KR102227614B1 - 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

파형강판의 상부 슬라이스 절단면이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위한 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공 없이 단순 볼팅 작업만으로 라이닝의 시공까지도 완료할 수 있으며, 도로 상의 차량 통행에 영향을 미치지 않고 매우 신속하고 용이하게 시공할 수 있는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법이 개시된다. 상기 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 도로의 차량 통행에 지장을 초래하지 않으면서 현장 볼팅 작업만으로 벨마우스 구조물을 시공할 수 있도록 하는 본 발명은 터널 공사기간을 대폭 단축시킬 수 있고, 터널 공사비용까지 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 도로 개통시기까지 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법{PRECAST SEGMENTAL BELLMOUTHED STRUCTURE FOR CORRUGATED STEEL SHEET TUNNEL AND ITS CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터널 진입 및 진출 시 풍압 등에 의한 압력과 진동을 방지하고 미관을 개선할 수 있도록 터널 진출/입구에 마련되는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조와 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 새로운 고속도로나 국도, 철도 등의 건설에는 평지뿐만 아니라 산악지역을 거치는 경우가 많고, 특히 우리나라처럼 산악지역이 많은 경우에는 자연환경적인 문제나 시공비용의 문제 등으로 인하여 산악을 절개하지 않고 터널 등을 굴착하여 도로를 건설하는 경우가 많다.
굴착 시공되는 터널은 발파 등에 의해 굴착된 터널의 암벽면에 쇼트크리트를 시공한 후 락볼트 등을 매립하고 쇼트크리트의 표면에 다시 방수공사를 하고 라이닝 콘크리트를 타설함으로써 터널시공을 완료한다.
최근에는 시공의 편의성과 경제성 등을 고려하여 파형강판을 이용하여 터널을 시공하는 경우가 증가하고 있는 실정이며, 상기 파형강판은 금속판에 파형의 굴곡을 성형하여 형상강도를 높인 것으로, 여타 콘크리트 제품에 비해 사용이 간편하고 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다.
따라서, 상기 파형강판의 경우에는 일반적인 아치형의 구조물뿐만 아니라 제방의 수로나 터널의 지지체와 같이 반원형의 구조물로도 제작되어 사용되고 있는 실정이다.
이러한 파형강판은 공장에서 소정 길이로 대량 생산된 후 공사 현장에서 복수개의 파형강판이 소정 폭 만큼 서로 겹쳐지도록 배치된 후 볼트 등의 체결수단에 의해 서로 연결되며, 서로 연결된 파형강판의 하단부는 기초옹벽에 설치되어 있는 베이스 채널에 고정됨으로써 터널의 굴착면을 지지하게 된다.
한편, 터널의 입구와 출구에는 도로에서 차량이 터널 내로 진입하거나 터널 외부로 진출할 시 운전자가 느끼는 위압감을 최소화하고, 터널 진입 및 진출 시 풍압 등에 의한 압력과 진동을 방지함은 물론, 호우 등 예측치 못한 상황에서 터널입구와 출구의 상부 경사면이 붕괴되어 터널 내 또는 도로 상에 토사가 낙반하여 일으킬 수 있는 사고를 방지하기 위하여 벨마우스(bellmouth)라고 하는 원통 절개형 경사면이 형성된다.
상기 파형강판을 이용한 터널의 경우에는 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 복수개의 파형강판을 순차적으로 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 설치함으로써 벨마우스 구조물을 시공하게 된다.
여기서, 종래의 벨마우스 구조물의 경우에는 서로 겹쳐지도록 배치되어 터널 기초옹벽에 설치된 복수개의 파형강판의 상부 슬라이스 절단면이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 상기 상부 슬라이스 절단면에 철근콘크리트 라이닝을 시공하게 된다.
상기와 같이 벨마우스 형태로 배치되어 터널 기초옹벽에 설치된 복수개의 파형강판의 상부 슬라이스 절단면에 철근콘크리트 라이닝을 시공하기 위해서는, 상부 슬라이스 절단면에 근접한 공사 현장에 철근을 가공하여 조립을 한 후 콘크리트를 타설해야 함으로써, 공사 현장 하부 도로 상에 비계나 동바리 등을 설치해야 한다.
