KR102260350B1 - 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서, 해저지반에 설치되고, 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 설치되어 상기 수중터널의 외주면을 지지하는 복수의 지지탑; 상기 수중터널에서 이격되어 해저지반에 설치되는 복수의 계류탑; 및 일단이 상기 계류탑에 고정되며, 타단이 상기 수중터널의 외주면에 연결되는 복수의 계류선을 포함하고, 상기 계류탑 및 계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 사장식 수중터널 계류 장치 및 상술한 사장식 수중터널 계류 장치를 이용하여 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계; 수중터널이 형성될 수 있도록 목표한 수중 높이에서 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시키는 도킹단계; 상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격된 위치의 해저지반에 복수의 제1계류탑을 설치하는 제1계류탑 설치단계; 상기 제1계류탑에 복수의 계류선을 결합하고, 상기 복수의 계류선 타단을 상기 수중터널에 연결하는 계류선 제1연결단계; 이웃한 상기 제1계류탑 사이에서 상기 수중터널의 양측부에 상기 계류선이 연결되지 못한 부분을 보강하기 위해 상기 수중터널과 인접한 해저지반에 제2계류탑을 설치하는 제2계류탑 설치단계; 상기 제2계류탑과 상기 수중터널의 양측부를 계류선으로 연결하는 계류선 제2연결단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 수중에 일정 깊이로 계류되는 수중터널과 이격되는 복수의 계류탑을 설치하고, 복수의 계류선을 이용하여 수중터널과 계류탑을 연결함으로써, 수중터널에 작용하는 횡 하중 및 수직변위에 효과적으로 저항할 수 있는 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것이다.

Description

사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법{SUBMERGED FLOATING TUNNEL MOORING DEVICE AND ITS MOORING METHOD}
본 발명은 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수중에 일정 깊이로 계류되는 수중터널과 이격되는 복수의 계류탑을 설치하고, 복수의 계류선을 이용하여 수중터널과 계류탑을 연결함으로써, 수중터널에 작용하는 횡 하중 및 수직변위에 효과적으로 저항할 수 있는 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수중구조물은 바다 속에 설치된 구조물, 즉, 해수면과 해저면 사이의 수중에 설치된 구조물을 뜻하는 것으로, 그 중 가장 대표적인 해중터널은 바다 속에 설치되어 사람이나 승용차 또는 철도차량 등의 운송수단이 바다 속을 통과할 수 있도록 이루어진 터널을 뜻하는 것이다.
상기와 같은 해중터널은 모듈 연결 방식에 의해 연결구간의 길이와 건설기간 및 구조물 제작 소요시간 등을 최소화 할 수 있게 된다.
즉, 이와 같은 해중터널은 바다 바닥 지반 속에 터널을 뚫는 대신 수중에 철도가 다니는 파이프 형상의 단위체들을 연결하여 바다 바닥에 지지시키는 방식에 의해 설치된다.
이러한 해중터널의 연결 방법으로는 주로 해중터널 단위체의 사이에 실링부재를 설치하고, 단위체의 단부를 이웃한 단위체의 단부와 와이어를 이용하여 연결 설치하는 방법이 사용되며, 해저 지반조건과 지진 및 해상기상의 영향이 적다는 장점이 있다.
이러한 해중터널은 내측에 공기가 채워져 있으므로 수중에서 부력에 의해 부상하게 되는데, 이를 방지하고 해중터널이 수중의 일정 높이에서 계류할 수 있도록 체인, 와이어 등의 케이블이 해중터널을 감싸도록 하여 수중 바닥면에 고정 설치된다.
하지만, 종래와 같이 케이블이 해중터널에 고정 설치될 경우, 조류나 그 밖의 원인으로 인해 케이블에 가해지는 외력이 그대로 해중터널에 전달되므로 케이블로부터 전달되는 외력에 의해 해중터널에 비틀림 등의 변형이 발생될 우려가 있으며, 케이블 외에도 해중터널 외벽 자체에 압력이 가해짐으로써 해중터널에 비틀림 등의 변형이 발생될 우려가 있고, 이러한 변형이 심하게 발생될 경우 해중터널 내부를 주행하는 차량 또는 열차 등의 전복사고가 발생되거나, 해중터널의 연결부위가 파손되는 등의 심각한 문제점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌 1은 해중터널을 감싸는 동시에 양측 단부가 수중 바닥에 고정되는 제1,2고정체인에 의해 해류나 파고 등에 의해 터널이 좌, 우측 방향 또는 상, 하 방향으로 유동되지 않고, 안전하게 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하는 해중 터널 장치를 제공했다.
