KR102165152B1 - 내부 셀과 외부 셀의 순차적인 전진 구조의 이동식 드라이 독을 이용한 수중터널 시공방법 및 이에 의해 구축된 수중터널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중터널의 기시공(旣施工) 본체부 단부에, 외부 셀(outer shell)과 내부 셀(inner shell)로 이루어진 이동식 드라이 독(Movable Dry Dock)을 설치한 후, 외부 셀과 내부 셀을 순차적으로 수중터널의 진행방향으로 진출시키면서, 내부 셀의 방수처리된 내부작업공간에서 내외측 거푸집을 이용하여 본체 세그먼트를 현장타설 콘크리트 부재로 순차적으로 연속 제작하여 결합함으로써 수중터널을 시공하게 되는 "수중터널 시공방법 및 이러한 시공방법에 의해 구축된 수중터널"에 관한 것이다.
본 발명에서는 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 물이 채워지게 만드는 단계; 제2신축장치(32)를 신장시켜서 외부 셀(11)을 전방으로 진출시키는 단계; 및 제1신축장치(31)를 신장시켜서, 내부 셀(10)을 전방으로 진출시키는 단계를 포함함으로써, 제1,2수밀부에 수밀기능을 발휘하는 수밀부재만 설치하면 되고, 그에 따라 제1,2수밀부를 반력지지점으로 번갈아가면서 삼기 위한 체결장비가 전혀 필요 없으며, 그에 따라 구성 간소화 및 그에 따른 시공비용 절감의 효과를 발휘하게 된다.

Description

내부 셀과 외부 셀의 순차적인 전진 구조의 이동식 드라이 독을 이용한 수중터널 시공방법 및 이에 의해 구축된 수중터널{Constructing Method of Underwater Tunnel using Movable Dry Dock and In-situ Concrete Segments, and Underwater Tunnel Constructed by such Method}

본 발명은 차량이나 보행자가 통행할 수 있는 수중터널을 시공하는 방법과, 이러한 시공방법에 의해 구축된 수중터널에 관한 것으로서, 구체적으로는 수중터널의 기시공(旣施工) 본체부 단부에, 외부 셀(outer shell)과 내부 셀(inner shell)로 이루어진 이동식 드라이 독(Movable Dry Dock)을 설치한 후, 외부 셀과 내부 셀을 순차적으로 수중터널의 진행방향으로 진출시키면서, 내부 셀의 내측에 존재하는 방수처리된 내부작업공간에서 내외측 거푸집을 이용하여 본체 세그먼트를 현장타설 콘크리트 부재로 순차적으로 연속 제작하여 결합함으로써 수중터널을 시공하게 되는 "내부 셀과 외부 셀의 순차적인 전진 구조의 이동식 드라이 독을 이용한 수중터널 시공방법" 및 이러한 시공방법에 의해 구축된 "수중터널"에 관한 것이다.

차량이나 보행자의 통행을 위하여 물속에 구축되는 수중터널을 시공하는 방법으로서, 미국 특허 제4,444,526호에는 건조한 상태에서 작업을 수행할 수 있는 방수처리된 내부작업공간을 가지면서 전방으로 이동할 수 있는 드라이 독(Dry dock)을 수중터널의 기시공(旣施工) 본체 단부에 설치하고, 이러한 드라이 독을 이용하여 기시공 본체부에 새로운 본체 세그먼트를 연결하여 수중터널을 구축하는 기술이 개시되어 있다.

도 11에는 위 미국 특허 제4,444,526호의 종래 기술에서 제시한 드라이 독의 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있는데, 종래 기술의 드라이 독은 기시공 본체부(2)의 전방으로 작업자들이 건조한 상태로 작업할 수 있는 작업공간이 내부에 형성되도록 기시공 본체부(2)의 전방단부를 감싸서 설치되는 내부 셀(10)과, 상기 내부 셀(10)과 간격을 둔 채로 내부 셀(10)을 덮으면서 기시공 본체부(2)의 전방단부에 설치되는 외부 셀(11)을 포함하여 구성된다. 위 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서, 드라이 독은 외부 셀(11)의 전진 후 내부 셀(10)이 전진하는 방식으로 전방이동하게 되는데, 도 11에서 P로 표시된 부분이 강하게 체결되어 제1반력지지점을 이루도록 내부 셀(10)이 고정된 상태에서, 랙-피니언 장치(819)와 유압잭(820)의 작동에 의해 외부 셀(11)을 전방으로 밀어주게 된다(외부 셀 전방이동). 후속하여 제1반력지지점을 이루던 도 11의 P 부분은 내부 셀(10)이 슬라이딩 되도록 약하게 체결된 상태가 되는 반면에, 도 11에서 Q로 표시된 부분이 강하게 체결되어 제2반력지지점을 이루도록 외부 셀(11)이 고정된 상태에서, 랙-피니언 장치(819)와 유압잭(820)의 작동에 의해 내부 셀(10)을 전방으로 당겨주게 된다(내부 셀 전방이동). 후속하여 앞서 설명한 외부 셀 전방이동이 다시 진행되는데, 이 때, 외부 셀(11)이 슬라이딩되어 전방으로 밀려갈 수 있도록 하기 위하여, 제2반력지지점에 해당하던 도 11에서 Q로 표시된 부분은 다시 약하게 체결된 상태로 된다.

