KR20120063257A

KR20120063257A - 프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조 및 이를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템

Info

Publication number: KR20120063257A
Application number: KR1020100124356A
Authority: KR
Inventors: 마상준; 김동민
Original assignee: 한국건설기술연구원; 주식회사 씨엠어
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-15
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: KR101216391B1

Abstract

본 발명은 실드터널의 일체거동 시 실드터널의 세그먼트 링 조립체의 접합부가 벌어지지 않도록 점(点)고정이 아닌 선(線)으로 길게 고정하면서 강성을 더한층 증대시킨 접합 구조를 갖도록 함과 동시에 체결구조가 간단하여 조립시공이 간편하여 복공작업이 효율적이고, 재료가 점감되어 경제적이 되게 함에 그 목적이 있다.
세그먼트 링 조립체의 종방향 접합부(JL)를 프리스트레스된 강선에 의하여, 그리고 세그먼트의 원호방향의 접합부(JC)를 턴버클에 의하여 고정ㆍ밀착시켜 강성을 증대시킨 구성이면서 여기에다 강성보강홈과 턴버클 홈에 철근을 연결ㆍ배근하여 그 강성을 더한층 부가시킨 구성이다.
세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 프리스트레스된 강선(에 의하여 길게 선(線)으로 고정된 상태이므로 세그먼트 링 조립체의 종방향 접합부(JL)가 벌어지는 일없이 실드터널의 거동이 일체로 유지될 뿐만 아니라 턴버클과 주철근의 연결ㆍ배근에 의하여 강성이 더 한층 보강된 실드터널의 거동이 일체로 유지되는 유용한 효과를 지닌 발명이다.

Description

프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조 및 이를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템{Segment structure of shield tunnel making use of a prestressed steel wire and segment lining system fixing the segment therewith}

본 발명은 프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조 및 이를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템에 관한 것이다.

좀더 구체적으로 말하면 실드터널의 일체거동시 실드터널의 세그먼트 링 조립체의 접합부가 벌어지지 않도록 점(点)고정이 아닌 선(線)으로 길게 고정하면서 강성을 더한층 증대시킨 접합 구조이다.

세그먼트 링 조립체의 종방향 접합부(JL)를 프리스트레스된 강선에 의하여, 그리고 세그먼트의 원호방향의 접합부(JC)를 턴버클에 의하여 고정ㆍ밀착시켜 강성을 증대시킨 구조이므로 체결볼트에 의하여 고정ㆍ밀착된 종래기술에 비하여 고정구조가 간편하여 조립이 용이하고 복공작업이 효율적이고 재료가 절감되어 경제적이다.

또한 보호커버 거푸집에 의하여 주입된 몰탈이 중력방향으로 떨어지는 것이 방지되므로 주입된 몰탈의 조직이 치밀하게 되어 세그먼트 링 조립체의 구조가 안정적이고 외관이 미려하게 된다. 구조가 안정적이고 경제적이어서 실트터널분야에 널리 적용될 것이 예상된다.

실드 공법은 터널 외형단면보다 약간 큰 단면을 갖는 실드(Shield)를 사용하여 선단부 지반의 붕괴를 막으면서 굴착하고 실드 후방부에 굴착단면을 지보하는 복공을 구축해나가는 굴진공법이다. 복공은 세그먼트(Segment)에 의하여 조립된다.

실드터널은 세그먼트 링(segment ring)으로 복공(覆工)되는 연속체 구조물이다.

실드추진기는 그 내부에 있는 추진 잭으로 기 설치된 세그먼트 링(segment ring)의 연속체를 반력벽으로 하여 전진되고, 그 전진한 만큼 실드추진기내에서 세그먼트 일렉터를 사용하여 세그먼트 링을 상기 연속체의 전단에 접속하면서 조립한다.

실드공법은 암반이 아닌 연약한 지반에 터널구조물을 건설하기에 가장 효율적인 공법이면서 안정적인 공법이다.

세그먼트 링은 일반적으로 5~8분할(피스)의 세그먼트로 이루어진다.

세그먼트 링은 외측주변으로부터 토압과 수압을 받는 구조물이므로 높은 강도와 높은 지수성능이 요구된다.

