KR101871997B1

KR101871997B1 - 세그먼트용 수팽창 지수구조

Info

Publication number: KR101871997B1
Application number: KR1020170178104A
Authority: KR
Inventors: 이인길
Original assignee: 대룡공업주식회사
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-08-02
Also published as: KR20180004048A

Abstract

본 발명은 터널 외부로부터 터널벽을 통해 터널 내부로 물이 침입하는 것을 방지하는 세그먼트용 수팽창 지수재에 관한 것으로 지수재의 하면에 돌기를 형성하여 고정용 접착제와 세그먼트에 형성된 그루브 사이에서 접착면을 확대하여 더욱 우수한 접착력을 가지는 효과가 있다.
또한, 세그먼트용 수팽창 지수재의 상면에 원형돌기부를 형성하여, 수팽창 지수재가 서로 맞닿을 때 압축력을 증가시켜 내수압 성능을 증대시키고 지하수에 의해 팽창된 지수재가 팽창되더라도 원래 위치에 고정될 수 있도록 하는 효과를 가진다.

Description

세그먼트용 수팽창 지수구조{Waterstopping Structure For Segment}

본 발명은 터널 외부로부터 터널벽을 통해 터널 내부로 물이 침입하는 것을 방지하는 세그먼트용 수팽창 지수구조에 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.

삭제

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.

현재 세그먼트에는 지하수를 차단하도록 지수재를 설치하는데 그 중 수팽창 지수재는 대부분이 공업용 접착제를 사용하여 세그먼트에 고정하고 있지만 계절과 현장상황 또는 작업자의 숙련도에 따라 접착력에 차이가 발생하며, 이로 인해 수팽창 지수재의 접착력이 일정하지 않아 지수성능을 저하시키는 등의 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

종래의 수팽창 지수재들은, 접착재를 통해 세그먼트에 고정설치 되고 있다. 그러나, 수팽창 지수재의 접착면과 세그먼트 그루브의 바닥면 각각의 평편도는 고르지 않기 때문에 지수재의 접착면과 그루브 바닥면 사이의 틈새가 불균일하게 존재하며, 이 때문에 접착력이 고르지 못하여 시간이 지남에 따라 접착 강도가 약한 부분들로 침수가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 수팽창 지수재의 접착면과 세그먼트 그루브의 바닥면 사이의 균일한 접착력이 달성되도록 하기 위한 개선된 구조의 수팽창 지수구조를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세그먼트용 수팽창 지수구조는 수팽창 지수재를 포함하며, 수팽창 지수재는 수팽창부와 비팽창 고무부를 포함한다.

수팽창부는 물에 접촉됨에 따라 그 부피가 팽창하는 수팽창 재질로 만들어지되, 그루브 바닥면에 접착되는 접착면인 하면과, 인접한 다른 수팽창 지수재와 서로 맞닿아 접촉하는 상면과, 세그먼트 그루브의 폭보다 작은 폭을 가지는 한 쌍의 측면과, 수팽창 지수재가 세그먼트의 코너부에서 밀착될 수 있도록 상면과 한 쌍의 측면을 각각 연결하는 한 쌍의 경사면과, 하면에 폭방향으로 일정간격으로 이격되어 세그먼트 바닥면을 향해 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되는 복수의 접착 돌기부를 포함한다.

비팽창 고무부는 수팽창부가 물에 의해 팽창할 때 수팽창부가 길이 방향 및 폭 방향으로 팽창되지 않도록 억제하여 수팽창부가 두께방향으로 팽창할 수 있도록 수팽창부의 하면에 매립되어 설치되며, 세그먼트의 바닥면에 접촉하는 하면에 복수의 접착 돌기부가 형성될 수 있다. 여기서, 세그먼트의 그루부의 바닥면에 있어서 적어도 수팽창 지수재가 안착되는 부분은 평탄하게 형성된다.

또한, 세그먼트용 수팽창 지수재는 수팽창부의 상면에 길이 방향으로 적어도 하나 이상 연장 형성되되, 편압을 발생 시키기 위한 원형 돌기부를 추가로 포함할 수 있다.

그리고, 세그먼트용 수팽창 지수재는 비팽창 고부부의 하면과 수팽창부의 하면에는 접착 강화 코팅제에 의해 코팅될 수 있다.

