KR20210151491A - 런칭 거더를 이용한 터널모듈의 순차적 결합 구성과 마감블록을 이용한 테더링 구성을 가지는 수중터널 시공방법 및 이에 의해 구축된 수중터널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 런칭 거더(Launching Girder)를 전방 이동시켜가면서 기(旣)시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 순차적으로 결합 설치하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공하면서, 고정 케이블과 연결되어 있는 마감블럭을 신규 터널모듈의 측면에 수밀하게 결합 고정시켜서 신규 터널모듈을 테더링(Tethering)하되, 이러한 테더링 작업을 신규 터널모듈의 내부에서 수행할 수 있는 "런칭 거더를 이용한 터널모듈의 순차적 결합 구성과 가이드 체인-마감블록을 이용한 테더링 구성을 가지는 수중터널 시공방법", 그리고 이러한 시공방법에 의해 구축된 "수중터널"에 관한 것이다.

Description

런칭 거더를 이용한 터널모듈의 순차적 결합 구성과 마감블록을 이용한 테더링 구성을 가지는 수중터널 시공방법 및 이에 의해 구축된 수중터널{Constructing Method of Underwater Tunnel with Tethering Tunnel Modules, and Underwater Tunnel Constructed by such Method}

본 발명은 차량이나 보행자가 통행할 수 있는 수중터널을 시공하는 방법과, 이러한 시공방법에 의해 구축된 수중터널에 관한 것으로서, 구체적으로는 런칭 거더(Launching Girder)를 전방 이동시켜가면서 기(旣)시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 순차적으로 결합 설치하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공하면서, 고정 케이블과 연결되어 있는 마감블럭을 신규 터널모듈의 측면에 수밀하게 결합 고정시켜서 신규 터널모듈을 테더링(Tethering)하되, 가이드 체인을 이용하여 마감블럭을 당겨서 테더링 작업을 신규 터널모듈의 내부에서 용이하게 수행할 수 있는 "런칭 거더를 이용한 터널모듈의 순차적 결합 구성과 마감블록을 이용한 테더링 구성을 가지는 수중터널 시공방법", 그리고 이러한 시공방법에 의해 구축된 "수중터널"에 관한 것이다.

차량이나 보행자의 통행을 위하여 물속에 구축되는 수중터널을 시공함에 있어서 수중터널을 이루는 터널모듈을 수중터널의 일측에서 전방(수중터널이 진행하는 방향)으로 순차적으로 압출시키는 방식이 대한민국 등록특허 제10-0797795호 등에 의해 제안되어 있다.

이에 대한 대안으로서 시공이 완료된 기(旣)시공 본체부의 단부에 전방으로의 전진이 가능한 런칭 거더(Launching Girder)를 설치한 상태에서, 함체(函體) 형태의 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입하거나 또는 런칭 거더의 내부에서 현장 타설 콘크리트에 의해 함체(函體) 형태의 신규 터널모듈을 제작하여, 신규 터널모듈을 기시공 본체부의 단부에 결합한 후 런칭 거더를 전방으로 전진시키고, 또다시 런칭 거더 내부에서의 새로운 신규 터널모듈 구축 작업(새로운 신규 터널모듈의 반입 또는 새로운 현장 타설 콘크리트의 신규 터널모듈 제작) 및 기시공 본체부 단부와의 결합 작업을 반복 수행함으로써 수중터널을 시공하는 방안이 제안되었다.

수중터널을 시공할 때에는, 수중터널이 연장되는 방향(종방향)으로 소정 간격을 두고 수중 지반에 고정 설치되어 있는 고정 케이블을 이용하여 수중터널을 고정시켜서 수중터널이 부유하지 않게 만들게 되는데 이러한 작업을 "테더링(Tethering)"이라고 부른다.

위에서 설명한 것처럼 런칭 거더를 이용하여 신규 터널모듈을 순차적으로 접합하여 시공하는 경우, 현재의 기술로는 잠수 인력이 투입되어 고정 케이블을 신규 터널모듈에 결합하는 방식으로 테더링을 수행할 수밖에 없다. 그런데 수중터널은 상당한 수심(水深) 위치에 구축되므로 테더링을 위하여 잠수인력을 투입하는 것은 긴 작업시간과 큰 비용을 유발하게 될 뿐만 아니라 안전사고의 발생 가능성도 높이게 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0797795호(2008. 01. 24. 공고)

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 런칭 거더를 전방 이동시켜가면서 기시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 순차적으로 결합 설치하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공함에 있어서, 고정 케이블에 설치되어 있는 마감블럭을 신규 터널모듈의 측면에 수밀하게 결합 고정시켜서 신규 터널모듈을 테더링(Tethering)하되, 이러한 테더링 작업을 신규 터널모듈의 내부에서 수행할 수 있도록 함으로써, 테더링 작업을 수행할 때 잠수인력의 투입을 최소화시켜서 그에 따른 비용 발생, 안전사고 발생 위험 등을 줄이고 시공오차를 최소화하여 정밀한 시공이 가능하게 하며 시공 효율성을 증대시킬 수 있는 수중터널 시공기술을 제공하는 것을 목적한다.

또한 본 발명은, 런칭 거더를 전방 이동시켜가면서 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입하여 기시공 본체부의 단부에 순차적으로 결합 설치하는 작업을 매우 효율적으로 수행할 수 있는 수중터널 시공기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 기시공 본체부의 전방단부에 런칭 거더를 결합 설치하고 런칭 거더를 전방 이동시켜가면서 기시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 순차적으로 결합 설치하고 테더링하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공하는 방법으로서, 상단에 마감블럭이 구비되어 있는 고정 케이블이 기시공 본체부의 전방에서 수중 지반에 고정 설치되어 있고, 마감블럭에는 가이드 체인이 연결되어 있으며, 가이드 체인의 상단에는 부표가 설치되어 부표가 부유되어 있으며; 신규 터널모듈로부터 분리되면 수면으로 부유하게 되는 상승 부유재가 신규 터널모듈에 구비되어 있고, 상승 부유재에는 유도선이 연결되어 있으며, 유도선(6)의 단부는 마감블럭이 결합될 위치를 관통하여 신규 터널모듈의 내부와 연결되어 있으며; 런칭 거더 내에서 신규 터널모듈을 기시공 본체부에 일체로 접합하는 단계; 런칭 거더를 전진시켜서 상승 부유재 및 신규 터널모듈에서 마감블럭이 결합될 위치가 수중에 노출되면, 상승 부유재를 신규 터널모듈에서 분리시켜 부유하게 만드는 단계; 상승 부유재와 부표를 각각 유도선과 가이드 체인으로부터 분리시키고 유도선과 가이드 체인을 서로 연결하는 단계; 및 신규 터널모듈의 내부에서 유도선을 당겨서 가이드 체인의 길이를 줄임으로써 마감블럭을 신규 터널모듈의 횡방향 측면에 접근시킨 후 마감블럭을 신규 터널모듈에 일체로 고정 결합하여 신규 터널모듈을 고정 케이블에 의해 고정시킴으로써 신규 터널모듈을 테더링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 수중터널 시공방법에 의해 시공되어 구축된 수중터널이 제공된다.

