KR20010026452A - 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

터널 라이닝 시공에 사용되는 이동식 거푸집의 마구리를 차단하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 거푸집의 반복적인 설치와 탈형을 용이하게 하기 위한 것이다. 개선된 방법 및 장치에서는 강재거푸집(10)의 강판슬래브(11) 마구리측 단부를 연장시켜서 일정높이까지 타설콘크리트를 차단하도록 된 고정차단판(31) 그리고 고정차단판(31)과 터널 내주벽 사이에 개재되어 공기주입에 의해 팽창된 상태에서 그 사이를 밀폐하게 되는 에어백 라인(32)을 포함하는 공기식 마구리거푸집(30)을 사용한다. 이와같이 에어백 라인을 팽창시켜서 강재거푸집의 마구리를 차단하므로 수밀성이 좋고 작업인력이나 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 따라서 터널 라이닝의 콘크리트 시공이음부에 대한 품질향상과 함께 노무비와 공기단축으로 매우 경제적이다. 뿐만 아니라 고공작업을 줄이므로 추락이나 낙하 등에 의한 사고의 위험도 줄일 수 있어 바람직한 것이다.

Description

터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치{METHOD OF STOPPING END OF MOVING CONCRETE MOLD TO CONSTRUCT TUNNEL LINING AND ITS APPARATUS}

본 발명은 긴 터널 라이닝 콘크리트 구조물 또는 이와같이 하나의 긴 콘크리트 구조물을 이어치기 공법으로 시공하는데 사용되는 이동식 거푸집을 설치함에 있어서 콘크리트 시공이음부에 대응하는 그 거푸집의 마구리를 차단하는 방법에 관한 것으로서, 특히 거푸집의 반복적인 설치와 탈형을 용이하게 하는 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 터널 내주벽에는 굴삭된 갱도 내주벽의 붕괴를 방지하고 본 바닥을 영구적으로 지지하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은 하나의 긴 콘크리트 구조물인 터널 라이닝(1)이 구축된다. 터널 라이닝(1)은 대체로 길므로 콘크리트를 그 전(全) 구간에 대해 일시에 타설하기가 현실적으로 불가하므로, 통상 적당한 길이의 거푸집을 이동시켜가면서 도면에 나타낸 바와같이 한 스판(span)의 세그먼트(2) 콘크리트를 차례로 이어치기하는 공법으로 시공되어 왔다.

이와 관련하여 종래에 사용된 이동식 거푸집과 그 시공이음부에 대응한 마구리 차단구조가 도시된 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 이동식 거푸집은 크게 콘크리트 타설을 위한 강재거푸집 본체와 이의 이동설비 그리고 그 설치 및 탈형을 위한 유압작동설비의 세부분으로 이뤄지며, 콘크리트 시공이음부에 대응하여 강재거푸집 본체의 마구리에 설치되는 마구리거푸집을 포함한다.

강재거푸집(10)은 굴삭된 터널 내주벽 또는 거기에 일차 지보재로서 복공된 쇼트콘크리트(shot-concrete) 내주벽(4)의 단면 모양에 대응하여 형성되며, 탈형을 위해 크라운부(10a)와 좌우 측벽부(10b,10b') 및 좌우 양단부(10c,10c')로 분할되어 있다. 그리고 강재거푸집 본체(10)의 각부는 타설 콘크리트를 수용하여 지지하는 강판슬래브(11), H형강재를 원호방향으로 벤딩 및 이음하고 터널방향으로는 일정간격으로 나란하게 배치되어 그 강판슬래브(11)를 지지하며 각 부 상호간에 굴절가능하게 힌지(13)로 연결되는 리브(12), 이 리브(12)를 안정된 구조로 받쳐주도록 강빔을 사용하여 구축한 띠장(14)과 사보강재(15)로 구성되어 있다.

강재거푸집(10;10a,10b,10b',10c,10c')의 이동설비로서는 터널 바닥(5)에 레일(16,16')을 깔고, 레일(16,16') 위에 바퀴(17,17')를 가진 대차프레임(18)이 설치된다. 이 대차프레임(18)은 그 내부로 레미콘(ready mixed concrete) 수송차량 등의 통로를 형성하도록 배려된 것이며, 도면에 나타내지는 않았으나 유압잭의 유압설비와 여러 가지 작업기구물 및 자재들이 함께 탑재되며, 또한 작업자의 고공작업을 위한 비계를 지지하는 구조물로도 이용된다.

