KR101024787B1

KR101024787B1 - 터널 아바트먼트（Ａｂｕｔｍｅｎｔ）부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조 및 이를 이용한 아바트먼트부의 시공방법

Info

Publication number: KR101024787B1
Application number: KR1020080113498A
Authority: KR
Inventors: 마상준
Original assignee: (주)동명기술공단종합건축사사무소; 한국건설기술연구원
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2011-03-24
Also published as: KR20100054537A

Abstract

본 발명은 공동구를 포함한 기본블록과, 그리고 집수정 점검블록을 일조로 이루어지는 아바트먼트(Abutment)부의 블록구조를 프리캐스트로 제작하여 시공을 단순화함으로써 종래 현장 콘크리트 타설의 문제점인 시공의 복잡성 및 품질저하를 개선하고자함에 그 목적이 있고,

1차 배수관인 측방배수관내에 2차 배수관인 주배수관을 위치시켜 종래의 횡방향배수관이 필요 없는 새로운 개념의 통합배수 구조를 제공하고자함에 다른 목적이 있으며,

한쪽 공동구의 측벽이 생략된 집수정점검블록을 통하여 집수정에 침전된 슬러지양의 정도 및 통합배수관의 막힘 정도의 관찰ㆍ점검이 가능하도록 하면서 동시에 이를 청소하기 위한 청소공간이 확보되도록 함으로써 통합배수관 및 집수정의 배수 및 유지관리가 효율적으로 이루어지게 함에 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기위하여 본 발명은 프리캐스트로 제작된 아바트먼트(Abutment)부의 기본블록은 공동구를 중심으로 양 측벽과, 기초지반에 놓이는 수평상의 기초부와, 그리고 기초부의 노면측 연장선에 형성된 전도방지 지지부로 이루어지되 공동구는 상부가 개방되고 양 측벽에 의하여 ㄷ자 형상으로 형성되고 측방배수관이 위치되는 측벽은 터널 아치면의 경사보다 아래로 갈수록 급한 경사면으로 형성되며, 전도방지 지지부는 공동구의 바닥면과 거의 같은 높이이면서 노면과 같은 높이로 형성되는 한편, 집수정점검블록은 기본블록과 동일한 형상 및 구조이면서 집수정이 설치되는 위치의 측벽이 생략된 구조로 이루어진 구성이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 집수정에 침전된 백태 등의 슬러지양 및 통합배수관의 막힘 정도의 관찰ㆍ점검이 가능할 뿐 아니라 이를 위한 청소가 용이하여 통합배수관 및 집수정의 효율적인 유지관리가 가능한 효과가 있고,

새로운 개념의 통합배수 구조는 측방배수관인 1차 배수관의 내부에 2차 배수관인 주배수관이 삽입된 통합배수 구조이므로 종래의 횡방향배수관이 생략되기 때문에 침투수의 배수가 그만큼 효율적일 뿐 아니라 시공도 그만큼 산속하고 용이한 유용한 발명이다.

아바트먼트부 블록구조, 기본블록, 집수정점검블록, 전도방지 지지부, 새로운 개념의 통합배수 구조, 아취형 급경사면,

Description

터널 아바트먼트（Ａｂｕｔｍｅｎｔ）부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조 및 이를 이용한 아바트먼트부의 시공방법{Tunnel abutment precast block structure and drainage structure of new concept and method constructing abutment used by them}

본 발명은 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조 및 이를 이용한 아바트먼트부의 시공방법에 관한 것이다. 이를 좀더 구체적으로 말하면 터널 아바트먼트(Abutment)부를 현장 콘크리트 타설로 시공하는 대신 공장에서 제작된 프리캐스트 블록구조로 시공하면서 동시에 프리캐스트 블록구조의 시공으로 인하여 종래의 배수구조와는 달리 측방배수관내에 주배수관의 설치가 가능하고 이로 인하여 횡방향배수관이 필요 없는 새로운 개념의 통합배수 구조로 배구 구조의 단순화가 가능할 뿐 아니라 통합배수관의 막힘 정도를 관찰ㆍ점거하는 것이 가능한 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조 및 이를 이용한 아바트먼트부의 시공방법에 관한 것이다.

터널은 굴착된 아치형(arch)구조와 역 아치형구조(inverted arch)로 이루어진다.

NATM 터널(10)의 경우 아치형구조는 상부구조이고 역 아치형구조(inverted arch)는 바닥면을 포함한 하부구조이다. 구조역학적인 균형의 관점에서 보면 아치형 상부구조와 역 아치형 하부구조가 서로 지지되어 역학적으로 균형을 이루고 있다.