세그먼트 링의 조립체인 세그먼트와 세그먼트사이의 접합부에는 체결볼트에 의하여 견고하게 체결되어있다.

세그먼트 링 조립체와 세그먼트 링 조립체사이의 접합부에도 체결볼트에 의하여 견고하게 체결되어있다.

세그먼트 체결볼트는 고인장력 볼트를 사용하며, 고가의 강제 거푸집에 볼트박스를 매립하거나 볼트구멍을 강제 거푸집에 성형해야하며, 볼트체결수도 터널 종 방향으로 3~4개, 터널 횡 방향으로 2~3개가 설치된다.

일반적으로 세그먼트 한 링(ring)당 체결볼트의 개수는 5피스, 6피스, 7피스, 8피스에 대하여 적어도 25개, 30개, 35개, 40개가 사용된다. 이러한 개수는 세그먼트 제작비용에 10~30%를 차지하고 있어 비경제적인 문제가 있다.

체결볼트가 체결되는 곳은 세그먼트의 접합부와 세그먼트 링 조립체의 접합부이다.

접합부에는 체결볼트를 체결할 수 있는 금속제 체결부가 형성되어있다.

세그먼트의 접합부와 세그먼트 링 조립체의 접합부에 수팽창지수제 또는 가스켓이 설치된다하더라도 실드터널 세그먼트 누수의 대부분이 바로 접합부에서 일어나고 있기 때문에 접합부는 누수에 가장 취약한 부위이다.

또한 실드터널은 세그먼트 링 조립체의 접합부가 체결볼트에 의해 고정되어 실드터널 전체가 하나로 거동되기 때문에 체결볼트에 의한 접합부의 점(点)고정에 불과한 것이므로 접합부의 고정이 세그먼트 링 조립체에 비하여 취약하다. 접합부의 벌어짐은 누수의 원인이 된다.

또 체결볼트 및 체결부에 녹 방지용 전기아연도금이 되었다하더라도 체결볼트 및 체결부가 상처를 입거나 시간이 경과함에 따라 부식이 진행되게 되면 세그먼트에 손상을 입히면서 세그먼트와 세그먼트 링 조립체를 구조적으로 불안정하게 하는 문제가 있다.

한편, 세그먼트 한 링(ring)당 체결볼트의 개수가 많기 때문에 일일이 조립ㆍ시공하는데 드는 작업시간이 많이 소요되어 복공작업이 비효율적이고 비경제적인 문제가 있다.

이를 좀더 구체적으로 설명하기위하여 종래기술로서 공개특허 제10-2004-0026598호를 중심으로 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 실드 터널의 복공용 등에 사용되는 토목구조물의 하나인 콘크리트 세그먼트(세그먼트, 11)의 원호방향에서의 양단부 (11a, 11a)에 설치한 복수의 볼트박스(12)와, 축방향(복공하는 터널의 축방향)의 양단부(11b, 11b)에 설치한 복수의 볼트박스(13)의 한쪽 혹은 양쪽에 대응하여 매설된 이음매(14)를 구비하고 있다.

이음매(14)는, 상기 세그먼트(11)의 원호방향의 단부(11a)에 매설되는 것에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 세그먼트(11)의 단부(11a)에서, 세그먼트(11)의 내면(11c)측에 개구부를 갖는 바닥이 있는 볼트박스(12)와 세그먼트(11)의 접합면(11d)와의 사이에 상기 이음매헤드(18)가 위치됨과 동시에, 각 앵커기둥(19, 19)이 볼트박스(12)를 사이에 두듯이 그 양측(도 1에서 상하측)에 위치되고, 볼트삽입관통부(15)의 전단면(15b)이 세그먼트(11)의 접합면(11d)에 맞춰져서, 볼트삽입관통부(15)의 후단면(15c)이 볼트박스(12)내에 노출되어 세그먼트(11)내에 매설되어있다.

