KR20000016827A - 세그먼트들 - Google Patents

Abstract

굴착 터널의 원주방향에서 결합되는 세그먼트(1)의 원주방향의 결합 끝면(2)의 일단을 수커플러(4)가 설치된 수측 원주결합 끝면(2a)으로 하고, 타단을 암커플러(5)가 설치된 암측 원주결합 끝면(2b)으로 한다. 베이스 플레이트(7)의 위에는 플랫 와셔(13), 디스크 스프링(14) 그리고 헤드(15)로 구성된 결합부(16)에 설치된 볼트(10)가 직립되어 있어 수커플러(4)를 구성한다. 상기 볼트(10)와 결합되는 노치(22)가 구성된 결합 플레이트(23)는 상기 베이스 플레이트(7)와 상기 결합부(16)사이에 삽입되어 결합된다. 상기 볼트(10)와 결합되는 상기 노치(22)를 통해서 상기 베이스 플레이트(7)와 상기 결합부(16)사이에 삽입되고 상기 디스크 스프링(14)의 탄성력에 의해 홀딩되는 상기 결합 플레이트(23)를 암커플러(5)로 한다. 상기 굴착터널의 축방향으로 결합되는 상기 세그먼트(1)의 축결합 끝면들의 일단에는 조이닝 로드(35)를 가지는 축방향 수커플러(31)가 설치되며, 타단에는 상기 조이닝 로드(35)를 조여주고 홀딩하는 축방향 암커플러(41)가 설치된다. 이런 방식으로 상기 세그먼트(1)사이에 결합작업이 단순화되어 작업효율이 증대된다.

Description

세그먼트들{SEGMENTS}

본 발명은 세그먼트들(segments)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수개의 세그먼트가 결합되어 굴착 터널(excavated tunnel)의 축방향으로 관벽(tubular wall)을 형성하는 세그먼트들에 관한 것이다.

실드(sealed) 건설이라고 불리는 터널 건설의 방법으로, 상기 굴착 터널의 내면에 세그먼트들(주로 콘크리트나 철제로 만들어짐)을 조합해서 관벽을 건설하는 것은 잘 알려진 방법이다.

상기 실드 건설에 사용되는 세그먼트에서, 평면에서 볼 경우 직사각형 형태의 플레이트가 가장 일반적이다. 그리고 이들 세그먼트들의 각각은 볼트로 서로 결합된다.

볼트로 상기 세그먼트들을 결합하는 가장 일반적인 구조에서, 각각의 상기 세그먼트들의 결합면이 인접할 경우, 서로 통해있는 홀들(holes)을 가지는 커플러 플레이트들이 상기 세그먼트들의 상기 조인트면(joint surface)의 인접부(neighborhood)에 삽입된다. 그래서 볼트들이 상기 커플러 플레이트의 상기 홀들에 삽입(insert)되고, 상기 볼트들은 너트(nut)들에 의해서 조여져서 상기 세그먼트들이 결합된다. 첨가하여, 상기 세그먼트들에 금속 삽입 피팅(insertion fitting)들을 내장해서, 인접한 세그먼트들을 통해서 작동되는 볼트 부재를 조임으로써 양쪽을 결합할 수 있는 구조도 있다.

하지만, 상술된 구조들은 건설현장에서 볼트를 상기 커플러의 결합면을 형성하는 홀에 끼워서 너트로 조이거나 상기 세그먼트들의 각각에 내장된 상기 금속 삽입 피팅으로 조이는 복잡한 작업(operation)이 필요하다. 그러므로 조립시간(assembly time)을 줄이는 것에는 한계가 있다. 또한, 이 과정을 로봇에 의한 자동 조립과정에 적용하기에는 문제가 있다. 또한, 제 2 커버링 건설(secondary covering construction)이 만약 생략되면, 볼트들과 너트들이 설치되어 있기 때문에 상기 세그먼트들의 위에 볼트박스(bolt box)들을 클로징(closing)하는 작업이 수행되어야 한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 상기 작업을 좀더 빠르게 하고, 더욱 효율적으로 진행할 수 있으며, 쉽고 안전하게 결합할 수 있는 새로운 형태의 세그먼트들을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 세그먼트의 구조와 조립을 설명하기 위해서 상기 세그먼트로 건설한 관벽의 사시도;

