KR101754106B1

KR101754106B1 - Tbm 터널용 지수 가스켓

Info

Publication number: KR101754106B1
Application number: KR1020150140837A
Authority: KR
Inventors: 이인길
Original assignee: 대룡공업주식회사
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-07-06
Also published as: KR20170041430A

Abstract

본 발명은 터널 외부로부터 터널벽을 통해 터널 내부로 물이 침입하는 것을 방지하는 지수 가스켓에 관한 것이다. TBM 공법은 TBM 기계로 굴착 작업을 진행해 나가며 그 후방에서 미리 만들어진 콘크리트 세그먼트를 조립하여 터널벽을 형성하는 공법이며, 본 발명은 터널벽의 세그먼트와 세그먼트 사이에 설치되어 물의 침입을 방지하는 지수 가스켓에 관한 것이다.

Description

TBM 터널용 지수 가스켓 {Sealing Gasket for Tunnels Made by Tunnel Boring Machine}

본 발명은 터널 외부로부터 터널벽을 통해 터널 내부로 물이 침입하는 것을 방지하는 지수 가스켓에 관한 것이다.

초장대의 터널 공사에 이용되는 공법은 크게, 발파 공법과 기계식 공법이 있다. 발파 공법의 대표적인 공법은 NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법이 있으며, 기계식 공법의 대표적인 공법은 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법이 있다.

TBM 공법은 TBM 기계로 굴착 작업을 진행해 나가며 그 후방에서 미리 만들어진 콘크리트 세그먼트(이하 간단히 '세그먼트'라 함)를 조립하여 터널벽을 형성하는 공법이다.

이러한 TBM 공법은 수분이 많이 함유된 연약 지반 등의 터널 공사에 적합하기 때문에, 특히, 해저터널 공사에 많이 이용되고 있다.

TBM 공법은, 최근 고가 장비이던 TBM 기계의 가격이 큰 폭으로 감소하였으며, 발파 작업을 필요로 하지 않기 때문에 소음이 적어서 도심지 터널 공사 등에 적합하여 최근 그 이용이 더욱 증가하고 있다.

도 1에는 TBM 공법을 통한 터널벽(1)의 모습을 예시적으로 나타내고 있는데, TBM 기계의 굴착 진행에 따라 그 후방에서 미리 만들어진 세그먼트들을 하나의 링 단위로 조립 형성하면서 터널벽(1)을 완성하게 된다. 이러한 터널벽(1)에서 세그먼트(10)와 세그먼트(10) 사이를 통해 터널벽(1) 내부로 물이 침입할 수 있기 때문에, 세그먼트(10)와 세그먼트(10) 사이를 지수 처리하고 있다.

도 2는 그러한 지수 처리의 예를 도시하고 있으며, 이에 대해 자세히 설명한다.

먼저, 세그먼트(10)의 사이드면들에는 그루브(11)가 형성되어 있으며, 그 그루브에는 지수 가스켓이 설치되어 있다. 지수 가스켓은 세그먼트(10)를 터널벽(1)에 조립하기 전에 세그먼트 그루브(11)에 설치되고, 그와 같이 지수 가스켓이 장착된 채로 세그먼트(10)들이 조립된다. 그리고, 터널벽(1)에 세그먼트(10)를 설치 할 때, 하나의 세그먼트(10)에 설치된 지수 가스켓과 인접한 다른 세그먼트(10)에 설치된 지수 가스켓이 실링면에서 서로 접한 채로 일정량만큼 서로 압축되면서 설치된다.

터널벽(1) 형성을 위해 세그먼트(10)와 세그먼트(10)를 조립할 때 각 지수 가스켓들의 실링면들이 서로 옵셋되지 않고 정확하게 접하는 것이 바람직하지만, 실제 터널 공사 시에는, 도 2에 보이는 바와 같이, 서로 어떤 거리(D)만큼 옵셋되어 설치되는 경우가 빈번하다.