이러한 이음매 구조(14)에 의해, 인접하는 세그먼트(11, 11)끼리를 접합하는 경우에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 종래의 세그먼트(S, S)끼리를 접합하는 경우와 마찬가지로, 인접하는 세그먼트(11, 11)의 접합면(11d, 11d)끼리를 접촉시킴과 동시에, 이음매(14, 14)에서의 볼트삽입관통부(15, 15)의 전단면(15b, 15b)끼리를 볼트구멍(15a, 15a)의

중심이 일치한 상태에서 접촉시키고, 볼트박스(12)의 개구부(12a)로부터 상기 볼트박스(12)내를 통해, 볼트(22)를 상기 볼트구멍(15a, 15a)에 삽입관통하고, 볼트(22)에 너트(23)을 나사결합하여 조임으로써 이음매(14, 14)끼리를 결합한다.

이와 같이 도 2에 도시된 원호방향의 복수의 볼트박스(12)와, 축방향복수의 볼트박스(13) 는 체결볼트에 의하여 체결ㆍ고정되는 곳이므로 많은 개수의 체결볼트가 필요하게 되는 문제점이 있어 비효율적이고 비경제적이다.

본 발명은 실드터널의 일체거동 시 실드터널의 세그먼트 링 조립체의 접합부가 벌어지지 않도록 강선으로 길게 고정하면서 강성을 더한층 증대시킨 접합 구조를 갖도록 함에 그 목적이 있고,

접합부의 체결구조가 간단하여 조립시공이 간편하여 복공작업이 효율적이고, 재료가 점감되어 경제적이 되게 함에 다른 목적이 있으며,

강선 정착홈과, 강성보강홈과, 그리고 턴버클 홈에 보호커버 거푸집을 설치함으로써 주입된 몰탈이 중력방향으로 떨어지는 것을 방지하면서 주입된 몰탈의 조직이 치밀하게 되어 세그먼트 링 조립체(20)의 구조를 안정되게 하면서 그 외관을 미려하게 하고자함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조의 구성은 다음과 같다.

실드터널의 세그먼트구조에 있어서

세그먼트(22)의 종방향으로 강선 정착홈(23)과 강성보강홈(23b)을, 그리고 세그먼트(22)의 원호방향으로 턴버클 홈(24)을 형성하되 강선 정착홈(23)은 종방향의 중앙에, 그리고 강성보강홈(23b)은 종방향의 양단부에 열린 상태로 설치하면서 강성보강홈(23b)에는 주철근(26)이 외부로 배근되어있고, 강선 정착홈(23)과 양단부의 강성보강홈(23b)사이에는 강선 홀(23a)이 뚫려있고, 열린 상태로 설치된 턴버클 홈(24)에는 터버클 강봉(42)과 주철근(26)이 외부로 배근되어있는 한편, 강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)의 주면에는 보호커버 거푸집(50)을 고정하기위한 고정홀(25)이 형성되어있음을 특징으로 하는 프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조이다.

세그먼트 링 조립체(20)는 세그먼트(22)에 의하여 이루어진다.

세그먼트(22)의 종방향 강선 정착홈(23)은 강선(30)에 의하여 3개의 세그먼트 링 조립체(20)와 관계되어있다.

도6a에 도시된 바와 같이 하나의 세그먼트(22) 종방향 강선 정착홈(23)의 P, Q점에는 서로 정반대방향의 2개의 강선(30)이 정착된다.

P점의 강선(30)과 연결될 세그먼트(22)는 앞으로 조립될 세그먼트 링 조립체(20-3)이고, Q점의 강선(30)과 연결된 세그먼트(22)는 기 조립된 세그먼트 링 조립체(20-1)이다.

P, Q점이 위치된 세그먼트(22)는 현재 조립되는 세그먼트 링 조립체(20-2)이다.

설명의 편의상 20-1, 20-2, 20-3을 붙인 것이다.

먼저, Q점에 강선(30)을 정착시키는 과정에 대하여 설명하기로 한다.

Q점에 정착된 강선(30)은 기 조립된 세그먼트 링 조립체(20-1)의 세그먼트(22) 강선 홀(23a)을 관통해서 세그먼트 링 조립체(20-2)의 세그먼트(22) 강선 홀(23a)을 관통한 강선(30)이다. 이 강선(30)은 세그먼트 링 조립체(20)-2의 세그먼트(22) 강선 정착홈(23)을 거쳐 세그먼트 링 조립체(20-2)의 세그먼트(22) 강선 홀(23a)을 관통하여 도9의 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸게 된다. 강선(30)이 세그먼트 링 조립체(20-2)의 세그먼트(22) 강선 정착홈(23)을 통과하는 과정에서 강선(30)에 암콘(32)을 삽입하여야한다.