상기한 본 발명의 수중터널 및 그 시공방법에 있어서, 신규 터널모듈은 프리캐스트 콘크리트 부재로 사전 제작될 수 있는데, 이 경우 런칭 거더에는 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입하기 위한 개방구가 형성되어 있으며; 런칭 거더 내에는 압입견인장치가 구비되어 있는데, 압입견인장치는 종방향으로 연장되어 런칭 거더(1)에 고정 설치되는 래크 부재, 상기 래크 부재 래크 앤드 피니언 구조로 맞물려서 종방향으로 진퇴하는 피니언 부재, 및 후방을 향하여 연장된 체결아암을 포함하여 구성되며; 런칭 거더 내에서 신규 터널모듈을 기시공 본체부에 일체로 접합하는 단계는, 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 개방구를 통해서 런칭 거더의 내부 공간으로 반입하여 기시공 본체부의 전방에 정렬하여 배치하는 단계; 피니언 부재를 제1방향으로 회전구동시켜서 신규 터널모듈의 전방단부에 접근시키고 체결아암을 아암체결지그와 체결시키는 단계; 런칭 거더가 이동불가능하게 기시공 본체부에 결합 고정 상태에서, 피니언 부재를 제1방향으로 계속 회전구동시켜서 후방으로 움직여서 체결아암으로 신규 터널모듈을 기시공 본체부를 향하여 밀어서 신규 터널모듈과 기시공 본체부를 일체로 접합하는 단계; 기시공 본체부에 결합된 런칭 거더를 이동가능한 상태로 만들고, 체결아암과 아암체결지그가 체결된 상태에서 피니언 부재를 제1방향으로 계속 회전구동시켜서 런칭 거더를 전방으로 전진시키는 단계; 및 체결아암과 아암체결지그의 체결을 해제하고, 피니언 부재를 제2방향으로 회전구동시켜서 피니언 부재를 전방으로 이동시키는 단계를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

또한 상기한 본 발명의 수중터널 및 그 시공방법에 있어서, 신규 터널모듈에서 마감블럭이 결합될 위치에는 오목홈부가 형성되어 있고, 오목홈부에는 볼트공이 형성되어 있으며, 마감블럭의 상단부는 오목홈부에 대응되는 형상을 가지며, 마감블럭의 상면에는 결합볼트가 돌출 구비되어 있고, 가이드 체인은 신규 터널모듈을 관통하여 신규 터널모듈의 내부에서 체인권취기에 감겨 있으며; 체인권취기의 작동에 의해 가이드 체인이 감겨져서 신규 터널모듈이 침설되며, 침설된 신규 터널모듈이 기설부분의 전방에 정렬배치되면 마감블럭의 상단부가 오목홈부의 내면에 밀착되도록 끼워져서 수밀상태를 이루고, 결합볼트는 볼트공을 관통하여 신규 터널모듈의 내부로 돌출되며, 돌출된 결합볼트에 너트부재가 체결 고정됨으로써 신규 터널모듈이 고정 케이블에 의해 테더링되는 구성을 가질 수 있다.

더 나아가, 상기한 본 발명의 수중터널 및 그 시공방법에 있어서, 고정 케이블은 마감블럭을 관통하여 마감블럭과 결합되며; 오목홈부의 바닥면에는 고정 케이블이 삽입되는 케이블관통공이 관통 형성되어 있으며; 마감블럭의 상단부가 오목홈부의 내면에 밀착되도록 끼워지면, 고정 케이블의 단부는 케이블관통공을 지나서 신규 터널모듈의 내부로 돌출되며; 신규 터널모듈의 내부로 돌출된 고정 케이블의 단부가 긴장 정착됨으로써 고정 케이블에는 긴장력이 도입되는 구성을 가질 수 있고, 더 나아가 가이드 체인의 하단은 결합볼트에 결합되어 있어서, 가이드 체인은 오목홈부의 볼트공을 통과하여 신규 터널모듈의 내부로 진입되는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에서는 런칭 거더를 전방 이동시켜가면서 기시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 순차적으로 결합 설치하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공하면서, 고정 케이블과 연결되어 있는 마감블럭을 신규 터널모듈의 측면에 수밀하게 결합 고정시켜서 신규 터널모듈을 테더링(Tethering)함에 있어서, 연결선과 가이드 체인을 이용하여 마감블럭을 신규 터널모듈의 정확한 접합 위치로 당겨서 용이하게 배치할 수 있게 되며, 더 나아가 마감블럭의 결합에 의한 테더링 작업을 신규 터널모듈의 내부에서 수행할 수 있게 되는 바, 신규 터널모듈의 테더링을 매우 용이하게 수행할 수 있게 되고 신규 터널모듈의 테더링 과정에 잠수인력을 투입하지 않거나, 적어도 잠수 인력의 투입을 최소화시킬 수 있게 되며, 그에 따라 비용 절감 및 공기 단축의 효과를 발휘할 수 있게 되고 안전사고 발생 위험도 크게 감소시킬 수 있게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 신규 터널모듈에 존재하는 구멍이 마감블럭에 의해 수밀하게 마감됨과 동시에 신규 터널모듈이 고정 케이블에 의해 매우 견고하게 안정적으로 테더링되므로 그만큼 시공효율성 향상 효과 및 공기 단축 효과가 배가되는 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 수중터널이 진행해가는 노선의 방향 및 위치에 맞추어서 런칭 거더를 정확히 설치하고 런칭 거더의 내부에서 신규 터널모듈을 연속하여 연결 결합하여 구축하게 되므로, 수중터널이 곡선형태로 진행하는 노선을 가지고 있더라도 설계된 곡선형태의 노선에 부합되도록 수중터널을 시공하면서도 수중터널의 시공상의 오차를 최소화시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 이용하는 경우, 런칭 거더의 전방 이동과 신규 터널모듈의 후방 이동을 런칭 거더 내에서 연결하면 충분하므로 가력장치, 반력벽 등의 설치를 생략하거나 또는 적어도 그 규모를 축소시킬 수 있게 되며, 그에 따라 장비의 운용비용 등을 절감할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공방법에 따라 기시공 본체부의 전방단부에 런칭 거더가 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태를 횡방향으로 바라본 형태로 보여주는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 3은 런칭 거더 내부에 신규 터널모듈이 위치한 상태를 종방향으로 바라본 형태로 보여주는 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향의 단면도이다.
도 4는 도 1의 상태에 후속하여 신규 터널모듈을 기시공 본체부에 결합한 후 런칭 거더를 전진 이동시킨 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5는 상승 부유재가 수면으로 상승하여 수면 또는 수면 부근에 부유하고 있는 상태를 보여주는 도 4의 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 6은 신규 터널모듈에서 오목홈부가 형성되어 있는 위치에서 유도선과 가이드 체인을 연결하는 상태를 보여주는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향의 단면도이다.
도 7은 유도선과 가이드 체인이 감겨서 마감블럭이 신규 터널모듈의 횡방향 측면에 접근하는 상태를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 종방향 단면도이다.
도 8은 마감블럭이 신규 터널모듈에 고정 결합되어 신규 터널모듈이 고정 케이블에 의해 테더링된 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 종방향 단면도이다.
도 9는 고정 케이블의 상부에 구비된 마감블럭에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 마감블럭의 개략적인 정면도이다.
도 11은 신규 터널모듈에서 마감블럭이 결합되는 오목홈부를 상세히 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 오목홈부에서의 도 10에 표시된 화살표 E-E 및 F-F에 따른 개략적인 신규 터널모듈의 부분 단면도이다.
도 13은 신규 터널모듈이 테더링된 상태일 때의 마감블럭과 오목홈부의 결합 상태를 보여주는 도 12의 (a)에 대응되는 개략적인 신규 터널모듈의 부분 단면도이다.
도 14는 고정 케이블이 서로 교차된 상태로 신규 터널모듈이 테더링되어 있는 실시예에 대한 도 8에 대응되는 개략적인 종방향의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 시공방법에 따라 기시공 본체부의 전방단부에 런칭 거더가 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 16의 (a) 내지 (d)는 각각 도 15의 실시예에서 런칭 거더가 설치된 상태에 대한 개략적인 종방향의 측면도 및 단면도이다.
도 17의 (a) 및 (b)는 각각 도 15의 실시예에 따라 설치된 런칭 거더의 개략적인 반단면 사시도이다.
도 18은 프리캐스트 부재로 제작되어 이송되어 온 신규 터널모듈이 런칭 거더의 내부에 반입되는 것을 보여주는 도 17의 (b)에 대응되는 개략적인 반단면 사시도이다.
도 19 및 도 20은 각각 도 15에 도시된 실시예의 시공방법에 따라 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입하고 후방으로 밀어서 기시공 본체부에 결합하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 반단면 사시도이다.
도 21은 도 20에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 22 내지 도 24는 각각 상기한 실시예의 시공방법에 따라 도 21에 도시된 상태에 후속하여 진행되는 일련의 과정을 순차적으로 보여주는 도 21에 대응되는 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 25 및 도 26은 각각 상기한 실시예에 따라 압입견인장치가 신규 터널모듈에 결합되는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 27은 압입견인장치만을 발췌하여 보여주는 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 수중터널이 연장되는 방향을 "종방향"이라고 기재하는데, 특히 수중터널에 신규 터널모듈이 점차로 접합되어서 수중터널이 연장되어 가는 방향을 "전방(前方)"이라고 기재하고, 이와 반대되는 방향을 "후방"이라고 기재한다.

