KR20090099642A - 수저 터널용 수직 터널 구조물 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수저 터널로부터 수면 바깥으로 수직하게 형성되어 대기와 통하게 하는 수직 터널에 관한 것이다.

본 발명의 수직 터널 구조물은, 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서, 수저 터널의 상부의 수저 지반에 침설되는 케이슨(100); 상기 케이슨의 외부 둘레 부분에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물(200); 상기 지지 구조물(200)의 상단에 형성되는 플랫폼(300); 및 상기 플랫폼, 지지 구조물 및 상기 케이슨의 중앙을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 하단은 상기 수저 터널의 상부 연통공(52)에 접속되어 실질적인 수직 터널을 이루는 수직 중공관(400)을 포함한다.

수저, 해저, 하저, 터널, 수직, 환기구, 탈출구, 중공관, 방수, 밀봉

Description

수저 터널용 수직 터널 구조물 및 그 시공 방법{VERTICAL TUNNEL CONSTRUCTIONS FOR A UNDERWATER TUNNEL AND CONSTRUCTING METHODS THEREOF}

본 발명은 수저 터널로부터 수면 바깥으로 수직하게 형성되어 대기와 통하게 하는 수직 터널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시공이 쉽고 간단한 구조로 이루어져서 공사 비용과 기간을 획기적으로 감축할 수 있고, 강, 하천과 같이 수심이 그다지 깊지 않은 지역은 물론이고 해양과 같이 수심이 매우 깊은 곳에서도 건설이 가능한 수저 터널용 수직 터널 구조물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

해양 바닥을 지나가는 해저 터널이나 강, 하천 바닥을 지나가는 하저 터널과 같은 수저 터널은, 기존의 육상, 해상 및 항공 교통 수단 이외에 국가간 또는 지역간의 교역이나 인적 왕래에 대한 새로운 교통 수단을 제공한다. 해저 터널과 비슷한 양태로, 연안으로부터 멀리 떨어진 지역에 유류나 자원을 저장하기 위한 해저 비축 기지 또는 수저 비축 기지(이하에서는 이것도 수저 터널의 범주에 포함한다)도 새로운 저장 공간으로서 부각되고 있다.

수저 터널을 굴착할 때에는 바다나 하천 위로 통하는 환기구 또는 인명 탈출구의 용도로 수직 터널을 함께 시공하여야 한다. 이러한 수직 터널은, 공사중에는 터널 내부를 환기시켜 각종 유해가스와 장비의 배기가스로 인하여 오염된 공기를 작업자들의 인체에 영향을 미치지 않는 허용범위 이하로 유지하고 가연성 가스로 인한 폭발 위험을 방지하는 등의 역할을 한다. 또한, 수직 터널을 먼저 축조하고 수직 터널 아래에서 양방향으로 수저 터널을 굴착할 수 있도록 함으로써 수저 터널의 전체 시공 기간을 대폭적으로 단축할 수 있다.

또한, 수저 터널 운영시에는 차량에서 배출되는 유해가스를 희석시켜 터널 바깥으로 배출시키고 내부에 신선한 공기를 넣어주는 환기구의 역할, 터널 내에서 발생하는 갱내수를 배수하는 통로로서의 역할뿐만 아니라 긴급 시 인명 탈출구 또는 대피 장소로서의 역할도 한다.

종래에, 해저 터널과 같이 연장 길이가 긴 수저 터널에 수직 터널을 구축하는 방법으로서는, 통상적으로 20㎞ ~ 30㎞ 구간마다 사력식(沙礫式) 인공섬을 구축하고, 이의 사력식 인공섬 중앙을 수직 하방으로 뚫어 콘크리트 벽으로 이루어지는 통로를 개설하여 수저 터널과 연통시키는 방법이 알려져 있다.

그러나 이러한 사력식 인공섬 건설 방식은, 토사나 골재를 운송하여 물속에 쌓는 방식이어서 시공 기간이 많이 걸리며, 수직 터널을 굴착하고, 굴착 후에 콘크리트 통로를 설치하기도 많은 기간과 노력이 필요하다.

또한, 사력식 인공섬은 수심이 비교적 얕은 강이나 하천에서는 바람직하나, 수심이 깊은 바다의 경우에는 사력식 인공섬의 건설이 매우 어렵거나 불가능하며, 설사 건설이 가능하다 하더라도 시공 기간이 지나치게 많이 소요되고 투입하는 골재나 토사 등의 부자재의 소모가 심하다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 개발된 것으로서, 특히 시공이 쉽고 간단한 구조로 이루어져서 공사 비용과 공사 기간을 획기적으로 감축할 수 있으며, 강, 하천과 같이 수심이 그다지 깊지 않은 지역은 물론이고 해양과 같이 수심이 특히 깊은 곳에 건설할 수 있는 수저 터널용 수직 터널 구조물 및 그 시공 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수저 터널용 수직 터널 구조물은, 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서, 수저 터널의 상부의 수저 지반에 침설되는 케이슨; 상기 케이슨의 외부에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물; 상기 지지 구조물의 상단에 형성되는 플랫폼; 및 상기 플랫폼, 상기 지지 구조물 및 상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 터널의 상부 연통공에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물은, 수저 터널의 상부를 형성하는 수저 지반에 침설되는 케이슨; 상기 케이슨의 외부에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물; 상기 지지 구조물의 상단에 형성되는 플랫폼; 상기 플랫폼, 상기 지지 구조물 및 상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 상기 케이슨까지 또는 케이슨을 지나 수저 터널의 상면까지 연장되어 보호벽을 형성하는 외부 수직 중공관; 및 상기 외부 수직 중공관의 내측에 상기 플랫폼으로부터 수저 터널의 상부 연통공 주위의 상부 표면까지 연장되는 형태로 삽입되어 수직 터널을 이루는 내부 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물은, 수심보다 더 긴 형태를 이루어서 그의 하단부가 지층 암반까지 침설되고 그의 상단은 수면 위로 나오는 케이슨; 및 상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 상기 수저 터널의 상부 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물은, 수저 터널 상부의 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물과 플랫폼; 및 상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물을 관통하여 설치되고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 지반을 관통하여 상기 수저 터널의 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물은, 수저 터널 상부의 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물과 플랫폼; 상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물에 삽입되어 상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물에 의해 지탱되고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 암반 또는 수저 터널의 상면까지 연장되어 보호벽을 형성하는 외부 수직 중공관; 상기 외부 수직 중공 관의 내측에 간격을 유지하여 배치되면서 그 하단이 수저 터널의 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 내부 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수직 터널 구조물의 시공 방법은, 수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s1100); 상기 케이슨의 외부 둘레 부분에 수저 지반에 정착하기 위한 지지 구조물을 가고정하고, 가고정된 상기 지지 구조물 상부에 플랫폼을 설치하는 공정(s1200); 상기 플랫폼과 가고정 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 수직 중공관을 삽입하여 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s1300); 상기 차수된 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s1400); 상기 케이슨 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시키는 공정(s1500); 상기 수직 중공관의 길이가 짧은 경우에는 그 위에 하나 이상의 수직 중공관을 연결하고, 전체 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 더 내려 접속하고 정착시키는 공정(s1600); 및 상기 공정(s1500) 전 또는 후, 또는 상기 공정(s1600) 후에 상기 가고정 지지 구조물을 수저 지반에 완전히 정착시키는 공정(s1700)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물의 시공 방법은, 수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s2100); 수면과 상기 케이슨의 둘레 부분에 플랫폼과 지지 구조물을 설치하여 정착시키는 공정(s2200); 상기 플랫폼과 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 수직 중공관을 삽입하여 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s2300); 상기 차수된 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s2400); 상기 케이슨 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시키는 공정(s2500); 상기 수직 중공관의 길이가 짧은 경우에는 그 위에 하나 이상의 수직 중공관을 연결하고, 전체 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 더 내려 접속하고 정착시키는 공정(s2600)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 수직 터널 구조물의 시공 방법은, 수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s3100); 상기 케이슨의 외부 둘레 부분에 수저 지반에 정착하기 위한 지지 구조물을 가고정하고, 가고정된 상기 지지 구조물 상부에 플랫폼을 설치하는 공정(s3200); 상기 플랫폼과 가고정 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 외부 수직 중공관을 삽입하여 외부 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s3300); 상기 외부 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s3400); 상기 케이슨 내부의 지층 암반을 기시공된 수저 터널 까지 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 아래로 더 굴착하는 공정(s3500); 상기 외부 수직 중공관의 내측에 간격을 유지하여 내부 수직 중공관을 삽입하여 그 하단을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점에 접속하고 정착시키는 공정(s3600); 및 상기 공정(s3500) 전 또는 후에, 상기 가고정 지지 구조물을 수저 지반에 완전히 정착시키는 공정(s3700)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수직 터널 구조물에 의하면, 강 또는 해상에 플랫폼을 설치하고, 케이슨과 수직 중공관을 이용하여 차수한 상태에서 굴착해 나가고, 수직 중공관을 실질적인 수직 터널로서 활용함으로써 건조, 운송 및 시공이 매우 쉽고 비교적 적은 비용으로 축조할 수 있으며, 강, 하천과 같이 수심이 그다지 깊지 않은 지역은 물론이고 해양과 같이 수심이 특히 깊은 곳에 쉽게 건설할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직 터널 구조물을 보여주는 것으로서, 도 1에는 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 A-A 선에 따라 절취한 단면도로서, 플랫폼의 지지 구조물에 대한 일례가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(10)은, 수저 터널(50)을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 구조물로서, 특히 수심이 깊어 종래의 사력식 인공섬을 구축 하기 어려운 장소에도 쉽게 설치할 수 있도록 한 구조물이다.