강선(30)에 암콘(32)이 삽입된 상태로 강선(30)이 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸려있다.

이 상태에서 추진 잭(62)의 로드(66)를 도9와 같이 확장시키게 되면 강선(30)에 인장력이 도입되게 된다.

이때 세그먼트 링 조립체(20-2)의 세그먼트(22) 강선 정착홈(23)의 암콘(32)위치 Q점에 숫콘(34)을 강선(30)에 고정시키고, 이를 놓으면 강선(30)에 도입된 인장력에 의하여 숫콘(34)이 암콘(32)에 견고하게 정착되게 된다. 추진 잭(62)의 반력벽은 기 조립된 세그먼트 링 조립체(20-1)가 된다. 추진 잭(62)의 로드(66)를 수축시키게 되면 인장력이 도입되지 않은 강선(30)에 암콘(32)을 삽입하고 동시에 P점에서 강선(30)의 끝단에 숫콘(34)을 고정시킨다. 이는 앞으로 조립될 세그먼트 링 조립체(20-3)의 세그먼트(22) 강선 홀(23a)에 P점에서 출발한 강선(30)을 삽입하여 상기의 방식에 의하여 강선(30)을 세그먼트 링 조립체(20-2)의 세그먼트(22) 강선 정착홈(23)에 정착시키기 위해서다.

강선 정착홈(23)의 PㆍQ점은 프리스트레스가 걸린 강선(30)이 암콘(32)과 숫콘(34)에 의하여 정착되는 곳이다. 특히 암콘(32)의 플랜지와 접면된 벽체는 프리스트레스가 지속적으로 작용하는 곳이므로 암콘(32)플랜지를 지지할 수 있는 지지판(도시되지 않음)을 세그먼트 제작시에 미리 PㆍQ점의 벽면에 매설하는 것도 바람직하다.

다음으로, 턴버클 홈(24)과 강성보강홈(23b)에 대하여 설명한다.

턴버클 홈은 도4에서와 같이 세그먼트(22)의 원호방향 양단부에 열린 상태로 설치된다.

도7a, 도7b는 인접된 세그먼트(S1)의 1/2의 턴버클 홈(24)과 세그먼트(S2)의 1/2의 턴버클 홈(24)이 서로 열린 상태로 만나 온전한 턴버클 홈(24)을 이루고 있는 단면도이다.

세그먼트(S1)의 주철근(26)에는 턴버클 강봉(42)이 용접되어있고, 세그먼트(S2)의 주철근(26)에도 턴버클 강봉(42)이 용접되어있다. 2개의 터버클 강봉(42)에 의하여 턴버클(40)을 형성하고 있다.

강성보강홈(23b)은 강선 정착홈(23)의 종방향 연장선상 양단부에 설치된 열린 홈이다.

인접된 세그먼트(S1)의 1/2의 턴버클 홈(24)과 세그먼트(S2)의 1/2의 턴버클 홈(24)이 서로 열린 상태로 만나 온전한 턴버클 홈(24)을 이루고 있는 것과 마찬가지로 강성보강홈(23b)은 세그먼트 링 조립체(20)와 세그먼트 링 조립체(20)가 서로 열린 상태로 만나 온전한 강성보강홈(23b)을 이루고 있다.

강성보강홈(23b)과, 턴버클 홈(24)과, 그리고 강선 정착홈(23)은 모두 양측에서 나온 주철근(26)이 강성보강홈(23b)이나 턴버클 홈(24)내에서 서로 연결되어있다. 주철근(26)이 연결된 상태는 도8a 및 도8b에 도시된바와 동일하다.

이와 같이 주철근(26)을 서로 연결하고 여기에다 도6c와 같이 몰탈(27)을 주입시킴으로써 세그먼트의 접합부의 강성을 증대시킨 것이다. 몰탈(27)주입도 모두 동일하다.

