KR101063874B1 - 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수 보수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개착 구조물과 터널구조물의 이음부의 누수를 보다 근본적이고 효율적으로 예방 및 치유하고, 누수의 재발을 방지하여 한 번의 시공으로 반영구적으로 사용할 수 있는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법을 제공한다.
이에 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 제1공정으로 기존 PVC반월관 및 유도동판 철거공정; 제2공정으로 조인트피러 하부의 급결지수재 실링공정; 제3공정으로 철거된 PVC반월관 홈부에 스티로폼 삽설 및 하부 방수시트 부착공정; 제4공정으로 아크릴레이트 주입공 천공공정; 제5공정으로 아크릴레이트 충진공정; 제6공정으로 충진된 아크릴레이트 주입구의 패크 제거 및 마감공정을 거쳐 완성된다.
본 발명에 따르면 개착 구조물과 터널구조물의 이음부의 누수를 보다 근본적이고 효율적으로 예방 및 치유할 수 있으며, 더불어 누수의 재발을 방지하여 한 번의 시공으로 반영구적으로 사용함으로써 경제적인 면은 물론 구조물의 안전성까지 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수 보수공법{ Waterproof Repairing Method for Transition Zone Between Open-cut Tunnel and Tunnel Structure }

본 발명은 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무기염기 수용액과 아크릴계 유기산이 혼합될 때 생성되는 젤 타입의 아크릴레이트를 사용하여, 개착구조물이라고 일컫는 지하철 승강장과 같은 박스형 구조물과 일반적으로 원형 또는 타원형인 터널과 같은 지중구조물의 이음부를 통해 발생하는 누수를 보다 효과적이고 근본적으로 예방 및 치유하기 위한 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법에 관한 발명이다.

이때 상기 아크릴레이트는 본 발명의 발명자가 2008년 9월 26일에 한국 특허청에 특허출원하여 특허등록된 특허 제10-0907647호에 명시되어 있는 물질로서, 수분이 없을 시에는 정상상태를 유지하다가 수분과 접촉시에는 팽윤하는 성질을 갖고 있으므로 구조물의 크랙 및 틈새 등에 충진 시 상기한 양태를 반복하면서 누수를 효과적으로 차단하는 역할을 한다. 상기 아크릴레이트의 제조방법은 상기 특허 제10-0907647호에 명기된 바에 따른다.

이하 본 발명의 배경기술에 대하여 도면을 통해 살펴본다.

도 1은 개착구조물(20)과 터널구조물(10)을 나타내는 도면이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 개착구조물(20)은 일반적으로 지하철 등에서 볼 수 있는 승강장과 같은 박스형 구조물로써 주로 원형 혹은 타원형인 지중터널과 함께 이어져 시공된다. 그런데 상기 개착구조물(20)과 상기 터널구조물(10)은 그 형태가 상이하고 별개의 구조물을 이어서 시공하기 때문에 이음부의 틈새 등을 통해 누수가 쉽게 침투되어 누수를 방지하기 위한 설계가 별도로 마련된다.

도 2는 상기한 종래의 구조물 이음부의 구조를 설명해주는 도면이다. 종래의 설계에 따르면, 도 2에서 보는 바와 같이, 개착구조물(20)과 터널구조물(10) 외부의 틈새를 따라 "L"자 형태의 상부 방수시트(50)가 외부 토벽으로부터의 유입수를 차단하기 위해 구비된다. 한편 상기 구조물의 틈새 내부에는 상측에서부터 조인트필러(51), 중간에 수팽창지수재(52), 다시 조인트필러(51)가 구비되고, 하부의 조인트필러(51) 아래로 틈새 내부 하단에 홈부(31)를 형성하여서 PVC반월관(30)이 삽입 설치되며, 상기 PVC반월관(30) 저부에는 유도동판(40)이 부설된다. 이때 상기 PVC반월관(30)이 위치하는 홈부(31)는 터널구조물(10) 상호간에 연결 시공 시, 서로 포개어 시공하기 위하여 상기 터널구조물(10) 양단에 암, 수 형태로 마련되는 부분이다.

