WO2010114346A2

WO2010114346A2 - 터널구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법

Info

Publication number: WO2010114346A2
Application number: PCT/KR2010/003029
Authority: WO
Inventors: 유위열; 유재천; 유재룡; 유준경; 유재경
Original assignee: Yoo Wee Yeol; Yoo Jae Cheon; Yoo Jae Ryong; Yoo Joon Kyong; Yoo Jae Kyong
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2010-10-07
Also published as: KR100959301B1; WO2010114346A3

Abstract

본 발명은 굴신 가능한 구조를 취함에 따라 설치 바닥면의 지형에 따른 대응설치가 용이하고, 이러한 터널 구조물에 충진제를 충진하는 작업을 수중에서 시행함으로써 별도의 거푸집이 필요없다는 점에 특징을 갖는 터널 구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법에 관한 것이다. 본 발명의 특징1은, 굴신이 가능한 이중벽 구조를 갖는 벽체부와, 굴신이 가능한 구조체 구조를 갖는 바닥부와, 상기 벽체부와 바닥부에 각각 내장되어 굴신에 대한 복원력을 제공하는 복원부재를 포함하는 터널구조물이다. 본 발명의 특징2는, 터널 구조물의 벽체부와 바닥부 내에 배근된 철근과 충진된 충진제를 포함하는 터널이다. 본 발명의 특징3은, (1) 육상의 작업장에서 중공형의 벽체부 및 바닥부를 결합하여 제1 터널구조물을 제작하는 1단계; (2) 상기 제1 터널구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 수중 바닥면에 미리 조성된 트렌치에 안착 고정시키는 2단계; (3) 상기 제1 터널구조물 위에 적층물을 적층하여 다짐하는 3단계; (4) 상기 제1 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 4단계; (5) 상기 제1 터널구조물의 벽체부 두께와 바닥체 내부에 충진물을 충진하여 제1 터널을 형성하는 5단계; (6) 제2 터널구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 상기 제1 터널과 인라인 상태가 되도록 위치시키는 6단계; (7) 상기 제1 터널과 제2 터널구조물을 밀착시킨 뒤 그 경계부위를 결합하는 7단계; (8) 상기 제2 터널구조물 위에 적층물을 적층하여 다짐하는 8단계; (9) 상기 제2 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 9단계; (10) 상기 제2 터널구조물의 벽체부 두께와 바닥체 내부에 충진물을 충진하여 제2 터널을 형성하는 10단계; (11) 상기 제2 터널에 연이어서 또 다른 터널구조물을 계속적으로 연결하여 인라인 상의 터널을 형성하는 11단계로 이루어진 터널 시공방법이다.

Description

터널구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법

본 발명은 터널 구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법에 관한 것이다.

더 상세하게는 굴신 가능한 구조를 취함에 따라 설치 바닥면의 지형에 따른 대응설치가 용이하고, 이러한 터널 구조물에 충진제를 충진하는 작업을 수중에서 시행함으로써 별도의 거푸집이 필요없다는 점에 특징을 갖는 터널 구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법에 관한 것이다.

해저터널의 시공방법으로 침매공법이 잘 알려져 있다.

도 1은 침매공법을 설명하기 위한 개략도면이다.

도 1에 따르면, 침매공법(沈埋工法)은 현지와는 별도의 장소(육상, dry dock)에서 프리 캐스팅된 침매함(1)의 양단을 벌크헤드(임시 차수벽)로 폐쇄하고 물위에 부유한 상태로 예인선(2)에 의해 건설현장까지 예인한 뒤, 미리 조성된 트렌치(trench)에 침매함(1)을 침설하고 각 침매함의 경계부위를 수중접합하여 연속적으로 침매함을 연결함으로써 터널을 형성해 가는 주지의 방법이다.

이러한 침매공법은 침매함에 부력이 작용하므로 연약지반에 적합하며 수심이 깊은 곳에서도 비교적 안전하게 공사할 수 있고, 침매함 설치에 소요되는 시간도 짧아 공기를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

그러나, 침매공법은 각 침매함(1)이 콘크리트 구조물이므로 굴신정도가 미약하여 지반형태가 불규칙할 경우 지반형태에 맞는 맞춤설치가 곤란하고, 부력작용에 의해 약간의 지반침하에는 견딜 수 있으나 과도한 부등침하시에 침매함의 경계부위에 하중이 집중되어 파열될 소지가 있다.

