KR20090119039A

KR20090119039A - 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설 및연속압출공법

Info

Publication number: KR20090119039A
Application number: KR1020080044842A
Authority: KR
Inventors: 박정일; 박윤수
Original assignee: 박승규; 동부건설 주식회사; 박윤수; 주식회사 도명엔지니어링; 박정일
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-19
Also published as: KR101017124B1

Abstract

본 발명은 혼합식 해저터널의 수저터널과 수중터널의 연결지점에서 수중터널을 직접 제작하여 연속압출공법에 의해 압출가능하게 한 수중 드라이 도크 시설 및 연속압출 공법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수중 드라이 도크 시설은, 수저터널과 수중터널의 연결 지점에서 상기 수저터널의 단부에 접하도록 수저지반에 침설되어 수중터널 건조 공간을 제공하며, 상부 벽(210)에는 관통공(211)이 형성되고, 전방 벽(220)에는 건조된 수중터널 유닛의 외주가 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 통과하는 압출공(221)이 형성되는 건조장 본체(200); 상기 건조장 본체(200)의 상부 관통공(211)에 접속되고 그 상단이 수면 바깥으로 연장되는 수직관(300); 상기 건조장 본체(200)의 전방 벽(220) 외부에 상기 압출공(221)을 막는 상태로 임시 설치되고, 최초의 수중터널 유닛을 압출할 때에 제거되는 압출도어(400); 상기 건조장 본체(200) 내부에 터널의 길이방향으로 배치되며, 그 선단부가 건조된 수중터널 유닛의 내벽면에 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 접속되는 물통과용 관체(500); 및 상기 물통과용 관체(500)의 내부와 연통하는 상태로 접속되고 그 상단이 수면 바깥의 대기중으로 연장되는 중공의 물탑(600)을 포함한다.

수중, 드라이, 도크, 수압, 물탑, 터널, 해저, 수저

Description

해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설 및 연속압출공법{UNDERWATER DRY DOCK FOR LAUNCHING THE UNDERSEA TUNNEL AND INCREMENTAL LAUNCHING METHOD USING THEREOF}

본 발명은 해저터널의 대안공법들 중의 하나인 해저터널 연속압출 기술에 관련된 것으로서, 특히 해저 지형상 혼합식 해저터널을 시공하여야 할 경우 수저터널과 수중터널의 연결지점에서 수중터널을 직접 제작하여 연속압출공법에 의해 압출가능하게 하고, 더 나아가서는 터널의 선단 수압을 극복하고 매우 적은 힘으로도 쉽게 압출시킬 수 있도록 한 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설 및 상기 드라이 도크 시설을 효과적으로 이용하여 압출할 수 있도록 하는 연속압출 공법에 관한 것이다.

해저터널은 수저 지반을 굴착하여 관통하는 형태로 형성하는 수저터널과, 수저 지반 위에 침매 함체를 가라앉혀 연결한 형태의 침매터널과, 물속 중간을 가로지르는 형태로 설치하는 수중터널('수중교량' 또는 수중터널', '부유식 수중교량' 또는 부유식 수중터널', '부력식 수중교량' 또는 부력식 수중터널', '잠수식 부유교량' 또는 '잠수식 부유터널'이라고도 한다) 등이 있다.

이러한 해저터널 중 수중터널을 시공하는 대안공법 중 하나는, 대한민국 등록특허 제0797795호 및 제0797796호 공보 등에서도 찾아볼 수 있는, 이른바 '연속압출공법(I.L.M : Incremental Launching Method)'을 적용한 가설공법으로서, 이는 터널본체를 해상으로 운반하지 않고, 한쪽의 육상에 설치된 제작장에서 후속 유닛을 세그먼트(segment)로 제작하여 뒤쪽에서 계속하여 잇대어 가면서 수중으로 차례로 밀어내어(압출하여) 가설하는 공법이다.

그러나 해저터널이 도 1에 도시된 바와 같이 불규칙한 지형을 지나게 되는 경우에는 수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하게 되는데, 이럴 경우에는 수저터널 선단 이후부터 수중터널을 시공하기가 매우 어렵고 특히 연속압출공법을 적용하기는 거의 불가능하여 시공기간이 지나치게 많이 소요된다.

