KR101470056B1 - 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 센터관통로와, 그리고 2개의 단부관통로가 형성된 각 세그먼트를 종방향으로 인접되게 각각의 열로 순차적으로 배열하되 4개열의 종방향 세그먼트를 한 단위로 하여 강연선을 삽입ㆍ긴장ㆍ정착되게 하고, 각 세그먼트에는 하나의 강연선만 정착되게 하여 그 세그먼트만 정착ㆍ고정되게 하며, 나머지 3개의 강연선은 관통로를 거쳐 다른 열에 위치한 세그먼트를 위와 같은 방식으로 순차적으로 정착ㆍ고정되게 함으로써 4개의 강연선이 모두 관통된 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 함과 동시에 구조적으로 안정된 기초 반력벽을 중심으로 나머지 3개의 강연선에 의하여 다른 열의 세그먼트도 순차적으로 정착ㆍ고정이 용이하게 되고, 이와 같은 과정의 반복에 의하여 세그먼트 기초 반력벽과 이에 따른 다른 열의 정착ㆍ고정이 순차적으로 굴진과 함께 이루어지는 구성이다. 이와 같이 구성됨으로써 세그먼트의 조립이 효율적이고 경제적이 되는 유용한 발명이다.

Description

종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체{Segment body with the prestressed strand cables of a longitudinal direction and the shear keys of a horizontal direction}

본 발명은 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체에 관한 것으로 이를 좀 더 구체적으로 말하면, 2개의 센터관통로와, 그리고 2개의 단부관통로가 형성된 각 세그먼트를 종방향으로 인접되게 각각의 열로 순차적으로 배열하되 4개열의 종방향 세그먼트를 한 단위로 하여 강연선을 삽입ㆍ긴장ㆍ정착되게 하고, 각 세그먼트에는 하나의 강연선만 정착되게 하여 그 세그먼트만 정착ㆍ고정되게 하며, 나머지 3개의 강연선은 관통로를 거쳐 다른 열에 위치한 세그먼트를 위와 같은 방식으로 순차적으로 정착ㆍ고정되게 함으로써 4개의 강연선이 모두 관통된 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 함과 동시에 구조적으로 안정된 기초 반력벽을 중심으로 나머지 3개의 강연선에 의하여 다른 열의 세그먼트도 순차적으로 정착ㆍ고정이 용이하게 되고, 이와 같은 과정의 반복에 의하여 세그먼트 기초 반력벽과 이에 따른 다른 열의 정착ㆍ고정이 순차적으로 굴진과 함께 이루어진다.

세그먼트의 조립이 효율적이고 경제적이어서 실드터널에 유용한 발명이다.

실드터널공법은 실드터널 굴진장치에 의해 굴진ㆍ배토하면서 동시에 지보공인 세그먼트를 조립해나가는 공법이다.

좀 더 구체적으로 말하면, 실드터널공법은 실드터널 굴진장치의 선단 커터헤드의 회전에 의해 굴진되고, 굴진에 의해 생성된 흙은 실드터널 굴진장치내에 구비된 스크류 컨베이어를 통해 밖으로 배토 처리되고, 배토된 공간에 지보공인 세그먼트를 조립하는 일련의 시스템으로 이루어진 공법이다.

실드터널 굴진장치는 일반적으로 널리 알려져 있다.

그중에서 특허공보 공고번호 제93-006410호에 기재된 실드터널 굴진장치에 대하여 설명하면 다음과 같다. (도1참조)

실드터널 굴진장치(10)는 크게 커터헤드(16)와, 헤드부(22)와, 실드본체(12)와, 그리고 테일부(24)로 이루어진 구성이다.

격벽(30)의 상부에는 개방부(86)가 형성되어 있으며, 이 개방부(86)에는 격벽(30)에 힌지 결합된 뚜껑(88)이 배치되어 있다. 뚜껑(88)은 격막(32)에 부착된 실린더(90)의 피스톤로드(92)에 아암(94)을 개재하여 연결되어 있다.