또한, 침매함(1)을 현지 이외의 장소에서 프리 캐스팅하는 방식이기 때문에 이를 제조하기 위한 별도의 장소가 필요하고, 침매함(1)의 콘크리트 타설을 위한 거푸집 등 별도의 시설물이 필요하기 때문에 공사비용이 상승하는 요인이 된다.

또한, 침매공법은 많은 장비의 필요와 정교함이 요구되며, 해상의 기상 및 파도와 해저 물흐름의 영향에 매우 민감하여 공사진행에 어려움이 많다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 콘크리트를 타설하기 전 상태의 터널 구조물을 굴신 가능한 구조로 하여 지반 형태에 맞게 맞춤 설치한 후, 수중에서 콘크리트 타설을 진행함으로써, 수중터널 시공에 있어서 지면형태에 대응하게 설치할 수 있는 터널구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 양태는, 굴신이 가능한 이중벽 구조를 갖는 벽체부와, 굴신이 가능한 구조체 구조를 갖는 바닥부와, 상기 벽체부와 바닥부에 각각 내장되어 굴신에 대한 복원력을 제공하는 복원부재를 포함하는 터널구조물이다.

또한, 본 발명의 제2 양태는, 상기한 터널 구조물의 벽체부와 바닥부 내에 배근된 철근과 충진된 충진제를 포함하는 터널이다.

또한, 본 발명의 제3 양태는, (1) 육상의 작업장에서 중공형의 벽체부 및 바닥부를 결합하여 제1 터널구조물을 제작하는 1단계; (2) 상기 제1 터널구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 수중 바닥면에 안착 고정시키는 2단계; (3) 상기 제1 터널구조물 위에 적층물을 적층하여 다짐하는 3단계; (4) 상기 제1 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 4단계; (5) 상기 제1 터널구조물의 벽체부 두께와 바닥체 내부에 충진물을 충진하여 제1 터널을 형성하는 5단계; (6) 제2 구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 상기 제1 터널과 인라인 상태가 되도록 위치시키는 6단계; (7) 상기 제1 터널과 제2 터널구조물을 밀착시킨 뒤 그 경계부위를 결합하는 7단계; (8) 상기 제2 터널구조물 위에 적층물을 적층하여 다짐하는 8단계; (9) 상기 제2 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 9단계; (10) 상기 제2 터널구조물의 벽체부 두께와 바닥체 내부에 충진물을 충진하여 제2 터널을 형성하는 10단계; (11) 상기 제2 터널에 연이어서 또 다른 터널구조물을 계속적으로 연결하여 인라인 상의 터널을 형성하는 11단계로 이루어진 터널 시공방법이다.

상기한 과제해결수단에서 볼 수 있듯이 본 발명은 콘크리트 타설전 상태인 터널 구조물이 굴신 가능하면서도 복원 가능한 구조를 취함에 따라, 수중 바닥면의 지형에 따른 대응 설치가 용이하고, 복원 가능한 구조를 가짐에 따라 터널 구조물의 설치시 과도한 변형을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 터널 구조물을 안정적으로 설치한 상태에서 수중에서 콘크리트 타설작업을 함으로써 터널 구조물의 형태 굳히기 작업을 손쉽게 할 수 있고, 별도의 거푸집이 필요치 않기 때문에 시설 비용과 공사기간을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 설치뒤에도 굴신이 가능하기 때문에 지진 해일 등에 의한 터널시공장소의 지질변화에도 자율적으로 변형되면서 파손 및 손상의 위험을 줄일 수 있어서 안정적이다.