한편, 연속압출공법이 가능하다고 하더라도 수심이 너무 깊으면 수중으로 압출되는 수중터널의 선단부에 작용하는 수압이 너무 커서 압출 자체가 불가능할 수 있다. 예컨대, 수심이 100m이고, 수심이 10m 깊어질 때마다 수압이 1㎏/㎠(즉, 1x10⁴㎏/㎡)씩 증가하며, 수중터널 선단부의 단면적이 300㎡이라고 가정하는 경우, 수중터널의 선단면으로부터는 무려 30,000톤(ton)이라는 큰 힘이 압출 반대방향으로 작용하게 된다. 그렇기 때문에 기존의 재래식 기술로는 압출이 불가능한 것은 자명하고, 설사 압출이 가능하다 하더라도 수중터널의 후속 유닛을 제작하는 동안 이미 압출시킨 선진 유닛을 단부 수압에 의한 힘으로부터 뒤로 밀리지 않도록 지탱 하기도 매우 어렵다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 첫 번째 목적은 수저터널과 수중터널의 연결부 부분에서 작업자와 장비가 들어가서 수중터널을 직접 제작하고 선단 수압을 극복하여 매우 적은 힘으로 쉽게 압출할 수 있도록 하여 해저 지형상 수저터널로부터 연장되는 수중터널을 연속압출공법에 의해 쉽게 가설할 수 있도록 하는 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 두 번째 목적은, 수중 드라이 도크를 이용하여 한층 더 효과적으로 압출할 수 있고, 더 나아가서는 압출되는 수중터널의 내부에 작업 공간을 확보하여 압출공정과 병행하여 터널 내부 작업을 가능케 하며, 수압을 역이용하여 한층 더 쉽게 압출할 수 있도록 하는 연속압출공법을 제공하는데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설은, 수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하기 위한 수중 드라이 도크 시설로서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 지점에서 상기 수저터널의 단부에 접하도록 수저지반에 침설되어 수중터널 건조 공간을 제공하며, 상부 벽에는 관통공이 형성되고, 전방 벽에는 건조된 수중터널 유닛의 외주가 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 통과하 는 압출공이 형성되는 건조장 본체; 상기 건조장 본체의 상부 관통공에 접속되고 그 상단이 수면 바깥으로 연장되는 수직관; 상기 건조장 본체의 전방 벽 외부에 상기 압출공을 막는 상태로 임시 설치되고, 최초의 수중터널 유닛을 압출할 때에 제거되는 압출도어; 상기 건조장 본체 내부에 터널의 길이방향으로 배치되며, 그 선단부가 건조된 수중터널 유닛의 내벽면에 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 접속되는 물통과용 관체; 및 상기 물통과용 관체의 내부와 연통하는 상태로 접속되고 그 상단이 수면 바깥의 대기중으로 연장되는 중공의 물탑을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 수중 드라이 도크 시설에 있어서, 상기 건조장 본체에서 제작되는 최초의 수중터널 유닛의 내부에는 압출용 차수벽이 형성되어 상기 압출용 차수벽과 상기 압출도어에 의해 형성되는 전방측 공간과 상기 압출용 차수벽과 물통과용 관체 및 물탑에 의해 형성되는 후방측 공간을 격리함으로써, 상기 압출도어를 제거한 후 압출할 때, 상기 물탑의 수위를 조절하는 것에 의해 상기 압출용 차수벽 후방측에 작용하는 압력을 조절할 수 있도록 한다.

상기한 본 발명의 수중 드라이 도크 시설에 있어서, 상기 압출도어는 해수를 안쪽으로 유입시키기 위한 해수유입장치를 구비하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 수중 드라이 도크 시설에 있어서, 상기 건조장 본체의 압출공의 내측 둘레에는, 수중터널 유닛의 외측 둘레면과 구름 접촉하는 제1가이드 롤러가 설치됨과 함께, 수중터널 유닛의 외측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성 제1방수체가 설치되며; 상기 물통과용 관체의 선단부 외측 둘레에 는 수중터널 유닛의 내측 둘레면과 구름 접촉하는 제2가이드 롤러가 설치됨과 함께, 수중터널 유닛의 내측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성 제2방수체가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 압출 공법은, 수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에 설치된 청구항 제1항에 기재된 수중 드라이 도크 시설에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하는 공법으로서, 건조장 본체 내부에서 수중터널의 선진유닛을 제작하여 그 전방부는 건조장 본체의 압출공에 삽입하고 후방부에는 물통과용 관체의 선단부를 삽입하여 접속한 상태로 후속유닛을 잇대어 제작하고; 물탑에 물을 붓거나 또는 압출도어의 해수유입장치를 열어 상기 선진유닛과 물통과용 관체 및 물탑에 물을 채워 상기 압출도어 안팎으로 수압차를 없애고; 상기 압출도어를 해체하여 수중터널의 선진유닛, 물통과용 관체 및 물탑이 해수와 통하게 한 상태에서 선진유닛과 후속유닛을 전방으로 압출하며; 상기 후속유닛에 또 다른 후속유닛을 계속하여 잇대고 압출하는 과정을 반복수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에 설치된 청구항 제1항에 기재된 수중 드라이 도크 시설에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하는 공법으로서, 건조장 본체 내부에서 수중터널의 선진유닛을 제작하여 전방부는 건조장 본체의 압출공에 삽입하고 후방부에는 물통과용 관체의 선단부를 삽입하여 접속한 상태로 후속유닛을 잇대어 제작하고; 상기 선진유닛의 제작 시 선진유닛의 내부에 압출용 차수벽을 형성하며; 압출도어의 해수유입장치를 열어 상기 압출도어와 압출용 차수벽 사이의 공간에 물을 채움과 함께, 상기 물탑에 물을 부어 상기 선진유닛과 물통과용 관체 및 물탑 내부에 물을 채워 상기 압출도어 안팎으로 수압차를 없애고; 상기 압출도어를 해체한 후 물탑의 수위를 해수면의 수위와 같게 유지하여 수압차를 없앤 상태에서 선진유닛과 후속유닛을 계속하여 잇대고 압출하는 과정을 반복수행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 압출도어를 해체한 후에는, 상기 물탑에 물의 수위를 해수면의 수위보다 더 높게 물을 채워 상기 압출용 차수벽 후방의 압력을 차수벽 전방의 해수 압력보다 더 높여, 그 압력차에 의해 제작된 수중터널을 전방으로 일부 압출시키고; 이어서 상기 물탑의 물의 수위를 해수면의 수위와 동일하게 유지하여 수압차를 없앤 상태에서 후속유닛을 잇대고, 다시 물탑의 수위를 해수면보다 더 높여 수압차에 의해 압출하는 과정을 반복수행하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 압출 공법에 있어서, 상기 건조장 본체 내부에서 수중터널의 후속유닛들을 잇대어 제작할 시, 상기 후속유닛들의 임의의 2곳 이상의 지점에 작업공간 확보용 차수 도어를 설치하기 위한 삽입구와 설치홈을 형성하고, 상기 설치홈 안에 임시 채움재를 채우고, 상기 삽입구에 덮개를 덮어 고정한 상태로 압출하고; 상기 삽입구와 설치홈이 건조장 본체를 벗어난 이후, 수중에서 상기 덮개와 임시 채움재를 제거하고, 상기 삽입구를 통해 차수 도어를 끼워 수밀을 유지하여 상기 설치홈에 삽입하며; 전, 후로 이웃하는 차수 도어 사이의 수중터널 상부에 수직터널 구조물을 수면 바깥으로 드러나도록 설치하고, 상기 수직터널 구조물과 수 중터널을 개통시키고, 수직터널 구조물과 수중터널 내부의 차수 도어 사이의 공간의 물을 배출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수중 드라이 도크를 이용하면 수중 드라이 도크 내부에서 수중터널을 직접 제작하여 압출할 수 있으므로, 해저 지형의 고저가 심해 수저터널과 수중터널이 공존하여야 하는 구간에서도 해저터널을 쉽게 가설할 수 있으며 시공 기간도 절반으로 줄일 수가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 물탑과 물통과용 관체를 이용하여 해수와 드라이 도크 내부의 수중터널 사이의 수압차를 없애 수중터널의 선단부 수압의 영향을 받지 않는 상태에서 적은 힘으로 쉽게 압출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 물탑의 수위를 높이면 수중터널의 단부 쪽보다 압력이 더 커져 압출 방향으로의 힘을 제공할 있으므로, 별도의 압출장치를 사용하지 않고서도 수압차만으로 압출이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 수중터널 내부에 차수 도어를 설치하여 작업 공간을 확보할 수 있으므로, 압출 공정이 진행되는 도중에도 터널 내부 작업이 가능하다는 장점이 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 더욱 상세하게 설명한다.