이와 같이 공사 현장 하부 도로 상에 비계나 동바리 등을 설치하게 되면 공사기간 동안 도로 상에 차량 통행이 불가능하여 도로 개통시기가 지연될 수 있으며, 공사에 필요한 자재 및 시설비용이 대폭 증가되고 다수의 작업 인원이 투입되어야 함으로써 인건비 또한 대폭 증가되어 고가의 공사비가 투입되어야 하고, 철근 가공 및 조립과 타설된 콘크리트가 양생되는데 까지 많은 시간이 소요됨으로써 공사기간이 지연된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0799979호(2008.01.25.) 대한민국 등록특허공보 제10-0837212호(2018.06.04.) 대한민국 등록특허공보 제10-0978314호(2010.08.20.) 대한민국 등록특허공보 제10-1324657호(2013.10.28.) 대한민국 등록특허공보 제10-1459645호(2014.11.03.)
따라서, 본 발명의 목적은 파형강판의 상부 슬라이스 절단면이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위한 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공 없이 단순 볼팅 작업만으로 라이닝의 시공까지도 완료할 수 있는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도로 상의 차량 통행에 영향을 미치지 않고 매우 신속하고 용이하게 시공할 수 있는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
본 발명은 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 복수개의 파형강판이 순차적으로 연결되어 터널 굴착면을 지지하는 파형강판과 연결되도록 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 설치되는 파형강판 모듈 및, 상기 서로 연결되는 파형강판의 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판 상단에 설치되어 상부 슬라이스 절단면이 외부로 노출되지 않도록 하는 절단면 마감모듈을 포함하여 콘크리트 타설 마감 작업 없이 현장 조립만으로 시공할 수 있는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조를 제시한다.
일예를 들면, 상기 파형강판 모듈은 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지게 배열되는 복수개의 파형강판과, 상기 서로 이웃하는 파형강판을 연결시키는 연결수단 및, 상기 파형강판을 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 고정 설치하는 고정수단을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파형강판은 터널의 굴착면을 지지하는 파형강판과 동일한 곡률을 가짐과 동시에 동일한 형상의 산과 골이 터널의 길이 방향으로 소정 길이만큼 교호적으로 형성되도록 제작될 수 있다.
일예를 들면, 상기 절단면 마감모듈은 상기 서로 연결되는 파형강판의 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판 상부에 배치되는 칼라부 및, 상기 칼라부를 지지하도록 파형강판에 부착되어 상기 칼라부를 지지함과 동시에 상기 파형강판에 칼라부를 고정시키는 지지브래킷을 포함할 수 있다.
한편, 상기 절단면 마감모듈은 서로 이웃하는 칼라부를 서로 연결시키는 칼라부 연결수단을 더 포함할 수도 있다.
이에 더하여, 상기 절단면 마감모듈은 서로 연결되는 파형강판 중 끝단부에 위치한 파형강판의 정면부에 설치되는 정면 마감칼라부를 더 포함할 수도 있다.
일예를 들면, 상기 칼라부는 터널 측으로 향하는 일측이 파형강판의 상부 슬라이스 절단면과 동일한 형태가 되는 산과 골이 교호적으로 형성되는 파형 형태로 가공될 수도 있다.
또한 본 발명은 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 칼라부가 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 제작 시 칼라부가 부착되어 출하되는 복수개의 파형강판을 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 설치하는 파형강판 설치단계와, 상기 터널 기초옹벽에 설치된 서로 이웃하는 파형강판을 연결수단을 이용하여 서로 연결시킴과 동시에 터널 굴착면을 지지하는 파형강판과 이웃하는 파형강판을 연결수단을 이용하여 서로 연결시키는 파형강판 연결단계 및, 상기 복수개의 파형강판을 설치함에 따라 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하는 서로 이웃하는 칼라부를 연결수단을 이용하여 서로 연결시키는 칼라부 연결단계를 포함하여 콘크리트 타설 마감 작업 없이 현장 조립만으로 시공할 수 있도록 하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법을 제시한다.