또한, 세그먼트(10)와 세그먼트(10) 사이의 간격에 있어서도 설계시에 고려된 간격이 유지되도록 세그먼트가 설치되는 것이 바람직하지만, 실제 공사에서는 설계 간격과 다른 간격(S)을 가지고 설치되는 경우가 있다. 즉, 세그먼트(10)와 세그먼트(10)의 간격이 설계 간격과는 달리 실제에는 그보다 좁거나 넓게 될 수 있다.

한편, 세그먼트(10) 설치에 있어서의 이러한 옵셋 에러 및 간격 에러는 세그먼트(10) 설치시만이 아니라 설치 후에도 일어날 수 있다. 터널벽(1)은 완공된 후에 큰 외력을 받을 수 있으며, 이로 인해 옵셋 에러 및 간격 에러가 발생할 수도 있다.

이러한 세그먼트(10)의 설치 에러(D, S)는 지수 가스켓의 지수 성능에 매우 큰 영향을 주며, 지수 가스켓은 그러한 세그먼트(10) 설치 에러에도 불구하고 충분한 지수력을 발휘하도록 만들어져야 한다.

종래의 지수 가스켓들은, 위와 같은 요구조건을 만족시키기 위해, 외형, 채널 형상 및 개수 등과 같은 형상적인 측면은 물론, 재질적인 측면에서의 많은 고려를 통해 설계되고 있지만, 부족한 실정이다.

특히, 압축될 때 균일하게 변형되어 실링면에 탄성력이 균일하게 작용되고, 레그들이 최대한 좌굴되지 않고 압축을 지탱할 수 있는 구조로서 내구성이 우수한 새로운 구조의 지수 가스켓이 요구되는 실정이다.

일 실시예의 지수 가스켓은, TBM 또는 쉴드 머신으로 굴착하면서 굴착된 벽면에 설치되어 터널벽을 형성하는 복수의 세그먼트 중 적어도 일부 세그먼트 각각의 4개 사이드면들에 형성된 세그먼트 그루브에 설치되어 세그먼트와 세그먼트 사이로의 침수를 막으며, 수축 가능한 EPDM 고무 재질로 만들어진 터널용 지수 가스켓이다.

지수 가스켓은 그 단면의 전체 형상은 육각형일 수 있으며, 상부, 중간부, 하부 등으로 구분될 수 있다. 상부는 실링면인 상면을 포함하고, 중간부는 빈 공간인 복수의 채널들을 포함하며, 하부는 복수의 레그와 복수의 가스켓 그루브를 포함한다. 여기서, 상기 상부의 상면의 좌우방향 넓이는 상기 하부의 바닥면의 좌우방향 넓이보다 작다. 이와 같이 실링면인 상면을 좁게 만들면, 중간부와 하부의 압축 변형에 따른 탄성 복원력은 상부의 상면에 집중되어 발휘되므로 실링력을 강화시키는 효과가 있다.

채널들은 가장 좌측에 위치하는 제1 채널과, 가장 우측에 위치하는 제5 채널과, 상기 제1 채널 및 제5 채널 사이에 위치하는 제2 채널 및 제4 채널과, 상기 제2 채널 및 제4 채널 사이에 위치하는 제3 채널을 포함하여 구성된다.

그리고, 제1 채널과 제2 채널 사이 웹 두께와 제4 채널과 제5 채널 사이 웹 두께는 서로 동일하며, 제2 채널과 제3 채널 사이 웹 두께와 제3 채널과 제4 채널 사이 웹 두께가 서로 동일하다.

또한, 제1 채널과 제5 채널은 서로 대칭적으로 형상되며, 제2 채널 및 제3 채널은 물방울 또는 전구 형상을 가지고 서로 대칭적으로 형상되며, 상기 제3 채널은 역 삼각형 형상을 가지며 채널들 중 크기가 가장 작게 형성된다.

레그들은 각각 위로 갈수록 좌우방향 폭이 크게 형성되며, 제1 레그와 제2 레그와 제3 레그와 제4 레그를 포함한다. 제1 레그는 가장 좌측에 위치하는 레그이며, 제4 레그는 가장 우측에 위치하며, 제2 레그 및 제3 레그는 제1 레그와 제4 레그 사이에 위치한다.

