KR20040031560A - 터널 내면벽 보수 보강용 복합형틀 - Google Patents

Abstract

철도용, 도로용, 지하보도용, 상하수도 터널용등 각종터널(12)(13)(14)(15)의 보수, 보강에 있어서, 천장부(1)(1')(1")(1"')와 좌우접속구(2)(2') 및 좌우측벽부(3)(3')(3a)(3c)(3d)(3e)(3f)등으로 조립케하되 접착제(11)로 접착한 복합형틀용 보강판(A)을 FRP수지층(5)(5')내에 심재를 금속망심 재(6)(6'),와이어(6a),편강(6b)내지 탄소섬유심재(9)와 아라미드섬유심재(10)를 구성하고 내외표면에는 탄소섬유층(7)과 아라미드섬유층(8)으로 하거나 아라미드섬유층(8)과 탄소섬유층(7)으로 형성하여 연결구(B)로 조립케하여 터널내벽의 보수, 보강 및 복합형틀로 구성함을 특징으로한 터널내면벽 보수, 보강용 복합형틀.

Description

터널 내면벽 보수 보강용 복합형틀{omitted}

본발명은 도로용터널 지하보도용터널, 철도용터널, 상하수도용터널등 각종터널의 노후화로 인하여, 누수, 라이닝의 균열과 부식등에 대한 보수, 보강과 신설하는 터널에 복합형틀겸 거푸집으로 이용한 후 분리하지않고 신설되는 터널의 내외면 벽으로 그대로 사용토록 한 터널의 보수보강판 겸용 복합형틀에 관한 것이다,

일반적으로 기존의 터널에서 발생하는 여러종류의 안전성이 없는 변상의 종류에는 터널의 균열(Crack), 박리와 백태발생으로 인한 미관의 불화, 매연에 의한 부식, 파손, 누수등 이외에도 동절기에 누수로인한 결빙, 내면부위에 균열에 따라 어긋나는 현상의 단차, 라이닝 압축방향응력이 한계상태를 넘어 작용하는 불일치, 박락을 수반하는 압차등의 문제가 발생하는데 대별하면, 외력의 작용, 재료열화 누수 및 동해에 기인하는 경우로 나눌수 있는데, 이와같은 변상들에 대하여 종래에는 표면처리공법, 록볼트설치, 유도배수공설치, 전면주입 그라우팅, 폴라웨이 스프레이공법등이 사용되어 왔으며, 최근에는 탄소섬유시트나 아라미드섬유 시트를 균열부위에 도포하는 방법으로 보수, 보강을하여 왔으며, 탄소섬유나 아라미드섬유 단독으로 보수 보강을 하는 것은 부분보수에 적합하나, 터널내면 외향면전체를 보수 보강 해야하는 것에는 적합하지 않았다,

현재 사용되고 있는 터널들이 라이닝의 균열과 누수에 의해 보수보강이 필요해지고 터널시공후 시간이 지나면서 터널의 안전성과 터널의 변형의 주원인이 라이닝과 암반사이에 존재하는 공동현상인데 시공당시 이들공동을 완전하게 채워주지 않으므로서 상부지반의 붕괴와 지하수의 충입등으로 편암이 발생되고 새로운 응력분포가 형성되면서 많은 문제를 일으키고 있어, 재래공법에 의하여 설치된 터널의 대부분은 터널내 외향벽면 전체를 보수보강 해야하고 그러기위해서는 막대한 경비가 소요되어도 소원하는데로의 보수보강이 이루어지지 않았던 것이다.