이와 같이 아치형 상부구조와 역 아치형 하부구조가 서로 구조 역학적으로 균형을 이루고 있어야만 터널구조가 안정적이므로 아치형 상부구조를 숏크리트(12)로 복공한 후에 인버트를 폐합하는 시기선택은 매우 중요하다. 재래식 공법에서는 인버트가 없는 터널이 많다. 인버트 없이 터널이 완성 후에는 터널이 변형되는 경우가 적지 않다. 인버트가 설치되는 경우에도 시공상 인버트는 최종 공정에서 타설되기 때문에 토압이 큰 터널에서는 시공 중에도 터널에 변형이 일어나는 경우가 종종 있다.

NATM 터널(10)에서는 굴착 후 바로 숏크리트(12)를 암반에 밀착시켜 시공함으로써 암반의 풍화나 약화에 따른 암반의 변형 이완을 최소한으로 억제할 수 있다. 숏크리트(12)는 직접 굴착된 암반면에 밀착ㆍ표면을 피복하여 보호하기 때문에 암반면의 변형, 이완을 억제하는데 효과적이어서 NATM 터널(10)에서는 숏크리트(12)가 가장 유리한 지보재로 알려져 있다. NATM 터널(10)의 지보재는 숏 크리트(12)와 함께 록 볼트가 있다. 숏크리트(12)는 록 볼트와 함께 암반의 굴착면(11)에 구속압을 부여함으로써 암반의 내하능력을 증가시키는 역할을 하는 지보재이다.

이제, NATM 터널(10)에서 종래의 배수구조(20)와, 그리고 공동구(15)를 포함한 인버트의 시공에 대하여 설명하면 다음과 같다.

가. 종래의 방수 및 배수구조(20)

터널굴착 후 암반의 이완을 방지하기위하여 신속하게 숏크리트(12)를 굴착된 암반면에 밀착시켜야하기 때문에 통상 고압으로 뿜어 붙인다. 뿜어 붙인 숏크리트 표면이 매끄럽지 못하고 거칠 뿐 아니라 조직이 치밀하지 못하다.

굴착된 암반면을 통과한 지하수는 숏크리트(12)의 공극을 통하여 흐르게 된다. 숏크리트(12)의 조직이 공극이 형성되지 않을 만큼 치밀하지 못하기 때문이다.

NATM 터널(10)에서는 숏크리트(12)가 타설된 후에 그 위에 콘크리트 라이닝(13)이 타설된다.

숏크리트(12)를 통과한 침투수의 배수와 방수를 위하여 숏크리트(12)와 콘크리트 라이닝(13)사이에 부직포(17)와 방수쉬트(18) 순으로 설치한다. 만약 배수가 되지 않아 숏크리트(12)층 내에 침투수가 꽉 채워져 있다면 수압으로 인한 하중이 지보재인 숏크리트(12)와 록 볼트에 걸리게 된다.

NATM 터널(10)에서의 배수구조(20)는 터널구조의 안정성에 크게 영향을 끼친다.

부직포(17)와 방수쉬트(18)는 지하수가 침투되는 터널상부구조에 설치된다. (도5참조)

인버트에는 침투수를 집수하여 배수시키는 측방배수관(21)이 터널(10)의 종방향으로 길게 설치되어있다. 측방배수관(21)에 의하여 집수된 침투수는 터널(10)의 종방향으로 터널(10) 밖으로 길게 설치된 주배수관(22)으로 배수된다. 주배수관(22)은 측방배수관(21)에 비하여 터널(10)안쪽에 설치되어있어 측방배수관(21)과 주배수관(22)을 연결해주는 횡방향배수관(23)의 설치가 반드시 있어야하는 구조이다.

이와 같이 된 종래의 배수구조는 측방배수관에 의하여 집수된 침투수는 횡방향배수관을 거쳐 집수정에 모아져서 주배수관을 통하여 터널 밖으로 배수되는 구조로 되어있다.

여기서 측방배수관(20)은 침투수를 집수하는 집수관이므로 유공관이다. 여기에다 부직포(17)와 방수쉬트(18)에 의하여 누수가 방지되어야하므로 도5에서와 같이 측방배수관(21)은 부직포(17)와 방수쉬트(18)에 의하여 누수가 방지되는 형상으 로 감싸진 형태로 되어있다.

또한 주배수관(22)은 터널(10)의 종방향으로 터널(10) 밖으로 길게 설치되어있다.

NATM 터널(10)에서 종래의 배수구조(20)와, 그리고 공동구(15)를 포함한 인버트의 시공에 대하여 설명하면 다음과 같다.

나. 종래의 배수구조(20)와, 그리고 공동구(15)를 포함한 인버트의 시공방법

종래 배수구조(20)의 시공은 현장 콘크리트 타설(14)에 의하여 이루어진 시공이다.