도 2는 본 발명에 의한 세그먼트의 구조와 조립을 설명하기 위해서 상기 세크먼트로 건설한 관벽의 평면도;

도 3은 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 굴착 터널의 원주방향에서 결합되는 구조를 설명하기 위한 상기 결합 세그먼트의 조인트의 단면도;

도 4는 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 원주방향에서 수결합 끝면을 보여주는 상기 세그먼트의 사시도;

도 5는 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 원주방향에서 암결합 끝면을 보여주는 상기 세그먼트의 사시도;

도 6은 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 수커플러와 암커플러의 사시도;

도 7은 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 상기 수커플러와 상기 암커플러의 구조를 설명하기 위한 조인트의 단면도;

도 8은 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 굴착 터널의 원주방향에서의 결합구조를 설명하기 위해 결합된 상기 세그먼트의 조인트들의 단면도;

도 9는 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 굴착 터널의 원주방향에서의 상기 결합구조를 설명하기 위한 상기 조인트들의 단면도;

도 10은 본 발명의 상기 세그먼트의 수커플러에 설치된 디스크 스프링의 탄성과 굽힘사이의 관계를 나타낸 그래프;

도 11은 본 발명에 의한 상기 세그먼트의 상기 굴착 터널의 축방향에서의 결합구조를 설명하기 위한 상기 세그먼트의 상기 조인트의 단면도;

도 12는 본 발명에 의한 세그먼트의 변형예의 구조와 조립을 설명하기 위해 함께 조립된 상기 세그먼트의 평면도;

도 13은 본 발명에 의한 세그먼트의 변형예의 구조와 조립을 설명하기 위한 상기 세그먼트의 상기 조인트들의 단면도;

도 14는 본 발명에 의한 세그먼트의 변형예의 구조와 조립을 설명하기 위한 상기 세그먼트의 상기 조인트들의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 세그먼트4 : 수커플러

5 : 암커플러7 : 베이스 플레이트

13 : 플랫 와셔14 : 디스크 스프링

15 : 헤드22 : 노치

23 : 결합 플레이트35 : 조이닝 로드

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 굴착 터널의 축방향과 원주방향에서 함께 결합해서 상기 굴착 터널의 관벽을 형성하는 아크(arc) 형태의 세그먼트의 원주방향의 결합 끝면(joining end surface)중에 한 결합 단면위에는 수커플러(male coupler)가, 다른 결합 단면위에는 암커플러(female coupler)가 설치된다. 상기 수커플러는 베이스 플레이트(base plate), 상기 베이스 플레이트위에 직립되어 끝부분에는 원형부(large diameter part)를 가지는 로드(rod), 상기 로드의 상기 원형부의 상기 베이스 플레이트측면에 설치된 플랫 와셔(flat washer) 그리고 상기 플랫 와셔와 상기 원형부사이에 설치된 탄성부재(elastic member)를 가진다. 상기 암커플러는 노치(notch)를 가진 결합 플레이트(engaging plate)를 가지고 있어서 상기 로드가 측면으로부터 결합되고, 상기 로드가 상기 노치로 슬라이딩되어 맞물림되면서 상기 와셔와 상기 베이스 플레이트사이에 삽입된다. 그래서 상기 탄성부재의 탄성력(elastic force)에 의해서 홀딩된다.

그러므로, 상기 조이닝단면의 수커플러의 일면에 형성된 상기 로드를 다른 결합 단면의 상기 암커플러의 상기 결합 플레이트에 있는 상기 노치로 삽입함으로써, 상기 로드의 원형부가 상기 결합 플레이트의 내면으로 쉽게 결합될 수 있고, 이런 결합힘(engagement force)에 의해서 굴착터널의 원주방향으로 결합할 수 있다.

볼트와 너트를 사용하는 구조를 조이거나, 볼트를 금속 삽입피팅에 결합하는 구조를 결합하는 것과 비교해서, 본 발명에 의한 방식은 각각의 세그먼트들을 결합하는 작업에 필요한 노동력을 크게 줄일 수 있고, 동시에 로봇에 의한 자동 조립도 가능하다. 더 나아가, 볼트박스(bolt box)들이 없으므로 상기 볼트박스들을 클로징(closing)하는 작업도 생략된다.