그러나 상기 특허문헌 1은 수중바닥 자체 변위, 즉 수중바닥이 갯벌로 이루어지거나 지진 등의 이유로 인하여 수중바닥에 변위가 발생하는 경우에 체인의 장력 변화가 발생하게 되고, 이러한 장력 변화는 해중터널로 그대로 전달되어 해중터널이 구조적으로 불안정해지거나 심한 경우에는 터널 단위체와 이웃하는 터널 단위체를 서로 연결 고정시키는 연결부에 파손 등이 발생하게 되는 문제점이 있다.
KR 10-1334373 B1 KR 10-1211491 B1 KR 10-1745453 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 해저지반에 설치되어 수중터널의 외주면을 밀착 지지하는 복수의 지지탑과 수중터널에서 이격되어 해저지반에 설치되는 복수의 계류탑, 그리고 일단이 계류탑에 결합되고, 타단이 수중터널에 직접 연결되며, 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 턴버클 형식으로 이루어지는 복수의 계류선으로 구성됨으로써, 수중터널의 외벽에 가해지는 외압 및 계류선의 변위에 효과적으로 대응하여 수중터널이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 사장식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서, 해저지반에 설치되고, 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 설치되어 상기 수중터널의 외주면을 지지하는 복수의 지지탑; 상기 수중터널에서 이격되어 해저지반에 설치되는 복수의 계류탑; 및 일단이 상기 계류탑에 고정되며, 타단이 상기 수중터널의 외주면에 연결되는 복수의 계류선을 포함하고, 상기 계류탑 및 계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 사장식 수중터널 계류 장치를 제공한다.
이때, 상기 계류탑은 상기 수중터널에서 사선 방향으로 이격되고, 서로 등 간격으로 이격 설치되는 복수의 제1계류탑; 및 연속된 상기 제1계류탑 사이에 각각 설치되는 복수의 제2계류탑을 포함하며, 상기 제1계류탑과 상기 수중터널 간의 이격 거리보다 상기 제2계류탑과 상기 수중터널 간의 이격 거리가 더 가까운 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1계류탑, 제2계류탑 및 수중터널에는 상기 복수의 계류선이 결합되어 고정되는 고정부재가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1계류탑에 구비되는 상기 고정부재에 결합된 상기 복수의 계류선은 상기 복수의 계류선 각각의 일단이 상기 수중터널의 외주면 일측부에 상기 수중터널의 길이 방향으로 서로 등 간격으로 이격되어 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2계류탑에 구비되는 상기 고정부재에 결합된 상기 복수의 계류선은 상기 복수의 계류선의 일단이 상기 수중터널의 외주면 양측부에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 터널튜브는 부력을 갖도록 설계되거나, 상기 터널튜브의 일측에 부력을 조절할 수 있는 부력부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 계류선의 일단 또는 양단은 상기 계류선에 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 턴버클 형식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기에 기재된 사장식 수중터널 계류 장치를 이용하여 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계; 수중터널이 형성될 수 있도록 목표한 수중 높이에서 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시키는 도킹단계; 상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격된 위치의 해저지반에 복수의 제1계류탑을 설치하는 제1계류탑 설치단계; 상기 제1계류탑에 복수의 계류선을 결합하고, 상기 복수의 계류선 타단을 상기 수중터널에 연결하는 계류선 제1연결단계; 이웃한 상기 제1계류탑 사이에서 상기 수중터널의 양측부에 상기 계류선이 연결되지 못한 부분을 보강하기 위해 상기 수중터널과 인접한 해저지반에 제2계류탑을 설치하는 제2계류탑 설치단계; 상기 제2계류탑과 상기 수중터널의 양측부를 계류선으로 연결하는 계류선 제2연결단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사장식 수중터널 계류 방법을 제공한다.