현장 콘크리트 타설(14)에 의한 시공이어야 측방배수관(21)과 주배수관(22)을 연결해주는 횡방향배수관(23)의 설치가 반드시 있어야하는 배수구조(20)의 시공이 한층 더 용이해지기 때문이다.

통상 현장 콘크리트 타설(14)은 배수구조(20)와 공동구(15)를 포함한 인버트의 시공이 함께 이루어지는 시공이므로 이에 대한 시공순서를 설명하면 다음과 같다. (도3의 시공순서도 참조)

1단계; 바닥면 정리 및 버림콘크리트(130) 타설

2단계; 주배수관(22) 설치 및 철근조립

3단계; 1차(①), 2차(②) 공동구(15) 콘크리트 타설

4단계; 콘크리트 라이닝(③) 타설

5단계; 공동구(15) 측벽(④) 콘크리트 타설

6단계; 노면(16)포장슬래브 타설

다. 종래 배수구조(20)의 문제점 및 현장 타설(14)된 인버트 시공의 문제점

가) 종래 배수구조(20)의 문제점

숏크리트(12)는 부배합의 시멘트이므로 그 주성분은 CaO이다.

숏크리트(12)의 주성분인 CaO가 물과 탄산가스를 만나게 되면 화학반응 되어 백태(CaCO3)를 생성하게 된다. 숏크리트(12)를 지보재로 사용하고 있는 NATM 터널(10)에서 숏크리트(12)를 통과한 침투수가 백태(CaCO3)를 생성하고 이로 인하여 유공관을 폐색시키게 되는 것은 널리 알려져 있는 사실일 뿐 아니라 배수구조(20)의 문제점으로 지적되고 있는 것 역시 주지의 사실이다.

이와 같이 침투수가 부직포(17)와 방수쉬트(18)를 타고 측방배수관(21)의 유공관에 집수된다. 이때 측방배수관(21)에는 백태(CaCO3)의 생성이 불가피하여 측방배수관(21)이 백태로 서서히 막히게 된다.

측방배수관(21)이 부직포(17)로 감싸있으면 침투수의 유속이 느려지게 되므로 백태생성이 더 한층 증가되어 측방배수관(21)의 폐색이 더욱 심하게 된다.

백태로 막힌 측방배수관(21)을 뚫어주기 위해서는 도4a 및 도4b에서와 같이 집수정(26)에서 횡방향배수관(23)을 통해 측방배수관(21)을 뚫어줄 길밖에는 다른 방법이 없는 배수구조(20)이다.

그런데 이와 같은 종래 배수구조(20)에서는 측방배수관(21)이 얼마나 폐색되어있는지를 횡방향배수관(23)을 통해 육안관찰을 한다는 것은 사실상 불가능할 뿐 아니라 설령 뚫는 것이 가능하다할지라도 그 결과 얼마나 뚫렸는가를 횡방향배수관(23)을 통해 육안점검이 불가능하다. 여기에다 관경확대의 한계가 있기 때문에 더욱 그렇다.

측방배수관(21)에 대한 육안관찰과 육안점검은 집수정(26)에서 이루어져야하나 종래 배수구조(20)에서는 전혀 불가능하다는 것이 종래 배수구조(20)가 갖는 가장 큰 문제점이다.

다시 말하면 측방배수관(21)에 대한 육안관찰과 육안점검이 불가능한 배수구조(20)이기 때문에 백태로 막힌 측방배수관(21)을 뚫어주거나 청소하는 것은 사실 상 불가능하므로 실제 측방배수관(21)의 유지관리가 어려운 실정이며 또한 관경확대의 한계로 인하여 실질적인 유지관리가 이루어지지 못하는 있는 실정이다.

나) 현장 콘크리트 타설(14)의 인버트 시공의 문제점

도3의 인버트 현장타설 시공순서에서 보는 바와 같이 공동구(15)하나(①+②+④)를 시공하기위해서는 적어도 3번의 현장 콘크리트 타설(14)이 있어야하기 때문에 시공이 복잡해지는 문제점이 있다.

여기에서 공동구(15)를 포함한 ①+②+④를 특히 “아바트먼트(Abutment)부”라 부르기로 한다.

본 발명은 특히 인버트 중에서 “아바트먼트(Abutment)부”에 관한 것이기 때문에 인버트와 용어적인 구별하기위하여 설명의 편의상 “아바트먼트(Abutment)부”라고 부르기로 한다.

이와 같이 아바트먼트(Abutment)부를 현장 콘크리트(14)로 타설하게 되면 그 시공이 한번에 이루어지지 않고 여러 번의 시공을 거쳐야하기 때문에 시공의 단계별 복잡성으로 인하여 품질저하 및 구조성능저하가 우려되는 문제점이 있다.

