KR20090076560A - 터널 관벽용 세그먼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착 터널(excavated tunnel)의 축 방향으로 관벽(tubular wall)을 형성하는 세그먼트(segments)에 관한 것으로, 특히 세그먼트의 횡 방향 양단으로 조립을 위한 돌출부와 홈부를 각각 형성하여 결합시 전단력을 높임으로써, 전단 력을 강화하기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없도록 하고, 신속하고 용이한 조립작업으로 시공시간을 단축하도록 한 터널 관벽용 세그먼트에 관한 것이다. 구성은 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서, 상기 세그먼트는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 돌출부를 형성하고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.

세그먼트, 터널, 관벽, 곡면돌출부, 곡면홈부

Description

터널 관벽용 세그먼트{tunnel tubular wall for segments}

본 발명은 굴착 터널(excavated tunnel)의 축 방향으로 관벽(tubular wall)을 형성하는 세그먼트(segments)에 관한 것으로, 특히 세그먼트의 횡 방향 양단으로 조립을 위한 곡면 형상의 돌출부와 홈부를 각각 형성하여 결합시 전단력을 높임으로써, 전단력을 강화하기 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없도록 하고, 신속하고 용이한 조립작업으로 시공시간을 단축하도록 한 터널 관벽용 세그먼트에 관한 것이다.

일반적으로 세그먼트는 실드(shield) 건설이라고 불리는 터널 건설시 굴착 된 터널의 내면 관벽을 형성하는데 사용되는 단편(조각)이다.

이러한, 실드 건설에 사용되는 세그먼트는 평면에서 볼 경우 직사각형 형태를 이루거나, 사다리꼴 형태를 이루는 것이 가장 일반적이다.

예컨대, 종래의 세그먼트는 도 1에 도시된 바와 같이, 만곡 형태로 이루어진 세그멘트(10)의 횡 방향 양단 중간 부분에는 다른 세그먼트(10)와의 횡 결합을 위해 서로 상반되는 횡홈(11)과 횡돌기(12)가 각각 형성되고 종 방향 양단 중간 부분에는 종 결합을 위해 서로 상반되는 띠 형태의 종홈(13)과 종돌기(14)가 각각 형성 되며, 상기 종홈(13)과 종돌기(14)의 중앙 부분으로는 종 결합을 보다 확실하게 이루기 위해 양쪽으로 경사각도가 2∼4°내주면을 가진 삽입구멍(15)을 형성시킴과 동시에 상기 삽입구멍(15)에 대응되는 연결핀(20)으로 양쪽에 형성된 삽입구멍(15)에 삽입시켜 원통체로 조립하여 관벽을 형성토록 한다.

그리고, 이들 세그먼트의 각각은 상호 결합 후 볼트 등의 체결구에 의해 서로 체결된다.

그러나, 이와 같은 종래의 세그먼트(10)는 횡 방향의 양단 즉, 다른 세그먼트와 결합되는 면의 중간 부분으로만 부분적으로 횡 홈(11)과 횡돌기(12)가 형성되어 있거나, 상기와 같은 결합구조를 갖지 않는 평편한 일자 형태로 되어 있기 때문에 세그먼트(10)의 결합 직후 외 측에서 체결구(미도시)로 체결하여야 하므로 시공시간이 많이 소요되고, 또 상기 횡홈(11)과 횡돌기(12)의 제조시 발생하는 조립 편차에 의해 각각의 세그먼트를 정확하게 결합시키기가 어려워 체결구에 의한 체결이 어려운 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 체결구가 체결되는 부분에서 세그먼트의 단면 결손을 초래하여 체결구가 이완 또는 낙하 되어 안전사고의 위험이 있었다.

