KR20150053056A

KR20150053056A - 해중터널 및 그의 시공방법

Info

Publication number: KR20150053056A
Application number: KR1020130134754A
Authority: KR
Inventors: 강성수강성수; 강성수
Original assignee: 강성수
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-15
Also published as: KR101529091B1

Abstract

본 발명은 해중터널로서 시공의 번거로운 공정을 없애고 시공비용을 절감할 수 있게 함과 아울러, 수중관람이 가능한 해중터널 및 그의 시공방법에 관한 것으로, 도로 및 바다와 육지의 해중터널 연결부 지점을 수문으로 가로막아 도크를 형성하고 해수를 퍼낸 후 상기 해중터널을 얹힐 수 있는 교각 시설물을 건조하고, 도로와 상기 해중터널을 연결하는 육지터널; 비대칭 마름모꼴 형태로 이루어지고, 하부에는 해수를 채워 부력을 갖도록 한 저장소가 구비되고, 다수 개 층의 고속터널이 구비되어서 상기 육지터널과 결합되는 터널본체; 상기 터널본체와 동일한 경사면을 이룬 안착부를 구비하여 상기 터널본체의 하부를 안착시켜 지지해주는 하부교각; 상기 터널본체의 상부에 얹혀지고 하부교각과는 결속부를 통해서 결합되어서, 상기 터널본체를 지지 및 보호해주는 상부덮개; 및 상기 하부교각의 하부에 결합설치되고 해저바닥에 고정설치되어서 상기 하부교각을 지지해주는 해저교각;을 포함하여 구성되며, 상기 육지터널과 상기 터널본체, 그리고 상기 터널본체와 상기 하부교각 및 상기 상부덮개의 사이에는 방수작업을 통해서 방수처리된다.

Description

해중터널 및 그의 시공방법{SUBMERGED FLOATING TUNNEL AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 해중터널 및 그의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해중터널로서 시공의 번거로운 공정을 없애고 시공비용을 절감할 수 있게 함과 아울러, 수중관람이 가능한 해중터널 및 그의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라와 같이 삼면이 바다로 이루어지고 많은 강들과 섬이 즐비한 조건에서 육지와 육지를 연결하거나 또는 육지와 섬, 섬과 섬 등을 연결하는 수단으로 공지된 공법에 의해 교량을 축조하게 되는 데, 이렇게 교량을 축조하기 위해서는 막대한 시공비용이 소요될 뿐만 아니라 시공기간 또한 상당히 오랜 기간이 소요된다.

따라서, 교량 시공 시보다 비교적 비용이 저렴한 해저터널을 시공하고 있는 추세에 있으나, 종래 해저터널을 시공하기 위한 시공방법은 기술적인 여러 많은 문제점이 초래되었을 뿐만 아니라 상당히 번거롭고 교량 못지 않게 많은 시공비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.

일례로, 종래 해저터널을 시공하는 통상적인 방법은, 철근콘크리트 구조물, 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 기시공하여 인양선을 통해 원하는 위치의 해저로 이동하여 침하시킨 후 상호 간에 연결작업을 통하여 시공하게 된다.

상기한 종래의 해저터널을 시공하기 위해서는 공사기간을 단축 및 철근 조립의 정밀도와 숙련도가 요구되는 경우, 구조물 후방에서 철근 케이지를 조립하고 조립된 철근 케이지를 이동시켜 콘크리트를 타설하여 콘크리트 구조물을 제작하여 시공하게 되는 데, 이러한 철근 케이지의 경우 중량이 무겁고 이동시 철근 케이지의 배근 상태를 그대로 유지시키기 위해 많은 연구가 시행되고 있으며, 효율적인 작업을 위한 많은 부재들이 개발되어야 하나 현실정에는 실용화가 아닌 연구에만 집중되고 있는 실정이다.

이로써, 상기의 해저터널 시공방법에 있어서는 기술적 여러 문제점은 물론 교량 못지 않게 많은 시공비용과 번거로운 작업공정 및 시공기간 또한 오랜 기간이 소요되는 문제점을 그대로 가지고 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제 10-1211491호(2012년 12월 06일)에는, 해저지반에 설치되는 적어도 하나 이상의 해저교각; 부력을 갖도록 설계된 각각의 터널 유닛들이 서로 연결되어 이루어진 중공형의 터널; 일단은 상기 해저교각에 고정되고, 타단은 상기 각 터널 유닛들에 고정되어 상기 터널 유닛들의 위치를 고정하기 위한 다수의 연결부재를 포함하여서, 해저교각과 해저교각 사이에 부력을 갖는 해중터널을 배치하고 해중터널을 해저교각과 케이블로 연결함으로써 공사비를 낮출 수 있고 용이한 설계 및 시공이 가능한 사장식 초장대 해중터널이 개시되어 있다.