또한 현장타설(14) 아바트먼트(Abutment)부 내에 측방배수관(21)이 위치되어 있기 때문에 철근배근을 위한 단면 확대가 필요하다.

만약 단면 확대가 이루어지지 않은 상태에서 아바트먼트(Abutment)부에 철근을 배근하게 되면 피복의 두께가 확보되지 않아 철근의 부식이 우려되는 문제점이 있다.

상기의 목적을 달성하기위한 본 발명의 과제해결수단을 설명하면 다음과 같다.

먼저 프리캐스트로 된 아바트먼트(Abutment)부 블록구조(100)의 형상 및 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

프리캐스트로 된 아바트먼트(Abutment)부 블록구조(100)는 공동구(112)를 포함한 기본블록(110)과 집수정점검블록(120)에 의하여 일조를 이루고 있는 구조이고, 기본블록(110)은 공동구(112)를 중심으로 양 측벽(114)(115)과, 기초지반에 놓이는 수평상의 기초부(116)와, 그리고 기초부(116)의 노면(16)측 연장선에 형성된 전도방지 지지부(118)로 이루어지되 공동구(112)는 상부가 개방되고 양 측벽(114)(115)에 의하여 ㄷ자 형상으로 형성되고 1, 2차 통합배수관(230)이 위치되는 측벽(114)은 터널 아치면의 경사보다 아래로 갈수록 아취형 급경사면(114a)으로 형성되며, 전도방지 지지부(118)는 공동구(112)의 바닥면과 거의 같은 높이이면서 노면(16)과 같은 높이로 형성되는 한편, 집수정점검블록(120)은 기본블록(110)과 동일한 형상 및 구조이면서 집수정(26)이 설치되는 위치의 측벽(114)이 생략된 구조로 이루어진 구성이다.

기본블록(110)과 집수정점검블록(120)의 전도방지 지지부(118)의 상면에는 종방향으로 길게 노면배수로(118a)를 형성하는 것도 바람직하다.

기본블록(110)은 터널 종방향으로 길게 설치되고, 집수정점검블록(120)은 기본블록(110)의 일정간격, 예컨대 50m간격마다 하나씩 설치되어있다.

기본블록(110) 및 집수정점검블록(120)의 공동구(112) 상단에는 ㄴ자형상의 덮개홈(112a)이 형성되어있고 그 위에 덮개(112b)가 놓인다.

집수정(26)은 공동구(112)의 하부에 위치되어있다. 공동구(112)의 덮개(112b)를 개방하게 되면 집수정 점검블록(120)의 측벽(114)이 생략되어있으므로 직접 하부에 설치된 집수정(26)의 백태 등의 슬러지 침전상태를 육안으로 관찰하는 것이 가능하고 용이하다. 그뿐만 아니라 개방된 집수정 점검블록(120)의 공간에 의하여 집수정(26)에 침전된 슬러지를 청소는 물론 통합배수관(230)에 침적된 관경을 천공도구에 의하여 침적물의 청소가 가능하다.

다음으로 새로운 개념의 통합배수 구조(200)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

새로운 개념의 통합배수 구조(200)는 종래의 횡방향배수관(23)을 생략하고 측방배수관(21)의 위치에 측방배수관(23)의 내부에 주배수관(22)을 삽입한 구조로 측방배수관(21)과 주배수관(22)을 하나로 통합시킨 배수구조이다.

종래 배수 구조(20)와 구별하기위하여 통합배수 구조(230)에 대한 용어를 설명의 편의상 측방배수관(21)의 역할을 하는 것을 1차 배수관(210)이라 하고, 주배수관(22)의 역할을 하는 것을 2차 배수관(220)이라 하며, 그리고 1, 2차 배수관(210)(220)을 하나로 통합된 배수관을 통합배수관(230)이라 부르기로 한다.

NATM터널의 통합배수 구조(200)에 있어서 1차 배수관(210)인 유공관내에 2차 배수관(220)이 하부저점을 고정점으로 편심되게 삽입ㆍ고정되어있으면서 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상에만 배수구멍(222)이 뚫려있고 1차 배수관(210)의 배수구멍(212)으로 유입된 침투수의 수위가 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상위에 형성된 배수구멍(222)에 이르러야 2차 배수관(220)으로 유입되어 집수정(26)을 거쳐 터널(10) 밖으로 배수되는 것을 특징으로 하는 통합배수 구조(200)이다.

