)은 빈 공간(208) 상태로 하고 있어 하중전달이 용이하게 하는 동시에 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖는 우수한 구조적 성능을 제공하게 된다.That is, the
또한, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)는 횡방향으로 돌출되어 연장되는 돌출연장부(30)와, 상기 돌출연장부(30)에 대해 대향되는 위치에 상기 돌출연장부(30)의 형상에 대응되는 형상을 갖는 요입부(40c)를 구비한다. 상기 요입부(40c)는 상기 외형틀의 상단(10)으로부터 돌출된 돌기(40a)와 상기 외형틀의 하단(20)으로부터 돌출된 돌기(40b) 사이에서 형성된 공간에 대응한다. 도 1의 (b)에는 2개의 조립부재(100)에 있어서 한쪽 조립부재(100)의 요입부(40c)에 다른쪽 조립부재(100)의 돌출연장부(30)가 끼워지고 이들의 결합 접촉면에 에폭시 수지를 도포하여 결합시킨 상태가 도시되어 있다.In addition, as shown in Figures 1 and 6, the
참고로, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)를 복수개 준비하여 터널(1000)의 내부(1002) 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결할 때, 상기 돌출연장부(30)가 상기 요입부(40c)에 끼워맞추어짐으로써 상기 복수개의 조립부재(100)가 상기 터널(1000)의 내부(1002) 곡면을 따라 상호 연결되게 된다(도 2 및 도 3 참조). 이때, 조립부재(100)는 기본적으로 섬유강화 복합소재로 구성되어 있기 때문에 섬유강화 복합소재의 소재 특성상 외형틀 상단(10), 외형틀 하단(20), 돌출연장부(30) 및 요입부(40c)가 탄성을 갖고 미세하게 휘어질 수 있다. 따라서, 조립부재들(100)은 터널(1000)의 내부(1002) 곡면을 따라 상호 연결되어 있을 때 서로 이탈되지 않고 일정한 곡률을 가지면서 터널(1000)의 내부(1002)에서 유지될 수 있는 것이다. For reference, when the plurality of
물론, 전술한 바와 같이 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)들이 미세하게 휘어질 수 있음에도 불구하고 서로 연결되는 조립부재(100)의 결합부위에서 약간의 틈이 생길 수 있는데, 이러한 틈에 우레탄 에폭시(72)를 도포하면 방수에 효과적이다(도 4d 참조). Of course, as described above, although the
한편, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 외형틀은 당업계에 알려진 공법을 이용하여 제작된다. 예를 들어, 수적층 방식(Hand Lay-up), 스프레이 적층 방식(Spray up), 필라멘트 와인딩 방식(Filament Winding), SMC 방식 (Sheet Molding Compound), BMC 방식 (Bulk Molding Compound), RTM 방식 (Resin Transfer Molding), 또는 인발성형 방식 (Pultrusion)을 이용하여 섬유강화 복합소재의 외형틀을 제작할 수 있다. 특히, 압축력과 인장력에 모두 내성을 갖는 우수한 구조적 성능을 제공하기 위해 조립부재(100)의 외형틀은 인발성형 방식(Pultrusion)을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.On the other hand, the outer frame of the
도 2는 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)를 이용하여 터널 라이닝이 시공되어 완성된 터널의 정면도로서, 이해를 돕기 위해 조립 부재(100)가 정면으로 노출된 상태로 도시한 정면도이다. 그리고, 도 2의 조립 부재(100)는 연결상태의 설명과 도시의 편의를 위해 각각의 형상을 단순화시켜 도시하였다. 도 3은 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)를 이용하여 터널 라이닝이 시공되어 완성된 터널의 입체도이다. 2 is a front view of a tunnel in which a tunnel lining is completed by using the
도 4a는 도 3의 A-A'선을 따라 절취한 후 투시한 조립부재(100)와 지보공(80)의 결합상태를 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 후 투시한 조립부재(100)와 지보공(80)의 결합상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4c는 무수축몰탈이 타설되지 않은 상태에서 조립부재(100)와 지보공(80)이 연결된 모습을 나타내는 도면이고, 도 4d는 도 2의 "A" 부분(터널 천정 부분)에서 조립부재(100)들이 터널(1000) 내부에서 상호 연결된 상태를 나타내는 도면이다. Figure 4a is a view showing a coupling state of the