이와 같이, 위 미국 특허 제4,444,526호의 종래 기술에서는 외부 셀이 전방 진출할 때에는 제1반력지지점(도 11의 P부분)은 강하게 체결되지만 제2반력지지점(도 11의 Q부분)은 약하게 체결된 상태에 있어야 하고, 후속하여 내부 셀이 전방 진출할 때에는 이와 반대로 제2반력지지점(도 11의 Q부분)은 강하게 체결되지만 제1반력지지점(도 11의 P부분)은 약하게 체결된 상태에 있어야 하는 바, 제1반력지지점(도 11의 P부분)과 제2반력지지점(도 11의 Q부분)은 "내부 셀의 전방 진출할 때 발생하는 반력을 지지할 수 있도록 강하게 체결되는 상태"와 "외부 셀이 용이하게 슬라이딩 되어 전방 진출할 수 있을 정도로 약하게 체결되는 상태"가 번갈아가면서 반복되어야 하며, 이를 위해서는 별도의 복잡한 기계적인 장치와 제어가 필수적으로 구비되어야 하는 단점이 있다.

미국 등록특허 제4,444,526호(1984. 04. 24. 공고)

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 수중터널의 기시공(旣施工) 본체 단부에, 외부 셀(outer shell)과 내부 셀(inner shell)로 이루어진 이동식 드라이 독(Movable Dry Dock)을 설치한 후, 외부 셀과 내부 셀을 순차적으로 수중터널의 진행방향으로 진출시키면서, 내부 셀의 내측에 존재하는 방수처리된 내부작업공간에서 내외측 거푸집을 이용하여 본체 세그먼트를 현장타설 콘크리트 부재로 순차적으로 연속 제작하여 결합함으로써 수중터널을 시공하되, 내,외부 셀을 전방으로 전진시키기 위한 제1,2반력지지점을 교대로 강하게 체결하여 고정하기 위한 별도의 복잡한 기계적인 장치를 설치하지 않고서도, 단순히 수밀부재를 설치하는 것만으로도 내,외부 셀을 용이하게 슬라이딩시키면서 순차적으로 진출시킬 수 있도록 함으로써, 시공의 간소화를 달성하고, 이를 통해서 작업의 효율성을 향상시키고 시공비용을 크게 절감할 수 있는 새로운 수중터널 시공기술을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 차량이나 사람이 통행할 수 있는 중공을 가지도록 현장 타설 콘크리트로 제작되는 본체 세그먼트를 수중에서 전방으로 순차적으로 연결 설치하여 수중터널을 구축하는 수중터널 시공방법으로서, 본체 세그먼트의 시공이 완료된 기시공 본체부의 전방단부에, 작업자들이 건조한 상태로 작업할 수 있는 작업공간이 내부에 형성되도록 기시공 본체부의 전방단부를 감싸서 설치되는 내부 셀과, 상기 내부 셀과 간격을 둔 채로 내부 셀을 덮으면서 기시공 본체부의 전방단부에 설치되는 외부 셀을 포함하여 구성된 이동식 드라이 독이 이동가능하게 설치되며; 내부 셀의 후방 단부가 기시공 본체부의 외측면을 감싸는 제1수밀부와, 상기 제1수밀부의 후방에서 외부 셀의 후방 단부가 기시공 본체부의 외측면을 감싸는 제2수밀부에는, 각각 제1수밀부재와 제2수밀부재가 구비되며; 외부 셀의 내면과 내부 셀의 외면 사이에는 간격이 존재하여 중간공간이 형성되어 있고; 기시공 본체부의 내부에는 중앙빔을 구비한 중앙거치부재가 설치되는데, 중앙빔은 기시공 본체부의 내측면에 밀착되는 횡아암을 구비하고 있으며; 중앙거치부재에는 종방향으로 신축될 수 있는 제1신축장치가 구비되고, 제1신축장치는 내부 셀과 결합되어 있고, 외부 셀과 내부 셀은 종방향으로 신축될 수 있는 제2신축장치에 의해 연결되어 있으며; 내부 셀의 내부작업공간에서 기시공 본체부의 전방단부에 새로운 본체 세그먼트의 구축을 위한 외측 거푸집과 내측 거푸집을 설치하는 단계; 내,외측 거푸집 사이에 콘크리트를 현장타설하여, 새로운 본체 세그먼트를 일체로 연결하여 제작하는 단계; 내부 셀과 외부 셀 사이의 중간공간에 물을 채워서 제2수밀부의 수밀성을 유지한 채로 외부 셀이 슬라이딩될 수 있는 상태로 만드는 단계; 횡아암과 기시공 본체부가 밀착되어 있는 부분을 반력지지점으로 삼아서, 제2신축장치를 신장시켜서 외부 셀을 전방으로 진출시키는 단계; 횡아암과 기시공 본체부가 밀착되어 있는 부분을 반력지지점으로 삼아서, 제1신축장치를 신장시켜서, 내부 셀을 전방으로 진출시키는 단계; 및 새로운 본체 세그먼트의 구축을 위하여 외측 거푸집과 내측 거푸집을 전방으로 이동시켜 설치하는 단계를 포함하는 과정을 반복하여 수행함으로써, 수중터널을 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 수중터널 시공방법에서, 내부 셀을 전방 진출시키는 단계를 수행하기에 앞서, 내부 셀과 외부 셀 사이의 중간공간에 채워져 있던 물을 인위적으로 외부 셀의 밖으로 배수시켜서, 중간공간을 대기압 상태로 만드는 단계를 더 수행될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 위에서 서술한 본 발명에 따른 시공방법에 의해 구축된 수중터널이 제공된다.