이하에 설명되는 실시예들에 있어서, '전방', '앞', '전진'이라 함은 터널본 체가 밀려 나아가는 방향(압출되는 방향)과 나아가는 동작을 의미하고, '후방', '뒤', '후퇴'라 함은 그 반대 방향 및 반대방향으로의 동작을 의미한다.

첨부 도면 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설을 보여주는 것으로서, 도 2에는 전체 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 수중 드라이 도크 시설(100)은, 수저지반을 관통하는 수저터널(50) 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간의 연결 지점에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하기 위한 수중 드라이 도크 시설로서, 건조장 본체(200), 수직관(300), 압출도어(400), 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)을 포함하여 구성된다.

도 2에는 수중터널은 선진유닛(60a)의 후단에 후속유닛(60b)을 잇댄 형태가 일례로 도시되어 있다. 도 3에는 횡방향으로 2개의 터널을 가지는 형태의 수중터널의 일례가 도시되어 있다. 수중터널은 횡방향으로 1개 또는 2개 이상의 터널을 가질 수 있다.

상기 건조장 본체(200)는, 상기 수저터널(50)의 단부에 접하는 상태로 수저지반에 침설되어 수중터널 제작공간을 제공하는 것으로서, 그의 상부 벽(210)에는 관통공(211)이 형성되고, 전방 벽(220)에는 건조된 수중터널 유닛의 외부 둘레가 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 통과하는 압출공(221)이 형성된다. 이러한 건조장 본체(200)는, 단일체의 함체를 침설하여 구성할 수도 있고, 도 2에 도시된 실시예와 같이, 상부 벽(210), 전방벽(220), 하부 벽(230) 및 측방벽(240)은 단일체로 구성하여 침설하고, 후방벽(245)은 옹벽의 형태로 별도로 설치할 수도 있다.

상기 수직관(300)은 상기 건조장 본체(200)의 상부 관통공(211)에 접속되어서 그 상단이 수면 바깥으로 연장된다. 이와 같이 수직관(300)은 수면 바깥으로 나오기 때문에, 이를 통해 건조장 본체(200) 내부의 물을 퍼낼 수 있고, 장비와 작업자의 출입이 가능해지며, 작업중에는 환기구의 역할도 한다.

상기 압출도어(400)는, 상기 건조장 본체(200)의 전방 벽(220) 외부에 설치되어 상기 전방 벽(220)의 압출공(221)을 차단한다. 이러한 압출도어(400)는 수중터널 유닛을 최초로 압출할 때까지만 임시로 설치되고 그 이후에는 제거된다.