그러나, 상기의 해중터널에 있어서는, 다수 개의 터널로 결합된 해중터널을 설치하기 위해서 다수 개의 해저교각과 각 터널을 서로 지지해주기 위한 다수 개의 케이블이 설치됨으로써, 구성의 복잡함과 공시기간의 연장, 또한 공사비의 많은 소요 등의 문제들을 여전히 갖고 있음을 알 수 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 일반적으로 이용되고 있는 해저터널과의 상이한 구조와 공법으로서 비대칭형 마름모형의 터널본체와 상하부 교각을 건설 및 수중에 축조하는 시공방법으로, 종래의 해저터널이 갖지 못하는 건설비용의 대폭절감과 공기단축, 그리고 수중관람 등의 상업적으로 이용이 충분한 해중터널 및 그의 시공방법을 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해중터널은, 도로 및 바다와 육지의 해중터널 연결부 지점을 수문으로 가로막아 도크를 형성하고 해수를 퍼낸 후 상기 해중터널을 얹힐 수 있는 교각 시설물을 건조하게 한 다음, 도로와 상기 해중터널을 연결하는 터널로 구축되는 육지터널; 비대칭 마름모꼴 형태로 이루어지고, 하부에는 해수를 채워 부력을 갖도록 한 저장소가 구비되고, 다수 개 층의 고속터널이 구비되어서 상기 육지터널과 결합되는 터널본체; 상기 터널본체와 동일한 경사면을 이룬 안착부를 구비하여 상기 터널본체의 하부를 안착시켜 지지해주는 하부교각; 상기 터널본체의 상부에 얹혀지고 하부교각과는 결속부를 통해서 결합되어서, 상기 터널본체를 지지 및 보호해주는 상부덮개; 및 상기 하부교각의 하부에 결합설치되고 해저바닥에 고정설치되어서 상기 하부교각을 지지해주는 해저교각;을 포함하여 구성되며, 상기 육지터널과 상기 터널본체, 그리고 상기 터널본체와 상기 하부교각 및 상기 상부덮개의 사이에는 방수작업을 통해서 방수처리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법은, 강이나 바다에 해중터널을 설치할 위치를 선정하는 단계(S11); 상기 해중터널 설치 위치가 선정이 되면, 그 위치에서 물길을 막고 경사면이 있는 땅에 수문이 있는 도크를 제작하는 단계(S12); 상기 도크에서 해저교각을 제조하고 난 후에 수문을 열어 도크에 물을 채운 다음 운반선을 이용하여 이동시키는 단계(S13); 상기 운반선을 통해 이동된 다수 개의 해저교각을 해저에 소정의 간격으로 수평하게 설치하는 단계(S14); 상기 해저교각 상부에 음각의 제2 계단(39)이 형성된 하부교각(30)을 얹혀서 설치하는 단계(S15); 상기 하부교각 상부면에 고무재질의 방수부재를 놓는 단계(S16); 상기 도크에서 철판을 이용하여 양측으로 해수가 유입되지 못하게 막고, 터널본체들의 연결시 형성된 V자형 홈을 형성하는 경사면에 음각 또는 양각의 제1 계단이 형성되도록 터널본체를 제조하고 난 후에 수문을 열어 도크에 물을 채운 다음 상기 운반선을 이용하여 이동시키는 단계(S17); 상기 운반선을 통해 이동된 터널본체를 크레인으로 내려서 상기 방수부재가 놓인 하부교각 위에 얹혀서 설치하는 단계(S18); 상기 하부교각 위에 얹혀서 설치된 다수 개의 터널본체를 서로 연결하는 단계(S19); 상기 터널본체 상부면에 고무재질의 방수부재(60)를 놓는 단계(S20); 상기 방수부재가 놓인 상기 터널본체 위에 상부덮개를 덮는 단계(S21); 상기 하부교각과 상기 상부덮개를 결속부를 통해서 볼트, 핀 또는 밴드를 이용하여 결합시키는 단계(S22); 상기 터널본체들의 결합시 형성된 V자형 홈에 있는 해수를 호스를 이용하여 외부로 배출시킨 후, 상기 상부덮개에 형성된 출입구를 통해 작업자가 들어가서 터널본체들이 맞닿는 부위인 V자형 홈의 경사면을 콘크리트 또는 실리콘으로 방수처리하는 단계(S23); 상기 상부덮개에 형성된 출입구를 통해서 콘크리트 타설용 장비를 이용하여 타설하여 메꾸어서 방수처리하는 단계(S24); 상기 도크에 육지터널을 축조하고 터널본체와 연결시키는 단계(S25); 및 상기 터널본체의 양 측을 막고 있는 철판을 제거하여 터널본체(20)들이 서로 교통(交通)하게 하는 단계(S26);로 구성된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널은, 비대칭 마름모꼴 터널본체를 구성함으로써 수압과 조력을 분산시킬 수 있고, 터널본체의 하부 공동에 채워진 해수를 통해 부력을 제어할 수 있으며, 육지 연결지점과 연환공법과 도크를 사용하여 구축됨으로써 종래의 해저터널이 갖지 못하는 건설비용 절감과 공기단축을 가능하게 하는 효과가 있고, 또한 수중 관람 시설을 이용함으로써 관광 효과를 높일 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널을 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체의 측면사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체의 보행로를 보인 부분사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 하부교각을 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 상부덮개를 보인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체, 하부교각 및 상부덮개의 결합단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에 이용된 방수부재를 보인 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에서 터널본체들을 연결할 때 형성된 V형 공간부에 대한 2차 방수작업공간을 보인 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에서 육지터널과 터널본체를 연결하기 위한 형태를 보인 도면.
도 11a 내지 도 11h는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법을 보인 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법에서 연환공법을 이용한 모습을 보인 예시도.