본 발명에서는, 수중터널의 기시공(旣施工) 본체부 단부에 전방으로의 전진이 가능한 런칭 거더(Launching Girder)를 설치한 상태에서, 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입한 후 신규 터널모듈을 후방으로 밀어서 기시공 본체부의 단부에 신규 터널모듈을 결합하거나 또는 런칭 거더의 내부에서 현장 타설 콘크리트에 의해 신규 터널모듈을 제작하여 기시공 본체부의 단부에 결합하고, 런칭 거더를 전방으로 전진시킨 후 상기한 것처럼 새로운 신규 터널모듈을 반입하거나 현장 타설 콘크리트 터널 모듈을 제작하여 결합하는 과정을 반복하여 수행함으로써 수중터널을 시공하게 된다.

도 1에는 본 발명에 따른 시공방법의 일 실시예에 의해 수중터널을 구축하기 위하여 기(旣)시공 본체부(100)의 전방단부에 런칭 거더(1)가 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 상태를 횡방향으로 바라본 형태로 보여주는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 1은 수중 상태만을 보여주고 있고 도 2은 도 1과 달리 수면까지 모두 보여주고 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 터널모듈의 시공이 완료된 구간의 끝단 즉, 기(旣)시공 본체부(100)의 전방단부에는 런칭 거더(1)가 이동가능하게 설치된다. 런칭 거더(1)는 내부 공간을 가지는 구조체로서, 런칭 거더(1)의 후방단부는 기시공 본체부(100)의 전방단부에 결합 설치되는데, 도면에 예시된 것처럼 기시공 본체부(100)의 전방 단부가 런칭 거더(1)의 후방단부를 통해서 런칭 거더(1)의 내부 공간으로 삽입되도록 런칭 거더(1)가 기시공 본체부(100)의 단부에 설치될 수 있다. 런칭 거더(1)가 기시공 본체부(100)의 단부에 결합 설치됨에 있어서, 런칭 거더(1)의 후방 단부에는 변환결합장치가 구비되어, 변환결합장치의 작동에 의해 기시공 본체부(100)의 전방 단부를 감싸고 있는 런칭 거더(1)의 후방 단부가 조여지도록 체결되어 런칭 거더(1)가 "이동불능 상태"로 고정되거나 또는 체결이 해제되어 런칭 거더(1)가 전방으로 "이동가능 상태"로 되는 방식이 적용된다. 위와 같은 방식으로 런칭 거더(1)를 이동가능하게 기시공 본체(100)에 결합 설치하도록 작동하는 변환결합장치는 공지 기술을 이용하여 다양한 형태로 구현할 수 있다.

기시공 본체부(100)는 고정 케이블(3)에 의해 테더링되어 있다. 기시공 본체부(100)의 전방에는 새롭게 연결 설치될 신규 터널모듈을 테더링하기 위한 또다른 고정 케이블(3)이 수중 지반에 고정 설치되어 있으며, 신규 터널모듈의 테더링을 위한 고정 케이블(3)의 상단에는 마감블럭(4)이 구비되어 있다. 도 1 및 도 2에서는 마감블럭(4)이 런칭 거더(1)에 포개진 형태로 도시되어 있지만, 실제로는 마감블럭(4)이 런칭 거더(1)에 결합되는 것은 아니고 단순히 런칭 거더(1)의 횡방향 양측에 위치하고 있기 때문에 이와 같이 포개진 형태로 도시되었을 뿐이다. 고정 케이블(3)의 하단은 수중 지반(300)에 고정되어 있다.

고정 케이블(3)의 상단에 마감블럭(4)을 구비함에 있어서, 고정 케이블(3)이 마감블럭(4)을 수밀하게 관통하는 형태가 될 수 있다. 이 경우, 후술하는 것처럼 신규 터널모듈(200)에 마감블럭(4)을 결합한 후, 신규 터널모듈(200)의 내부에서 고정 케이블(3)의 길이를 조정함으로써 고정 케이블(3)에 도입되는 장력을 조절하는 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 된다.

마감블럭(4)에는 가이드 체인(5)이 연결되어 있는데, 도 2에 예시된 것처럼 가이드 체인(5)의 상단에 부표(51)를 결합 설치하여 부표(51)가 수면에 부유하게 만들게 된다. 부표(51)에 의해 가이드 체인(5)의 상단부가 수면 또는 수면 부근에 위치하게 되므로, 부표(51)와 가이드 체인(5)을 이용하여 마감블럭(4)의 위치를 쉽게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 유도선(6)과 가이드 체인(5) 간의 연결 작업을 수면에서 쉽게 수행할 수 있게 된다.

신규 터널모듈(200)은 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되거나 또는 현장 타설 콘크리트 부재로 제작된다. 즉, 신규 터널모듈(200)은 차량이나 사람이 통행할 수 있는 중공(中空)을 가지도록 육상 내지 선박 위에서 함체(函體) 형태의 프리캐스트 콘크리트 부재로 사전 제작되어 런칭 거더(1)의 내부로 반입될 수도 있고, 이와 달리 런칭 거더(1)의 내부에서 현장 타설 콘크리트에 의해 함체 형태로 제작될 수도 있는 것이다.

도 3에는 런칭 거더(1) 내부에 신규 터널모듈(200)이 위치한 상태를 종방향으로 바라본 형태로 보여주는 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다. 신규 터널모듈(200)의 횡방향 양측에는 수면으로 상승하게 부유하게 될 상승 부유재(60)가 설치되어 있으며 상승 부유재(60)에는 유도선(誘導線)(6)이 연결되어 있다. 신규 터널모듈(200)의 중공 내부에는 권취기(M)가 구비되어 있고 유도선(6)은 권취기(M)에 감겨 있으며 상승 부유재(60)는 신규 터널모듈(200)의 외부 측면에 밀착되어 있다. 상승 부유재(60)는 작업자의 원격 조작 등에 의해 신규 터널모듈(200)로 분리될 수 있고, 신규 터널모듈(200)로부터 분리된 상승 부유재(60)는 수면으로 상승하여 부유하게 된다. 상승 부유재(60)는 경량의 재료로 이루어질 수도 있고, 작업자의 별도의 조작에 의해 또는 신규 터널모듈(200)로부터 분리되었을 때 자동적으로 팽창하여 수면으로 부유하게 되는 부재로 이루어질 수도 있다. 후술하는 것처럼 테더링할 때 마감블럭(4)을 신규 터널모듈(200)에 일체로 결합하여 테더링하게 되는데, 도면에 예시된 것처럼 신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)이 밀착되는 부분에는 오목홈부(20)가 형성되고, 상승 부유재(60)가 오목홈부(20)에 삽입된 상태로 구비될 수 있다.