도 1은 침매공법을 설명하기 위한 개념도

도 2는 본 발명에 따른 터널 구조물의 일부 분해사시도

도 3은 본 발명에 따른 터널 구조물의 결합상태 종단면도

도 4는 본 발명에 따른 터널 구조물의 굴신상태를 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 터널의 설치상태도

도 6은 본 발명에 따른 터널의 요부 사시도

도 7은 본 발명에 따른 터널의 요부 단면도

도 8은 본 발명에 따른 환기유닛의 상세도

도 9는 본 발명에 따른 터널을 위에서 바라본 도면으로서, 밀폐문이 설치된 상태도

도 10은 본 발명에 따른 밀폐문을 정면에서 바라본 도면

도 11은 본 발명에 따른 밀폐문이 닫힌 상태에서 에어씰이 팽창된 상태를 도시한 도면

도 12는 본 발명에 따른 바리케이트 구성도로서, 설치 전 상태도

도 13는 본 발명에 따른 바리케이트 구성도로서, 설치 후 상태도

도 14는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 15는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 16는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 17는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 18는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 19는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 20는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 21는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 22는 본 발명에 따른 터널의 설치과정 도면으로서,

도 23는 본 발명에 따른 터널의 다른 설치방법을 설명하기 위한 도면

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 터널 구조물의 일부 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 터널 구조물의 결합상태 종단면도이다.

본 발명의 터널(200)은 터널 구조물(100)에 콘크리트 타설을 하여 만들어진다.

먼저, 터널 구조물(100)의 기본은 위 도면에서 보듯이 벽체부(110), 바닥부(120), 복원부재(130)로 이루어진다.

상기 벽체부(110)의 외관은 아치형, 원형, 각형(육각, 팔각형) 등 다양한 형태를 취할 수 있다.

또한, 벽체부(110)를 세부적으로 보면, 굴곡이 자유로운 주름형의 내벽(111)과 외벽(112)이 간격을 두고 배치되어 있으며, 내벽(111)과 외벽(112) 사이는 스페이서 역할을 함과 아울러, 후에 콘크리트 충진시 강도유지의 역할을 하는 철근(113)에 의해 일정간격을 유지하고 있다.

상기 바닥부(120)는 상기 벽체부(110)의 바닥에 일체로 결합되는 것으로서, 중공형의 구조체(121) 내부에 철근(122)이 내장되게 구성되며, 상기 벽체부(110)의 내,외벽(111,112)과 마찬가지로 주름형으로 되어 있다.

이러한 구조에 따라 상기 벽체부(110) 및 바닥부(120)는 주름구조에 의해 도 4와 같이 굴신이 가능하게 된다.

상기 복원부재(130)는 상기 벽체부(110) 및 바닥부(120) 내에 설치되어 벽체부 및 바닥부가 과도하게 굴신되는 것을 막아줌과 동시에 굴신 후 원상태로 복원되도록 하는 역할을 하는 것이다.

이러한 복원부재(130)는 상기 벽체부(110)중 내벽(111)의 외주면에 고정되는 수 개의 홀더(131)와, 상기 홀더(131)들 사이를 관통하는 장볼트(132)와, 상기 장볼트(132)에 체결되는 너트(133)와, 상기 홀더(131)들과 너트(133) 사이에 개입되는 복원스프링(134)으로 구성된 것이다.

이때, 상기 복원부재(130)는 장볼트와 너트를 없애고 홀더와 홀더 사이를 복원스프링에 의해 직결하는 형태도 다른 실시예로 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 홀더(131) 들 중의 특정구역에 위치한 일부 홀더에는 통공이 형성되고 나머지 홀더는 통공이 형성되지 않도록 하는 것도 가능하다.

즉, 상기 홀더(131)들은 통공(131b)이 천공되지 않는 비통공홀더(131a)와, 통공이 천공되는 통공홀더(도면부호 131을 사용함)를 포함한다.

이러한 통공의 형성과 비형성의 이유는, 후술될 터널(200)의 시공시 비통공홀더(131a) 사이에 충진되는 충진제와 이외의 구간 즉 통공홀더(131)에 충진되는 충진제의 종류가 다르기 때문에 각 충진제를 충진하기 위한 충진공간을 구획하기 위한 조치이다. 구체적인 것은 후술하기로 한다.