1차 배수관(210)은 측방배수관(21)의 역할을 하기 때문에 종래의 측방배수관(21)과 동일한 형상의 유공관이다. 부직포(17)와 방수쉬트(18)가 1차 배수관(210)을 감싸고 있는 것도 종래의 측방배수관(21)과 동일하다. 다만 종래의 측방배수관(21)과 다른 점은 1차 배수관(210)내에 주배수관(22)의 역할을 하는 2차 배수관(220)이 하부저점을 고정점으로 하여 편심되게 삽입되어있는 점이다. 1, 2차 배수관(210)(220)의 재질은 어느 것이나 좋으나 PVC가 경제적이고 취급이 용이하다. 1, 2차 배수관(210)(220)의 하부고정은 방수가 되기만 하면 그 수단은 어느 것이나 상관없다. 예컨대 고정핀으로 고정하고 용접에 의하여 방수되게 하는 것도 바람직하다.

2차 배수관(220)은 주배수관(220)의 역할을 하지만 종래와 다른 점은 1차 배수관(210)의 배수구멍(212)을 통해 들어온 침투수가 2차 배수관(220)으로 유입되어 터널(10) 밖으로 배수되어야하므로 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상에 배수구멍(222)을 뚫어놓은 것만 종래의 주배수관(22)과 다른 점이다.

이를 요약하면 1차 배수관(210)은 배수구멍(212)을 원주상 전체에 일정간격으로 뚫어놓은 유공관이다. 2차 배수관(220)은 상부반경의 원주상에 배수구멍(222)이 뚫려있고 하부반경의 원주상에는 배수구멍이 뚫려있지 않으면서 1차 배수관(210)과 하부저점부에서 고정된 형태이다.

새로운 개념의 통합배수 구조(200)의 위치는 아바트먼트(Abutment)부 프리캐스트 블록구조(100)의 저면부의 레벨 상에 위치되면서 아취형 급경사면(114a)에 위치되어있다. 아취형 급경사면(114a)에 의하여 형성된 여유 공간이 바로 통합배수관(230)이 설치되는 위치이다.

통합배수관(230)은 터널(10) 종방향으로 길게 설치되어 터널(10) 밖까지 이어져있다. 통합배수관(230)은 일정간격마다 설치된 집수정(260)을 거치면서 집수정(26)의 인입부에서 백태와 같은 슬러지를 토출시킨다. 백태로 인한 통합배수관(230)의 폐색을 방지하기위해서다.

집수정(26)에 집수된 침투수는 집수정(26)의 인출부를 통하여 다시 통합배수관(230)을 통해 터널 밖으로 배수된다. 통합배수관(230)은 집수정(26)의 인입부와 인출부에서 연결되지 않고 끊어져있지만 침투수는 집수정(26)의 연결에 의해 연속적으로 흐르게 된다.

종래 배수구조(20)에서 측방배수관(21)과 횡방향배수관(23)은 직경이 150mm로서 동일직경이고, 주배수관(22)의 직경은 400mm인데 반하여 새로운 개념의 통합배수 구조(200)는 1차 배수관(210)의 직경이 400mm~450mm이고, 2차 배수관(220)의 직경은 300mm~400mm이다.

1차 배수관(210)의 외주면은 부직포(17)와 방수쉬트(18)가 감싸여있다. 이는 종래의 유공관인 측방배수관(21)의 외주면에 부직포(17)와 방수쉬트(18)가 감싸여있는 것과 동일하고 그 역할도 동일하다.

이제 1차 배수관(210)과 2차 배수관(220)은 하부저점에서 고정되어있고, 또 2차 배수관(220)의 하부 원주면에는 배수구멍이 뚫려있지 않은 상태이다. 침투수가 1차 배수관(210)을 거쳐 2차 배수관(220)으로 배수되는 관계를 집수정(26)과 관련하여 설명하면 다음과 같다.

부직포(17)와 방수쉬트(18)를 거친 침투수는 배수구멍(212)을 통해 1차 배수관(210)으로 유입된다. 1차 배수관(210)으로 유입된 유입수는 하부저점부에서부터 하부원주면의 외주면상을 향하여 집수되면서 그 수위가 높아진다.

하부원주면의 외주면상을 향하여 점점 집수수위가 높아지게 지면 상부원주면의 배수구멍(222)을 통해 2차 배수관(220)으로 유입되게 된다.

2차 배수관(220)으로 유입된 침투수는 집수정(26)을 거쳐 터널 밖까지 길게 설치된 2차 배수관(220)을 통하여 밖으로 배수되는 구조이다.

집수정(26)은 침투수를 모으는 물 저장고이면서 동시에 모아진 물을 다시 터널 밖으로 배수시키는 역할을 하는 곳이다. 집수정(26)에 물을 모으기 위하여 통합배수관(230)과 인입부가 연결되어있고, 집수된 물을 배수시키기 위하여 통합배수관(230)과 인출부가 연결되어있다.