상기한 압출도어(400)에는 내부로 해수를 유입시키기 위한 해수유입장치(410)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 해수유입장치(410)는 예를 들어, 개폐 밸브나 선박의 밸러스트 장치 등과 같은 해수유입장치나 시설을 채용할 수 있다.

물통과용 관체(500)는, 상기 건조장 본체(200) 내부에 터널의 길이방향으로 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 물통과용 관체(500)는, 그 후단부가 상기 건조장 본체(200)의 후방 벽(245)에 인장재(501) 등에 의해 고정될 수 있다. 상기 물통과용 관체(500)의 선단부는 건조된 수중터널 유닛(60a)의 내벽면에 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 접속된다. 상기 물통과용 관체(500)는 도면에 도시된 바와 같이, 후방이 개방된 형태로 이루어져서 건조장 본체(200)의 후방 벽(245)에 의해 밀폐되는 방식으로 설치할 수도 있고, 처음부터 후방이 막힌 형태로 제조되어 상기 후방벽(245)에 단순히 밀착되는 형태로 설치할 수도 있다.

상기 물탑(600)은, 상기 물통과용 관체(600)의 내부와 연통하는 상태로 접속되고 그 상단이 수면 바깥으로 연장되는 중공의 부재이다. 이러한 물탑(600)을 통 해 상기 물통과용 관체(600)의 내부 및 수중터널 유닛(60a)의 내부에는 해수와 동일한 대기압이 작용하게 된다.

상기한 수직관(300), 물통과용 관체(600) 및 물탑(600)은 섬유강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics) 또는 FRP를 포함하는 복합소재로 구성하면, 무게가 적게 나가고 제작과 시공이 용이하며 추후 재사용(또는 재활용)할 수도 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 건조장 본체(200)의 압출공(221)의 내측 둘레에는, 수중터널 유닛(60a, 60b)의 외측 둘레면과 구름(rolling) 접촉함으로써 수중터널 유닛(60a, 60b)의 이동을 원활히 하고 간격을 유지하기 위한 제1가이드 롤러(250)가 설치됨과 함께, 수중터널 유닛(60a, 60b)의 외측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성 제1방수체(260)가 설치된다. 또한, 상기 물통과용 관체(500)의 선단부 외측 둘레에는 수중터널 유닛(60a, 60b)의 내측 둘레면과 구름 접촉하여 이동을 원활히 하고 간격을 유지하기 위한 제2가이드 롤러(510)가 설치됨과 더불어, 수중터널 유닛(60a, 60b)의 내측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성(elastic and flexcible) 제2방수체(520)가 설치된다.

또한, 상기 수직관(300)과 건조장 본체(200)의 접속부, 상기 압출도어(400)와 상기 건조장 본체(200)의 접속부, 그리고 상기 물통과용 관체(500)와 상기 건조장 본체(200)의 후방 벽(245)의 접속부에도 탄성신축성 방수체(551 ~ 553)를 사용하여 수밀 처리를 할 수 있다.

상기한 탄성신축성 제1방수체(260), 제2방수체(520) 및 방수체(551 ~ 553) 는, 특허출원 제10-2008-0024754호 및 10-2008-0024755호에 개시된 '방수체' 또는 '방수장치'와 동일한 것을 사용할 수 있다. 이러한 탄성신축성 방수체(260)(520)(551 ~ 553)는 수압에 의해 밀착하여 수밀을 유지하게 된다. 도 2 및 도 3에서 참조부호 "70"은 "진수용 롤러 장치"이다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 수중터널 압출용 드라이 도크 시설은, 상기 건조장 본체(200) 안에서 제작되는 수중터널 유닛의 내부가 상기 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)을 통해 대기와 연통되고, 상기 물탑(600), 물통과용 관체(500) 및 수중터널 선진유닛(60a)의 내부에 물을 채움으로써 상기 압출도어(400) 안팎의 수압차를 없앤 상태에서 압출할 수 있게 한 새로운 개념의 압출용 수중 드라이 도크 시설이다.

이를 본 발명의 바람직한 압출공법에 의해 더욱 설명한다.

도 4a 내지 도 4d에는 본 발명에 따른 해저터널 연속압출장치의 바람직한 설치방법과 압출방법을 공정 순서에 맞추어 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 수저터널(50)의 말단부 부근에 건조장 본체(200)를 침설하고, 건조장 본체(200)의 상부 관통공(211)에 수직관(300)을 세워 접속한다. 건조장 본체(200)에는 상기 압출도어(400)를 미리 설치한 상태에서 침설하는 것이 바람직하다.

이와 같이 건조장 본체(200)와 수직관(300) 및 압출도어(400)가 모두 설치된 이후에는, 상기 수직관(300)을 통해 내부의 물을 퍼내어 수중 드라이 도크 시설(100)을 완성하고, 이후 필요한 장비와 작업자를 투입한다.

이어서, 상기 건조장 본체(200)의 내부에서 물통과용 관체(500)를 직접 제작하거나, 또는 사전에 미리 제작된 물통과용 관체(500)를 수직관(300)을 통해 건조장 본체(200) 안으로 진입시킨 다음, 인장재(501) 등에 의해 고정한다.

