KR20180025997A - 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템 및 그 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 길이의 곡면 및 수평면 중 선택된 어느 하나의 면으로 이루어지며 일단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 수 힌지부가 설치되고 타단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 암 힌지부를 설치하여 다수 개의 축 볼트 및 너트와 다수 개의 핀으로 상호 연결조립되어 아치형상을 형성하는 것으로서 동굴 내부의 낙반예상지점의 낙반하중을 동굴바닥의 지반으로 전달하는 다수 개의 분절지보재로 이루어진 강지보와; 지면에 접촉하는 베이스 및 상기 베이스에 상면에서 일정한 높이로 축설된 스크루 축과, 상기 스크루 축의 상면에 부착되어 나사조립되는 받침판과, 상기 받침판의 상면에 형성된 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공을 갖고 대향하게 설치된 암 힌지부 이루어져 상기 분절지보재의 양단과 연결되어 상기 강지보의 상하 높이를 높이조절나사로 조절하는 좌우 한 쌍의 스크루 잭과; 상기 분절지보재가 다족형으로 마련된 상기 강지보의 상면 일정 부분에 위치하는 금속제 계측센서받침과, 상기 금속제 계측센서받침의 상면에 위치하며 동굴 내벽의 하중을 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송하는 계측장치가 내장된 계측센서부재와, 상기 계측센서부재의 상면에 위치하며 상기 동굴 내의 하중을 직접 받아 지지하면서 상기 계측센서부재로 전달하는 연질재로 된 센서보호커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템 및 그 시공법에 의해 불규칙한 동굴의 단면 특성에 맞게 다수 개의 분절지보재를 상호 연결조립이 쉽고 높낮이 조절을 가능하게 하여 강지보를 동굴의 내면과 손쉽게 밀착· 조립· 설치가 용이하게 함으로써 보다 효율적인 동굴이 안정성을 확보하여 동굴의 운영관리 측면에서 관람객의 안전성을 확보하는 효과가 있으며, 천연동굴의 특성상 보존관리 측면에서 천연을 훼손하지 않고 효과적으로 동굴의 보존과 관리를 할 수 있으며, 동굴의 안정성 확보 차원을 넘어서 천연 미관조성을 통하여 효율적인 공간활용으로 관광객을 끌어들일 수 있어 지자체의 효과적인 경제적 운영방안수립이 가능하다.

Description

스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템 및 그 시공법{Assembly steel support-beam system and its construction method jointed with screw jacks under the lower part of the beam, having many legs and smart measuring devices}

본 발명은 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템 및 그 시공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 천연동굴 또는 인공동굴 내부에서 낙반예상지점의 하중을 지지하도록 연결 조립되는 다수 개의 분절지보재로 이루어진 강지보와, 강지보의 양측 단부에 설치되어 강지보의 높낮이 조절이 가능토록 한 스크루 잭과, 동굴 내벽과 강지보 상면 사이에 위치하여 낙반하중을 지탱하면서 그 하중과 변위량을 측정하여 동굴 외부에 마련된 모니터로 전달하는 계측장치 및 그 센서부재로 구성된 강지보 장치를 동굴 내 낙반예상지점에 설치하는 것으로서 낙반예상 지점의 지반안정성 등을 사전에 확보하고 대응조치할 수 있도록 한 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템 및 그 시공법에 관한 것이다.

일반적으로 천연동굴 또는 인공동굴은 일반 구조물과 같이 동굴생성 후 시간경과에 따라 노후화가 진행되는데 그 이유는 기후 및 지반조건, 물리·화학·생물학적 요인 및 인위적 요인 등과 같은 많은 조건변화에 따라 동굴의 지반균열이나 침하 등에 영향을 미치게 되고 그 정도에 따라 동굴의 구조적 안정성에도 영향을 미치게 된다.

이처럼, 동굴 내에서의 낙석이나 낙반의 주요요인은 나무뿌리와 같은 식생의 성장에 따라 절리의 이완을 야기하는 생물학적 요인과, 기온이나 강우량 변화 같은 기후변화 및 동굴 내부에서 많은 관람객이 내품는 이산화탄소의 동굴 내 공기성분의 변화로 인화여 지반의 이완을 촉진하는 대기의 조건변화에 의한 물리화학적 요인과, 동굴주변의 구조물 신축이나 해체로 인하여 동굴주변에 작용하는 하중이나 응력변화에 의한 인위적 요인, 그리고 동굴을 형성하고 있는 구성암석이 형성 당시의 압력, 온도 및 구성 광물합성 등의 변화와 재배열에 의하여 이미 암석 내 내재되어 있는 균열, 층리, 엽리 등과 같은 지질학적 요인 등이 어느 하나 또는 여러 요인들과 서로 복합적으로 작용하는 것이 원인이다.