또, 상기 체결부위가 취약하여 지반의 작은 변화에도 세그먼트의 연결된 양쪽 접촉 면이 일치되지 못하면 체결구가 체결되기 어려워 세그먼트를 재설치해야 하는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세그먼트와 세그먼트의 결합 작업을 좀 더 확실하고 신속하게 하고, 더욱 효율적으로 진행할 수 있으며, 지반반력에 의한 전단력에 저항하기 쉽고 안전하게 결합할 수 있는 새로운 형태의 터널 관벽용 세그먼트를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서, 상기 세그먼트는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 돌출부를 형성하고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.

또, 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서, 상기 세그먼트는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 돌출부를 형성하고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 홈부를 형성한 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 돌출부 또는 홈부에는 방수를 위해 수 팽창성 지수재를 매립하기 위한 매립 홈을 형성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 수 팽창성 지수재는 소디움 벤토나이트 또는 고성능 폴리머와 벤토나이트를 결합시킨 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명은 세그먼트와 세그먼트의 횡 방향 결합시 곡면으로 형성된 돌출부 및 홈부에 의해 상호 편차로 인한 조립의 불확실성을 해결하여 신속하고 용이한 조립을 이룸과 동시에 전단 저항력을 향상시키게 되므로 별도의 전단저항 기구를 설치할 필요가 없어 경제적이고 작업이 단순해지며 시공시간이 단축되는 등의 효과가 있다.

또한, 수 팽창성 지수재를 형성하고, 수 팽창성 지수재에 수분차단용 막을 형성함에 따라 수 팽창성 지수재가 공사중에 수분이나 물과 반응하여 미리 팽창하는 것을 방지함과 동시에 완벽한 지수효과를 도모할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세그먼트의 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세그먼트의 조립 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서, 상기 세그먼트(200)는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 돌출부(210)가 형성되고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 홈부(220)가 형성된다.

상기와 같이 횡 방향으로 돌출부(210)와 홈부(220)가 형성된 세그먼트(200)는 상호 조립시 다소의 조립 편차가 있어도 상기 돌출부(210)와 홈부(220)가 같은 곡률 반경을 갖는 곡면 형상으로 이루어져 있기 때문에 용이하고 확실한 조립을 이룰 수 있다.

뿐만 아니라, 세그먼트(200)와 세그먼트(200)의 횡 방향 조립시 볼록한 돌출부(210)가 오목한 홈부(220)에 삽입 결합 된 면인 전단면에 발생하는 전단력(물체에 외력이 작용했을 때, 물체 내부의 임의의 면을 경계로 하여 그 양쪽 부분이 서로 반대 방향으로 빗나가려고 하는 현상으로서, 이 때문에 상기 전단면에 접한 방향에 생기는 힘)이 강화되므로 별도의 전단저항 기구를 설치할 필요가 없어 경제적이고 작업이 간단하게 이루어지게 된다.

또, 상기 홈부(220)의 양쪽 가장자리부분으로는 모따기를 형성하여 파손을 방지토록 하였다.

또, 상기 돌출부(210) 또는 홈부(220)에는 결합 부분으로 습기나 물의 유입을 보다 효과적으로 방지하기 위한 수 팽창성 지수재(211a),(221a)를 삽입 고정하기 위한 매립홈(211),(221)이 형성된다.

상기 수 팽창성 지수재(211a),(221a)의 고정은 콘크리트 못을 사용하거나, 접착제를 균일하게 도포한 후 공간이 생기지 않도록 밀착시킨다.

상기 수 팽창성 지수재(211a),(221a)는, 토목, 건축분야의 구조물 등에 필연적으로 발생하는 침수(浸水), 누수(漏水)를 완벽하게 방지하고 반영구적으로 지수성(止水惺)을 유지하기 위해 소디움 벤토나이트 또는 고무와 친수성 고분자(고성능 폴리머와 벤토나이트)를 결합시킨 특수변성고무를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수 팽창성 지수재(211a),(221a)에 수분차단용 막을 형성하여 수 팽창성 지수재(211a),(221a)가 공사중에 수분이나 물과 반응하여 미리 팽창하는 것을 방지함과 동시에 완벽한 지수효과를 도모할 수 있다