다음으로, 도 4b와 같이, 상기 건조장 본체(200)의 내부에서 수중터널의 선진유닛(60a)을 제작함과 더불어, 이의 선진유닛(60a)의 전방은 상기 건조장 본체(200)의 압출공(221)에 삽입하고 후방에는 상기 물통과용 관체(500)의 선단부를 삽입하여 접속하며, 선진유닛(60a)의 후방에 후속유닛(60b)을 잇대어 제작한다.

이어서, 도 4c와 같이, 물탑(600)에 물을 붓거나 또는 압출도어(400)의 해수유입장치(410)를 연다. 그러면 상기 선진유닛(60a)과 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)에 물이 채워지게 되고, 물탑(600)의 수위가 해수면과 일치할 때 상기 압출도어(400) 안팎의 수압차가 없어진다. 이와 같이 압출도어(400) 안팎의 수압차가 없어지면 압출도어(400)를 쉽게 해체할 수 있다. 예컨대, 본 발명과 같이 물탑(600)과 물통과용 구조물(500)이 없다면 압출도어(400) 외부에 엄청나게 큰 해수 압이 작용하기 때문에 압출도어(400)의 해체가 매우 어렵거나 거의 불가능하다. 설사 압출도어(400)를 해체할 수 있다고 하더라도, 높은 수압에 의해 압출도어(400)의 어느 한 부분이 열리자마자 건조장 본체(200) 안으로 해수가 급격하게 빨려들어가기 때문에 그에 휩쓸려 인명사고를 유발할 수 있고, 설비의 파손을 가져올 수도 있다. 그러나 본 발명과 같이 물탑(600)을 이용하여 압출도어(400) 안팎의 수압차를 없앨 수 있으므로 압출도어(400)의 해체가 용이하고 인명사고나 설비의 파손 없이 안전하게 작업할 수 있는 것이다.

상기 압출도어(400)의 해체가 완료되면 수중터널의 선진유닛(60a), 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)이 해수와 통하게 됨으로써, 수중터널 유닛(60a, 60b)에 선단부 수압이 작용하지 않는 상태에서 유압잭 또는 윈치와 같은 기존의 압출장치만으로도 쉽게 압출할 수 있다.

도 4d와 같이 일단의 압출이 끝난 이후에는 후속유닛(60b)의 후단에 또 다른 후속유닛(도 4d에서 일점 쇄선으로 나타낸 부분)을 잇대고 압출하는 과정을 반복수행하여 수중교량을 완성한다.

첨부 도면 도 5a 내지 도 5d에는 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 압출방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 본 실시예는 선진유닛(60a)에 압출용 차수벽(700)을 형성한 경우의 압출 방법에 대한 실시예이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 건조장 본체(200) 내부에서 수중터널의 선진유닛(60a)을 제작하여 전방은 건조장 본체(200)의 압출공(221)에 삽입하고 후방에는 물통과용 관체(500)의 선단부를 삽입하여 접속한 상태로 후속유닛(60b)을 잇대어 제작한 상태에서, 상기 선진유닛(60a)의 내부에 압출용 차수벽(700)을 형성한다.

이어서, 도 5b와 같이, 압출도어(400)의 해수유입장치(410)를 열어 상기 압출도어(400)와 압출용 차수벽(700) 사이의 공간에 물을 채움과 동시에, 상기 물탑(600)에 물을 부어 상기 선진유닛(60a)과 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)에 물을 채워 상기 압출도어(400) 안팎으로 수압차를 없앤다. 이때 물탑(600)의 수위는 해수면의 수위와 항상 같은 높이로 유지한다.

이어서, 하나의 방법으로는, 상기 압출도어(400)를 해체한 후 물탑(600)의 수위를 해수면의 수위와 항상 같게 유지하면서 선진유닛(60a)과 후속유닛(60b)을 계속하여 잇대어 가면서 압출한다. 압출시에는 앞의 도 4a ~ 도 4d에서 설명한 바와 같이, 기존의 압출장치와 같은 별도의 압출장치를 사용한다.

또 다른 하나의 방법으로는, 별도의 압출장치를 사용하지 않고도 수압차에 의해 압출할 수 있는 방법이다. 즉, 상기에서 압출도어(400)를 해체한 후, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 물탑(600)에 물의 수위를 해수면의 수위보다 더 높게 물을 채운다. 그러면 상기 압출용 차수벽(700) 후방의 압력이 차수벽(700) 전방의 해수 압력보다 더 높아지게 되게 되므로, 이의 수압차만으로 별도의 압출장치 없이(또는 별도의 압출장치와 협력하여) 수중터널을 쉽게 압출할 수 있다.

이와 같이, 최초로 수중터널 유닛을 최초로 압출한 이후에는, 즉 도 5d와 같은 상태에서는, 상기 물탑(600)의 물의 수위를 해수면의 수위와 동일하게 유지하여 수압차를 없애 압출된 선진유닛(60a)을 지탱한 상태에서 후속유닛을 더 잇대어 제작하고, 일단의 후속유닛을 제작한 이후에는 다시 물탑(600)의 수위를 해수면보다 더 높여 수압차에 의해 압출한다. 즉, 수압차 제거 -> 후속유닛 제작 -> 수압차 압출 -> 수압차 제거 -> 후속유닛 제작 -> 수압차 압출의 과정을 반복하여 수중터널 전체를 압출한다.