또한, 상기 비통공홀더(131a)의 간격은 통공홀더(131)의 간격에 비해 근접하게 설치되는 바람직하다. 그 이유는 비통공홀더(131a)의 사이구간은 굴신 가능한 충진제가 충진되므로 굴신의 정밀도를 위해 통공홀더(131)간 간격에 비해 미세하게 하는 것이다. 이에 대한 구체적인 것도 후술하기로 한다.

이하에서는 상기한 터널 구조물을 이용한 터널을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 터널의 설치상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 터널의 요부 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 터널의 요부 단면도이다.

위 도면에 따르면, 본 발명에 따른 터널(200)은 앞서 언급하였듯이 터널 구조물(100)의 벽체부(110)와 바닥부(120)에 수중에서 충진제(113)를 충진함으로써 완성된다.

즉, 충진제 주입밸브(v)를 이용하여 벽체부(110)의 내벽(111)과 외벽(112) 사이에 충진제를 주입하여 벽체부의 구조를 견고히 한다.

이때, 상기한 비통공홀더(131a) 사이에는 굴신이 가능한 수지계 충진제 또는 폴리머 콘크리트 등이 충진되며, 이를 제외한 통공홀더(131)사이 구간에는 고강도 콘크리트 또는 초 고강도 콘크리트와 같이 수압, 토압 등에 견딜 수 있는 콘크리트 충진제가 주입 및 타설 시공된다.

따라서, 도 5 및 도 7에서와 같이 고강도 콘크리트 또는 초 고강도 콘크리트가 주입된 구간(A 구간)은 양생 후에 굴신이 불가하지만 수지계 충진제 또는 폴리머 콘크리트가 주입된 구간(B 구간)은 인장강도가 우수하여 어느 정도 굴신이 가능하므로 지반침하 등의 예기치 못한 상황에서도 자체변형을 통해 터널이 파괴되는 것을 지연시키거나 방지할 수 있다.

또한, 터널(200)은 상기 벽체부(110)의 개구된 양쪽을 차단하는 차수격벽(220)과, 상기 차수격벽(220)에 설치되는 배수밸브(221)를 포함한다. 이 배수밸브(221)는 터널(200)을 입수시킬 때 터널 내부의 공기를 외부로 빼줌으로써 입수를 가능케 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 터널(200)은 바닥부(120)에 형성되는 흡수공(230)과, 상기 흡수공(230)을 개폐하기 위한 해치(231)를 더 포함한다.

터널(200)은 수중 침수시에 부력을 영향을 덜 받고 신속하게 침수시키려면 터널의 내부로 물이 유입되게 하여 비중을 높여야 한다. 그 역할을 하는 것이 상기 흡수공(230)이다. 상기 차수격벽(220)은 터널을 설치한 후에 터널 내부의 물을 배수밸브(221)를 통해 배수한 후에 물의 유입을 차단하는 역할을 한다.

또한, 터널(200)은 바닥부(110)의 양쪽 단부에 형성되는 고정돌부(240)를 포함한다. 고정돌부(240)는 터널(200)을 수중바닥에 미리 형성된 트렌치(터널설치를 위한 구덩이)에 고정시킬 때 트렌치의 양쪽벽에 매설되게 하여 조류에 의해 휩쓸리지 않고 평형을 유지토록 하는 역할을 한다.

또한, 터널(200)은 도 5 및 도 8에서와 같이 터널 내의 유해공기를 수면 위로 배출하기 위한 환기유닛(250)이 설치된다.

상기 환기유닛(250)은 벽체부(110)와 연통되는 환기통(251)과, 상기 환기통(251)의 내부에 적어도 하나 이상 설치되는 환풍팬(252)과, 상기 환기통(251)의 상측에 개폐 가능하게 설치되는 개폐막(253)과, 상기 환기통(251)의 상부에 설치되어 그 내부로 공기가 충진되어 있는 헤드부(254)로 구성된다.

