KR101832316B1 - 해중터널의 시공장치 및 그 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 시공하는 시공장치로서,
상기 해중터널의 시공이 가능하도록 해중으로 콘크리트를 배출시키는 콘크리트 타설유닛; 상기 콘크리트 타설유닛과 한 조를 이루면서 상기 콘크리트 타설유닛에서 배출되는 콘크리트에 설정된 간격으로 강재를 배치하여 상기 해중터널의 인장강도를 보강시키는 강재배출기; 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 각각의 재료를 공급하는 재료공급기; 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설치되며 상기 해중터널의 시공에 따라서 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 이동시키는 이동유닛; 및 상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성되어,
컨트롤러의 제어에 의해 콘크리트 타설유닛의 콘크리트가 타설되는 3D 프린터와 강재배출기를 이용하여 해중에서도 콘크리트 구조물의 시공이 가능하다.

Description

해중터널의 시공장치 및 그 공법{UNDERSEA TUNNEL CONSTRUCTION OF THE APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 해중터널의 시공장치 및 그 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 별도의 거푸집이 필요없고 단기일 내에 시공이 가능한 해중터널의 시공장치 및 그 공법에 관한 것이다.

해양 바닥지반을 뚫고 지나가는 해저터널이나 강, 하천 바닥지반을 뚫고 지나가는 하저터널과 같이 지하를 직접 뚫고 지나가는 지중터널을 시공하는 종래의 방법으로서는, 주로 재래의 TBM(Tunnel Boring Machine)이나 발파에 의해 굴착하고, 그 굴착 내면에 1차 및 2차 콘크리트 라이닝을 포설하는 시공 방법을 사용한다.

이는 한쪽 육상의 터널입구로부터 반대쪽 육상의 터널출구 끝까지 한쪽 방향으로 굴착해나가면서 콘크리트 라이닝을 포설하는 것이기 때문에, 지중터널의 연장길이가 길어질수록 라이닝용 콘크리트 레미콘의 반입이나 굴착암석의 반출 등의 어려움이 있고, 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 일일이 설치하여야 하며, 콘크리트의 추가적인 양생 기간도 필요할 뿐만 아니라, 노반이나 내부 시설도 모두 추가적인 공정으로 시설해야 함으로써 전체 터널시공의 공기와 터널 공사비가 기하급수적으로 늘어난다.

또한, 종래의 지중터널은 그 노선이 지진단층을 통과하여 지나갈 때는 지진발생시 터널의 라이닝이 파괴되면서 터널 안에 물이 찰 수가 있다. 이럴 경우 파괴된 라이닝을 복구할 방법이 거의 없다는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위한 예가 선행기술 대한민국 특허출원 제10-2008-0126059호 `연속압출공법을 이용한 지중터널 및 그의 시공방법`에서 개시 되었다.

종래기술은 한쪽 육상의 터널입구로부터 지중으로 굴착구를 굴착해 들어가고; 이와 병행하여, 육상의 터널입구에 설치된 제작장에서 튜브 터널 유닛들을 상기 굴착구와는 별개로 제작하여 연속적으로 잇대어 가면서 상기 굴착구 안으로 밀어 넣어 튜브 터널 본체를 압출하며, 한쪽 육상의 입구로부터 반대편 육상의 터널출구까지 상기 굴착구와 튜브 터널 본체가 관통할 때까지 상기 굴착구의 굴착과 상기 튜브 터널 본체의 압출을 계속적으로 수행함으로써 상기 굴착구 안에 별개로 제작된 튜브 터널 본체가 굴착구 내벽으로부터 간격을 유지하여 설치된 형태의 지중터널 및 그 시공방법이 제공된다.

이러한 종래기술은 굴착구와 튜브 터널 본체를 별개로 형성하는데, 튜브 터널 본체를 미리 터널 밖에서 단계별로 제작하여 잇대어가면서 굴착구 안으로 연속 압출함으로써 콘크리트 레미콘의 반입 등의 복잡한 공정이 필요 없고 시공이 쉽고, 전체 터널시공의 공사기간과 공사비를 획기적으로 줄일 수 있으며, 튜브 터널 유닛을 지진 등에 의한 굴착면의 변형과 파괴로부터 격리시켜 구조적인 안정을 도모한 것이다.