집수정(26)의 인입부와 인출부 사이에는 통합배수관(230)이 연결되어있지 않지만 집수정(26)이 인입부와 인출부를 연결하는 배수통로가 된다. (도9b참조)

숏크리트(120)를 통과한 침투수에는 백태(CaCO3)가 생성ㆍ혼합되어있기 때문에 침투수가 집수정(26)에 머무르는 동안 백태가 성장하게 되고 이는 집수정(26)의 저부에 쌓이게 된다.

집수정(26)의 역할은 통합배수관(230)내에 백태를 토출시키는 역할을 하면서 슬러지를 한곳에 모아 청소가 용이하게 하는 역할을 한다. 백태의 토출은 통합배수관(230)의 막힘을 방지하기위해서다.

이와 같이 인입부의 통합배수관(230)을 통하여 침투수가 집수정(26)에 모아 지고, 또 집수정(26)에 모아진 물은 인출부의 통합배수관(230)을 통하여 배수되게 된다. 숏크리트(12)를 통과한 침투수에는 백태(CaCO3)가 생성ㆍ혼합되어있기 때문에 침투수가 집수정(26)에 머무르는 동안 백태는 집수정(26)의 저부에 침전하게 된다. 침전된 백태의 청소가 용이하게 된 것은 바로 집수정(26)이 설치되어있기 때문이다.

만약 집수정이 설치되지 않았다면 백태(CaCO3)가 생성ㆍ혼합되어있는 침투수는 통합배수관(230)을 통과하는 동안 그 많은 양의 백태가 통합배수관(230)에 침전되게 되면서 통합배수관(230)을 폐색시키게 된다.

통합배수관(230)이 폐색되게 되면 침투수는 배수되지 않고 그대로 숏크리트(12)와, 부직포(17)와, 그리고 콘크리트 라이닝(13) 속에 잔류하게 된다. 잔류수는 잔류수압을 유발하게 되어 NATM터널의 구조적 안정을 해치는 주 원인이다.

NATM터널에서 침투수가 100% 잔류했을 경우 터널의 수직높이H를 수두(水頭)로 환산하여 HW 이라 한다면 잔류수압 HP = (1/10~3/10) x HW 라고 터널분야에서 널리 알려져 있다. 이와 같이 NATM터널에서 침투수의 잔류수압은 터널구조에 막대한 영향을 끼치고 있는 것이다.

한편, 공동구(15)(112)는 전기, 통신시설, 가스, 수도 등의 지하매설물이 공동 수용되는 공간이다.

본 발명의 프리캐스트 기본블록(110)과 집수정점검블록(120)에는 이미 공장 에서부터 공동구(112)가 제작되기 때문에 공동구 사용에 필요한 수단, 예컨대 브라켓 고정구등의 고정수단을 미리 공장 제작이 가능하므로 현장 타설에 비해 설치작업이 그만큼 간편해지고 시공이 용이하다. 뿐만 아니라 공장에서 제작된 프리캐스트이므로 품질이 우수한 장점이 있다.

또한 공동구(112)를 포함한 기본블록(110)의 전도방지 지지부(118)의 높이가 노면(16)의 레벨과 동일하므로 포장도로의 시공이 용이하고 그 외관이 미려하다.

터널측면의 타일, 외장패널, 노면 등의 청소에 의하여 흐르는 물의 배수는 전도방지 지지부(118)의 상면에 길게 형성된 노면배수로(118a)를 통하여 배수되게 된다.

본 발명의 프리캐스트 아바트먼트 블록은 공장에서 제작되므로 품질관리가 가능하여 강도향상뿐만 아니라 블록표면이 깨끗하고 미려하고 공기가 단축된다.

1, 2차 통합배수관이 위치되는 측벽은 터널 아치면의 경사보다 아래로 갈수록 급한 경사면으로 형성되어있으므로 통합배수관이 설치되는 공간이 확보되므로 통합배수관의 설치가 용이하다.

전도방지 지지부가 노면과 같은 높이로 형성한 것이므로 노면레벨과 관련하여 노면시공이 용이하다.

집수정점검블록은 한쪽 측벽이 생략된 구조이므로 집수정에 침전된 백태 등 의 슬러지양 및 통합배수관의 막힘 정도의 관찰ㆍ점검이 가능할 뿐 아니라 이를 위한 청소가 용이하여 통합배수관 및 집수정의 효율적인 유지관리가 가능하다.