상기 파형강판 설치단계에서 상기 서로 이웃하는 파형강판은 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지도록 터널 기초옹벽에 설치될 수 있다.
또한, 상기 서로 연결되는 파형강판 중 가장 끝단부에 위치한 파형강판의 정면부에는 정면 마감칼라부가 더 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 공장에서 파형강판 제작 시 파형강판에 칼라부까지 부착시켜 파형강판을 출하시킴으로써 공사 현장에서는 복수개의 파형강판을 터널 진출/입구에서부터 터널의 외측 방향으로 갈수록 점차적으로 높이가 낮아지도록 높이 순으로 터널 기초옹벽에 볼팅 작업을 통해 고정시키는 작업만으로도 칼라부가 단차 없이 벨마우스 형태의 경사면을 이루도록 자동적으로 배치되며, 이후, 서로 이웃하는 파형강판과 칼라부만 볼팅 작업을 통해 서로 연결하기만 하게 되면 시공이 마무리 된다.
즉, 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 공사 현장에서 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공 작업 없이 현장 볼팅 작업만으로 시공을 매우 간단하고 신속하게 마무리 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 공사 현장에서 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공을 전혀 할 필요 없이 단순한 볼팅 작업만으로 설치가 가능함으로써 비계나 동바리 설치를 하지 않아 차량 통행에 영향을 미치지 않고 시공을 할 수 있으며, 철근 가공 조립작업과 콘크리트 타설 작업이 전혀 필요 없으므로 벨마우스 구조물 시공 시 투입되는 각종 재료비용과 인건비 등을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 철근 가공 조립작업과 콘크리트 타설 후 양생 기간 등이 필요 없으므로 공사기간 까지도 대폭 단축시킬 수 있다.
궁극적으로, 도로의 차량 통행에 지장을 초래하지 않으면서 현장 볼팅 작업만으로 벨마우스 구조물을 시공할 수 있도록 하는 본 발명은 터널 공사기간을 대폭 단축시킬 수 있고, 터널 공사비용까지 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 도로 개통시기까지 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조가 적용된 터널을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 조립식 벨마우스 구조를 터널 기초옹벽에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 모듈과 절단면 마감모듈을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 정면 마감칼라부를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조가 적용된 터널을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 조립식 벨마우스 구조를 터널 기초옹벽에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 파형강판 모듈과 절단면 마감모듈을 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 정면 마감칼라부를 설명하기 위한 도면
도 9는 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조의 시공방법을 설명하기 위한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조가 적용된 터널을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 조립식 벨마우스 구조를 터널 기초옹벽에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 모듈과 절단면 마감모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 정면 마감칼라부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조(100)는 파형강판 모듈(110) 및 절단면 마감모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 파형강판 모듈(110)은 터널 진출구 또는 터널 진입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면(S)이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 복수개의 파형강판(111)이 순차적으로 연결되어 터널 굴착면을 지지하는 파형강판(210)과 연결되도록 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220)에 설치될 수 있다.
예를 들면, 상기 파형강판 모듈(110)은 복수개의 파형강판(111), 연결수단(112) 및, 고정수단(113)을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 파형강판(111)은 터널의 굴착면을 지지하는 파형강판(210)과 동일한 형상의 산과 골이 터널의 길이 방향으로 교호적으로 소정 길이만큼 형성됨과 동시에 터널의 굴착면을 지지하는 파형강판(210)과 동일한 곡률을 가지도록 아치 형태로 제작될 수 있다.
여기서, 복수개의 파형강판(111)은 높이가 모두 다르게 제작되어 터널의 굴착면을 지지하는 파형강판(210)으로부터 터널 외부 방향으로 갈수록 높이가 점차적으로 감소되도록 배치되어 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220)에 하단부가 복수개의 고정수단(113)에 의해 고정될 수 있다.
상기와 같이 터널의 진출/입구에서부터 터널 외부 방향으로 갈수록 높이가 점차적으로 감소되도록 배치되어 터널 기초옹벽(220)에 고정 설치되는 복수개의 파형강판(111)의 상단부에는 상부 슬라이스 절단면(S)이 형성될 수 있다.