또한, 수팽창부는 물과의 접촉을 지연시키기 위해 수팽창부 표면에 지연제가 코팅될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 포함되는 세그먼트용 수팽창 지수재는 비팽창 고무부가 수팽창부의 양측면에 각각 설치된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 세그먼트용 수팽창 지수구조에 따르면, 지수재의 하면에 돌기를 형성하여 고정용 접착제와 세그먼트에 형성된 그루브의 평탄한 바닥면 사이에서 접착면을 확대하여 더욱 우수한 접착력을 가지는 효과가 있다.

접착 돌기부는 그 단부로 갈수록 폭이 작게 형성될 수 있으며, 이로 인해 단부는 그루브의 평탄한 바닥면에 닿아 압축됨에 따라 유연하게 변형될 수 있다. 예시적으로 상기 접착 돌기부는 그 단면이 삼각형 형상일 수 있다. 돌기부 단부의 이와 같은 유연한 특성 때문에 그루브 바닥면이 완전한 평면이 아니더라도 접착 돌기가 모두 그루브 바닥에 닿을 수 있으며, 이로 인해 접착력이 강화된다.

또한, 세그먼트용 수팽창 지수재의 상면에 원형돌기부를 형성하여, 수팽창 지수재가 서로 맞닿을 때 압축력을 증가시켜 내수압 성능을 증대시키고 지하수에 의해 팽창된 지수재가 팽창되더라도 원래 위치에 고정될 수 있도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 포함되는 수팽창 지수재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 수팽창 지수재가 세그먼트의 그루브에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 포함되는 수팽창 지수재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 수팽창 지수재가 세그먼트의 그루브에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수팽창 지수재에 형성된 접착돌기부의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세그먼트용 수팽창 지수구조에 대하여 살펴본다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예에 포함되는 수팽창 지수재의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 세그먼트의 그루브의 평탄한 바닥면에 설치된 수팽창 지수재를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수팽창 지수재에 형성된 접착돌기부의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 1, 2 및 5를 참조하여 설명한다.

세그먼트용 수팽창 지수재(100)는 수팽창부(110)와 비팽창 고무부(120)를 포함한다.

수팽창부(110)는 물에 접촉됨에 따라 그 부피가 팽창하는 수팽창 재질로 만들어진다.

수팽창부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 그루브(11)의 평탄한 바닥면에 접착되는 접착면인 하면(111)과, 인접한 다른 수팽창 지수재(100)와 서로 맞닿아 접촉하는 상면(112)으로 구성되며, 세그먼트(10) 그루브(11)의 폭보다 작은 폭을 가지는 한 쌍의 측면(113)으로 구성된다.

수팽창 지수재(100)는 세그먼트(10)의 둘레면에 형성된 그루브(11)에 고정 설치된다.

세그먼트(10)는 통상적으로 4개의 코너부를 가지며, 수패창 지수재(100)는 코너부에서 꺽어진 상태로 그루브(11)에 고정 설치된다. 이때 수팽창 지수재(100)가 코너부에서 90도로 꺽이게 되면 수팽창 지수재(100)의 탄성 변형 때문에 코너부에 완전히 밀착되지 못하게 된다. 따라서 수팽창 지수재(100)는 코너부에 완전히 밀착될 수 있도록 한 쌍의 측면(113)과 상면(112)을 경사면(114)으로 연결하는 것이 바람직하다. 경사면(114)이 없는 경우 측면(113)과 상면(112)이 만나는 모서리 부분에서의 변형으로 인해 수팽창 지수재(100)가 그루브(11)로부터 들뜨게 되는 문제가 있음이 확인되었으며, 경사면(114)는 이를 방지하여 접착력을 더욱 강화시키기 위한 것이다.

또한, 수팽창 지수재(100)는 하면에 폭방향으로 일정간격으로 이격되어 세그먼트(10) 바닥면을 향해 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되는 복수의 접착 돌기부(115)를 포함한다. 접착 돌기부(115)는 수팽창부(110)의 하면(111)과 수팽창부(110)에 매립된 비팽창 고무부(120)의 하면(117)에도 복수개가 형성될 수 있다.