프리캐스트 블록 제작 시 미리 공동구내 설비시설물(예, 전기 및 통신선 등의 지지하기위한 브라켓 등의 설치)을 설치할 수 있으므로 선(先)가설로 인한 작업능률이 향상되는 효과가 있다.

한편, 새로운 개념의 통합배수 구조는 측방배수관인 1차 배수관의 내부에 2차 배수관인 주배수관이 삽입된 통합배수 구조이므로 종래의 횡방향배수관이 생략되기 때문에 침투수의 배수가 그만큼 효율적일 뿐 아니라 시공도 그만큼 신속하고 용이하다.

새로운 개념의 통합배수 구조는 1, 2차 배수관이 편심된 상태에서 1차 배수관의 배수구멍을 통해 유입된 침투수가 2차 배수관의 상부반경의 원주상에 뚫려있는 배수구멍을 통해 터널 밖으로 배수되는 구조이므로 침투수의 배수가 효율적일 뿐 아니라 백태 등의 침전물은 1, 2차 배수관의 편심된 저부부터 채워지게 되면서 침투수는 그 위로 올라오게 되고 이는 2차 배수관의 상부반경의 원주상에 뚫려있는 배수구멍으로 유입되도록 한 구조이므로 백태 등의 침전공간이 그만큼 확대되게 되고 이로 인하여 침전물이 2차 배수관의 상부반경의 원주상에 뚫려있는 배수구멍의 폐색을 방지하게 되는 효과가 있다.

전체적으로 새로운 개념의 통합배수 구조 및 터널 인버트부의 구조가 단순화되어 시공이 효율적이어서 경제적이다.

현장콘크리트 타설공법에 비해 시공공정이 대폭 감소되므로 시공이 간편하고 용이하여 시공이 효율적인 유용한 발명이다.

터널 아바트먼트(Abutment)부 프리캐스트 블록구조(100)와 통합배수 구조(200)를 이용한 아바트먼트부의 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

⒜ 바닥면 정리 및 버림콘크리트(130) 타설하는 단계;

⒝ 1차 배수관(210)의 하부저점을 고정점으로 2차 배수관(220)이 편심되게 삽입ㆍ고정되어있으면서 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상에만 배수구멍(222)이 뚫려있는 통합배수 구조(200)를 부직포(17)와 방수쉬트(18)로 감싸고 이를 상기 버림콘크리트(130) 위에 설치하는 단계;

⒞ 공동구(112)를 중심으로 양 측벽(114)(115)과, 기초지반에 놓이는 수평상의 기초부(116)와, 그리고 기초부(116)의 노면(16)측 연장선에 형성된 전도방지 지지부(118)로 이루어진 공동구(112)를 포함한 기본블록(110)과, 그리고 상기 기본블록(110)과 동일한 형상 및 구조이면서 집수정(26)이 설치되는 위치의 측벽(114)이 생략된 구조로 이루어진 집수정점검블록(120)을 상기 타설된 버림콘크리트(130)가 경화되지 않은 상태에서 레벨을 맞추어가면서 설치하는 단계;

⒟ 기본블록(110)과, 집수정점검블록(120)과, 그리고 통합배수 구조(200)가 설치된 빈 공간에 콘크리트 몰탈을 채우는 단계;로 이루어지는 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조(100)와 통합배수 구조(200)를 이용한 아바트먼트부의 시공방법이다.

또한 터널 아바트먼트(Abutment)부 프리캐스트 블록구조(100)와 통합배수 구조(200)를 이용한 아바트먼트부의 시공방법에서 상기 ⒟ 단계이후에 터널측면에 라이닝 콘크리트(13)를 타설하는 단계;가 포함되는 것도 바람직하다.

[도1] 종래 현장 콘크리트 타설에 의하여 시공된 아바트먼트부의 단면도

[도2] 도1의 아바트먼트부의 확대단면도

[도3] 도1의 아바트먼트부를 현장 콘크리트 타설하는 시공순서를 보인 단면도

[도4a] 도1의 배수 구조를 보인 평면도

[도4b] 도4a의 배수구조 확대평면도

[도5] 종래의 배수구조와, 그리고 부직포 및 방수쉬트와의 관계를 도시한 단면도

[도6] 본 발명의 아바트먼트부 블록구조 및 새로운 개념의 통합배수 구조로 시공된 아바트먼트부의 단면도

[도7] 도6의 아바트먼트부의 확대단면도

[도8a] 도6의 기본블록과 집수정점검블록이 일조로 시공된 아바트먼트부 블록구조를 보인사시도

[도8b] 도6의 기본블록과 집수정점검블록이 일조로 시공된 아바트먼트부 블록구조의 분해사시도

[도9a] 도6의 새로운 개념의 통합배수 구조를 나타낸 사시도

[도9b] 도6의 새로운 개념의 통합배수 구조와 집수정이 결합된 상태를 보인 사시도

※ 도면부호에 대한 간단한 설명

10; 터널, 11; 굴착면, 12; 숏크리트, 13; 콘크리트 라이닝, 14; 현장타설 콘크리트, 15; 공동구, 15a; 공동구 덮개, 16; 노면, 17; 부직포, 18; 방수쉬트,