런칭 거더(1) 내에서 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)의 전방 단부에 접합하는 작업을 수행하여 기시공 본체부(100)와 신규 터널모듈(200)을 일체화시킨 후에는 런칭 거더(1)를 전방으로 이동시킨다. 도 4에는 도 1의 상태에 후속하여 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)에 결합한 후 런칭 거더(1)를 전진 이동시킨 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 것처럼 신규 터널모듈(200)의 설치 후 런칭 거더(1)가 전방 이동하게 되면 신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)이 결합될 위치와 상승 부유재(60)는 수중에 노출된다. 이러한 상태에서 상승 부유재(60)를 신규 터널모듈(200)에서 분리시켜 수면으로 상승시킨다. 상승 부유재(60)가 수면으로 상승할 때, 유도선(6)이 권취기(M)로부터 풀리게 되고 상승 부유재(60)는 여전히 유도선(6)과 결합된 상태를 유지한다. 도 5에는 상승 부유재(60)가 수면으로 상승하여 수면 또는 수면 부근에 부유하고 있는 상태를 보여주는 도 4의 상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 5에서 마감블럭(4)은 아직 신규 터널모듈(200)에 결합되어 있지 않다.

도 6에는 유도선(6)과 가이드 체인(5)을 연결하는 상태를 종방향 단면 형태로 보여주기 위한 도면으로서, 신규 터널모듈(200)에서 오목홈부(20)가 형성되어 있는 위치에 해당하는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다. 도 6에서 일측의 부유재(60)의 경우는, 유도선(6)이 부유재(60)로부터 분리되어 가이드 체인(5)과 연결된 것으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것처럼 가이드 체인(5)이 연결된 부표(51)와, 유도선(6)이 연결된 상승 부유재(60)가 수면 또는 그 부근에 부유한 상태에 후속하여 상승 부유재(60)에 연결되어 있던 유도선(6)을 가이드 체인(5)과 연결한다. 즉, 작업자는 부표(51)에 접근하여 가이드 체인(5)으로부터 부표(51)를 제거하고 유도선(6)의 단부에서 상승 부유재(60)를 제거하여 유도선(6)과 가이드 체인(5)을 연결하는 것이다.

이와 같이 유도선(6)과 가이드 체인(5)을 연결하고 상승 부유재(60)와 부표(51)를 제거하는 작업이 완료된 후에는, 권취기(M)를 작동시켜서 유도선(6)을 감아서 그 길이를 줄이게 된다. 유도선(6)과 가이드 체인(5)이 신규 터널모듈(200) 내부로 당겨지면서 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)의 횡방향 측면에 접근하여 밀착된다. 도 7에는 유도선(6)과 가이드 체인(5)이 감기면서 길이가 줄어들어서 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)의 횡방향 측면에 접근하는 상태를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다.

마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)의 횡방향 양측에 충분히 접근하면 마감블럭(4)을 신규 터널모듈(200)에 고정 결합하는 작업을 수행한다. 도 8에는 도 7의 상태에 후속하여 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)에 고정 결합되어 신규 터널모듈(200)이 고정 케이블(3)에 의해 테더링된 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 것처럼 하단이 수중 지반에 고정되어 있는 고정 케이블(3)에 구비되어 있는 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)에 견고하게 결합되어 일체화되면, 기시공 본체부(100)에 새로 설치된 신규 터널모듈(200)은 마감블럭(4)과 및 그에 결합된 고정 케이블(3)에 의해 매우 안정적으로 테더링된 상태가 된다. 이렇게 설치된 신규 터널모듈(200)은 이제 새로운 기시공 본체부가 되는 것이며, 전방 전진하여 있는 런칭 거더(1)를 이용하여 새로운 터널모듈을 다시 준비하여 위와 같은 방식으로 접합하며 마감블럭(4)을 터널모듈에 일체로 결합하여 테더링하는 과정을 반복 수행함으로써 수중터널을 구축하게 된다.

본 발명에서는 고정 케이블(3)을 이용하여 신규 터널모듈(200)을 테더링하기 위하여 마감블럭(4)을 신규 터널모듈(200)에 수밀하게 결합 고정하는 작업을 신규 터널모듈(200)의 내부에서 수행할 수 있으며, 그에 따라 작업이 수월하게 이루어질 수 있고 시공 효율이 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

도 9에는 고정 케이블(3)의 상부에 구비된 마감블럭(4)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9에 도시된 마감블럭(4)의 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 도 11에는 신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)이 결합되는 오목홈부(20)를 상세히 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 11은 아직 오목홈부(20)에 마감블럭(4)이 결합되어 있지 않은 상태를 보여준다.

도 12의 (a)에는 오목홈부(20)에서 도 11에 표시된 화살표 E-E에 따른 개략적인 신규 터널모듈(200)의 부분 단면도가 도시되어 있고, 도 12의 (b)에는 오목홈부(20)에서 이에 직교하는 방향인 화살표 F-F에 따른 개략적인 신규 터널모듈(200)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 도 13에는 이와 같이 신규 터널모듈(200)이 고정 케이블(3)에 의해 테더링된 상태일 때의 마감블럭(4)과 오목홈부(20)의 결합 상태를 보여주는 도 12의 (a)에 대응되는 개략적인 신규 터널모듈(200)의 부분 단면도가 도시되어 있다.

앞서 언급한 것처럼 상승 부유재(60)는 신규 터널모듈(200)의 외부에 구비되고, 상승 부유재(60)에는 유도선(6)이 연결되어 있으며, 유도선(6)은 신규 터널모듈(200) 내에는 구비된 권취기(M)에 감겨 있으므로 신규 터널모듈(200)에는 유도선(6)이 관통하게 될 구멍이 형성된다. 또한 테더링되는 과정에서 마감블럭(4)의 가이드 체인(5)도 신규 터널모듈(200)을 관통하여 권취기(M)에 감겨진다. 높은 수압에서도 수중터널의 내부가 수밀한 건식 공간을 유지하기 위해서는 신규 터널모듈에 형성된 구멍이 완전하게 밀봉될 필요가 있다. 또한 신규 터널모듈(200)의 안정적인 테더링을 위해서는 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)에 견고하게 결합되어야 하며, 이를 위해서 마감블럭(4)은 신규 터널모듈(200)과 밀착하여 결합될 필요가 있다.

이를 위하여 앞서 설명한 것처럼 본 발명에서 신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)의 상면이 밀착되는 부분에는 오목홈부(20)가 형성될 수 있다. 도면에 도시된 것처럼 신규 터널모듈(200)의 두께 일부가 줄어들어서 오목하게 파여 있는 오목홈부(20)가 형성되는 것이다. 따라서 마감블럭(4)은 상단의 일부가 오목홈부(20)의 오목한 형상에 정확하게 끼워져서 오목홈부(20)를 채우게 되며, 마감블럭(4)의 상면은 오목홈부(20)의 평평한 바닥면에 밀착하게 된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 오목홈부(20)는 평평한 바닥면과, 상기 바닥면을 둘러싸는 경사면으로 이루어져서 신규 터널모듈의 두께 깊이로 갈수록 단면적이 작아지는 다각 뿔대 형태의 오목한 형상을 가지고 있는 바, 오목홈부(20)에 끼워지는 마감블럭(4)의 상부 역시 이에 정확하게 부합되도록 평평한 정면과 경사진 측면을 가지는 형태로 이루어진다.