또한, 상기 베이스 플레이트와 상기 플랫 와셔사이에 상기 결합부가 탄성부재를 압박(urging)하는 힘을 사용해서 삽입되었으므로, 치수에 다소의 에러(error)가 있더라도 큰 문제는 없다. 또한, 예를 들어 지진이 발생해도 진동을 흡수할 수 있고, 강화된 내구성을 갖는 관벽을 설치할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 14에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 참조번호 1은 세그먼트이다. 상기 세그먼트(1)은 평면에서 볼 경우에는 직사각형으로 형성된 콘크리트로 만들어져 있다. 상기 굴착 터널의 상기 원주방향에서의 상기 결합 단면인 상기 원주결합 단면(2)과 상기 굴착 터널의 상기 축방향에서의 상기 결합 단면인 상기 축결합 단면(3)을 함께 결합하면 상기 세그먼트(1)로 이루어진 상기 관벽(T)이 상기 굴착 터널의 안에 건설된다.

다음은 세그먼트의 상기 원주결합 단면(2)과 상기 축결합 단면(3)의 상기 조이닝 구조를 설명하겠다.(상기 굴착 터널의 상기 원주결합 구조)

상기 세그먼트(1)에서, 도 3을 참조하면, 원주결합 단면(2)의 일단은 수측 원주결합 단면(원주결합 단면의 하나)(2a)이고, 타단은 암측 원주결합 단면(원주결합 단면의 다른 하나)(2b)이다.

도 4를 참조하면, 수측 원주결합 단면(2a)에는 복수개의 수커플러들(male couplers)(4)이 설치되어 있다. 그리고 도 5를 참조하면, 암측 원주결합 단면(2b)에는 수커플러(4)와 대응되는 복수개의 암커플러들(female couplers)(5)이 설치된다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 상기 수커플러(4)는 중앙에 거칠게 형성된 홀(6)을 가진 베이스 플레이트가 있다. 상기 베이스 플레이트(7)의 내면에 홈(6)과 결합되는 지점에 장착된 캡 너트(cap nut)(8), 상기 베이스 플레이트(7)의 내면에 장착된 한 쌍의 측면 플레이트(9) 그리고 상기 캡 너트(8)의 스크류(screw)(8a)에 상기 베이스 플레이트(7)의 바깥쪽으로부터 홈(6)에 삽입되어 스크류(10a)가 결합됨으로써 상기 베이스 플레이트(7)로부터 돌출된 상태로 볼트가 장착되어 있다. 측면 플레이트(9)에는 상기 세그먼트(1)에 수커플러를 고정하는 앵커(11)가 설치된다.

상기 볼트(10)에는 상기 베이스 플레이트(7)로부터의 순서로 원통형태의 스페이스(spacer)(12), 플랫 와셔(flat washer)(13) 그리고 복수개의 디스크 스프링(disk spring)(탄성부재)(14)이 설치되어 있다. 상기 수커플러(5)가 결합 플레이트(23)와 결합되는 결합부(engagement part)(16)는 상기 플랫 와셔(13), 상기 디스크 스프링(14) 그리고 볼트의 헤드(head)로 구성된다.

또한, 상기 구조물의 결합부(16)의 상기 플랫 와셔(13)와 상기 베이스 플레이트(7)의 외측면사이의 틈은 상기 스페이스(12)에 의해 일정치수로 유지된다.

상기 결합부(16)를 형성하는 상기 플랫 와셔(13)는 상기 베이스 플레이트(7)의 바깥쪽 에지(edge)를 둘러싸고 있다. 즉 상기 플랫 와셔(13)는 보링(boring) 프로세스가 진행될 때, 상기 베이스 플레이트(7)방향으로 보어 측(bored side)에 설치된다.

복수개의 디스크 스프링(14)은 상기 플랫 와셔(13)와 상기 헤드(15)사이에 설치되고 탭핑된 방향이 반대방향이 되도록 배열된다. 각각의 디스크 스프링(14)의 상기 바깥쪽 에지는 축방향으로 서로 분리되도록 배열된다.