본 발명의 수직 터널 구조물(10)은, 케이슨(100), 지지 구조물(200) 및 플랫폼(300)을 이용하여 수직 터널을 이루는 수직 중공관(400)을 설치한 것으로서, 케이슨(100)과 수직 중공관(400)에 의해 차수를 실현한 상태에서 케이슨(100) 및 수직 중공관(400)의 내부를 굴착하여 지층 암반 밑을 지나는 기시공된 수저 터널(50)과 연통시키거나 케이슨(100) 및 수직 중공관(400)의 하부를 더욱 굴착하여 그곳을 기점으로 수저 터널(50)의 굴착을 시작할 수 있도록 하는 새로운 형태의 수직 터널 구조물이다.

상기 케이슨(100)은 해저 또는 하저 지반에 침하되고, 이어서 내부 지반을 굴착하여 지층 암반까지 침설된다.

상기 지지 구조물(200)은 상기 케이슨(100)의 외부 둘레 부분에 구축된다. 이러한 지지 구조물(200)의 하부의 바깥 부분은 최종적으로 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 나오게 된다. 지지 구조물(200)의 안쪽 일부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 케이슨(100)에 고착하면 구조적으로 한층 안정된다. 수면 밖으로 나온 지지 구조물(200)의 상단에는 상기한 플랫폼(300)이 설치된다.

상기 지지 구조물(200)의 형식 및 형태에 대한 특별한 제한은 없다. 본 실시예에 있어서의 지지 구조물(200)은 원통형 기둥(200)들을 골조 형태로 구성한 공지의 재킷식(jacket type) 구조물을 채용하고 있다. 재킷식으로 이루어진 지지 구조물(200)은 전체적으로 도면에 도시된 바와 같은 6각형, 또는 4각형, 8각형, 원형 등의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 6각형인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 주 기둥(211)과 사이 기둥(212)을 포함할 수 있으며, 특히 가장 안쪽의 내측 가로 기둥(213)은 시공 과정이나 시공 후에 수직 중공관(400)을 흔들리지 않게 지탱하는 역할을 한다. 상기 가로 기둥(213)이나 플랫폼(300) 또는 사이 기둥(212)에는, 시공 과정에서는 수직 중공관(400)을 아래로 떨어지지 않도록 임시로 잡아두고 시공 완료 후에는 수직 중공관(400)을 지탱하기 위한 기구물이나 클램프를 구비할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 지지 구조물(200)의 안쪽에 위치하는 사이 기둥(212)은 상기 케이슨(100)의 상면에 고정하여 일체화할 수 있다. 주 기둥(211)들 및 바깥쪽에 위치하는 사이 기둥(212)들은 통상적인 재킷식 해양 구조물과 마찬가지로 수저 지반에 타설된 기초 파일(220)에 연결되고 고정된다.

본 실시예에서의 플랫폼(300)은, 상기 지지 구조물(200)의 상단에 데크(310)를 설치하고, 여러 개의 지주(320)를 세워 지붕(330)을 설치한 형태로 이루어져 있다. 상기 데크(310)의 중앙에는 수직 중공관(400)을 통과시키기 위한 설치공(311)이 구비되고, 지붕(330)의 중앙에는 수직 중공관(400)을 통과시키기 위한 구멍(331)이 구비된다. 지붕(300)에 형성된 구멍(331)에는 조립식 덮개(332)를 설치한 구조가 바람직하다. 플랫폼(300)은 데크(310), 지주(320) 및 지붕(330)을 육상에서 미리 일체로 건조하여 현장으로 운송하여 설치할 수 있다. 상기 조립식 덮개(332)는 지붕(300)의 구멍(331)에 가조립(假組立)해 두고, 현장에서는 분리한 상태에서 수직 중공관(400)을 설치하고, 수직 중공관(400) 설치 후에 재조립한다.

또한, 지지 구조물(200)과 상기 플랫폼(300)을 모두 육상에서 일체로 건조한 다음, 일체화된 구조물을 시공 현장으로 운송하여 설치할 수도 있고, 이와는 달리 여러 부분으로 분할 제작한 다음 시공 현장에서 조립하여 붙이는 형태로 설치할 수도 있다.

상기 수직 중공관(400)은, 실질적인 수직 터널을 이룬다. 수직 중공관(400)은 플라스틱, 특수강 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 제작의 용이성과 취급의 편리성, 무게, 강도, 부식 등을 고려할 때에는 플라스틱 관으로 구성하는 것이 바람직하며, 특히 유리 섬유 보강 플라스틱(FRP)으로 구성하는 것이 좋다.

이러한 수직 중공관(400)은, 플랫폼(300), 지지 구조물(200) 및 케이슨(100)을 순차적으로 관통한다. 수직 중공관(400)의 외측은 상기 플랫폼(300), 지지 구조물(200) 및 케이슨(100)에 의해 지탱되며, 그 상단은 수면의 위까지 그 하단은 수저 터널(50)까지 연장된다. 상기 수저 터널(50)에는 상기 수직 중공관(400)과 통하는 연통공(52)이 형성된다.

수심이 깊은 경우 상기 수직 중공관(400)은 상하 방향으로 여러 개를 연결한다. 이와 같이 복수개의 관 부재가 연결되는 수직 중공관(400)의 이음부 내벽, 그리고 수직 중공관(200)과 수저 터널(50)의 연통공(52)이 상하 방향에서 만나는 접속부에는 내부 방수체(410)를 설치할 수 있다. 수직 중공관(400)의 이음부에는 에폭시 등을 도포하여 접착하여도 좋다. 이 경우에도 내부 방수체(410)를 설치하는 것이 안전하다. 내부 방수체(410)의 바람직한 형태에 대해서는 추후 도 21을 통하여 상세하게 설명한다.

또한, 수직 중공관(400)의 외벽과 케이슨(100)의 상면이 만나는 접속부, 그리고 수직 중공관(400)의 외벽과 수저 터널(50)의 연통공(52) 상면이 만나는 접속 부에도 외부 방수체(420)를 설치하는 것이 바람직하다. 수저 터널(50)은 통상적으로 암반 굴착면에 콘크리트 라이닝(51)을 타설한 형태로 이루어지므로, 외부 방수체(420)는 콘크리트 라이닝(51) 상면에 밀착된다.

이렇게 하면, 수직 중공관(400)과 수저 터널(50)의 연통공(52)이 만나는 부분의 내, 외측에 각각 방수체(410)(420)가 설치되어 2중으로 밀봉하는 형태가 되는데, 내측의 방수체(410)와 외측의 방수체(420) 중 하나만을 선택하여 설치하여도 좋다. 그러나 밀봉에 만전을 기하기 위해서는 2개의 방수체(410)(420) 모두를 설치하는 것이 좋다.

한편, 케이슨(100)의 내벽면 아래로는, 상기 케이슨(100)의 침설 및 수저 터널까지 연통하기 위해 암반을 굴착한 암반 굴착면(20)이 형성됨으로써, 이의 암반 굴착면(20)의 내면과 수직 중공관(400)의 외면 사이에는 틈새 공간이 생긴다. 이의 틈새 공간은 그대로 두어도 좋고, 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 주입하기 위해서는, 수직 중공관(400)의 벽면에 주입공(401)을 천공하여 그라우트(22)를 주입한 후 메우는 방법을 이용할 수 있다. 그라우트(22)를 주입하면 수직 중공관(400)의 지탱력과 수밀 효과를 보강할 수 있다.

틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하는 경우, 수직 중공관(400)의 단부와 수저 터널(50)의 상면 사이에 전술한 외부 방수체(420)를 배치한 상태 그대로 주입하여도 좋고, 외부 방수체(420)를 설치하지 않고 그라우트(22)를 주입하여도 좋다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 수직 터널 구조물(10)은, 수심이 깊은 곳에도 설치 가능하다. 예컨대, 일반적으로 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같 이, 재킷식 구조물은 수심 300m 이상에도 설치할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명은 케이슨(100)과 수직 중공관(400)을 이용하여 차수한 상태에서 굴착해 나가고, 수직 중공관(400)을 실질적인 수직 터널로서 활용한다는 점에서 이 분야에 새롭고 유용한 구조물을 제시하고 있을 뿐만 아니라, 건조, 운송 및 시공이 매우 쉽고 비교적 적은 비용으로 축조할 수 있다는 커다란 장점이 있다.

도 3 내지 도 7은 상기한 수직 터널 구조물(10)에 대한 바람직한 시공 예를 보여준다. 도면에서는, 수직 터널 구조물(10)을 축조하기 위해 수직 터널 구조물(10)이 설치될 지점 주변부에 임시로 설치되는 기반 구조물에 대한 도시는 생략하였다. 또한, 수직 터널 구조물(10)의 육상 건조 과정, 예인 과정, 기초 파일의 설치 과정 등을 본 발명의 분야에서 일반화되어 있으므로 이에 대한 도시와 설명을 생략한다.

또한, 도 3 내지 도 7의 수직 터널 구조물(10)은 도 1에 도시된 수직 터널 구조물과 동일한 것이나, 각 부재 간의 관계를 명확히 하기 위해서 지지 구조물(200)의 길이를 상·하 방향으로 줄여 놓은 형태로 나타내었으며, 각 요소의 두께, 길이, 높이도 약간 과장해서 크게 또는 작게 도시한 부분이 있다(추후에 설명하는 도 9 내지 도 12, 도 14 및 도 15도 마찬가지이다).

우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 수저 터널(50)이 지나가는 하저 또는 해저 지반에 케이슨(100)을 침하시킨다(s1100). 케이슨(100)은, 내부가 비어 있고 아래쪽으로는 스커트(101)가 연장되어 있으며, 상면 중앙에 개구(102)가 형성된 형태이다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이슨(100)의 외부 둘레 부분에 지지 구조물(200) 및 플랫폼(300)을 설치한다(s1200). 지지 구조물(200) 및 플랫폼(300)은 육상에서 일체화하여 건조한 다음 현장으로 운송하여 수면 아래로 내리거나, 지지 구조물(200)과 플랫폼(30)을 별도로 제작한 후 독립적으로 운송하여 조립하는 방법 등을 활용할 수 있다. 지지 구조물(200)을 내리기 전에, 해저 암반에 기초 파일(200)을 미리 정착시켜 두고, 이 기초 파일(200)에 지지 구조물(200) 조립체를 연결한다. 지지 구조물(200)은 바닥에 놓인 케이슨(100)과 구조적으로 연계하는 것이 바람직한데, 이 경우에는 상면에 기초 파일(도시하지 않음)을 미리 정착한 형태의 케이슨(100)을 사용하면 지지 구조물(200)을 쉽게 고정할 수 있다. 도 2를 병행 참조하면, 지지 구조물(200)의 내측의 사이 기둥(212)의 하단은 케이슨(100)의 상면에 고정하고, 외측의 주 기둥(211) 및 사이 기둥(212)은 지반에 정착된 기초 파일(220)에 고정한다. 기초 파일(220)에는 완전히 고정하지 않고 가고정 즉, 임시로 고정하여 두어 케이슨(100)의 침설을 용이하게 하고, 케이슨(100)의 침설에 맞추어 지지 구조물(200)을 내리기 쉽게 한다.

또한, 케이슨(100)의 개구(102)의 아래쪽 부분에는 수직 중공관(400)을 임시로 지탱하기 위한 지지대(103)를 설치해 두거나 또는 지지대(103)를 미리 설치한 케이슨(100)을 사용한다. 그러나 지지대(103)를 반드시 설치하여야 하는 것은 아니다.

플랫폼(300)은, 그의 지붕(330)으로부터 조립식 덮개(332)를 제거하여 구멍(331)이 드러나게 한다. 이와 같이 하면, 지붕(330)의 구멍(331)과 데크(310)의 설치공(311) 안으로 수직 중공관(400)을 삽입할 수 있는 상태가 된다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 수직 중공관(400)을 설치한다(s1300). 수직 중공관(400)을 상기 플랫폼(300)과 가고정 되어 있는 지지 구조물(200)을 관통한 후, 케이슨(100)의 상면 즉, 케이슨(100)의 개구(102)에 설치된 임시 지지대(103)까지 삽입한다. 그러면, 수직 중공관(400)과 케이슨(100)의 내부와 외부가 차단되고 차수 된다. 상기 수직 중공관(400)의 하단부 외측에 외부 방수체(420)를 설치하면 수밀성을 높일 수 있다.

또한, 수직 중공관(400)의 상단 부분 내측에는 이음부의 방수 처리에 대비하여 내부 방수체(410)(도 7 참조)를 지지하기 위한 지지대(431)를 미리 설치해 두는 것이 바람직하며, 수직 중공관(400)의 하단 부분 내측에도 수저 터널(50)의 상면과의 이음부에 대한 내부 방수체(410)(도 7 참조)를 지지하기 위한 지지대(432)를 미리 설치해 두는 것이 바람직하다.

이와 같이 수직 중공관(400)을 설치하고 차수를 행한 상태에서, 수직 중공관(400)과 케이슨(100) 내부에 있는 물을 배출(펌핑)한 다음, 수직 중공관(400)을 통해 케이슨(100) 내부 공간에 굴착 장비를 내려서 케이슨(100) 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨(100)을 지층 암반까지(도 5의 화살표 방향으로) 침설하고 정착시킨다(s1400).

케이슨(100)을 침설할 때에는 지지 구조물(200)도 함께 내리는데, 이때에는 기초 파일(220)과의 가고정을 해체하여 내리고 다시 가고정해 둔다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 케이슨(100)의 침설 및 정착이 완료된 이후, 케이슨(100) 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관(400)을 기시공된 수저 터널(50) 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시킨다(s1500).

수저 터널 형성 예정 지점이라 함은, 수직 터널 구조물(10)로부터 수저 터널(50)을 굴착해 나가는 방식으로 시공하는 경우, 라이닝(51)을 타설하기 전의 수저 터널 굴착면 즉, 도 6에서는 라이닝(51)의 상면 지점이 될 것이다.

이어서, 수심이 깊어 여러 개의 수직 중공관(400)이 필요한 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 수직 중공관(400) 위에 또 하나 이상의 수직 중공관(400)을 연결하여, 수직 중공관(400)에 물이 넘쳐 흘러들어가지 못하게 한 상태에서 케이슨(100) 및 지지 구조물(200)을 내린다. 상하방향으로 이웃하는 수직 중공관(400)의 이음부에는 내부 방수체(410)를 미리 설치하는 것이 좋다. 이 경우, 위쪽의 수직 중공관(400)을 연결하기 전에 내부 방수체(410)를 먼저 삽입하고 그 위에 다른 하나의 수직 중공관(400)을 연결한다. 그러면, 내부 방수체(410)는 아래쪽 수직 중공관(400)의 지지대(431)에 안착 되고 위쪽 수직 중공관(400)의 지지대(432)에 의해 이탈 불가하게 가로막힌다.

또한, 도 6과 같이 수저 터널(50) 상면까지 굴착한 다음, 곧바로 수저 터널(50)의 상면에 연통공(52)을 미리 형성해 둘 수도 있다.

이와 같은 상태에서 수직 중공관(400) 전체를 아래로 내릴 때에는, 케이슨(100)에 설치된 임시 지지대(103)를 미리 제거한다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 중공관(400)을 수저 터널(50)까지 내려 접속하고 정착시킨다(s1600). 수직 중공관(400)의 정착은 지지 구조물(200)에 묶어 고정하는 것에 의해 이루어진다.