이에 동굴의 운영관리 측면에서는 관람객들의 안전성을 확보하기 위하여 낙반에 대비한 천연동굴이나 인공동굴의 안정성 확보방안과, 자연상태로의 보존관리방안 그리고 이들 동굴의 효율적 운영관리방안 등의 수립이 절실한 실정이다.

종래 강지보 시스템은 지하지반 굴착 후 발생하는 응력의 변화로 인한 지반변위를 억제하고 터널의 안정성을 확보하기 위하여 강지보를 설치하고 와이어 매쉬를 부착한 후 숏크리트를 타설하는 방식과 같이 강지보에 의한 터널보강방안이 주로 사용되어 왔는데, 이러한 강지보에 의한 보강방안들은 주로 터널에서 활용되어 왔으며 이들 모두의 방안들은 일정한 크기와 그 형식이 대부분 정형화되어 있어 내벽이 불규칙한 형상을 갖는 천연동굴에 적용시키기에는 많은 문제점이 있다.

한편, 천연동굴은 그 크기와 형상이 매우 불규칙하여 일반적으로 규격이 정형화된 강지보에 의한 보강방안은 활용되지 않고, 주로 락볼트와 능형망에 의한 보강방안이 주로 활용되고 있는데, 상기와 같은 락볼트에 의한 보강방안은 자연을 훼손하게 되어 효과적인 자연보전관리 방안이 아니라는 단점이 있다. 따라서 자연을 훼손하지 않으면서 동굴의 안정성을 확보하고 관람객의 안전을 확보할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

이처럼 상기와 같은 종래의 강지보 시스템들은 아래와 같은 여러 문제점이 있다.

첫째, 종래 강지보 시스템은 종래 강지보 시스템은 처음 정해진 일정한 터널의 크기와 형상에 맞추어 굴착되기 때문에 여기에 맞추어 강지보 또한 그 크기와 형상이 일정하거나 동일하게 정형화되어 있어 천연동굴처럼 크기와 형상이 불규칙한 동굴에서는 적용하기 어려운 단점이 있으며, 비록 적용한다 하여도 동굴의 형상과 동굴의 단면 크기에 맞게 각각의 지보를 별도로 제작해야 하기 때문에 고가의 비용발생으로 경제성이 결여된다는 문제점이 있다.

둘째, 불규칙한 터널 크기와 형상을 갖는 천연동굴 내에 상기와 같이 정형화된 강지보를 설치하면 지보재와 동굴 내벽 간의 간격이 너무 크게 발생하여 동굴 내 낙반예상지점의 하중을 강지보에 전달 또는 지지하기가 어렵고 이를 위한 대책방안 수립이 곤란한 문제점이 있다.

셋째, 천연동굴의 형상은 너무 불규칙하기 때문에 기존 정형화된 강지보는 동굴내벽에 밀착시킬 수 없고, 강지보의 높낮이를 조절할 수 없다는 문제점이 있다.

넷째, 종래의 강지보 시스템은 일정한 간격으로 설치되기 때문에 각각의 지보설치 위치 및 터널단면의 크기가 변화하는 천연동굴에서는 강지보 설치가 어렵다는 문제점이 있다.

다섯째, 기존의 정형화된 강지보 시스템은 강지보 설치 및 라이닝 벽체(콘크리트 벽체)를 형성하여 지반의 안정성을 확보하기 때문에 일반적으로 천연미관을 고려할 수 없다는 문제점이 있다.

이하에서는 상기와 같은 문제점을 종래 기술과 구체적으로 대비하여 살펴본다.

대한민국 등록실용신안공보에 개재된 실용신안등록번호 제20-0260614-0000호(공고일자:2002.01.16)는 운반 및 설치가 간편한 터널용 강지보재를 제안하고 있다. 여기서는 굴착된 터널 단면을 보강하기 위해 사용되는 강지보재가 터널 내부로 운반이 용이하고, 신속한 설치가 이루어지도록 각각의 강지보재를 힌지로 결합하여 이를 터널 내부로 운반시에는 접혀진 상태로 설치시에는 간단하게 펼쳐서 신속하게 설치할 수 있도록 하고 있다.