그리고 강재거푸집(10) 설치와 탈형을 위한 유압작동설비로서 강재거푸집 각 부(10a,10b,10b',10c,10c')와 대차프레임(18) 사이에 다수의 유압잭(19)이 연결되어 있다. 탈형시는 도 3에 보인 바와 같이 강재거푸집(10)의 양단부(10c,10c')와 좌우 측벽부(10b,10b')가 차례로 회전된 다음 크라운부(10a)가 하강되도록 그 다수의 유압잭(19)을 단계적으로 작동시키고, 설치시는 역순으로 작동시키도록 된 것이다.

한편, 강재거푸집(10)의 양단 마구리에 설치된 마구리거푸집(20)은, 도 2에 는 그 일부만이 실선으로 도시되어 있으나, 터널 내주벽(5)과 강재거푸집(10)의 강판슬래브(11) 사이로 모르터가 유출되거나 누수되지 않도록 합판이나 각목 등의 목재(21)를 그 마구리를 따라 촘촘히 이어붙여 시공된 것이다. 이를 위해 종래에는 도 3에 보인 바와 같이 강재거푸집(10)의 리브(11)에 미리 볼트(22)를 일정간격으로 용접고정시켰으며, 거기에 목재(21)들이 타설된 콘크리트 측압에 의해 탈락되지 않게 압력판(23)과 함께 너트(24)를 체결토록 한 것이다. 이러한 마구리거푸집(20)은 전술한 도 1의 터널 라이닝(1)에 있어서 첫 번째 세그먼트(2)의 콘크리트 타설시에는 강재거푸집(10)의 양단 마구리 모두에 설치되며, 두 번째 세그먼트부터는 그 이송방향의 선단측 마구리에만 설치된다. 또한 이 마구리거푸집(20)은 콘크리트 타설 및 양생후 다음 위치로의 거푸집 이동을 위해 일단 철거된 다음 재차 설치된다.

일반적으로 콘크리트 시공이음부는 가능한 없어야 하나 도 1과 같은 긴 터널 라이닝(1)은 세그먼트(2) 간에 콘크리트 시공이음부(3)가 불가피하게 형성된다. 그런데 더 큰 문제는 그 시공이음부(3)에 대응한 종래의 이동식 거푸집에 설치되는 마구리 거푸집(20)이 상기한 바와 같이 목재(21)들을 이어붙인 것이어서, 수밀성이 좋지 못하므로 모르터 유실 및 누수로 인해 콘크리트 강도가 저하되어 시공후 그 시공이음부(3)에서의 균열이나 누수 등 하자가 빈번하게 발생되고, 더욱이 그 목재(21)들을 고정하는 구조적 취약성 때문에 콘크리트 타설중 측압을 견디지 못하고 파손되어 콘크리트 타설 작업이 중단되는 사태가 종종 발생되고 있는 것이다.

또한 종래기술에 의한 마구리거푸집(20)은 일일이 사람에 의해 수작업으로 설치되므로 그 반복되는 설치와 해체작업을 위해 많은 인력이 투입되어야 하고 특히 긴 시간이 소요되어 콘크리트 타설과 양생주기에 맞춰서 효율적인 공정관리 및 노무관리가 어려워 노무비를 증가시키고 공기(工期)를 지연시키는 주요 원인이 되고 있다. 이러한 문제점은 콘크리트 시공이음부에 지수판(water stop)을 설치하는 경우에는 그 설치와 해체작업이 더욱 까다로와져 심화된다.

뿐만 아니라 마구리거푸집(20) 설치와 해체를 위해 고공작업을 하여야 하므로 작업자의 추락위험과 함께 그 고공작업을 위한 비계발판에 목재 등 부자재를 많이 쌓아두어야 하므로 낙하물에 의한 사고의 위험이 상존하는 문제점도 있다.

본 발명의 주된 목적은, 마구리거푸집의 수밀성을 높여서 콘크리트 시공이음부에 대한 콘크리트강도를 증대시킬 수 있는 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 목적은 마구리거푸집의 설치 및 해제가 용이하여 인력과 시간낭비를 최소화할 수 있는 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 마구리거푸집의 설치 및 해체를 위한 고공작업을 줄여서 작업자의 추락과 낙하물에 의한 사고를 줄일 수 있는 이동식 거푸집의 마구리 차단방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 콘크리트 이어치기 공법으로 구축된 터널 라이닝 콘크리트 구조물을 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 종래의 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집과 그 마구리 차단구조를 보인 정면도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 종래의 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 탈형 상태를 보인 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치의 설치상태 정면도.