이때, 상기 도킹단계는 상기 터널튜브의 부력을 조절하여 상기 지지탑에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정; 및 연속된 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 수중터널의 외벽에 해류 등의 영향으로 가해지는 압력, 특히, 수평하중에 의한 횡 변위에 효과적으로 대응하고, 계류선을 통해 수중터널에 전달되는 압력을 경감시켜 수중터널이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 간단한 구조로 인해 시공이 편리하며, 시공에 소요되는 비용 및 시간을 절감시킬 수 있는 또 다른 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명에 따른 사장식 수중터널 계류 장치를 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 따른 사장식 수중터널 계류 장치를 나타내는 단면도.
도3은 실시 예에 따른 사장식 수중터널 계류 장치의 계류탑에 계류선이 결합되는 고정부재를 나타내는 예시도.
도4는 실시 예에 따른 사장식 수중터널 계류 장치의 계류선을 나타내는 예시도.
도5는 본 발명에 따른 사장식 수중터널 계류 방법을 나타내는 블록도.
도6은 본 발명에 따른 사장식 수중터널 계류 방법의 도킹단계를 나타내는 블록도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널을 계류하는 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 본 발명의 사장식 수중터널 계류 장치는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 지지탑(200), 계류탑(300) 및 계류선(500)으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 지지탑(200)은 수중터널(100)이 설치되는 위치의 해저지반에 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 복수 개가 서로 이격되어 설치됨으로써, 상기 수중터널(100)의 외주면에 밀착 지지되어 상기 수중터널(100)에 가해지는 수직 하중을 지지해주는 역할을 수행할 수 있다.
이는, 일반적인 다리에서 교량을 지지하는 주탑의 역할을 하는 것으로, 복수의 상기 지지탑(200)은 상기 수중터널(100)에 가해지는 수직 하중이 고르게 분포되어 해저지반으로 전달됨으로써, 상기 수중터널(100)에서 발생하는 수직 하중이 절감될 수 있도록 등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 수중터널(100)을 형성하기 위해 서로 이웃하도록 길이 방향으로 결합되는 복수의 상기 터널튜브는 자체적으로 부력을 갖도록 설계되거나, 상기 터널튜브의 일측 또는 내측에 부력을 조절할 수 있는 부력부(600)가 구비되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 부력부(600)는 상기 터널튜브에 작용하는 부력을 조절하여 상기 수중터널(100)이 설치되는 목표 높이를 맞추기 용이하도록 하는 역할을 수행할 수 있으며, 상기 부력부(600)의 조작으로 상기 지지탑(200)에 상기 수중터널(100)이 안정감 있도록 밀착되어 고정시킬 수 있도록 할 수 있다.
이를 위해 상기 부력부(600) 내부에 공기를 주입하거나 배출시킬 수 있는 구조로 이루어 질 수 있다.
또한, 상기 지지탑(200)은 철골 구조로 이루어 질 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 해수에 대한 부식이 발생하여 환경오염이 발생하는 것을 방지하기 위하여 콘크리트 구조물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 계류탑(300)은 상기 수중터널(100)에 해류에 의한 좌굴이 발생하는 것을 방지하기 위한 계류선(500)이 결합될 수 있도록 하는 구조물로써, 상기 계류탑(300)은 상기 수중터널(100)과 이격되도록 하여 해저지반에 설치될 수 있다.
종래에 수중터널을 고정하기 위해 설치되었던 계류선들은 수중터널을 지지하는 지지탑에 일단이 결합되고, 타단이 수중터널과 연결되거나, 해저지반에 일단을 앵커로 고정하고, 타단이 수중터널에 연결되도록 하는 구조로 이루어 졌었다.
하지만, 이러한 종래의 구조는 수중터널을 거의 수직으로 지지하기 때문에 해류에 의해 발생하는 수평하중이 주를 이루는 수중터널에 발생하는 횡 변위를 제어하는데 매우 어려움이 있었으며, 해저지반이 뻘과 같이 무른 지형에서는 결속이 쉽게 풀려버리는 등의 문제점이 있어 수중터널의 유지관리에 막대한 인력 및 비용이 소요되었다.