즉, 상기 종래 운반 및 설치가 간편한 터널용 강지보재는 터널의 상단 단면 곡률과 같은 곡률을 가지고 터널의 상단부에 설치되며, 그 양단에 한 쌍의 제 1 힌지부가 형성된 제 1 강지보재와, 제 1 강지보재에 연결되어 터널의 측면 곡률과 같은 곡률을 가지고 터널 측면에 설치되며, 제 1 강지보재의 양단에 형성된 제 1 힌지부에 연결되는 제 2 힌지부가 형성되어 힌지 결합되는 한 쌍의 제 2 강지보재를 포함하는 구성이다.

그러나 상기와 같은 종래 운반 및 설치가 간편한 터널용 강지보재는 터널의 상단 단면 곡률과 같은 곡률을 가지고 터널의 상단부에 설치할 수 있도록 강지보재가 터널의 크기와 형상에 맞도록 일정하게 정형화되어 있기 때문에 천연동굴처럼 단면 크기와 형상이 불규칙한 동굴에서는 적용하기 어려운 단점이 있다.

대한민국등록특허공보에 개재된 특허등록 제10-02709673-0000호(공고일자:2007.04.19)는 터널 지보재 설치구조를 제안하고 있다. 여기서는 터널 내주면으로부터 지보재로의 하중전달을 유도하여 지보재 설치단계에서도 안정적인 지보구조가 확보됨으로 터널의 초기변형을 억제할 수 있도록 하고 있다.

즉, 상기 터널 지보재 설치구조는 터널을 지지하며 터널의 단면형상을 유지하기 위해 터널 단면과 동일한 형상으로 지보재를 설치함에, 터널 너비방향 내주면을 따라 복수개가 이격하여 배치되는 지보재와, 이격 배치된 지보재 사이에 배치되어 지보재 상호 간을 연결하는 것으로, 양측면은 지보재 단부에 맞닿아 밀착 고정되며, 상하부면에는 관통하는 중공이 형성된 연결박스 및, 터널 내주면을 지지하는 지지판과, 지지판과 연결되며 연결박스의 중공에 끼워져 연결박스에 고정되는 고정봉으로 구분되는 지지구를 포함하는 구성이다.

그러나, 상기 종래의 터널 지보재 설치구조는, 지보재 상호간을 단순 연결하는 것이 아니라 연결박스와 지지구를 이용하여 연결함으로써 터널 내주면으로부터 지보재로의 하중전달을 유도하여 지보재 설치단계에서도 안정적인 지보구조로의 확보가 가능하다는 이점은 있으나, 여기서도 지보재가 불규칙한 형상을 갖는 천연동굴 내부의 낙반예상지점까지 밀착시킬 수 없다는 단점과 아울러 강지보의 높낮이를 조절할 수 없다는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보에 개재된 특허등록 제10-1286570-0000호(공고일자:2013.07.22)는 지보 연결구조물 및 이를 포함하는 터널용 어셈블리는, 서로 다른 지보의 스틸바에 의해 형성되는 내부공간에 각각 삽입되는 제 1 삽입부와 제 2 삽입부와, 제 1 삽입부와 제 2 삽입부를 서로 연결시키는 다수의 연결부 및 연결부가 관통되어 결합되며, 서로 다른 지보의 일측단끼리의 결합을 매개하는 결합매개부를 포함하며, 결합매개부는 스틸바 중 적어도 하나의 일측단이 삽입되어 서로 다른 지보의 결합력을 증가시키는 적어도 하나의 결합증가부를 구비한 구성이다.

그러나, 상기와 같은 종래 지보 연결구조물 및 이를 포함하는 터널용 어셈블리는 지보 간의 결합을 용이하게 하거나 견고하기 위한 구성일 뿐, 이 또한 지보의 크기와 형상이 일정하거나 동일하기 때문에 천연동굴처럼 그 크기와 형상이 불규칙한 동굴에서는 적용하기 어려운 단점이 있다.

대한민국등록특허공보에 개재된 특허등록 제10-1498816-0000호(공고일자:2015.03.05)는 터널공사용 강지보에 관한 것으로서, 터널 굴진면을 따라 직선 또는 곡선으로 굽어지고 그 단면이 'Ｙ'자 형상이고 표면에는 통공들이 일정한 간격으로 형성되어 있는 프레임과, 프레임의 중심에 구비되어 방사상으로 결합되는 제 2 봉체와, 프레임의 단부를 결합시켜 길이방향으로 연장하기 위한 연결수단인 체결구로 구성하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 터널공사용 강지보는, 하나의 프레임과 마주하는 프레임의 플랜지를 체결구로 연결하여 프레임이 강지보를 이룰 때 아치형상으로 고정 유지하기 때문에 이 역시, 정형화되어 있어서 천연동굴의 불규칙한 형상을 갖는 동굴 내벽에 밀착시킬 수 없다는 단점이 있다.