이하, 본 발명에 따른 해중터널 및 그의 시공방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널을 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체의 측면사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체의 보행로를 보인 부분사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 하부교각을 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 상부덮개를 보인 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 터널본체, 하부교각 및 상부덮개의 결합단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에 이용된 방수부재를 보인 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에서 터널본체들을 연결할 때 형성된 V형 공간부에 대한 2차 방수작업공간을 보인 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 해중터널에서 육지터널과 터널본체를 연결하기 위한 형태를 보인 도면이고, 도 11a 내지 도 11h는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법을 보인 예시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법에서 연환공법을 이용한 모습을 보인 예시도이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해중터널은, 터널본체(20), 하부교각(30), 상부덮개(40) 및 해저교각(50)으로 이루어져서 해중에 설치되는 터널과, 그 터널을 육지의 터널 또는 도로(1)와 연결하는 육지터널(10)로 구성된다.

상기 육지터널(10)은 도로(1) 및 바다와 육지의 해중터널 연결부 지점을 수문(2)으로 가로막아 도크(3)를 형성하고 해수를 퍼낸 후 상기 해중터널을 얹힐 수 있는 교각 시설물을 건조할 수 있게 한 다음에 그 도크(3) 부분에 축조되어 도로(1)와 상기 해중터널을 연결할 수 있게 하는 터널 역할을 하는 것으로(도 11b 참조), 여기서는 터널본체(20), 하부교각(30), 상부덮개(40) 및 해저교각(50) 모두를 건조하여 수문(2)을 개방하여서 운반선(4) 및 부력체(7)를 이용하여 해중터널 설치지점으로 이동시킬 수 있게 한다(도 11c 및 도 11e 참조).

즉, 상기 도크(3) 내부에서 해중터널의 구조물들을 건조한 후, 수문(2)을 개방하여 물을 끌어들여서 그 부력으로 터널본체(20), 하부교각(30), 상부덮개(40) 및 해저교각(50)의 구조물들을 해중터널을 위한 해당 착석 지점으로 운반하여 설치할 수 있게 한다.

그리고, 상기 육지터널(10)로부터 터널본체(20), 하부교각(30), 상부덮개(40) 및 해저교각(50)을 운반할 때에는 그들 내부를 밀폐하여 해수를 담은 채 운반선(4) 및 부력체(7)를 이용하여 이동시키거나, 또는 개방하여 풍선 등의 부력장치를 이용하여 이동시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 육지터널(10)과 연결될 터널본체(20)는, 도 10에 도시된 바와 같이 상부가 해수면 위로 약간 상승하게 하는 것이 바람직하며, 이는 육지터널(10) 및 터널본체(20) 내부로의 많은 양의 해수 유입없이 서로 용이한 연결을 가능하게 한다.

여기서, 상기 터널본체(20)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 도크(3)에서 철판(5)을 이용하여 양측으로 해수가 유입되지 못하게 막아 제조하고 난 후에, 도 11e 및 도 11f와 같이 수문(2)을 열어 도크(3)에 물을 채운 다음 상기 운반선(4) 및 부력체(7)을 이용하여 이동시킨다.

그리고, 상기 철판(5)은 다음에 설명될 터널본체(20)들의 연결부에 대하여 방수처리를 완성한 후 가장 마지막으로 제거되어 터널본체(20)들이 서로 교통(交通)되게 한다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 터널본체(20)는, 도크(3)에서 이음부 없이 하나로 제조된 다음 호버 크래프트(6)를 통해서 하부교각(30)이 있는 장소로 운반된 다음, 상기 호버 크래프트(6)의 바람을 제거하고 침수시키는 연환공법에 의해 하부교각(30)에 설치되게 하는 것도 가능하며, 이때는 상기 터널본체(20)의 중간부에는 다수 개의 보조교각(70)을 설치하여 지지함으로써 하부의 처짐현상을 방지한다.

상기 터널본체(20)는 도 2, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 외형이 비대칭 마름모꼴 형태로 이루어지고, 하부에는 해수를 채워 부력을 갖도록 한 저장소(21)가 구비되고, 용도와 설계에 따라 다수 개 층의 1층 고속터널(22) 및 2층 고속터널(24)이 구비되어서 다음에 기술되는 하부교각(30)에 안착되고, 상기 육지터널(10)을 통해서 육지의 도로(1) 또는 터널과 결합된다.

