KR101701696B1

KR101701696B1 - 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널

Info

Publication number: KR101701696B1
Application number: KR1020150138814A
Authority: KR
Inventors: 이영우; 박지운
Original assignee: 주식회사 케이씨산업
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-02-03
Also published as: KR20160121363A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 숫소켓모듈을 포함하는 세그먼트 조립체는, 터널의 원주방향으로 긴 호형 본체 중앙 내부에 터널의 종방향으로 관통하는 1개의 관통로와, 종방향 제1 및 제 2 접합면과, 상기 제1 및 제 2 접합면에 대해 상기 관통로의 양단에 배치된 제1및 제2매입홈을 갖는 세그먼트; 상기 관통로에 삽입되는 강선편; 상기 종방향 제 1 접합면의 제 1 매입홈에 설치되는 암부재; 및 상기 종방향 제 2 접합면의 제2 매입홈에 설치되는 양방향 숫소켓 모듈을 포함하며, 상기 양방향 숫소켓 모듈은, 상기 제 2 매입홈에 매입되되, 상기 관통로와 연통하는 제1관통홀을 형성하는 웨지안착부를 일단 내부에 갖는 매입 암부재와, 상기 매입 암부재의 타단과 나사결합하는 돌출형 중간 연결부재와, 상기 돌출형 중간 연결부재와 나사결합하며 상기 관통로와 연통하는 제2관통홀을 갖는 콘형상부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널{SEGMENT FOR TUNNEL AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세그먼트 터널 시공 시에 각각의 세그먼트를 조립 체결하기 위하여 하나의 세그먼트 당 하나의 강선을 인장 체결함으로써 세그먼트의 접합 부분의 편심하중이 발생하는 것을 방지하고, 별도의 강선 체결장치 없이 작업공간이 매우 협소한 경우에도 작업자가 용이하게 접합작업을 수행할 수 있는 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널에 관한 것이다.

일반적으로, 세그먼트는 공장에서 제작된 후 현장에서 조립하는 시스템으로서, 현장에서 발생되는 소음 및 민원 발생을 줄이고, 작업 시간을 단축하여 공사기간을 단축할 수 있는 등 많은 장점을 가지고 있다.

또한, 세그먼트는 터널굴착 공법 중 실드 공법 즉, 원통형의 실드를 수직구 안에 투입시켜 커터헤트(cutter head)를 회전하여 터널을 굴착하고 실드의 뒤쪽에서 프리캐스트 세그먼트를 반복 설치하여 터널을 시공하는 방식에 이용되는 것이 일반적이다.

이러한 세그먼트를 서로 접합시키기 위하여 일반적으로 경사볼트, 곡볼트 등 볼트 체결 방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 볼트 체결 방식은 인력을 사용하여 수동으로 체결해야 하고, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하므로 소요공기가 길어지는 문제점이 있다.

또한, 경사볼트를 이용하는 방식은 세그먼트의 접합면과 수직하게 볼트가 배치되지 않고 비스듬하게 배치되고, 곡볼트를 이용하는 방식은 장착을 위한 매입홈을 매우 크게 형성하여야 할 뿐만 아니라, 세그먼트 간 결합 시 외부의 하중 또는 세그먼트 자체의 하중에 의하여 편심 하중이 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 강선을 이용하는 방식이 제안되고 있다.

[선행기술문헌]

대한민국 특허번호 제1470056호(등록일: 2014년 12월 01일), 발명의 명칭: "종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체 및 이를 이용한 실드터널의 구축공법"

대한민국 등록특허번호 제1333096호(등록일: 2013년 11월 20일), 발명의 명칭: "실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법"

그러나, 이와 같은 방법들은 도 10에 도시된 바와 같이, 편심하중을 방지하고 내진을 위해서 각 세그먼트에 대해 4개의 관통로를 형성하고, 4개의 세그먼트를 한 단위로 하되, 3개의 강선은 기 설치 완료된 각각의 세그먼트의 관통로를 거쳐 인장하기 때문에 정착효과가 무의미하고, 하나의 강선만 각 세그먼트를 정착되게 하여, 각각의 세그먼트 자중으로 발생되는 전단력과 휨응력을 지탱하기에는 현저히 어려운 문제점이 있다.

또한, 현장에서 정착된 세그먼트의 위치를 파악하는 것은 매우 쉽지 않고, 미리 강선 공급 위치를 계산하여 공급하는 별도의 공급장치 또는 체결장치를 필요로 한다.