20; 배수구조, 21; 측방배수관, 22; 주배수관, 23; 횡방향배수관, 24; 노면배수로, 25; 하부맹암거, 26; 집수정,

100; 아바트먼트부 블록구조,

110; 기본블록, 112; 공동구, 112a; 덮개홈, 112b; 덮개, 114; 측벽, 114a; 아취형 급경사면, 115; 측벽, 116; 기초부, 118; 전도방지 지지부, 118a; 노면배수로,

120; 집수정점검블록,

130; 버림콘크리트

200; 통합배수 구조,

210; 1차 배수관, 212; 배수구멍,

220; 2차 배수관, 222; 배수구멍,

230; 통합배수관,

Claims

프리캐스트로 제작된 아바트먼트(Abutment)부 블록구조(100)는 공동구(112)를 포함한 기본블록(110)과 집수정점검블록(120)에 의하여 일조를 이루고 있는 구조이고, 기본블록(110)은 공동구(112)를 중심으로 양 측벽(114)(115)과, 기초지반에 놓이는 수평상의 기초부(116)와, 그리고 기초부(116)의 노면(16)측 연장선에 형성된 전도방지 지지부(118)로 이루어지되 공동구(112)는 상부가 개방되고 양 측벽(114)(115)에 의하여 ㄷ자 형상으로 형성되고 1, 2차 통합배수관(230)이 위치되는 측벽(114)은 터널 아치면의 경사보다 아래로 갈수록 아취형 급경사면(114a)이 형성되며, 전도방지 지지부(118)는 공동구(112)의 바닥면과 같은 높이이면서 노면(16)과 같은 높이로 형성되는 한편, 집수정점검블록(120)은 기본블록(110)과 동일한 형상 및 구조이면서 집수정(26)이 설치되는 위치의 측벽(114)이 생략된 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조
제1항에 있어서

기본블록(110)과 집수정점검블록(120)의 전도방지 지지부(118)의 상면에다 종방향으로 길게 노면배수로(118a)를 형성함을 특징으로 하는 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조
NATM터널의 통합배수 구조(200)에 있어서 1차 배수관(210)인 유공관내에 2차 배수관(220)이 하부저점을 고정점으로 편심되게 삽입ㆍ고정되어있으면서 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상에만 배수구멍(222)이 뚫려있고 1차 배수관(210)의 배수구멍(212)으로 유입된 침투수의 수위가 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상위에 형성된 배수구멍(222)에 이르러야 2차 배수관(220)으로 유입되어 집수정(26)을 거쳐 터널(10) 밖으로 배수되는 것을 특징으로 하는 통합배수 구조
⒜ 바닥면 정리 및 버림콘크리트(130) 타설하는 단계;

⒝ 1차 배수관(210)의 하부저점을 고정점으로 2차 배수관(220)이 편심되게 삽입ㆍ고정되어있으면서 2차 배수관(220)의 상부반경의 원주상에만 배수구멍(222)이 뚫려있는 통합배수 구조(200)를 부직포(17)와 방수쉬트(18)로 감싸고 이를 상기 버림콘크리트(130) 위에 설치하는 단계;

⒞ 공동구(112)를 중심으로 양 측벽(114)(115)과, 기초지반에 놓이는 수평상의 기초부(116)와, 그리고 기초부(116)의 노면(16)측 연장선에 형성된 전도방지 지지부(118)로 이루어진 공동구(112)를 포함한 기본블록(110)과, 그리고 상기 기본블록(110)과 동일한 형상 및 구조이면서 집수정(26)이 설치되는 위치의 측벽(114)이 생략된 구조로 이루어진 집수정점검블록(120)을 상기 타설된 버림콘크리트(130)가 경화되지 않은 상태에서 레벨을 맞추어가면서 설치하는 단계;

⒟ 기본블록(110)과, 집수정점검블록(120)과, 그리고 통합배수 구조(200)가 설치된 빈 공간에 콘크리트 몰탈을 채우는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조를 이용한 아바트먼트부의 시공방법
제4항에 있어서

⒟ 단계이후에 터널측면에 라이닝 콘크리트(13)를 타설하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 아바트먼트(Abutment)부의 프리캐스트 블록구조와 통합배수 구조를 이용한 아바트먼트부의 시공방법