즉, 수분 차단용 막이 형성된 수 팽창성 지수재(211a),(221a)는 일정한 시간 동안에는 물, 습기와 접촉하더라도 바로 팽창되지 않고, 습기나 물이 상기 막을 완전히 침투하여 적시게 되면 체적이 팽창하여 완벽하게 지수(止水) 시키게 된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 세그먼트(200)는 프리캐스트 콘크리트나, 강재 또는 복합재 등, 사용재료에 한정 받지 않고 형성되고, 상기 돌출부(210)나 홈부(220)는 세그먼트의 크기에 따라 곡률 반경을 다르게 형성할 수 있으나 전단 저항력을 확인하여 정하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 세그먼트는 원통형으로 조립되는 전체를 균등한 분할을 이루도록 형성하거나, 일부 세그먼트의 횡 폭을 좁게 형성하고, 좁게 형성된 폭 만큼의 키 세그먼트(250)를 형성하여 끼우는 방식으로 조립할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 세그먼트의 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 또, 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서, 상기 세그먼 트(300)는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 돌출부(310)가 형성되고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 홈부(320)가 형성된다.

여기서, 상기 다각을 형성하는 것은 삼각이상의 각을 이루면서 전단력을 강화하는 구조이면 어떠한 구조라도 적용할 수 있다.

이와 같은 세그먼트(300)는 조립시 다수의 세그먼트(300)와 하나의 키세그먼트(350)를 이용하여 원통체를 이루게 한다.

도 6은 본 발명에 따른 세그먼트의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 상기 세그먼트(400)의 양단을 모두 돌출부(410)를 형성한 것과, 상기 세그먼트(400)의 양단을 모두 홈부(420)로 형성하여 결합한 것이다.

또한, 상기 세그먼트(400)의 조립시에도 다수의 세그먼트(400)와 하나의 키세그먼트(40)를 이용하여 원통체를 이루게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 세그먼트(200), (300), (400)는, 원통체로 조립시 양단에 서로 상반되게 형성된 돌출부(210), (310)와 홈부(210), (320)를 서로 맞물리도록 결합시키거나, 또는 양단에 서로 동일하게 형성된 돌출부(410) 또는 홈부(420)를 서로 맞물리도록 결합시킨다.

이와 같이, 상기 각 세그먼트(200),(300),(400)를 원통체로 조립한 후에는 터널 굴착방향으로 결합하면 상기 세그먼트(200),(300),(400)로 이루어진 상기 관벽(미도시)이 굴착 터널의 안에 건설된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치 환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 종래의 터널 관벽용 세그먼트를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 터널 관벽용 세그먼트를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3은 도 2의 결합 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세그먼트의 조립 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

200, 300, 400 : 세그먼트 210, 310, 410 : 돌출부

220, 320, 330 : 홈부 211, 221 : 매립홈

211a, 221a : 수 팽창성 지수재 250, 350, 450 : 키 세그먼트

Claims (4)

1. 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서,

   상기 세그먼트는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 돌출부를 형성하고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 곡면 형상의 홈부를 형성한 것을 특징으로 하는 터널 관벽용 세그먼트.
2. 굴착 터널의 원주방향과 축 방향으로 함께 결합 되어 굴착 터널의 내측에 관벽을 형성하도록 여러 개가 원통체로 조립되는 아크 형태의 세그먼트로서,

   상기 세그먼트는 일 측 단의 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 돌출부를 형성하고, 타단 횡 방향으로는 조립을 위한 다각면 형상의 홈부를 형성한 것을 특징으로 하는 터널 관벽용 세그먼트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부 또는 홈부에는 방수를 위해 수 팽창성 지수재를 매립하기 위한 매립 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 터널 관벽용 세그먼트
4. 제3항에 있어서, 상기 수 팽창성 지수재는 소디움 벤토나이트 또는 고성능 폴리머와 벤토나이트를 결합시킨 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터널 관벽 용 세그먼트.

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