도 6은 본 발명에 따른 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치의 설치상태 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치에 사용되는 에어백 라인을 도시한 사시도.

도 8a 내지 8c는 본 발명이 적용된 이동식 거푸집의 설치와 탈형 과정을 설명하기 위해 도시한 개략적 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 강재거푸집 11 : 강판슬래브

12 : 리브 13 : 힌지

18 : 대차프레임 19 : 유압잭

30 : 마구리거푸집 31 : 고정차단판

32 : 에어백 라인 33 : 지지대

34 : 지지대홀더 321 : 에어백 피이스

322,322' : 공기주머니부 324 : 플랜지부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 터널 내면과 같이 길이가 긴 피(被) 시공면을 지지하는 콘크리트 구조물을 일정간격으로 구분하여 콘크리트 이어치기로 시공하기 위한 이동식 거푸집의 마구리 차단하는 방법으로서, 콘크리트 시공이음부에 대응하는 거푸집 본체의 마구리와 상기 피시공면 사이에 공기주입으로 팽창가능한 에어백 라인을 설치하고, 그 에어백 라인을 공기주입하여 팽창시킨 상태로 그 마구리를 차단하게 하는 이동식 거푸집의 마구리 차단방법을 창안해 내었으며,

또한 상기의 방법을 실시하기 위하여, 피시공면에 대한 타설콘크리트를 지지하는 거푸집 본체를 포함하며, 공기를 가둘 수 있는 공기주머니부를 가지고 있고 그 공기주입부에 의하여 팽창되어 거푸집 본체의 마구리측 내면과 상기 피시공면 사이를 밀폐할 수 있는 에어백 라인(air-bag line)과, 이 에어백 라인의 공기주머니부와 연결되어 공기를 주입하고 배기하는 에어콤프레셔와 그 제어기구를 포함하는 공압제어수단과, 에어백 라인을 마구리 외측으로 이탈되지 않게 지지하는 지지수단이 구비된 이동식 거푸집의 마구리 차단장치를 구성하였다.

바람직하게는 상기 거푸집 본체의 마구리측 내면에서 일정높이까지는 편편한 철판 등으로 제작한 고정차단판으로 막고 그 고정차단판과 피시공면 사이를 상기 에어백 라인으로 차단하게 한다.

에어백 라인은 신축성이 좋고 내성이 강한 비교적 두꺼운 고무판을 이용, 공기를 주입할 수 있는 주머니부를 한 줄 또는 두줄 이상으로 배열 형성한 일정길이의 에어백 피이스를 제작하고, 이 에어백 피이스들을 피시공면의 단면모양을 따라 일렬로 연결하여 구성한다.

이와같이 본 발명은 마구리 거푸집을 설치함에 있어서, 목재 대신 공기주입으로 팽창되는 에어백 라인을 이용하므로 수밀성을 높일 수 있고, 또한 많은 인력과 시간을 대폭 줄일 수 있게 되는 바, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 5는 본 발명에 따른 터널 라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치의 설치 상태를 보인 정면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도, 도 7은 에어백 라인을 도시한 사시도, 그리고 도 8a 내지 8c는 본 발명이 적용된 이동식 거푸집의 설치와 탈형 과정을 보인 단면도들이다. 이들 도면에 있어서는 전술한 종래기술을 보인 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 동일 또는 대응되는 부분에 대하여 동일한 참조번호를 부여하였다.

즉, 도 5에 있어서, 부호 10은 이동식 거푸집의 강재거푸집 본체 전체를 나타내며, 11은 강재거푸집(10)의 강판슬래브, 12는 강재거푸집 각부(10a,10b,10b', 10c,10c')의 리브(rib), 13은 힌지(hinge)이다.

본 발명에 따라 개선된 마구리거푸집(30)은 강재거푸집(10)의 강판슬래브(11)의 마구리 끝에서 피시공면인 터널 내주벽(4)측으로 일정높이로 설치된 고정차단판(31), 이 고정차단판(31) 상단과 터널 내주벽(4) 사이에 개재되고 공기로 팽창되어 그 사이를 밀폐하는 에어백 라인(32), 이 에어백 라인(32)의 외측을 지지하도록 일정간격을 두고 방사상으로 설치된 다수의 지지대(33)와 그 홀더(34), 그리고 에어백 라인(32)의 양단과 연계하여 마구리의 양단부에 시공되는 통상적인 구조의 목재(21)를 포함하여 된다.