상기 터널본체(20)의 내부가 다수 개의 층인 복층으로 설계될 때에는 각 층을 분리하여 제작하는 일이 가능하며, 이는 작업의 효율성과 터널의 무게를 줄일 수 있는 매우 유용한 공법이다.

상기 저장소(21)의 양측은 폐쇄되게 하여 부력을 위해 물을 가둘 필요가 있으며, 이때는 통공(21-1, 도 2 및 도 7 참조)을 구비하여 물을 배출 또는 채울 수 있게 하거나, 작업자가 저장소(21) 내부로 들어가 작업할 수 있게 한다.

그리고, 상기 터널본체(20)를 제조하기 위해서 콘크리트를 타설할 때 하나의 두께를 갖는 콘크리트 벽부의 내부에 소정의 폭으로 이루어진 공간을 두어서 터널본체(20)에 선박 등이 침몰할 때에 충격을 최소화하는 일도 가능하게 한다.

예를 들어, 상기 터널본체(20)의 콘크리트 벽부의 두께가 60㎝라면 벽부 내부에 약 20㎝의 공간 폭을 두어서 선박 등이 침몰할 때에 충격을 완화시킬 수 있게 하는 것이다.

그리고, 상기 저장소(21)의 부력으로 인한 터널본체(20)의 부상(浮上)은 상부덮개(40)와 하부교각(30)의 결합에 의해 제어될 수 있다.

상기 상부덮개(40)와 하부교각(30)의 결합방식으로서는 볼트, 대형 핀 또는 밴드 등으로 시설할 수 있으며, 가장 실용적이라면 볼트에 의한 조인트가 많이 이용된다.

여기서, 상기 터널본체(20)의 크기는 양측 해안 간의 거리, 수심, 차량의 통합 운행 체계 등에 의해 조절 가능하다.

상기 터널본체(20)가 다수 개로 연결시, 연결부분의 내부에는 작업자가 연결부의 방수작업을 용이하게 할 수 있게 하는 제1 계단(29)이 구비되게 하되, 상기 터널본체(20)들의 결합부가 V자형 홈(36)이 형성되게 하고 이와 대응하여 하부교각(30) 및 상부덮개(40)에서도 V자형 홈을 형성함으로써, 즉, V자형이 대칭된 다이아몬드 형태로 하여 작업자가 용이하게 이동하면서 작업할 수 있게 하였다(도 9 참조).

즉, 상기 해중터널의 터널본체(20)들은 마주보게 설치되는 다음의 것들과 맞닿는 부분을 일정한 규격으로 V자형 홈(36)이 형성되도록 경사면 처리(도 9 참조)하고 각각 그 내부에 음각 또는 양각의 제1 계단(29)을 만들어 방수작업시 작업자의 통로로 삼는다.

그리고, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 터널본체(20) 벽부의 상부, 즉 1층 고속터널(22), 2층 고속터널(24), 보행로(23) 및 비상통로(26)의 상부에는 조명 등의 각종 설비시설을 설치, 교환 및 보수작업을 할 수 있게 하는 목재의 잔교(28)가 구비되게 하였다.

상기 잔교(28)를 목재로 한 이유는, 비상상황 발생시 튜브와 같은 용도로 이용할 수 있게 하기 위한 것이다.

여기서, 상기의 잔교(28)는 육지에 건설되는 터널에도 적용가능하다.

상기 터널본체(20) 양면에는 비상시에 대피할 수 있게 하는 비상통로(26)가 구비되며, 아울러 구난시설인 튜브, 보트 등의 구명기구를 설치함으로써 유사시 이용할 수 있게 하였다.

상기 터널본체(20) 내부에 설치되어서 무게를 지탱해주는 내부기둥(25)은 일괄적으로 건설되거나 소정의 거리를 두고서 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터널본체(20)의 상부에는 보행로(23)를 통해서 보행할 수 있게 함과 아울러 투시창(27)을 구비하여 수중생태를 조망할 수 있게 하였다.

따라서, 상기 투시창(27)이 구비된 보행로(23)는 지역 주민의 통행과 더불어, 유료 관광용으로 이용하면 경제적 이득을 얻을 수 있게 된다.

상기 하부교각(30)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 터널본체(20)와 동일한 경사면을 이룬 오목한 형태의 안착부(31)를 구비하여 터널본체(20)의 하부를 안착시켜 지지해주는 역할을 한다.

상기와 같은 오목한 형태의 안착부(31)는 해수의 조력에 의해 해중터널이 영향을 받지 않게 하는 역할을 한다

그리고, 상기 하부교각(30)의 외측면은 조력 억제 작용을 위해서 오목한 형태의 원형부(33) 형태로 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하부교각(30)은, 각각 분리 제작과 설치가 가능한 주교각과, 보조교각(70) 및 기초교각(여기에서는 해저교각(50))으로 이루어지며, 상기 주교각은 터널본체(20)를 다음의 터널과 연결시 필요하며, 상부덮개(40)와 결속한다.