따라서 상기 이음부는 지반의 침하, 계절에 따른 온도변화 혹은 진동 등의 외력에 의하여 구조물에 크랙이 발생하는 경우, 외부로부터 유입수가 발생하면 1차로 상기 이음부 외벽의 상부 방수시트(50)가 유입수를 차단하고, 이어 수팽창지수제(52)가 2차로 차단한다. 상기를 통과한 유입수는 3차로 상기 PVC반월관(30)을 통해 구조물 바닥으로 유도되어 구조물 내부로 유입수가 침투되지 않도록 하며, 마지막으로 상기 PVC반월관(30)까지 통과하여 상기 유도동판(40)으로 누수가 발생하는 경우는 유도동판(40)이 이 유입수를 구조물 바닥으로 유도하여 유입수가 구조물 내부로 침투되지 않도록 한다.

그러나 상기한 종래의 방수구조는 수명이 오래지 않아 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 이음부를 침투한 누수의 발생이 빈번하였다. 그 이유는 지반의 침하, 진동 등에 의하여 상기한 상부방수시트(50) 자체도 파단 될 뿐만 아니라, 상기 개착구조물(20)과 상기 터널구조물(10) 사이에 상부방수시트(50)의 접합이 잘 이루어지지 못하여 상부방수시트(50)를 침투하는 누수의 발생은 더욱 빈번하였다. 이로 말미암아 상기 상부방수시트(50)를 침투한 누수가 상기 PVC반월관(30)을 통해 흐르면서 시간이 경과함에 따라 백태 등의 이물질이 PVC반월관(30) 내표면에 쌓이면서 PVC반월관(30) 고유의 목적인 유입수의 유도기능을 상실하게 한다. 이는 지하 유입수가 구조물의 접촉면 혹은 크랙 등을 타고 흐르면서 시멘트성분 등을 포함하여 상기 PVC반월관(30)에 침적되기 때문이다. 따라서 상기 PVC반월관(30)이 막히게 되고 유도되지 못한 유입수가 넘쳐 상기 유도동판(40)에 이르게 되면, 역시 백태 및 이물질의 침적을 유발하고 유도동판(40)의 부식을 일으켜 결국은 구조물 내부로 유입수가 침투됨은 물론 터널구조물 내부에서 관찰했을 때 미관을 해치는 문제점이 빈번하였다.

한편 상기한 바와 같이 누수가 발생한 경우에 누수보수공사를 실시하는데 종래의 누수보수공사 방법에 따르면, 제 기능을 못하게 된 PVC반월관(30), 유도동판(40) 등을 모두 철거하고 다시금 새로운 PVC반월관(30), 유도동판(40)을 설치하였다. 그러나 이런 경우, 시간이 지남에 따라 누수의 재발은 계속 발생하게 되고 "철거 후 보수공사" 라는 악순환이 2차, 3차에 걸쳐 계속되어 경제적인 낭비는 물론 잦은 보수공사로 인하여 구조물 자체의 안전까지도 위협할 수 있는 결과를 초래하였다.

본 발명은 개착구조물과 터널구조물의 이음부의 누수를 보다 근본적이고 효율적으로 예방 및 치유하고 경제적으로 효율적인 공법을 제시함은 물론, 누수의 재발을 방지하여 한 번의 시공으로 반영구적으로 사용할 수 있는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법을 제공함을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 제1공정으로 기존 PVC반월관 및 유도동판 철거공정; 제2공정으로 조인트필러 하부의 급결지수재 실링공정; 제3공정으로 철거된 PVC반월관 홈부에 스티로폼 삽설 및 하부 방수시트 부착공정; 제4공정으로 아크릴레이트 주입공 천공공정; 제5공정으로 아크릴레이트 충진공정; 제6공정으로 충진된 아크릴레이트 주입구의 패크 제거 및 마감공정을 거쳐 완성되는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법을 제공함으로써 상기한 과제를 해결하고자 한다.

