KR101610343B1 - 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치 - Google Patents

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KR101610343B1
KR101610343B1 KR1020150115602A KR20150115602A KR101610343B1 KR 101610343 B1 KR101610343 B1 KR 101610343B1 KR 1020150115602 A KR1020150115602 A KR 1020150115602A KR 20150115602 A KR20150115602 A KR 20150115602A KR 101610343 B1 KR101610343 B1 KR 101610343B1
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조정래
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Abstract

본 발명은 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널굴진기에 의한 터널굴삭시 도출부의 터널굴진기와 터널 사이 틈새로 지하수나 토사가 유출되어 지반이 침하되는 현상을 방지하도록 하는 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치는 수직갱의 도출부 내벽에 매설되며, 선단부에 결합플랜지가 형성되며, 터널굴진기가 관통되도록 내부가 중공된 매설보강체(12)로 형성된 체결어댑터; 체결어댑터에 결합되어 도출부 부위에 수압을 형성하여 터널과 터널굴진기 사이 틈새를 차단하기 위한 유출방지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치{Groundwater or sediment spill prevention device for tunnel excavation}
본 발명은 터널굴진기에 의한 터널굴삭시 도출부의 터널굴진기와 터널 사이 틈새로 지하수나 토사가 유출되어 지반이 침하되는 현상을 방지하도록 하는 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반이나 복잡한 도심지의 상하수도, 가스관, 전력구공사시 지표면을 상태 그대로 유지하면서 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하는데 터널굴진기에 의한 시공법이 많이 실시되고 있다.
이러한 터널굴진기에 의한 시공법은 시공하고자 하는 터널구조물의 입구위치에 일정한 깊이로 수직갱을 굴착하고, 수직갱으로 터널굴진기를 투입하여 터널을 굴삭하게 된다.
이때 지중에서 흐르는 지하수 및 강이나 호수 아래로 굴삭할 경우 상부에서 고압으로 유입되는 지하수나 토사가 터널굴진기와 터널 진입부/도출부 사이의 틈새로 배출되면서 지반이 침하되는 현상을 방지하기 위해 터널 입/출구에 터널굴진기와 터널입구 또는 출구 사이의 틈새를 긴밀하게 마감하도록 하는 엔트란스가 설치된다.
이와 같은 엔트란스 기술에 대해 대한민국특허청 등록실용신안공보 제20-0464580에 의하면, 원형 수직갱의 내벽을 따라 긴밀하게 밀착고정되도록 일단에 아치형의 내벽설치판부가 형성되고, 다른 일단에 엔트란스패킹이 고정플레이트에 의해 고정되도록 평면설치판부가 형성되는 어댑터관; 및 상기 어댑터관의 내벽설치판부상에 설치되어 수직갱의 내벽과 내벽설치판부사이의 틈새를 마감하도록 구비되는 마감패킹;을 포함하며, 상기 엔트란스패킹은 기밀패킹과, 기밀패킹을 가압하는 가아패팅으로 형성된 엔트란스패킹 어댑터를 개시한 바있다.
그러나 상기 엔트란스패킹 어댑터는 터널굴진기와 터널 진입부/도출부 사이 틈새를 탄성변형되는 기밀패킹에 의해 터널굴진기의 외주면에 밀착되도록 하여 차단구조를 형성함으로써 지하수나 토사의 유출을 완벽히 차단하기 어려운 문제점이 있었다.
즉, 터널굴진기에 의해 굴삭과 동시에 터널에 관체를 시공함에 따라 진입부로 지하수나 토사가 유출될 우려는 적으나 지하수나 토사의 유출이 발생 되거나 유출되는 양이 많을 경우 도출부측에 급속한 지반 침하로 대형사고로까지 이어질 수 있는 문제점이 있었다.