단면도가 도시된 도 6을 참조하면, 고정차단판(31)은 강재거푸집(10)의 강판슬래브(11)을 마구리 끝에서 터널 내주벽(4)을 향하되 외측으로 약간 기울도록 바람직하게는 93°로 그리고 대략 콘크리트 타설 두께의 절반 높이로 굴곡 연장되어 타설 콘크리트를 누설없이 차단하도록 된 차폐부(311)와 이 차폐부(311)에서 외측으로 한번 더 굴곡 연장되어 에어백 라인(32)의 하단을 고정지지하는 고정지지부(312)로 구성되었다.

에어백 라인(32)은 도 7에 보인 바와 같이 일정길이로 생산된 고무재질의 에어백 피이스(321)들을 일렬로 연결하여 된 것이며, 각 에어백 피이스(321)는 상하 2열로 형성되어 각각 공기를 주입할 수 있는 공기주머니부(322,322'), 각 공기주머니부(322,322')에 공기를 주입 또는 배기할 수 있게 형성된 공기주입구(323,323'), 공기주머니부(322,322') 주위에 일정두께를 가지고 일체로 연장되어 있는 편편한 플랜지부(324)로 구성되어 있다. 플랜지부(324)의 중앙부분에는 상기한 지지대(33)에 도시하지 않은 끈을 이용하여 묶을 수 있도록 하는 구멍(325), 그리고 그 하단부분에는 상기한 고정차단판(31)의 고정지지부(312)상에 볼트로 체결고정하기 위한 구멍(326)이 뚫려 있다. 공기주입구(323,323')는 도시하지 않은 공기호스를 통해 통상적인 에어콤프레서측과 연결된다.

상기한 에어백 라인을 지지하는 구조로는 도 6에서 보는 바와 같이 강재거푸집(10)의 마구리 외측단에 사각형 파이프로 되는 지지대(33)를 홀더(34)에 끼워서 승강가능하게 지지하고 홀더(34)는 강재거푸집(10)의 마구리 외측단에서 강판슬래브(11)를 지지하는 리브(12)에 홀더서포트(35)를 용접으로 고정시켰다. 또한 홀더(34)에는 고정너트(341,341')를 조여서 그 지지대(33)를 상승시킨 상태로 고정할 수 있게 하였고, 홀더서포트(35)의 하단에는 받침턱(351)을 설치하여 지지대(33)를 하강시킨 상태로 낙하하지 않게 받쳐줄 수 있게 하였다. 미설명된 부호 36은 지지대(33)에 에어백 라인(32)을 묶어서 고정하는 끈이다.

본 발명의 실시예와 관련하여 이동식 거푸집의 이동설비와 유압잭설비는 종래와 동일하게 구현되는 것이므로 따로 예시하지 아니하였으며, 또한 에어백 라인에 공기를 주입하고 배기하기 위한 에어콤프레서(air compressor)를 포함하는 공압제어회로는 통상적이므로 이 역시 생략하였다.

이하 상기에 실시된 바와 같은 이동식 거푸집의 마구리 차단장치를 이용하여 콘크리트 시공이음부에 대한 시공과정을 도 8a 내지 8c를 참조하여 설명한다.

도 8a에 있어서 가상선 도시부분은 강재거푸집(10)이 탈형된 상태이고, 실선 도시부분은 그 탈형되어 있던 강재거푸집(10)을 전술한 유압잭을 작동시킴으로써 콘크리트 타설위치로 이동한 상태를 나타낸다. 이때 마구리거푸집(30)의 에어백 라인(32)의 공기주머니부(321,321')는 공기가 배기되어 수축되어 있으며, 지지대(33)는 하강되어 있다.

이와같은 상태에서 도시하지 않은 에어콤프레서를 작동시키면 에어백 라인(30)의 공기주입부(322,322')가 점차 부풀어 오르는데, 이때 몇몇의 작업자가 에어백 라인(30)을 세워주게 하고 또 도 8b와 같이 지지대(33)를 세워서 끈(36)으로 묶게 하여 플랜지부(324)의 상단이 터널 내주벽(4)에 밀착되는 자세를 유지한 채 포화상태로 팽창되게 한다. 한편, 강재거푸집의 후단측 마구리는 통상과 같이 이전에 시공된 세그먼트(2-1)의 구(舊) 콘크리트의 시공이음부(3-1)로 자연히 차단되며, 따라서 이와같은 상태에서 콘크리트를 타설하면 된다.