이때 상기 아크릴레이트는 무기염기 수용액과 아크릴계 유기산이 혼합될 때 젤 타입의 성질을 갖게 되는 물질로써, 시공 시 각각의 서로 다른 통로로 상기 무기염기 수용액과 상기 아크릴계 유기산이 이송되다가 외부로 압출 직전에 상기 두 물질이 만나게끔 구비된 노즐을 통해 시공지점으로 압출된다. 상기 아크릴레이트의 제조방법은 본 발명의 발명자가 2008년 9월 26일에 한국 특허청에 특허출원하여 특허등록된 특허 제10-0907647호에 명시되어 있는 방법에 따른다.

본 발명에 따르면 기존 PVC반월관 및 유도동판 철거공정, 조인트필러 하부의 급결지수재 실링공정, 철거된 PVC반월관 홈부에 스티로폼 삽설 및 하부 방수시트 부착공정, 아크릴레이트 주입공 천공공정, 아크릴레이트 충진공정, 충진된 아크릴레이트 주입구의 패크 제거 및 마감공정을 거쳐 완성되는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법을 제공함으로써 개착 구조물과 터널구조물의 이음부의 누수를 보다 근본적이고 효율적으로 예방 및 치유할 수 있다.

또한 경제적 측면에서도 종래의 유도동판 및 PVC반월관 설치 및 누수보수를 위한 상기 유도동판 및 PVC반월관 재설치 공사비에 비해 약 60% 정도의 비용으로 작업을 완료할 수 있고, 이를 통해 누수의 재발을 방지하여 한 번의 시공으로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있으며 결과적으로 구조물의 안전에 만전을 기할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 개착구조물과 터널구조물을 나타낸 개략도
도 2는 종래 이음부의 일부 단면 예시도
도 3은 본 발명의 공정순서도
도 4는 본 발명의 공정 일부을 나타낸 단면 예시도
도 5는 본 발명의 공정 일부을 나타낸 단면 예시도
도 6은 도 5를 정면에서 본 전체 단면 예시도 이다.

이하 도면을 통하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 공정순서도이다. 각 공정별로 살펴본다.

제1공정은 PVC반월관/유도동판 철거공정(S1)이다. 상기 종래의 기술에서 살펴본 바와 같이, 누수에 의한 침적으로 PVC반월관(30)이 막히고 이어 유도동판(40)이 부식되어 더 이상 본래의 기능을 유지할 수 없는 유도동판(40)과 PVC반월관(30)을 철거한다. 이때 상기 유도동판(40)과 PVC반월관(30)을 모두 철거하기도 하지만 경우에 따라서는 구조물의 높이에 비례하여 구조물의 바닥면으로부터 3.5m까지는 제외하고 철거할 수도 있다. 이것은 유입수에 의한 PVC반월관(30)의 막힘 혹은 상기 유도동판(40)의 부식이 주로 터널구조물(10)의 천정부위에서 빈번하게 발생하기 때문이며, 따라서 시공비 등을 고려하여 가장 효율적인 방법을 적용하고자 할 때에는 상기 유도동판(40)과 PVC반월관(30)을 모두 제거하지 않고 일부만을 제거할 수도 있다. 그러나 제거되지 않고 남는 부분은 구조물의 바닥면으로부터 최대 3.5m 까지인 것이 바람직하다.

제2공정은 조인트 필러 하부 초속경 시멘트로 되는 급결지수제(60) 실링공정(S2)이다. 기존의 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 접촉면 사이에는 조인트필러(51) 또는 기타 충진물이 구비되는데 상기 조인트필러(51)의 하단부위를 급결지수제(60)로 실링하는 것이다. 이것은 다음의 제5공정에서 아크릴레이트 충전시 아크릴레이트가 홈부(31)로 새어 나오는 것을 방지하기 위한 것으로 써, 개착구조물(20)과 터널구조물(10) 사이의 이음부 접촉면에 구비되어 있는 조인트필러(51) 하단을 급결지수제(60)로 방수막을 만드는 것이다. 이때 상기 제2공정의 조인트필러(51) 하부 실링작업은 앞서 제1공정에서 PVC반월관(30)과 유도동판(40)이 제거되는 부분에만 실시한다.