마감블럭(4)은 고정 케이블(3)의 상단에 구비되는데, 도면의 실시예의 경우, 마감블럭(4)에는 중앙관통공(42)이 형성되어 있어서, 고정 케이블(3)은 중앙관통공(42)에 삽입되어 마감블럭(4)을 관통하고, 마감블럭(3)의 상면 밖으로 돌출된 고정 케이블(3)의 단부에는 체결마감재(33)가 결합되어 있는 구성을 가지고 있다. 도면에는 도시를 생략하였지만, 마감블럭(4)의 하면에는 마감블럭(4)이 고정 케이블(3)을 따라 하강하지 못하게 하는 스톱퍼가 설치될 수도 있다. 이와 같이 고정 케이블(3)이 마감블럭(4)을 관통하는 형태로 마감블럭(4)이 고정 케이블(3)에 구비되는 경우, 후술하는 바와 같이 고정 케이블(3)을 신규 터널모듈(200)의 내부에서 긴장하여 그 단부를 정착하는 것이 용이하며, 그에 따라 고정 케이블(3)에 의한 신규 터널모듈의 테더링을 더욱 견고하고 안정적으로 이룰 수 있게 되는 장점이 발휘된다. 특히, 이러한 구성에서는 필요할 때 고정 케이블(3)의 길이를 조정할 수 있게 되는 장점이 있다. 그러나 마감블럭(4)을 고정 케이블(3)에 결합하는 방식은 위와 같은 구성에 한정되지 않으며, 용접이나 매립 압착 등과 같이 기타 다양한 방식을 이용할 수도 있다.

마감블럭(4)의 상면에는 결합볼트(40)가 돌출된 형태로 일체 구비되어 있다. 결합볼트(40)는 복수개로 구비될 수 있다. 또한 마감블럭(4)에는 가이드 체인(5)이 연결 구비된다. 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이 마감블럭(4)의 상면이 밀착하게 되는 오목홈부(20)의 평평한 바닥면에는 결합볼트(40)가 삽입 관통되는 볼트공(22)이 형성되는데, 도면에 예시된 것처럼 가이드 체인(5)의 하단을 결합볼트(40)의 단부에 결합하게 되면, 볼트공(22)을 가이드 체인(5)이 관통하는 구멍으로도 활용할 수 있게 되며, 그에 따라 가이드 체인(5)이 관통할 구멍을 별도로 신규 터널모듈(200)에 형성할 필요가 없으며 신규 터널모듈(200)에 형성해야 하는 구멍의 수를 줄일 수 있다. 물론 가이드 체인(5)의 하단이 마감블록(4)의 상면에서 임의 위치에 결합되어 있는 경우에는 가이드 체인(5)이 관통할 구멍이 오목홈부(20)에 추가로 관통 형성된다. 오목홈부(20)의 바닥면에는 고정 케이블(3)이 삽입되는 케이블관통공(23)이 관통 형성되어 있다.

도 8을 참조하여 설명한 것처럼, 신규 터널모듈(200)이 고정 케이블(3)에 의해 테더링될 때 마감블럭(4)은 신규 터널모듈(200)에 밀착되는데, 구체적으로 마감블럭(4)의 상부가 오목홈부(20) 내에 위치하여 완전히 밀착된다. 이 때, 결합볼트(40)는 신규 터널모듈(200)을 관통하도록 볼트공(22)에 삽입되어 단부가 신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출된다. 이렇게 돌출된 결합볼트(40)에 너트부재(44)가 체결됨으로써 견고하게 고정된다. 고정 케이블(3)과 체결마감재(33)는 케이블관통공(23)에 단순히 삽입되어 위치할 수도 있지만, 고정 케이블(3)의 단부 역시 케이블관통공(23)을 지나서 신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출될 수 있다. 마감블럭(4)의 상면 밖으로 돌출된 고정 케이블(3)의 단부에 체결마감재(33)가 임시로 결합되어 있는 경우, 고정 케이블(3)이 케이블관통공(23)에 삽입되었을 때 체결마감재(33)도 케이블관통공(23) 내에 위치하게 된다.

고정 케이블(3)의 단부가 케이블관통공(23)을 지나서 신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출된 경우, 고정 케이블(3)의 돌출된 단부에 단순한 체결부재(43)를 체결하여 고정 케이블(3)을 고정시킬 수도 있지만, 고정 케이블(3)의 단부를 긴장장치 등으로 물어서 당긴 후 정착장치를 고정 케이블(3)의 단부에 체결하여 정착시킴으로써 고정 케이블(3)에 긴장력을 도입하는 것도 바람직하다. 이와 같이 고정 케이블(3)에 긴장력이 도입되는 경우에는 더욱 견고하고 안정적으로 신규 터널모듈(200)을 테더링시킬 수 있게 된다.

무엇보다도 위와 같은 구성에서는 마감블럭(4)의 상부의 볼록한 부분 전체가 오목홈부(20)의 오목한 내면 전체에 완전히 밀착되며, 그에 따라 우수한 수밀성이 발휘된다는 장점이 있다. 또한 위에서 설명한 결합볼트(40)에 너트부재(44)를 체결하는 작업, 고정 케이블(3)의 단부에 체결부재(43)를 체결하여 고정시키거나 고정 케이블(3)을 긴장하여 정착하는 작업을 신규 터널모듈(200)의 내부에서 수행하게 되는 바, 신규 터널모듈(200) 외부의 고압 환경으로 잠수 인력을 투입하지 않거나 적어도 최소화시킬 수 있게 되고, 그만큼 안전사고 발생 위험을 줄이고 시간 및 비용을 절감할 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

도 14에는 고정 케이블(3)이 서로 교차된 상태로 신규 터널모듈(200)이 테더링되어 있는 실시예에 대한 도 8에 대응되는 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다. 신규 터널모듈(200)을 고정 케이블(3)에 의해 테더링을 함에 있어서, 도 8에 도시된 것처럼 한 쌍의 마감블럭(4)을 각각 신규 터널모듈(200)의 양측에 결합하여 한 쌍의 고정 케이블(3)이 서로 교차하지 않고 신규 터널모듈(200)의 양측에 위치하게 할 수도 있지만, 이와 달리 도 14에 도시된 것처럼 고정 케이블(3)이 서로 교차된 상태로 설치되어 신규 터널모듈(200)이 테더링될 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서 런칭 거더(1)를 이용하여 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)에 결합 설치함에 있어서, 신규 터널모듈(200)이 프리캐스트 콘크리트 부재로 만들어진 경우에는, 다음에서 설명하는 것처럼 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더의 내부로 반입한 후 런칭 거더(1)를 반력지지점으로 삼아서 신규 터널모듈을 후방으로 밀어서 기시공 본체부의 단부에 결합하고, 새로 결합된 신규 터널모듈을 새로운 반력지지점으로 삼아서 런칭 거더를 전방으로 전진시키며, 전진된 런칭 거더에 또다시 프리캐스트 부재로 제작된 새로운 신규 터널모듈을 반입하여 상기한 과정을 반복 수행함으로써 수중터널을 시공할 수도 있다.

도 15에는 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더(1)의 내부로 반입하기 위하여 개방구(15)가 형성된 런칭 거더(1)가 기(旣)시공 본체부(100)의 전방단부에 설치되어 있는 상태를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 16에는 런칭 거더(1)가 설치된 상태에 대한 개략적인 종방향의 측면도 및 단면도가 도시되어 있는데, 도 16의 (a)에는 도 1의 화살표 R 방향 즉, 종방향 후방으로 바라본 개략적인 측면도가 도시되어 있고, 도 16의 (b)에는 도 15의 화살표 K-K에 따른 종방향의 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 16의 (c)에는 도 15의 화살표 G-G에 따른 종방향의 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 16의 (d)에는 도 15의 화살표 H-H에 따른 종방향의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 16의 (a), (b), (c) 및 (d)는 모두 마감블럭(4)이 결합되는 위치가 아닌 곳에서의 측면도와 단면도이므로, 마감블럭(4) 및 이와 관련하여 테더링되는 구성은 도시되어 있지 않다.