상기 암커플러(5)는 노치(notch)를 갖는 결합 플레이트(23)를 가진다. 상기 결합 플레이트의 내면에는 한쌍의 측면 플레이트(side plate)(24)가 장착되어 있다. 상기 측면 플레이트(24)사이에 단면으로 L자 형상을 가진 베이스 플레이트(25)가 설치되어 있다.

상기 측면 플레이트(24)위에는 상기 세그먼트(1)에 상기 암커플러(5)를 장착하는 앵커(26)가 설치된다. 상기 암커플러(5)의 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)는 단으로 갈수록 일정하게 넓어지도록 탭핑된 면이 있다. 덧붙여, 상기 노치(22)의 단(end)지역의 상기 결합 플레이트(23)의 내면에 탭핑된 면(27)은 단에서부터 점차 두께가 증가하도록 대각선의 형태를 띤다.

또한, 상기 탭핑된 면(27)의 상기 단의 상기 결합 플레이트(23)의 두께의 치수는 상기 수커플러(4)의 상기 결합부(16)의 상기 플랫 와셔(13)와 상기 베이스 플레이트(7)의 바깥쪽면 사이의 치수보다 작다.

상기 암커플러(5)에 설치된 암 원주결합 단면(2b)에서 상기 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)의 측면에는 요면부(28)가 형성되어 있다.

상술된 상기 수커플러(4)와 암커플러(5)가 결합될 때, 상기 수커플러(4)의 상기 볼트(10)는 상기 암커플러(5)의 측면에 형성된 상기 요면부(26)에 위치하고, 상기 세그먼트(1)의 상기 수 원주결합 단면(2a)과 상기 암 원주결합 단면(2b)은 서로 인접해서 상기 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)로 상기 볼트(10)가 슬라이딩되면서 맞물림된다.

이런 방식으로 상기 결합부(16)의 상기 플랫 와셔(13)는 상기 결합 플레이트(23)의 상기 탭핑된 면(27)에 인접하고, 상기 탭핑된 면(27)의 경사진 방향을 따라서 상기 결합 플레이트(23)의 내측으로 삽입된다.

상기 결합부(16)의 상기 플랫 와셔(13)가 상기 결합 플레이트(23)의 내면에 삽입되면, 상기 플랫 와셔(13)는 상기 볼트(10)의 상기 헤드(15)방향으로 밀려져서 상기 플랫 와셔(13)와 상기 헤드(15)사이에 배치된 상기 플랫 스프링은 압력으로 압축된다.

또한, 상기 볼트(10)를 따라서, 상기 수커플러(4)는 상기 암커플러(5)측으로 밀려서, 수측 원주방향 조이닝단면(2a)과 암측 원주방향 조이닝단면(2b)은, 도 8과 도 9에 표시된 것처럼, 각각의 조이닝단면(2a, 2b)이 견고하게 접촉하도록 결합된다. 그러므로 상기 수커플러(4)의 결합부(16)의 상기 플랫 스프링(14)은 도 10에 도시된 것같은 특징을 가진다.

도 10에 도시된 것처럼, 상기 플랫 스프링(14)은 변형량의 변화와 비교해서 탄성력(P)의 변화가 작은 지역이 있다. 상술된 커플러구조에서, 상기 수커플러(4)의 상기 결합부(16)와 상기 베이스 플레이트(7)사이에 상기 암커플러(5)의 상기 결합 플레이트(23)가 결합될 때, 상기 볼트(10)의 돌출부의 치수와 상기 결합 플레이트(23)의 치수가 지정되어 상기 플랫 스프링(14)의 상태가 A 지역에서 정의되도록 한다.(상기 굴착터널의 축방향의 조이닝구조)

덧붙여, 상기 세그먼트(1)에서 축방향 조이닝단면(3)의 일면은 상기 수측 축결합 단면(3a)(축결합 단면의 하나)을 가지고 있고, 다른 면은 암측 축결합 단면(3b)(축결합 단면의 다른 하나)을 가진다. 상기 수측 축결합 단면(3a)에서, 복수개의 축방향 수커플러(31)가 설치되어 있고, 상기 암측 축결합 단면(3b)에는 복수개의 축방향 암커플러(41)가 설치된다.