제1 레그의 하단 외측 모서리와 제4 레그의 하단 외측 모서리 사이의 넓이(W)는 세그먼트 그루브의 바닥면 넓이(Ws)보다 더 크게 형성된다.

세그먼트 그루브의 사이드면과 사이드면 사이의 넓이는 바닥면에서 상부로 갈수록 넓게 형성될 수 있으며, 그러한 세그먼트 그루브에 대해 지수 가스켓을 수직으로 밀어 넣으면서 간단히 설치할 수 있다. 제1 레그와 제4 레그는 세그먼트 그루브의 사이드면을 타고 미끄러져 내려가면서 레그들 바닥면이 세그먼트 그루브 바닥면에 안착되며 지수 가스켓이 설치될 수 있다. 세그먼트 그루브에 지수 가스켓이 삽입 설치될 때 제1 레그와 제4 레그가 서로를 향하여 압축되면서 설치된다. 그리고, 설치된 상태에서 제1 레그 및 제4 레그는 압축된 상태이기 때문에 세그먼트 그루브의 사이드면에 대해 탄성 복원력이 발휘되어 세그먼트 그루브의 사이드면에 더욱 강하게 밀착하게 된다.

제1 레그와 제4 레그의 각각의 바닥면은 수평으로부터 경사지며 서로 멀어지는 방향으로 벌려진 형태일 수 있다. 지수 가스켓이 세그먼트 그루브에 설치될 때, 서로 벌려져 있는 제1 레그와 제4 레그가 서로를 향해 회전 수축하면서 그 바닥면들이 수평을 이루게 되면서 세그먼트 바닥면에 안착되게 된다.

또한, 제1 레그와 제4 레그의 각각의 외면에는 고정강화부가 포함될 수 있다.

고정강화부는 상하로 형성된 2 이상의 홈과 그 홈과 홈 사이에 돌출 형성되며 끝단으로 갈수록 얇게 형성되어 세그먼트 그루브의 사이드면에 유연하게 밀착되는 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있다. 또한, 고정강화부의 돌기는 끝단이 위로 편심된 톱니 형상일 수 있다. 이러한 톱니 형상은 세그먼트 그루브 사이드면에 대한 마찰력 또는 밀착력을 더욱 증가시킬 수 있다.

세그먼트 그루브의 사이드면과 지수 가스켓의 제1 및 제4 레그의 외면이 지수 가스켓의 전 길이에 걸쳐 서로 완전히 밀착되는 것은 가공 오차 등으로 인해 현실적으로 불가능하기 때문에, 세그먼트 그루브의 사이드면과 지수 가스켓의 외면 사이에 틈이 생길 수 있으며, 고정강화부의 돌기는 유연하게 변형되어 그러한 틈의 발생을 방지하는 역할을 한다. 또한, 지수 가스켓을 세그먼트 그루브에 고정시키기 위해 본드가 이용될 수 있는데, 고정강화부의 홈들에 본드가 유입되어 접착력이 더 강화될 수 있다.

지수 가스켓의 하부에는 레그와 레그 사이에 가스켓 그루브가 포함된다. 가장 좌측에 위치하는 제1 가스켓 그루브와 중간에 위치하는 제2 가스켓 그루브와 가장 우측에 위치하는 제3 가스켓 그루브 등 3개의 가스켓 그루브가 포함될 수 있다.

제2 채널은 제2 레그의 중앙 상부에 위치하고, 제4 채널은 제3 레그 중앙 상부에 위치하며, 제3 채널은 제2 가스켓 그루브 중앙 상부에 위치할 수 있다. 그리고, 제1 채널 및 제2 채널과 제1 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들과 제2 채널 및 제4 채널과 제2 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들과 제4 채널 및 제5 채널과 제3 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들은 모두 동일하도록 설계될 수 있다.