상기 터널의 진출/입구에서부터 터널 외부 방향으로 갈수록 높이가 점차적으로 감소되도록 복수개의 파형강판(111)을 터널 기초옹벽(220)에 고정 설치하게 되면 서로 이웃하는 파형강판(111)의 상단부에 형성되어 있는 상부 슬라이스 절단면(S)은 단차 없이 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 갈수록 하향 경사지게 벨마우스 형태로 연결된다.
한편, 상기 터널 기초옹벽(220)에 고정 설치되는 복수개의 파형강판(111)은 서로 이웃하는 파형강판(111)끼리 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지도록 배치되어 상기 기초옹벽(220)에 고정 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 파형강판(111)의 표면은 용융 아연 도금을 한 후 에폭시 도장을 함으로써 내오염성을 향상시킴과 동시에 미관을 개선시킬 수 있도록 한다.
상기 연결수단(112)은 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지게 배열된 서로 이웃하는 파형강판(111)을 서로 연결시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 파형강판(111)은 일측 또는 양측에 복수개의 연결 홀(H1)이 소정간격으로 배치되도록 형성되며, 서로 이웃하는 파형강판(111)은 연결 홀(H1)이 연통되도록 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지게 배열되며, 상기 서로 연통된 연결 홀(H1)에는 연결수단(112) 중의 하나인 볼트가 삽입되고 상기 볼트에는 연결수단(112) 중 다른 하나인 너트가 채워짐으로써 서로 이웃하는 파형강판(111)을 서로 연결시킬 수 있도록 한다.
상기 고정수단(113)은 상기 파형강판(111)을 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220)에 고정 설치할 수 있다.
예를 들면, 상기 파형강판(111)은 터널 기초옹벽(220)에 앵커(도시되지 않음)에 의해 고정되어 있는 베이스 채널(230)에 하단부가 복수개의 고정수단(113)에 의해 고정될 수 있으며, 상기 고정수단(113)으로는 볼트와 너트가 사용될 수 있다.
상기 절단면 마감모듈(120)은 상기 서로 연결되는 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판(111) 상단에 설치되어 상부 슬라이스 절단면(S)이 외부로 노출되지 않도록 한다.
예를 들면, 상기 절단면 마감모듈(120)은 칼라부(121) 및, 지지브래킷(122)을 포함할 수 있다.
상기 칼라부(121)는 상기 서로 연결되는 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판(111) 상부에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 칼라부(121)는 양측이 서로 평행한 선형 형태로 제작될 수 있다.
상기 지지브래킷(122)은 상기 칼라부(121)를 지지하도록 파형강판(111)에 부착되어 상기 칼라부(121)를 지지함과 동시에 상기 파형강판(111)에 칼라부(121)를 고정시킬 수 있도록 한다.
이와 같은 지지브래킷(122)은 상기 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시 상기 파형강판(111)의 상부 끝단 외측면에 용접 등과 같은 방법을 통해 부착될 수 있으며, 상기 칼라부(121)의 경우에도 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시 상기 지지브래킷(122)에 용접 등과 같은 방법을 통해 부착될 수 있다.
또한, 상기 절단면 마감모듈(120)은 칼라부 연결수단(123)을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 칼라부 연결수단(123)은 제1 연결 홀(H2), 연결 패널(123a) 및, 고정수단(123b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 홀(H2)은 칼라부(121)의 일측 또는 양측에 복수개가 소정간격으로 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 터널의 진출/입구 끝단부에 위치한 칼라부(121 : 도 4 참조))에는 일측에만 복수개의 제1 연결 홀(H2)이 소정간격으로 형성되며, 나머지 다른 칼라부(121)에는 양측에 복수개의 제1 연결 홀(H2)이 소정간격으로 형성될 수 있다.
상기 연결 패널(123a)은 양측에 복수개의 제2 연결 홀(H3)이 소정간격으로 형성되어 서로 이웃하는 칼라부(121)에 형성된 제1 연결 홀(H2)에 상기 제2 연결 홀(H3)이 연통되도록 상기 연결 패널(123a)을 서로 이웃하는 칼라부(121)의 연결부위에 밀착시킨 후 상기 서로 연통되는 제1, 2 연통 홀(H2)(H3)에 고정수단(123b)이 결합됨으로써 서로 이웃하는 칼라부(121)를 연결시킬 수 있도록 한다.