또한, 각 세그먼트마다 적어도 4개의 관통로를 형성하여야 하므로, 세그먼트 형성시 4개의 종방향으로 긴 관통로를 형성해야 하는 어려움이 있고, 이에 의해서 세그먼트의 강도 약화, 시간에 따라 균열을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 4개의 종방향 세그먼트를 연결하기 위하여 매우 강도가 크며 두껍고 긴 강선을 인장 및 삽입할 수 있어야 하는데, 터널 굴착 공법상 거의 굴착과 동시에 세그먼트 설치 작업이 이루어지므로, 굴착공간 대비 이렇게 긴 강선을 인장 삽입할 수 있는 공간이 나오지 않기 때문에, 실질적으로 이러한 방법은 실시가 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터널용 세그먼트의 접합 부분에서 편심하중이 발생하는 것을 인접 세그먼트의 오프셋 배치와 연동되는 양방향 숫소켓모듈의 배치에 의해서 최소 갯수의 강선 긴장 체결에 의해서 방지할 수 있으며, 세그먼트 폭 + 50~60cm정도의 짧은 강선편을 이용함으로써 별도의 체결장치나 협소한 작업공간에서도 작업이 가능하며, 간단하면서 최소 횟수의 소켓식 체결방식에 의해서 종방향 세그먼트 링간 접합을 할 수 있는 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 숫소켓모듈을 포함하는 세그먼트 조립체는, 터널의 원주방향으로 긴 호형 본체 중앙 내부에 터널의 종방향으로 관통하는 1개의 관통로와, 종방향 제 1 및 제 2 접합면과, 상기 제 1 및 제 2 접합면에 대해 상기 관통로의 양단에 배치된 제 1 및 제 2 매입홈을 갖는 호형의 세그먼트;

상기 관통로에 미리 삽입되되, 상기 세그먼트의 폭 + 50~60cm정도의 짧은 강선;

상기 종방향 제 1 접합면의 제 1 매입홈에 설치되는 암부재; 및

상기 종방향 제 2 접합면의 제 2 매입홈에 설치되는 양방향 숫소켓 모듈을 포함하며,

상기 양방향 숫소켓 모듈은, 상기 제 2 매입홈에 매입되되, 상기 관통로와 연통하는 제1관통홀을 형성하는 웨지안착부를 일단 내부에 갖는 매입 암부재와, 상기 매입 암부재의 타단과 나사결합하는 돌출형 중간 연결부재와, 상기 돌출형 중간 연결부재와 나사결합하며 상기 관통로와 연통하는 제2관통홀을 갖는 콘형상부재를 포함하며, 상기 웨지안착부는 상기 소정거리 이후에 상기 제 1 관통홀을 향해 테이퍼진 사면을 갖고,

상기 매입 암부재는 일단으로부터 소정거리만큼 내벽에 제 1 나선돌기가 형성된 관형상의 제 1 매입 관부재와, 상기 제 1 매입 관부재 외측에 적어도 2 이상의 L자형으로 용접된 보강부를 더 가지며,

상기 암부재는 관형상의 제 2 매입 관부재와, 상기 제 2 매입 관부재 말단에 결합되는 원판상부를 더 갖고,

상기 돌출형 중간 연결부재는 관형상으로, 상기 콘형상부재를 탄성지지하는 탄성부와, 상기 탄성부를 지지하는 받침부를 내부에 가지며, 일단의 외주부를 따라 제 2 나선돌기가 형성되고, 타단의 내주부를 따라 제 3 나선돌기가 형성되는 돌출형 관부를 더 가지며,