이와 같은 가스켓 그루브 및 채널들의 배열구조와 웹 두께들의 동일 또는 균일성은 지수 가스켓의 균일한 변형을 유도하여 실링력 및 내구성을 좋게 하는 장점이 있다. 또한, 세그먼트를 터널벽에 설치할 때 지수 가스켓이 압축 변형되면서 세그먼트 그루브는 압축 응력을 받게 되는데, 압축 응력이 특정 부위로 집중되면 세그먼트 그루브가 파손되는 문제가 있으며, 지수 가스켓의 균일한 변형은 그러한 응력 집중을 해소하는데 좋은 효과가 있다.

한편, 제1 채널 및 제2 채널 사이의 웹은 하단이 제1 가스켓 그루브의 중앙을 향하도록 경사지며, 제4 채널 및 제5 채널 사이의 웹은 하단이 제3 가스켓 그루브의 중앙을 향하도록 경사진다. 이러한 경사진 웹들은 실링면으로부터의 압축 하중을 제1 가스켓 그루브와 제3 가스켓 그루브의 중앙으로 전달시켜 레그들에 가해지는 압축 하중이 분산되도록 하며, 레그들이 가급적 수직한 상태를 유지하여 좌굴되지 않도록 하는데 효과가 있다.

또한, 제2 채널과 제3 채널 사이의 웹과 제3 채널 및 제4 채널 사이의 웹은 함께 V자 형상을 이루며 제3 채널 밑에서 만나면서 제2 채널 및 제4 채널과 제2 가스켓 그루브 사이에 형성된 웹들과 연결된다. 제3 채널 위에서 가해지는 압축 하중은 제3 채널 주변의 V자 형 웹에 의해 제3 채널 밑으로 집중되다가 제2 가스켓 그루브 위에서 좌우로 분산되어 제2 레그 및 제3 레그로 전달된다. 이때, 제3 채널 밑에서 집중된 압축 하중은 제2 가스켓 그루브의 중앙 상부를 향하므로 제2 가스켓 그루브가 아래로 변형되며 제2 레그 및 제3 레그는 최대한 좌굴되지 않고 지탱할 수 있게 된다.

지수 가스켓은 그 상면(즉, 실링면)이 수팽창 지수재로 만들어질 수 있다. 지수 가스켓의 실링면과 실링면 사이에 틈이 생겨 물이 침입하더라도 그 물에 의해 수팽창 지수재가 팽창하여 그 틈을 메워 물의 침입을 막게 된다.

일 실시예의 지수 가스켓은 세그먼트 그루브에 강하게 고정되며, 압축될 때 균일하게 변형되어 실링면에 탄성력이 균일하게 작용되고, 레그들이 최대한 좌굴되지 않고 압축을 지탱할 수 있는 구조로서 내구성이 우수하다.

도 1은 터널벽의 예시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 의한 지수 가스켓을 나타낸다.
도 4는 세그먼트에 도 3의 지수 가스켓이 설치된 모습을 나타낸다.
도 5는 세그먼트 그루브에 최외곽 레그가 안착된 모습의 부분 확대도이다.

도 3 내지 도 5를 이용하여 일 실시예의 지수 가스켓(200)에 대해 상세히 설명한다. 이하 설명에서 상하좌우의 방향은 도면에 그려진 모습을 기준으로 하며, 본 지수 가스켓(200)에 대한 설명을 보다 명확하게 하기 위해 사용될 뿐이다.

먼저, 본 실시예의 지수 가스켓(200)은 대략 육각형 형상의 단면을 가진다.

상면의 좌우방향 폭은 베이스면의 좌우방향 폭(W)보다 작다. 상면은 실링면(250)이 되는데, 베이스면 폭보다 작기 때문에 베이스면으로부터의 압축력이 집중되어 실링면(250)에 작용되며 따라서 실링력을 강화시키는 역할을 한다.

본 실시예의 지수 가스켓(200)은 편의상 실링면(250)을 포함하는 상부와 채널들(211~215)이 형성되어 있는 중간부와 세그먼트 그루브(11)의 바닥면에 안착되는 그루브(231~233) 및 레그들(221~224)을 포함하는 하부로 구분할 수 있다. 본 실시예에서 상기 채널들(211~215) 및 가스켓 그루브(231~233)은 그 내부가 빈 공간이다.