한편, 해중에서 해중터널과 같은 콘크리트 구조물을 건설할 경우에는 상당히 많은 제약들이 따르는데, 예를 들어 거푸집의 사용문제 콘크리트의 양생문제 등 크고 작은 문제들에 직면하게 된다.

따라서, 별도의 거푸집를 사용할 필요가 없으며 콘크리트의 급속한 양생을 유도하고 인장력을 보강할 수 있는 시공장치나 시공방법들에 관한 수요가 꾸준히 증가하고 있으며, 이에 대한 연구 또한 활발히 진행중에 있는 실정이다.

대한민국 공개특허번호 제10-2010-0067478호(발명의 명칭: 연속압출공법을 이용한 지중터널 및 그의 시공방법)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 해중에서도 콘크리트 구조물의 시공이 가능하도록 수중에서 콘크리트 타설과 강재의 배출이 가능한 기능이 구비된 해중터널 시공장치 및 그 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 별도의 거푸집이 필요없이 콘크리트 구조물의 설정된 형상을 유도하는 기능이 구비된 해중터널 시공장치 및 그 공법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 콘크리트 구조물의 인장력을 보강하도록 하는 기능이 구비된 해중터널 시공장치 및 그 공법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 수중환경에서 콘크리트의 급속한 양생이 가능하도록 하는 기능이 구비된 해중터널 시공장치 및 그 공법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해중터널 시공장치는, 해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 시공하는 시공장치로서, 상기 해중터널의 시공이 가능하도록 해중으로 콘크리트를 배출시키는 콘크리트 타설유닛; 상기 콘크리트 타설유닛과 한 조를 이루면서 상기 콘크리트 타설유닛에서 배출되는 콘크리트에 설정된 간격으로 강재를 배치하여 상기 해중터널의 인장강도를 보강시키는 강재배출기; 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 각각의 재료를 공급하는 재료공급기; 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설치되며 상기 해중터널의 시공에 따라서 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 이동시키는 이동유닛; 및 상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 타설유닛은, 상기 재료공급기로부터 공급된 콘크리트를 상기 컨트롤러의 제어에 의해 설정된 모양으로 출력시키는 3D 프린터; 및 상기 3D 프린터에 연결되어 콘크리트를 배출시키는 배출노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동유닛은, 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설정된 길이로 돌출 설치되며 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 회전시키는 회전부재; 상기 회전부재의 하부에 설치되며 말단에는 바퀴가 장착되어 있어서 해중터널의 내면에 접촉되며 상기 회전부재를 지지하는 적어도 하나의 지지부재; 및 상기 회전부재에 구비되며 상기 회전부재를 회전시키고 상기 바퀴를 구동시켜서 상기 회전부재를 이동시키는 동력을 제공하는 구동부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동유닛은, 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설치되는 전차; 상기 전차가 내부에 이동가능하게 장착되는 레일이 구비되며 시공되는 해중터널의 내외주면을 감싸면서 해중터널의 모양을 형성시키는 원형의 강재로 제작되는 가이드프레임; 및 상기 가이드프레임의 움직임을 제어하여 시공이 완성된 부분의 해중터널로부터 상기 가이드프레임을 잭이나 스크루를 이용하여 이동시키는 프레임 운반부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 재료공급기에 공급되는 콘크리트는 상기 해중터널의 인장력을 보강시키기 위해서 섬유질의 재료를 혼합시킨 섬유보강콘크리트일 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 타설유닛은, 상기 배출노즐과 동일한 구성으로 일부분에 설치되며 상기 해중터널에 사용되는 콘크리트의 응결시간을 촉진시키는 급결제가 공급되는 급결제 공급노즐을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 강재배출기는, 봉형상의 수직재나 철근형상의 수평재를 서로 시간을 두고 설정된 간격으로 배출할 수 있다.