비팽창 고무부(120)는 EPDM소재일 수 있으며, 수팽창부(110)가 물에 의해 팽창할 때 길이 방향 및 폭 방향으로 팽창되지 않도록 억제함으로써 수팽창부(110)가 두께방향으로만 팽창될 수 있도록 수팽창부(110)의 하면(111)에 매립되어 설치될 수 있다.

접착 돌기부(115)는 세그먼트(10)와 고정용 접착제와의 접착면적을 확대하는 효과를 가진다. 즉, 도 5의 (a)를 참조하면, 그루브(11)의 평탄한 바닥면은 제조상 완전한 평면으로 만들어지기 매우 어려우며(수팽창 지수재의 하면도 완전한 평면으로 만들어지기 매우 어려움), 그와 같이 필연적으로 울퉁불퉁한 세그먼트(10)의 그루브(11)의 바닥면에 수팽창 지수재(100)의 하면(111)은 세그먼트(10)의 그루브(11)에 완전히 밀착되지 못하고 틈(α)이 발생할 수 있다.

그러나, 도 5의 (b)를 참조하면 수팽창 지수재(100)의 하면(111)에 형성된 접착 돌기부(115)가 울퉁불퉁한 세그먼트(10)의 그루브(11) 표면에 맞게 유연하게 변형되어 그루브(11)에 균일하게 밀착되는 효과가 생기게 되며, 접착 돌기부(115)와 그루브(11)표면 사이(β)에 접착제가 충진됨으로써 접착력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 1을 참조하면 세그먼트(10)용 수팽창 지수재(100)는 수팽창부(110)의 상면(112)에 길이 방향으로 적어도 하나 이상 연장 형성되되, 편압을 발생 시키기 위한 원형 돌기부(116)를 추가로 포함할 수 있다. 원형 돌기부(116)는 수팽창 지수재(100)의 상면(112)에 길이방향으로 형성되고 폭 방향으로 일정간격(A)으로 이격되어 형성될 수 있다. 원형 돌기부(116)의 일정간격(A)은 도 2에서처럼 겹쳐질 수 있도록 원형 돌기부(116)의 폭(B)보다 큰 것이 바람직할 수 있다. 본 실시 예에서 원형 돌기부(116)는 도1에 도시된 바와 같이 수팽창부(110)와 일체로 형성 될 수 있다.

또한, 원형 돌기부(116)는 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 수팽창 지수재(100)가 서로 어긋난 상태로 맞닿을 때 누수가 되지 않도록 하며, 세그먼트(10)에 설치된 상태에서 수팽창 지수재(110)가 물에 의해 팽창될 때 위치가 변경되어 지수성능이 저하되는 등의 문제를 해결할 수 있다.

세그먼트(10)용 수팽창 지수재(100)는 비팽창 고부부(120)의 하면(117)과 수팽창부(110)의 하면(111)이 접착 강화 코팅제에 의해 코팅될 수 있다.

접착 강화 코팅제는, 한편으로는 표면에 코팅된 상태에서 수팽창 지수재(100)를 보호하는 역할을 하며, 다른 한편으로는 접착 시에 접착제와 작용하여 그 결합력을 높이는 역할을 한다. 이러한 접착 강화 코팅제는 이미 판매되고 있는 제품도 있으며, 잘 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

수팽창부(110)는 물과의 접촉을 지연시키기 위해 수팽창부(110) 표면에 지연제가 코팅될 수 있다.

지연제는 수팽창부(110)가 물에 접촉하여 팽창하는 것을 지연시키기 위한 것으로서, 수팽창 지수재(100) 분야에서 잘 알려져 있기 때문에 이 또한 상세한 설명은 생략한다.

제2실시예

도 3은 본 발명의 제2실시예에 포함되는 수팽창 지수재의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 세그먼트의 그루브에 설치된 수팽창 지수재를 도시한 도면이다. 도3 및 4를 참조하여 설명한다.

수팽창 지수재(200)는 마찬가지로 수팽창부(210)와 비팽창 고무부(215)를 포함한다.