이 뚜껑(88)은 평상시는 실린더(90)에 의해 개방부(86)를 폐쇄하고 있으나, 격벽(30)과 커터헤드(16) 사이의 공간부에 받아들여진 토사압력이 실린더(90)에 설정된 압력을 초과할 때 실린더(90)의 압력에 대항하여 격막(32)측으로 구동되어 토사를 분쇄실(28)내로 유입시키도록 개방부(86)를 개방한다.

분쇄실(28)에는 이 분쇄실(28)내로 들어온 비교적 큰 자갈을 파쇄하는 크러셔(crusher)를 구성하는 로터(96) 및 스테이터(98)가 배치되어 있다. 로터(96)는 회전축(68)에 부착되며, 스테이터(98)는 로터(96)의 아래쪽에 있는 격벽(30)에 부착되어 있다. 분쇄실(28)에는 또 고압수가 급수파이프(100)를 경유해 보내지며, 공급된 물은 분쇄실(28)내의 토사와 함께 배출파이프(102)를 경유하여 실드본체(12)의 뒤쪽으로 배출된다. 굴진개시 시에 굴진장치(10)의 각 추진잭(14)은 피스톤로드(46), (48)가 실린더(40)내로 후퇴되어 있다.

이 상태에서 굴진장치(10)는 각 추진잭(14)에 의해 실드본체(12)에 추진력을 받으면서 회전기구(18)의 각 모터(70)가 회전되고, 각 모터(70)의 회전이 감속기(72), 치차(74), 대치차(76) 및 회전축(68)을 경유하여 면판(58)으로 전달되는 것에 의해 커터헤드(16)가 회전된다. 커터헤드(16)의 회전에 의해 굴삭되면서 추진된다. 굴삭된 토사는 격벽(30)의 앞쪽의 공간으로 들어가며, 그후 격벽(30)의 개방부(86)를 경유하여 분쇄실(28)내로 유입된 다음 분쇄실(28)로부터 배출파이프(102)를 경유하여 물과 같이 배출된다. 실드본체(12)가 전진됨으로써 실드본체(12)의 뒤쪽에 형성된 공간에는 세그먼트(104)가 배치되게 된다.

상기와 같은 실드터널 굴진장치에 의해 시공된 종래기술인 등록 특허 제10-0936471호의 문제점에 대하여 살펴본다. (도2참조)

등록 특허 제10-0936471호의 발명자 및 출원인이 본원 발명자 및 출원인과 동일하다.

원형 실드지보공(10)이 7개의 세그먼트로 이루어지면서 키(K) 세그멘트에 의하여 고정된다.

모든 각 세그먼트의 4변에는 배수유도로(16)와, 그리고 배수유도로(16) 전후에 지수제(18)가 설치된 배수 구조를 갖는다. 지수제를 설치함으로써 접합부를 통해 침투수가 침투되지 못하도록 하면서 설령 접합부를 통해 침투되었다하더라도 배수유도로(16)를 통해 밖으로 배출되도록 한 구조이다.

이와 같이 등록 특허 제10-0936471호는 배수구조에 의하여 침투수의 방지 및 처리가 가 완벽하게 이루어지고 있다하더라도 7개의 세그먼트의 끝단 접합부가 한 평면에서 모두 만나는 횡단면 접합부를 갖는 구조인데다 횡단면 접합부를 서로 연결ㆍ결속시키는 종방향의 결속구조(예컨대, 강선구조)가 없기 때문에 지반으로 인한 편압에 의해서도 쉽게 횡단면 접합부가 상하로 어긋나게 되는 문제점이 있다. 지진의 영향은 편압의 문제보다 크고 심각하다. 내진에 대한 절대적인 대비가 요망된다. 내진설계를 법적으로 의무화하는 것도 이러한 문제의 심각성을 반영한 것이라고 생각된다.