도 17에는 런칭 거더(1)의 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있는데, 도 17의 (a)에는 런칭 거더(1)가 기시공 본체부(100)의 전방단부에 결합되지 않은 상태에서 도 16의 (a)의 화살표 J-J에 따른 횡방향으로의 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있고, 도 17의 (b)에는 런칭 거더(1)가 기시공 본체부(100)의 전방단부에 결합된 상태에서 도 17의 (a)의 화살표 J-J에 따른 횡방향으로의 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있다. 도 18에는 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되어 이송되어 온 신규 터널모듈(200)이 런칭 거더(1)의 내부에 반입되는 것을 보여주는 도 17의 (b)에 대응되는 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있다.

앞서 설명하였듯이, 기시공 본체부(100)의 전방 단부가 런칭 거더(1)의 내부 공간으로 삽입되도록 런칭 거더(1)가 기시공 본체부(100)의 단부에 설치되며, 변환결합장치의 작동에 의해 런치 거더(1)는 "이동불능 상태"와 "이동가능 상태"로 상호 변환되도록 기시공 본체부(100)의 단부에 결합된다. 이와 같이 런칭 거더(1)의 후방단부가 기시공 본체부(100)의 전방 단부에 강하게 결합되거나 또는 결합이 느슨해져서 이동가능한 상태로 만들기 위한 변환결합장치가 도 16에서 부재번호 210으로 표시되어 있다. 런칭 거더(1)의 이동가능 상태/ 이동불능 상태로의 변환이 이루어지게 하는 변환결합장치(210)는 공지의 기술로서 제작할 수 있는 것이므로 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 15에 도시된 것처럼 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더(1)의 내부로 반입하기 위하여 런칭 거더(1)에는 개방구(15)가 형성되어 있다. 따라서 프리캐스트 부재로 제작되어 현장으로 이송된 신규 터널모듈(200)은 개방구(15)를 통해서 런칭 거더(1)의 내부로 반입된다. 런칭 거더(1)의 내부에는 압입견인장치(30)가 설치되어 있다. 필요에 따라서는 새로 반입된 신규 터널모듈(200)이 용이하게 후방으로 용이하게 움직일 수 있게 하는 이동가이드(2)가 설치될 수도 있다. 이동가이드(2)는 반입된 신규 터널모듈(200)이 후방으로 용이하게 움직이도록 가이드하는 부재로서, 도면에 예시된 실시예의 경우, 이동가이드(2)는 하부에 구름 바퀴가 구비된 거치판의 형태로 이루어져서 런칭 거더(1)의 바닥면 위에 놓이는 구성을 가지고 있다. 따라서 이 경우 신규 터널모듈(200)은 이동가이드(2)의 거치판 위에 놓이게 된다. 그러나 이동가이드(2)는 이와 같이 구름 바퀴를 가지는 거치판의 형태에 한정되지 않는다. 이동가이드(2)는 신규 터널모듈(200)이 놓여서 쉽게 미끄러질 수 있도록 런칭 거더(1)의 바닥면에 설치되는 레일 형태로 이루어질 수도 있으며, 신규 터널모듈(200)을 용이하게 후방 이동시킬 수 있는 기타 다양한 형태로 구현되어 런칭 거더(1) 내에 구비될 수 있다.

압입견인장치(30)는, 신규 터널모듈(200)이 런칭 거더(1)의 내부 공간으로 반입되어 기시공 본체부(100)의 전방에 정렬되면 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)에 접합시키기 위하여 후방으로 밀어주는 장치이다. 압입견인장치(30)는 신규 터널모듈(200)이 기시공 본체부(100)에 일체로 결합된 후 런칭 거더(1)가 전방으로 전진하게 만드는 기능을 하는 장치이기도 하다. 압입견인장치(30)는, 런칭 거더(1)에 고정 설치되며 종방향으로 소정 길이로 연장되어 있는 래크(rack) 부재(31), 상기 래크 부재(31)와 "래크 앤드 피니언(rack and pinion)" 구조로 맞물려서 종방향으로 진퇴하는 피니언(pinion) 부재(32), 및 후방을 향하여 연장되어 있으며 새로 반입되는 신규 터널모듈(200)과 분리가능하게 체결되는 체결아암(33)을 포함한다. 압입견인장치(30)의 구성에 대해서는 후속하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 19 및 도 20에는 각각 본 발명의 상기한 실시예에 따른 시공방법에 따라 프리캐스트 부재로 제작된 신규 터널모듈(200)을 런칭 거더(1)의 내부로 반입한 후 신규 터널모듈(200)을 후방으로 밀어서 기시공 본체부(100)에 결합하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 18에 대응되는 개략적인 반단면 사시도가 도시되어 있다. 도 21에는 도 20에 도시된 상태에 대한 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있다. 도 21에서는 편의상 런칭 거더(1)가 설치되어 있는 부분만을 확대하여 도시하였는데, 특히 기(旣)시공 본체부(100) 및 신규 터널모듈(200)은 단면이 아닌 외부 측면이 보이는 형태로 도시되어 있지만 런칭 거더(1)는 그 내부 공간이 보이도록 단면형태로 도시하였다.

기시공 본체부(100)의 전방단부에 런칭 거더(1)가 결합 설치된 상태에서, 도 18에 도시된 것처럼 공장에서 사전 제작되어 현장으로 이송된 신규 터널모듈(200)을 개방구(15)를 통해서 런칭 거더(1)의 내부로 반입하여 도 19에 도시된 것처럼 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)의 전방에 정렬하여 배치한다. 이 때, 신규 터널모듈(200)의 이동을 보조하는 이동가이드(2)가 구비되어 있는 경우에는 신규 터널모듈(200)을 이동가이드(2) 위에 거치한다.

체결아암(33)이 신규 터널모듈(200)과 분리가능하게 체결되도록 하기 위하여, 신규 터널모듈(200)의 전방단부에는 아암체결지그(34)가 구비될 수 있는데, 이 경우 아암체결지그(34)는 신규 터널모듈(200)을 수중으로 반입하기 전에 미리 설치한다. 신규 터널모듈(200)을 런칭 거더(1)의 내부로 반입할 때에는, 도면에 예시되지 않았지만 인양와이어를 신규 터널모듈(200)에 연결하고 런칭 거더(1)의 내부에서 인양와이어를 감아서 당기는 방식을 이용할 수 있다. 물론 본 발명이 이러한 방법에 한정되는 것은 아니다.

후속하여 도 20에 도시된 것처럼 래크 부재(31)와 결합되어 있던 피니언 부재(32)를 후방으로 움직여서 신규 터널모듈(200)의 전방단부에 접근시키고 체결아암(33)을 아암체결지그(34)와 체결시킨다. 체결아암(33)은 피니언 부재(32)와 일체를 이루어서 종방향으로 함께 움직이는데, 도면에 도시된 실시예의 경우, 피니언 부재(32)는 대차의 바퀴형태로 구비되고, 체결아암(33)은 회전하게 되는 회전아암의 형태로 구성되어 대차에 결합되어 있다. 아암체결지그(34)를 고리 형태의 부재로 제작하여 신규 터널모듈(200)의 전방단부에 고정설치하고, 체결아암(33)의 단부를 아암체결지그(34)의 고리 형태와 맞물리는 형태로 제작하여 체결아암(33)과 아암체결지그(34)를 결합 및 분리가 용이하도록 체결할 수 있다.