또 강성보강홈(23b)에는 강선(30)이 설치되어있고, 턴버클 홈(24)에는 턴버클 강봉(42)이 설치되어있으므로 그만큼 강성이 증가되게 된다.

그 다음으로 접합부의 밀착구조에 대하여 설명한다.

세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)의 밀착을 위하여 강선(30)에 인장력을 도입한다. 인장력의 도입은 실드추진기(60)의 추진 잭(62)에 의하여 주어지므로 인장력도입에 따른 별도의 수단이 필요 없다. 이때 반력벽은 기 조립된 세그먼트 링 조립체(20)가 된다.

세그먼트(22)의 원호방향 접합부(JC)의 밀착을 위하여 턴버클(40)로 조여 준다.

강선(30)과 턴버클(40)에 의하여 접합부를 고정ㆍ밀착시키고 있기 때문에 종래의 체결볼트에 의한 고정에 비하여 구조가 간단하여 조립작업이 간편하고 용이하며 재료가 절감될 뿐 아니라 밀착ㆍ고정이 확실하다.

다음으로, 접합부의 강성에 대하여 설명한다.

세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 프리스트레스된 강선(30)에 의하여 선(線)으로 고정된 상태이므로 세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 벌어지는 일없이 실드터널의 거동이 일체로 유지된다. 이에 반하여 종래기술은 접합부가 체결볼트에 의해 점(点)으로 고정된 상태이므로 세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 벌어지게 되어 일체화 거동이 어려워 구조적으로 불안정하다.

그뿐 아니라 세그먼트(22)의 원호방향의 접합부(JC)가 턴버클(40)에 의하여 긴결된 상태이고, 강성보강홈(23b)과 턴버클 홈(24)에 주철근(26)이 배근된 상태에서 도6c에서와 같이 몰탈(27)을 주입하여 경화시킨 것이므로 강성이 더 한층 추가된 것이어서 실드터널의 일체화 거동이 확실하다.

이제, 보호커버 거푸집(50)에 대하여 설명한다.

강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)이 세그먼트 링 조립체(20)의 상단에 위치된 경우에는 주입된 몰탈(27)이 중력방향으로 떨어지게 된다.

몰탈(27)이 중력방향으로 탈락되는 것을 방지하기위하여 보호커버 거푸집(50)을 플라스틱 앵카(57) 및 나사못(58)에 의하여 강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)에 고정한다. 플라스틱 앵카(57) 및 나사못(58)은 세그먼트(22)의 고정홀(25)에 삽입된다.

보호커버 거푸집(50)에는 몰탈 주입구(54)와 공기배출구(56)가 형성되어있다.

강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)의 내부에 주철근(26)을 서로 연결하고 보호커버 거푸집(50)을 고정시킨 상태에서 몰탈 주입구(54)를 통하여 몰탈(27)을 주입한다. 몰탈(27)주입 시 압력을 가하게 되면 강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)내에 몰탈(27)의 조직이 더한층 치밀해진다. 보호커버 거푸집(50)과 접면되는 세그먼트(22)에 실리콘(52)을 부착시킨다. 공기배출구(56)는 몰탈(27)주입 시 공기를 배출시킴으로 몰탈(27)주입을 용이하게 한다.

세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 프리스트레스된 강선(30)에 의하여 선(線)으로 고정된 상태이므로 세그먼트 링 조립체(20)의 종방향 접합부(JL)가 벌어지는 일없이 실드터널의 거동이 일체로 유지되는 효과가 있다.

그뿐 아니라 세그먼트(22)의 원호방향의 접합부(JC)가 턴버클(40)에 의해 긴결된 상태이고, 강성보강홈(23b)과 턴버클 홈(24)에 주철근(26)이 배근된 상태에서 몰탈(27)을 주입하여 경화시킨 것이므로 강성이 더 한층 추가된 것이어서 실드터널의 일체화 거동이 확실하다.

강선(30)과 턴버클(40)에 의하여 접합부를 고정ㆍ밀착시키는 구조이므로 종래의 체결볼트에 의한 고정에 비하여 구조가 간단하여 조립작업이 간편하고 용이하며 재료가 절감될 뿐 아니라 밀착ㆍ고정이 확실하다.