상기 고정수단(123b)은 서로 이웃하는 칼라부(121)에 밀착되어 있는 연결패널을(123a) 연결시켜 고정시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 고정수단(123b)은 서로 연통된 제1, 2 연결 홀(H2)(H3)에 결합되는 볼트와, 상기 볼트에 결합되는 너트일 수 있다.
이에 더하여, 상기 절단면 마감모듈(120)은 정면 마감칼라부(124)을 더 포함할 수 있다.
상기 정면 마감칼라부(124)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 연결되는 파형강판(111) 중 끝단부에 위치한 파형강판(111)의 정면부에 설치될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 정면 마감칼라부(124)은 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 설치되어 있는 파형강판(111)의 정면부에만 설치되어 절단면이 외부로 노출되지 않도록 한다.
예를 들면, 상기 정면 마감칼라부(124)는 칼라부(121)와는 별도로 제작되어 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 위치한 칼라부(121)와 파형강판(111)에 용접 등과 같은 방법으로 부착될 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 정면 마감칼라부(124)는 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 위치한 칼라부(121)로부터 파형강판(111)의 정면부를 가릴 수 있도록 연장되어 용접 등과 같은 방법으로 파형강판에 부착될 수도 있다.
[제2 실시예]
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조가 적용된 터널을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 조립식 벨마우스 구조를 터널 기초옹벽에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 파형강판 모듈과 절단면 마감모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 정면 마감칼라부를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조는 절단면 마감모듈을 제외하면, 제1 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조와 실질적으로 동일하므로, 절단면 마감모듈을 제외한 나머지 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조에 적용된 절단면 마감모듈(120) 또한 본 발명의 제1 실시예에 의한 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조에 적용된 절단면 마감모듈(120)과 마찬가지로 서로 연결되는 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판(111) 상단에 설치되어 상부 슬라이스 절단면(S)이 외부로 노출되지 않도록 한다.
예를 들면, 상기 절단면 마감모듈(120)은 칼라부(121) 및, 지지브래킷(122)을 포함할 수 있다.
상기 칼라부(121)는 상기 서로 연결되는 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판(111) 상부에 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 의한 칼라부(121)의 경우에는 단순히 양측이 서로 평행한 선형 형태로 제작되었으나, 본 실시예에 의한 칼라부(121)의 경우에는 터널 측으로 향하는 일측이 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)과 동일한 형태가 되는 산과 골이 교호적으로 형성되는 파형 형태로 가공됨으로써 터널 진출/입구의 미관을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 지지브래킷(122)은 상기 칼라부(121)를 지지하도록 파형강판(111)에 부착되어 상기 칼라부(121)를 지지함과 동시에 상기 파형강판(111)에 칼라부(121)를 고정시킬 수 있도록 한다.
이와 같은 지지브래킷(122)은 상기 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시 상기 파형강판(111)의 상부 끝단 외측면에 용접 등과 같은 방법을 통해 부착될 수 있으며, 상기 칼라부(121)의 경우에도 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시 상기 지지브래킷(122)에 용접 등과 같은 방법을 통해 부착될 수 있다.
또한, 상기 절단면 마감모듈(120)은 칼라부 연결수단(123)을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 칼라부 연결수단(123)은 제1 연결 홀(H2), 연결 패널(123a) 및, 고정수단(123b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 홀(H2)은 칼라부(121)의 일측 또는 양측에 복수개가 소정간격으로 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 터널의 진출/입구 끝단부에 위치한 칼라부(121: 도 8참조)에는 일측에만 복수개의 제1 연결 홀(H2)이 소정간격으로 형성되며, 나머지 다른 칼라부(121)에는 양측에 복수개의 제1 연결 홀(H2)이 소정간격으로 형성될 수 있다.