실링면(250)은 인접하는 다른 지수 가스켓(200)의 실링면(250)과 서로 압축되면서 접하는 부분이다. 이와 같이 지수 가스켓(200)들의 실링면(250)과 실링면(250)이 압축되어 접촉함에 따라 세그먼트(10)들 사이로 물이 침입하는 것이 방지되게 된다.

실링면(250)이 압축됨에 따라 중간부의 채널들(211~215)이 변형되면서 압축되게 된다. 이때, 중간부의 변형이 일부에 집중되는 경우 실링면(250) 전체에 걸친 균일한 실링력을 얻기 힘들다. 본 실시예에서는, 도 3에 도시한 구조의 채널들(211~215)을 가지기 때문에 중간부의 변형이 균일하게 변형될 수 있는 장점이 있다.

구체적으로, 중간부에 포함된 채널들(211~215)은 가장 좌측에 위치하는 제1 채널(211), 제1 채널(211) 오른쪽에 위치하는 제2 채널(212), 제2 채널(212) 오른쪽에 위치하는 제3 채널(213), 제3 채널(213) 오른쪽에 위치하는 제4 채널(214), 가장 우측에 위치하는 제5 채널(215)을 포함한다.

제1 채널(211)과 제5 채널(215)은 수직선을 기준으로 서로 대칭되는 형상을 가지며 각각의 외측 모서리는 중간부의 각 외면에 평행하다.

제2 채널(212) 및 제4 채널(214)은 물방울 또는 전구 모양의 형상을 가지며 마찬가지로 수직선을 기준으로 서로 대칭이다.

제2 채널(212)과 제4 채널(214) 사이 중 그 상부에는 가장 크기가 작은 제3 채널(213)이 위치한다. 제3 채널(213)은 역삼각형 모양의 형상을 가진다.

제1 채널(211)과 제2 채널(212) 사이의 웹 두께(t1)와 제4 채널(214) 및 제5 채널(215) 사이의 웹 두께(t1)는 동일하며, 제2 채널(212)과 제3 채널(213) 사이의 웹 두께(t2)와 제3 채널(213)과 제4 채널(214) 사이의 웹 두께(t2)는 서로 동일하다. 여기서, 상기 웹 두께들 t1 및 t2는 서로 동일할 수 있다. 즉, 채널들 사이의 모든 웹 두께가 동일할 수도 있다. 또한, 제1 채널(211)의 외측 모서리와 지수 가스켓 중간부의 좌측 외면이 평행하면서 그 두께가 t1과 동일할 수 있으며, 제5 채널(215)의 외측 모서리와 지수 가스켓 중간부의 우측 외면이 평행하면서 그 두께가 t1과 동일할 수 있다.

제2 채널(212)과 제3 채널(213)은 위가 좁고 아래가 넓은 곡선의 형상을 가지며, 각각 제2 레그(222) 및 제3 레그(223)의 중앙 상부에 위치한다. 제2 채널(212)과 제3 채널(213) 위에서 가해지는 압축 하중은 제2 채널(212)과 제3 채널(213)의 넓은 곡선 형상을 통해 분산되어 제2 레그(222) 및 제3 레그(223)로 전달되게 된다.

지수 가스켓(200)의 하부는 복수의 가스켓 그루브(231~233)들과 복수의 레그들(221~224)을 포함하며, 아래에 이에 대해 상세히 설명한다.

복수의 레그들(221~224)은 좌측 최외곽에 위치한 제1 레그(221)와 우측 최외곽에 위치한 제4 레그(224)와 그들 사이에 위치한 두 개의 중간 레그들로서 제2 레그(222) 및 제3 레그(223)을 포함한다. 이러한 레그들(221~224)은 그 바닥면에서 상부로 갈수록 두께가 두껍다.