도 6 내지 도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압출공법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 본 실시예는 압출시 수중터널의 일부 구간에 해수를 제거하여 작업자가 들어가서 여러 가지 작업하기 위한 작업공간을 확보하면서 압출하는 공법이다.

우선, 도 6, 도 7a 및 도 7b는 작업공간 확보를 위한 차수 도어의 설치 방법을 설명하기 위한 것으로서, 도 6에는 차수 도어의 설치 예가 개략적으로 도시되어 있고, 도 7a에는 도 6의 드라이 도크 시설 내부에서 수중터널 본체의 후속 유닛에 형성된 차수 도어 설치부를 확대한 도면이 도시되어 있으며, 도 7b에는 도 7a의 B-B 선에 따른 단면도가 도시되어 있다. 이러한 작업공간 및 이를 확보하기 위한 차수 도어는 앞서 설명한 실시예의 압출용 차수벽(700)의 존재 여부에 관계없이 어떤 것에도 적용할 수 있다.

우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 수중터널(60) 내부의 작업공간은 전, 후 차수 도어(800)와 수직터널 구조물(900)에 의해 확보한다. 전방의 차수 도어(800)는 해수를 차단하고 후방의 차수 도어(800)는 물탑(600) 측의 물을 차단하며, 수직터널 구조물(900)은 밀폐된 작업공간으로부터 물을 퍼내고 장비와 인력을 투입하는 출입구와 환기구의 역할을 한다.

상기 차수 도어(800)를 설치하기 위해서, 상기 건조장 본체(200)의 내부에서는 후속유닛(60b)의 내부에 차수 도어 설치부(810)를 미리 형성해 두고, 압출 이후에 상기 설치부(810)에 차수 도어(800)를 조립한다.

상기 수직터널 구조물(900)은, 전, 후로 이웃하는 차수 도어(800) 사이의 수중터널(60) 상부에 접속되어 그 상단부가 수면 바깥으로 드러나도록 설치된다. 구체적으로, 상기 수직터널 구조물(900)은, 도 6에 도시된 것처럼, 기초 구조물(910)과 수직 중공관(920)으로 이루어질 수 있다. 수직 중공관(920)의 하단은 상기 수중터널(60)의 상부에 접속된다. 수중터널(60)의 상부에는 연통공(61)을 형성하여 수 직 중공관(920)과 개통시킨다.

수중터널(60)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 여러 개의 작업공간을 확보할 수 있는데, 내부 작업이 이미 끝난 작업공간은 전방의 차수 도어(800)를 제거하여 해수를 통하게 할 수 있다. 예컨대, 수중터널(60)의 선단이 깊은 수심까지 많이 나간 경우에 차수 도어(810)를 그대로 둔다면 수중터널(60)의 선단부와 해당 차수도어(810) 간의 수심차에 의해 선단 수압이 크게 작용하게 되므로 일정 수심 이상에서는 차수 도어(810)를 제거하여 수압차가 최소화 되도록 하는 것이 바람직하다. 차수 도어(810)를 제거한 이후에 설치부(810)에는 채움재(820)를 채우고 덮개(830)를 덮어 막는 것이 바람직하다. 한편, 수직터널 구조물(900)을 벗어난 연통공(61)에도 채움재(62)를 채워 막아둔다.

도 7a 및 도 7b에는 드라이 도크 시설 내부에서 차수 도어 설치를 위해 형성하는 설치부(810)가 상세하게 도시되어 있는바, 상기 설치부(810)는, 전술한 차수 도어(800)를 진입시키기 위해 수중터널(60)(즉, 후속 유닛(60b))의 상면에 삽입구(811)를 형성하고, 수중터널(60)의 내측 둘레에는 차수 도어(800)를 삽입하기 위한 설치홈(812)을 형성하며, 상기 설치홈(812)에는 임시 채움재(813)를 채워 두고 상기 삽입구(811)에는 덮개(830)를 덮어 고정해 둔다. 상기 임시 채움재(813)의 내주 표면은 수중터널(60)의 내주표면과 일치시켜, 압출시 물통과용 관체(500)(도 6 참조)의 선단부에 있는 제2방수체(520)를 지날 때에 누수가 발생치 않도록 한다. 상기 덮개(830)를 덮을 때에는 삽입구(811)의 틈새에 탄성신축성 방수체(831)를 개재하여 수밀을 확보하도록 한다.

상기와 같이 형성한 설치부(810) 부분이 건조장 본체(200)를 벗어날 때까지 압출한 이후에는, 수중에서 상기 덮개(830)와 임시 채움재(813)를 제거하고, 도 8a에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 차수 도어(800)의 양 측면 둘레에 탄성신축성 방수체(801)를 부착한 상태에서 삽입구(811)로 진입시켜 설치홈(812)에 끼우면, 도 8b 및 도 9에 도시된 바와 같이, 차수 도어(800)와 설치홈(812)의 양 측면이 탄성신축성 방수체(801)에 의해 수밀이 유지된 채 조립이 완료된다.