KR 20-0464580 Y1 (2013. 01. 10)
이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 터널시공을 위한 도출부에 수압을 형성하여 수압에 의해 터널과 터널굴진기의 사이 틈새를 완벽히 차단할 수 있도록 구성함으로써, 터널시공의 안정성이 향상된 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 수직갱의 도출부 내벽에 매설되며, 선단부에 결합플랜지가 형성되며, 터널굴진기가 관통되도록 내부가 중공된 매설보강체(12)로 형성된 체결어댑터;
체결어댑터에 결합되어 도출부 부위에 수압을 형성하여 터널과 터널굴진기 사이 틈새를 차단하기 위한 유출방지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 터너룰진기의 도달 지점이되는 도출부에 수압을 형성하여 터널과 터널굴진기의 사이 틈새를 완벽히 차단할 수 있도록 함으로써 터널 굴삭과정에서 발생 될 수 있는 지하수나 토사 유출에 따른 지반붕괴를 미연에 방지하게 되며, 터널시공에 안전성을 더욱 부여할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 의한 터널굴착시공을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치를 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치의 결합상태를 보인 단면도.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치의 시공상태를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치에 패킹수단이 포함된 구성을 보인 사시도.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 패킹수단이 포함된 시공상태를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 패킹수단의 다른실시예를 보인 사시도.
도 10 내지 도 11은 본 발명에 따른 패킹수단의 다른실시예의 시공상태를 보인 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐,이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 통상의 기술자에게는 당연할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 단어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 터널굴착시공을 보인 도면를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치를 보인 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치의 결합상태를 보인 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치(100)는 수직갱(1)의 도출부(2) 내벽에 매설되는 체결어댑터(10), 상기 체결어댑터(10)에 결합되어 도출부(2) 부위에 수압을 형성하여 터널과 터널굴진기(200) 사이 틈새를 차단하기 위한 유출방지부재(20)를 포함한다.
상기 체결어댑터(10)는 선단부에 유출방지부재(20)가 결합되는 결합플랜지(11)가 형성되며, 터널굴진기(200)가 관통되도록 내부가 중공된 매설보강체(12)로 형성된다.
상기 매설보강체(12)는 원형 또는 사각형태의 내부가 중공된 관체로 형성되며, 선단부에 결합플랜지(11)에는 볼트 체결이 용이하도록 수개의 볼트공(11a)이 결합플랜지(11)를 따라 원형 배열된다.
유출방지부재(20)는 물이 수용되는 수조공간(21a)을 갖는 케이싱(21)과, 상기 후단부 외주면에 결합플랜지(11)에 결합하도록 돌출된 체결부(22)와, 상기 케이싱(21)의 외주면에 수조공간(21a)에 물을 공급하도록 설치된 공급밸브(23)와, 수조공간(21a)에 물을 배출하도록 설치된 배출밸브(24)와, 상기 케이싱(21)의 선단부에 케이싱(21)과 터널굴진기(200)의 충돌을 방지토록 터널굴진기(200)의 위치를 탐지하기 위한 탐침부(25)를 포함한다.
상기 케이싱(21)은 수조공간(21a)에 물을 채웠을때, 터널굴진기(200)와 도출부(2) 사이 틈새를 긴밀히 차단 시키도록 도출부(2)의 전방에 충분한 수압을 형성하면서 도출부(2)를 관통하는 터널굴진기(200)가 케이싱(21)과 충돌되는 것이 방지되도록 수조공간이 소정의 부피를 갖도록 형성된다.
상기 체결부(22)는 결합플랜지(11)와 부합되도록 형성되며, 결합플랜지(11)와 볼트체결이 용이하도록 수개의 볼트공(22a)이 형성된다.
그리고, 상기 유출방지부재(20)의 체결부(22)와 결합플랜지(11)의 이음부(S)에는 수밀성을 위한 탄력성을 갖는 고무로 된 밀폐링(30)이 개재된다.
상기 탐침부(25)는 케이싱(21) 선단부에 연통되며 조절레버(25a)에 의해 개폐되는 연결밸브(25b)가 구비되고, 연결밸브(25b)의 내측에 슬라이드 결합되는 탐지봉(25c)으로 구성되어 탐지봉(25c)에 의해 터널굴진기(200)의 위치를 탐지하게 된다.
그리고 상기 탐지봉(25c)에는 센서(25d)를 설치하여 센서(25d)에 의해 터널굴진기(200)가 감지함과 동시에 신호를 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 토사유출방지장치는 도 6에 보인바와 같이, 유출방지부재(20)에 의한 수압 형성과 아울러 터널과 터널굴진기(200) 사이 틈새를 긴밀히 차단시키도록 패킹수단(40)이 더 포함될 수 있다.
상기 패킹수단(40)은 체결어댑터(10)와 유출방지부재(20) 사이 이음부(S)에 개재되도록 설치되며, 터널굴진기(200)의 외주면에 탄력적으로 밀착되어 틈새를 밀폐하도록 탄성력을 갖는 기밀패킹(41)과, 상기 기밀패킹(41)의 전단부에서 기밀패킹(41)을 가압하기 위한 가압부재(42)로 이루어진다.