수직 중공관(400)을 내리는 도중에, 수직 중공관(400)의 하단부 외측에는 외부 방수체(420)를 미리 설치하여 두는 것이 바람직하다. 수직 중공관(400)을 완전히 내리면 외부 방수체(420)는 기시공된 수저 터널(50)의 상면(즉, 라이닝(51)의 상면)에 밀착되어 수직 중공관(400)과 수저 터널(50)의 접속부를 밀봉하게 된다.

본 공정 이전의 공정에서 수저 터널(50)의 연통공(52)을 형성하지 않은 경우에는, 이 시점에서 연통공(52)을 형성한다. 연통공(52)에는 내부 방수체(410)를 더 설치하고, 지지대(53)로 지지한다. 이 내부 방수체(410)는 외측의 방수체(420)와 더불어 2중의 밀봉 구조를 제공한다. 그러나 상기 2개의 방수체(410)(420)중 어느 하나만을 설치하여도 된다. 이와 같은 작업이 끝나면 수저 터널(50)과 수직 중공관(400)의 연결이 완료되는 것이다.

상기 수직 중공관(400)을 완전히 내린 이후에는, 상기 케이슨(100)의 내벽면 아래의 암반 굴착면(20)과 수직 중공관(400)의 외면 사이에는 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 주입하기 위해서는, 먼저 수직 중공관(400)의 벽면에 주입공(401)을 천공하고, 주입공(401)에 주입 호스를 삽입하여 그라우트(22)를 주입한 후 메우는 방법을 이용할 수 있다.

그리고 지지 구조물(200)은, 케이슨(100)의 침설 및 정착이 완료된 이후에는 언제라도 즉, 상술한 상기 공정(s1500) 전 또는 후, 또는 상기 공정(s1600) 후에 어느 때라도, 수저 지반에 완전히 정착시킨다. 이는 지지 구조물(200)을 지반에 정착된 기초 파일(220)에 고정하는 것이 주요 작업이 된다.

또한, 플랫폼(300)의 조립식 덮개(332)를 지붕(300)의 구멍(331)에 조립한다. 지붕(300)은 우천시 수직 중공관(400)으로 빗물이 들어가는 것을 방지할 수 있고, 그 위에서 각종의 작업할 수 있는 작업장 바닥의 역할도 한다. 수직 중공관(400)의 상단에는 그물눈(mesh) 구조의 보호판(도시하지 않음)을 덮어 수직 중공관(400) 안으로 물건이나 사람이 빠지는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

도 8에는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(11)은 전술한 제1실시예에 따른 수직 터널 구조물(10)에 비해 플랫폼과 지지 구조물의 구성만이 다르고 나머지의 구성은 동일하다.

즉, 본 실시예에 따른 플랫폼(300a)은 반잠수형 부유식 플랫폼으로 이루어지고, 상기 지지 구조물(200a)은 상기 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)과 바닥 앵커(230)를 연결하는 텐션 레그(240)로 이루어져 있다.

도 8에 도시된 실시예에 따른 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)은, 부력 폰툰(buoyant pontoon) 등으로 이루어지는 부체(340)와, 상기 부체(340)의 상부에 형성되는 데크(350), 지주(360) 및 지붕(370)을 포함한다. 데크(350)를 배제하고 부체(340)의 상면이 데크의 역할을 겸하도록 할 수도 있다. 상기 부체(340), 데크(350) 및 지붕(370)에는 수직 중공관(400)을 통과시키거나 지지하기 위한 안내공(340), 설치공(351) 및 구멍(371)이 형성되어 있다. 상기 지붕(370)의 구멍(371)은 제1실시예와 같이 조립식 덮개(372)가 설치되어 있다.

텐션 레그(240)는, 수저 지반에 정착되어 있는 바닥 앵커(230)에 상기 플랫폼(300a), 더 구체적으로는 부체(340)를 연결함으로써, 플랫폼(300a)의 위치를 잡아준다. 상기 텐션 레그(240)는 상기 플랫폼(300a)을 전술한 바닥 앵커(230)뿐만 아니라 수저 지반에 정착되어 있는 케이슨(100)과도 연결할 수 있다.

이와 같은 형태의 플랫폼(300a)과 지지 구조물(200a)은, 공지의 텐션 레그 플랫폼(TLP: Tension Leg Platform, 인장강식 구조물)과 동일 내지 매우 유사한 것으로서, 수심이 더욱 깊어진 해역에 수직 터널 구조물(11)을 설치하기에 적합한 구조이다. 나머지의 구성은 제1실시예와 동일하므로, 참조 부호만을 동일하게 기재해 두고 반복 설명은 생략한다.

도 9 내지 도 12에는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직 터널 구조물(11)의 바람직한 시공 과정이 도시되어 있다.

우선, 도 9에는 케이슨(100), 지지 구조물(200a) 및 플랫폼(300a)이 설치되어 있는 도면이 도시되어 있다. 가장 먼저, 케이슨(100)을 수저 터널(50) 상부를 이루는 해저 지반까지 침하시킨다(s2100). 케이슨(100)은, 제1실시예와 마찬가지로, 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구되어 있다.

이어서, 수면에 플랫폼(300a)을 띄우고 상기 케이슨(100)의 둘레 부분에 지지 구조물(200a)을 설치하여 양단을 플랫폼(300a)과 지반에 고정한다(s2200). 본 실시예에서의 플랫폼(300a)은 부체(340)를 포함하는 반잠수형 부유식 플랫폼으로서, 육상에서 일체화하여 건조한 다음 현장으로 운송하여 수면에 띄운다. 지지 구조물(200a)은 텐션 레그(240)로 이루어진다. 해저 암반에는 앵커(230)를 미리 정착 시켜 두고, 이 앵커(230)에 플랫폼(300a)을, 구체적으로는 플랫폼(300a)의 부체(340)를 텐션 레그(240)로 연결하여 플랫폼(300a)의 위치를 고정하는 것이다.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 수직 중공관(400)을 상기 플랫폼(300a)을 통과시켜 상기 케이슨(100)의 상면까지 삽입하여 수직 중공관(400) 및 케이슨(100)의 내부를 외부와 차수한다(s2300). 이때, 상기 수직 중공관(400)의 하단부 외측에 외부 방수체(420)를 설치하면 케이슨(100)과의 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 수직 중공관(400)의 상단 부분 내측에는 이음부의 방수 처리에 대비하여 내부 방수체(410)(도 12 참조)를 지지하기 위한 지지대(431)를 미리 설치해 두는 것이 바람직하며, 수직 중공관(400)의 하단 부분 내측에도 수저 터널(50)의 상면과의 이음부에 대한 내부 방수체(410)(도 12 참조)를 지지하기 위한 지지대(432)를 미리 설치해 두는 것이 바람직하다.

상기와 같이 차수된 수직 중공관(400)과 케이슨(100) 내부의 물을 배수하고, 케이슨(100) 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨(100)을 지층 암반까지 침설 및 정착시킨다(s2400).

이어서, 도 11과 같이, 상기 케이슨(100) 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관(400)을 기시공된 수저 터널(50) 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시킨다(s2500). 수저 터널(50) 상면까지 굴착한 다음에는, 곧바로 수저 터널(50)의 상면에 도 12와 같은 연통공(52)을 미리 형성해 둘 수도 있다.

도 11과 같이, 수심이 깊어 여러 개의 수직 중공관(400)이 필요한 경우에는, 하나의 수직 중공관(400) 위에 또 하나 이상의 수직 중공관(400)을 연결하고, 연결 된 전체 수직 중공관(400)을 기시공된 수저 터널(50)의 상부 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 내려 접속하고 정착시킨다(s2600). 상하방향으로 이웃하는 수직 중공관(400)의 이음부에는 내부 방수체(410)를 미리 설치하는 것이 좋다. 위쪽의 수직 중공관(400)을 연결하기 전에 내부 방수체(410)를 먼저 삽입하고 그 위에 다른 하나의 수직 중공관(400)을 연결한다. 그러면, 내부 방수체(410)는 아래쪽 수직 중공관(400)의 지지대(431)에 안착되고 위쪽 수직 중공관(400)의 지지대(432)에 의해 이탈 불가하게 가로막힌다.

이와 같은 상태에서 수직 중공관(400) 전체를 아래로 내릴 때에는, 케이슨(100)에 설치된 임시 지지대(103)를 미리 제거한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 수직 중공관(400)을 내리는 도중에, 수직 중공관(400)의 하단부 외측에 외부 방수체(420)를 미리 설치하여 두는 것이 바람직하다. 수직 중공관(400)을 완전히 내리면 외부 방수체(420)는 기시공된 수저 터널(50)의 상면(즉, 라이닝(51)의 상면)에 밀착된다.