이어서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 삽입구(811)에 탄성신축성 방수체(831)를 개재하여 도어(830)를 덮어 고정한다.

상기와 같은 방법으로 차수 도어(800)들을 설치한 다음에는, 도 6에서 이미 설명한 것과 같이, 전, 후 차수 도어(800) 사이에 수직터널 구조물(900)을 설치하고 수중 터널(60) 내부의 물을 퍼낸 다음, 터널 내부 작업을 실시한다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설 및 연속압출공법에 의하면, 물탑과 물통과용 관체를 이용하여 해수와 드라이 도크 내부의 수중터널 사이의 수압차를 없애 수중터널의 선단부 수압의 영향을 받지 않는 상태에서 적은 힘으로 쉽게 압출할 수 있다.

따라서, 본 발명은 수중 드라이 도크 시설을 수저터널의 선단부 지점에 설치하여 수중터널을 단부 수압을 극복하고 연속압출할 수 있으므로, 특히 해저 지형의 고저가 심해 수저터널과 수중터널이 공존하여야 하지만 수중터널을 연속압출공법에 의해 가설할 기술을 갖추지 못하여 종래의 재래식 방법으로 어렵게 가설하거나 처 음부터 가설할 생각도 하지 않았던 복잡한 지형에도 해저터널을 가설할 수 있어 해저터널의 가설 분야에 획기적인 발전을 가져올 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 수저터널과 수중터널이 공존하는 형태의 혼합형 해저터널의 예를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크를 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 해저터널 연속압출장치의 바람직한 설치방법과 압출방법을 공정 순서에 맞추어 설명하기 위한 도면이다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 압출방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 작업공간 확보용 차수 도어의 설치 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7a는 도 6의 드라이 도크 내부에서 해저터널 본체의 후속 제작 유닛에 형성된 차수 도어 설치부를 확대하여 상세하게 나타낸 도면이다.

도 7b는 도 7a의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 8a 및 도 8b는 수중터널 본체에 차수 도어를 설치하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.

도 9는 도 8b의 C-C 선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50: 수저터널 60: 수중터널

60a: (수중터널)선진유닛 60b: (수중터널)후속유닛

61: 연통공 70: 진수용 롤러 장치

100: 수중 드라이 도크 시설 200: 건조장 본체

210: 상부 벽 211: (상부)관통공

220: 전방벽 221: 압출공

230: 하부 벽 240: 측방 벽

245: 후방 벽 250: 제1가이드 롤러

260: 제1방수체 300: 수직관

400: 압출도어 410: 해수유입장치

500: 물통과용 관체 501: 인장재

510: 제2가이드 롤러 520: 제2방수체

551 ~ 553: 방수체 600: 물탑

700: 압출용 차수벽 800: 차수 도어

801: 탄성신축성 방수체 810: (차수 도어)설치부

811: (차수 도어)삽입구 812: (차수도어)설치홈

813: 임시 채움재 820: 채움재

830: 덮개 831: 방수체

900: 수직터널 구조물 910: 기초 구조물

920: 수직 중공관

Claims

수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하기 위한 수중 드라이 도크 시설로서,

상기 수저터널과 수중터널의 연결 지점에서 상기 수저터널의 단부에 접하도록 수저지반에 침설되어 수중터널 건조 공간을 제공하며, 상부 벽(210)에는 관통공(211)이 형성되고, 전방 벽(220)에는 건조된 수중터널 유닛의 외주가 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 통과하는 압출공(221)이 형성되는 건조장 본체(200);

상기 건조장 본체(200)의 상부 관통공(211)에 접속되고 그 상단이 수면 바깥으로 연장되는 수직관(300);

상기 건조장 본체(200)의 전방 벽(220) 외부에 상기 압출공(221)을 막는 상태로 임시 설치되고, 최초의 수중터널 유닛을 압출할 때에 제거되는 압출도어(400);

상기 건조장 본체(200) 내부에 터널의 길이방향으로 배치되며, 그 선단부가 건조된 수중터널 유닛의 내벽면에 수밀을 유지한 상태로 미끄럼 가능하게 접속되는 물통과용 관체(500); 및

상기 물통과용 관체(500)의 내부와 연통하는 상태로 접속되고 그 상단이 수면 바깥의 대기중으로 연장되는 중공의 물탑(600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설.
제1항에 있어서,

상기 건조장 본체(200)에서 제작되는 최초의 수중터널 유닛의 내부에는 압출용 차수벽(700)이 형성되어 상기 압출용 차수벽(700)과 상기 압출도어(400)에 의해 형성되는 전방측 공간과 상기 압출용 차수벽(700)과 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)에 의해 형성되는 후방측 공간을 격리함으로써,

상기 압출도어(400)를 제거한 후 압출할 때, 상기 물탑(600)의 수위를 조절하는 것에 의해 상기 압출용 차수벽(700) 후방측에 작용하는 압력을 조절가능한 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 압출도어(400)는 해수를 안쪽으로 유입시키기 위한 해수유입장치(410)를 구비하는 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설.
제1항에 있어서,