본 발명에서는 새로운 본체 세그먼트가 현장타설 콘크리트에 의해 제작되므로, 기시공 본체부의 전방단부와 새로운 본체 세그먼트가 무조인트 형태로 서로 일체 연결되는 형태로 수중터널을 구축하게 되며, 그에 따라 본체 세그먼트간에 수밀성이 더욱 확실하게 보장되는 방식을 수중터널을 구축하게 되는 장점이 있다.

특히, 본 발명에서는 내,외부 셀을 포함하는 이동식 드라인 독을 이용하여 위와 같은 본체 세그먼트의 연속 구축 작업을 수행하게 되는데, 본 발명의 경우 내,외부 셀 각각이 기시공 본체부를 감싸게 되는 제1수밀부와 제2수밀부가, 이동식 드라이 독을 전방 진출시키는 과정에서 발생하는 반력을 지지하기 위한 반력지지점으로서 기능하지 않으며 단지 물이 유입되지 않도록 수밀성만 가지면서 오히려 내부 셀 또는 외부 셀이 슬라이딩 될 수 있는 정도의 체결만 만들어지면 충분하게 된다. 따라서 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서 필수적으로 요구되었던 "제1,2수밀부를 번갈아가면서 반력지지점으로 삼기 위한 체결장비 및 구성"이 전혀 필요 없게 되며, 그에 따라 구성 간소화, 그에 따른 시공비용 절감 및 공기단축이라는 매우 유리한 효과를 발휘하게 된다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 시공방법에 따라 이동식 드라이 독이 설치되어 있는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 횡방향의 반단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 시공방법에 따라 이동식 드라이 독 내부의 공간에서 기시공 본체부의 종방향 철근에 철근 커플러를 이용하여 신규 종방향 철근을 연결 배근하는 것을 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 횡방향 측단면도이다.
도 5는 도 4의 원 A부분에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 6 내지 도 10은 각각 도 4의 상태에 후속하여 본 발명의 시공방법을 수행하는 각 단계를 순차적으로 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 횡방향 측단면도이다.
도 11은 미국 특허 제4,444,526호의 종래 기술에서 제시한 드라이 독의 개략적인 횡방향 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 수중터널이 연장되는 방향을 "종방향"이라고 기재하는데, 특히 수중터널이 종방향으로 진행하면서 점차 구축되어 가는 방향을 "전방(前方)"이라고 기재하고, 이와 반대되는 방향을 "후방"이라고 기재한다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 시공방법의 일 실시예에 의해 수중터널을 구축하기 위하여 기(旣)시공 본체부(2)의 전방단부에 이동식 드라이 독(1)이 설치되어 있는 상태를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 횡방향의 반단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 상태를 보여주는 개략적인 횡방향 측단면도가 도시되어 있다. 도면에서 위,아래는 대칭이다.

본 발명에 따른 수중터널은, 종방향으로 소정 길이를 가지는 본체 세그먼트를 그 전방에서 순차적으로 수밀한 상태로 일체 연결함으로써 구축된다. 수중터널을 이루는 본체 세그먼트는 차량이나 사람이 통행할 수 있는 중공(中空)을 가지는 콘크리트 부재로 이루어진다. 본 발명에서는 수중터널을 시공함에 있어서, 방수처리에 의해 건조한 상태에서 작업을 수행할 수 있는 내부작업공간을 가지면서 전방으로 이동할 수 있는 이동식 드라이 독(Movable Dry dock)을 이용하여 현장타설 콘크리트 부재로 이루어진 본체 세그먼트를 연속적으로 설치하게 된다. 즉, 본 발명에서 본체 세그먼트의 시공이 완료된 구간의 끝단 즉, 기(旣)시공 본체부(2)의 전방단부에는 이동식 드라이 독(1)이 이동가능하게 설치되는 것이다.

이동식 드라이 독(1)은, 기시공 본체부(2)의 전방으로 작업자들이 건조한 상태로 작업할 수 있는 작업공간이 내부에 형성되도록 기시공 본체부(2)의 전방단부를 감싸서 설치되는 내부 셀(10)과, 상기 내부 셀(10)과 간격을 둔 채로 내부 셀(10)을 덮으면서 기시공 본체부(2)의 전방단부를 감싸도록 설치되는 외부 셀(11)을 포함하여 구성된다. 내부 셀(10)은 내부에 빈공간이 존재하는 부재로서, 내부 셀(10)의 후방 단부가 기시공 본체부(2)의 외측면을 수밀상태로 감싸게 되어 기시공 본체부(2)의 전방단부 앞쪽으로 내부작업공간을 형성하면서 기시공 본체부(2)의 전방단부에 설치된다.