도 22 내지 도 24에는 도 21에 도시된 상태에 후속하여 진행되는 일련의 과정을 순차적으로 보여주는 도 21에 대응되는 개략적인 횡방향 측단면도가 도시되어 있다. 체결아암(33)과 아암체결지그(34)가 체결된 후에는, 기시공 본체부(100)의 단부를 향하여 신규 터널모듈(200)을 밀어서 움직이는 신규 터널모듈의 접합작업을 수행하게 된다. 도 23에 도시된 것처럼 체결아암(33)이 아암체결지그(34)와 체결된 상태에서 피니언 부재(32)를 화살표 B로 표시된 제1방향으로 회전구동시키면 피니언 부재(32)는 래크 부재(31) 위에서 후방으로 움직이게 된다. 도 23에서 점선은 피니언 부재(32)가 이동하기 전의 상태를 도시한 것이다. 이와 같이 피니언 부재(32)가 후방으로 이동할 때, 런칭 거더(1)는 이미 이동이 불가능하도록 기시공 본체부(100)의 전방단부에 견고하게 결합되어 있고 래크 부재(31)는 런칭 거더(1)에 일체로 고정되어 있는 상태이다. 따라서 체결아암(33)이 아암체결지그(34)와 체결된 상태에서 피니언 부재(32)를 제1방향으로 회전구동시키면 런칭 거더(1) 자체가 반력지지점으로 작용하게 되어 피니언 부재(32)는 래크 부재(31)를 따라 후방으로 움직이면서 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)의 전방단부 쪽으로 밀어주게 된다. 신규 터널모듈(200)이 이동가이드(2) 위에 놓여 있는 경우에는 신규 터널모듈(200)을 매우 용이하게 후방으로 밀어줄 수 있다.

피니언 부재(32)의 후방 이동에 의해 신규 터널모듈(200)을 후방으로 밀어주면 정확한 위치에서 신규 터널모듈(200)의 후방단부가 기시공 본체부(100)의 전방단부에 서로 접하게 된다. 후속하여 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)와 수밀하게 연결 접합하는 작업을 수행함으로써 기시공 본체부(100)와 신규 터널모듈(200)을 일체화시키게 된다.

기시공 본체부(100)와 신규 터널모듈(200)이 일체화된 후에는, 런칭 거더(1)와 기시공 본체부(100) 간의 체결상태를 해제하여 런칭 거더(1)를 이동가능 상태로 만들고 런칭 거더(1)를 전방으로 움직이는 런칭 거더(1)의 전방 전진작업을 진행한다. 구체적으로 런칭 거더(1)를 이동가능 상태로 만든 후 체결아암(33)이 신규 터널모듈(200)의 아암체결지그(34)와 여전히 체결되어 있는 상태에서 피니언 부재(32)를 제1방향으로 다시 회전구동시킨다. 즉, 신규 터널모듈(200)을 후방으로 밀어줄 때와 마찬가지로 피니언 부재(32)를 화살표 B로 표시된 제1방향으로 계속 회전시키는 것이다.

기시공 본체부(100)와 신규 터널모듈(200)이 일체화되어 있고 체결아암(33)이 신규 터널모듈(200)의 아암체결지그(34)와 여전히 체결되어 있으므로, 피니언 부재(32)가 제1방향으로 회전하더라도 피니언 부재(32)는 더 이상 후방이동하지 못한다. 반면에 피니언 부재(32)가 제1방향으로 회전함으로써 발생하는 반력은 체결아암(33)을 통해서 신규 터널모듈(200) 및 기시공 본체부(100)로 전달된다. 즉, 일체화되어 있는 기시공 본체부(100)와 신규 터널모듈(200)가, 런칭 거더(1)의 전방 전진시 발생하는 반력에 대한 새로운 반력지지점이 되는 것이다. 따라서 후방으로 움직일 수 없는 상태의 피니언 부재(32)가 계속하여 제1방향으로 회전구동하게 되면, 그로 인하여 반력이 발생하게 되어 피니언 부재(32)와 결합된 래크 부재(31)가 전방으로 전진하게 되고 그에 따라 래크 부재(31)가 고정되어 있는 런칭 거더(1) 역시 도 9에 도시된 것처럼 전방으로 이동하게 된다. 도 23에서 점선은 런칭 거더(1)가 이동하기 전의 상태를 도시한 것이다.

이와 같이 피니언 부재(32)의 계속적인 제1방향 회전구동에 의해 런칭 거더(1)가 전방으로 필요한 거리만큼 전진한 후에는, 체결아암(33)과 아암체결지그(34)의 체결을 해제하여 체결아암(33)을 아암체결지그(34)와 분리시키고, 피니언 부재(32)를 앞서 설명한 제1방향과는 반대되는 제2방향(도면에서 화살표 D로 표시된 방향)으로 회전구동시켜서 도 24에 도시된 것처럼 피니언 부재(32)와 체결아암(33)을 전방으로 이동시킨다. 즉, 피니언 부재(32)와 체결아암(33)을 프리캐스트 부재로 제작된 새로운 신규 터널모듈을 수용할 수 있는 위치로 이동시키는 것이다.

이러한 작업이 완료되면 다시 도 18 내지 도 24과 관련하여 위에서 설명한 작업을 반복함으로써, 새로운 신규 터널모듈을 순차적으로 일체 조립 결합함으로써 수중터널을 시공한다. 즉, 아암체결지그가 구비되어 있도록 제작된 새로운 신규 터널모듈을 런칭 거더의 개방구를 통해서 반입하고, 체결아암을 아암체결지그와 체결하고, 피니언 부재의 제1방향 회전구동에 의해 새로운 신규 터널모듈을 후방으로 밀어서 수밀하게 일체 결합하며, 다시 런칭 거더를 이동가능 상태로 만들고 피니언 부재의 회전구동에 의해 런칭 거더를 전진시키고, 체결아암과 피니언 부재를 다시 원래 위치(또다른 신규 터널모듈을 수용할 수 있는 위치)로 복원시키는 과정을 반복하게 되는 것이다.

도 25 및 도 26에는 본 발명의 일 실시예에 따라 압입견인장치(30)가 신규 터널모듈(200)에 결합되는 것을 순차적으로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 27에는 압입견인장치(30)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 것처럼 본 발명에서 압입견인장치(30)는, 래크(rack) 부재(31)와 피니언 부재(32), 그리고 체결아암(33)을 포함한다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 상면에 톱니 기어가 형성되어 있는 래크 부재(31)는 종방향으로 연장된 2개가 나란하게 구비되어 있고, 각각의 래크 부재(31)에는 톱니 기어가 형성된 휠(wheel) 형태의 피니언 부재(32)가 "래크 앤드 피니언(rack and pinion)" 구조로 맞물려서 설치되어 있다. 특히, 도면에 도시된 실시예에서는 피니언 부재(32)가 대차(차량)에 바퀴 형태로 탑재되어 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 체결아암(33)은 회전에 의해 아암체결지그(34)와 분리가능하게 체결되는 "회전아암"의 형태로 이루어져 있다. 도면에서 부재번호 320은 체결아암(33)의 회전을 위하여 대차에 구비되는 암회전축(320)이고, 부재번호 340은 체결아암(33)을 회전시키기 위한 회전구동장치(340)이다. 이러한 구성에서는 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한 것처럼 새로운 신규 터널모듈(100)이 런칭 거더(1)의 개방구(15)를 통해서 런칭 거더(1)의 내부로 반입되면 피니언 부재(32)를 신규 터널모듈(200)의 전방단부에 접근시키고 체결아암(33)을 회전시켜서 아암체결지그(34)와 체결시키게 된다. 위에서 설명한 내용은 본 발명의 압입견인장치(30)을 구체적으로 구현하는 방안의 일예이며 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

위에서 설명한 본 발명의 실시예에서는, 기시공 본체부(100)의 단부에 런칭 거더(1)를 설치하여 프리캐스트 부재로 제작된 새로운 신규 터널모듈을 기시공 본체부(100)에 결합하고, 런칭 거더(1)를 전방으로 순차적으로 이동해가면서 이러한 신규 터널모듈의 연결 구축을 반복 수행하여 수중터널을 시공하게 되는 바, 이러한 본 발명은 수중터널이 진행해가는 노선이 곡선형태인 경우에도 매우 효과적으로 적용하여 사용할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에서는 수중터널이 진행해가는 노선의 방향 및 위치에 맞추어서 런칭 거더(1)를 정확히 설치하게 되므로 시공오차를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공장에서 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더(1)의 내부에서 신속하게 연결 결합하게 되므로 시공효율성도 크게 향상되며, 그에 따라 전체적인 수중터널의 시공기간 단축 및 시공비 절감의 효과를 발휘하게 된다.