본발명은 이와같은 종래의 제결점과 문제점을 근본적으로 해결 및 보완하고자 장기간동안 각종연구와 실험을 한 결과 본원출원인등이 선출원한 10-2000-0018287호 강화프라스틱 구조물과 20-2002-0015526호 수중구조물의 신설 및 기초보수 보강을 위한 FRP복합형틀의 슈, 20-2002-0021214호 고강도관등이 있는데, 이들은 모두가 수중의 구조물, 교각등을 보수 보강케하기 위한 구성들로서 이들을 부분적으로 응용하여, 터널의 시공시에 거푸집을 겸한 형틀과 기존터널의 각종 변상에 대하여 부수, 보강하는 보강재로서 구성함을 목적으로 한것으로서 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다

도 1은 본발명의 보강판을 부착하는 상태의 절개단면 예시도

도 2는 본발명의 철도터널 내면벽에 보강부착한상태의 단면예시도

도 3은 본발명의 터널시공용 복합형틀로 조립한 상태의 사시도

도 4는 본발명의 상부보강판을 측면보강판과 연결구로 연결 조립한 상태의 단면 예시도

도 5는 본발명의 측면보강판의 조립부분을 확대한상태의 사시도

도 6은 본발명의 보강판을 보강형틀로 조립한 상태의 사시도

도 7. 8. 9는 본발명의 보강판을 터널의 종류와 형태에 따라서 보강한 상태의 예시도

도 10은 본발명의 보강심재를 금속망으로 구성한 상태의 확대사시도

도 11은 본발명의 보강심재를 탄소섬유 또는 아라미드섬유로 구성한 상태의 확대 사시도

지층(16)을 뚫고 철도용, 도로용, 지하보도용, 상하수도터널용등 각종터널(12)(13)(14)(15)의 보강 보수에 있어서, 천장부(1)(1')(1")(1"')와 좌우접속구(2)(2') 및 좌우측벽부(3)(3')(3a)(3b)(3c)(3d)(3e)(3f)등으로 조립케하되 접착재(11)로 접착한 복합형틀겸용, 보강판(A)을 FRP수지층(5)(5')에 심재를 금속망심재(6)(6'), 와이어(6a), 편강(6b)내지 탄소섬유심재(9)와 아라미드섬유심재(10)를 구성하고 내외표면에는 탄소섬유층(7)과 아라미드섬유층(8)으로 하거나 아라미드섬유층(8)과 탄소섬유층(7)으로 형성하여 연결구(B)로 연결 조립케 하여 터널내벽의 보수보강 및 복합형틀로 구성함을 특징으로 한 것이다,

이의 작용을 설명하면 다음과 같다

각종터널(12)(13)(14)(15)의 노후화된 내외면벽을 보수하고자할 경우 균열, 부식, 박리, 백태, 누수 라이닝표면오염등등의 변상면을 적정한 세척처리와 건조를 행한다음 천장부(1)와 좌우측면부(3)(3')를 좌우접속구(2)(2')로 접속하고 접착제(11)로 접착, 조립한다음 보강판(A)과 터널라이닝 사이에 에폭시 수지등을 선택하여 사출 또는 압출하거나 접착물을 분사시켜서 견고하게 밀착조립한다,

통상적인 것과 같이 부분수리나 부분 보수보강이 아니고, 노후화되여 변상의 보수보강이 요구되는 터널은 내외향면 전체가 보수보강이 요구되므로 부분적인 보수보강으로는 임시방편의 눈가림의 보수일뿐 장기간의 터널수명 연장을 위하여는 보강판(A)으로서 터널내면벽을 도 12. 13. 14. 15의 도시와 같이 터널내면벽을 밀착 보강함으로서 균열, 부식, 박리, 백태, 누수등을 근본적으로 차단, 보수하며 심재로 구성되는 금속망심재(6)(6')나 와이어(6a)심선이 FRP수지층에 몰딩 몰입되어 FRP수지의 강성을 보강하고 내외표면층의 탄소섬유층(7)과 아라미드섬유층(8)이 견고성을 가일층 증대시켜 차후의 보수보강은 최소한 20-30년이상 안전성이 있개된다,

또 보강판(A)의 심재층을 금속망심재(6)(6')가 아닌, 탄소섬유심재(9)나 아라미드섬유심재(10)로서도 견고성에는 변함이 없으나 아라미드섬유심재(10)로 할 경우에는 보강효과는 좋으나 가격이 비싼결점이 있고 내외면의 아라미드섬유층(8) 역시 탄소섬유층(7)에 비하여 가격이 고가인 단점이 있으나 보수보강의 견고성은 두배이상 우수하다