내부 셀(10)의 후방 단부가 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸는 부분을 본 명세서 전체에서 편의상 "제1수밀부"라고 기재하는데, 제1수밀부에서 내부 셀(10)의 후방 단부 내면과 기시공 본체부(2)의 외측면 사이에는 고무, 가스켓 등과 같이 수밀성능을 발휘하는 제1수밀부재(61)가 설치되어 수밀한 상태를 이룬다. 외부 셀(11)은 내부 셀(10)의 전체를 감싸면서 기시공 본체부(2)의 전방단부에 설치되는데, 외부 셀(11)의 내면과 내부 셀(10)의 외면 사이에는 간격이 존재하여 중간공간(21)이 형성되어 있다. 외부 셀(11) 역시 그 후방 단부가 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸게 되는데, 편의상 외부 셀(11)의 후방 단부가 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸는 부분을 본 명세서 전체에서 편의상 "제2수밀부"라고 기재한다. 외부 셀(11)이 내부 셀(10)의 전체를 감싸게 되므로, 제2수밀부는 제1수밀부보다 더 후방에 위치한다. 제2수밀부에서도, 외부 셀(11)의 후방 단부 내면과 기시공 본체부(2)의 외측면 사이에는 고무, 가스켓 등과 같이 수밀성능을 발휘하는 제2수밀부재(62)가 설치되어 수밀한 상태를 이룬다.

본 발명의 제1수밀부와 제2수밀부는 각각 앞서 언급한 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서 제1반력지지점(도 11에서 P로 표시된 부분)과 제2반력지지점(도 11에서 Q로 표시된 부분)에 대응되는 위치이지만, 미국 특허 제4,444,526호와는 달리 반력지지점으로서 기능하지는 않는다. 앞서 살펴본 것처럼 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서 제1반력지지점은 외부 셀을 전방으로 진출시킬 때 발생하는 반력을 지지하는 지점에 해당하고 제2반력지지점은 내부 셀을 전방으로 진출시킬 때 발생하는 반력을 지지하는 지점에 해당한다. 따라서 미국 특허 제4,444,526호의 경우, 제1반력지지점에서는, 외부 셀을 전방 진출시킬 때 발생하는 반력을 지지할 수 있을 정도로, 내부 셀과 기시공 본체부가 매우 강하게 결합되어야 한다. 이 때, 제2반력지지점에서는, 외부 셀이 쉽게 슬라이딩될 수 있는 정도로 외부 셀과 기설 본체부가 약하게 결합되어야 한다. 반면에 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서 외부 셀의 전방 진출에 후속하여 내부 셀을 전방 진출시킬 경우에는, 앞서 설명한 것과 반대의 상태가 되어야 한다. 즉, 제2반력지지점에서 외부 셀과 기설 본체부는 반력을 지지할 수 있을 정도로 매우 강하게 결합되어야 하는 반면에, 제1반력지지점에서 내부 셀과 기설 본체부는 내부 셀이 쉽게 슬라이딩될 수 있는 정도로 약하게 결합되어야 하는 것이다.

이와 같이 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서는, 외부 셀이 전방진출할 때에는 제1반력지지점이 강하게 체결 고정되지만 제2반력지지점은 슬라이딩을 허용할 수 있을 정도로 약하게 체결된 상태에 있어야 하고, 후속하여 내부 셀이 전방 진출할 때에는 이와 반대로 제2반력지지점이 강하게 체결되어 고정되지만 제1반력지지점은 슬라이딩을 허용할 정도로 약하게 체결된 상태에 있어야 하는 바, 제1반력지지점(도 11의 P부분)과 제2반력지지점(도 11의 Q부분)은 "내부 셀의 전방 진출할 때 발생하는 반력을 지지할 수 있도록 강하게 체결되는 상태"와 "외부 셀이 용이하게 슬라이딩 되어 전방 진출할 수 있을 정도로 약하게 체결되는 상태"가 번갈아가면서 반복되어야 하며, 이를 위해서는 별도의 복잡한 기계적인 장치와 제어가 필요하게 되는 단점이 있다.

본 발명에서 제1수밀부와 제2수밀부는 각각 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서 제1반력지지점(도 11에서 P로 표시된 부분)과 제2반력지지점(도 11에서 Q로 표시된 부분)에 대응되는 위치이지만, 미국 특허 제4,444,526호와 달리, 제1수밀부와 제2수밀부는 반력지지점으로서 기능하지 않으며, 단지 물이 유입되지 않도록 수밀성만 가지면서 오히려 내부 셀 또는 외부 셀이 슬라이딩 될 수 있는 정도의 약한 체결만 만들어지면 충분하다. 즉, 본 발명의 제1수밀부와 제2수밀부에는, 미국 특허 제4,444,526호에서 요구되는 정도의 강한 체결이 필요한 것이 아니라, 오히려 수밀성을 유지하면서 슬라이딩을 허용하는 정도의 상대적으로 약한 정도의 밀착만이 필요한 것이다.

그러므로 본 발명은 미국 특허 제4,444,526호와 달리, 제1수밀부와 제2수밀부를 반력지지점으로 만들기 위한 강한 체결 고정 형성용 추가적인 외부 체결장치가 전혀 필요 없으며, 도면에 예시된 것처럼 단시 내,외부 셀(10, 11)의 후방 단부 내면과 기시공 본체부(2)의 외측면 사이에 수밀부재를 설치하는 것만으로도 충분한 바, 복잡한 기계장치 사용 배제를 통한 시공의 간소화를 이룰 수 있고, 이를 통해서 작업의 효율성을 향상시켜서 시공비용의 절감 및 공기 단축의 잇점을 가지게 된다.