상기 제 1 및 제 2 관통홀을 통해 상기 강선이 삽입될 때 상기 매입 암부재의 상기 웨지안착부와, 상기 콘형상부재의 콘부에 대해 각각 끼임결합되는 제 1 및 제 2 웨지를 포함하며,
상기 세그먼트의 터널의 축방향 오프셋 설치시, 상기 세그먼트 끼리의 오프셋 설치와 연동하여 상기 세그먼트의 일 가장자리의 양방향 숫소켓 모듈과 오프셋 설치되는 상기 세그먼트의 중앙에 배치된 암부재의 결합에 의해서 최소 갯수의 강선을 이용하여 편심하중을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 세그먼트 조립체를 이용한 터널은, 제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트와, 상기 제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트에 대해 각각 오프셋되게 종방향으로 인접 배치되는 제 n+1 열의 소정 개수의 제 2 세그먼트는 상기 제 n+1열의 소정 개수의 제 2 세그먼트 각각의 중앙을 관통하는 관통로에 삽입되고, 상기 세그먼트의 폭 + 50~60cm 정도의 짧은 하나의 강선편과, 상기 강선편의 적어도 일단에 결합되는 상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 제1 접합면에 준비되는 각각 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈중 하나의 중앙 양방향 숫소켓 모듈에 의해서 긴장 체결되고,
상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈은 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 제 2 접합면에 형성된 암부재에 대해 끼어맞춤 결합되며, 여기서 n은 자연수이고,
상기 제 n 열의 제 1 세그먼트와 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 오프셋 설치시, 이들의 오프셋 설치와 연동하여 상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈과 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 제 2 접합면에 형성된 암부재의 결합에 의해 최소 갯수의 강선을 이용하여 편심하중을 방지하도록 구성되는 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 터널용 세그먼트 조립체 및 이를 이용한 터널에 의하면, 터널용 세그먼트의 접합 부분에 편심하중이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라 하나의 세그먼트에 대해서 하나의 관통로만 형성하더라도 양방향 숫소켓모듈에 단단한 종방향 체결을 가능하게 할 뿐만 아니라, 세그먼트 폭 + 50~60cm정도의 짧은 강선을 이용함으로써 별도의 체결장치나 협소한 작업공간에서도 작업이 가능하며, 복잡한 체결방식이 아니라 간단한 체결방식에 의해서 종방향 세그먼트 링간 접합이 가능하다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체의 접합에 의한 터널을 보인 개락도이다.
도 2 는 도 1 의 터널의 전개도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 종방향으로 연결된 터널용 세그먼트 조립체를 보인 개략도이다.
도 4 는 도 3 의 A-A선을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 숫소켓 부재와 암부재 사이의 결합관계를 보인 단면도이다.
도 7 은 강선의 연속 긴장 상태를 나타내는 도 2의 A부 단면도이다.
도 8은 강선의 단일 긴장 상태를 나타내는 도 2의 B부 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체의 접합에 의한 터널의 시공방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도 10은 종래 강선을 이용한 터널용 세그먼트의 종방향 체결방법을 설명하는 터널의 전개도이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 종방향 강선 인장 체결용 매입 양방향 연결모듈을 갖는 터널용 세그먼트 및 이를 이용한 터널 시공방법에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체의 접합에 의한 터널을 보인 개락도이고, 도 2 는 도 1 의 터널의 전개도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 종방향으로 연결된 터널용 세그먼트 조립체를 보인 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터널용 세그먼트(1)는 소정 개수가 터널(10)의 원주방향과 종방향(터널의 굴진방향: 화살표 A방향)으로 접합면이 인접 배치되어 터널을 이루도록 설치되며, 터널굴착 공법 중 실드 공법 즉, 원통형의 실드를 수직구 안에 투입시켜 커터헤드(cutter head)를 회전하여 터널을 굴착하고 실드의 뒤쪽에서 세그먼트(segment)를 반복 설치하여 터널을 시공하는 방식에 이용되는 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 터널용 세그먼트(1)는 일 열의 터널 원주방향의 설치가 완료된 이후에 터널의 종방향 설치가 이루어지며, 원주방향의 설치에서는 상기 터널(10)의 하부측으로부터 상부측으로의 설치가 이루어져 링 형태를 이루며, 마지막에 터널용 키 세그먼트(1')의 설치가 이루어진다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트(1)는 원주방향(터널의 링방향)으로 긴 호형 본체(100)와, 상기 본체(100)의 측면에 배치되는 종방향 제 1 접합면(100a)과 이에 대향 배치되는 종방향 제 2 접합면(100b)의 중앙을 관통하는 1개의 관통로(110)와, 상기 관통로(110)의 양단과, 상기 관통로(110) 양단으로부터 상기 원주방향으로 동일간격으로 이격된 위치에 각각 배치된 제 1 및 제 2 매입홈(120, 130)을 포함한다.

물론, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 키 세그먼트(1')는 상기 터널용 키 세그먼트(1)와 유사하지만, 본체(100')가 키 형태로 이루어지는 점에서 차이가 있다.

이하에서 설명의 중복을 피하기 위해서 특별한 경우를 제외하고는 터널용 세그먼트(1)는 터널용 키 세그먼트(1')를 포함하는 것으로 간주하고 설명한다.

상기 제 1 및 제 2 매입홈(120, 130)에는 기설치된 세그먼트(1a)와 설치될 세그먼트(1b)를 종방향으로 체결하는 양방향 숫소켓 모듈(200)과 암부재(270)가 각각 설치된다.

상기 기설치된 세그먼트(1a)의 중앙 내부에 형성되는 관통로(110)에는 강선(300)이 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)에 의해서 긴장된 채 정착되어 있다.

상기 세그먼트(1) 또는 키 세그먼트(1') 사이에서 원주방향으로는 임의의 접합장치(400)에 의해서 결합될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널(10)에 의하면, 상기 세그먼트 (1)들이 원주방향으로 링 형태로 임의의 접합장치(400)에 의하여 결합되며, 링 형태로 결합된 상기 세그먼트 조립체(1)들이 종방향으로 어긋나거나 이탈하는 것을 방지하기 위하여 하나의 세그먼트(1) 당 하나의 관통로(110)를 관통하는 하나의 강선 편(300)과, 각각의 세그먼트(1) 당 적어도 3쌍 이상 배치되는 양방향 숫소켓 모듈(200)에 의하여 종방향으로 체결될 수 있다.

특히, 이후 자세히 설명하겠지만, 일반적으로, 제 n열(n은 자연수)의 세그먼트 (1a)와, 종방향으로 이웃한 제n+1열의 세그먼트(1b)이 오프셋 배치되기 때문에 둘 사이는 강선을 단독 긴장 체결(도2의 B부)함으로써 충분히 하중을 분산체결할 수 있다.