이러한 구성에 따라 개폐막(253)은 도 8의 좌측도면과 같이 환풍기(252)가 정지상태일 때는 자중에 의해 환기통(251)의 상측을 막고 있다가, 도 8의 우측 도면과 같이 환풍기(252)가 가동되면 환풍기(252)의 송풍력에 의해 강제 개방되어 터널내의 공기를 외부로 배출할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 터널을 위에서 바라본 도면으로서, 밀폐문이 설치된 상태도이고, 도 10은 본 발명에 따른 밀폐문을 정면에서 바라본 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 밀폐문이 닫힌 상태에서 에어씰이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.

위 도면에 따르면, 상기 터널(200)은 일부 구간이 파손되어 물이 유입되는 등의 비상사태가 발생하였을 때 터널(200) 내의 일정구간을 차단하여 안전구간을 확보하기 위하여, 터널(200) 내의 일정구간마다 기밀 및 수밀유지용 밀폐문(260)이 설치된다. 이러한 밀폐문(260)은 무엇보다도 수밀성 및 기밀성 중요하므로 다음의 구조를 갖추고 있다.

즉, 밀폐문(260)은 도어부(261)와, 상기 도어부(261)를 상기 벽체부(110) 및 바닥부(120)에 회전 가능하게 지지하는 회전축(262)과, 상기 도어부(261)의 가장자리를 따라 설치되어 에어 충진에 따라 팽창하여 도어부(261)와 벽체부(110), 도어부(261)와 바닥부(120) 사이의 틈새를 수밀하여 주는 섬유, 수지, 라텍스 등으로 제작된 에어씰(263)과, 상기 도어부(261) 내에 설치되어 상기 에어씰(263)에 공기를 주입해 주는 에어 컴프레셔(264)를 포함한다.

상기 밀폐문(260)은 평상시에 도 9에서와 같이 터널(200)의 중심부에 터널의 길이방향을 따라 설치되어 있다가, 비상시에는 도 10 및 도 11의 회전축(262)을 기점으로 터널(200)의 좌우방향으로 자동 또는 수동으로 회전하여 터널(200)의 통로를 차단하게 된다.

또한, 밀폐문(260)이 터널(200)을 차단한 상태에서 에어 컴프레셔(264)가 작동하여 에어씰(263)에 에어를 신속하게 충진시켜준다. 이에 따라 에어씰(263)이 팽창하면서 도어부(261)와 벽체부(110) 사이, 도어부(261)와 바닥부(120) 사이의 틈새를 씰링해 줌으로써 누수된 물이 다른 공간으로 전이되는 것을 차단할 수 있게 된다.

미 설명부호 110a, 120a는 에어씰(263)이 팽창하였을 때 에어씰과 그 상대면의 결속력을 배가시키기 위한 요철부이다.

또한, 도 9에서와 같이 상기 밀폐문(260)의 앞쪽에는 터널 내부로 차량 소통시 갑작스럽게 밀폐문이 닫히게 되면 추돌사고의 위험이 있음을 감안하여 밀폐문이 닫혀 있음을 미연에 알려줌과 동시에 추돌을 방지할 수 있도록 하는 바리케이트(270)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 바리케이트(270)는 도 12 및 도 13에서 보듯이, 상기 바닥부(120)에 형성되는 설치홈(271)과, 평상시에는 상기 설치홈(271) 내에 위치하는 차단벽(272)과, 유사시 상기 차단벽(272)을 기립시켜주는 구동체(273)로 구성된다. 여기서, 상기 구동체(273)는 실린더로 되는 것이 바람직하다.

이러한 바리케이트(270)는 평상시에는 도 12에서와 같이 바닥부(120)와 평행한 상태로 있다가, 유사시에는 도 13과 같이 구동체(273)의 동작에 의해 기립상태로 세워지게 되어 차량이 밀폐문(260)과 추돌하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이에 더하여, 상기 차단벽(272)에는 야간에 차단벽이 세워져 있음을 가시적으로 보여지거나 들릴 수 있도록 경광등이나 반사체, 사이렌 등을 부착, 설치하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 벽체부와 같은 구조는 원형, 타원형, 다각형(6각형, 8각형) 등의 모양으로 형성하여 수상의 구조물, 파이프와 같은 곳에 응용하여 적용할 수 있다.