본 발명에서는 내,외부 셀(10, 11)의 전방진출 작동, 그리고 본체 세그먼트를 위한 내측 거푸집(50)의 설치 작동 및 진출 작동을 위하여, 기시공 본체부(2)의 내부에는 중앙거치부재(3)가 설치된다. 도면에 예시된 것처럼, 중앙거치부재(3)는 종방향으로 소정 길이를 가지는 중앙빔(30)을 포함할 수 있다. 도면에 예시된 실시예의 경우, 중앙빔(30)의 배치를 위하여 중앙빔(30)에는 횡방향으로 연장된 횡아암(arm)(35)이 구비되어 있고, 횡아암(35)의 단부가 기시공 본체부(2)의 내면에 밀착되거나 또는 기타 다양한 방법으로 기시공 본체부(2)에 고정 지지됨으로써 중앙빔(30)이 기시공 본체부(2)의 내부 공간 중앙에 위치하는 구성을 가지고 있다. 즉, 도면에 예시된 실시예에서는 횡아암(35)은, 그 일단이 중앙빔(30)에 결합되고, 타단은 기시공 본체부의 내측면에 밀착되는 것이다. 본 발명에서는 후술하는 것처럼 내,외부 셀(10, 11)의 전방 진출시 발생하는 반력은 중앙빔(30) 및 횡아암(35)을 통해서 기시공 본체부(2)로 전달되어 지지된다. 도면에 예시된 실시예에서, 횡아암(35)의 단부에는 링형태의 밀착판(36)이 구비되어 있어서 밀착판(36)이 기시공 본체부(2)의 내측면에 밀착되어 있는데, 본 발명에서 밀착판(36)은 링형태에 한정되지 않는다.

본 발명에서는 후술하는 것처럼 기시공 본체부(2)에 연속하여 새로운 본체 세그먼트를 현장타설 콘크리트로 제작하게 되고, 이를 위해서 내측 거푸집(50)을 이용하게 되는데, 도면에 도시된 실시예의 경우, 내측 거푸집(50)은 작동아암(54)에 의해 중앙거치부재(3)에 결합되어 있으며, 작동아암(54)의 동작에 의해 본체 세그먼트의 제작을 위한 "타설위치" 또는 후술하는 철근커플러와 신규 종방향 철근을 설치할 수 있는 "탈형위치"로 이동하게 된다.

중앙거치부재(3)의 전방에는 내부 셀(10)을 전방으로 진출시키기 위한 제1신축장치(31)가 구비되어 있다. 제1신축장치(31)는 종방향으로 신축될 수 있는 부재로서, 중앙거치부재(3)와 내부 셀(10)은 제1신축장치(31)에 의해 연결되어 있다. 도면에 예시된 실시예에서는 제1신축장치(31)가 중앙거치부재(3)를 이루는 중앙빔(30)의 전방단부에 구비되어 있으며, 제1신축장치(31)의 전방단부에는 제1결합판(310)이 구비되어 있고, 제1결합판(310)이 내부 셀(10)과 일체화되어 있는 구성을 가지고 있다.

앞서 언급한 것처럼 외부 셀(11)의 내면과 내부 셀(10)의 외면 사이에는 간격이 존재하지만, 외부 셀(11)과 내부 셀(10)은 종방향으로 신축될 수 있는 제2신축장치(32)에 의해 연결되어 있다. 도면에 예시된 실시예에서는 제2신축장치(32)의 후방단부가 제1신축장치(31)의 제1결합판(310)과 결합되어 있는 구성을 가지고 있다.

기시공 본체부(2)에 상기한 본 발명의 이동식 드라이 독(1)이 설치된 상태에서, 이동식 드라이 독(1)의 내부작업공간에서는, 기시공 본체부(2)의 전방단부에 새로운 본체 세그먼트를 현장타설 콘크리트로 연속 시공하는 작업을 수행하게 된다. 즉, 기시공 본체부(2)에 연속 결합되는 새로운 본체 세그먼트는 이동식 드라이 독(1)의 내부공간에서 내,외측 거푸집을 이용하여 현장타설 콘크리트에 의해 제작되는 것이다.

도 4 및 도 6 내지 도 10에는 각각 본 발명에 따라 기시공 본체부(2)에 본 발명의 이동식 드라이 독(1)이 설치된 후 본체 세그먼트가 순차적으로 구축되는 과정을 보여주는 개략적인 횡방향 측단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 4의 원 A부분에 대한 개략적인 부분 확대도가 도시되어 있다.

우선 본 발명의 이동식 드라이 독(1)이 설치된 상태에서, 내부 셀(10)의 내부작업공간에서는 기시공 본체부(2)의 전방단부에 새로운 본체 세그먼트의 구축을 위한 외측 거푸집(51)와 내측 거푸집(50)을 설치한다. 이를 위하여 우선 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 내측 거푸집(50)이 아직 타설위치에 설치되기 전인 "탈형위치"에 존재하는 상태에서, 철근커플러(28)의 설치작업 및 신규 종방향 철근(40)의 연결 배근 작업을 수행한다. 도 5에 도시된 것처럼, 기시공 본체부(2)의 전방단부면에는 기시공본체부(2) 내에 매립되어 있던 종방향 철근(29)이 돌출되어 있는 바, 기시공 본체부(2)의 종방향 철근(29) 돌출단부에 철근커플러(28)를 설치하고, 새로 구축되는 본체 세그먼트에 배근될 신규 종방향 철근(40)을 철근커플러(28)와 연결하는 것이다.