수팽창부(210)는 물에 접촉됨에 따라 그 부피가 팽창하는 수팽창 재질로 만들어질 수 있다. 수팽창부(210)는 그루브(11)의 평탄한 바닥면에 접착되는 접착면인 하면(211)과, 인접한 다른 수팽창 지수재(200)와 서로 맞닿아 접촉하는 상면(212)으로 구성되며, 세그먼트(10) 그루브(11)의 폭보다 작은 폭을 가지는 한 쌍의 측면(216)으로 구성된다.

수팽창부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 하면(211)에 폭방향으로 일정간격으로 이격되어 세그먼트(10) 바닥면을 향해 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되는 복수의 접착 돌기부(213)를 포함할 수 있다.

비팽창 고무부(215)는 EPDM소재로 제작될 수 있으며, 수팽창부(210)가 물에 의해 팽창할 때 수팽창부(210)가 길이 방향 및 폭 방향으로 팽창되지 않도록 억제하여 수팽창부(210)가 두께방향으로 팽창할 수 있도록 수팽창부(210)의 양 측면(216)에 각각 설치된다. 비팽창 고무부(215)는 세그먼트(10)의 바닥면에 접촉하는 하면(217)에 복수의 접착 돌기부(213)가 형성될 수 있다.

접착 돌기부(213)는 세그먼트(10)와 고정용 접착제와의 접착면적을 확대하는 효과와 전술한 실시예의 경우와 마찬가지로 세그먼트(10)의 그루브(11) 표면에 균일하게 밀착되도록 하는 효과가 있다. 접착 돌기부(213)에 대한 효과는 제1 실시예에 언급한 접착 돌기부(115)와 작용 및 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

세그먼트(10)용 수팽창 지수재(200)는 수팽창부(210)의 상면에 길이 방향으로 적어도 하나 이상 연장 형성되되, 편압을 발생 시키기 위한 원형 돌기부(214)를 추가로 포함할 수 있다. 원형 돌기부(214)는 도 4에 도시된 바와 같이 수팽창 지수재(200)의 상면(212)에 길이방향으로 형성되고 폭 방향으로 일정간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 원형 돌기부(214)는 도1에 도시되고, 제1실시 예에 언급한 원형돌기부(116)와 형상이 동일 할 수 있고, 작용 및 효과 또한 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 제2실시예의 세그먼트(10)용 수팽창 지수재(200)는 제1실시예와 동일하게 비팽창 고부부(215)의 하면(217)과 수팽창부(210)의 하면(211)에는 접착 강화 코팅제에 의해 코팅될 수 있으며, 수팽창부(210)는 물과의 접촉을 지연시키기 위해 표면에 지연제가 코팅될 수 있다.

접착강화 코팅제와 지연제는 제1실시예와 동일한 것이 사용될 수 있고 종래에 잘 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 세그먼트
11: 그루브
100: 수팽창 지수재
110: 수팽창부
111: 수팽창부의 하면
112: 상면
113: 측면
114: 경사부
115: 접착 돌기부
116: 원형 돌기부
117: 비팽창 고무부의 하면
200: 수팽창 지수재
210: 수팽창부
211: 수팽창부의 하면
212: 상면
213: 접착 돌기부
214: 원형 돌기부
215: 비팽창 고무부
216: 측면
217: 비팽창 고무부의 하면