도 2 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)를 이용한 터널 라이닝 공법은, 굴착된 터널(1000)에 복수개의 지보공(80)을 설치한 후 전술한 바와 같은 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재(100)를 상기 복수개의 지보공(80) 사이에 고정시키는 단계와, 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재(100)를 상기 복수개의 지보공(80) 사이에서 고정시키면서 상기 섬유강화 복합소재로 구성된 복수개의 조립부재(100)를 상기 터 널(1000)의 내부(1002) 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결하는 단계를 포함하는 것을 알 수 있다.2 to 4D, the tunnel lining method using the
도 4a 내지 도 4c에는 본 발명의 복수개의 조립부재(100)를 복수개의 지보공(80) 사이에 고정시키는 방식의 일례가 도시되어 있다. 4A to 4C illustrate an example of a method of fixing the plurality of
도 4a에 도시된 바와 같이, 지보공(80)에 조립부재(100)를 위치시킨 후 지보공(80)과 조립부재(100)가 접촉되는 부위의 주변 공간에 무수축몰탈(M)을 타설하고 양생함으로써 조립부재(100)가 지보공(80)에 고정된다. As shown in Figure 4a, after placing the
그리고, 도 4a 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 조립부재(100)와 지보공(80)간의 기본적인 고정은 체결수단인 볼트(52)와 너트(50)에 의해 이루어짐을 알 수 있다. 또한, 조립부재(100)의 외형틀 하단의 바닥면과 지보공(80)의 접촉면 사이에는 베딩고무(54)가 삽입되어 설치되는데, 베딩고무(54)에 의해 조립부재(100)와 지보공(80)간의 고정이 강화되는 동시에 조립부재(100)가 지보공(80)에 안정적으로 고정될 수 있다(도 4a 및 도 4c 참조). 도 4c는 무수축몰탈을 타설하지 않은 상태에서 조립부재(100)와 지보공(80)이 연결된 모습을 나타내고 있는데, 볼트와 너트에 의한 기본적인 고정상태 및 베딩 고무의 설치상태가 용이하게 파악된다.And, as shown in Figure 4a and 4c, it can be seen that the basic fixing between the
또한, 전술한 바와 같은 볼트(52)와 너트(50), 베딩고무(54)외에도 조립 부재(100)의 빈 공간 내측에 설치된 폼댐(56)에 의해서도 조립부재(100)와 지보공(80)간의 고정은 강화될 수 있다(도 4a 참조). 즉, 단순히 무수축몰탈(M)의 타설 및 양생만으로 조립부재(100)의 터널 안쪽으로 연장되는 말단부를 지보공(80)에 고정하는 것 보다는 조립 부재(100)의 상기 말단부 쪽 빈 공간 내측에 폼댐(56)을 설 치한 후 지보공(80)과 연결하고 무수축몰탈(M)을 타설 및 양생하면 그 결합력이 강화된다.In addition to the
한편, 도 4a에 도시된 바와 같이, 조립부재(100)와 지보공(80)이 접촉되는 부위의 주변 공간에 무수축몰탈(M)을 타설하고 양생시킬 때, 상기 조립부재(100)의 외형틀 상단 부분과 상기 무수축몰탈 노출 부위에 "ㄴ"자형 앵글(58)을 부착시키면 좋다. 상기 "ㄴ"자형 앵글(58)은 상기 조립부재(100)의 외형틀 상단 부분에 나사못(59)을 이용하여 고정할 수 있다. 상기 "ㄴ"자형 앵글(58)은 섬유강화 복합소재로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 조립부재의 외형틀 상단 부분과 무수축몰탈 노출 부위에 "ㄴ"자형 앵글(58)을 부착하면 터널 라이닝으로 흘러내리는 물을 차단하여 누수문제에 대비할 수 있게 된다.On the other hand, as shown in Figure 4a, when pouring the non-contraction mortar (M) in the peripheral space of the site where the
도 4b는 굴착된 터널(1000)의 가장 안쪽인 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 후 투시한 조립부재(100)와 지보공(80)의 결합상태를 나타내는 도면이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 부분에서도 도 3의 A-A'선을 따라 절취한 부분과 거의 유사한 방식으로 조립부재(100)와 지보공(80)이 고정되어 있다. 다만, 도 3의 B-B'선을 따라 절취한 부분이 터널(1000)의 가장 안쪽인 점을 고려하여 터널 안쪽과 접하고 있는 지보공(80)에는 스터드(60)가 고정설치되어 지보공(80)이 터널 가장 안쪽에 단단히 고정되도록 하고 있다. Figure 4b is a view showing the coupling state of the