한편 대한민국등록특허공보에 개재된 특허등록 제10-1360935-0000호(공고일자:2014.02.13)는 터널지지용 지보재의 신축연결장치에 관한 것이다.

상기 종래 터널지지용 지보재의 신축연결장치는 지보재 상단부의 시공 오차에 의한 하단부의 길이변화에 대처가 용이하여 터널 바닥면과의 공간 발생시 간격을 조절하여 지보의 신속한 설치가 가능하도록 하고, 터널의 바닥면에 힌지타입으로 결합되어 바닥면의 기울기에 따라 변위가 가능하도록 한 것이다.

그러나 상기와 같은 종래 터널용 지보재의 신축연결장치는 베이스와 힌지핀으로 연결된 이송플레이트가 기울기에 따라 변위가 조절할 수 없고 자동으로 이루어지기 때문에 지보재의 신축연결장치에 가해지는 가압력으로 인해 지보재 상단부의 시공 오차에 의한 하단부의 길이변화의 대처시 용이할 수 없다는 단점이 있다.

또한, 대한민국공개특허공보에 개재된 공개번호 제10-2014-0131125호(공개일자:2014.11.12)는 매립형 변위계를 이용한 터널변위 측정법에 관한 것으로서, 터널의 굴진시 형성되는 암반면, 암반면에 적층되면서 적어도 한층 이상의 숏크리트층으로 이루어진 보강층, 암반면의 외측 또는 보강층에 설치되는 보강재구조물 중 선택되는 어느 하나에 센싱유니트를 설치하여 상기 센싱유니트가 최종의 보강층 내측에 매립토록 하여 터널의 변위를 측정하는 매립형 변위계를 이용한 터널변위 측정방법을 제공할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기 종래의 매립형 변위계를 이용한 터널변위 측정법 센싱유니트는, 암반면에 설치된 후 그 일측에 보강층이 적층되어 매립되거나 암반면 또는 보강층에 보강재 구조물이 설치된 후 보강층이 적층되어 매립되는 매립형으로 발파시 발생되는 파편이나 발파충격에 의해 센싱유니트가 손상되는 것을 방지하는 효과는 있으나, 매립형이기 때문에 동굴 내벽의 하중을 효과적으로 계측할 수 없다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 단면 형상이 불규칙한 천연동굴의 단면 특성에 맞게 다수 개의 분절지보재를 상호 연결조립하여 형성한 강지보를 천연동굴의 불규칙한 낙반예상지점에 맞도록 축 볼트와 핀으로서 연결 조립되는 분절지보재의 위치를 조정하여 변위각을 고정하고 높낮이를 조절하는 잭을 사용하여 낙반예상지점에 접촉시킨 다음 낙반하중을 지지하도록 강지보의 상면과 암반 사이에 계측센서부재를 설치하여 낙반하중을 계측하여 동굴 외부에 마련된 모니터로 전송함으로써 천연동굴의 특성상 보존관리 측면에서 자연을 훼손하지 않고 효과적으로 동굴의 보존과 관리를 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 강지보 만을 천연동굴의 불규칙한 낙반예상지점에 접촉할 수 있도록 설치하여 낙반하중을 지지함으로서 안정성을 확보하고, 부수적인 콘크리트 타설이나 락볼트 작업 등이 필요 없기 때문에 자연동굴을 훼손하지 않으면서 다수개의 강지보재를 서로 연결조립하여 공간활용 시설물을 설치할 수 있도록 함으로서 천연동굴의 미관조성을 통하여 효율적인 공간활용으로 관광객을 끌어들일 수 있어 지자체의 효과적인 경제적 운영방안수립이 가능하도록 한 데에 본 발명의 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 일정한 길이의 곡면 및 수평면 중 선택된 어느 하나의 면으로 이루어지며 일단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 수 힌지부가 설치되고 타단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 암 힌지부를 설치하여 다수 개의 축 볼트 및 너트와 다수 개의 핀으로 상호 연결조립되어 아치형상을 형성하는 것으로서 동굴 내부의 낙반예상지점의 낙반하중을 동굴바닥의 지반으로 전달하는 다수 개의 분절지보재로 이루어진 강지보와; 지면에 접촉하는 베이스 및 상기 베이스에 상면에서 일정한 높이로 축설된 스크루 축과, 상기 스크루 축의 상면에 부착되어 나사조립되는 받침판과, 상기 받침판의 상면에 형성된 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공을 갖고 대향하게 설치된 암 힌지부 이루어져 상기 분절지보재의 양단과 연결되어 상기 강지보의 상하 높이를 높이조절나사로 조절하는 좌우 한 쌍의 스크루 잭과; 상기 분절지보재가 다족형으로 마련된 상기 강지보의 상면 일정 부분에 위치하는 금속제 계측센서받침과, 상기 금속제 계측센서받침의 상면에 위치하며 동굴 내벽의 하중을 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송하는 계측장치가 내장된 계측센서부재와, 상기 계측센서부재의 상면에 위치하며 상기 동굴 내의 하중을 직접 받아 지지하면서 상기 계측센서부재로 전달하는 연질재로 된 센서보호커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템에 의해 달성된다.