이러한 상기 제2공정의 작업이유는 상기 급결지수제(60)가 굳어지면서 일종의 블록 역할을 해 주어 후공정인 제5공정에서 실시되는 아크릴레이트(90)의 충진 시 액체인 상기 아크릴레이트(90)가 시공 시 구조물 내부로 흘러내리지 않도록 하기 위함이다. 부연하여 설명하면, 본 발명에서 사용되는 상기 아크릴레이트(90)는 무기염기 수용액과 아크릴계 유기산이 혼합될 때 생성되는 젤 타입의 지수재로써, 상기 무기염기 수용액과 상기 아크릴계 유기산이 혼합되기 전에는 물과 같이 점성이 약한 상태로 각각 존재하다가 상기 무기염기 수용액과 상기 아크릴계 유기산이 만나면 젤 형태로 굳어지면서 점성을 갖는다. 그런데 상기 아크릴레이트(90)가 본 발명에서 사용될 때에는 상기 무기염기 수용액과 상기 아크릴계 유기산이 각기 다른 통로로 이송되다가 상기 각기 다른 통로가 서로 만나는 노즐 등을 통해 만남과 동시에 시공하고자 하는 위치로 압출되어 사용된다. 따라서 상기 아크릴레이트(90)가 시공 지점인 외부로 압출되는 순간에는 다소 점성이 약하기 때문에 상기 제2공정의 급결지수제(60)가 상기 아크릴레이트(90)가 아래로 흘러내리지 못하도록 블록역할을 해 줄 필요가 있다. 이러한 이유로 제2공정에서 급결지수제(60)로 상기 조인트필러(51) 하부를 실링하는 것이다.

제3공정은 스티로폼 삽설 및 하부 방수시트 부착공정(S3)이다. 본 공정에서는 제1공정에서 확보된 홈부(31)에 스티로폼(60)을 삽설한다. 여기서 상기 스티로폼(60)는 상기 제1공정에서 PVC반월관(30)이 제거되고 난 후 그 공간을 메울 때 특히 구조물의 천정이나 급경사면의 빈 공간을 완전히 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

본 공정에서는 도 5에서 보는 바와 같이 기존의 PVC반월관(30)이 위치하던 홈부(31)에 스티로폼(60)을 채우고, 그 하단으로 방수시트 및 합성고무시트를 부착하여 상기 홈부(31)를 밀폐 및 외부에서 보이지 않도록 마감 처리한다.

이러한 상기 제3공정의 작업이유는 아크릴레이트 주입공(80)으로 아크릴레이트(90)를 충진할 때 제2공정의 조인트필러(51) 하부 급결지수제(60) 실링이 잘못되어 아크릴레이트(90)가 스며나오더라도 도4의 홈부(31)에 스티로폼(60)을 채워 아크릴레이트 손실을 막고 또한 아크릴레이트 주입압력을 상쇄시키며, 아크릴레이트가 상기 공간에서 팽창하여 누수를 막게 해주는 것이다.

그리고 하부 방수시트(70)는 홈부(31)의 아크릴레이트가 젤화 되기전에 흘러나오는 것을 방지하고 외부에서 볼 때 미려한 외관을 제공하기 때문에 부착하는 것이다.

제4공정은 아크릴레이트 주입공 천공공정(S4)이다. 상기 주입공은 도 4에서 보는 바와 같이, 지중터널 내부에서 개착구조물(20)과 터널구조물(10)과의 이음부 접촉면을 향해 천공된다. 천공되는 깊이는 상기 조인터필러(55)까지 천공하는 것이 바람직하다. 이때 상기 주입공의 각도는 지중터널 내측면을 기준면으로 30도 내지 45도 각도로 하는 것이 바람직하나 상기 지중터널의 두께 등 작업환경의 제반여건에 따라 판단하여 천공한다. 한편 천공되는 주입공의 개수는 터널구조물(10)의 크기에 따라 다른데 바람직하게는 1m 내지 2m의 간격으로 천공한다.