여기서, 상기 하부교각(30)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그의 돌기부(34)가 해저교각(50)의 요홈(54)으로 끼워지고, 대형 핀 또는 볼트를 통해서 결합된다.

그리고, 상기 하부교각(30)과 해저교각(50)의 결합시 그들의 사이에는, 고무판(35)이 삽입되어 하부교각(30) 및 터널본체(20)의 설치시 충격을 흡수할 수 있게 한다.

상기의 보조교각(70)은 도 3에 도시된 바와 같이 해중터널의 축조시 상부덮개(40)가 필요하지 않을 때 사용하는 교각으로서, 터널본체(20)를 한 개만 길게 설치하거나 또는 도시 지하철 건설시에 이용되어 터널본체(20)가 아래로 처지지 않도록 지지해주는 역할을 한다.

다시 말하면, 상기 보조교각(70)은 방수처리가 필요하지 않은 지점, 즉 터널본체(20)들의 연결부가 아닌 지점에 설치하여 터널본체(20)의 무게를 지탱하는 역할을 하며, 이는 도시의 지하철 건설시 강을 가로지르는 공법에도 사용가능하다. 이때는 상부덮개(40)는 사용되지 않는다.

그리고, 상기 터널본체(20)와 맞닿는 하부교각(30)의 내부 부위는 동일한 규격과 각도로 경사면 처리되며, 상부덮개(40)와 결속하기 위한 부위, 즉 결속부(32)를 양측면에 돌출시켜 추후 공정에 따라 볼트, 핀, 또는 밴드 등을 이용하여 상부덮개(40)와 결속시킨다.

상기 터널본체(20)와 하부교각(30)의 사이에는 고무재질의 방수부재(60)를 설치하여 1차로 방수처리되게 하며, 상기 방수부재(60)는 도크(3)에서 건조시 미리 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 상기의 고무재질의 방수부재(60)는 방수역할뿐만 아니라, 하부교각(30)의 상부에 터널본체(20)들을 설치할 때, 그리고 터널본체(20) 내부의 고속터널(22, 24)로 차량이 이동할 때 발생되는 진동을 흡수하는 역할도 한다.

상기 기초교각은 다음에 기술되는 해저교각(50)과 동일한 역할을 하는 것으로, 해저에 깊이 설치되어 하부교각(30) 등을 그 위에 얹혀놓게 하며, 이때, 상술한 바와 같이 하부교각(30)과의 사이에는 고무판(35)의 충격흡수부재가 설치되게 한다.

그리고, 상기 하부교각(30)에는, 도 7에 도시된 바와 같이 2차 방수처리를 위한 음각형태의 제2 계단(39)이 형성되게 한다.

따라서, 작업자는 제2 계단(39)을 옮겨다니면서 터널본체(20)의 연결부에 대하여 콘크리트 또는 실리콘을 이용하여 방수처리할 수 있게 된다.

상기 상부덮개(40)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 터널본체(20)의 상부에 얹혀지고 하부교각(30)과는 결속부(32)를 통해서 결합되어서, 터널본체(20)를 지지 및 보호해주는 역할을 한다.

상기 터널본체(20)와 상부덮개(40)의 사이에는 고무재질의 방수부재(60)를 설치하여 1차로 방수처리를 한다.

상기 터널본체(20)와 상부덮개(40)의 사이에 설치된 방수부재(60)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 폭 및 길이에 있어서는 상부덮개(40)와 동일하고 그의 형태에 있어서는 터널본체(20)들의 연결부인 V자형 홈(36)과 동일한 2차 방수작업공간부(61)가 형성되게 하여 제작된다.

상기 2차 방수작업공간부(61)는 하부교각(30)의 방수부재(60)에도 동일하게 적용된다.

상기 상부덮개(40)의 상부 및 양측에는 작업통로, 즉 V자형 홈(36)으로의 작업자의 출입 및 방수 호스 설치를 위한 출입구(42)가 구비되게 하였다.

즉, 상기 상부덮개(40)와 하부교각(30)과의 방수작업을 위하여 터널본체(20)와의 결합시 터널본체(20)들의 결합에 의해 형성된 V자형 홈(36)을 형성하여 2차, 3차 방수작업의 통로로 사용할 수 있게 하였다.

그리고, 상술된 바와 같이 작업자가 용이하게 이동할 수 있도록 하기 위해서 상부덮개(40)와 마주하는 터널본체(20)의 V자형 홈(36)의 경사면에는 음각 또는 양각의 제1 계단(29)을 축조하고, 하부교각(30)에는 음각의 제2 계단(39)을 축조하여 통로를 만든다.