상기와 같이, 케이슨(100)을 지층 암반에 침설한 이후에는 필요에 따라 케이슨(100)과 상기 플랫폼(300a)을 연결시킬 수 있다(s2700). 케이슨(100)과 플랫폼(300a)의 연결은 텐션 레그(240)에 의해 이루어진다.

이전의 공정에서 수저 터널(50)에 연통공(52)을 형성하지 않은 경우에는, 이 시점에서 연통공(52)을 형성한다. 연통공(52)에는 내부 방수체(410)를 더 설치하고, 지지대(53)로 지지한다. 이 내부 방수체(410)는 외부 방수체(420)와 더불어 2중의 밀봉 구조를 제공한다. 그러나 상기 2개의 방수체(410)(420)중 어느 하나만을 설치하여도 된다. 이와 같은 작업이 끝나면 수저 터널(50)과 수직 중공관(400)의 연결이 완료되는 것이다.

상기 수직 중공관(400)을 완전히 내린 이후에는, 상기 케이슨(100)의 내벽면 아래의 암반 굴착면(20)과 수직 중공관(400)의 외면 사이에는 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 주입하기 위해서는, 먼저 수직 중공관(400)의 벽면에 주입공(401)을 천공하고, 주입공(401)에 주입 호스를 삽입하여 그라우트(22)를 주입한 후 메우는 방법을 이용할 수 있다.

또한, 플랫폼(300a)의 조립식 덮개(372)를 지붕(370)의 구멍(371)에 조립한다.

첨부 도면 도 13에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 터널 구조물(12)이 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(12)은, 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 수직 터널 구조물(10)의 수직 중공관(400)을 2중의 관 즉, 외부 수직 중공관(400a)과 내부 수직 중공관(400b)으로 구성함으로써 더욱 안전한 구조의 수직 터널 구조물이 구축되도록 한 것이다. 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(12)은, 수저 터널의 상부를 형성하는 수저 지반에 침설되는 케이슨(100), 상기 케이슨(100)의 외부 둘레 부분에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물(200), 상기 지지 구조물(200)의 상단에 형성되는 플랫폼(300)을 포함한다.

상기 플랫폼(300), 지지 구조물(200) 및 상기 케이슨(100)의 안쪽에는 외부 수직 중공관(400a)이 설치된다. 상기 외부 수직 중공관(400a)은, 상기 플랫폼(300), 지지 구조물(200) 및 상기 케이슨(100)을 관통하여, 전체 기둥 외측이 상기 플랫폼(300), 지지 구조물(200) 및 케이슨(100)에 의해 지탱된다. 외부 수직 중공관(400a)의 상단은 수면의 위까지 연장되고, 그 하단은 상기 케이슨(100)까지 연장된다. 외부 수직 중공관(400a)의 하단은, 도 13에 도시되지는 않았으나, 상기 케이슨(100)을 관통하여 수저 터널(50)의 상부까지 연장하여도 좋다.

그리고 내부 수직 중공관(400b)은, 상기 외부 수직 중공관(400a)의 내측에 소정의 간격을 유지하여 상기 플랫폼(300)으로부터 상기 수저 터널(50)의 상면까지 연장된다. 이러한 내부 수직 중공관(400b)은 제1실시예에 따른 수직 중공관(400)과 마찬가지로, 실질적인 수직 터널을 형성한다.

수저 터널(50)에는 상기 내부 수직 중공관(400b)과 통하는 연통공(52)이 형성된다.

한편, 외부 수직 중공관(400a)들의 이음부 및 내부 수직 중공관(400b)들의 이음부에는 내부 방수체(410)를 설치할 수 있고, 외부 수직 중공관(400a)과 케이슨(100)이 만나는 접속부 및 내부 수직 중공관(400b)과 수저 터널(50)이 만나는 접속부에는 외부 방수체(420)를 설치할 수 있다.

또한, 케이슨(100)의 내벽면 아래로 형성되는 암반 굴착면(20)의 내면과 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이에 생긴 틈새 공간은, 그대로 두어도 좋고, 도시된 바와 같이 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 주입하기 위해서는, 내부 수직 중공관(400b)의 벽면에 주입공(401)을 천공하여 그라우트(22) 를 주입한 후 메우는 방법을 이용할 수 있다. 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하는 경우, 내부 수직 중공관(400b)의 단부와 수저 터널(50)의 상면 사이에 전술한 외부 방수체(420)를 배치한 상태 그대로 주입하여도 좋고, 외부 방수체(420)를 설치하지 않고 그라우트(22)를 주입하여도 좋다.

첨부 도면 도 14 및 도 15에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 터널 구조물(12)의 시공 과정이 도시되어 있다.

외부 수직 중공관(100)을 설치하기까지의 공정은, 전술한 제1 실시예에서의 수직 중공관(400)을 설치하기까지의 공정과 동일한 방법으로 이루어진다.

즉, 수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키고(s3100), 상기 케이슨(100)의 외부 둘레 부분에 수저 지반에 정착하기 위한 지지 구조물(200)을 가고정하며, 가고정된 상기 지지 구조물(200) 상부에 플랫폼(300)을 설치하고(s3200), 상기 플랫폼(300)과 가고정 지지 구조물(200)을 관통하여 상기 케이슨(100)의 상면까지 외부 수직 중공관(400a)을 삽입하여 외부 수직 중공관(400a) 및 케이슨(100)의 내부를 외부와 차수하며(s3300), 상기 외부 수직 중공관(400a)과 케이슨(100) 내부의 물을 배수하고, 케이슨(100) 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨(100)을 지층 암반까지 침설 및 정착시키고(s3400), 상기 케이슨(100) 내부의 지층 암반을 기시공된 수저 터널(50)까지 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 아래로 더 굴착한다(s3500). 상하로 연결되는 외부 수직 중공관(400a)의 이음부 및 외부 수직 중공관(400a)과 케이슨(100)의 접속부에는 내부 방수체(410) 및 (420)를 설치하는 것이 좋다.

이와 같이 한 후, 내부 수저 터널(400b)을 설치하기 전에 수저 터널(50)에 내부 수직 중공관(400b)을 접속하기 위한 연통공(52)을 형성하고, 연통공(52)에 미리 내부 방수체(410)를 설치해 두어도 좋다. 또는, 연통공(52)과 내부 방수체(410)는 내부 수직 중공관(400b)의 설치가 완료된 이후에 하여도 좋다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 내부 수직 중공관(400a)을 삽입하고 정착시킨다(s3600). 내부 수직 중공관(400b)은, 상기 외부 수직 중공관(400a)의 내측에 소정의 간격을 유지하여 삽입하며, 그 하단은 기시공된 수저 터널(50) 또는 수저 터널 형성 예정 지점에 접속된다. 내부 수직 중공관(400b)도 터널의 깊이에 따라 여러 개를 연결할 수 있으며, 그 이음부에는 내부 방수체(410)를 설치할 수 있다.

한편, 상기 케이슨(100)의 정착 공정(s3500) 이후에는 언제라도 상기 가고정된 지지 구조물(200)을 수저 지반의 기초 파일(220)에 완전히 고정하여 정착시킨다(s3700).

또한 상기 수직 중공관(400)을 완전히 내린 이후에는, 상기 케이슨(100)의 내벽면 아래의 암반 굴착면(20)과 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이에는 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다.

마지막으로, 플랫폼(300)의 지붕(330)에 조립식 덮개(332)를 조립하고 고정한다.

첨부 도면 도 16에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 수직 구조물(13)은, 케이 슨(100)만을 이용하여 수직 중공관(400)을 설치한 구조이다. 따라서, 별도의 지지 구조물이 필요 없고, 케이슨(100)의 상면이 그대로 데크나 플랫폼으로 제공될 수도 있고, 케이슨(100)의 상면에 데크나 플랫폼을 형성할 수도 있다. 이는 주로 수심이 얕은 곳에서 종래의 사력식 인공섬 건설 방식에 비해 매우 간단한 구조로 쉽게 건설할 수 있는 수직 터널 구조물의 예이다.

케이슨(100)은, 수심보다 더 긴 형태를 이루어서 그의 하단부가 지층 암반까지 침설되고 그의 상단은 수면 위로 나와 있어서 케이슨(100) 자체가 차수벽을 형성한다.