상기 건조장 본체(200)의 압출공(221)의 내측 둘레에는, 수중터널 유닛의 외측 둘레면과 구름 접촉하는 제1가이드 롤러(250)가 설치됨과 함께, 수중터널 유닛 의 외측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성 제1방수체(260)가 설치되며,

상기 물통과용 관체(500)의 선단부 외측 둘레에는 수중터널 유닛의 내측 둘레면과 구름 접촉하는 제2가이드 롤러(510)가 설치됨과 함께, 수중터널 유닛의 내측 둘레면에 접촉하여 수밀을 유지하기 위한 탄성신축성 제2방수체(520)가 설치되는 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출용 수중 드라이 도크 시설.
수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에 설치된 청구항 제1항에 기재된 수중 드라이 도크 시설에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하는 공법으로서,

건조장 본체(200) 내부에서 수중터널의 선진유닛(60a)을 제작하여 그 전방부는 건조장 본체(200)의 압출공(221)에 삽입하고 후방부에는 물통과용 관체(500)의 선단부를 삽입하여 접속한 상태로 후속유닛(60b)을 잇대어 제작하고;

물탑(600)에 물을 붓거나 또는 압출도어(400)의 해수유입장치를 열어 상기 선진유닛(60a)과 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)에 물을 채워 상기 압출도어(400) 안팎으로 수압차를 없애고;

상기 압출도어(400)를 해체하여 수중터널의 선진유닛(60a), 물통과용 관체(500) 및 물탑(600)이 해수와 통하게 한 상태에서 선진유닛(60a)과 후속유 닛(60b)을 전방으로 압출하며;

상기 후속유닛(60b)에 또 다른 후속유닛을 계속하여 잇대고 압출하는 과정을 반복수행하는 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출공법.
수저지반을 관통하는 수저터널 구간과 수중을 가로지르는 수중터널 구간이 병존하는 해저터널에서, 상기 수저터널과 수중터널의 연결 구간에 설치된 청구항 제1항에 기재된 수중 드라이 도크 시설에서 수중터널을 직접 제작하여 압출하는 공법으로서,

건조장 본체(200) 내부에서 수중터널의 선진유닛(60a)을 제작하여 전방부는 건조장 본체(200)의 압출공(221)에 삽입하고 후방부에는 물통과용 관체(500)의 선단부를 삽입하여 접속한 상태로 후속유닛(60b)을 잇대어 제작하고;

상기 선진유닛(60a)의 제작 시 선진유닛(60a)의 내부에 압출용 차수벽(700)을 형성하며;

압출도어(400)의 해수유입장치를 열어 상기 압출도어(400)와 압출용 차수벽(700) 사이의 공간에 물을 채움과 함께, 상기 물탑(600)에 물을 부어 상기 선진유닛(60a)과 물통과용 관체(500) 및 물탑(600) 내부에 물을 채워 상기 압출도어(400) 안팎으로 수압차를 없애고;

상기 압출도어(400)를 해체한 후 물탑(600)의 수위를 해수면의 수위와 같게 유지하여 수압차를 없앤 상태에서 선진유닛(60a)과 후속유닛(60b)을 계속하여 잇대 고 압출하는 과정을 반복수행하는 것을 특징으로 하는 해저터널 연속압출공법.
제6항에 있어서,

상기 압출도어(400)를 해체한 후에는, 상기 물탑(600)에 물의 수위를 해수면의 수위보다 더 높게 물을 채워 상기 압출용 차수벽(700) 후방의 압력을 차수벽(700) 전방의 해수 압력보다 더 높여, 그 압력차에 의해 제작된 수중터널을 전방으로 일부 압출시키고;

이어서 상기 물탑(600)의 물의 수위를 해수면의 수위와 동일하게 유지하여 수압차를 없앤 상태에서 후속유닛을 잇대고, 다시 물탑(600)의 수위를 해수면보다 더 높여 수압차에 의해 압출하는 과정을 반복수행하는 것을 특징으로 하는 연속압출공법.
제5항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 건조장 본체(200) 내부에서 수중터널의 후속유닛들을 잇대어 제작할 시, 상기 후속유닛들의 임의의 2곳 이상의 지점에 작업공간 확보용 차수 도어(800)를 설치하기 위한 삽입구(811)와 설치홈(812)을 형성하고, 상기 설치홈(812) 안에 임시 채움재(813)를 채우고, 상기 삽입구(811)에 덮개(830)를 덮어 고정한 상태로 압출하고;

상기 삽입구(811)와 설치홈(812)이 건조장 본체(200)를 벗어난 이후, 수중에서 상기 덮개(830)와 임시 채움재(813)를 제거하고, 상기 삽입구(811)를 통해 차수 도어(800)를 끼워 수밀을 유지하여 상기 설치홈(812)에 삽입하며;

전, 후로 이웃하는 차수 도어(800) 사이의 수중터널(200) 상부에 수직터널 구조물(900)을 수면 바깥으로 드러나도록 설치하고,

상기 수직터널 구조물(900)과 수중터널(200)을 개통시키고, 수직터널 구조물(900)과 수중터널(200) 내부의 차수 도어(800) 사이의 공간의 물을 배출하는 것을 특징으로 하는 연속압출공법.