이상, 구조적인 설명은 마치고 본 발명에 따른 터널을 수중에 설치하는 과정을 설명한다. 도 14 ~ 20참조.

1 단계로, 도 14에서와 같이 육,해상의 작업장 또는 바지선 상에서 벽체부(110)와 바닥부(120)를 제작하고, 이를 결합하여 제1 터널 구조물(100A)을 완성한다. 선박 및 바지선상에서 작업을 할 때는 파도에 의한 영향을 덜 받을 수 있도록 바지선 근방을 빙둘러 펜스를 설치하여 수면의 안정성을 확보하고 작업하는 것이 바람직하다.

2 단계로, 도 15에서와 같이 상기 제1 터널 구조물(100A)을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 수중 바닥면에 미리 조성된 트렌치(t)에 안착 고정시킨다.

이때, 상기 2 단계는 흡수공(230)를 열어서 제1 터널 구조물(100A)의 내부로 물이 유입되도록 함으로써 부력의 영향을 덜 받고 원활하게 침수되도록 해야 한다.

그리고, 상기 제1 터널 구조물(100A)과 트렌치(t) 바닥 사이에는 콘크리트를 타설하여 제1 터널 구조물(100A)을 수평상태로 견고하게 고정시키는 작업이 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 해저 바닥면에 트렌치가 조성되지 않은 상태라면 해저면 상에 안착시켜 고정하는 방법도 적용할 수 있다. 이 경우에도 제1 터널 구조물(100A)과 해저 바닥면 사이에 콘크리트를 타설함으로써 제1 터널 구조물(100A)을 수평상태로 견고하게 고정시키는 작업이 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 콘크리트 타설작업은, 도 23에서와 같이 제1 터널 구조물(100A)에 설치된 수평조절다리(400)를 인출 작동시켜서, 제1 터널 구조물(100A)을 수평상태가 되도록 한 후, 제1 터널 구조물(100A)의 바닥면에 곳곳에 설치된 콘크리트 주입밸브(410)를 통해 해저 바닥의 웅덩이 부위에 콘크리트를 채워넣어 해저 바닥면의 평탄화 작업을 함으로써 설치의 안정성을 확보하게 된다.

여기서, 상기 웅덩이 부위에 콘크리트를 타설할 때 제1 터널 구조물(100A)의 바닥에 의해 웅덩이가 밀폐된 상태이므로 조류에 의해 콘크리트가 유실되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 수평조절다리(400)는 제1 터널 구조물(100A)의 바닥에 설치된 채 유압 또는 공압에 의해 텔레스코프 타입으로 길이조절이 가능하므로 해저면의 높낮이에 따라 길이를 가변적으로 조절하여 제1 터널 구조물(100A)의 수평을 조절할 수 있다.

이러한 바닥의 평탄화 작업은 후술될 제2 터널 구조물(100B)에도 동일하게 적용되므로 이후에는 별도의 설명은 생략한다.

3 단계로, 도 16에서와 같이 제1 터널 구조물(100A) 위에 적층물을 적층하여 다짐한다.

적층물은 해심의 깊이 또는 주변상황에 따라 다를 수 있지만, 아래로 부터 콘크리트층(1L), 토사층(2L), 자갈층(3L)의 순서로 적층하거나 또는 이중 적어도 어느 하나만 적층할 수 있다. 이러한 적층물은 제1 터널 구조물(100A)을 조류 등에 의해 제1 터널 구조물의 유동 및 외부가 손상되는 것을 방지하고 수압을 막아주는 역할을 하게 된다.

4 단계로, 도 17에서와 같이 상기 제1 터널 구조물(100A) 내의 물을 외부로 배수시킨다.

배수과정은 개방된 해치(231)를 닫은 후, 차수격벽(220)에 마련된 배수펌프를 연결하여 제1 터널 구조물(100A) 내의 물을 구조물 외부로 강제 배수하는 방법을 이용한다.

5 단계로, 상기 제1 터널 구조물(100A)의 벽체부(110)와 바닥부(120) 내에 충진제를 충진한다. 이로써 제1 터널(200A)이 완성된다.