이를 위해 본 발명의 사장식 수중터널 계류 장치에서는 상기 지지탑(200)과 상기 수중터널(100)을 연결하는 것이 아닌, 상기 수중터널(100)과 이격된 별도의 상기 계류탑(300)을 해저지반에 튼튼하게 설치하고, 상기 계류선(500)의 일단을 상기 계류탑(300)에 결합하며, 상기 계류선(500)의 타단이 상기 수중터널(100)의 외주면에 연결되도록 함으로써, 해저지반의 지형에 상관없이 기초를 튼튼하게 잡아줄 수 있다.
또한, 상기 수중터널(100)을 수직으로 지지하는 것이 아닌 일정 간격 이격된 사선 방향에서 상기 수중터널(100)이 지지될 수 있도록 하여, 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위의 제어가 용이하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 상기 수중터널(100)에 연결되어 해류 등에 의해 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위를 제어할 수 있는 복수의 상기 계류탑(300) 및 계류선(500)은 상기 수중터널(100)을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되어 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부를 동시에 잡아주어 해류 등에 의해 발생하는 횡 변위에 보다 효과적으로 대응하여, 상기 수중터널(100)이 비틀리거나 좌굴이 발생하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 계류탑(300)은 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 제1계류탑(310)과 제2계류탑(320)으로 구성될 수 있다.
상기 제1계류탑(310)은 상기 수중터널(100)에서 사선 방향으로 이격되어 상기 지지탑(200)과는 별개로 해저지반에 설치될 수 있는 것으로, 상기 수중터널(100)이 튼튼하게 계류될 수 있도록 하기 위해 메인이 되는 소형 외부 주탑을 의미한다.
또한, 상기 제1계류탑(310)은 복수개가 상기 수중터널(100)의 길이방향을 따라 서로 등 간격으로 일정하게 이격되어 해저지반에 설치될 수 있다.
그리고 상기 수중터널(100)의 길이방향을 따라 연속되도록 설치된 상기 제1계류탑(310) 사이에는 상기 제1계류탑(310)과 동일하거나, 상기 제1계류탑(310)보다 크기가 작거나 높이가 낮은 상기 제2계류탑(320)이 복수 개 설치될 수 있으며, 상기 수중터널(100)에서 사선 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되는 상기 제1계류탑(310)과는 달리 상기 제2계류탑(320)은 상기 수중터널(100)에 인접한 하부에 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 제1계류탑(310)과 상기 수중터널(100) 간의 이격 거리보다 상기 제2계류탑(320)과 상기 수중터널(100) 간의 이격 거리가 더 가깝도록 설치될 수 있으며, 이는 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위를 효과적으로 제어할 수 있도록 설치되는 상기 제1계류탑(310)과 상기 수중터널(100)에 작용하는 종 변위를 효과적으로 제어할 수 있도록 설치되는 상기 제2계류탑(320)의 조합으로 인해 상기 수중터널(100)이 보다 안정적이며 튼튼하게 계류될 수 있도록 할 수 있다.
이를 위해, 상기 제1계류탑(310) 및 제2계류탑(320)과 상기 수중터널(100)의 외주면을 연결하는 것이 상기 계류선(500)이며, 이러한 상기 계류선(500)은 연속되는 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)의 사이 거리 또는 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)과 상기 수중터널(100) 간의 이격 거리에 따라 그 수와 길이가 달라질 수 있다.
즉, 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)에는 복수의 상기 계류선(500)이 연결되어 상기 수중터널(100)에 가해지는 횡 변위 및 종 변위를 효과적으로 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 제1계류탑(310), 제2계류탑(320) 및 상기 수중터널(100)에는 복수의 상기 계류선(500)이 결합되어 고정될 수 있도록 고정부재(400)가 더 구비될 수 있으며, 상기 수중터널(100)에 구비되는 상기 고정부재(400)는 상기 수중터널(100)에 연결되는 상기 계류선(500)의 개수에 비례하여 구비될 수 있고, 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 길이 방향으로 등 간격 이격되도록 구비될 수 있다.