상기 연결 패널(123a)은 양측에 복수개의 제2 연결 홀(H3)이 소정간격으로 형성되어 서로 이웃하는 칼라부(121)에 형성된 제1 연결 홀(H2)에 상기 제2 연결 홀(H3)이 연통되도록 상기 연결 패널(123a)을 서로 이웃하는 칼라부(121)의 연결부위에 밀착시킨 후 상기 서로 연통되는 제1, 2 연통 홀(H2)(H3)에 고정수단(123b)이 결합됨으로써 서로 이웃하는 칼라부(121)를 연결시킬 수 있도록 한다.
상기 고정수단(123b)은 서로 이웃하는 칼라부(121)에 밀착되어 있는 연결패널(123a)을 연결시켜 고정시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 고정수단(123b)은 서로 연통된 제1, 2 연결 홀(H2)(H3)에 결합되는 볼트와, 상기 볼트에 결합되는 너트일 수 있다.
이에 더하여, 상기 절단면 마감모듈(120)은 정면 마감칼라부(124)을 더 포함할 수 있다.
상기 정면 마감칼라부(124)는 도 8에 도시된 바와 같이 서로 연결되는 파형강판(111) 중 끝단부에 위치한 파형강판(111)의 정면부에 설치될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 정면 마감칼라부(124)는 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 설치되어 있는 파형강판(111)의 정면부에만 설치되어 절단면이 외부로 노출되지 않도록 한다.
예를 들면, 상기 정면 마감칼라부(124)는 칼라부(121)와는 별도로 제작되어 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 위치한 칼라부(121)과 파형강판(111)에 용접 등과 같은 방법으로 부착될 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 정면 마감칼라부(124)는 터널 진출/입구로부터 터널 외측 방향으로 가장 끝단부에 위치한 칼라부(121)로부터 파형강판(111)의 정면부를 가릴 수 있도록 연장되어 용접 등과 같은 방법으로 파형강판(111)에 부착될 수도 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조의 시공방법과 작용 효과에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법은 파형강판 설치단계(S110), 파형강판 연결단계(S120) 및, 칼라부 연결단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 파형강판 설치단계(S110)는 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지는 칼라부(121)이 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 복수개의 파형강판(111)을 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220)에 설치하는 과정이다.
상기 복수개의 파형강판(111)은 상기 터널 기초옹벽(220)에 설치되어 있는 베이스 채널(230)에 하단부가 복수개의 고정수단(113)에 의해 고정되어 설치될 수 있다.
여기서, 상기 칼라부(121)의 경우에는 상기 복수개의 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시 상기 각각의 파형강판(111)의 상부 슬라이스 절단면(S)을 따라 하향 경사지도록 파형강판(111)에 용접 등과 같은 방법에 의해 부착되어 상기 파형강판(111)과 함께 출하된다.
따라서, 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법은 벨마우스 형태로 복수개의 파형강판(111)을 높이 순서대로 터널 진출/입구에서부터 터널 외측 방향으로 한 쌍씩 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220)에 순차적으로 설치하기만 하면 칼라부(121)까지 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 자동 배치됨으로써 별도의 철근 콘크리트 라이닝 시공 작업을 하지 않아도 된다.
이때, 상기 파형강판(111)은 서로 이웃하는 파형강판(111)의 끝단부가 소정 폭 만큼 서로 겹쳐지도록 배열된 상태로 터널 기초옹벽(220)에 설치되는 것이 바람직하다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 파형강판(111)은 서로 이웃하는 파형강판(111)에 형성되어 있는 연결 홀(H1)이 서로 겹쳐져 연통되도록 서로 이웃하는 파형강판(111)의 끝단부가 소정 폭 만큼 서로 겹쳐지도록 배열된 상태로 터널 기초옹벽(220)에 설치될 수 있다.
한편, 상기 터널 기초옹벽(220)에 순차적으로 설치되는 복수개의 파형강판(111) 중 가장 끝단부에 위치한 파형강판(111 : 도 4 또는 도 8 참조), 즉 가장 높이가 작은 파형강판(111)의 정면부에는 정면 마감칼라부(124)가 더 설치될 수 있다.