특히 와이어(6a)심선으로 할 경우 인장강도 및 인장하중, 굽힘강도등은 FRP수지로 구성한 것에 비하여 두배이상 강하고 금속망 심재에 비하여 40%이상 강하다 그러나 충격강도에는 다소 취약하여 편강(6b)등을 사용하여 보강할 필요가 있다

여기서 본원의 보강판(A)은 보수보강외에도 터널시공시 심재를 금속망심재(6)(6')를 이중으로 하거나 탄소섬유심재(9)와 아라미드심재(10)를 중복하거나 탄소섬유심재와 아라미드섬유심재를 혼합하여 적정배열하여서 복합형틀(A)로 구성할 경우에는 별도의 강재로된 형틀로 시공하였다가 설치후 강재형틀을 떼어내는 번거로움과 비경제적인 난재를 해결할수 있고, 특히 강재형틀의 경우에는 떼어낸후에도 터널내면벽에 대하여 미장공사를 해야하는 상당한 결점이 있는 반면 보강판이나 복합형틀(A)로 할경우에는 떼어내지 않고 그대로 부착시켜두어도 색상과 표면이 미려하게 제작된 것이므로 별도의 표면 미장공사를 해야하는 번거로움과 비경제적인 결점이 없이 자동차등이 배기하는 아황산가스 매연등 각종 공해나 누수로 인한 세멘트 몰탈의 독성과 혼합물에 장기간 노출되어도 변상이 되지않는 특징을 갖이고 있다,

보강판 복합형틀(A)의 심재는 금속망심재(6)(6')외에 탄소섬유심재(9)나 아라미드섬유심재(10)로하여 특수수지로 함침경화시켜 강도높은 복합재료의 보강 복합형틀(A)이므로 어떠한 기후조건이나 오염, 배기가스의 독성, 유해물질과 누수의 혼합으로 생긴 독극물에도 변상이 없다는 점이며 지금까지 터널시공, 터널의 보수보강공법등에서 한번도 시도된바 없는 구성이며 좌우지지판(2a)(2b)을 형성한 연결 구(B)는 다수의 연결 볼트 너트로 조립하는 것에 비하여 견고하며 작업이 능률적이어서 공기를 단축시킬수 있는 장점이 있다

이와 같이된 본발명은 각종 터널의 균열, 박리, 백태, 부식, 파손, 누수등 어떠한 변상의 조건에서도 일반적인 방법으로 압축공기를 불어 넣어서 이물질등을 청소, 세척하고 에폭시 수지등으로 주입하여 보수한후 보수보강판을 조립하므로서 터널을 새로이 시공한것과 같이 외장이 미려함은 물론 견고성이 특히 보강되는 장점이 있어 수명이 길고, 안전하며 복합형틀로서 구성할경우에는 시공에 따른 번거로움과 공기지연 시공경비 과다소요등의 문제를 근본적으로 해결할수 있는 효과적인 것이다.

Claims (2)

1. 철도용, 도로용, 지하보도용, 상하수도터널용등 각종터널(12)(13)(14)(15)의 보수, 보강에 있어서,

   천장부(1)(1')(1")(1"')와 좌우접속구(2)(2') 및 좌우측벽부(3)(3')(3a)(3b)(3c)(3d)(3e)(3f)등으로 조립케하되 접착제(11)로 접착한 복합형틀겸용 보강판(A)을 FRP수지층(5)(5')에 심재를 금속망심재(6)(6')내지 탄소섬유심재(9)와 아라미드섬유심재(10)를 구성하고 내외표면에는 탄소섬유층(7)과 아라미드섬유층(8)으로 하거나 아라미드섬유층(8)과 탄소섬유층(7)으로 형성케하여 터널 내벽의 보수보강 및 복합형틀로 구성함을 특징으로한 터널내면벽 보수보강용 복합형틀.
2. 청구항 1에 있어서, FRP수지층내에 종 또는 횡으로 와이어(6a)심선을 배선 구성하고 필요에 의해 편강(6a)을 심선으로 삽입하고 좌우 지지판(2a)(2b)을 형성한 연결구(B)로 연결 조립케 하여서 됨을 특징으로한 터널 내면벽 보수 보강용 복합형틀