그리고, 레그와 레그 사이에는 역 U자형 가스켓 그루브(231~233)가 포함된다. 이러한 가스켓 그루브(231~233)들 각각에 대해 그 중앙 상부에 채널들 사이에 형성된 웹들이 위치된다. 실링면(250)을 통한 압축 하중이 채널들(211~215) 사이의 웹들에 의해 가스켓 그루브(231~233)들 중앙 상부에서 집중되다가 역 U자형 가스켓 그루브(231~233)에 의해 좌우로 분산되게 된다.

채널들(211~215), 레그들(221~224), 그리고 가스켓 그루브들(231~233)의 위와 같은 형상 및 배열 구조는 실링면(250)에 가해지는 압축 하중이 레그들(221~224)에 균일하게 분산되어 전달되도록 할 뿐만 아니라, 가스켓 중간부의 한정된 공간 내에서 요구되는 수의 채널들(211~215)을 적절히 수용시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 도시되는 바와 같이, 하나의 가스켓 그루브(231~233) 당 두 개의 제2 채널(211/212, 212/214, 214/215)이 좌우로 배치되어 있는데, 가스켓 그루브(231~233)와 그 채널들(211, 212, 214, 215) 사이 웹의 최소두께(t3)는 모두 서로 동일하다. 이는 균일한 변형 및 하중 전달에 유리하다.

도 3에서 각 가스켓 그루브(231~233) 위에 형성된 웹의 형상 구조는 전술한 바와 같이 실링면의 압축 하중을 하부의 레그들(221~224)로 분산시켜 전달하는데 이에 대해 자세히 설명한다.

먼저, 제1 가스켓 그루브(231)의 중앙 상부에 제1 채널(211)과 제2 채널(212) 사이에 형성된 웹의 하단이 위치하는데, 상기 웹은 위로 갈수록 오른쪽으로 경사진다. 제3 가스켓 그루브(233)의 중앙 상부에는 제4 채널(214)과 제5 채널(215) 사이에 형성된 웹의 하단이 위치하는데, 그 웹은 위로 갈수록 왼쪽으로 경사진다.

상기 웹 구조들은 실링면의 압축 하중을 사선으로 하방 전달하며 그와 같이 전달된 하중은 제1 가스켓 그루브(231) 및 제3 가스켓 그루브(233)의 각 중앙 상부에서 좌우로 분산되어 인접한 레그들(221/222, 223/224)로 전달된다.

제2 가스켓 그루브(232) 중앙 상부에는 제3 채널(213) 주위로 V자형 웹 구조가 있으며, 그 V자형 웹구조의 하부에 위로 볼록한 역 U자형 곡면 웹 구조가 형성되어 있다. V자형 웹 구조에 의한 집중 하중은 하부의 역 U자형 웹 구조에 의해 완화되어 제2 레그(222) 및 제3 레그(223)로 전달되게 된다.

한편, 제1 레그(221)와 제4 레그(224)는 각각 바깥 방향으로 벌려진 구조를 가지며, 도 4와 같이 세그먼트 그루브(11)에 설치될 때 안쪽으로 수축되게 된다. 제1 레그(221)와 제4 레그(224)는 설치될 때 안쪽으로 회전 변형(δ)되어 설치되므로, 설치된 후에 탄성 복원력에 의해 세그먼트 그루브(11)의 사이드면과 더욱 밀착되게 된다.

제1 레그(221)와 제4 레그(224)는 설치시에 안쪽으로 회전 변형되므로 설치 전의 그 바닥면들은 수평면에 대해 일정한 각도(α)를 가지고 바깥 방향으로 경사져 있다.

또한, 제1 레그(221)와 제4 레그(224)의 각각의 바깥 측 외면에는 고정강화부(260)가 포함된다.

고정강화부(260)는 복수의 홈(261)과 복수의 돌기(262)를 포함한다. 그리고, 돌기(262)들은 그 꼭지점이 상향으로 편심된 삼각형 형상들로서 톱니 형상을 가진다.