한편, 본 발명의 복수개의 조립부재(100)를 복수개의 지보공(80) 사이에서 고정시키면서 복수개의 조립부재(100)를 터널(1000)의 내부(1002) 곡면을 따라 터널(1000)의 천정부터 바닥까지 연결한 상태는 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 조립 부재(100)의 콘크리트(C)가 충전된 외형틀 상단은 터널의 내부 곡면 쪽으로 향하도록 연결되는데, 조립부재(100)들을 터널(1000)의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결할 때, 조립부재(100)의 돌출연장부(30)가 요입부(40c)에 끼워맞추어짐으로써 조립부재(100)들이 터널(1000)의 내부 곡면을 따라 상호 연결되게 된다(도 2 및 도 3 참조). 이때, 조립부재(100)는 기본적으로 섬유강화 복합소재로 구성되어 있기 때문에 섬유강화 복합소재의 소재 특성상 외형틀 상단(10), 외형틀 하단(20), 돌출연장부(30) 및 요입부(40c)가 탄성을 갖고 미세하게 휘어질 수 있다. 따라서, 조립부재(100)들이 터널(1000)의 내부 곡면을 따라 상호 연결되어 있을 때 서로 이탈되지 않고 일정한 곡률을 가지면서 터널(1000)의 내부에서 유지될 수 있는 것이다. Meanwhile, the plurality of
도 4d에 도시된 바와 같이, 터널(1000)의 천정부의 터널 라이닝 마감을 위해서는 상기 천정부에 방수시트(70)를 부착하고 터널(1000)의 곡면을 따라 연결되는 조립부재들 중 상기 천정부 근방의 조립부재 사이에 무수축몰탈(M)을 타설하고 양생한다. 이로써 천정부에서의 방수를 방지할 수 있다. As shown in FIG. 4D, in order to finish the tunnel lining of the ceiling of the
또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)들이 미세하게 휘어질 수 있음에도 불구하고 서로 연결되는 조립부재(100)의 결합부위에서 약간의 틈이 생길 수 있는데, 이러한 틈에 우레탄 에폭시(72)를 도포하면 방수에 효과적이다. In addition, although the
한편, 터널 라이닝 공정이 완료된 후 터널(1000)의 내부 곡면을 따라 터널의 천정부터 바닥까지 연결된 복수개의 조립부재(100)의 외형틀 하단(20)의 바닥 면(204)에는 추가로 숏크리트(S)를 타설하고 양생하는 것이 바람직하다(도 1의 (b) 참조). 이때, 타설된 숏크리트의 두께는 약 5cm인 것이 좋다. 이 경우 터널 라이닝의 미관을 향상시킬 수 있고, 만일에 발생할 수 있는 화재시 숏크리트에 의한 방염 효과를 기대할 수 있다. Meanwhile, after the tunnel lining process is completed, shotcrete S is additionally added to the
도 5는 전술한 바와 같은 터널 라이닝 공법을 이용하여 복수개의 터널들(1000)을 완성한 후 완성된 복수개의 터널들(1000)의 상단에 흙을 덮어 매립처리하여 차량이 통과가능한 교량으로 만든 사례를 도시하고 있다. 따라서, 본 발명의 터널 라이닝 공법은 다수개의 터널 구조를 완성한 후 그 상부에 흙을 채워 넣을 경우 교량에도 활용할 수도 있다.FIG. 5 illustrates a case in which a vehicle is passed through a landfill by covering soil on top of the plurality of
한편, 도 7a 내지 도 7e에는 다양한 방식으로 조립부재(100)와 지보공(80)이 결합되어 고정된 상태가 도시되어 있다. 도 4a에서는 비대칭형 H빔을 지보공(80)으로 사용하고 있으나, 도 7a에서는 비대칭형 H빔 대신에 상하폭이 같은 대칭형 H빔을 지보공(80)으로 사용한 점을 제외하고는 도 4a의 방식과 동일하다. 도 7a에 도시된 조립부재(100)와 지보공(80)의 연결 고정방식은 내부 미관이 양호하나 도 4a의 방식에 비해 빔과 빔 사이에 조립부재(100)를 설치하기 어렵고 조립부재(100) 지지 면적이 줄어드는 단점이 있다. On the other hand, Figure 7a to 7e is shown the state in which the
도 7b에 도시된 조립부재(100)와 지보공(80)의 연결 고정방식은 조립부재(100)의 외형틀 상단 부분과 무수축몰탈(M) 노출 부위에 "ㄴ"자형 앵글(58) 대신에 "ㅡ"자형 강화판(58')을 부착시키는 점을 제외하고는 도 4a의 방식과 동일하다.The connection fixing method of the
또한, 도 7c 내지 도 7e에서는 조립부재(100)를 지보공(80) 위에 안치시킨 후, 조립부재(100)의 외형틀 하단의 바닥면과 지보공(80)의 상부를 볼트(52)와 너트(50)로 고정시켜 조립부재(100)와 지보공(80)을 연결고정하는 방식을 도시하고 있다. 방수를 위해 도 7c 및 도 7e에서는 조립부재(100)의 외형틀 상단의 윗면에 방수 시트(70)를 부착하고 있고, 도 7c에서는 조립부재(100)와 지보공(80)의 고정을 강화시키기 위해 지보공(80) 위에 안치된 조립 부재(100)의 말단부 쪽 빈 공간 내측에 폼댐(56)을 설치하고 이들 폼댐(56)사이에 무수축몰탈(M)을 타설하여 양생시킨 것을 알 수 있다.In addition, in FIGS. 7C to 7E, after the
그리고, 도 7d에서는 조립부재(100)의 외형틀 상단 위에 강화플레이트(62)를 추가로 설치한 후 강화플레이트(62)와 지보공(80)의 상부를 볼트(52)와 너트(50)로 고정시키고 있고, 이 상태에서 방수시트(70)를 추가하여 부착하고 강화플레이트(62) 밖으로 노출된 볼트(52)와 너트(50) 부분에 방수캡(64)을 씌워서 누수문제에 대비하고 있다. In addition, in FIG. 7D, after the reinforcing