등록 특허 제10-0936471호의 배구구조도 세그먼트 접합부가 지그재그형태로 배열되지 않음을 전제한 것이므로 무엇보다도 횡단면 접합부를 서로 연결ㆍ결속하는 것이 최우선 과제라고 생각된다.

⒜ 본 발명은 2개의 센터관통로와, 그리고 2개의 단부관통로가 형성된 각 세그먼트를 종방향으로 인접되게 각각의 열로 순차적으로 배열하되 4개열의 종방향 세그먼트를 한 단위로 하여 강연선을 삽입ㆍ긴장ㆍ정착되게 하고, 각 세그먼트에는 하나의 강연선만 정착되게 하여 그 세그먼트만 정착ㆍ고정되게 하며, 나머지 3개의 강연선은 관통로를 거쳐 다른 열에 위치한 세그먼트를 위와 같은 방식으로 순차적으로 정착ㆍ고정되게 함으로써 4개의 강연선이 모두 관통된 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 함과 동시에 구조적으로 안정된 기초 반력벽을 중심으로 나머지 3개의 강연선에 의하여 다른 열의 세그먼트도 순차적으로 정착ㆍ고정이 용이하게 되고, 이와 같은 과정의 반복에 의하여 세그먼트 기초 반력벽과 이에 따른 다른 열의 정착ㆍ고정이 순차적으로 굴진과 함께 이루어짐으로써 세그먼트의 조립이 효율적이 되도록 함에 그 목적이 있고,

⒝ 각 세그먼트의 횡방향으로는 전단키를 형성하고, 종방향으로는 각 열의 세그먼트를 지그재그형태로 배열함과 동시에 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 강연선을 배열함으로써 전단키에 의한 전단응력 및 강연선에 의한 중첩강성이 증대되어 지진 등에 대한 내구성이 큰 견고한 세그먼트 구조체가 되도록 함에 다른 목적이 있으며,

⒞ 2개의 센터관통로를 센터라인에, 그리고 2개의 단부관통로를 양단부에 근접시킴으로써 토압의 편압으로 인한 편심 모멘트를 최소화시킬 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 구성은 다음과 같다. (도4a, b, c, d 참조)

본 발명은, 횡단면 접합부에 대하여 직각으로 2개의 센터관통로(10)와 2개의 단부관통로(20)가 형성되어있되 2개의 센터관통로(10)에는 강연선 통행구(F3, F4)와 강연선 정착부(G1, G2)가 형성되어있으면서 강연선 정착부(G1, G2)가 터널 굴진 방향 쪽에 위치되어있고, 또 2개의 단부관통로(20)에는 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)와 강연선 통행구(F1, F2)가 형성되어있으면서 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)와 강연선 정착부(G1, G2)는 서로 반대방향에 위치되어있는 한편, 서로 평행인 수직선 P, Q에 대하여, 수직선 Q상에 Qa, Qc가, 그리고 수직선 P상에 Pa, Pc가 위치되어있고, Qb와 Pb는 각각 수직선 Q와 P에서 같은 방향으로 돌출되어있으면서 Qa=Pa, Qb=Pb, Qc=Pc=2Qa=2Pa의 관계를 갖는 전단키가 형성된 기본 세그먼트 A(A1=A2=A3=A4)가 형성되어있고, 각 열의 A1의 평면부(D)와 A4의 평면부(U)를 하단부에 접면시킨 상태에서 A1위에 A2→B와, 그리고 A4위에 A3→C를 순서대로 배열하고, B와 C사이에 K 세그먼트를 삽입하며, B, C, K 세그먼트는 기본 세그먼트 A와 동일하되 B 세그먼트는 기본 세그먼트 A에 대하여 Q 직선의 하부 Qa에서, 그리고 C 세그먼트는 Q 직선의 상부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 더 길게 형성되어있고, 이에 대응된 K 세그먼트는 Q 직선의 상ㆍ하부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 짧게 형성되어있으면서 Qd=Qa가 되게 함을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체이다.