보호커버 거푸집(50)을 강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)에 설치한 구성이므로 주입된 몰탈(27)이 중력방향으로 떨어지는 것이 방지될 뿐 아니라 조직이 치밀하게 되어 세그먼트 링 조립체(20)의 구조가 안정적이고 외관이 미려하게 된다.

조립이 쉽고 간편하므로 많은 작업인원이 필요 없이도 빠른 시간 내에 터널의 복공작업을 수행할 수 있는 효과를 지닌 유용한 발명이다.

[도 1] 종래기술의 세그먼트 이음매구조를 나타낸 단면도
[도 2] 도1의 세그먼트 이음매구조를 적용한 세그먼트의 사시도
[도 3] 본 발명의 세그먼트로 조립된 실드터널의 사시도
[도 4] 본 발명의 세그먼트 사시도
[도 5] 도 3의 A-A 단면도
[도 6a] 도 3의 강선이 정착된 “A”의 확대 단면도
[도 6b] 도 6a의 분해사시도
[도 6c] 도 6a에 몰탈이 주입된 단면상태도
[도 7a] 도 5의 턴버클이 설치된 “B”의 확대 단면도
[도 7b] 도 7a의 분해사시도
[도 8a] 도 3의 강성보강홈에 배근된 주철근의 연결 상태를 보인 단면도
[도 8b] 도 8a의 분해사시도
[도 9] 추진 잭에 의하여 강선에 인장력을 가하는 상태를 보인 실드추진기의 단면도

본 발명의 프리스트레스 강선과 세그먼트 구조를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템을 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

⒜ 세그먼트(22)의 종방향으로 강선 정착홈(23)과 강성보강홈(23b)을, 그리고 세그먼트(22)의 원호방향으로 턴버클 홈(24)을 형성하되 강선 정착홈(23)은 종방향의 중앙에, 그리고 강성보강홈(23b)은 종방향의 양단부에 설치하면서 강선 정착홈(23)과 양단부의 강성보강홈(23b)사이에는 강선 홀(23a)이 뚫려있고, 터버클 강봉(42)이 턴버클 홈(24)의 양단부에 설치되게 세그먼트를 공장에서 제작하는 단계;

⒝ 공장에서 제작된 세그먼트로 세그먼트 링 조립체(20-1)을 형성하는 단계;

⒞ ⒝단계에서 형성된 세그먼트 링 조립체(20-1)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)에 강선(30)의 일단을 강선 정착홈(23)까지 삽입한 다음 강선(30)에 암콘(32)을 삽입하고, 그 끝단을 숫콘(34)과 고정하여 암콘(32)과 숫콘(34)에 의하여 정착되는 한편, 강선(30)의 타단을 다시 형성될 세그먼트 링 조립체(20-2)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)→강선 정착홈(23)→강선 홀(23a)에 삽입하되 강선 정착홈(23)의 통과시 강선 정착홈(23)에 정착될 암콘(32)을 삽입한 다음 강선(30)의 타단을 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸어놓고, 그 상태에서 세그먼트 링 조립체(20-1)을 반력벽으로 하여 추진 잭(62)의 로드(66)를 확장시켜 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒟ 세그먼트 링 조립체(20-2)의 강선 정착홈(23)의 암콘(32)과 결합되는 위치에 숫콘(34)을 강선(30)에 고정시키고, 추진 잭(62)의 로드(66)를 풀어 암콘(32)과 숫콘(34)에 의하여 세그먼트 링 조립체(20-2)의 강선 정착홈(23)에 인장력이 도입된 강선(30)을 정착시키는 단계;

⒠ ⒟단계의 강선 정착홈(23)에서 인장력이 도입되지 않은 부분의 강선(30)을 절단하고 그 절단 강선(30)에 암콘(32)을 삽입한 다음 절단 강선(30)에 숫콘(34)을 고정시키는 단계;