또한 신규 터널모듈을 순차적으로 압출시키는 종래 기술의 경우, 신규 터널모듈의 압출을 위하여 가력장치, 반력벽 등을 설치하여야 하며, 압출이 진행됨에 따라 가력용량이 커져야 하지만, 위와 같은 본 발명의 실시예에서는 공장 제작된 신규 터널모듈을 런칭 거더(1) 내에서 연결하면 충분하므로, 가력장치, 반력벽 등의 설치를 생략하거나 또는 적어도 그 규모를 축소시킬 수 있게 되며, 그에 따라 그만큼 장비의 운용비용 등을 절감할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

1: 런칭 거더
2: 이동가이드
3: 고정 케이블
4: 마감블럭
5: 가이드 체인
15: 개방구
30: 압입견인장치
31: 래크 부재
32: 피니언 부재
33: 체결아암
34: 아암체결지그
100: 기시공 본체부
200: 신규 터널모듈

Claims (6)

1. 기시공 본체부(100)의 전방단부에 런칭 거더(1)를 결합 설치하고 런칭 거더(1)를 전방 이동시켜가면서 기시공 본체부(100)의 단부에 신규 터널모듈(200)을 순차적으로 결합 설치하고 테더링하는 작업을 반복 수행하여 수중터널을 시공하는 방법으로서,
   상단에 마감블럭(4)이 구비되어 있는 고정 케이블(3)이 기시공 본체부(100)의 전방에서 수중 지반에 고정 설치되어 있고, 마감블럭(4)에는 가이드 체인(5)이 연결되어 있고, 가이드 체인(5)의 상단에는 부표(51)가 설치되어 부표(51)가 부유되어 있으며;
   신규 터널모듈(200)로부터 분리되면 수면으로 부유하게 되는 상승 부유재(60)가 신규 터널모듈(200)에 구비되어 있고, 상승 부유재(60)에는 유도선(6)이 연결되어 있고, 유도선(6)의 단부는 마감블럭(4)이 결합될 위치를 관통하여 신규 터널모듈(200)의 내부와 연결되어 있으며;
   런칭 거더(1) 내에서 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)에 일체로 접합하는 단계;
   런칭 거더(1)를 전진시켜서 상승 부유재(60)가 수중에 노출되고 신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)이 결합될 위치가 수중에 노출되면, 상승 부유재(60)를 신규 터널모듈(200)에서 분리시켜 부유하게 만드는 단계;
   상승 부유재(60)와 부표(51)를 각각 유도선(6)과 가이드 체인(5)으로부터 분리시키고 유도선(6)과 가이드 체인(5)을 서로 연결하는 단계; 및
   신규 터널모듈(200)의 내부에서 유도선(6)을 당겨서, 유도선(6)과 가이드 체인(5)의 길이를 줄임으로써 마감블럭(4)을 신규 터널모듈(200)의 횡방향 측면에 접근시킨 후 마감블럭(4)을 신규 터널모듈(200)에 일체로 결합하여 신규 터널모듈(200)을 고정 케이블(3)에 의해 고정시킴으로써 신규 터널모듈(200)을 테더링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
2. 제1항에 있어서,
   신규 터널모듈(200)은 프리캐스트 콘크리트 부재로 사전 제작된 것이며;
   런칭 거더(1)에는 신규 터널모듈(200)을 런칭 거더(1)의 내부로 반입하기 위한 개방구(15)가 형성되어 있으며;
   런칭 거더(1) 내에는 압입견인장치(30)가 구비되어 있는데, 압입견인장치(30)는 종방향으로 연장되어 런칭 거더(1)에 고정 설치되는 래크 부재(31), 상기 래크 부재(31)와 래크 앤드 피니언 구조로 맞물려서 종방향으로 진퇴하는 피니언 부재(32), 및 후방을 향하여 연장된 체결아암(33)을 포함하여 구성되며;
   런칭 거더(1) 내에서 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100)에 일체로 접합하는 단계에서는, 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작된 신규 터널모듈(200)을 런칭 거더(1)의 내부로 반입한 후, 피니언 부재(32)를 제1방향으로 회전구동시켜서 신규 터널모듈(200)의 전방단부에 접근시켜서 체결아암(33)을 신규 터널모듈(200)과 체결하는 과정, 및 런칭 거더(1)를 이동불가능하게 만든 상태에서 피니언 부재(32)를 제1방향으로 회전구동시켜서 후방으로 움직여서 신규 터널모듈(200)을 기시공 본체부(100) 쪽으로 밀어서 기시공 본체부(100)에 일체로 접합하는 과정을 수행하며;
   런칭 거더(1)를 전진시키는 단계에서는. 런칭 거더(1)를 이동가능한 상태로 만들고 피니언 부재(32)를 계속하여 제1방향으로 회전구동시킴으로써 런칭 거더(1)를 전방으로 전진시키는 과정, 및 체결아암(33)을 신규 터널모듈(200)로부터 분리시키고, 피니언 부재(32)를 제2방향으로 회전구동시켜서 피니언 부재(32)를 전방으로 이동시키는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
3. 제2항에 있어서,
   래크 부재(31)는 종방향으로 연장된 형태로 런칭 거더(1)에 고정 구비되어 있고;
   피니언 부재(32)는 대차의 휠 형태로 구비되어서 상기 래크 부재(31)와 래크 앤드 피니언 구조로 맞물려서 설치되며;
   체결아암(33)은 피니언 부재(32)가 구비된 대차에 회전가능하게 설치되며;
   신규 터널모듈(200)의 전방단부에는 아암체결지그(34)가 구비되어, 체결아암(33)이 회전하여 아암체결지그(34)와 분리가능하게 체결되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   신규 터널모듈(200)에서 마감블럭(4)이 결합될 위치에는 오목홈부(20)가 형성되어 있고, 오목홈부(20)에는 볼트공(22)이 형성되어 있고, 마감블럭(4)의 상단부는 오목홈부(20)에 대응되는 형상을 가지고 있고, 마감블럭(4)의 상면에는 결합볼트(40)가 돌출 구비되어 있으며;
   유도선(6)과 가이드 체인(5)이 당겨져서 마감블럭(4)이 신규 터널모듈(200)에 접근하면서, 마감블럭(4)의 상단부가 오목홈부(20)의 내면에 밀착되도록 끼워져서 수밀상태를 이루고, 결합볼트(40)는 볼트공(22)을 관통하여 신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출되고, 돌출된 결합볼트(40)에 너트부재(44)가 체결 고정됨으로써 신규 터널모듈(200)이 고정 케이블(3)에 의해 테더링되는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
5. 제4항에 있어서,
   고정 케이블(3)은 마감블럭(4)을 관통하여 마감블럭(4)과 결합되며;
   오목홈부(20)의 바닥면에는 고정 케이블(3)이 삽입되는 케이블관통공(23)이 관통 형성되어 있으며;
   마감블럭(4)의 상단부가 오목홈부(20)의 내면에 밀착되도록 끼워지면, 고정 케이블(3)의 단부는 케이블관통공(23)을 지나서 신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출되며;
   신규 터널모듈(200)의 내부로 돌출된 고정 케이블(3)의 단부가 긴장 정착됨으로써 고정 케이블(3)에는 긴장력이 도입되는 것을 특징으로 하는 수중터널 시공방법.
6. 차량이나 사람이 통행할 수 있는 중공(中空)을 가지는 터널모듈을 수중에서 전방으로 순차적으로 연결하여 구축된 수중터널로서,
   청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 수중터널 시공방법에 의해 구축되어, 터널모듈이 연속적으로 연결된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 수중터널.

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