상기 축방향 수커플러(31)는 홀(32)를 가진 커플링 플레이트(33)을 가지며, 상기 커플링 플레이트(33)의 상기 홀(32)로 삽입될 조이닝 로드(joining rod)(35)와, 상기 커플링 플레이트(33)의 내측면에 상기 홀(32)과 맞닫는 위치에서 장착되는 캡 너트(34)에 스크류결합된다. 상기 조이닝 로드(35)는 단에서 원주방향으로 요철의 형태를 가진 톱니부(35a)를 가진다.

덧붙여, 상기 축방향 수커플러(31)의 상기 커플링 플레이트(33)위에, 측면 플레이트(36)가 앵커(37)에 의해 부착되고, 상기 세그먼트(1)를 형성하는 콘크리트에 의해 합쳐진다.

상기 축방향 암커플러(41)는 상기 슬리브(42)안에 복수개의 쐐기(wedge)(43)를 가진다. 상기 슬리브(42)는 탭핑된 형태이고, 상기 슬리브(42)의 안에 위치하는 상기 쐐기(43)는 상기 조이닝 로드(35)가 중심에 삽입된 삽입 앵커 홀(insertion anchor hole)(H)을 형성하기 위해서 원형으로 배치된다. 그리고 상기 슬리브(42)의 원주방향의 내면과 접촉하는 원주방향외면에 의해서 상기 슬리브(42)의 길이방향으로 자유롭게 이동가능하도록 위치된다. 즉 상기 슬리브(42)는 상기 조이닝 로드(35)의 삽입방향으로 점차 넓어지는 탭핑된 형태를 갖는다.

스프링 케이스(44)는 상기 슬리브(42)의 큰 지름을 형성하는 원심이 단에 설치되어 있고, 상기 스프링 케이스(44)의 안쪽에, 우레탄 스프링(45)은 삽입 앵커 홀(H)이 지름이 감소하도록 상기 슬리브(42)의 작은 지름의 인접단방향으로 상기 쐐기(43)를 압축하는 압축부재의 역할로서 삽입되어 있다.

상기 축방향 암커플러(41)와 마찬가지로, 상기 슬리브(42)에 장착된 앵커(46)가 설치된다. 상기 축방향 암커플러(41)는 상기 앵커(46)에 의해 상기 세그먼트(1)를 형성하는 시멘트(cement)로 합쳐진다.

또한, 상기 축방향 수커플러(31)의 상기 조이닝 로드(35)가 상술한 구조를 가지는 축방향 암커플러(41)의 상기 슬리브(42)속으로 삽입될 때, 상기 쐐기(43)가 우레탄 스프링(45)을 압축하고, 상기 슬리브(42)의 바닥면으로부터 수축되어, 상기 쐐기(43)에 의해 형성된 삽입 앵커 홀(H)이 넓어지면 상기 조이닝 로드(35)가 상기 삽입 앵커 홀(H)로 삽입된다.

상기 쐐기(43)는 우레탄 스프링(45)이 압박력(urging force)으로 상기 슬리브(42)의 인접단을 누르는 것에 의해서 상기 삽입 앵커 홀(H)을 압축하는 방향으로 항상 압축되기 때문에, 상기 삽입 앵커 홀(H)에 삽입되는 상기 조이닝 로드(35)는 상기 쐐기(43)에 의해서 안전하게 정착된다. 더 나아가, 조이닝 로드(35)에서 인접단에 형성된 톱니부(35)때문에 상기 조이닝 로드(35)와 상기 쐐기(43)는 큰 잠금력(fastening force)에 의해 조여진다.

덧붙여, 상기 축방향 암커플러(41)의 상기 쐐기(43)는 상기 조이닝 로드(35)의 수축운동에 대응해서 더 압축된다. 그리고 부착력(anchoring force)이 증가하기 때문에 상기 조이닝 로드(35)는 상기 축방향 암커플러(41)에 강하게 결합된다.

다음에 상술된 구조를 가지는 세그먼트(1)가 결합된 관벽의 조합(T)을 설명한다.

상기 세그먼트(1)를 결합해서 관벽(T)을 조립할 때, 먼저 새롭게 설치될 상기 세그먼트(1)의 암측 원주결합 끝면(2b)이 상기 굴착터널의 원주방향의 관벽(T)을 만드는 설치된 세그먼트(1)의 수측 원주결합 끝면(2a)과 인접한다. 이 경우에, 수측 원주결합 끝면(2a)에 설치된 수커플러(4)의 볼트(10)이 암측 원주결합 끝면(2b)에 형성된 요면(28)속으로 옮겨지도록 하기 위하여 상기 굴착터널에서 축방향으로 상승된 상태에서 접속된다. 그리고 새롭게 결합된 세그먼트(1)가 슬라이딩된다.