다만, 키 세그먼트 조립체(1')를 적어도 하나 포함하는 경우에는 제 n열(n은 자연수)의 세그먼트 (1a')와, 종방향으로 이웃한 제n+1열의 세그먼트(1b') 사이에서 강선을 연속 긴장 체결(도2의A부)하는 것이 바람직하다.

이제 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체를 구성하는 양방향 숫소켓 모듈에 대해 구체적으로 설명하겠다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체를 구성하는 양방향 숫소켓 모듈(200)은 세그먼트(1)의 제 1 접합면(100a)에 형성된 적어도 3개의 제 1 매입홈(120)에 각각 배치된다.

상기 양방향 숫소켓 모듈(200)은 크게 상기 제1매입홈(120)에 매입된 매입 암부재(210)와, 상기 매입 암부재(210)에 결합되는 돌출형 중간 연결부재(230)와, 상기 돌출형 중간 연결부재(230)와 결합하는 콘형상부재(250)를 포함한다.

상기 매입 암부재(210)는 상기 제1매입홈(120)에 매입되고 관형상이며, 선단으로부터 소정거리만큼 내벽에 제1나선돌기(211a)가 형성된 제 1 매입 관부재(211)와, 상기 제 1 매입 관부재(211)의 상기 소정거리로부터 일체적으로 경사 형성되어 상기 제 1 관통홀(213a)을 형성하는 웨지안착부(213)와, 상기 제 1 매입 관부재(211) 외측에 L자형으로 용접된 적어도 2 이상의 보강부(215)를 포함한다.

상기 웨지안착부(213)는 상기 제1나선돌기(211a) 말단으로부터 형성된 단차(213a)와, 상기 단차(213a)로부터 말단을 향해 좁혀지는 사면(213b)과, 제1 웨지(240)가 상기 사면(213b)에 대해 결합시 강선(300)을 삽통 고정하는 제 1 관통홀(213c)를 갖는다.

상기 보강부(215)는 상기 제 1 매입 관부재(211)의 외측면을 따라 종방향으로 용접되는 레그(215a)와 세그먼트(1) 본체(100)에 대해 횡방향으로 연장되어 보강 지지하는 풋(foot; 215b)을 포함할 수 있다.

상기 레그(215a)를 길게 연장하여 상기 매입 암부재(210)를 보강지지할 수도 있으나, 횡방향으로 굴곡된 풋(215b)을 가짐으로써 상기 레그(215a)의 길이를 줄일 수 있다.

상기 돌출형 중간 연결부재(230)는 내부 중간부위의 턱에 의해 고정되는 받침부(231)를 갖는 관형상의 돌출형 관부(233)와, 상기 받침부(231)에 대해서 제2웨지(240')를 탄성 지지하도록 수용된 탄성부(235)를 포함한다.

상기 받침부(231)에는 그 중앙에 상기 강선(300)이 관통할 수 있도록 중앙홀(231a)이 형성되어 있다.

상기 중앙홀(231a)의 크기는 물론 상기 탄성부(235)가 빠지지 않을 정도로 설정될 수 있다.

상기 돌출형 관부(233)에는 선단으로부터 절반 정도는 외주부를 따라 제2나선돌기(233a)가 형성되고, 타단으로부터 절반정도는 내주부를 따라 제3 나선돌기(233b)가 형성될 수 있다.

상기 돌출형 관부(233)의 제 2 나선돌기(233a)는 상기 제1매입 관부재(211)의 제1나선돌기(211a)와 나사 결합되고, 상기 제3나선돌기(233b)는 상기 콘형상부재(250)의 연결말단부(251)의 외주부를 따라 형성된 제 4나선돌기(251a)와 나사 결합될 수 있다.

상기 콘형상부재(250)는 관형상으로 상기 돌출형 관부(233)의 내주를 따라 형성된 제3나선돌기(233b)와 결합되는 상기 제4 나선돌기(251a)가 형성된 연결말단부(251) 이외에 상기 연결말단부(251)로부터 콘 형상으로 연장되며, 상기 강선 편(300)의 일단의 삽입시 제2웨지(240')에 의해서 상기 강선(300)을 고정하는 콘부(253)를 포함할 수 있다.

상기 콘부(253)는 말단의 대구경면(255)과 선단의 소구경면(257)을 가지며, 상기 소구경면(257) 중앙에 상기 강선(300)이 삽입되는 제 2 관통홀(257a)를 가져 삽입된 강선 편(300)의 일단이 당겨질 때, 상기 강선(300)을 긴장 정착시킬 수 있도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체(1)의 제 2 접합면(100b)에 형성된 제 2 매입홈(130)에는 상기 양방향 숫소켓모듈(200)이 끼임결합되는 암부재(270)이 매입 형성될 수 있다.