제5공정은 아크릴레이트 충진공정(S5)이다. 상기 제5공정에서는 제4공정에서 마련된 주입공을 통해 아크릴레이트(90)를 충진한다. 상기 아크릴레이트(90) 충진량은 M당 24kg으로 충진하되, 보다 바람직하게는 상기 아크릴레이트(90)를 서서히 충진하여 일정한 압력에 도달할 때까지 충분히 충진한다. 이때 상기 아크릴레이트(90)가 사용될 때에는 상기 무기염기 수용액과 상기 아크릴계 유기산이 각기 다른 통로로 이송되다가 상기 각기 다른 통로가 하나로 만나는 노즐 등을 통해 만남과 동시에 지수하고자 하는 위치로 압출되도록 시공한다. 상기 아크릴레이트(90)는 본 발명의 발명자가 2008년 9월 26일에 한국 특허청에 특허출원하여 특허등록된 특허 제10-0907647호에 명시되어 있는 물질로서 그 제조방법은 상기 특허 제10-0907647호에 따른다.

제6공정은 충진된 아크릴레이트 주입구의 패크 제거 및 마감공정(S6)이다. 본 공정에서는 도 5에서 보는 바와 같이, 제5공정에 따라 아크릴레이트를 충분히 충진한 후 아크릴레이트 주입구(80)에 형성되는 패크를 제거하고, 급결지수제 등으로 단면을 마감하는 것이다.

이하 도면을 통하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴본다. 이때 이하 도면에 따른 실시예는 일 실시예일 뿐 본 발명의 적용이 이하 도면에 따른 실시예에 한정되지는 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 아크릴레이트 주입공(80)이 형성된 일부 단면도이다. 상기 도 3의 제4공정에서 설명한 바와 같이 아크릴레이트 주입공(80)은 지중터널 내부에서 개착구조물(20)과 터널구조물(10)과의 이음부 접촉면을 향해 천공한다. 천공되는 깊이는 상기 조이터필러(55)까지 천공하는 것이 바람직하다. 이때 상기 주입공의 각도는 지중터널 내측면을 기준면으로 30도 내지 45도 각도로 하는 것이 바람직하나, 상기 지중터널의 두께 등 작업환경의 제반여건에 따라 판단하여 천공한다. 한편 천공되는 주입공의 개수는 터널구조물(10)의 크기에 따라 다른데 일반적으로 1m 내지 2m의 간격으로 천공한다. 한편 상기 도4를 통하여 상기 아크릴레이트 주입공(80)을 천공하기 전에 제2공정 및 제3공정에서 조이터필러(55) 하부의 급결지수제(60) 실링 및 스티로폼(61) 삽설 그리고 하부 방수시트가 구비된 것을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 공법이 적용된 일부 단면도이다. 상기 도 5를 통하여 본 발명에 따른 공법이 완료된 상태를 알 수 있다. 아크릴레이트 주입공(80)이 형성되고 상기 주입공을 통해 아크릴레이트(90)가 주입된 상태를 확인할 수 있으며, 터널구조물(10)의 PVC반월관(30)이 있던 홈부(31)에 PVC반월관(30)이 제거되고 스티로폼(61)이 삽입된 상태도 확인할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 제6공정에서 실시되는 하부방수시트(70)의 마감공정이 완료된 상태도 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따라 아크릴레이트(90)가 주입된 상태를 보여주는 전체 단면도이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 아크릴레이트 주입공(80)을 통해 아크릴레이트(90)가 충진될 때에는 M당 24kg의 양으로 주입하나 바람직하게는 상기 아크릴레이트(90)를 서서히 충진하여 일정한 압력이 도달할 때까지 충분히 충진한다. 한편 상기 도 6에서는 종래의 기술에 따라 설치된 PVC반월관(30) 및 유도동판(40)이 모두 제거됨을 알 수 있다. 그러나 경우에 따라 경제적인 효율성을 고려하여 상기 유도동판(40)과 상기 PVC반월관(30)의 일부만을 제거하고 본 발명에 따른 공정을 이어갈 수 있다. 이때 제거되지 않고 남는 부분은 구조물의 바닥면을 기준으로 최대 3.5m 까지 되도록 하는 것이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 상기의 공정을 통하여 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 이음부의 누수를 보다 근본적이고 효율적으로 예방 및 치유하고, 누수의 재발을 방지하여 한 번의 시공으로 반영구적으로 사용할 수 있는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수보수공법을 제공할 수 있다.