한편 본 발명은 본 발명은 동굴의 원형단면에 맞게 실측하는 단계; 측량한 데이터에 기초하여 일단에 수 힌지부가 형성되고 타단에 암 힌지부가 형성된 다수 개의 분절지보재를 분리 제작하는 단계; 동굴바닥에 접하는 상기 분절지보재의 양단에 강지보의 높낮이를 조정할 수 있도록 힌지부와 스크루 축과 스크루 관과 높이조절나사로 이루어진 스크루 잭을 체결하는 단계; 다수 개로 분리된 상기 분절지보재의 수 힌지부와 암 힌지부를 다수의 축 볼트와 다수의 핀으로 연결하여 강지보를 형성하는 단계; 낙반예상지점의 낙반하중을 지지 및 전달할 수 있도록 일정한 간격을 두고 상기 1차 조립된 강지보를 동굴형상에 맞게 설치하는 단계; 동굴의 낙반예상 지점에 설치된 강지보의 상면에 마련된 금속제 계측센서받침과 연질재로 된 계측센서보호커버 사이에 계측센서부재를 설치하여 상기 계측센서부재를 통해 동굴 내벽의 하중과 변위를 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송할 수 있도록 하는 단계; 상기 다수 개의 분절지보재를 다족형으로 연결조립한 상기 강지보를 상기 스크루 축과 스크루 관 사이에 놓여있는 상기 높이조절나사를 회전시켜 상기 강지보의 상면을 동굴의 천단에 완전 밀착시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시공법에 의해서도 달성된다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 불규칙한 동굴의 단면 특성에 맞게 다수 개의 분절지보재를 상호 연결조립이 쉽고 높낮이 조절을 가능하게 하여 강지보를 동굴의 내면과 손쉽게 밀착· 조립· 설치가 용이하게 함으로써 보다 효율적인 동굴이 안정성을 확보하여 동굴의 운영관리 측면에서 관람객의 안전성을 확보하는 효과가 있으며, 천연동굴의 특성상 보존관리 측면에서 천연을 훼손하지 않고 효과적으로 동굴의 보존과 관리를 할 수 있으며, 동굴의 안정성 확보 차원을 넘어서 천연 미관조성을 통하여 효율적인 공간활용으로 관광객을 끌어들일 수 있어 지자체의 효과적인 경제적 운영방안수립이 가능하다.

도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 강지보를 형성하는 분절지보재를 분해시킨 상태의 분해 사시도,
도 2는 도 1에 따른 분절지보재를 상호 연결조립하여 아치형상의 강지보를 형성시킨 상태의 정면도,
도 3은 본 발명에 제 2 실시예에 따른 분절지보재를 상호 연결조립하여 아치형상의 강지보를 형성시킨 상태의 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 강지보의 변위각을 달리한 것을 보인 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 다수 개의 분절지보재로 이루어진 강지보를 금속제 계측센사받침에 다족형으로 설치한 상태를 보인 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 스크루 잭 및 계측센서받침을 갖는 조립식 다족형 강지보의 시공법에 따른 시공 순서를 나타낸 블록도 이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 강지보를 형성하는 분절지보재를 분해시킨 상태의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 분절지보재를 상호 연결조립하여 아치형상의 강지보를 형성시킨 상태의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 제 2 실시예에 따른 분절지보재를 상호 연결조립하여 아치형상의 강지보를 형성시킨 상태의 정면도이다.