상기 기밀패킹(41)은 내측이 관통된 원주형상에 소정의 두께를 갖도록 형성된다.
상기 가압부재(42)는 하단부에 무게링(42a)이 형성되고 탄성력을 갖는 수직바(42b)로 이루어지며, 수개의 가압부재(42)를 기밀패킹(41)의 전단부에 원형 배열 설치되되, 기밀패킹(41)의 탄성 변형에 대응하면서 가압이 용이하도록 기밀패킹(41)에서 소정간격 이격되게 간격링(43)이 개재 설치된다.
한편, 상기 패킹수단(40)의 설치를 위해서는 체결어댑터(10)의 결합플랜지(11)는 내외측 2열의 볼트공이 형성되도록 돌출된다..
이하, 본 발명에 따른 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치의 작용에 대해 설명하면,
본 발명은 터널굴진기(200)가 도달되는 도출부(2)에 설치된다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치의 시공상태를 보인 도면을 나타낸 것으로, 먼저, 체결어댑터(10)를 터널굴진기(200)의 도달지점이 되는 도출부(2)의 그라우팅벽체(3) 및 지중에 결합플랜지(11)가 노출되도록 매설하게 된다.
그리고, 상기 결합플랜지(11)에 유출방지부재(20)의 체결부(22)를 부착하여 볼트로 체결하여 결합함으로써, 도출부(2) 전방부를 밀폐시키게 된다.
그리고, 케이싱(21) 내부 수조공간(21a)에 공급밸브(23)를 통해 물을 채워 도출부(2) 전방부에 수압을 형성시키게 된다.
따라서 터널굴진기(200)가 도출부(2)에 도달되어 관통시 수압에 의해 터널과 터널굴진기(200)의 틈새를 긴밀하게 차단시키게 된다.
즉, 터널굴진기(200)의 굴삭과정에서 지하수나 토사가 유출되더라도 도출부(2) 전방부가 유출방지부재(20)에 의해 밀폐됨과 동시에 수압에 의해 지하수나 토사의 유출을 차단시켜 지반 침하를 방지할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 터널굴진기(200)가 도출부에 도달하여 관통되면, 탐침부(25)에 탐침봉(25c)을 케이싱(21) 내부로 밀어 넣어 터널굴진기(200)의 위치를 탐지하여 케이싱(21)에 충돌을 방지하게 된다.
한편, 연약지반의 경우에는 도 7 내지 도 8에 보인바와 같이, 도출부(2)에 수밀성 및 기밀성을 높히도록 유출방지부재(20)에 의한 수압 형성과 동시에 체결어댑터(10)와 유출방지부재(20) 사이 이음부(S)에 패킹수단(40)이 더 포함되도록 설치하여 터널굴진기(200)와 터널 사이에 틈새에 더욱 긴밀한 패킹구조를 형성하여 기밀성을 극대화할 수 있다.
이때 상기 패킹수단(40)은 탄성력에 의한 유연성을 갖는 기밀패킹(41)이 터널굴진기(200)의 진행방향으로 터널굴진기(200)의 외주면 곡률을 따라 긴밀하게 밀착됨과 동시에 기밀패킹(41)의 전단부에 형성된 가압부재(42)가 기밀패킹(41)을 가압하여 밀폐성을 높이게 된다.
따라서 상기 패킹수단(40)이 1차 터널과 터널굴진기(200) 사이 기밀성을 확보함과 동시에 유출방지부재(20)에 의해 2차 도출부 전방부에 수압의 형성으로 연약지반에 굴삭 시공의 안정성을 높힐 수 있다.
한편, 연약지반의 도출부(2)에 기밀성 향상을 위해 패킹수단(40)의 기밀패킹(41)을 이중구조로 변형 실시할 수 있다.
이를 위해 도 9에 보인 바와 같이, 체결어댑터(10)와 유출방지부재(20) 사이에 기밀패킹(41)을 이중구조로 설치할 수 있도록 하는 연결플랜지(50)가 더 포함된다.