상기 암부재(270)은 상기 제2 매입홈(130)에 매입되는 관형상의 제 2 매입 관부재(271)와, 상기 제 2 매입 관부재(271) 말단에 결합되는 원판상부(273)로 이루어질 수 있다.

상기 원판상부(273)의 중앙에는 상기 세그먼트(1) 내부 중앙에 형성된 하나의 관통로(110)와 연통하여 강선(300)이 삽통될 수 있도록 제3관통홀(275)이 형성될 수 있다.

상기 제 2 매입 관부재(271)의 내부 말단과 상기 원판상부(273)의 외주 가장자리를 따라서 서로 대응하는 나선체결돌기(271a, 273a)가 각각 형성될 수 있다.

상기 제 2 매입 관부재(271)의 말단과 상기 원판상부(273)를 일체적으로 보울링 제조할 수도 있지만, 이와 같이 개별적으로 형성한 후 나사결합시킴으로써 보다 쉽게 제조할 수 있으며, 제조 비용을 줄일 수 있고, 나사결합으로 견고성을 유지할 수 있으며, 상기 원판상부(273)의 두께를 자유자재로 할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에 따른 세그먼트 조립체의 구성인 양방향 숫소켓 모듈(200)은, 강선 편(300)의 일단을 고정하는 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)와, 이에 대향하여 상기 강선 편(300)의 타단을 고정하는 콘형상부재(250)의 콘부(253)를 소정의 길이로 상기 돌출형 중간 연결부재(230)를 이용하여 나사결합에 의하여 형성함으로써 비용은 낮출 수 있고, 가공효율은 더 좋게 하며 견고성을 유지할 수 있어서 바람직하다.

또한, 상기 제2 매입관부(271)의 선단에는 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)의 콘형상부재(250)의 진입을 가이드할 수 있도록 선단을 향해 확장된 주입구(271b)가 경사 형성될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 양방향 숫소켓모듈(200)은 제1 세그먼트(1a)에 매입된 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 제1웨지(240)가 안착된 후, 탄성부(235)를 받침부(231)에 의해서 돌출형 관부(233) 내에 지지하는 돌출형 중간 연결부재(230)가 결합되고, 상기 돌출형 중간 연결부재(230)에 대해 제2웨지(240)가 안착되는 콘형상부재(250)가 결합되어 구성될 수 있다.

물론, 경우에 따라서, 상기 강선 편(300)을 이용하여 종방향으로 이웃한 세그먼트(1)들 사이의 긴장 체결이 이루어지지 않는 제1또는 제2매입홈(120, 130)에서는 상기 제1및 제2웨지(240, 240')가 배치되지 않을 수 있다.

이와 같이 구성된 기설치된 세그먼트 조립체(1a)의 적어도 3개의 양방향 숫소켓모듈(200)이 이후 설치될 세그먼트 조립체(1b)의 암부재(270)에 끼어맞춤 결합됨으로써 중앙의 1개의 강선 인장 체결을 보강 체결할 수 있다.

보다 구체적으로 도 7 및 도 8을 참조하여 양방향 숫소켓모듈(200)과 강선(300)의 당김에 의해서 서로 종방향으로 인접하는 제1세그먼트 조립체(1a), 제2세그먼트 조립체(1b), 제3세그먼트 조립체(1c)의 결합에 대해서 설명한다.

도 7 은 강선의 연속 긴장 상태를 나타내는 도 2의 A부 단면도이고, 도 8은 강선의 단일 긴장 상태를 나타내는 도 2의 B부 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1세그먼트 조립체(1a), 제2세그먼트 조립체(1b), 제3세그먼트 조립체(1c) 중 적어도 하나가 키 세그먼트 조립체(1')인 경우에는 제1세그먼트 조립체(1a), 제2세그먼트 조립체(1b), 제3세그먼트 조립체(1c) 사이의 종방향 체결을 보강하기 위하여 강선의 연속 긴장 상태가 나타난다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1세그먼트(1a)의 관통로(110)를 통해 상기 강선편(300)이 삽입되어 상기 제1 세그먼트(1a)의 제1 접합면(100a)에 설치된 제1 양방향 숫소켓 모듈(200)의 매입 암부재(210)를 통해서 타단이 노출되고, 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 대해 제1웨지(240)를 끼어넣음으로써 1차적으로 상기 강선편(300) 타단이 고정된 후 상기 강선편(300)이 당겨져 긴장 상태로 되어 있으며, 상기 강선편(300) 타단이 절단되어 있다.

상기 매입 암부재(210)에 대해 돌출형 중간 연결부재(230)를 매개로 콘형상부재(250)가 결합되어 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)이 상기 제1 세그먼트(1a)의 제1접합면(100a)을 통해 돌출 형성된다.