이러한 돌기(262)들의 끝단은 상대적으로 얇기 때문에 유연하게 변형될 수 있다. 그래서, 고정강화부(260)의 돌기(262)들 단부가 세그먼트 그루브(11)의 사이드면과 최외곽 레그(221, 224)의 외면 사이의 틈을 메워 그 밀착력을 더욱 강화시키게 된다.

또한, 고정강화부(260)의 홈(261)들에는 지수 가스켓(200)을 세그먼트 그루브(11)에 본딩 시킬 때 그 본드가 함유될 수 있는 공간을 제공하기 때문에 접착력을 더욱 강화시키는 역할을 한다.

본 실시예의 지수 가스켓(200)은 또한 실링면(250)에 수팽창 지수재(251)가 포함된다. 실링면(250)이 수팽창 지수재(251)로 형성되고 그 이외 부분은 EPDM 고무로 형성된다. 실링면(250)에 수팽창 지수재(251)를 포함하기 때문에 실링면(250)과 실링면(250) 사이에 틈이 발생하여 물의 침입이 발생하더라도 수팽창 지수재(251)가 팽창하여 물의 침입을 저지하게 된다.

이러한 수팽창 지수재(251)의 재질은 종래에 잘 알려져 있으므로 재질과 관련된 상세한 설명은 생략한다.

실링면(250)에 수팽창 지수재(251)를 형성함에 있어서는 EPDM 고무 재질 부분과 수팽창 지수재(251) 부분을 함께 사출성형함으로써 지수 가스켓(200)에 일체적으로 형성되도록 할 수 있다.

1 : 터널벽 10 : 터널벽 세그먼트
11 : 세그먼트 그루브 200 : 지수 가스켓
211 ~ 215 : 채널 221~224 : 레그
231~233 : 가스켓 그루브 250 : 실링면 (상면)
251 : 수팽창 지수재 260 : 고정강화부
261 : 홈 261 : 돌기