상기 연결플랜지(50)는 선단부에 유출방지부재(20)가 결합되는 제1플랜지(51)와, 후단부에 매설보강체(12)의 결합플랜지(11)에 체결되는 제2플랜지(52)로 형성되어, 유출방지부재(20)와 제1플랜지(51) 사이에 패킹수단이 설치되고, 상기 체결어댑터와 제2플랜지(52) 사이에 보조기밀패킹(44)을 추가 설치함으로써 기밀패킹(41)과 보조기밀패킹(44)이 이중구조를 형성하여 도 10 내지 도 11에 보인 바와 같이, 터널과 터널굴진기(200) 사이 틈새에 기밀성을 더욱 높여 지하수나 토사의 유출을 차단하는 효과를 낼 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
1:수직갱 2:도출부 3:그라우팅벽체
100:지하수 또는 토사유출방지장치
10:체결어댑터
11:결합플랜지 11a:볼트공 12:매설보강체
20:유출방지부재
21:케이싱 21a:수조공간
22:체결부 22a:볼트공
23:공급밸브
24:배출밸브
25:탐침부 25a:조절레버 25b:연결밸브 25c:탐지봉 25d:센서
30:밀폐링
40:패킹수단 41:기밀패킹 42:가압부재 43:간격링
44:보조기밀패킹
50:연결플랜지 51:제1플랜지 52:제2플랜지
200:터널굴진기
S:이음부

Claims (5)

  1. 수직갱(1)의 도출부(2) 내벽에 매설되며, 선단부에 결합플랜지(11)가 형성되며, 터널굴진기(200)가 관통되도록 내부가 중공된 관체로 형성되며, 결합플랜지(11)에 수개의 볼트공(11a)이 결합플랜지(11)의 원형을 따라 배열된 매설보강체(12)로 구성된 체결어댑터(10);
    체결어댑터(10)에 체결되어 도출부(2) 부위에 수압을 형성하여 터널과 터널굴진기(200) 사이 틈새를 차단토록 하기 위해 물이 수용되는 수조공간(21a)을 갖는 케이싱(21)과, 후단부 외주면에 결합플랜지(11)에 결합하도록 돌출된 체결부(22)와, 수조공간(21a)에 물을 공급하도록 케이싱(21)의 외주면에 설치된 공급밸브(23)와, 수조공간(21a)에 물을 배출하도록 케이싱(21)의 외주면에 설치된 배출밸브(24)와, 케이싱(21)의 선단부에 케이싱(21)과 터널굴진기(200)의 충돌을 방지토록 터널굴진기(200)의 위치를 탐지하기 위한 탐침부(25)로 구성된 유출방지부재(20);
    체결어댑터(10)와 유출방지부재(20)의 사이 이음부(S)에 설치되어 터널과 터널굴진기(200) 사이 기밀을 형성토록 터널굴진기(200)의 외주면에 탄력적으로 밀착되어 틈새를 밀폐시키는 기밀패킹(41)과, 상기 기밀패킹(41)의 전단부에 설치되어 기밀패킹(41)을 가압하는 가압부재(42)로 구성된 패킹수단(40);을 포함하며,
    상기 가압부재(42)는 하단부에 무게링(42a)이 일체 형성된 탄성력을 갖는 수직바(42b)로 이루어지며, 다수의 수직바(42b)가 기밀패킹(41)의 전단부에 원형 배열 설치되되, 기밀패킹(41)의 탄성 변형에 대응하여 가압이 용이하도록 수직바(42b)와 기밀패킹(41)의 사이에 개재되는 간격링(43)으로 이루어지며,
    상기 탐침부(25)는 케이싱(21) 선단부에 연통되도록 조절레버(25a)에 의해 개폐되는 연결밸브(25b)가 구비되고, 연결밸브(25b)의 내측에 터널굴진기(200)의 위치를 탐지하도록 탐지봉(25c)이 슬라이드 결합되며, 탐지봉(25c)의 선단에 센서(25d)가 구비되어 터널굴진기(200)를 감지시 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 체결어댑터(10)와 유출방지부재(20) 사이 이음부(S)에 기밀성의 향상을 위해 패킹수단(40)의 기밀패킹(41)을 이중구조로 설치할 수 있도록 연결플랜지(50)를 더 포함하되,
    상기 연결플랜지(50)는 선단부에 유출방지부재(20)가 결합되는 제1플랜지(51)와, 후단부에 체결어댑터(10)와 체결되는 제2플랜지(52)로 이루어지며,
    체결어댑터(10)와 제2플랜지(52) 사이에 보조기밀패킹(44)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 터널굴착용 지하수 또는 토사유출방지장치.
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