여기에다 강연선 정착부 G1, G2에는 강연선의 선단 숫콘에 대응되는 원추형 홀이 형성되어있고, 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E1, E2에는 강연선의 후단 고정부에 대응되는 공간부가 형성되어있음을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체이다.

또 각 세그먼트 4면 접합부에는 중앙부의 유로홈과 수팽창 지수제가 형성되어있음을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체이다.

본 발명의 실드터널은 도3에서와 같이 원형단면이다. 원형단면을 이루는 세그먼트의 개수는 홀수개로 이루어진다. 7개 또는 5개가 바람직하다.

설명의 편의상 7개의 세그먼트로 설명하기로 한다.

먼저, 각 세그먼트의 형상에 대하여 설명한다.

본 발명은 기본 세그먼트 A와, 키 세그먼트인 K와, K 세그먼트에 인접되는 B, C 세그먼트로 이루어진 구성이다. (A1=A2=A3=A4이다.)

기본 세그먼트 A는 도4a에서와 같이 P, Q직선에 대하여 Qa=Pa, Qb=Pb, Qc=Pc=2Qa=2Pa의 관계를 갖는 전단키가 서로 요홈과 요철형태로 형성된 구조이다.

도5a에서와 같이 각 열의 세그먼트가 지그재그 형태로 조립ㆍ배열된다.

제1열과 제3열과 제5열과 같이 홀수 열은 동일한 위치에 배열되고, 제2열과 제2열과 제6열의 짝수 열은 A 세그먼트의 센타 라인에 위치되어있다. 즉, A의 1/2 만큼 아래에 위치되어있다.

K 세그먼트는 키 세그먼트로서 쐐기형태로 조립된다.

K 세그먼트는 기본 세그먼트 A와 동일하나 Q 직선의 상ㆍ하부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 짧게 형성되어있다.

B, C 세그먼트는 K 세그먼트에 인접되는 것으로서 인접면에서만 기본 세그먼트 A와 다를 뿐이다. B 세그먼트는 Q 직선의 하부 Qa에서, 그리고 C 세그먼트는 Q 직선의 상부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 더 길게 형성되어있다.

세그먼트의 지그재그 조립은 Qc와 Pc에서 2개의 인접된 세그먼트에 의하여 이루어진다. 예컨대, Qc에 2개의 Qa가 서로 인접되어 조립된다.(도5a 참조)

이와 같이 각 세그먼트의 구조가 K 세그먼트와 이에 인접되는 B, C 세그먼트만 그 구조가 약간 다르다할지라도 기본 A 세그먼트와 크게 다르지 않아 세그먼트 제작이 간편하다.

다음으로, 각 세그먼트의 강연선 관통로에 대하여 설명한다.

각 세그먼트에는 횡단면 접합부에 대하여 직각으로 2개의 센터관통로(10)와 2개의 단부관통로(20)가 서로 평행되게 형성되어있다.

2개의 센터관통로(10)는 세그먼트의 센터라인에 근접되어있고, 2개의 단부관통로(20)는 단부에 근접되어있으면서 센터라인을 중심으로 각각대칭이다. 강연선이 센터관통로(10)를 통해 단부관통로(20)로 관통해야하기 때문에 센터라인과의 거리와 단부와의 거리가 동일하다.

단부관통로(20)의 삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)에서 출발한 강연선은 도5a 및 5b에서와 같이 센터관통로(10)의 강연선 정착부(G1, G2)를 거쳐 강연선 정착부(G1, G2)에서 정착되는 지그재그 형태의 연결구조이다. 여기에다 센터관통로(10)의 강연선 정착부(G1, G2)가 센터라인에 근접되게 할수록 토압으로 인한 편심 휨모멘트를 최소화할 수 있고, 세그먼트의 견고한 구조체를 형성할 수 있다.

삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)은 단부관통로(20)의 한쪽에, 강연선 정착부(G1, G2)는 센터관통로(10)의 한쪽에 형성되어있으면서 서로 반대방향에 위치되어있다.

강연선 삽입ㆍ고정공간부 E1, E2는 새로운 강연선이 삽입이 되는 공간이다.

강연선 정착부 G1, G2의 원추형 홀에는 강연선의 선단 숫콘이 정착되고, 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E1, E2에는 강연선의 후단 고정부가 고정된다.

세그먼트와 세그먼트가 접면되는 모든 접면부에는 중앙부의 유로홈을 중심으로 수팽창지수재를 형성할 수도 있다.

⒜ 본 발명은 2개의 센터관통로와, 그리고 2개의 단부관통로가 형성된 각 세그먼트를 종방향으로 인접되게 각각의 열로 순차적으로 배열하되 4개열의 종방향 세그먼트를 한 단위로 하여 강연선을 삽입ㆍ긴장ㆍ정착되게 하고, 각 세그먼트에는 하나의 강연선만 정착되게 하여 그 세그먼트만 정착ㆍ고정되게 하며, 나머지 3개의 강연선은 관통로를 거쳐 다른 열에 위치한 세그먼트를 위와 같은 방식으로 순차적으로 정착ㆍ고정되게 함으로써 4개의 강연선이 모두 관통된 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 함과 동시에 구조적으로 안정된 기초 반력벽을 중심으로 나머지 3개의 강연선에 의하여 다른 열의 세그먼트도 순차적으로 정착ㆍ고정이 용이하게 되고, 이와 같은 과정의 반복에 의하여 세그먼트 기초 반력벽과 이에 따른 다른 열의 정착ㆍ고정이 순차적으로 굴진과 함께 이루어지는 구성이므로 세그먼트의 조립이 효율적이고 경제적인 효과가 있다.

⒝ 각 세그먼트의 횡방향으로는 전단키를 형성하고, 종방향으로는 각 열의 세그먼트를 지그재그형태로 배열함과 동시에 세그먼트 기초 반력벽이 형성되도록 강연선을 배열한 구성이므로 전단키에 의한 전단응력 및 강연선에 의한 중첩강성이 증대되어 지진 등에 대한 내구성이 큰 견고한 세그먼트 구조체가 된다.

⒞ 2개의 센터관통로를 센터라인에, 그리고 2개의 단부관통로를 양단부에 근접시킨 것이므로 토압의 편심으로 인한 편심 모멘트가 최소화되어 구조적으로 안정적이다.

[도1] 통상적으로 사용되고 있는 실드터널굴진장치의 단면상태도
[도2] 종래의 실드세그먼트의 사시도
[도3] 본 발명의 실드세그먼트가 이루고 있는 원형 단면도
[도4a] 본 발명의 기본 세그먼트 A의 사시도
[도4b] 본 발명의 B 세그먼트의 사시도
[도4c] 본 발명의 C 세그먼트의 사시도
[도4d] 본 발명의 K 세그먼트의 사시도
[도4e] 도4a의 확대도
[도5a] 본 발명의 세그먼트가 지그재그 형태로 배열된 상태를 보인 평면도
[도5b] 도5a중 제4열의 A1 세그먼트에 대한 강연선의 통과 및 정착을 도식화한 도식도
[도6a] 종래의 볼트방식에 사용된 세그먼트의 사시도
[도6b] 도6a의 이음매를 볼트에 의하여 결합한 단면상태도

본 발명의 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체를 이용한 실드터널의 구축공법을 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 지그재그로 조립된 세그먼트에 강연선의 삽입ㆍ정착에 대한 기본개념을 설명하면 다음과 같다.