후속하여 도 6에 도시된 것처럼 내측 거푸집(50)을 외측 거푸집(51)과 마주하게 되는 타설위치로 이동시키고, 내,외측 거푸집(50, 51) 사이에 콘크리트를 현장타설하여, 새로운 본체 세그먼트(4)를 기시공 본체부(2)와 조인트가 없는 무(無)조인트 상태로 일체로 연결하여 제작한다. 도면에 도시된 실시예에서는, 중앙거치부재(3)에 작동아암(54)이 구비되고, 내측 거푸집(50)은 작동아암(54)에 결합되어 있으므로, 작동아암(54)의 조작에 의해 중앙거치부재(3)의 전방 앞쪽의 탈형위치에 있던 내측 거푸집(50)을 외측 거푸집(51)과 마주하도록 타설위치로 이동시킨 후 콘크리트를 타설하여 새로운 본체 세그먼트(4)를 형성하게 된다.

후속하여 외부 셀(11)을 전방으로 진출시키는 작업을 수행한다. 이를 위하여 우선 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이에 존재하는 중간공간(21)에 물을 유입시켜서 채우는 작업을 수행한다. 이를 위하여 외부 셀(11)에는 원격조정에 의해 개폐되는 물 유입구가 구비될 수 있다. 도 7에는 중간공간(21)에 물이 채워져 있는 상태가 도시되어 있다. 이와 같이 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 물이 채워지면, 외부 셀(11)의 내면과 외면에는, 현재 이동식 드라이 독(1)이 위치하는 수심(水??)에서의 수압(水壓)이 동일하게 작용하게 되며, 따라서 외부 셀(11)의 후방 단부가 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸고 있는 "제2수밀부"에서는 외부 셀(11)이 쉽게 슬라이딩될 수 있는 상태가 된다. 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 물이 채워져 있지 않은 상태에서는 외부 셀(11)의 외면에는 외부 셀(11)을 기시공 본체부(2) 방향으로 압박하는 형태로 수압이 작용하며, 제2수밀부에서도 기시공 본체부(2)의 방향으로 수압이 작용한다. 이러한 상태에서는 외부 셀(11)을 전방으로 슬라이딩시킬 때 제2수밀부에서 큰 마찰력이 발생하므로, 이 상태에서는 외부 셀(11)을 전방으로 밀어주려면 상당히 큰 힘이 필요하다. 그러나 위와 같이 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 물이 채워지면, 외부 셀(11)의 내,외면에 동일한 수압(水壓)이 작용하게 되어, 제2수밀부에 외부 셀(11)을 기시공 본체부(2)의 방향으로 가압하는 힘이 줄어들게 되며, 그에 따라 마찰력이 감소되어 외부 셀(11)이 쉽게 슬라이딩될 수 있는 상태가 되는 것이다. 한편, 이와 같이 중간공간(21)에 물이 채워짐으로써, 제2수밀부에서는 수밀성을 유지한 채로 외부 셀(11)이 용이하게 슬라이딩될 수 있는 상태로 만들어짐과 동시에 내부 셀(10)의 제1수밀부에서는 중간공간(21)에 채워진 물의 수압이 더 작용하게 되어 수밀성이 더욱 향상된다.

도 8에는 도 7의 상태에 후속하여 외부 셀(11)이 전방 진출된 상태가 도시되어 있는데, 외부 셀(11)과 내부 셀(10)은 제2신축장치(32)에 의해 연결되어 있는 바, 제2신축장치(32)를 신장시키게 되면, 외부 셀(11)은 도 8에 도시된 것처럼 전방으로 진출하게 된다. 제2신축장치(32)는 제1결합판(310)에 연결되어 있고, 제1결합판(310)은 제1신축장치(31)과 결합되어 있으며, 제1신축장치(31)는 중앙거치부재(3)와 연결되어 있고, 중앙거치부재(3)는 횡아암(35)에 의해 기시공 본체부(2)에 설치되어 있다. 따라서 제2신축장치(32)에서 외부 셀(11)을 전방 진출시킬 때 발생하는 반력은, 순차적으로 제1결합판(310), 제1신축장치(31), 중앙거치부재(3) 및 횡아암(35)을 거쳐서 기시공 본체부(2)로 전달되어 지지된다. 즉, 본 발명에서는 횡아암(35)과 기시공 본체부(2)이 밀착되어 있는 부분이, 외부 셀(11)을 전방으로 진출시킬 때의 반력지지점이 되는 것이다. 앞서 설명한 것처럼 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서는 본 발명의 제1수밀부에 해당하는 위치가 제1반력지지점이 되는 바, 제1반력지지점에는 내부 셀과 기시공 본체부를 강하게 체결하기 위한 별도의 장치와 수단이 반드시 구비되어야 하지만, 본 발명의 경우는 위와 같이 제1수밀부에서 내부 셀(10)의 내면과 기시공 본체부(2)의 외측면 사이에 제1수밀부재(61)를 설치하는 것만으로도 충분하며, 따라서 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에 비하여 추가적인 체결장비의 생략에 의한 구성의 간소화의 장점을 가지게 된다.