상기 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템은, 다수 개가 상호 연결 조립되어 강지보(1)를 이루는 분절지보재(10)(10a)(10b)와, 강지보(1)의 양단부에 설치되어 강지보(1)의 높낮이를 조절하는 스크루 잭(20)(20a)과, 상기 강지보(1)의 상면과 동굴 내면 사이에 위치하며 금속제 계측센서받침(30)과 연질재로 된 계측센서보호커버(40) 사이에 마련되는 계측센서부재(50)를 구비하고 있다. 여기서 상기 분절지보재(10)(10a)(10b)의 개수는 첨부도면과 다를 수도 있으며,상기 금속제 계측센서받침(30)과 연질재로 된 계측센서보호커버(40) 사이에 마련되는 계측센서부재(50) 각각의 크기 및 두께와 형상은 상호 다를 수도 있다.

본 발명에 따른 분절지보재(10)(10a)(10b)는 양측단이 마감판(11)(11a)으로 커버된 H 형강으로 형성되며, 분절지보재(10)(10a)(10b)는 일정한 길이의 곡면 및 수평면 중 선택된 어느 하나의 면으로 이루어지고, 일단의 마감판(11)에는 하나의 축공(12)과 일정한 거리를 둔 곳에 방사상으로 다수의 핀공(13)이 형성된 수 힌지부(14)가 설치되어 있다.

본 발명에 따른 분절지보재(10)(10a)(10b) 타단의 마감판(11a)에에 형성된 하나의 축공(15)과 일정한 거리를 둔 곳에 방사상으로 다수의 핀공(16)이 형성된 암 힌지부(17)가 설치되어 있다. 따라서 상기 분절지보재(10)(10a)(10b)의 수 힌지부(14)와 암 힌지부(17)는 상호 조립 연결되어 축 볼트(B)와 너트(N)로서 회전이 가능하도록 연결되고, 도 4에서와 같이 핀(P)은 강지보(1)가 불규칙한 아치형상으로 변위된 각의 형상 유지가 가능하도록 고정하는 역할을 한다. 여기서 강지보(1)가 불규칙한 아치형상으로 변위된 각의 형상유지를 하는 것은 천연동굴처럼 그 크기와 형상이 불규칙한 동굴에서 내측을 향하여 돌출된 낙반예상지점의 낙반하중을 견고하게 지지할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명에 따른 스크루 잭(20)(20a)은 지면에 접촉하는 베이스(21) 및 베이스에 상면에서 일정한 높이로 축설된 스크루 축(22)을 구비하고 있으며, 축공(23)과 핀공(24)을 갖는 암 힌지부(25)를 지지하는 받침판(26)과 연결된 스크루 관(27)과 나사조립되어 사용자의 회전조작에 의해 강지보(1)의 높낮이를 조절하는 역할을 하는 것으로서 강지보(1)의 상면을 동굴의 천단에 완전 밀착시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 금속제 계측센서받침(30)은 강지보(1)의 일단 상면 일정한 부분에 마련되는데, 다수 개의 분절지보재(10)(10a)(10b)로 이루어진 강지보(1)는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속제 계측센서받침(30)에 다족형으로 설치하는 것이 바람직하다. 그리고 금속제 계측센서받침(30)의 상면에는 계측센서부재(50)가 위치하고, 계측센서부재(50)의 상면에서 연질재로 된 센서보호커버(40)가 위치되는 것으로서 센서보호커버(40)는 동굴의 천단 암벽과 접촉하여 하중을 계측센서부재(50)로 기밀하게 전달하는 역할과 함께 계측센서부재(50)가 암벽의 하중에 의해 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이상과 같은 본 발명은 다수 개의 분절지보재(10)(10a)(10b)를 축 볼트(B)와 핀(P)으로 연결함으로써 정형화된 아치 또는 불규칙한 아치를 형성하는 강보재(1)를 형성하여 천연동굴의 천단 암벽과 접촉하여 하중을 지지하여 천연동굴 및 인공동굴의 안전성을 확보할 수 있으며, 특히 강지보(1)를 불규칙한 아치형상으로 변위된 각으로 형상유지시킬 때에는 축 볼트(B)로 강지보(1)를 회동조절한 후 회동조절된 각을 유지하는 것은 핀(P)을 축공(12)(15)의 주변에 방사상으로 형성된 다수의 핀공(13)(16)에 선택 고정하는 것으로서 그 크기와 형상이 불규칙한 동굴의 암벽적용이 쉽게 할 수 있다.