강연선의 길이는 4개의 종방향 세그먼트가 배열된 길이와 거의 같다. 4개의 종방향 세그먼트를 한 단위로 강연선이 연결ㆍ정착시키는 구조이기 때문이다. 강연선의 한 단위는 4개의 세그먼트 열이다. 도5b에 도시된 바와 같다. 도5b는 도5a의 세그먼트 조립에서 제4열의 A1에 대한 4개의 강연선을 도식화한 것이다.

예컨대, 도5b의 제1열 E2에서 출발한 강연선은 제4열 G1에서 긴장ㆍ정착된다. 4개의 강연선은 제4열의 A1을 모두 통과한다. 이때 제4열의 A1을 통과한 4개의 강연선의 출발점과 정착점은 각기 다르다. 제4열의 A1에 정착되는 것은 제1열에서 출발한 단 하나의 강연선이다. 이 강연선이 제4열의 A1을 맨 먼저 고정시킨다. 제4열의 A1이 이와 같이 고정된 상태에서 순차적으로 제2열, 제3열, 제4열에서 강연선이 출발하게 된다. 제4열의 A1이 고정되지 않은 상태에서 제2열, 제3열, 제4열의 강연선이 제4열의 A1을 통과할 수가 없다. 제2열의 강연선이 고정되지도 않은 제5열의 A2를 통과하기가 사실상 불가능하기 때문이다.

제4열의 A1이 제1열 E2에서 출발한 강연선에 의해 고정된 상태가 되어야 제2열에서 출발한 강연선이 제4열의 A1을 통과한 다음 제5열의 정착이 가능하다. 제5열은 제4열이 고정된 상태에서만 가능하기 때문이다. 그리고 제3열에서 출발한 강연선이 제6열의 정착이 가능하기 위해서는 제5열과 제4열이 동시에 고정된 상태이어야 가능하다.

모든 세그먼트는 4개의 강연선이 모두 통과하되 단 하나의 강연선만이 그 세그먼트에 정착되고, 나머지 3개의 강연선은 제4열의 A1을 통과한 다음 순차적으로 다음 열에 정착되는 방식이다. 다시 말하면 강연선의 정착에 의하여 세그먼트 기초 반력벽을 만든 다음 3개의 강연선에 의하여 기초 반력벽을 강화시키면서 또 다른 기초 반력벽을 굴진방향을 향하여 반복적으로 형성해나가는 방식이다.

도5b에 의하면, 제4열의 4개의 강연선은, 제1열, 제2열, 제3열, 제4열에서 출발한 강연선이다. 즉, 제1열 E2에서 출발하여 제4열 G1에서 긴장ㆍ정착되고, 제2열 E2을 출발한 강연선은 제5열 G1에서 긴장ㆍ정착된 강연선이다. 이와 마찬가지로 제3열 E1→제6열 G2에서 긴장ㆍ정착되고, 제4열 E1→제7열 G2에서 긴장ㆍ정착된 강연선이다.

이와 같이 제4열의 4개의 관통로에 삽입된 강연선은 제1열, 제2열, 제3열, 제4열에서 출발한 강연선이면서 동시에 제4열에 의지하여 제5열, 제6열, 제7열을 순차적으로 정착ㆍ고정시키는 지지부재이다. 제4열의 A1을 기초 반력벽이라 부르는 것도 이러한 이유에서다.

또한 각 열의 세그먼트가 지그재그로 배열됨으로써 전단키에 의한 전단응력이 증대될 뿐만 아니라 4개의 강연선이 각 열에 대하여 하나씩만 정착ㆍ고정시키는 구조이므로 강연선의 중첩강성이 증대되어 토압으로 인한 편압 및 지진에 견고한 조립구조를 이루면서 이에 연이어 축조되는 세그먼트에 대하여 기초 반력벽으로서 역할을 하기 때문에 축조가 용이하게 된다. 그뿐만 아니라 강연선의 길이는 로스가 최소화되면서 인장력이 최대로 발휘되는 길이이다.

설명의 편의상 7개의 세그먼트에 대하여 설명하였으나 세그먼트의 개수가 홀수면 5개이든 7개이든 위와 동일한 개념이다.