이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated to the said Example, this invention is not limited to this. It will be understood by those skilled in the art that modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention, and that such modifications and variations are also contemplated by the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부재(100)의 정면도이다. 도 1의 (a)에는 결합되기 전의 조립부재(100)의 정면도가 도시되어 있고, 도 1의 (b)에는 2개의 조립부재(100)가 결합된 상태의 정면도가 도시되어 있다. 1 is a front view of the
도 2는 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)를 이용하여 터널 라이닝이 시공되어 완성된 터널의 정면도로서, 이해를 돕기 위해 조립 부재(100)가 정면으로 노출된 상태로 도시한 정면도이다. 2 is a front view of a tunnel in which a tunnel lining is completed by using the
도 3은 본 발명의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립 부재(100)를 이용하여 터널 라이닝이 시공되어 완성된 터널의 입체도이다. Figure 3 is a three-dimensional view of the tunnel completed by the tunnel lining using the
도 4a는 도 3의 A-A'선을 따라 절취하여 투시한 조립부재(100)와 지보공(80)의 결합상태를 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 3의 B-B'선을 따라 절취하여 투시한 조립부재(100)와 지보공(80)의 결합상태를 나타내는 도면이며, 도 4c는 무수축몰탈을 타설하지 않은 상태에서 조립부재(100)와 지보공(80)이 연결된 모습을 나타내는 도면이고, 도 4d는 도 2의 "A" 부분(터널 천정 부분)에서 조립부재(100)들이 터널(1000) 내부에서 상호 연결된 상태를 나타내는 도면이다. FIG. 4A is a view illustrating a state of assembly of the
도 5는 본 발명의 일실시예의 터널 라이닝 공법을 이용하여 복수개의 터널들(1000)을 완성한 후 완성된 복수개의 터널들(1000)의 상단에 흙을 덮어 매립처리하여 차량이 통과가능한 교량으로 만든 사례를 도시하는 도면이다. 5 is a tunnel lining method of an embodiment of the present invention after completing the plurality of tunnels (1000) to cover the top of the plurality of tunnels (1000) completed by landfill to make a bridge that the vehicle can pass through It is a figure which shows an example.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예의 섬유강화 복합소재로 구성된 조립부 재(100)의 사시도이다. 도 6에는 부착강화용 돌기(P)들이 없는 상태의 조립부재(100)가 도시되어 있다.Figure 6 is a perspective view of the
도 7a 내지 도 7e는 다양한 방식으로 조립부재(100)와 지보공(80)이 결합되어 고정된 상태를 나타내는 도면이다.7A to 7E are views illustrating a state in which the
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1000: 터널1000: tunnel
1002: 터널 내부 1004: 터널 외부1002: Inside tunnel 1004: Outside tunnel
100: 조립 부재100: assembly member
10: 외형틀 상단 20: 외형틀 하단10: top of the outline frame 20: bottom of the outline frame
30: 돌출연장부30: protruding extension part
40a, 40b: 돌기 40c: 요입부40a, 40b:
50: 너트 52: 볼트50: nut 52: bolt
54: 베딩고무 56: 폼댐54: bedding rubber 56: foam dam
58: "ㄴ"자형 앵글 58': "ㅡ"자형 강화판58: "B" shaped angle 58 ': "ㅡ" shaped reinforcement plate
59: 나사못 60: 스터드59: screw 60: stud
62: 강화플레이트 64: 방수캡62: reinforced plate 64: waterproof cap
70: 방수 시트 80: 지보공70: waterproof sheet 80: Jibo
C: 콘크리트 M: 무수축몰탈C: Concrete M: Anhydrous Mortar
P: 부착강화용 돌기 S: 숏크리트P: Adhesion Reinforcement S: Shotcrete
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2008
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