상기 상부덮개(40)와 각 터널본체(20)의 맞닿는 부분의 안쪽은 3차 방수를 위한 경사면이 되어 있어 이 경사진 부분 지점 내부에 터널본체(20) 양측 각각 절반씩을 양각 또는 음각의 제1 계단(29) 형태로 하여 방수작업자가 움직이기 알맞은 크기로 축조한다.

상술한 바와 같이, 상기 육지터널(10)과 상기 터널본체(20), 그리고 다수 개의 터널본체(20)들을 연결할 때 터널본체(20)와 하부교각(30) 및 상부덮개(40)의 사이에는 방수작업을 통해서 방수처리되는데, 다음과 같이 3차에 걸쳐서 실행된다.

즉, 상기 터널본체(20)들을 연결할 때 방수작업은, 상기 하부교각(30) 위에 상기 터널본체(20)들을 얹힐 시와, 상기 상부덮개(40)를 상기 터널본체(20)들 위에 얹힐시 서로 접속되는 부분에 도 8과 같은 2차 방수작업공간부(61)를 구비한 고무재질의 방수부재(60)를 끼워 넣어서 결속시키는 1차 방수처리와, 상기 터널본체(20)들을 결합할 때 형성된 V자형 홈(36) 형태의 작업통로에 있는 해수를 호스를 이용하여 외부로 배출시킨 후 습기를 제거하여 건조시키고, 작업자가 상부덮개(40)에 구비된 작업통로용 출입구(42)로 들어가서 방수용 콘크리트 또는 실리콘을 칠하여 실행하는 2차 방수처리와, 상기 2차 방수처리에서 칠해진 콘크리트 또는 실리콘이 굳은 후 출입구(42)로 콘크리트 타설용 호스를 밀어넣어서 콘크리트로 메꾸어 양생하여 영구 방수처리하는 3차 방수처리로 이루어진다.

상기 해저교각(50)은 기초교각으로서, 상술된 바와 같이 하부교각(30)의 하부에 결합설치되고 해저바닥에 고정설치되어서 하부교각(30)을 지지해주는 역할을 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 해중터널의 시공방법에 대하여, 도 11a 내지 도 11h 및 도 12를 통해서 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 강이나 바다에 해중터널을 설치할 위치를 선정한다(S11 단계).

상기 해중터널 설치 위치가 선정이 되면, 그 위치에서 물길을 막고 경사면이 있는 땅에 수문(2)이 있는 도크(3)를 제작한다(S12 단계).

상기 도크(3)에서 해저교각(50)을 제조하고 난 후에 수문(2)을 열어 도크(3)에 물을 채운 다음 부력체(7) 및 운반선(4)을 이용하여 이동시킨다(S13 단계).

상기 부력체(7) 및 운반선(4)을 통해 이동된 다수 개의 해저교각(50)을 해저에 소정의 간격으로 수평하게 설치한다(S14 단계).

상기 도크(3)에서 음각의 제2 계단(39)이 형성되게 제조된 하부교각(30)을 제조하여 이동시킨 후 해저교각(50) 상부에 얹혀서 설치한다(S15 단계).

상기 하부교각(30) 상부면에 고무재질의 방수부재(60)를 놓는다(S16 단계).

상기 도크(3)에서 철판(5)을 이용하여 양측으로 해수가 유입되지 못하게 막고, 터널본체(20)들의 연결시 형성된 V자형 홈(36)을 형성하는 경사면에 음각 또는 양각의 제1 계단(29)이 형성되도록 터널본체(20)를 제조하고 난 후에 수문(2)을 열어 도크(3)에 물을 채운 다음 부력체(7) 및 운반선(4)을 이용하여 이동시킨다(S17 단계).

상기 부력체(7) 및 운반선(4)을 통해 이동된 터널본체(20)를 크레인으로 내려서 방수부재(60)가 놓인 하부교각(30) 위에 얹혀서 설치한다(S18 단계).

상기 하부교각(30) 위에 얹혀서 설치된 다수 개의 터널본체(20)를 서로 연결시킨다(S19 단계).

상기 터널본체(20) 상부면에 고무재질의 방수부재(60)를 놓는다(S20 단계).

상기 방수부재(60)가 놓인 터널본체(20) 위에 상부덮개(40)를 덮는다(S21 단계).

상기 하부교각(30)과 상기 상부덮개(40)를 결속부(32)를 통해서 볼트, 핀 또는 밴드를 이용하여 결합시킨다(S22 단계).

상기 터널본체(20)들의 결합시 형성된 V자형 홈(36)에 있는 해수를 호스를 이용하여 외부로 배출시킨 후, 상기 상부덮개(40)에 형성된 출입구(42)를 통해 작업자가 들어가서 터널본체(20)들이 맞닿는 부위인 V자형 홈(36)을 콘크리트 또는 실리콘으로 방수처리한다(S23 단계).