그런데 도5b의 제1열, 제2열, 제3열에는 기초 반력벽이 마련되지 못한 상태이다. 이는 세그먼트와 강연선이 지그재그로 조립되기 때문에 불가피하게 생기는 현상이다.

제1열, 제2열, 제3열에 대해서는 종래의 볼트방식과 본 발명의 조립방식을 병행하기로 한다. 종래의 볼트방식은 이미 널리 사용되는 방식이므로 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0026598호에 의하여 그 개요만 간단히 설명하기로 한다.

도6a에서 보는 바와 같이 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0026598호의 세그먼트에는 종방향 볼트박스(13)과 횡방향 볼트박스(12)가 형성되어있다. 횡방향 볼트박스(12)만으로 횡방향으로 연결이음하고 종방향 볼트박스(13)를 생략하고 본 발명의 종방향 강연선 관통로를 종방향으로 형성하는 방식이다. 먼저 횡방향 볼트박스(12)을 볼트 고정한 다음 종방향 강연선 관통로에 강연선을 위에서와 같은 방식으로 긴장ㆍ정착하면 된다.

도6b는 횡방향 볼트박스(12)을 서로 접면시키고 고정볼트(7)와 너트(8)로서 고정하고 있는 상태를 보인 것이다.

이제 본 발명의 방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체를 이용한 실드터널의 구축공법을 설명하면 다음과 같다.

⒜ 굴진터널공간부내에 7개의 세그먼트가 청구항 1의 형상과 구조가 동일한 세그먼트를 배치시키되 A1과 A4를 하단부에 접면시킨 상태에서 A1→A2→B를, 그리고 A4→A3→C를 각각 순서대로 원형상태가 되도록 배열ㆍ위치시키고, B와 C사이에 K 세그먼트를 삽입ㆍ고정하여 제1열을 형성하는 단계;

⒝ 제1열에 인접되게 제2열의 각 세그먼트를 제1열과 같이 원형상태가 되도록 배열ㆍ위치시키되 제1열의 A1의 센터라인에 제2열의 A1의 끝단이 오도록 하여 A1의 절반만큼 제1열과 제2열이 서로 엇갈리게 배열한 다음, 제1열과 제2열의 횡방향 볼트박스(13)에 고정볼트를 삽입하여 각 세그먼트를 고정하는 단계;

⒞ 제2열에 인접되게 제3열의 각 세그먼트를 제1열과 똑같은 높이를 갖도록 하면서 원형상태로 배열ㆍ위치시키되 제2열과 제3열은 A1의 절반만큼 서로 엇갈린 상태가 되게 한 다음, 제2열과 제3열의 횡방향 볼트박스(13)에 고정볼트를 삽입하여 각 세그먼트를 고정하는 단계;

⒟ 제1열의 각 세그먼트(A1, A2, B, K, C, A3, A4)의 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E2에 강연선을 삽입하고, 제2열의 (F3-G1)→제3열의 (E2-F2)→제4열의 (F3-G1)을 통과한 다음, 제4열에 위치한 각 세그먼트(A1, A2, B, K, C, A3, A4)의 강연선 정착부G1에 강연선을 긴장ㆍ정착하여 제4열에 위치한 각 세그먼트를 고정시킨 후, 제2열의 각 세그먼트의 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E2에 강연선을 삽입하고, 제3열의 (F3-G1)→제4열의 (E2-F2)→제5열의 (F3-G1)을 통과한 다음, 제5열에 위치한 각 세그먼트(A1, A2, B, K, C, A3, A4)의 강연선 정착부G1에 강연선을 긴장ㆍ정착하여 제5열에 위치한 각 세그먼트를 고정시키는 한편, 상기와 동일한 방법으로 제3열과 제4열의 순으로 각 세그먼트의 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E1에 강연선을 삽입하여 제6열과 제7열의 순으로 제6열과 제7열에 위치한 각 세그먼트(A1, A2, B, K, C, A3, A4)의 강연선 정착부 G2에 강연선을 긴장ㆍ정착하여 제6열과 제7열에 위치한 각 세그먼트를 고정하는 단계;