제2 세그먼트(1b)에 대해서도 그 관통로(110)를 통해서 다른 상기 강선편(300)이 삽입되고, 상기 제1세그먼트(1a)의 상기 제1양방향 숫소켓 모듈(200)이 상기 제2세그먼트(1b)의 제2접합면(100b)의 암부재(270)에 삽입되어 있다.

이 때, 상기 삽입된 강선편(300) 일단은 상기 제1양방향 숫소켓 모듈(200)의 상기 콘형상부재(250) 내부에 배치되는 제2웨지(240')에 의해서 선 고정된다.

한편, 상기 삽입된 강선편(300) 타단은 제2 세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)에 설치된 제2 양방향 숫소켓 모듈(200)의 매입 암부재(210)를 통해서 타단이 노출되고, 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 대해 제1웨지(240)를 끼어넣음으로써 1차적으로 상기 강선편(300) 타단이 고정된 후 상기 강선편(300)이 당겨져 연속 긴장 상태로 되어 있으며, 상기 강선편(300) 타단이 절단되어 있다.

상기 강선 편(300) 타단이 설치될 제2 세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)에서 당겨질 때, 상기 제 1 세그먼트(1a)의 콘형상부재(250)내에서는 상기 제 2 웨지(240')가 상기 받침부(231) 사이에 배치된 탄성부(235)에 의해서 밀어져 상기 강선(300) 편의 일단이 부차적으로 더 단단히 상기 콘부(253)에 대해 정착될 수 있다.

이러한 과정에 의해서 상기 제 2 세그먼트(1b)의 설치가 완료되면, 마찬가지로, 기설치된 제2세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)으로부터 돌출되는 상기 콘형상부재(250)에 강선편(300)의 일단을 밀어 넣고, 상기 콘형상부재(250) 내부에 배치되는 제2웨지(240')에 의해서 선 고정한 후, 상기 강선(300) 편의 타단을 당겨서 종방향으로 설치될 제 3 세그먼트(1c)의 제 1 접합면(100a)의 매입 암부재(210)내 제 1 웨지(40)에 의해서 연속 긴장상태로 종방향 체결할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1세그먼트 조립체(1a), 제2세그먼트 조립체(1b)가 모두 키 세그먼트(1')가 아닌 경우에는 종방향으로 연속하여 오프셋 배열되는 제1세그먼트 조립체(1a), 제2세그먼트 조립체(1b)에 대해 배치되는 제2 세그먼트 조립체(1b)에 대해서만 강선편(300)의 단일 긴장 체결되면, 설치된 제1세그먼트 조립체(1a)의 제 1 접합면(100a)의 양방향 숫소켓 모듈(200)과 설치될 제2 세그먼트 조립체(1b)의 제 2 접합면(100b)의 암부재(270)의 끼어맞춤 결합에 의하여 충분히 종방향 체결 유지될 수 있다.

이 경우에는 기설치된 제 1 세그먼트(1a)의 제 1 접합면(100a)의 양방향 숫소켓 모듈(200)의 매입 암부재(210)로는 강선편(300)의 삽통 긴장이 이루어지지 않기 때문에, 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 대해 제1웨지(240)가 결합되지 않은 채, 상기 돌출형 중간 연결부재(230)가 결합되고, 제2웨지(240')만 끼워진 상기 콘형상부재(250)가 결합되어 상기 기설치된 제1세그먼트(1a)로부터 상기 양방향 숫소켓모듈(200)이 돌출된다.

상기 제1 세그먼트(1a)에 대해 설치될 제2 세그먼트(1b)에 대해서 그 관통로(110)를 통해서 상기 강선편(300)이 삽입되고, 상기 제1세그먼트(1a)의 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)이 상기 제2세그먼트(1b)의 제2접합면(100b)의 암부재(270)에 삽입되어 있다.

이 때, 상기 삽입된 강선편(300) 일단은 상기 제1양방향 숫소켓 모듈(200)의 상기 콘형상부재(250) 내부로 밀어넣어져 그 내부의 제2웨지(240')에 의해서 선 고정된다.

한편, 상기 삽입된 강선편(300) 타단은 제2 세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)에 설치된 제2 양방향 숫소켓 모듈(200)의 매입 암부재(210)를 통해서 타단이 노출되고, 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 대해 제1웨지(240)를 끼어넣음으로써 상기 강선편(300) 타단이 고정된 후 상기 강선편(300)이 당겨져 단독 긴장 상태로 되어 있으며, 상기 강선편(300) 타단이 절단되어 있다.

세그먼트 조립체(1)의 단일 긴장 설치 시에는, 상기 제2세그먼트 조립체(1b)의 양방향 숫소켓 모듈(200)에 있어서, 상기 강선(300) 편의 타단이 절단된 후 상기 돌출형 중간 연결부재(230)가 결합되고, 제2웨지(240') 없이 상기 콘형상부재(250)가 결합된 제2양방향 숫소캣 모듈(200)이 설치된 제2세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)으로부터 돌출된다.