상기 상부덮개(40)에 형성된 출입구(42)를 통해서 콘크리트 타설용 장비를 이용하여 타설하여 메꾸어서 방수처리한다(S24 단계).

상기 도크(3)에 육지터널(10)을 축조하고 터널본체(20)와 연결시킨다(S25 단계).

마지막으로, 상기 터널본체(20)의 양 측을 막고 있는 철판(5)을 제거하여 터널본체(20)들이 서로 교통(交通)되게 한다(S26 단계).

한편, 상기 터널본체(20)에 대해서는 다수 개를 도크(3)로부터 건조 및 각각 인양하여 하부교각(30) 위에 놓고 서로 연결시킬 필요없이, 도크(3)에서 이음부 없이 하나로 제조된 다음 호버 크래프트(6)를 통해서 하부교각(30)이 있는 장소로 운반된 다음, 상기 호버 크래프트(6)의 바람을 제거하고 침수시키는 연환공법에 의해 하부교각(30)에 설치되는 것도 가능하며, 이때는 상기 터널본체(20)의 중간부에는 다수 개의 보조교각(70)이 설치(도 3 참조)되게 하여 터널본체(20)가 처짐없이 안정되게 지지될 수 있게 한다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

1: 도로 2: 수문
3: 도크 4: 운반선
5: 철판 6: 호퍼 크래프트
7: 부력체
10: 육지터널
20: 터널본체 21: 저장소
21-1: 통공 22: 1층 고속터널
23: 보행로 24: 2층 고속터널
25: 내부기둥 26: 비상통로
27: 투시창 28: 잔교
29: 제1 계단
30: 하부교각 31: 안착부
32: 결속부 33: 원형부
34: 돌기부 35: 고무판
36: V자형 홈 39: 제2 계단
40: 상부덮개 42: 출입구
50: 해저교각 54: 요홈
60: 방수부재 61: 2차 방수작업공간부
70: 보조교각