⒠ 제2열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여 제5열의 각 세그먼트 고정하고, 제3열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여 제6열의 각 세그먼트 고정하고, 제4열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여 제7열의 각 세그먼트의 고정이 이루어진 상태에서 다시 제5열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여 제1열과 똑같은 방식으로 제8열에 위치한 각 세그먼트를 고정하는 단계;

⒡ 제9열에 위치한 각 세그먼트 고정은 제6열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여, 제10열에 위치한 각 세그먼트 고정은 제7열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여,ㆍㆍㆍㆍ제n열에 위치한 각 세그먼트 고정은 제n-3열의 강연선 삽입ㆍ긴장에 의하여, 순차적으로 실드터널의 조립이 이루어지는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체를 이용한 실드터널의 구축공법이다.

여기에다 강연선 정착부 G1, G2에 형성된 원추형 홀에 강연선의 선단 숫콘이 정착되고, 강연선의 후단 고정부는 강연선 삽입ㆍ고정공간부 E1, E2에 고정됨을 특징으로 하는 방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체를 이용한 실드터널의 구축공법이다.

G1, G2; 강연선 정착부
E1, E2; 강연선 삽입ㆍ고정공간부
F1, F2, F3, F4; 강연선 통행구
10; 센터관통로
20; 단부관통로

Claims (5)

1. 횡단면 접합부에 대하여 직각으로 2개의 센터관통로(10)와 2개의 단부관통로(20)가 형성되어있되 2개의 센터관통로(10)에는 강연선 통행구(F3, F4)와 강연선 정착부(G1, G2)가 형성되어있으면서 강연선 정착부(G1, G2)가 터널 굴진 방향 쪽에 위치되어있고, 또 2개의 단부관통로(20)에는 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)와 강연선 통행구(F1, F2)가 형성되어있으면서 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E1, E2)와 강연선 정착부(G1, G2)는 서로 반대방향에 위치되어있는 한편, 서로 평행인 수직선 P, Q에 대하여, 수직선 Q상에 Qa, Qc가, 그리고 수직선 P상에 Pa, Pc가 위치되어있고, Qb와 Pb는 각각 수직선 Q와 P에서 같은 방향으로 돌출되어있으면서 Qa=Pa, Qb=Pb, Qc=Pc=2Qa=2Pa의 관계를 갖는 전단키가 형성된 기본 세그먼트 A(A1=A2=A3=A4)가 형성되어있고, 각 열의 A1과 A4를 하단부에 접면시킨 상태에서 A1위에 A2→B와, 그리고 A4위에 A3→C를 순서대로 배열하고, B와 C사이에 K 세그먼트를 삽입하며, B, C, K 세그먼트는 기본 세그먼트 A와 동일하되 B 세그먼트는 기본 세그먼트 A에 대하여 Q 직선의 하부 Qa에서, 그리고 C 세그먼트는 Q 직선의 상부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 더 길게 형성되어있고, 이에 대응된 K 세그먼트는 Q 직선의 상ㆍ하부 Qa에서 Qa보다 Qd 만큼 짧게 형성되어있으면서 Qd=Qa가 되게 함을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체
   
   
2. 청구항 제1항에 있어서
   강연선 정착부(G1)과, 강연선 정착부(G2)에는 강연선의 선단 숫콘에 대응되는 원추형 홀이 형성되어있고, 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E1)과, 강연선 삽입ㆍ고정공간부(E2)에는 강연선의 후단 고정부에 대응되는 공간부가 형성되어있음을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체
   
   
3. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서
   각 세그먼트 4면 접합부에는 중앙부의 유로홈과 수팽창 지수제가 형성되어있음을 특징으로 하는 종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체
   
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