Claims

TBM 또는 쉴드 머신으로 굴착하면서 굴착된 벽면에 설치되어 터널벽을 형성하는 복수의 세그먼트 중 적어도 일부 세그먼트 각각의 4개 사이드면들에 형성되되, 바닥면과 상기 바닥면 양측에 형성된 한 쌍의 사이드면을 포함하여 형성된 세그먼트 그루브에 설치되어 세그먼트와 세그먼트 사이로의 침수를 막으며, 수축 가능한 EPDM 고무로 만들어진 터널용 지수 가스켓에 있어서,
외면의 전체 형상은 육각형으로 형상되고, 실링면인 상면을 포함하는 상부와 복수의 채널들이 형성된 중간부와 복수의 레그와 복수의 가스켓 그루브를 포함하는 하부를 포함하여 구성되되, 상기 상부의 상면의 넓이는 상기 하부의 바닥면의 넓이보다 작으며,
상기 중간부에 형성된 상기 복수의 채널들은 가장 좌측에 위치하는 제1 채널과, 가장 우측에 위치하는 제5 채널과, 상기 제1 채널 및 제5 채널 사이에 위치하는 제2 채널 및 제4 채널과, 상기 제2 채널 및 제4 채널 사이에 위치하는 제3 채널을 포함하되, 상기 제1 채널과 상기 제2 채널 사이 웹 두께와 상기 제4 채널과 상기 제5 채널 사이 웹 두께는 동일하며, 상기 제2 채널과 상기 제3 채널 사이 웹 두께와 상기 제3 채널과 상기 제4 채널 사이 웹 두께가 동일하고,
상기 복수의 레그들은 각각 위로 갈수록 폭이 크게 형성되며, 가장 좌측에 위치하는 제1 레그와 가장 우측에 위치하는 제4 레그와 상기 제1 레그 및 제4 레그 사이에 위치하는 제2 레그 및 제3 레그를 포함하되, 상기 제1 레그의 하단 외측 모서리와 상기 제4 레그의 하단 외측 모서리 사이의 넓이(W)는 상기 세그먼트 그루브의 바닥면 넓이(Ws)보다 더 크게 형성되며,
상기 제1 레그의 바깥측 외면과 제4 레그의 바깥측 외면의 각 외면에 상하로 형성된 2 이상의 홈과, 상기 홈과 홈 사이에 돌출 형성되며 단부로 갈수록 얇게 형성되어 상기 세그먼트 그루브의 각 사이드면에 유연하게 밀착되는 적어도 하나의 돌기를 포함하는 고정강화부
를 포함하여 구성되되,
상기 세그먼트 그루브에 설치될 때, 상기 넓이(W)가 상기 그루브 바닥면 넓이(Ws)가 되도록, 상기 제1 레그와 상기 제4 레그가 서로를 향하여 압축된 채로 설치됨에 따라 상기 제1 레그와 상기 제4 레그의 상기 고정강화부가 상기 세그먼트 그루브의 상기 한 쌍의 사이드면에 강하게 밀착되어 설치되며,
상기 제1 레그와 제4 레그 각각은 그 바닥면이 상기 세그먼트 그루브 바닥변에 대해 경사지며 서로 멀어지는 방향으로 벌려진 형태로 형성되어, 상기 세그먼트 그루브에 설치될 때 상기 넓이(W)가 상기 세그먼트 그루브 바닥면 넓이(Ws)가 되도록 서로 가까워지는 방향으로 수축 변형되어 설치됨에 따라 상기 제1 레그 및 제4 레그의 상기 경사진 각각의 바닥면은 상기 세그먼트 그루브의 바닥면에 안착되는 TBM 터널용 지수 가스켓.
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제1 항에 있어서,
상기 복수의 가스켓 그루브들은 가장 좌측에 위치하는 제1 가스켓 그루브와 중간에 위치하는 제2 가스켓 그루브와 가장 우측에 위치하는 제3 가스켓 그루브를 포함하되, 상기 그루브들 각각은 상부는 위로 볼록한 곡면형상이며, 하부는 아래로 갈수록 넓게 벌려진 형상을 가지며,
상기 제2 채널은 상기 제2 레그 중앙 상부에 위치하고, 상기 제4 채널은 상기 제3 레그 중앙 상부에 위치하며, 상기 제3 채널은 상기 제2 가스켓 그루브 중앙 상부에 위치하되, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과 상기 제1 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들과 상기 제2 채널 및 상기 제4 채널과 상기 제2 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들과 제4 채널 및 상기 제5 채널과 상기 제3 가스켓 그루브 사이에 위치하는 각각의 웹의 두께들은 모두 동일한 것을 특징으로 하는 TBM 터널용 지수 가스켓.
제3 항에 있어서,
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 사이의 웹은 하단이 상기 제1 가스켓 그루브의 중앙을 항하도록 경사져 형성되고, 상기 제4 채널 및 상기 제5 채널 사이의 웹은 하단이 상기 제3 가스켓 그루브의 중앙을 항햐도록 경사져 형성되며, 상기 제2 채널과 상기 제3 채널 사이의 웹과 상기 제3 채널 및 상기 제4 채널 사이의 웹은 서로 V자 형상이 되어 상기 제2 가스켓 그루브 중앙 상부에서 만나면서 상기 제2 채널 및 상기 제4 채널과 상기 제2 가스켓 그루브 사이에 형성된 웹들과 연결되는 것을 특징으로 하는 TBM 터널용 지수 가스켓.
제1 항에 있어서,
상기 제1 채널과 상기 제5 채널은 서로 대칭적으로 형상되며, 상기 제2 채널 및 제4 채널은 물방울 또는 전구 형상을 가지고 서로 대칭적으로 형상되며, 상기 제3 채널은 역 삼각형 형상을 가지며 상기 채널들 중 크기가 가장 작은 것을 특징으로 하는 TBM 터널용 지수 가스켓.
제 1항에 있어서,
상기 실링면은 수팽창 지수재가 설치되되, 상기 수팽창 지수재와 상기 EPDM 고무 재질은 동시에 사출 성형되어 만들어지는 것을 특징으로 하는 TBM 터널용 지수 가스켓.