이러한 단계를 수행하기 위해, 상기 수커플러(4)에 형성된 상기 볼트(10)는 암커플러(5)에 형성된 상기 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)에 맞물립된다. 그리고 상기 볼트(10)의 상기 결합부(16)를 형성하는 상기 플랫 와셔(13)는 상기 결합 플레이트(23)의 탭핑된 면(27)과 대응하여 인접된다. 그 후에, 상기 플랫 와셔(13)가 상기 결합 플레이트(23)의 내측으로 상기 탭핑된 면(27)의 경사방향을 따라 들어가고, 상기 플랫 와셔(23)는 상기 볼트(10)의 상기 헤드(15)의 방향으로 압축된다. 이런 방식으로 상기 플랫 와셔(13)와 상기 헤드(15)사이에 있는 상기 디스크 스프링(14)은 압축으로 변형된다.

덧붙여, 상기 볼트(10)와 함께, 상기 수커플러(4)는 상기 암커플러(5)측으로 이동되고, 상기 수측 원주결합 끝면(2a)와 암측 원주결합 끝면(2b)은 상기 디스크 스프링(14)의 탄성력에 의해서 강한 상호 압력결합의 상태에서 결합된다. 더 나아가, 상술한 것처럼, 각각의 원주결합 끝면(2)과 결합하기 위해서, 상기 세그먼트(1)가 슬라이딩되면, 상기 세그먼트의 수측 축결합 끝면(3a)에 설치된 축방향 수커플러(31)의 상기 조이닝 로드(35)가 이미 설치된 세그먼트의 암측 축결합 끝면(3b )에 설치된 축방향 암커플러(41)의 상기 슬리브(42)에 삽입된다. 이런 방식으로, 상기 쐐기(43)는 우레탄 스프링(45)을 압축함으로써, 상기 슬리브(42)의 바닥면을 수축하여 상기 쐐기(43)에 의해 형성된 상기 삽입 앵커 홀(H)이 넓어지고, 상기 조이닝 로드(35)가 상기 삽입 앵커 홀(H)에 삽입된다. 덧붙여, 상기 우레탄 스프링(45)이 팽창하여 상기 슬리브(42)의 인접단을 밀고있는 상기 삽입 앵커 홀(H)이, 압축방향으로 항상 밀리는 상기 쐐기에 의해 상기 조이닝 로드(35)를 끌어들여 고정한다. 그래서 암측 축결합 끝면(3b)과 수측 축결합 끝면(3a)이 안전하게 결합된다.

상술한 것처럼, 상기 세그먼트(1)를 이용하면, 상기 수측 원주결합 끝면(2a)의 상기 수커플러(4)에 설치된 상기 볼트(10)가 상기 암측 원주결합 끝면(2b)의 상기 암커플러(5)의 상기 결합 플레이트(23)에 형성된 상기 노치(22)에 삽입됨으로써, 상기 볼트(10)의 상기 결합부(16)는 상기 결합 플레이트(23)의 내면에 쉽게 결합될 수 있다. 또한, 상기 수측 축결합 끝면(3a)의 상기 축방향 수커플러(31)의 상기 조이닝 로드(35)를 상기 굴착터널의 축방향의 상기 암측 축결합 끝면(3b)의 상기 축방향 암커플러(41)의 상기 슬리브(42)속으로 삽입함으로써, 상기 축방향 수커플러(31)의 상기 조이닝 로드(35)는 상기 축방향 암커플러(41)의 상기 슬리브(42)에 설치된 상기 쐐기(43)에 의해 쉽게 끌어들여질 수 있고, 압축력으로 인해서 상기 굴착터널의 축방향으로 안전하게 결합될 수 있다.