특히 본 발명은, 계측센서부재(50)를 통해 동굴 내벽의 하중을 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송하게 함으로써 암반의 분리 이탈 등을 사전에 감지하여 관람객 및 관리자를 대피시켜 사고 전 인명의 안전을 확보하고, 이후 동굴의 안정성 확보를 위한 동굴 보강작업 진행시 계측결과에 따라 보강작업 진행 여부에 대한 판단이 용이하다.

사전에 암반의 분리 이탈 등을 감지하여 안전작업을 하는 것으로서 안전성의 사전 확보가 용이하다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 스크루 잭 및 계측센서받침을 갖는 조립식 다족형 강지보의 시공법에 따른 시공 순서를 나타낸 블록도 이다.

위 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 시공법은 아래의 실시예와 같다.

{실시예}

먼저 동굴의 원형단면에 맞게 실측하는 단계를 통해 현황측량을 한다.(S10) 그리고 측량한 데이터에 기초하여 일단에 수 힌지부(14)가 형성되고 타단에 암 힌지부(17)가 형성된 다수 개의 분절지보재(10)(10a0(10b)를 분리 제작하는 단계를 거쳐 동굴원형과 일치되도록 한다.(S20) 그런 후 동굴바닥에 접하는 분절지보재(10)(10a0(10b)의 양단에 강지보(1)의 높낮이를 조정할 수 있도록 암 힌지부(25)와 스크루 축(22)과 스크루 관(27)으로 이루어진 스크루 잭(20)(20a)을 체결하는 단계를 거쳐 강지보(1)의 높낮이 조절이 가능하도록 한다.(S30)

이어서 다수 개로 분리된 분절지보재(10)(10a)(10b)의 수 힌지부(14)와 암 힌지부(17)를 다수의 축 볼트(B)와 다수의 핀(P)으로 연결하여 강지보(1)를 정형화된 아치 형상이나 비정형 아치형상으로 형성하는 단계를 거친다.(S40) 여기서 동굴의 단면 형상이 아치형이라면 강지보(1)의 형상은 정형화된 아치형상으로 조립시키며, 동굴의 단면 형상이 불규칙하다면 조립 연결되는 분절지보재(10)(10a)(10b)의 연결 변위각을 달리하여 비정형 아치형상으로 형성하여, 이후 낙반예상지점의 하중을 지지 및 전달할 수 있도록 일정한 간격을 두고 상기 1차 조립된 강지보(1)를 동굴형상과 낙반예상지점에 맞게 설치하는 단계를 거쳐 하중을 지지하게 한다.(S50) 여기서, 다수 개의 분절지보재(10)(10a)(10b)로 이루어진 강지보(1)는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속제 계측센서받침(30)에 다족형으로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 단계를 거친 후 동굴의 낙반예상 지점에 설치된 강지보(1)의 상면에 마련된 금속제 계측센서받침(30)과 연질재로 된 계측센서보호커버(40) 사이에 계측센서부재(50)를 설치하여 계측센서부재(50)를 통해 동굴 내벽의 하중을 계측하여 동굴 외부의 모니터로 전송할 수 있도록 하는 단계를 거쳐 하중전달 및 계측이 이루어지게 한다.(S60)

이어서 다수 개의 분절지보재(10(10a)(10b)로 연결 조립된 강지보(1)를 스크루 축(22)과 스크루 관(27) 사이에 놓여 있는 높이조절나사(28)를 회전시켜 강지보(1)의 상면을 동굴의 천단에 완전 밀착시키는 것으로서 안정성 확보 및 실시간 계측이 이루어지도록 한다.(S70) 그런 후 종 방향으로 다수의 강지보(1)를 연결하여 강지보 정면에 동굴 미관을 조성하기 위한 조형물을 설치하는 단계를 거치는 것으로 시공이 완료된다.(S80)

이상과 같은 본 발명은 단면 형상이 불규칙한 천연동굴의 단면 특성에 맞게 다수 개의 분절지보재를 상호 연결조립하여 형성한 강지보를 천연동굴의 불규칙한 낙반예상지점에 맞도록 접촉시켜 낙반하중을 지지하도록 축 볼트와 핀으로서 연결 조립되는 분절지보재의 변위각을 다르게 설정 고정함과 아울러 강지부의 상면과 암반 사이에 계측센서부재를 설치하여 낙반하중을 계측하여 동굴 외부에 마련된 모니터로 전송함으로써 천연동굴의 특성상 보존관리 측면에서 자연을 훼손하지 않고 효과적으로 동굴의 보존과 관리를 할 수 있다.