다음, 도 8c는 콘크리트 타설 및 1차 양생이 끝난 상태에서, 지지대(33)를 하강시키고 에어백 라인(30)을 공기빼기하여 수축시킴으로써 마구리거푸집(30)을 해체한 다음, 전술한 도 4와 같이 유압잭을 작동시켜서 거푸집 전체를 탈형시킨 상태를 보인다. 이 상태에서 다음 시공위치로 이동하여 위와같은 작업을 반복하는 것이다.

양생된 세그먼트(2-2)의 신(新) 콘크리트의 시공이음부(3-2)에는 그 두께의 대략 절반은 전술한 고정차단판(31)의 차폐부(311)에 의해 수직한 단면으로 시공되고, 그 나머지 절반에는 에어백 라인(32)의 반단면 모양과 같은 두 개의 반구형 요홈(6,6')이 형성되어진다. 이 반구형 요홈(6,6')은 신구 콘크리트의 접합이음을 좋게하는 키(key) 역할은 물론, 또한 지수판 기능도 하게 된다. 이로써 시공이음부(3;3-1,3-2)의 하자를 더욱 줄일 수 있고 또 별도의 지수판 사용을 제거하여 공정을 단순화할 수 있을 것이다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 발명에 의하면, 공기로 팽창되는 고무제의 에어백 라인으로 터널 내주벽을 밀폐하므로 수밀성을 높일 수 있으며, 또한 그 에어백 라인에 의하여 형성되는 요홈을 이용함으로써 콘크리트 시공이음부에 대한 콘크리트 강도와 그 접합강도를 높일 수 있다. 따라서 콘크리트 시공이음부의 균열이나 누수로 인한 하자의 발생을 최소화 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 이동식 거푸집의 마구리를 차단하기 위한 마구리 거푸집의 설치작업을 에어백 라인에 공기를 충진하는 간단히 작업으로 완료할 수 있으며, 이로써 마구리거푸집 설치에 필요한 작업인원과 그 설치시간을 대폭 줄일 수 있다. 따라서 인건비 절감은 물론 효율적인 공정관리 및 인력관리를 통해 경제성을 높이는 효과가 있는 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 마구리거푸집 설치시 고공작업 횟수와 그 시간을 최소화하고 가설부자재를 없앰으로써 작업자의 추락이나 낙하물 등에 의한 안전사고를 줄이는 효과도 제공되는 것이다.

Claims (5)

1. 긴 피시공면을 지지하는 콘크리트 구조물을 일정간격으로 구분하여 콘크리트 이어치기로 시공하기 위한 이동식 거푸집의 마구리를 차단함에 있어서, 콘크리트 시공이음부에 대응하는 거푸집 본체의 마구리와 상기 피시공면 사이에 공기주입으로 팽창가능한 에어백 라인을 설치하여, 그 에어백 라인을 공기주입하여 팽창시킨 상태로 그 마구리를 차단함을 특징으로 하는 터널라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 거푸집 본체의 마구리측에서 일정높이는 편편한 고정차단판으로 막고 그 고정차단판과 상기 피시공면 사이를 상기 에어백 라인으로 차단함을 특징으로 하는 터널라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단방법.
3. 피시공면에 대한 타설 콘크리트를 지지하는 거푸집 본체를 포함하며, 공기를 가둘 수 있는 공기주머니부를 가지고 있고 그 공기주머니부에 의하여 팽창되어 거푸집 본체의 마구리측 내면과 상기 피시공면 사이를 밀폐할 수 있는 에어백 라인과, 이 에어백 라인의 공기주머니부와 연결되어 공기를 주입하고 배기하는 공압제어수단과, 공기주입된 에어백 라인을 마구리 외측으로 이탈되지 않게 지지하는 지지수단이 구비되어 있는 터널라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 거푸집 본체의 마구리 외측단에서 피시공면측으로 일정높이에 설치되어 타설 콘크리트를 누출없이 차단하는 고정차단판이 더 구비되어 있고, 상기 에어백 라인이 그 고정차단판 상단과 상기 피시공면 사이를 밀폐하도록 설치된 것을 특징으로 하는 터널라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집 마구리 차단장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 에어백 라인이 일정길이로 제작된 다수의 에어백 피이스를 일렬로 연결하여 된 것을 특징으로 하는 터널라이닝 콘크리트 타설용 이동식 거푸집의 마구리 차단장치.