마찬가지로, 상기 중앙 제1매입홈(121)을 제외하고 그 횡방향으로 양측에 배치되는 제1매입홈(120)에 배치되는 양방향 숫소켓 모듈(200)에 있어서도, 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)와 콘부(253)에는 강선편(300)의 긴장 체결이 불필요하기 때문에 각각 제1웨지(240)와 제2웨지(240')가 배치되지 않을 수 있다.

이제 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체를 이용한 터널의 종방향 시공방법을 설명한다.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널용 세그먼트 조립체를 이용한 종방향 터널 시공방법을 보인 흐름도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 복수개의 세그먼트 조립체(1)들이 종방향으로 체결되어 터널(10)을 시공할 때, 복수개의 세그먼트 조립체(1)들이 적어도 하나의 키 세그먼트 조립체(1)를 포함하여, 연속 긴장상태로 결합되던지, 그렇지 아니하여 단독 긴장상태로 결합되던지, 양방향 숫소켓모듈을 이용하여 터널용 세그먼트 조립체의 강선 인장 체결을 다음과 같다.

먼저, 복수개의 세그먼트 조립체(1)들로 이루어진 링형태의 제 n 열을 따라 원주반향으로 기설치된 각각 소정 개수의 제1 세그먼트(1a) 중앙의 상기 종방향 제 1 접합면의 적어도 3개의 매입홈(120)에 매입된 매입 암부재(210)에 대해 도 6에 도시된 바와 같이, 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 제1웨지(240)를 안착시킨 후, 탄성부(235)를 받침부(231)에 의해서 돌출형 관부(233) 내에 지지하는 돌출형 중간 연결부재(230)를 나사결합시키고, 상기 돌출형 중간 연결부재(230)에 대해 제2웨지(240)가 강선(300) 타단의 당김에 의해서 정착되는 콘형상부재(250)를 나사 결합시켜서 양방향 숫소켓 모듈(200)을 결합시켜둔다(S100).

이제 링형태의 제 n+1 열을 따라 원주반향으로 설치될 각각 소정 개수의 제2 세그먼트(1b) 중앙의 관통로(110)에 대해 미리 강선(300) 편을 삽입해 둔다(S110).

기설치된 제1세그먼트(1a)의 제 1 접합면(100a)으로부터 돌출되는 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)를 설치될 제2세그먼트(1b)의 제 2 접합면(100b)의 암부재(270)에 대해 밀어 넣는다(S120).

이 때, 상기 양방향 숫소켓 모듈(200)의 콘형상부재(250)의 제 1 관통홀(257a)을 통해 강선(300) 편의 일단이 밀어 넣어지면, 상기 콘형상부재(250) 내부에 배치되는 제2웨지(240')에 의해서 선 고정된다(S130).

상기 설치될 제 2 세그먼트(1b)의 제 1 접합면(100a)에 매입된 다른 양방향 숫소켓 모듈(200)의 매입 암부재(210)를 통해 노출된 강선(300) 편의 타단 주위에서 제 1 웨지(240)를 상기 매입 암부재(210)의 웨지안착부(213)에 삽입한다(S140).

이어서 상기 강선(300) 편의 타단을 당겨 기설치된 제1세그먼트(1a)의 제 1 접합면(100a)과 설치될 제2 세그먼트(1b)의 제 2 접합면(100a)를 종방향 강선 긴장 체결할 수 있다(S150).

상기 제2 세그먼트(1b)의 매입 암부재(210)에 대해 노출된 상기 강선(300) 편의 타단을 절단한다(S160).

100 : 세그먼트 100': 키 세그먼트
110 : 관통로 120 : 제1매입홈
130 : 제2 매입홈 200 : 양방향 숫소켓모듈
210 : 매입 암부재 230 : 돌출형 중간 연결부재
250 : 콘형상부재 270 : 암부재
240 : 제1웨지 240': 제2웨지
300 : 강선