덧붙여, 상기 암커플러(5)의 상기 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)부분의 내면이 탭핑된 면(27)이기 때문에, 상기 수커플러(4)의 상기 볼트(10)의 상기 결합부(16)는 상기 탭핑된 면(27)의 상기 결합 플레이트(23)의 내측으로 이끌리도록 배치된다. 그리고 상기 수커플러(4)의 상기 볼트(10)의 상기 결합부(16)가 상기 암커플러(5)의 상기 결합 플레이트(23)의 상기 노치(22)와 결합되기 때문에, 상기 암커플러(5)와 상기 수커플러(4)가 서로 끌어당기게 된다. 그래서 수측 원주결합 끝면(2a)와 암측 원주결합 끝면(2b)은 매우 강하게 결합된다.

더 나아가, 상기 수커플러(4)를 형성하는 상기 결합부(16)가 서로 겹쳐진 복수개의 디스크 스프링(14)으로 이루어진 탄성부재를 가지고 있기 때문에, 혹시 치수에 작은 오류가 있더라도 큰 문제는 발생하지 않는다. 또한, 가령 지진같은 진동을 조인트에서 흡수하는 것이 가능하고, 지진에도 강한 관벽을 건설할 수 있다.

덧붙여, 상기 수커플러(4)의 상기 결합부(16)에 형성된 상기 플랫 와셔(13)와 상기 결합 플레이트(23)사이의 접점이 구부러진(curved) 아크(arc) 표면이기 때문에, 결합시에 상기 결합부(16)와 상기 결합 플레이트(23)의 접촉저항이 크게 줄어든다. 이런 방식으로 상기 결합부(16)는 상기 결합 플레이트(23)의 내면의 결합지점으로 부드럽게 이끌려진다.

또한, 도 12에 평면도로 도시된 것처럼, 세그먼트(1)는 상술된 직사각형의 형태에 제한되지는 않고, 사다리꼴의 형태로도 형성할 수 있다.

평면에서 볼 경우 사다리꼴 형태인 세그먼트에 대해 설명한다.

평면에서 사다리꼴 형태인 세그먼트(1)는 굴착 터널의 원주방향에 각각 결합단면(2)이 상기 굴착 터널의 축방향으로 기울어진 아크 플레이트로 구성된다. 그리고 각각 원주방향으로 결합되는 경우에는, 상기 관벽(T)을 형성하는 링(ring)이 건설된다.

상기 세그먼드들(1)은 양 결합단면이 수측 원주결합 단면(2a)인 수형태(male type)의 세그먼트(1A)와 양 결합단면이 암측 원주결합 단면(2b)인 암형태(female type)의 세그먼트(1B)를 가진다. 상기 수형태의 세그먼트(1A)와 상기 암형태의 세그먼트(1B)는 원주방향에서 각각 결합된다.

도 13을 참조하면, 상기 수타입 세그먼트(1A)에는, 상술된 구조를 가지는 수커플러(4)가 수측 원주결합 단면(2a)에 설치되어 있다. 상기 암타입 세그먼트(1B)에는, 상술된 구조를 가지는 암커플러(5)가 상기 수커플러(4)가 결합될 상기 암측 원주결합 단면(2b)에 설치된다.

평면에서 사다리꼴 형태를 가지는 상기 세그먼트(1A와 1B)가 결합될 때, 상기 수타입 세그먼트(1A)는 상기 암타입 세그먼트(1B)에 꼭 맞게 된다. 이런 방식으로 상기 수타입 세그먼트(1A)에 설치된 상기 수커플러(4)의 상기 볼트(10)은 상기 암타입 세그먼트(1B)의 상기 암커플러(5)의 상기 결합 플레이트(23)에 형성된 상기 노치(22)속으로 삽입된다. 도 14를 참조하면, 상기 볼트(10)의 상기 결합부(16)은 상기 결합 플레이트(23)의 내면과 결합된다. 이런 결합력에 의해서, 상기 수타입 세그먼트(1A)와 상기 암타입 세그먼트(1B)가 결합된다.

또한, 상기 세그먼트(1)가 콘크리트 구조물에만 제한되는 것은 아니며, 철제로도 구성가능하다.