⒡ 세그먼트 링 조립체(20)-3을 조립하기위하여 세그먼트 링 조립체(20-2)에서 나온 강선(30)을 세그먼트 링 조립체(20-3)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)→강선 정착홈(23)→강선 홀(23a)에 삽입하되 강선 정착홈(23)의 통과시 강선 정착홈(23)에 정착될 암콘(32)을 삽입한 다음 강선(30)의 타단을 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸어놓고, 그 상태에서 세그먼트 링 조립체(20-1)을 반력벽으로 하여 추진 잭(62)의 로드(66)를 확장시켜 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒢ ⒟단계~⒡단계를 반복하면서 세그먼트 링 조립체(20-2, 20-4,ㆍㆍㆍ)의 종방향 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒣ 한편, 인장력이 도입된 세그먼트 링 조립체(20)의 턴버클 홈(24)에 턴버클 강봉(42)을 조여 원호방향의 접합부(JC)를 견고하게 고정하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 프리스트레스 강선과 세그먼트 구조를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템이다.

여기에다 ⒣단계 이후에 다음의 단계를 더 추가하는 구성이다.

⒤ 종방향의 강선 정착홈(23) 및 강선 정착홈(23)과, 그리고 원호방향의 턴버클 홈(24)에 주 철근을 서로 연결한 다음 몰탈 주입구(54)와 공기배출구(56)가 형성된 보호커버 거푸집(50)으로 덮되 보호커버 거푸집(50)과 세그먼트가 접면되는 위치에는 실리콘(52)으로 밀봉하고 플라스틱 앵카(57)와 나사못(58)을 이용하여 고정한 후 몰탈 주입구(54)를 통하여 몰탈(27)을 주입하는 단계;

⒥ ⒤단계의 몰탈(27)이 경화된 후 플라스틱 앵카(57)와 나사못(58)을 빼내어 보호커버 거푸집(50)을 제거하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 프리스트레스 강선과 세그먼트 구조를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템이다.

본 발명의 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템은 세그먼트의 종방향(축방향)과 원호방향을 프리스트레스 강선과 턴버클에 의하여, 그리고 주철근의 연결ㆍ배근에 의하여 길게 선고정하면서 강성을 증대시킨 것이므로 실드터널의 일체화 거동이 확실하여 구조적으로 안정된 실드터널의 구축이 가능하다.

10; 실드터널
20; 세그먼트 링 조립체
22; 세그먼트
23; 강선 정착홈, 23a; 강선 홀, 23b; 강성보강홈
24; 턴버클 홈
25; 고정홀
26; 주철근
27; 몰탈
30; 강선
32; 암콘, 34; 숫콘
40; 턴버클
42; 턴버클 강봉
50; 보호커버 거푸집
52; 실리콘, 54; 몰탈 주입구, 56; 공기배출구
57; 플라스틱 앵카
58; 나사못
60; 실드추진기
62; 추진 잭, 64; 고정단, 66; 로드
JL; 종방향의 접합부
JC; 원호방향의 접합부

Claims

실드터널의 세그먼트구조에 있어서

세그먼트(22)의 종방향으로 강선 정착홈(23)과 강성보강홈(23b)을, 그리고 세그먼트(22)의 원호방향으로 턴버클 홈(24)을 형성하되 강선 정착홈(23)은 종방향의 중앙에, 그리고 강성보강홈(23b)은 종방향의 양단부에 열린 상태로 설치하면서 강성보강홈(23b)에는 주철근(26)이 외부로 배근되어있고, 강선 정착홈(23)과 양단부의 강성보강홈(23b)사이에는 강선 홀(23a)이 뚫려있고, 열린 상태로 설치된 턴버클 홈(24)에는 터버클 강봉(42)과 주철근(26)이 외부로 배근되어있는 한편, 강선 정착홈(23)과, 강성보강홈(23b)과, 그리고 턴버클 홈(24)의 주면에는 보호커버 거푸집(50)을 고정하기위한 고정홀(25)이 형성되어있음을 특징으로 하는 프리스트레스 강선을 이용한 실드터널 세그먼트 구조
⒜ 세그먼트(22)의 종방향으로 강선 정착홈(23)과 강성보강홈(23b)을, 그리고 세그먼트(22)의 원호방향으로 턴버클 홈(24)을 형성하되 강선 정착홈(23)은 종방향의 중앙에, 그리고 강성보강홈(23b)은 종방향의 양단부에 설치하면서 강선 정착홈(23)과 양단부의 강성보강홈(23b)사이에는 강선 홀(23a)이 뚫려있고, 터버클 강봉(42)이 턴버클 홈(24)의 양단부에 설치되게 세그먼트를 공장에서 제작하는 단계;