외부 셀(11)이 전방 진출된 후에는 내부 셀(10)을 전방 진출시킨다. 도 9에는 도 8의 상태에 후속하여 외부 셀(11)이 전방 진출된 상태가 도시되어 있다. 내부 셀(10)을 전방 진출시키기에 앞서 펌프 등을 이용하여 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 채워져 있던 물을 인위적으로 외부 셀(11)의 밖으로 배수시켜서, 중간공간(21)을 대기압 상태로 만들 수 있고, 이와 달리 내부 셀(10)이 전방 진출되는 과정에서 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 채워져 있던 물이 내부 셀(10)에 의해 눌려져서 외부 셀(11)에 형성된 물 유입구를 통해서 외부 셀(11)의 밖으로 배수되도록 할 수 있다. 중간공간(21)의 물을 미리 배수시켜서 대기압상태로 만들게 되면, 중간공간(21)에 채워진 물에 의해 내부 셀(10)의 제1수밀부에 작용하던 수압이 제거되어 제1수밀부에서는 마찰력이 감소되는 바, 내부 셀(10)을 더욱 쉽게 슬라이딩시켜 전방 이동시킬 수 있게 되는 장점이 있다. 특히, 중간공간(21)의 물을 미리 배수시켜두면, 외부 셀(11)은 그 내부가 대기압 상태인데 반하여 외부 셀(11)의 외면에는 수압이 강하게 작용하는 상태가 되므로, 외부 셀(11)의 제2수밀부에서는 수밀성이 더욱 향상되고, 그에 따라 더욱 완벽하게 차단된 공간에서 내부 셀(10)의 전방 진출 작업을 물 유입이 안전하게 수행할 수 있게 된다.

내부 셀(10)의 전방 진출을 위하여 도 9에 도시된 것처럼 제1신축장치(31)를 신장시키게 되면, 내부 셀(10)은 전방으로 진출하게 된다. 제1신축장치(31)는 중앙거치부재(3)와 연결되어 있고, 중앙거치부재(3)는 횡아암(35)에 의해 기시공 본체부(2)에 설치되어 있으므로, 제1신축장치(31)에서 내부 셀(10)을 전방 진출시킬 때 발생하는 반력은 중앙거치부재(3)와 횡아암(35)을 거쳐서 기시공 본체부(2)로 전달되어 지지된다. 즉, 횡아암(35)과 기시공 본체부(2)이 밀착되어 있는 부분은 내부 셀(10)을 전방으로 진출시킬 때의 반력지지점으로도 기능하게 되는 것이다. 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서는, 내부 셀을 전방 진출시킬 때 본 발명의 제2수밀부에 해당하는 위치가 제2반력지지점이 되는 바, 제2반력지지점에는 외부 셀과 기시공 본체부를 강하게 체결하기 위한 별도의 장치와 수단이 반드시 구비되어야 하지만, 본 발명의 경우는 위와 같이 제2수밀부에서 외부 셀(11)의 내면과 기시공 본체부(2)의 외측면 사이에 수밀을 위한 제2수밀부재(62)를 설치하는 것만으로도 충분하며, 따라서 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에 비하여 추가적인 체결장비의 생략에 의한 구성의 간소화의 장점을 가지게 된다.

특히, 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서는, 외부 셀이 전방 진출할 때와 내부 셀이 전방 진출할 때에 맞추어서 제1반력지지점과 제2반력지지점은 각각 "내부 셀의 전방 진출할 때 발생하는 반력을 지지할 수 있도록 강하게 체결되는 상태"와 "외부 셀이 용이하게 슬라이딩 되어 전방 진출할 수 있을 정도로 약하게 체결되는 상태"가 번갈아가면서 반복되어야 하며, 이를 위해서는 별도의 복잡한 기계적인 장치와 제어가 필요하다. 그러나 본 발명에서는 제1수밀부와 제2수밀부는 반력지지점으로서 기능하지 않으며 단지 물이 유입되지 않도록 수밀성만 가지면서 오히려 내부 셀 또는 외부 셀이 슬라이딩 될 수 있는 정도의 체결만 만들어지면 충분한 바, 미국 특허 제4,444,526호의 종래기술에서의 위와 같은 별도의 복잡한 기계적인 장치와 제어가 전혀 필요하지 않게 되며, 그만큼 시공이 간소화되고 시공비용의 절감은 물론이고 시공기간도 단축되는 장점이 발휘된다.