덧붙여, 상술된 실시예에서, L자 형태의 바닥 플레이트(bottom plate)(25)는 암커플러(5)에 설치된다. 그리고 상기 수커플러(4)의 상기 볼트(10)의 상기 헤드(15)가 들어갈 수 있는 공간이 형성된다. 그러나 상기 바닥 플레이트(25)가 없다면, 예를 들어 상기 헤드(15)가 들어갈 수 있는 공간을 형성하는 중간부재(intermediate)를 몰드에서 형성할 수도 있다.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 볼트와 너트를 결합하는 종래의 체결구조나 볼트를 삽입 피팅(insertion fitting)에 체결하는 종래의 결합구조와 비교하면, 세그먼트사이를 결합하는 작업에 요구되는 노동력이 크게 줄어들며, 로봇에 의한 자동조립의 단순화에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 볼트박스들(bolt boxes)이 없으므로, 볼트박스들을 닫는(closing) 작업도 생략가능하다.

Claims (16)

1. 굴착 터널의 원주방향과 축방향으로 함께 결합되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하는 아크형태의 세그먼트의 원주방향에서 결합 끝면들중의 한 결합 끝면에 형성된 수커플러와 다른 결합 끝면에 형성된 암커플러를 포함하되;

   상기 수커플러는 베이스 플레이트와,

   큰 지름의 인접단을 가지고 상기 베이스 플레이트에 결합되는 로드와,

   상기 로드의 상기 큰 지름부의 베이스 플레이트측에 설치되는 플랫 와셔 및,

   상기 플랫 와셔와 상기 큰 지름부사이에 설치되는 탄성부재를 구비하고,

   상기 암커플러는 상기 로드의 측면으로부터 맞물림시키는 노치가 형성된 결합 플레이트를 구비하고, 상기 노치로 상기 로드가 슬라이딩되어 결합되고 상기 로드가 상기 플랫 와셔와 상기 베이스 플레이트사이에 삽입되어 상기 탄성부재의 탄성력에 의해서 고정되는 세그먼트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 복수개의 겹쳐진 디스크 스프링인 것을 특징으로 하는 세그먼트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 테이퍼의 방향과 반대되는 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합 플레이트는 상기 디스크 와셔들과 결합될 때 상기 플랫 와셔를 상기 결합 플레이트의 내면으로 이끄는 탭핑된 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 플랫 와셔는 상기 결합 플레이트와 결합되는 지점들을 곡면으로 형성하여 상기 결합 플레이트와의 접촉 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 로드는 볼트로 구성되며 상기 볼트의 헤드는 상기 큰 지름부인 것을 특징으로 하는 세그먼트.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 볼트가 나사 결합될 때 상기 베이스 플레이트에 너트가 설치되는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합 플레이트의 상기 노치와 결합되는 상기 수커플러의 상기 로드에 요면이 상기 암커플러의 측면에 형성되어 배치될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴착 터널의 상기 원주방향에서 결합 끝면이 굴착 동굴의 축방향을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 세그먼트.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 세그먼트는 콘크리트로 형성되는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 수커플러와 상기 암커플러에는 상기 콘크리트에 묻힌 앵커 로드가 설치되는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 세그먼트는 철제 플레이트를 결합해서 만들어지는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 굴착 터널의 축방향에서 함께 결합되는 결합 끝면에서 한 결합 끝면에 설치되는 축방향 수커플러와;

    다른 결합 끝면에 설치되는 축방향 암커플러를 포함하되;

    상기 축방향 수커플러는 축방향 결합면의 일단으로부터 돌출된 조이닝 로드를 구비하며, 상기 축방향 암커플러는 탭핑되어 삽입방향으로 점차 넓어지고 상기 로이닝 로드가 삽입되는 슬리브와 상기 슬리브의 중앙에서 상기 조이닝 로드의 삽입 앵커 홀을 형성하도록 원주형태로 배치되고 상기 쐐기의 바깥쪽 주위면이 상기 슬리브의 내측 원주면과 접촉하여 상기 슬리브의 길이방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 배치되는 복수개의 쐐기 그리고 상기 조이닝 로드의 삽입 후위방향으로 상기 쐐기를 압박하는 압박부재를 가지는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 세그먼트는 콘크리트로 형성되는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 수커플러와 상기 암커플러에는 상기 콘크리트에 묻힌 앵커 로드가 설치되는 것을 특징으로 하는 세그먼트.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 세그먼트는 철제 플레이트를 결합해서 만들어지는 것을 특징으로 하는 세그먼트.