전술한 해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 건설하는 시공장치로 해중터널을 시공하는 공법에 있어서, 지상에 설치되는 재료공급기에 콘크리트와 철근을 주입하여 해중터널을 건설하기 위해 콘크리트 타설유닛과 강재배출기에 각각의 재료를 공급하는 재료공급단계; 상기 재료공급단계에서 상기 재료공급기에 공급된 재료 중에서 콘크리트를 상기 콘크리트 타설유닛을 통해서 배출하여 해중에서 터널을 시공하는 콘크리트 타설단계; 상기 재료공급단계에서 상기 재료공급기에 공급된 재료 중에서 강재를 상기 강재배출기를 통해서 배출하여 해중에서 터널을 시공시에 인장력을 보강하는 강재배출단계; 및 상기 콘크리트 타설단계 및 상기 강재배출단계를 통해서 시공된 해중터널의 구간을 이동하면서 시공이 가능하도록 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 이동시키는 이송단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 타설단계는, 상기 해중터널에 사용되는 콘크리트의 인장력을 보강시킨 섬유보강콘크리트를 사용하여 시공할 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 타설단계는, 상기 해중터널에 사용되는 콘크리트의 응결시간을 촉진시키는 급결제를 사용하여 시공할 수 있다.

또한, 상기 강재배출단계는, 봉형상의 수직재나 철근형상의 수평재를 서로 교대로 시간을 두고 설정된 간격으로 배출하여 시공할 수 있다.

본 발명의 해중터널 시공장치 및 그 공법은, 컨트롤러의 제어에 의해 콘크리트 타설유닛의 콘크리트가 타설되는 3D 프린터와 강재배출기를 이용하여 해중에서도 콘크리트 구조물의 시공이 가능하다.

또한, 지지부재를 통해 지지되거나 가이드프레임 방식의 이동유닛을 이용하여 별도의 거푸집이 필요없이 콘크리트 구조물을 설정된 형상으로 시공이 가능하다.

또한, 섬유보강콘리트를 사용하여 콘크리트 구조물의 인장력을 보강할 수 있다.

또한, 급결제를 콘크리트 타설시에 혼합하여 수중환경에서 콘크리트의 급속한 양생이 가능하여 수중에서 원활한 양생을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널 시공장치의 이동유닛을 나타낸 개념도.
도 2는 상기 이동유닛의 다른 실시예를 나타낸 개념도.
도 3은 상기 컨트롤러가 상기 시공장치를 제어하는 블록도.
도 4는 상기 콘크리트 타설유닛의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 상기 이동유닛의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 다른 실시예의 상기 이동유닛의 구성을 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널 시공방법치의 순서도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다.　이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.　본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.　예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.　또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.　따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.　도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널 시공장치의 이동유닛을 나타낸 개념도이고, 도 2는 상기 이동유닛의 다른 실시예를 나타낸 개념도이며, 도 3은 상기 컨트롤러가 상기 시공장치를 제어하는 블록도이고, 도 4는 상기 콘크리트 타설유닛의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5는 상기 이동유닛의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 6은 다른 실시예의 상기 이동유닛의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널 시공방법치의 순서도이다.

도 1내지 도 7에 보인 바와 같이, 해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 시공하는 시공장치로서, 본 발명은 콘크리트 타설유닛(100), 강재배출기(200), 재료공급기(300), 이동유닛(400) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.

상기 콘크리트 타설유닛(100)은 해중터널(30)의 시공이 가능하도록 해중으로 콘크리트를 배출시킬 수 있다.

콘크리트 타설유닛(100)은 3D 프린터(110)와 배출노즐(120)을 포함할 수 있다.

상기 3D 프린터(110)는 재료공급기(300)로부터 공급된 콘크리트를 컨트롤러(500)의 제어에 의해 설정된 모양으로 출력시킬 수 있다.

상기 배출노즐(120)은 3D 프린터(110)에 연결되어 콘크리트를 배출시킬 수 있다.