한편 본 발명은 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 이음부의 누수보수공사에만 적용되는 것이 아니라 또 다른 실시 예로써 상기 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 최초의 시공 시에도 적용될 수 있다.

이 경우 본 발명에 따른 제1공정은 적용되지 않고, 조인트필러 하부 급결지수제 실링공정을 제1공정으로, 하부 방수시트 부착공정을 제2공정으로, 아크릴레이트 주입공(80) 천공공정을 제3공정으로, 아크릴레이트 충진공정을 제4공정으로, 아크릴레이트 주입공 패크 제거 및 마감공정을 마지막 제5공정으로 순차적으로 거침으로써 종래의 개착구조물(20)과 터널구조물(10)의 이음부 방수공법에 비하여 수명이 현저히 개선되고 공사비를 줄일 수 있으며, 무엇보다 구조물의 안전에 만전을 다 할 수 있는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 시공공법을 제공할 수 있다.

10 : 터널구조물 20 : 개착구조물
30 : PVC반월관 31 : 홈부
40 : 유도동판 50 : 상부 방수시트
51 : 조인트필러 52: 수팽창지수제
60 : 급결지수제 61: 스티로폼
70 : 하부 방수시트 80 : 아크릴레이트 주입공
90 : 아크릴레이트

Claims (1)

1. 개착구조물(20)과 지중터널구조물(10) 사이에 시공시 형성되는 틈새에 있어, 상기 틈새 상단에 상부 방수시트(50)가 부착되고, 상기 틈새 내부에는 상측에서부터 조인터필러(51), 수팽창지수재(52), 조인터필러(51)가 차례대로 충진되고, 상기 틈새 내부 하단에는 일정깊이의 홈부(31)를 형성하여 PVC반월관(30)이 삽설되며, 상기 PVC반월관(30) 하단에 유도동판(40)이 부설되는 개착구조물과 지중터널구조물의 이음부에 있어서,
   상기 PVC반월관(30)과 유도동판(40)을 제거하기 위한 PVC반월관 및 유도동판 철거공정(S1)과;
   상기에서 철거된 PVC반월관(30)의 홈부(31)에 조인트필러(51) 하단을 급결지수제(60)로 실링하는 급결지수제 실링공정(S2)과;
   상기에서 실링된 홈부(31)의 나머지 공간에 스티로폼(61)을 삽설하고 그 하부에 하부 방수시트(70)를 부착하여서 철거된 이음부를 마감하는 스티로폼 삽설 및 하부 방수시트 부착공정(S3)과;
   상기에서 부착된 하부 방수시트(70)에서 지중터널(10) 후방으로 일정거리를 두고 지중터널(10) 내측 방향에서 조인트필러(51) 내부로 관통되도록 적어도 하나 이상의 주입공(80)을 천공하는 아크릴레이트 주입공 천공공정(S4)과;
   상기에서 천공된 아크릴레이트 주입공(80)을 통해 아크릴레이트(90)를 충진하는 아크릴레이트 충진공정(S5)과;
   상기에서 충진된 아크릴레이트 주입공(80)의 패크 제거 및 패크가 제거된 주입공(80) 주변을 급결지수재(60)로 마감하는 주입공 마감공정(S6);을 거침으로써 완성되는 개착구조물과 터널구조물의 이음부 누수 보수공법.

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