Claims

터널 굴착 기계로 굴착된 벽면에 설치되어 터널벽을 형성하는 복수의 세그먼트 중 적어도 일부 세그먼트 각각의 4개 사이드면에 형성된 세그먼트 그루브에 설치되어 세그먼트와 세그먼트 사이로의 침수를 막으며, 물에 의해 수팽창 가능한 세그먼트용 수팽창 지수재를 포함하는 세그먼트용 수팽창 지수구조에 있어서,
상기 세그먼트 그루브의 바닥면 중 적어도 상기 수팽창 지수재가 안착되는 부분은 평탄하며,
상기 수팽창 지수재는,
물에 접촉됨에 따라 그 부피가 팽창하는 수팽창 재질로 만들어지되, 상기 그루브 바닥면에 접착되는 접착면인 하면과, 인접한 다른 수팽창 지수재와 서로 맞닿아 접촉하는 상면을 포함하는 수팽창부; 및
상기 수팽창부가 물에 의해 팽창할 때 상기 수팽창부가 길이 방향 및 폭 방향으로 팽창되지 않도록 억제하여 상기 수팽창부가 두께방향으로 팽창할 수 있도록 상기 수팽창부의 하면에 매립되어 설치된 비팽창 고무부
를 포함하고,
상기 수팽창부는, 상기 하면에 폭방향으로 일정간격으로 이격되어 상기 세그먼트 그루브의 평탄한 바닥면을 향해 수직하게 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되며, 끝단부로 갈수록 점점 얇게 형성되어 상기 끝단부가 상기 그루브 바닥면에 대해 수직하게 접촉하며 눌려짐에 따라 상기 끝단부가 유연하게 수직 변형되어 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 밀착될 수 있고, 그와 같이 밀착된 후에 상기 하면과 상기 그루브의 평탄한 바닥면 사이에 접착제를 수용할 공간을 확보하는 복수의 접착 돌기부를 포함하며,
상기 비팽창 고무부는, 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 접촉하는 하면에 상기 그루브의 평탄한 바닥면을 향해 수직하게 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되고, 끝단부로 갈수록 점점 얇게 형성되어 상기 끝단부가 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 대해 수직하게 접촉하며 눌려짐에 따라 상기 끝단부가 유연하게 수직 변형되어 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 밀착될 수 있는 복수의 접착 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트용 수팽창 지수구조.
제1항에 있어서,
상기 수팽창부의 상면에 길이 방향으로 적어도 하나 이상 연장 형성되되, 편압을 발생 시키기 위한 원형 돌기부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트용 수팽창 지수구조.
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터널 굴착 기계로 굴착된 벽면에 설치되어 터널벽을 형성하는 복수의 세그먼트 중 적어도 일부 세그먼트 각각의 4개 사이드면에 형성된 세그먼트 그루브에 설치되어 세그먼트와 세그먼트 사이로의 침수를 막으며, 물에 의해 수팽창 가능한 세그먼트용 수팽창 지수재를 포함하는 세그먼트용 수팽창 지수구조에 있어서,
상기 세그먼트 그루브의 바닥면 중 적어도 상기 수팽창 지수재가 안착되는 부분은 평탄하며,
상기 수팽창 지수재는,
물에 접촉됨에 따라 그 부피가 팽창하는 수팽창 재질로 만들어지되, 상기 그루브 평탄한 바닥면에 접착되는 접착면인 하면과, 인접한 다른 수팽창 지수재와 서로 맞닿아 접촉하는 상면과, 상기 하면에 폭방향으로 일정간격으로 이격되어 상기 그루브의 평탄한 바닥면을 향해 수직하게 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되며, 끝단부로 갈수록 얇게 형성되어 상기 끝단부가 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 대해 수직하게 접촉하며 눌려짐에 따라 상기 끝단부가 유연하게 수직 변형되어 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 밀착될 수 있고, 그와 같이 밀착된 후에 상기 하면과 상기 그루브의 평탄한 바닥면 사이에 접착제를 수용할 공간을 확보하는 복수의 접착 돌기부를 포함하는 수팽창부; 및
상기 수팽창부가 물에 의해 팽창할 때 상기 수팽창부가 길이 방향 및 폭 방향으로 팽창되지 않도록 억제하여 상기 수팽창부가 두께방향으로 팽창할 수 있도록 상기 수팽창부의 양측면에 각각 설치되며, 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 접촉하는 하면에 상기 그루브의 평탄한 바닥면을 향해 수직하게 돌출되며 길이 방향으로 연장 형성되고, 끝단부로 갈수록 얇게 형성되어 상기 끝단부가 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 대해 수직하게 접촉하며 눌려짐에 따라 유연하게 수직 변형되어 상기 그루브의 평탄한 바닥면에 밀착될 수 있는 복수의 접착 돌기부가 형성된 비팽창 고무부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트용 수팽창 지수구조.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 비팽창 고무부의 하면과 상기 수팽창부의 하면에는 접착 강화 코팅제에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는 세그먼트용 수팽창 지수구조.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 수팽창부는 물과의 접촉을 지연시키기 위해 상기 수팽창부 표면에 지연제가 코팅되는 것을 특징으로 하는 세그먼트용 수팽창 지수구조.