여기서, 3D 프린터(110)는 2D 프린터가 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 물품을 만들어내는 기계로서, 잉크젯프린터에서 디지털화된 파일이 전송되면 잉크를 종이 표면에 분사하여 2D 이미지(활자나 그림)를 인쇄하는 원리로, 2D 프린터는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)으로만 운동하지만, 3D 프린터(110)는 여기에 상하(z축) 운동을 더하여 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체 물품을 만들어낸다.

입체 형태를 만드는 방식에 따라 크게 한 층씩 쌓아 올리는 적층형(첨가형 또는 쾌속조형 방식)과 큰 덩어리를 깎아가는 절삭형(컴퓨터 수치제어 조각 방식)으로 구분할 수 있다.

적층형은 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 0.01~0.08㎜의 층(레이어)으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식으로 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 채색을 동시에 진행할 수 있다.

절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아내 입체 형상을 만들어내는 방식으로 적층형에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 많이 소모되고 컵처럼 안쪽이 파인 모양은 제작하기 어려우며 채색 작업을 따로 해야 하는 것이 단점이다.

3D 프린터(110)는 본래 기업에서 어떤 물건을 제품화하기 전에 시제품을 만들기 위한 용도로 개발되었으며, 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론과 금속 소재로 범위가 확장되었고, 산업용 시제품뿐만 아니라 여러 방면에서 상용화 단계로 진입하고 있다.

상기 강재배출기(200)는 콘크리트 타설유닛(100)과 한 조를 이루면서 콘크리트 타설유닛(100)에서 배출되는 콘크리트에 설정된 간격으로 강재를 배치하여 해중터널(30)의 인장강도를 보강시킬 수 있다.

강재배출기(200)는 봉형상의 수직재나 철근형상의 수평재를 서로 시간을 두고 설정된 간격으로 배출할 수 있다.

구체적으로, 강재배출기(200)는 컨트롤러(500)의 제어에 의해 설정된 길이의 강재로 제작되어 해중터널(30)의 길이방향을 따라 설정된 간격으로 삽입되어 해중터널(30)의 인장강도를 보강하는 봉형상의 강재와, 상기 봉형상의 강재들을 둘러싸고 봉형상의 강재들을 고정시켜 주면서 상기 봉형상의 강재와 함께 해중터널(30)의 인장강도를 보강해 주는 철근이 설정된 시간과 간격을 두고 교대로 배출할 수 있다.

상기 재료공급기(300)는 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)에 연결되어 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)에 각각의 재료를 공급할 수 있다.

재료공급기(300)에 공급되는 콘크리트는 해중터널(30)의 인장력을 보강시키기 위해서 섬유질의 재료를 혼합시킨 섬유보강콘크리트일 수 있다.

섬유보강콘크리트(fiber reinforced concrete, 纖維補强─)란, 콘크리트의 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성을 높이고 인성 및 내충격성을 개선할 목적으로 각종 섬유를 콘크리트 속에 균일하게 분산시킨 것으로, 사용되는 섬유로는 강섬유를 비롯해 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 나일론, 폴리에스터, 비닐론 등이 있다.

여기에 사용되는 섬유는 사용 목적에 따라 차이가 있으나 일반적으로 섬유와 시멘트 결합재 사이의 부착성이 좋아야 하고, 섬유의 인장강도가 높으며 내구성, 내열성 및 내후성이 뛰어나야 한다.

상기 이동유닛(400)은 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)가 설치되며 해중터널(30)의 시공에 따라서 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)를 이동시킬 수 있다.

본 발명의 이동유닛(400)은 두 가지의 방식을 통해 이동해가면서 해중터널(30)을 시공해 갈 수 있다,

우선, 하나의 방식으로, 이동유닛(400)은 회전부재(410), 지지부재(420) 및 구동부재(430)를 포함할 수 있다.

상기 회전부재(410)는 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)가 설정된 길이로 돌출 설치되며 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)를 회전시킬 수 있다.

상기 지지부재(420)는 적어도 하나 이상의 구성으로 회전부재(410)의 하부에 설치되며 말단에는 바퀴가 장착되어 있어서 해중터널(30)의 내면에 접촉되며 회전부재(410)를 지지할 수 있다.