그리고 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)에 구비되는 상기 고정부재(400)는 도3에 도시된 바와 같이, 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320) 각각에 하나의 상기 고정부재(400)가 구비되어 복수의 상기 계류선(500)이 연결되도록 할 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)에 결합되는 복수의 상기 계류선(500)의 개수에 비례하여 각각 연결될 수 있도록 복수의 상기 고정부재(400)가 구비될 수도 있다.
이는 하나의 상기 고정부재(400)에 복수의 상기 계류선(500)이 연결됨으로써, 상기 고정부재(400)에 가해지는 하중을 분산시켜 상기 고정부재(400)가 파손되는 것을 방지하고, 복수의 상기 계류선(500)의 장력 조절을 보다 원활히 할 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 계류선(500)은 도4에 도시된 바와 같이, 상기 계류선(500)의 일단 또는 양단이 턴버클(510) 형식으로 이루어질 수 있으며, 그로 인해 상기 계류선(500)에 작용하는 장력을 조절하여 복수의 상기 계류선(500)이 연결된 상기 수중터널(100)과 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)이 외압에 보다 유연하게 대응될 수 있도록 할 수 있으며, 복수의 상기 계류선(500)을 연결함에 있어서도 설치가 간단하고 조절이 용이하여 시공 시간을 단축시킬 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 상기 계류선(500)의 장력을 조절하거나, 상기 계류선(500)을 상기 수중터널(100)과 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)에 연결할 때 길이가 조절될 수 있도록 하는 것은 상기 턴버클(510) 형식으로 한정하는 것은 아니며, 해수에 의한 부식을 잘 견딜 수 있는 탄성체로 이루어질 수도 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 상기 계류선(500)은 상기 수중터널(100)과 상기 제1계류탑(310), 그리고 상기 수중터널(100)과 상기 제2계류탑(320)을 연결할 때 그 방법을 달리 할 수 있으며, 이는 도1 및 도2를 참조하여 이해할 수 있도록 한다.
예컨대, 상기 제1계류탑(310)에 구비되는 상기 고정부재(400)에 결합된 복수의 상기 계류선(500)은 복수의 상기 계류선(500) 각각의 일단이 상기 수중터널(100)의 외주면 일측부에 상기 수중터널(100)의 길이 방향으로 서로 등 간격을 이루도록 이격되어 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2계류탑(320)에 구비되는 상기 고정부재(400)에 결합된 복수의 상기 계류선(500)은 복수의 상기 계류선(500)의 일단이 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 각각 연결되도록 할 수 있다.
즉, 상기 제1계류탑(310)과 상기 수중터널(100)을 연결하게 되는 복수의 상기 계류선(500)은 상기 수중터널(100)의 외주면 일측부에 연결되어 사선 방향으로 당겨지도록 할 수 있으며, 상기 수중터널(100)을 기준으로 상호 대칭되도록 하여 어느 한 쪽으로 치우침이 없이 균형을 이루어 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위에 효과적으로 대응할 수 있도록 할 수 있는 것이다.
또한, 상기 제2계류탑(320)과 상기 수중터널(100)을 연결하게 되는 복수의 상기 계류선(500)은 하나의 상기 제2계류탑(320)에서 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 각각 연결되도록 할 수 있으며, 상기 제2계류탑(320) 역시 상기 제1계류탑(310)과 마찬가지로 상기 수중터널(100)을 기준으로 상호 대칭되도록 하여 상기 수중터널(100)에 작용하는 종 변위에 효과적으로 대응할 수 있도록 균형을 이룰 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 사장식 수중터널 계류 장치를 이용하여 수중터널을 계류하는 방법은 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 지지탑 설치단계(S100), 도킹단계(S200), 제1계류탑 설치단계(S300), 계류선 제1연결단계(S400), 제2계류탑 설치단계(S500) 및 계류선 제2연결단계(S600)를 순차적으로 수행할 수 있다.