상기 파형강판 연결단계(S120)는 상기 터널 기초옹벽(220)에 설치된 서로 이웃하는 파형강판(111)을 연결수단(112)을 이용하여 서로 연결시킴과 동시에 터널 굴착면을 지지하는 파형강판(210)과 이웃하는 파형강판(111)을 연결수단(112)을 이용하여 서로 연결시키는 과정이다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 파형강판 연결단계(S120)에서는 소정 폭 만큼 서로 겹쳐진 상태로 배열되어 터널 기초옹벽(220)에 설치된 서로 이웃하는 파형강판(111)에 마련되어 있는 서로 연통된 연결 홀(H1)에 연결수단(112)의 볼트를 삽입한 후 상기 볼트에 너트를 채결하여 서로 이웃하는 파형강판(111)을 서로 연결시킴과 동시에, 터널 굴착면을 지지하는 가장 외측에 배치되는 파형강판(210)과 이웃하는 가장 높이가 높은 파형강판(111)을 연결수단(112)을 이용하여 서로 연결시키는 과정이다.
여기서, 상기 터널 굴착면을 지지하는 가장 외측에 배치되는 파형강판(210)과 가장 높이가 높은 파형강판(111) 또한 연결 홀(H1)이 서로 관통되도록 소정 폭 만큼 서로 겹쳐진 상태가 되도록 배열되어 터널 기초옹벽(220)에 설치되어 연결수단(112), 즉 볼트를 연결 홀(H1)에 삽입한 후 상기 볼트에 너트를 체결하여 서로 연결할 수 있도록 한다.
상기 칼라부 연결단계(S130)는 상기 복수개의 파형강판(111)을 터널 진출/입구에서부터 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220) 끝단부 방향으로 순차적으로 높이가 점차적으로 감소하도록 설치함에 따라 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하는 서로 이웃하는 칼라부(121)을 칼라부 연결수단(123)을 이용하여 서로 연결시키는 과정이다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 복수개의 파형강판(111)을 터널 진출/입구에서부터 서로 마주하는 터널 기초옹벽(220) 끝단부 방향으로 순차적으로 높이가 점차적으로 감소하도록 설치하게 되면, 각각의 파형강판(111) 상단부에 설치되어 있는 칼라부(121)이 단차 없이 배치되어 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하게 되며, 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 단차 없이 배치된 서로 이웃하는 칼라부(121)는 칼라부 연결수단(123)에 의해 서로 연결된다.
즉, 단차 없이 배치된 서로 이웃하는 칼라부(121)의 끝단부에 형성된 제1 연결 홀(H2)에 제2 연결 홀(H3)이 연통되도록 서로 이웃하는 칼라부(121)의 연결부위에 연결 패널(123a)을 밀착시킨 후 서로 연통되는 제1, 2 연결 홀(H2)(H3)에 볼트를 체결한 후, 상기 볼트에 너트를 체결함으로써 서로 이웃하는 칼라부(121)을 서로 연결하게 되며, 상기 서로 이웃하는 칼라부(121)를 칼라부 연결수단(123)을 이용하여 서로 연결시킴에 따라 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조의 시공과정은 완료된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 터널 진출/입구에서부터 터널의 외측 방향으로 갈수록 점차적으로 높이가 낮아지도록 제작되는 복수개의 파형강판(111)을 공장에서 제작할 시, 파형강판(111)의 상단부에 칼라부(121)를 지지브래킷(122)을 이용하여 용접 등과 같은 방법을 통해 부착시켜 출하를 하게 된다.
따라서, 공장에서 칼라부(121)가 부착되어 출하되는 복수개의 파형강판(111)을 터널 진출/입구에서부터 터널의 외측 방향으로 갈수록 점차적으로 높이가 낮아지도록 높이 순으로 터널 기초옹벽(220)에 볼팅 작업을 통해 고정시킨 후, 서로 이웃하는 파형강판(111)을 볼팅 작업을 통해 서로 연결시키기만 하면, 서로 이웃하는 파형강판(111)에 부착되어 있는 칼라부(121)가 단차 없이 벨마우스 형태의 경사면을 이루도록 자동적으로 배치되며, 상기 벨마우스 형태의 경사면을 이루도록 배치된 서로 이웃하는 칼라부(121)는 볼팅 작업을 통해 서로 연결시키기만 하면 시공이 마무리 된다.