상기 구동부재(430)는 회전부재(410)에 구비되며 회전부재(410)를 회전시키고 바퀴를 구동시켜서 회전부재(410)를 이동시키는 동력을 제공할 수 있다.

또 하나의 방식으로, 이동유닛(400)은 전차(440), 가이드프레임(450) 및 프레임 운반부재(460)를 포함할 수 있다.

상기 전차(440)는 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)가 설치될 수 있다.

상기 가이드프레임(450)은 원형의 장재로 제작되고 전차(440)가 내부에 이동가능하게 장착되는 레일이 구비되며 시공되는 해중터널(30)의 내외주면을 감싸면서 해중터널(30)의 모양을 형성시킬 수 있다.

상기 프레임 운반부재(460) 가이드프레임(450)의 움직임을 제어하여 시공이 완성된 부분의 해중터널(30)로부터 가이드프레임(450)을 잭이나 스크루를 이용하여 이동시킬 수 있다.

상기와 같은 방식으로는 슬라이딩 폼의 방식을 응용할 수 있다.

슬라이딩 폼(sliding form)은 활동 거푸집이라고도 하며, 굴뚝이나 사일로 등 평면형상이 일정하고 돌출부가 없는 높은 구조물에서 사용는 방식으로서, 거푸집의 높이는 약 1.2m이고, 거푸집을 잭과 지지로드로 설치하고 요오크(york)로 서서히 끌어올리며 콘크리트를 부어넣기 때문에 공기(工期)를 단축이 가능하고, 연속 타설로 콘크리트의 일체성을 확보할 수 있으며 이음이 없어 수밀성이 높은 구조물을 만들 수 있다.

상기 컨트롤러(500)는 콘크리트 타설유닛(100), 강재배출기(200), 재료공급기(300) 및 이동유닛(400)에 연결되어 콘크리트 타설유닛(100), 강재배출기(200), 재료공급기(300) 및 이동유닛(400)의 작동을 제어할 수 있다.

콘크리트 타설유닛(100)은 급결제 공급노즐(130)을 더 포함할 수 있다.

상기 급결제 공급노즐(130)은 배출노즐(120)과 동일한 구성으로 콘크리트 타설유닛(100)의 일부분에 설치되며 해중터널(30)에 사용되는 콘크리트의 응결시간을 촉진시키는 급결제가 공급될 수 있다.

급결제(accelerating agent, 急結劑)란, 시멘트의 응결을 촉진하기 위하여 가하는 약제로 일반적으로 염화 칼슘, 물 유리, 탄산 나트륨, 규소 불산염류 등이 있다.

해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 건설하는 시공장치로 해중터널을 시공하는 공법에 있어서, 본 발명은 재료공급단계(S100), 콘크리트 타설단계(S200), 강재배출단계(S300) 및 이송단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 재료공급단계(S100)에서는 지상에 설치되는 재료공급기(300)에 콘크리트와 철근을 주입하여 해중터널(30)을 건설하기 위해 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)에 각각의 재료를 공급하는 단계이다.

구체적으로, 컨트롤러(500)의 제어에 의해 재료공급기(300)에 봉형상의 강재, 띠철근과 콘크리트를 각각 주입하고 강재배출기(200)와 콘크리트 타설유닛(100)을 통해서 수중에서 배출하여 해중터널(30)의 시공이 가능하다.

상기 콘크리트 타설단계(S200)에서는 재료공급단계(S100)에서 재료공급기(300)에 공급된 재료 중에서 콘크리트를 콘크리트 타설유닛(100)을 통해서 배출하여 해중에서 터널을 시공하는 단계이다.

콘크리트 타설단계(S200)는 해중터널(30)에 사용되는 콘크리트의 인장력을 보강시킨 섬유보강콘크리트를 사용하여 시공할 수 있다.

또한, 콘크리트 타설단계(S200)는 해중터널(30)에 사용되는 콘크리트의 응결시간을 촉진시키는 급결제를 사용하여 시공할 수 있다.