상기 지지탑 설치단계(S100)는 해저지반에 복수의 지지탑(200)이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 것으로, 이때 말하는 일정한 방향성이란 설치하고자 하는 수중터널(100)의 길이 방향을 의미한다.
상기 지지탑 설치단계(S100)에서 상기 수중터널(100)을 지지하는 기초가 되는 상기 지지탑(200)을 설치한 이후에는 상기 수중터널(100)이 형성될 수 있도록 목표한 수중 높이에서 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하는 상기 도킹단계(S200)가 수행될 수 있다.
이때, 상기 도킹단계(S200)는 상기 터널튜브에 구비되는 부력부(600)를 통해 상기 터널튜브의 부력을 조절하여 미리 설치된 상기 지지탑(200)에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정(S210)이 수행될 수 있으며, 상기 높이조절공정(S210) 이후 연속되도록 배치된 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정(S220)을 거쳐 상기 수중터널(100)이 형성될 수 있도록 할 수 있다.
상기 도킹단계(S200)가 완료되면 상기 수중터널(100)에 계류선(500)을 연결하여 고정될 수 있도록 하는 제1계류탑(310)을 설치하는 제1계류탑 설치단계(S300)를 수행하게 되는데, 이때, 상기 제1계류탑(310)은 상기 수중터널(100)의 양측으로 일정 간격 이격된 위치의 해저지반에 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 서로 이격되도록 복수 개 설치할 수 있다.
상기 제1계류탑 설치단계(S300)에서 설치된 복수의 상기 제1계류탑(310)에는 복수의 상기 계류선(500)의 일단을 결합시키며, 복수의 상기 계류선(500) 타단을 상기 수중터널(100)에 연결하는 계류선 제1연결단계(S400)를 수행할 수 있다.
이때, 복수의 상기 계류선(500)은 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 연결되도록 하고, 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 서로 등 간격 이격시켜 동일선상에 위치하도록 연결하는 것이 바람직하다.
상기 계류선 제1연결단계(S400)를 통해 상기 제1계류탑(310)에 결합된 복수의 상기 계류선(500)을 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 연결하고 나면, 상기 수중터널(100)이 보다 굳건하게 계류될 수 있도록 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에서 복수의 상기 계류선(500)이 연결되지 못한 부분에 추가로 상기 계류선(500)이 연결되어 결합될 수 있도록 하는 제2계류탑(320)을 해저지반에 설치하는 제2계류탑 설치단계(S500)를 수행할 수 있다.
이때, 상기 제2계류탑(320)은 상기 수중터널(100)과 인접한 하부에 설치될 수 있으며, 상기 제2계류탑 설치단계(S500)를 거쳐 상기 제2계류탑(320)에 복수의 상기 계류선(500)을 결합하고, 상기 제2계류탑(320)에 결합된 복수의 상기 계류선(500)의 타단이 각각 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부에 연결되도록 하는 계류선 제2연결단계(S600)를 수행함으로써 상기 수중터널(100)이 튼튼하게 계류될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 복수의 상기 계류선(500)이 연결되는 모든 단계에서는 복수의 상기 계류선(500)에 구비되는 턴버클(510)을 조율하여 복수의 상기 계류선(500)의 장력을 조절하여 줌으로써, 상기 수중터널(100)이 안정적으로 계류될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사장식 수중터널을 계류하는 방법은 상술한 단계가 순차적으로 진행되도록 할 수 있으나, 경우에 따라 상기 수중터널(100)을 도킹하기 전에 상기 터널튜브의 외주면 양측부에 복수의 상기 계류선(500)을 먼저 연결시키거나, 상기 터널튜브의 도킹이 완료되어 완성된 상기 수중터널(100)에 복수의 상기 계류선(500)을 먼저 연결한 후, 연결된 복수의 상기 계류선(500)의 길이에 따라 적합한 위치에 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)을 설치하여 상기 수중터널(100)에 미리 연결되어 있던 복수의 상기 계류선(500)을 상기 제1계류탑(310) 및 상기 제2계류탑(320)에 결속시키도록 할 수도 있다.