상기 케이슨(100)의 중앙에는 수직 중공관(400)이 관통하는데, 상기 수직 중공관(400)의 상단부는 상기 케이슨(100)의 상단까지 또는 그보다 약간 위로 돌출되어 수면을 벗어나 있고, 하단부는 수저 터널(50)의 연통공(52) 주변 상면 즉, 라이닝(51) 상면에 안착된다.

그리고, 수직 중공관(400)의 외벽과 수저 터널(50)의 연통공(52) 상면이 만나는 접속부에도 외부 방수체(420)가 설치될 수 있다. 수저 터널(50)은 통상적으로 암반 굴착면에 콘크리트 라이닝(51)을 타설한 형태로 이루어지므로, 이 경우 외부 방수체(420)는 콘크리트 라이닝(51) 상면에 밀착된다.

또한, 수직 중공관(200)과 수저 터널(50)의 연통공(52)이 상하 방향에서 만나는 이음부 내측에 내부 방수체(410)가 설치될 수 있고, 수직 중공관(400)의 하단 외벽과 케이슨(100)의 상면이 만나는 접속부에도 외부 방수체(420)가 설치될 수 있다.

한편, 케이슨(100)의 내벽면 아래로 형성되는 암반 굴착면(20)의 내면과 상기 수직 중공관(400)의 외면 사이의 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 주입하기 위해서는, 앞의 다른 실시예들과 마찬가지로, 수직 중공관(400)의 벽면에 주입공(401)을 천공하여 그라우트(22)를 주입한 후 메우는 방법을 이용할 수 있다. 그라우트(22)는 상기 케이슨(100)의 내면과 수직 중공관(400)의 외면 사이의 틈새 공간에도 일부 또는 전부 채울 수도 있다. 그라우트(22)를 케이슨(100)의 내측 상면 끝까지 채우기 위해서는, 케이슨(100)의 내측 상면에 대응하는 위치에 주입공(401)을 천공하고 주입하면 된다.

이와 같은 구성의 수직 터널 구조물(13)의 설치 공정의 바람직한 예를 설명하면 다음과 같다.

우선, 케이슨(100)을 그 무게에 의해 차수가 가능한 토사층 중간 부분이나 암반층까지 내려 차수를 실현한 상태에서, 케이슨(100)의 내부에 있는 물을 배수한다. 이어서, 케이슨(100) 내부에 굴착 장비를 내려 암반을 굴착하면서 케이슨(100)을 암반에 정착시키고, 케이슨(100) 아래의 암반을 더 굴착하여 수저 터널(50) 상면까지 굴착한다. 이어서, 정착된 케이슨(100)의 중앙으로 수직 중공관(400)을 내려, 수직 중공관(400)의 하단을 기시공된 수저 터널(50)의 상면(즉, 라이닝(51) 상면)에 안착시키거나 수저 터널 형성 예정 지점까지 내린 다음, 수저 터널(50)의 연통공(52)과 개통시킨다.

상기 수직 중공관(400)을 내리기 전에 미리, 또는 수직 중공관(400)을 내리는 도중에, 수직 중공관(400)의 하단에 외부 방수체(420)를 설치해 두면, 수직 중 공관(400)을 완전히 내린 시점에서 상기 외부 방수체(420)가 수저 터널(50)의 상면에 밀착되어 수밀을 실현하게 된다.

수직 중공관(400)과 상기 수저 터널(50)의 연통공(52)의 이음부 안쪽에도 내부 방수체(410)를 더 설치할 수도 있다.

또한, 상기 수직 중공관(400)의 정착이 완료된 이후, 암반 굴착면(20)의 내면 및 케이슨(100)의 내면과 상기 수직 중공관(400)의 외면 사이의 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입하고자 하는 경우에는, 수직 중공관(400)의 벽면에 주입공(401)을 천공하여 그라우트(22)를 주입한 후 메운다.

첨부 도면 도 17에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(14)은, 전술한 제1 실시예(도 1 참조)에 따른 수직 터널 구조물(10)에서 케이슨(100)을 배제하여 단순화한 형태이다. 본 실시예에서는 수직 중공관(400)이 케이슨의 역할을 겸하게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(14)에서, 지지 구조물(200)은 수저 터널(50) 상부의 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되어 그 위에 플랫폼(300)이 형성된다. 그리고, 수직 중공관(400)은, 상기 플랫폼(300) 및 지지 구조물(200)의 중앙을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 지반을 관통하여 수저 터널(50)의 상부까지 연장되어 실질적인 수직 터널을 이룬다.

상기 수저 터널(50)에는 상기 수직 중공관(400)과 통하는 연통공(52)이 형성되는데, 수직 중공관(400)과 상기 수저 터널(50)의 연통공(52)의 이음부 안쪽에 내 부 방수체(410) 또는/및 수직 중공관(400)의 하단 외측과 수저 터널(50)의 상면 사이에 외부 방수체(420)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 수직 중공관(400)과 암반 굴착면(20)의 사이의 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입할 수 있다.

이와 같은 본 실시예의 수직 터널 구조물(14)은, 케이슨을 배제하는 대신에 수직 중공관(400)이 그 역할을 겸하도록 함으로써 즉, 수직 중공관(400)이 굴착시에는 차수벽의 역할을 함과 더불어 굴착 후에는 실질적인 수직 터널의 역할을 겸하도록 함으로써 수직 터널 구조물의 구조를 단순화하고 시공을 쉽게 할 수 있도록 한 구조이다.

시공에 있어서, 수직 중공관(400)은, 중량 케이슨과 마찬가지로, 그의 무게에 의해 차수가 가능한 토사층 중간 부분이나 암반층까지 내려 차수를 실현한 상태에서, 수직 중공관(400)의 내부에 있는 물을 배수한다.

이어서, 수직 중공관(400) 내부에 굴착 장비를 내려 수직 중공관(400) 아래의 암반을 굴착하면서 수직 중공관(400)을 수저 터널(50) 상면까지 내리고 정착시킨다.

이어서, 수저 터널(50)에 연통공(52)을 천공하여 수직 중공관(400)과 연통시킨다.

상기 수직 중공관(400)을 내리는 도중에, 수직 중공관(400)의 하단에 외부 방수체(420)를 설치해 두면, 수직 중공관(400)을 완전히 내린 시점에서 상기 외부 방수체(420)가 수저 터널(50)의 상면에 밀착되어 수밀을 실현하게 된다.

수직 중공관(400)과 상기 수저 터널(50)의 연통공(52)의 이음부 안쪽에도 내부 방수체(410)를 더 설치할 수 있다. 이 경우에 상기 내부 방수체(410)는, 수직 중공관(400)에 미리 부착한 상태에서 내릴 수도 있고, 수직 중공관(400)을 완전히 내린 상태에서, 수저 터널(50) 상부 연통공(51)을 형성한 후 연통공(51) 위로 올려 설치할 수도 있다.

필요시에는, 상기 수직 중공관(400)의 정착이 완료된 이후, 암반 굴착면(20)의 내면과 상기 수직 중공관(400)의 외면 사이의 틈새 공간에 그라우트(22)를 주입할 수도 있다. 그라우트(22)에 의해 수직 중공관(400)의 지탱력이 보강되어 구조적 안정성과 수밀성이 더욱 확실하게 보장된다.

첨부 도면 도 18에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예의 수직 터널 구조물(15)은, 전술한 제5 실시예에 따른 수직 터널 구조물(14)에 비해서 지지 구조물(200a)과 플랫폼(300a)의 형태만이 다르고 나머지의 구성은 동일하다. 제5 실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(15)의 플랫폼은, 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)으로 이루어지고, 상기 지지 구조물(200a)은 상기 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)과 바닥 앵커를 연결하는 텐션 레그(240)로 이루어진 것이다. 도시된 실시예에 따른 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)은, 부력 폰툰 등으로 이루어지는 부체(340)를 포함한다. 그리고 상기 부체(340)의 상부에는 별도의 데크(350)를 더 설치할 수 있다.

첨부 도면 도 19에는 본 발명의 제7 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(16)은, 전술한 제5 실시예에 따른 수직 터널 구조물(14)에서 2중의 수직 중공관(400a, 400b)을 사용하고 있는 것이 다르다. 다른 한편으로, 본 실시예의 수직 터널 구조물(16)은, 전술한 제3 실시예(도 13 참조)에 따른 수직 터널 구조물(12)에 비해 케이슨을 배제한 형태와 동일하다.