상기 강재배출단계(S300)에서는 재료공급단계(S100)에서 재료공급기(300)에 공급된 재료 중에서 강재를 강재배출기(200)를 통해서 배출하여 해중에서 터널을 시공시에 인장력을 보강하는 단계이다.

강재배출단계(S200)는 봉형상의 수직재나 철근형상의 수평재를 서로 교대로 시간을 두고 설정된 간격으로 배출하여 시공할 수 있다.

상기 이송단계(S400)에서는 콘크리트 타설단계(S200) 및 강재배출단계(S300)를 통해서 시공된 해중터널(30)의 구간을 이동하면서 시공이 가능하도록 콘크리트 타설유닛(100)과 강재배출기(200)를 이동시키는 단계이다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

10 : 시공장치
30 : 해중터널
100 : 콘크리트 타설유닛
110 : 3D 프린터
120 : 배출노즐
130 : 급결제 공급노즐
200 : 강재배출기
300 : 재료공급기
400 : 이동유닛
410 : 회전부재
420 : 지지부재
430 : 구동부재
440 : 전차
450 : 가이드프레임
460 : 프레임 운반부재
500 : 컨트롤러

Claims (11)

1. 해중에서 철근콘크리트를 이용하여 해중터널을 시공하는 시공장치로서,
   상기 해중터널의 시공이 가능하도록 해중으로 콘크리트를 배출시키는 콘크리트 타설유닛;
   상기 콘크리트 타설유닛과 한 조를 이루면서 상기 콘크리트 타설유닛에서 배출되는 콘크리트에 설정된 간격으로 강재를 배치하여 상기 해중터널의 인장강도를 보강시키는 강재배출기;
   상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기에 각각의 재료를 공급하는 재료공급기;
   상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설치되며 상기 해중터널의 시공에 따라서 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 이동시키는 이동유닛; 및
   상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛에 연결되어 상기 콘크리트 타설유닛, 상기 강재배출기, 상기 재료공급기 및 상기 이동유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 콘크리트 타설유닛은,
   상기 재료공급기로부터 공급된 콘크리트를 상기 컨트롤러의 제어에 의해 설정된 모양으로 출력시키는 3D 프린터; 및
   상기 3D 프린터에 연결되어 콘크리트를 배출시키는 배출노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
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3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동유닛은,
   상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설정된 길이로 돌출 설치되며 상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기를 회전시키는 회전부재;
   상기 회전부재의 하부에 설치되며 말단에는 바퀴가 장착되어 있어서 해중터널의 내면에 접촉되며 상기 회전부재를 지지하는 적어도 하나의 지지부재; 및
   상기 회전부재에 구비되며 상기 회전부재를 회전시키고 상기 바퀴를 구동시켜서 상기 회전부재를 이동시키는 동력을 제공하는 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동유닛은,
   상기 콘크리트 타설유닛과 상기 강재배출기가 설치되는 전차;
   상기 전차가 내부에 이동가능하게 장착되는 레일이 구비되며 시공되는 해중터널의 내외주면을 감싸면서 해중터널의 모양을 형성시키는 원형의 강재로 제작되는 가이드프레임; 및
   상기 가이드프레임의 움직임을 제어하여 시공이 완성된 부분의 해중터널로부터 상기 가이드프레임을 잭이나 스크루를 이용하여 이동시키는 프레임 운반부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 재료공급기에 공급되는 콘크리트는 상기 해중터널의 인장력을 보강시키기 위해서 섬유질의 재료를 혼합시킨 섬유보강콘크리트인 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 콘크리트 타설유닛은,
   상기 배출노즐과 동일한 구성으로 일부분에 설치되며 상기 해중터널에 사용되는 콘크리트의 응결시간을 촉진시키는 급결제가 공급되는 급결제 공급노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 강재배출기는,
   봉형상의 수직재나 철근형상의 수평재를 서로 시간을 두고 설정된 간격으로 배출하는 것을 특징으로 하는 해중터널 시공장치.
   
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