6 단계로, 도 19와 같이 제2 터널 구조물(100B)을 통수 가능한 상태에서 침수시켜서 상기 제1 터널(200A)과 인라인 상태가 되도록 위치시킨다.

7 단계로, 도 20에서와 같이 제1 터널(200A)과 제2 터널 구조물(100B)을 밀착시킨 뒤 그 경계부위를 결합한다.

결합방법은 제1 터널(200A)에 전동윈치(300)를 설치하고, 제2 터널 구조물(100B)의 벽면에는 전동윈치(300)의 로프(310)를 걸 수 있는 걸개(320)를 마련하여, 로프(310)를 걸개(320)에 걸어 고정 시킨 상태에서 전동윈치(300)를 가동시켜서 제2 터널 구조물(100B)을 제1 터널(200A) 쪽을 잡아당겨서 밀착되게 한다.

이후, 밀착된 제1 터널(200A)과 제2 터널 구조물(100B)의 경계부위를 볼트 조임후 용접에 의해 용접함으로써 결합작업이 완료된다.

8 단계로, 도 21에서와 같이 상기 제2 터널 구조물(100B) 위에 앞선 제2 터널 구조물(100B)과 동일한 방법으로 적층물을 적층한다.

9 단계로, 도 21과 같이 상기 제2 터널 구조물(100B) 내의 물을 외부로 배수시킨다. 이는 제1 터널 구조물(100A)의 배수 방법과 동일하다.

10 단계로, 도 22와 같이 제2 터널 구조물(100B)의 벽체부(110)와 바닥체(120)에 충진물을 충진한다. 이 역시 제1 터널 구조물(100A)의 충진작업과 동일하다. 이로써 제2 터널(200B)이 완성된다. 이후, 제1 터널 구조물(100A)과 제2 터널 구조물(100B) 사이의 차수격벽은 제거하여 이들이 상호 연통되게 한다.

11 단계로, 상기한 방법과 동일한 방법으로 제3…n 터널을 연속적으로 시공하게 된다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명은 콘크리트를 타설하기 전 상태의 터널 구조물을 굴신 가능한 구조로 하여 지반 형태에 맞게 맞춤 설치한 후, 수중에서 콘크리트 타설을 진행함으로써, 수중터널 시공에 있어서 지면형태에 대응하게 설치할 수 있는 터널구조물과 이를 이용한 터널 및 터널 시공방법을 제공하는 매우 유용한 발명이다.

Claims

굴신이 가능한 이중벽 구조를 갖는 벽체부와,

굴신이 가능한 구조체 구조를 갖는 바닥부와,

상기 벽체부와 바닥부에 각각 내장되어 굴신에 대한 복원력을 제공하는 복원부재를 포함하는 터널구조물.
제1항에 있어서,

상기 벽체부와 바닥부가 주름형으로 된 것을 포함하며, 벽체부는 원형, 아치형, 6각형 8각형중 어느 하나의 형태로 된 것을 더 포함하는 터널구조물.
제2항에 있어서,

상기 복원부재는 수 개의 홀더, 상기 홀더들 사이를 탄력적으로 연결하는 복원스프링으로 이루어진 터널구조물.
제3항에 있어서,

상기 홀더 들중 특정구역에 위치한 일부 홀더에는 통공이 형성된 터널구조물.
제1항에 있어서,

상기 바닥부에는 흡수공과, 상기 흡수공을 개폐하기 위한 해치가 포함되는 터널구조물.
제1항 내지 제5항중 어느 하나에 의한 터널 구조물의 벽체부와 바닥부 내에 배근된 철근과 충진된 충진제를 포함하는 터널.
제6항에 있어서,