즉, 본 발명에 따른 수직 터널 구조물(16)은, 지지 구조물(200a) 및 플랫폼(300a)의 중앙에 외부 수직 중공관(400a)이 삽입되어서 외측이 상기 플랫폼(300a) 및 지지 구조물(200a)에 의해 지탱되고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 암반까지 또는 수저 터널(50)의 상면까지 연장되어 보호벽을 형성하는 외부 수직 중공관(400a)을 포함한다.

그리고, 상기 외부 수직 중공관(400a)의 내측에 간격을 유지하여 배치되면서 그 하단이 상기 수저 터널(50)의 연통공(52) 주위 상부 표면에 접속되어 실질적인 수직 터널을 이루는 내부 수직 중공관(400b)을 포함한다.

본 발명에서, 상기 외부 수직 중공관(400a) 아래로 형성되는 암반 굴착면(20)과 상기 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이의 틈새 공간에, 또는 상기 암반 굴착면(20) 및 외부 수직 중공관(400a)의 내면과 상기 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이의 틈새 공간에, 그라우트(22)를 주입하여 채울 수도 있다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(16)은, 외부 수직 중공관(400a)가 굴착시 차수벽의 역할을 하고 굴착 후에는 내부 수직 중공관(400b)을 보호하는 역할을 함으로써, 수직 터널 구조물의 안정을 증진한 형태이다.

시공에 있어서, 외부 수직 중공관(400a)은, 중량 케이슨과 마찬가지로, 그의 무게에 의해 차수가 가능한 토사층 중간 부분이나 암반층까지 내려 차수를 실현한 상태에서, 외부 수직 중공관(400a)의 내부에 있는 물을 배수한다.

이어서, 외부 수직 중공관(400a) 내부에 굴착 장비를 내려 외부 수직 중공관(400a) 아래의 암반을 굴착하면서 외부 수직 중공관(400a)을 수저 터널(50) 암반 상부까지 내려 정착시키거나, 도면에 도시되지는 않았지만 그로부터 더 굴착하여 수저 터널(50)의 상면까지 내리고 정착시킨다.

이어서, 외부 수직 중공관(400a)의 안쪽에 내부 수직 중공관(400b)을 삽입하여, 그 하단을 수저 터널(50)의 상면에 안착시키고, 수저 터널(50)에 연통공(52)을 천공하여 연통시킨다.

상기 내부 수직 중공관(400a)을 내리는 전에 또는 내리는 도중에, 내부 수직 중공관(400b)의 하단에 외부 방수체(420)를 설치해 두면, 내부 수직 중공관(400b)을 완전히 내린 시점에서 상기 외부 방수체(420)가 수저 터널(50)의 상면에 밀착되어 외측 접속부의 수밀을 실현하게 된다.

내부 수직 중공관(400a)과 상기 수저 터널(50)의 연통공(52)의 이음부 안쪽에도 내부 방수체(410)를 더 설치할 수 있다. 이 경우에 상기 내부 방수체(410)는, 내부 수직 중공관(400b)에 미리 부착한 상태에서 내릴 수도 있고, 내부 수직 중공관(400b)을 완전히 내린 상태에서, 수저 터널(50) 상부 연통공(51)을 형성한 후 연통공(51) 위로 올려 설치할 수도 있다.

필요시에는, 상기 내부 수직 중공관(400b)의 정착이 완료된 이후, 암반 굴착면(20)의 내면과 상기 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이의 틈새 공간에, 또는 암반 굴착면(20)의 내면 및 외부 수직 중공관(400a)의 내면과 상기 내부 수직 중공관(400b)의 외면 사이의 틈새 공간에, 그라우트(22)를 주입할 수도 있다.

도 20에는 본 발명의 제8 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예의 수직 터널 구조물(15)은, 전술한 제7 실시예에 따른 수직 터널 구조물(16)에 비해서 지지 구조물(200a)과 플랫폼(300a)의 형태만이 다르고 나머지의 구성은 동일하다. 제7 실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 수직 터널 구조물(17)의 플랫폼은, 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)으로 이루어지고, 상기 지지 구조물(200a)은 상기 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)과 바닥 앵커를 연결하는 텐션 레그(240)로 이루어져서, 외부 수직 중공관(400a)이 상기 플랫폼(300a)에 의해 지지되도록 한 구조이다.

또한, 본 실시예에 따른 반잠수형 부유식 플랫폼(300a)은, 부력 폰툰 등으로 이루어지는 부체(340)를 포함한다. 그리고 상기 부체(340)의 상부에는 별도의 데크(350)를 더 설치할 수 있다.

나머지의 구성은 제7 실시예와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

첨부 도면 도 21 내지 도 23에는 본 발명의 수직 터널 구조물(10, 11, 12)에서 채용한 방수체(410)(420)의 구성과 이를 이용한 방수 방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

우선, 도 21에는 상하로 만나는 수직 중공관(400)(400a)(400b)의 이음부 내벽, 또는 수직 중공관(400)과 수저 터널의 연통공(52)이 상하로 만나는 이음부의 내벽에 설치되는 내부 방수체(410)가 도시되어 있다.

상기 내부 방수체(410)는 바디(411)의 외주에 탄성 립(elastic lips)(412)이 형성된 형태로 이루어진다. 바디(411)는 상기 수직 중공관(400) 및 연통공(52)의 내경보다 작은 지름의 원통형으로 이루어진다. 탄성 립(412)은, 상기 바디(412)의 외면 상부와 하부로부터 각각 연장되어 그 선단부가 서로 마주하는 방향으로 굴곡된 단면 형태를 가져 상기 바디(411)의 외측 둘레로 형성된다.

이와 같은 내부 방수체(410)의 상·하 탄성 립(412)의 선단이 이루는 입구부를 상기 이음부에 일치시켜 배치한다. 만일, 도 21에서와 같이 상기 이음부에 틈새(402)가 발생하여 물이 유입되는 경우, 유입되는 물의 압력이 상기 탄성 립(412)의 내면에 작용하여 탄성 립(412)을 외측으로 확장시켜(도 21에서 일점 쇄선으로부터 실선으로 확장된다) 이음부 벽면에 밀착시킴으로써 간단하고 확실하게 방수(수밀)가 이루어진다. 탄성 립(412)의 내부로 유입된 물의 압력은 바디(411)의 전체 둘레와 탄성 립(412)의 전체 둘레에 걸쳐 동일하게 작용하므로, 내부 방수체(410)의 중심은 어느 한 방향으로 치우치지 않고 항상 수직 중공관(400)의 중심과 일치하는 상태를 유지하게 된다.

도면에서, 참조 부호 '431' 또는 '52'는, 앞의 실시예들에서 이미 설명한 바와 같은, 내부 방수체(410)의 하단을 지지하는 '지지대'이고, '432'는 내부 방수체(410)의 상단을 막는 '지지대'이다.

첨부 도면 도 22 및 도 23에는 본 발명의 수직 터널 구조물(10, 11, 12)에서, 수직 중공관(400)(400a)(400b)의 외벽과 케이슨(100)의 상면이 만나는 접속부, 또는 수직 중공관(400)(400a)(400b)의 외벽과 수저 터널(50)의 연통공(52) 상면(51)이 만나는 접속부 외부에 설치되는 외부 방수체(420)가 도시되어 있다.

외부 방수체(420)는, 수직 중공관(400)(400a)(400b)의 외주면에 밀착하기 위한 내면(421)과, 케이슨(100) 또는 수저 터널(50) 또는 수저 터널의 라이닝(51)의 상면에 밀착하기 위한 저면(422)을 가진다. 또한, 상기 내면(421)과 저면(422)의 단면 선단부는 얇은 두께의 탄성 립(423)을 형성하는 탄성 방수체이다.

이러한 탄성 외부 방수체(420)를, 도 23과 같이, 전술한 접속부에 배치하면, 외부로부터의 수압에 의해 탄성 외부 방수체(420)가 눌려져서 그의 내면(421)과 저면(422)이 수직 중공관(400)(400a)(400b)의 외면과 케이슨(100) 또는 수저 터널(50) 또는 라이닝(51)의 상면에 밀착됨으로써 자연적으로 방수가 이루어지게 된다.

이상과 같이 이루어진 본 발명은, 해양 바닥을 지나가는 해저 터널, 강 또는 하천의 바닥을 지나가는 하저 터널은 물론이고, 해저 비축 기지 또는 수저 비축 기지 등과 같은 수저 시설물들을 수면 바깥의 대기와 통하게 하는 환기구, 인명 탈출구, 대피 공간 등의 역할을 하는 수직 터널 구조물로서 유용하게 적용할 수 있다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따라 절취한 단면도로서, 플랫폼의 지지 구조물에 대한 일례를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 수직 터널 구조물의 바람직한 시공 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직 터널 구조물의 바람직한 시공 과정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 나타내는 단면도이다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 수직 터널 구조물의 바람직한 시공 과정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략 적으로 나타내는 단면도이다.