또한 본 발명은 단면 형상이 불규칙한 천연동굴의 단면 특성에 맞게 다수 개의 분절지보재를 상호 연결조립하여 형성한 강지보 만을 천연동굴의 불규칙한 낙반예상지점에 맞도록 접촉할 수 있도록 함으로써 낙반하중을 지지하여 안정성 확보 차원을 넘어서 콘크리트 타설 등이 필요 없기 때문에 자연동굴을 훼손하지 않기 때문에 천연동굴의 미관조성을 통하여 효율적인 공간활용으로 관광객을 끌어들일 수 있어 지자체의 효과적인 경제적 운영방안수립이 가능하다.

이상에서와 같이 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 1 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다

1 : 강지보
10, 10a, 10b : 분절지보재
11, 11a : 마감판
12, 15 : 축공
13, 16 : 핀공
14 : 수 힌지부
17, 25 : 암 힌지부
20, 20a : 스크루 잭
21 : 베이스
22 : 스크루 축
24 : 핀공
26 : 받침판
27 : 스크루 관
28 : 높낮이조절나사
30 : 계측센서받침
40 : 계측센서보호커버
50 : 계측센서부재
B : 축볼트
N : 너트
P : 핀

Claims (2)

1. 일정한 길이의 곡면 및 수평면 중 선택된 어느 하나의 면으로 이루어지며 일단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 수 힌지부가 설치되고 타단에 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공이 형성된 암 힌지부를 설치하여 다수 개의 축 볼트 및 너트와 다수 개의 핀으로 상호 연결조립되어 아치형상을 형성하는 것으로서 동굴 내부의 낙반예상지점의 낙반하중을 동굴바닥의 지반으로 전달하는 다수 개의 분절지보재로 이루어진 강지보와;
   지면에 접촉하는 베이스 및 상기 베이스에 상면에서 일정한 높이로 축설된 스크루 축과, 상기 스크루 축의 상면에 부착되어 나사조립되는 받침판과, 상기 받침판의 상면에 형성된 하나의 축공과 상기 축공과 일정한 거리를 둔 곳에 다수의 핀공을 갖고 대향하게 설치된 암 힌지부 이루어져 상기 분절지보재의 양단과 연결되어 상기 강지보의 상하 높이를 높이조절나사로 조절하는 좌우 한 쌍의 스크루 잭과;
   상기 분절지보재가 다족형으로 마련된 상기 강지보의 상면 일정 부분에 위치하는 금속제 계측센서받침과, 상기 금속제 계측센서받침의 상면에 위치하며 동굴 내벽의 하중을 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송하는 계측장치가 내장된 계측센서부재와, 상기 계측센서부재의 상면에 위치하며 상기 동굴 내의 하중을 직접 받아 지지하면서 상기 계측센서부재로 전달하는 연질재로 된 센서보호커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시스템.
2. 본 발명은 동굴의 원형단면에 맞게 실측하는 단계;
   측량한 데이터에 기초하여 일단에 수 힌지부가 형성되고 타단에 암 힌지부가 형성된 다수 개의 분절지보재를 분리 제작하는 단계;
   동굴바닥에 접하는 상기 분절지보재의 양단에 강지보의 높낮이를 조정할 수 있도록 힌지부와 스크루 축과 스크루 관과 높이조절나사로 이루어진 스크루 잭을 체결하는 단계;
   다수 개로 분리된 상기 분절지보재의 수 힌지부와 암 힌지부를 다수의 축 볼트와 다수의 핀으로 연결하여 강지보를 형성하는 단계;
   낙반예상지점의 낙반하중을 지지 및 전달할 수 있도록 일정한 간격을 두고 상기 1차 조립된 강지보를 동굴형상에 맞게 설치하는 단계;
   동굴의 낙반예상 지점에 설치된 강지보의 상면에 마련된 금속제 계측센서받침과 연질재로 된 계측센서보호커버 사이에 계측센서부재를 설치하여 상기 계측센서부재를 통해 동굴 내벽의 하중과 변위를 계측하여 상기 동굴 외부의 모니터로 전송할 수 있도록 하는 단계;
   상기 다수 개의 분절지보재를 다족형으로 연결조립한 상기 강지보를 상기 스크루 축과 스크루 관 사이에 놓여있는 상기 높이조절나사를 회전시켜 상기 강지보의 상면을 동굴의 천단에 완전 밀착시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크루 잭 및 계측센서부재를 갖는 조립식 다족형 강지보 시공법.
   
   

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