상기 벽체부와 바닥부에 각각 내장되어 굴신에 대한 복원력을 제공하는 복원부재를 더 포함하되,

상기 복원부재는 수 개의 홀더와 상기 홀더들 사이를 탄력적으로 연결하는 복원스프링을 포함하고,

상기 홀더는 통공이 형성된 통공 홀더와, 통공이 형성되지 않는 비통공 홀더를 포함하며,

상기 비통공홀더의 사이구간에 충진되는 충진제는 수지계 충진제 또는 폴리머 콘크리트이며,

상기 통공홀더의 사이구간에 충진되는 충진제는 고강도 콘크리트 또는 초 고강도 콘크리트인 터널.
제7항에 있어서,

상기 바닥부의 양쪽 단부에, 수중 바닥 및 미리 형성된 트렌치에 고정하기 위해 형성되는 고정돌부를 포함하는 터널.
제6항에 있어서,

상기 벽체부에 시설되는 환기유닛을 포함하는 터널.
제9항에 있어서,

상기 환기유닛은 상기 벽체부와 연통되는 환기통과, 상기 환기통의 내부에 적어도 하나 이상 설치되는 환풍팬과, 상기 환기통의 상측에 개폐 가능하게 설치되는 개폐막과, 상기 환기통의 상부에 설치되는 헤드부를 포함하는 터널.
제6항에 있어서,

상기 벽체부 내에 설치되어, 필요시 터널내부 일정구간을 차단하는 밀폐문을 포함하는 터널.
제11항에 있어서,

상기 밀폐문은 도어부와, 상기 도어부를 상기 벽체부 및 바닥부에 회전 가능하게 지지하는 회전축과, 상기 도어부의 가장자리를 따라 설치되어 에어 충진에 따라 팽창하여 도어부와 벽체부, 도어부와 바닥부 사이의 틈새를 수밀하여 주는 에어씰과, 상기 도어부에 설치되어 상기 에어씰에 공기를 주입해 주는 에어 컴프레셔를 포함하는 터널.
(1) 육상의 작업장에서 중공형의 벽체부 및 바닥부를 결합하여 제1 터널구조물을 제작하는 1단계;

(2) 상기 제1 터널구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 수중 바닥면에 안착 고정시키는 2단계;

(3) 상기 제1 터널구조물 위에 콘크리트층, 토사층, 자갈층 등으로 구성된 적층물중 적어도 하나 이상의 적층물을 적층하는 3단계;

(4) 상기 제1 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 4단계;

(5) 상기 제1 터널구조물의 벽체부 내부와 바닥부 내부에 충진제 주입밸브를 이용하여 충진물을 충진함으로써 제1 터널을 형성하는 5단계;

(6) 제2 터널구조물을 통수 가능한 상태에서 수중에 침수시켜서 상기 제1 터널과 인라인 상태가 되도록 위치시키는 6단계;

(7) 상기 제1 터널과 제2 터널구조물을 밀착시킨 뒤 그 경계부위를 결합하는 7단계;

(8) 상기 제2 터널구조물 위에 콘크리트층, 토사층, 자갈층 등으로 구성된 적층물중 적어도 하나 이상의 적층물을 적층하는 8단계;

(9) 상기 제2 터널구조물 내의 물을 외부로 배수시키는 9단계;

(10) 상기 제2 터널구조물의 벽체부와 바닥체 내부에 충진물을 충진하여 제2 터널을 형성하는 10단계;

(11) 상기 제2 터널에 연이어서 또 다른 터널구조물을 계속적으로 연결하여 인라인 상의 터널을 형성하는 11단계로 이루어진 터널 시공방법.
제13항에 있어서,

상기 제1,2 터널구조물과 수중 바닥면 사이에 콘크리트를 타설하는 터널 시공방법.
제13항에 있어서,

상기 제1,2 터널구조물은 수중 바닥면에 미리 조성된 트렌치에 매설하는 것을 특징으로 하는 터널 시공방법.
제15항에 있어서,

상기 제1,2 터널구조물과 트렌치 바닥면 사이에 콘크리트를 타설하는 터널 시공방법.
제13항에 있어서,

상기 (7)단계는 제1 터널에 전동윈치를 설치하고, 제2 터널구조물에는 전동윈치의 로프를 걸 수 있는 걸개를 마련한 후, 전동윈치를 가동시켜서 제2 터널구조물을 제1 터널 쪽으로 잡아당겨 밀착시키며, 이 밀착부위는 볼트 및 용접에 의해 결합하는 터널 시공방법.