도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 20은 본 발명의 제8 실시예에 따른 수직 터널 구조물의 전체 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 21은 상하방향으로 만나는 수직 중공관의 이음부 내벽 또는 수직 중공관과 터널의 연통공이 상하방향으로 만나는 이음부의 방수를 위한 방수체의 설치상태를 나타내는 단면도이다.

도 22는 수직 중공관과 케이슨 상면 또는 수직 중공관과 수저 터널의 상면이 만나는 접속부의 방수를 위한 방수체의 입체 단면도이다.

도 23은 도 22의 방수체를 설치한 상태를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 11, 12: 수직 터널 구조물 20: 암반 굴착면

22: 그라우트 50: 수저 터널

51: 라이닝 52: 연통공

53: 지지대 100: 케이슨

101: 스커트 102: 개구

103: 지지대 200, 200a: 지지 구조물

210: 원통형 기둥 211: 주 기둥

212: 사이 기둥 213: 내측 가로 기둥

220: 기초 파일 230: 바닥 앵커

240: 텐션 레그 300, 300a: 플랫폼

310: 데크 311: 설치공

320: 지주 330: 지붕

331: 구멍 332: 조립식 덮개

340: 부체 341: 안내공

350: 데크 351: 설치공

360: 지주 370: 기둥

371: 구멍 372: 조립식 덮개

400, 400a, 400b: 수직 중공관 401: 주입공

410: 방수체 411: 바디

412: 탄성 립 420: 방수체

421: 내면 422: 저면

423: 탄성 립 431, 432: 지지대

Claims (13)

1. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서,

   수저 터널의 상부의 수저 지반에 침설되는 케이슨;

   상기 케이슨의 외부에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물;

   상기 지지 구조물의 상단에 형성되는 플랫폼; 및

   상기 플랫폼, 상기 지지 구조물 및 상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 터널의 상부 연통공에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
2. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서,

   수저 터널의 상부를 형성하는 수저 지반에 침설되는 케이슨;

   상기 케이슨의 외부에 구축되며, 하부는 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물;

   상기 지지 구조물의 상단에 형성되는 플랫폼;

   상기 플랫폼, 상기 지지 구조물 및 상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 상기 케이슨까지 또는 케이슨을 지나 수저 터널의 상면까지 연장되어 보호벽을 형성하는 외부 수직 중공관; 및

   상기 외부 수직 중공관의 내측에 상기 플랫폼으로부터 수저 터널의 상부 연통공 주위의 상부 표면까지 연장되는 형태로 삽입되어 수직 터널을 이루는 내부 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
3. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서,

   수심보다 더 긴 형태를 이루어서 그의 하단부가 지층 암반까지 침설되고 그의 상단은 수면 위로 나오는 케이슨; 및

   상기 케이슨을 관통하고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 상기 수저 터널의 상부 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 케이슨의 내벽면 아래로는 상기 수저 터널까지 암반을 굴착한 암반 굴착면이 형성되고, 상기 암반 굴착면과 수직 중공관 사이의 틈새 공간에, 또는 상기 암반 굴착면 및 케이슨의 내벽과 상기 수직 중공관 사이의 틈새 공간에는 그라우트가 주입된 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
5. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서,

   수저 터널 상부의 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물과 플랫폼; 및

   상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물을 관통하여 설치되고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 지반을 관통하여 상기 수저 터널의 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
6. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물로서,

   수저 터널 상부의 수저 지반에 정착되고 상부는 수면 바깥으로 연장되는 지지 구조물과 플랫폼;

   상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물에 삽입되어 상기 플랫폼 및 상기 지지 구조물에 의해 지탱되고, 상단은 수면 바깥으로 연장되고 하단은 수저 암반 또는 수저 터널의 상면까지 연장되어 보호벽을 형성하는 외부 수직 중공관; 및

   상기 외부 수직 중공관의 내측에 간격을 유지하여 배치되면서 그 하단이 수저 터널의 연통공 주위의 상부 표면에 접속되어 수직 터널을 이루는 내부 수직 중공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 수직 터널을 형성하는 수직 중공관을 내리기 위해 형성되는 암반 굴착면과 상기 수직 중공관 사이의 틈새 공간에 그라우트가 주입된 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
8. 제1항, 제2항, 제5항 또는 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 지지 구조물은 원통형 기둥들이 골조 형태로 구성되어, 그 골조의 하단이 수저 지반에 정착되고, 골조의 상단이 수면 위로 돌출된 형태의 구조물인 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
9. 제1항, 제2항, 제5항 또는 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 플랫폼은 반잠수 부양력을 제공하는 부체를 포함하고,

   상기 지지 구조물은 상기 플랫폼과 바닥 앵커를 연결하는 텐션 레그로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수저 터널용 수직 터널 구조물.
10. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물의 시공 방법으로서,

    수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s1100);

    상기 케이슨의 외부 둘레 부분에 수저 지반에 정착하기 위한 지지 구조물을 가고정하고, 가고정된 상기 지지 구조물 상부에 플랫폼을 설치하는 공정(s1200);

    상기 플랫폼과 가고정 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 수직 중공관을 삽입하여 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s1300);

    상기 차수된 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s1400);

    상기 케이슨 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시키는 공정(s1500);

    상기 수직 중공관의 길이가 짧은 경우에는 그 위에 하나 이상의 수직 중공관을 연결하고, 전체 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 더 내려 접속하고 정착시키는 공정(s1600); 및

    상기 공정(s1500) 전 또는 후, 또는 상기 공정(s1600) 후에 상기 가고정 지지 구조물을 수저 지반에 완전히 정착시키는 공정(s1700)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 터널용 수직 터널 구조물 시공 방법.
11. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물의 시공 방법으로서,

    수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s2100);

    수면과 상기 케이슨의 둘레 부분에 플랫폼과 지지 구조물을 설치하여 정착시키는 공정(s2200);

    상기 플랫폼과 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 수직 중공관을 삽입하여 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s2300);

    상기 차수된 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s2400);

    상기 케이슨 내부의 지층 암반을 아래로 더 굴착하여 상기 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점과 개통시키는 공정(s2500);

    상기 수직 중공관의 길이가 짧은 경우에는 그 위에 하나 이상의 수직 중공관을 연결하고, 전체 수직 중공관을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 더 내려 접속하고 정착시키는 공정(s2600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 터널용 수직 터널 구조물 시공 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 공정(s2500) 전 또는 후, 또는 상기 공정(s2600) 후에 상기 케이슨과 상기 플랫폼을 연결시키는 공정(s2700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 터널용 수직 터널 구조물 시공 방법.
13. 수저 터널을 수면 바깥의 대기와 연통시키기 위한 수직 터널 구조물의 시공 방법으로서,

    수저 터널 상부를 이루는 해저 지반까지 내부가 비어있고 상면 중앙이 개구된 케이슨을 침하시키는 공정(s3100);

    상기 케이슨의 외부 둘레 부분에 수저 지반에 정착하기 위한 지지 구조물을 가고정하고, 가고정된 상기 지지 구조물 상부에 플랫폼을 설치하는 공정(s3200);

    상기 플랫폼과 가고정 지지 구조물을 관통하여 상기 케이슨의 상면까지 외부 수직 중공관을 삽입하여 외부 수직 중공관 및 케이슨의 내부를 외부와 차수하는 공정(s3300);

    상기 외부 수직 중공관과 케이슨 내부의 물을 배수하고, 케이슨 내부의 수저 지반을 굴착 및 배토하여 케이슨을 지층 암반까지 침설 및 정착시키는 공정(s3400);

    상기 케이슨 내부의 지층 암반을 기시공된 수저 터널까지 또는 수저 터널 형성 예정 지점까지 아래로 더 굴착하는 공정(s3500);

    상기 외부 수직 중공관의 내측에 간격을 유지하여 내부 수직 중공관을 삽입하여 그 하단을 기시공된 수저 터널 또는 수저 터널 형성 예정 지점에 접속하고 정 착시키는 공정(s3600); 및

    상기 공정(s3500) 전 또는 후에, 상기 가고정 지지 구조물을 수저 지반에 완전히 정착시키는 공정(s3700)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 터널용 수직 터널 구조물 시공 방법.

Images