Claims

도로(1) 및 바다와 육지의 해중터널 연결부 지점을 수문(2)으로 가로막아 도크(3)를 형성하고 해수를 퍼낸 후 상기 해중터널을 얹힐 수 있는 교각 시설물을 건조하게 한 다음, 도로(1)와 상기 해중터널을 연결하는 터널로 구축되는 육지터널(10);
비대칭 마름모꼴 형태로 이루어지고, 하부에는 양측이 막혀서 해수를 채워 부력을 갖도록 한 저장소(21)가 구비되고, 다수 개의 1층 고속터널(22) 및 2층 고속터널(24)이 구비되어서 상기 육지터널(10)과 결합되는 터널본체(20);
상기 터널본체(20)와 동일한 경사면을 이룬 안착부(31)를 구비하여 상기 터널본체(20)의 하부를 안착시켜 지지해주는 하부교각(30);
상기 터널본체(20)의 상부에 얹혀지고 하부교각(30)과는 결속부(32)를 통해서 결합되어서, 상기 터널본체(20)를 지지 및 보호해주는 상부덮개(40); 및
상기 하부교각(30)의 하부에 결합설치되고 해저바닥에 고정설치되어서 상기 하부교각(30)을 지지해주는 해저교각(50);을 포함하여 구성되며,
상기 육지터널(10)과 상기 터널본체(20), 그리고 상기 터널본체(20)와 상기 하부교각(30) 및 상기 상부덮개(40)의 사이에는 방수작업을 통해서 방수처리되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20)는, 내부를 개방하고 설치 지점까지 운반하되 운반시에는 부력체(7) 및 운반선(4)이나 부력을 이용할 수 있는 대형 풍선 등의 기구에 매달아 이동되어서 다수 개가 서로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 2에 있어서, 상기 터널본체(20)가 다수 개로 연결시, 연결부분의 V자형 홈(36)의 경사면에는 작업자가 방수작업을 할 수 있게 하는 제1 계단(29)이 구비되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20) 벽부의 상부에는 조명 등의 각종 설비시설을 설치, 교환 및 보수작업을 할 수 있게 하는 목재의 잔교(28)가 구비되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20) 상부에는 보행로(23)가 구비되고, 상기 보행로(23)의 천장에는 수중생태를 조망할 수 있게 하는 투시창(27)이 구비되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20) 양측에는 비상시에 대피할 수 있게 하는 비상통로(26)가 설치되며, 상기 비상통로(26)에는 구조용품이 구비되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 하부교각(30)의 외측면은 조력 억제 작용을 위해서 오목한 원형부(33)로 이루어진 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20)와 상기 하부교각(30) 및 상기 상부덮개(40)의 사이에는 중간부에 2차 방수작업공간부(61)를 구비한 고무재질의 방수부재(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 덮개(40)의 상부 및 양측에는 작업자의 출입 및 방수 호스 설치를 위한 출입구(42)가 구비되는 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 터널본체(20)들을 연결할 때 방수작업은,
상기 하부교각(30) 위에 상기 터널본체(20)들을 얹힐 시와, 상기 상부덮개(40)를 상기 터널본체(20)들 위에 얹힐시 서로 접촉되는 부분에 2차 방수작업공간부(61)를 구비한 고무재질의 방수부재(60)를 끼워 넣어서 결속시키는 1차 방수처리와,
상기 터널본체(20)들을 결합할 때 형성된 V자형 홈(36) 형태의 작업통로에 있는 해수는 호스를 이용하여 외부로 배출시킨 후 습기를 제거하여 건조시킨 다음, 작업자가 상기 상부덮개(40)에 구비된 작업통로용 출입구(42)로 들어가서 V자형 홈(36) 형태의 경사면에 방수용 콘크리트 또는 실리콘을 칠하여 실행하는 2차 방수처리와,
상기 2차 방수처리에서 칠해진 콘크리트 또는 실리콘이 굳은 후 출입구(42)로 콘크리트 타설용 호스를 밀어넣어서 콘크리트로 메꾸어 양생하여 영구 방수처리하는 3차 방수처리로 이루어진 것을 특징으로 하는 해중터널.
청구항 1에 있어서, 상기 육지터널(10)과 연결될 상기 터널본체(20)는 상부는 해수면 위로 상승되게 하는 것을 특징으로 하는 해중터널.
강이나 바다에 해중터널을 설치할 위치를 선정하는 단계(S11);
상기 해중터널 설치 위치가 선정이 되면, 그 위치에서 물길을 막고 경사면이 있는 땅에 수문(2)이 있는 도크(3)를 제작하는 단계(S12);
상기 도크(3)에서 해저교각(50)을 제조하고 난 후에 수문(2)을 열어 도크(3)에 물을 채운 다음 부력체(7) 및 운반선(4)을 이용하여 이동시키는 단계(S13);
상기 운반선(4)을 통해 이동된 다수 개의 해저교각(50)을 해저에 소정의 간격으로 수평하게 설치하는 단계(S14);
상기 도크(3)에서 음각의 제2 계단(39)이 형성되게 제조된 하부교각(30)을 제조하여 이동시킨 후 해저교각(50) 상부에 얹혀서 설치하는 단계(S15);
상기 하부교각(30) 상부면에 고무재질의 방수부재(60)를 놓는 단계(S16);
상기 도크(3)에서 철판(5)을 이용하여 양측으로 해수가 유입되지 못하게 막고, 터널본체(20)들의 연결시 형성된 V자형 홈(36)을 형성하는 경사면에 음각 또는 양각의 제1 계단(29)이 형성되도록 터널본체(20)를 제조하고 난 후에 수문(2)을 열어 도크(3)에 물을 채운 다음 상기 부력체(7) 및 운반선(4)을 이용하여 이동시키는 단계(S17);
상기 운반선(4)을 통해 이동된 터널본체(20)를 크레인으로 내려서 상기 방수부재(60)가 놓인 하부교각(30) 위에 얹혀서 설치하는 단계(S18);
상기 하부교각(30) 위에 얹혀서 설치된 다수 개의 터널본체(20)를 서로 연결하는 단계(S19);
상기 터널본체(20) 상부면에 고무재질의 방수부재(60)를 놓는 단계(S20);
상기 방수부재(60)가 놓인 상기 터널본체(20) 위에 상부덮개(40)를 덮는 단계(S21);
상기 하부교각(30)과 상기 상부덮개(40)를 결속부(32)를 통해서 볼트, 핀 또는 밴드를 이용하여 결합시키는 단계(S22);
상기 터널본체(20)들의 결합시 형성된 V자형 홈(36)에 있는 해수를 호스를 이용하여 외부로 배출시킨 후, 상기 상부덮개(40)에 형성된 출입구(42)를 통해 작업자가 들어가서 터널본체(20)들이 맞닿는 부위인 V자형 홈(36)을 콘크리트 또는 실리콘으로 방수처리하는 단계(S23);
상기 상부덮개(40)에 형성된 출입구(42)를 통해서 콘크리트 타설용 장비를 이용하여 타설하여 메꾸어서 영구 방수처리하는 단계(S24);
상기 도크(3)에 육지터널(10)을 축조하고 터널본체(20)와 연결시키는 단계(S25); 및
상기 터널본체(20)들의 양 측을 막고 있는 철판(5)을 제거하여 터널본체(20)들이 서로 교통(交通)하게 하는 단계(S26);로 구성되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 시공방법.
청구항 12에 있어서, 상기 터널본체(20)는, 도크(3)에서 이음부 없이 하나로 제조된 다음 호버 크래프트(6)를 통해서 하부교각(30)이 있는 장소로 운반된 다음, 상기 호버 크래프트(6)의 바람을 제거하고 침수시키는 연환공법에 의해 하부교각(30)에 설치되되, 상기 터널본체(20)의 중간부에는 다수 개의 보조교각(70)이 설치되는 것을 특징으로 하는 해중터널의 시공방법.