환언하면, 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 공사 현장에서 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공 작업 없이 현장 볼팅 작업만으로 시공을 매우 간단하고 신속하게 마무리 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 및 그 시공방법은 공사 현장에서 별도의 철근콘크리트 라이닝 시공 작업을 할 필요가 없으므로 터널공사기간을 단축할 수 있으며 터널 공사비용까지도 대폭 절감할 수 있다.
한편, 철근콘크리트 라이닝 시공 작업이 필요 없음에 따라 비계나 동바리 등을 도로 상에 설치할 필요가 없으므로 벨마우스 시공 시 차량의 도로 통행이 가능하다는 장점도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
(110) : 파형 강판모듈 (111) : 파형강판
(112) : 연결수단 (113) : 고정수단
(120) : 절단면 마감모듈 (121) : 칼라부
(122) : 지지브래킷 (123) : 칼라부 연결수단
(124) : 정면 마감칼라부

Claims (10)

  1. 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 복수개의 파형강판이 순차적으로 연결되어 터널 굴착면을 지지하는 파형강판과 연결되도록 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 설치되는 파형강판 모듈; 및
    상기 서로 연결되는 파형강판의 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판 상단에 설치되어 상부 슬라이스 절단면이 외부로 노출되지 않도록 하는 절단면 마감모듈을 포함하되,
    상기 절단면 마감모듈은, 상기 서로 연결되는 파형강판의 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 각각의 파형강판 상부에 배치되는 칼라부; 및 상기 칼라부를 지지하도록 파형강판에 부착되어 상기 칼라부를 지지함과 동시에 상기 파형강판에 칼라부를 고정시키는 지지브래킷을 포함하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 파형강판 모듈은,
    터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면이 하향 경사지는 벨마우스 형태가 되도록 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지게 배열되는 복수개의 파형강판;
    상기 서로 이웃하는 파형강판을 연결시키는 연결수단; 및
    상기 파형강판을 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 고정 설치하는 고정수단을 포함하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 파형강판은,
    터널의 굴착면을 지지하는 파형강판과 동일한 곡률을 가짐과 동시에 동일한 형상의 산과 골이 터널의 길이 방향으로 소정 길이만큼 교호적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 절단면 마감모듈은,
    서로 이웃하는 칼라부를 서로 연결시키는 칼라부 연결수단을 더 포함하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 절단면 마감모듈은,
    서로 연결되는 파형강판 중 끝단부에 위치한 파형강판의 정면부에 설치되는 정면 마감칼라부를 더 포함하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 칼라부는,
    터널 측으로 향하는 일측이 파형강판의 상부 슬라이스 절단면과 동일한 형태가 되는 산과 골이 교호적으로 형성되는 파형 형태로 가공되는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조.
  8. 제1 항의 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조를 시공하는 방법으로서,
    터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 높이가 점차적으로 감소되면서 상부 슬라이스 절단면을 따라 하향 경사지는 칼라부가 벨마우스 형태의 경사면을 형성하도록 제작 시 칼라부가 부착되어 출하되는 복수개의 파형강판을 서로 마주하는 터널 기초옹벽에 설치하는 파형강판 설치단계;
    상기 터널 기초옹벽에 설치된 서로 이웃하는 파형강판을 연결수단을 이용하여 서로 연결시킴과 동시에 터널 굴착면을 지지하는 파형강판과 이웃하는 파형강판을 연결수단을 이용하여 서로 연결시키는 파형강판 연결단계; 및
    상기 복수개의 파형강판을 설치함에 따라 터널 진출/입구로부터 터널 외부 방향으로 하향 경사지는 벨마우스 형태의 경사면을 형성하는 서로 이웃하는 칼라부를 연결수단을 이용하여 서로 연결시키는 칼라부 연결단계를 포함하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 파형강판 설치단계에서,
    상기 서로 이웃하는 파형강판은 끝단부가 소정간격 서로 겹쳐지도록 터널 기초옹벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 서로 연결되는 파형강판 중 가장 끝단부에 위치한 파형강판의 정면부에는 정면 마감칼라부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 파형강판 터널의 조립식 벨마우스 구조 시공방법.
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