이는, 사장식 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 하나의 순서만으로 한정하는 것이 아닌, 상기 수중터널(100)을 설치하고자 하는 위치의 해저지반이나 해류의 상황에 따라 유연하게 대처하여 상기 수중터널(100)을 계류하는 작업이 원활히 이루어 질 수 있도록 하기 위함이다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 수중터널의 외벽에 해류 등의 영향으로 가해지는 압력, 특히, 수평하중에 의한 횡 변위에 효과적으로 대응하고, 계류선을 통해 수중터널에 전달되는 압력을 경감시켜 수중터널이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 간단한 구조로 인해 시공이 편리하고, 시공에 소요되는 비용 및 시간을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100 : 수중터널 200 : 지지탑
300 : 계류탑 310 : 제1계류탑
320 : 제2계류탑 400 : 고정부재
500 : 계류선 510 : 턴버클
600 : 부력부 S100 : 지지탑 설치단계
S200 : 도킹단계 S210 : 높이조절공정
S220 : 결합공정 S300 : 제1계류탑 설치단계
S400 : 계류선 제1연결단계 S500 : 제2계류탑 설치단계
S600 : 계류선 제2연결단계

Claims (9)

  1. 내부가 중공된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서,
    해저지반에 설치되고, 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 설치되어 상기 수중터널의 외주면을 지지하는 복수의 지지탑;
    상기 수중터널에서 이격되어 해저지반에 설치되는 복수의 계류탑; 및
    일단이 상기 계류탑에 고정되며, 타단이 상기 수중터널의 외주면에 연결되는 복수의 계류선을 포함하고,
    상기 계류탑 및 계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되며,
    상기 계류탑은,
    상기 수중터널에서 사선 방향으로 이격되고, 서로 등 간격으로 이격 설치되는 복수의 제1계류탑; 및
    연속된 상기 제1계류탑 사이에 각각 설치되는 복수의 제2계류탑을 포함하며,
    상기 제1계류탑과 상기 수중터널 간의 이격 거리보다 상기 제2계류탑과 상기 수중터널 간의 이격 거리가 더 가깝고,
    상기 제1계류탑, 제2계류탑 및 수중터널에는,
    상기 복수의 계류선이 결합되어 고정되는 고정부재가 더 포함되며,
    상기 제1계류탑에 구비되는 상기 고정부재에 결합된 상기 복수의 계류선은 상기 복수의 계류선 각각의 일단이 상기 수중터널의 외주면 일측부에 상기 수중터널의 길이 방향으로 서로 등 간격으로 이격되어 연결되고,
    상기 제2계류탑에 구비되는 상기 고정부재에 결합된 상기 복수의 계류선은 상기 복수의 계류선의 일단이 상기 수중터널의 외주면 양측부에 각각 연결되며,
    상기 터널튜브는,
    부력을 갖도록 설계되거나,
    상기 터널튜브의 일측에 부력을 조절할 수 있는 부력부가 포함되고,
    상기 계류선의 일단 또는 양단은 상기 계류선에 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 턴버클 형식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사장식 수중터널 계류 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 기재된 사장식 수중터널 계류 장치를 이용한 사장식 수중터널 계류 방법에 있어서,
    해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계;
    수중터널이 형성될 수 있도록 목표한 수중 높이에서 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시키는 도킹단계;
    상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격된 위치의 해저지반에 복수의 제1계류탑을 설치하는 제1계류탑 설치단계;
    상기 제1계류탑에 복수의 계류선을 결합하고, 상기 복수의 계류선 타단을 상기 수중터널에 연결하는 계류선 제1연결단계;
    이웃한 상기 제1계류탑 사이에서 상기 수중터널의 양측부에 상기 계류선이 연결되지 못한 부분을 보강하기 위해 상기 수중터널과 인접한 해저지반에 제2계류탑을 설치하는 제2계류탑 설치단계;
    상기 제2계류탑과 상기 수중터널의 양측부를 계류선으로 연결하는 계류선 제2연결단계를 포함하고,
    상기 도킹단계는,
    상기 터널튜브의 부력을 조절하여 상기 지지탑에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정; 및
    연속된 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 사장식 수중터널 계류 방법.
  9. 삭제
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