내부 셀(10)의 전방 진출 작업이 완료되면, 후속하여 도 10에 도시된 것처럼 중앙거치부재(3)를 전방으로 이동시킨다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 횡아암(35)을 수축시켜서 밀착판(36)의 밀착 상태를 완화시킨 상태에서 중앙빔(30)을 전방으로 밀어서 움직인 후, 다시 횡아암(35)을 신장시켜서 밀착판(36)이 강하게 기시공 본체부(2)의 내측면에 밀착되도록 하는 등의 방법을 통해서 중앙거치부재(3)를 전방 이동시킬 수 있다. 후속하여 내,외측 거푸집(50, 51)을 탈형하고, 외측 거푸집(51)을 전방으로 이동시킨 후, 위에서 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한 순서에 따라 내외측 거푸집의 전방 이동 설치작업(철근커플러 설치와 신규 종방향 철근 연결작업 및 내측 거푸집 조립 설치작업 포함), 신규 본체 세그먼트를 위한 콘크리트 타설작업, 중간공간으로의 물 유입 작업, 외부 셀 전방 진출작업, 중간공간의 물 배수 작업, 내부 셀 전방 진출작업, 및 중앙거치부재의 전방 이동작업을 반복적으로 수행함으로써 본체 세그먼트를 순차적으로 형성하여 수중터널을 구축한다.

이와 같이 본 발명에서는, 기시공 본체부(2)의 단부에 내,외부 셀을 포함하는 이동식 드라이 독(1)을 설치하고, 내,외부 셀을 순차적으로 전방 진출시켜서 이동식 드라이 독(1)을 이동해가면서 이동식 드라이 독(1) 내에서 거푸집을 이용하여 현장타설 콘크리트에 의해 본체 세그먼트를 기시공 본체부(2)의 단부에 일체 연속시켜서 구축하는 것을 반복 수행하여 수중터널을 시공하게 되는 바, 이러한 본 발명은 수중터널이 진행해가는 노선이 직선형태인 경우는 물론이고 곡선형태인 경우에도 매우 효과적으로 적용하여 사용할 수 있게 된다.

1: 이동식 드라이 독
2: 기시공 본체부
3: 중앙거치부재
10: 내부 셀
11: 외부 셀
21: 중간공간
30; 중앙빔
31: 제1신축장치
32: 제2신축장치
35: 횡아암
36: 밀착판
50: 내측 거푸집
51: 외측 거푸집
54: 작동아암
61: 제1수밀부재
62: 제2수밀부재

Claims (4)

1. 본체 세그먼트의 시공이 완료된 기시공 본체부(2)의 전방단부에서, 이동식 드라이 독(1)이 설치되는데;
   이동식 드라이 독(1)은, 수밀상태의 내부작업공간이 형성되도록 기시공 본체부(2)의 전방단부를 감싸는 내부 셀(10)과, 상기 내부 셀(10)과 간격을 둔 채로 내부 셀(10)을 덮는 외부 셀(11)을 포함하며;
   외부 셀(11)의 내면과 내부 셀(10)의 외면 사이에 중간공간(21)이 존재하고;
   내부 셀(10)이 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸는 제1수밀부와, 상기 제1수밀부의 후방에서 외부 셀(11)이 기시공 본체부(2)의 외측면을 감싸는 제2수밀부에는, 각각 제1수밀부재(61)와 제2수밀부재(62)가 구비되어 수밀한 상태를 이루며;
   기시공 본체부(2)의 내부에는 중앙거치부재(3)가 설치되는데, 중앙거치부재(3)는 횡아암(35)을 통해서 기시공 본체부(2)로 반력을 전달하게 되고, 중앙거치부재(3)에는 제1신축장치(31)가 구비되고, 제1신축장치(31)는 내부 셀(10)과 결합되어 있고, 외부 셀(11)과 내부 셀(10)은 제2신축장치(32)에 의해 연결되어 있으며;
   내부 셀(10)의 내부작업공간에서, 기시공 본체부(2)의 전방단부에 새로운 본체 세그먼트의 구축을 위한 내,외측 거푸집(50, 51)을 설치하는 단계;
   내,외측 거푸집(50, 51) 사이에 콘크리트를 현장타설하여, 새로운 본체 세그먼트(4)를 일체로 연결하여 제작하는 단계;
   내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 물이 채워지게 만드는 단계;
   제2신축장치(32)를 신장시켜서 외부 셀(11)을 전방으로 진출시키는 단계;
   제1신축장치(31)를 신장시켜서, 내부 셀(10)을 전방으로 진출시키는 단계; 및
   새로운 본체 세그먼트의 연속 구축을 위하여 외측 거푸집(51)와 내측 거푸집(50)을 전방으로 이동시켜 설치하는 단계를 포함하는 과정을 반복하여 수행함으로써, 수중터널을 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   중앙거치부재(3)는 중앙빔(30)을 포함하여 구성되며;
   횡아암(35)은, 그 일단이 중앙빔(30)에 결합되고, 타단은 기시공 본체부의 내측면에 밀착되어, 내,외부 셀(10, 11)의 전방 진출시 발생하는 반력은 중앙빔(30) 및 횡아암(35)을 통해서 기시공 본체부(2)로 전달되어 지지되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   내부 셀(10)을 전방 진출시키는 단계를 수행하기에 앞서, 내부 셀(10)과 외부 셀(11) 사이의 중간공간(21)에 채워져 있던 물을 인위적으로 외부 셀(11)의 밖으로 배수시켜서, 중간공간(21)을 대기압 상태로 만드는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
   
4. 차량이나 사람이 통행할 수 있는 중공(中空)을 가지는 본체 세그먼트를 수중에서 전방으로 순차적으로 연결하여 구축된 수중터널로서,
   청구항 제1항 또는 제2항에 의한 수중터널 시공방법에 의해 구축되어, 본체 세그먼트가 연속적으로 연결된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 수중터널.

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