⒝ 공장에서 제작된 세그먼트로 세그먼트 링 조립체(20-1)을 형성하는 단계;

⒞ ⒝단계에서 형성된 세그먼트 링 조립체(20-1)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)에 강선(30)의 일단을 강선 정착홈(23)까지 삽입한 다음 강선(30)에 암콘(32)을 삽입하고, 그 끝단을 숫콘(34)과 고정하여 암콘(32)과 숫콘(34)에 의하여 정착되는 한편, 강선(30)의 타단을 다시 형성될 세그먼트 링 조립체(20-2)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)→강선 정착홈(23)→강선 홀(23a)에 삽입하되 강선 정착홈(23)의 통과시 강선 정착홈(23)에 정착될 암콘(32)을 삽입한 다음 강선(30)의 타단을 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸어놓고, 그 상태에서 세그먼트 링 조립체(20-1)을 반력벽으로 하여 추진 잭(62)의 로드(66)를 확장시켜 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒟ 세그먼트 링 조립체(20-2)의 강선 정착홈(23)의 암콘(32)과 결합되는 위치에 숫콘(34)을 강선(30)에 고정시키고, 추진 잭(62)의 로드(66)를 풀어 암콘(32)과 숫콘(34)에 의하여 세그먼트 링 조립체(20-2)의 강선 정착홈(23)에 인장력이 도입된 강선(30)을 정착시키는 단계;

⒠ ⒟단계의 강선 정착홈(23)에서 인장력이 도입되지 않은 부분의 강선(30)을 절단하고 그 절단 강선(30)에 암콘(32)을 삽입한 다음 절단 강선(30)에 숫콘(34)을 고정시키는 단계;

⒡ 세그먼트 링 조립체(20)-3을 조립하기위하여 세그먼트 링 조립체(20-2)에서 나온 강선(30)을 세그먼트 링 조립체(20-3)의 각 세그먼트의 강선 홀(23a)→강선 정착홈(23)→강선 홀(23a)에 삽입하되 강선 정착홈(23)의 통과시 강선 정착홈(23)에 정착될 암콘(32)을 삽입한 다음 강선(30)의 타단을 실드추진기(60)의 추진 잭(62)의 상부 고정단(64)에 걸어놓고, 그 상태에서 세그먼트 링 조립체(20-1)을 반력벽으로 하여 추진 잭(62)의 로드(66)를 확장시켜 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒢ ⒟단계~⒡단계를 반복하면서 세그먼트 링 조립체(20-2, 20-4,ㆍㆍㆍ)의 종방향 강선(30)에 인장력을 도입하는 단계;

⒣ 한편, 인장력이 도입된 세그먼트 링 조립체(20)의 턴버클 홈(24)에 턴버클 강봉(42)을 조여 원호방향의 접합부(JC)를 견고하게 고정하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 프리스트레스 강선과 세그먼트 구조를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템
제2항에 있어서

⒤ ⒣단계 다음에 종방향의 강선 정착홈(23) 및 강선 정착홈(23)과, 그리고 원호방향의 턴버클 홈(24)에 주 철근을 서로 연결한 다음 몰탈 주입구(54)와 공기배출구(56)가 형성된 보호커버 거푸집(50)으로 덮되 보호커버 거푸집(50)과 세그먼트가 접면되는 위치에는 실리콘(52)으로 밀봉하고 플라스틱 앵카(57)와 나사못(58)을 이용하여 고정한 후 몰탈 주입구(54)를 통하여 몰탈(27)을 주입하는 단계;

⒥ ⒤단계의 몰탈(27)이 경화된 후 플라스틱 앵카(57)와 나사못(58)을 빼내어 보호커버 거푸집(50)을 제거하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 프리스트레스 강선과 세그먼트 구조를 이용한 실드터널 세그먼트 라이닝 체결시스템