Claims

터널의 원주방향으로 긴 호형 본체 중앙 내부에 터널의 종방향으로 관통하는 1개의 관통로와, 종방향 제 1 및 제 2 접합면과, 상기 제 1 및 제 2 접합면에 대해 상기 관통로의 양단에 배치된 제 1 및 제 2 매입홈을 갖는 호형의 세그먼트;
상기 관통로에 미리 삽입되되, 상기 세그먼트의 폭 + 50~60cm정도의 짧은 강선;
상기 종방향 제 1 접합면의 제 1 매입홈에 설치되는 암부재; 및
상기 종방향 제 2 접합면의 제 2 매입홈에 설치되는 양방향 숫소켓 모듈을 포함하며,
상기 양방향 숫소켓 모듈은, 상기 제 2 매입홈에 매입되되, 상기 관통로와 연통하는 제 1 관통홀을 형성하는 웨지안착부를 일단 내부에 갖는 매입 암부재와, 상기 매입 암부재의 타단과 나사결합하는 돌출형 중간 연결부재와, 상기 돌출형 중간 연결부재와 나사결합하며 상기 관통로와 연통하는 제2관통홀을 갖는 콘형상부재를 포함하며, 상기 웨지안착부는 소정거리 이후에 상기 제 1 관통홀을 향해 테이퍼진 사면을 갖고,
상기 매입 암부재는 일단으로부터 소정거리만큼 내벽에 제 1 나선돌기가 형성된 관형상의 제 1 매입 관부재와, 상기 제 1 매입 관부재 외측에 적어도 2 이상의 L자형으로 용접된 보강부를 더 가지며,
상기 매입 암부재는 관형상의 제 2 매입 관부재와, 상기 제 2 매입 관부재 말단에 결합되는 원판상부를 더 갖고,
상기 돌출형 중간 연결부재는 관형상으로, 상기 콘형상부재를 탄성지지하는 탄성부와, 상기 탄성부를 지지하는 받침부를 내부에 가지며, 일단의 외주부를 따라 제 2 나선돌기가 형성되고, 타단의 내주부를 따라 제 3 나선돌기가 형성되는 돌출형 관부를 더 가지며,
상기 제 1 및 제 2 관통홀을 통해 상기 강선이 삽입될 때 상기 매입 암부재의 상기 웨지안착부와, 상기 콘형상부재의 콘부에 대해 각각 끼임결합되는 제 1 및 제 2 웨지를 포함하며,
상기 세그먼트의 터널의 축방향 오프셋 설치시, 상기 세그먼트 끼리의 오프셋 설치와 연동하여 상기 세그먼트의 일 가장자리의 양방향 숫소켓 모듈과 오프셋 설치되는 상기 세그먼트의 중앙에 배치된 암부재의 결합에 의해서 최소 갯수의 강선을 이용하여 편심하중을 방지하도록 구성되는 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 세그먼트 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 관통로 양단으로부터 상기 터널의 원주방향으로 동일간격 양측에 이격 위치되는 적어도 2 이상의 제 1 및 제 2 매입홈을 더 갖는 세그먼트 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 콘형상부재는 관형상으로 상기 돌출형 관부의 제 3 나선돌기와 나사결합하도록 외주부를 따라 제 4 나선돌기가 형성된 연결말단부와 상기 연결말단부로부터 콘 형상으로 일체적으로 연장되어 상기 제 2 관통홀을 형성하는 콘부를 형성하는 세그먼트 조립체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 따른 세그먼트 조립체를 이용한 터널에 있어서,
제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트와, 상기 제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트에 대해 각각 오프셋되게 종방향으로 인접 배치되는 제 n+1 열의 소정 개수의 제 2 세그먼트는 상기 제 n+1열의 소정 개수의 제 2 세그먼트 각각의 중앙을 관통하는 관통로에 삽입되고, 상기 세그먼트의 폭 + 50~60cm 정도의 짧은 하나의 강선편과, 상기 강선편의 적어도 일단에 결합되는 상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 제1 접합면에 준비되는 각각 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈중 하나의 중앙 양방향 숫소켓 모듈에 의해서 긴장 체결되고,
상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈은 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 제 2 접합면에 형성된 암부재에 대해 끼어맞춤 결합되며, 여기서 n은 자연수이고,
상기 제 n 열의 제 1 세그먼트와 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 오프셋 설치시, 이들의 오프셋 설치와 연동하여 상기 제 n 열의 제 1 세그먼트의 적어도 3 이상의 양방향 숫소켓모듈과 상기 제 n+1 열의 제 2 세그먼트의 제 2 접합면에 형성된 암부재의 결합에 의해 최소 갯수의 강선을 이용하여 편심하중을 방지하도록 구성되는 종방향 강선 인장 체결용 양방향 숫소켓모듈을 갖는 세그먼트 조립체를 이용한 터널.
제 4 항에 있어서,
상기 제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트와, 상기 제 n+1 열의 소정 개수의 제 2 세그먼트 중 하나가 키형 세그먼트인 경우 상기 제1 및 제2 세그먼트 사이에서 상기 강선편의 긴장 체결이 연속되는 세그먼트 조립체를 이용한 터널.
제 5 항에 있어서,
상기 하나의 중앙 양방향 숫소켓모듈의 매입 암부재의 웨지안착부와, 상기 매입 암부재에 대해 돌출형 중간 연결부재를 매개로 결합된 콘형상부재의 콘부에 상기 하나의 강선편의 양단을 정착시키는 제 1 및 제 2 웨지가 연속적으로 배치되는 세그먼트 조립체를 이용한 터널
제 4 항에 있어서,
상기 제 n 열의 소정 개수의 제 1 세그먼트와, 상기 제 n+1열의 소정 개수의 제 2 세그먼트가 일반 세그먼트인 경우 상기 제 1 및 제 2 세그먼트 사이에 강선편의 단독 긴장 체결이 나타나는 세그먼트 조립체를 이용한 터널.