KR102576665B1 - 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 등의 구조물에 지수제 주입관을 설치하고 지수제를 충진함으로써 보다 철저하게 누수를 방지할 수 있는 누수방지 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 터널 시공대상 구역에 다수의 강관을 압입하고 강관 구조체를 형성하는 단계와; 상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 단계와; 상기 이웃하는 강관 사이에 지수제 주입관을 설치하는 단계와; 상기 강관 구조체 내측에 콘크리트를 타설하여 터널 구조물을 축조하는 단계와; 상기 주입관에 지수제를 주입하여 상기 강관과 터널 구조물 사이의 공간을 밀봉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법{Leakage prevention structure and leak prevention construction method of structure}

본 발명은 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 등의 구조물에 아크릴, 우레탄, 에폭시 수지 등의 지수제 주입관을 설치하고 지수제를 충진함으로써 보다 철저하게 누수를 방지할 수 있는 누수방지 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

비개착공법은 유압잭을 이용하여 강관을 지중에 압입한 후 강관 내부에서 인력 및 장비로 토사를 외부로 반출시킨 후 강관 내부를 그라우팅하거나, 필요시 철근 또는 모르타르 등으로 보강하여 대상하부에 터널이나 지하차도 등을 시공하는 공법을 포괄적으로 정의한다.

이러한 비개착공법은 굴진면 자립이 곤란한 연약한 지반이나 과밀화된 교통난 및 지하 매설물의 장애로 인하여 개착공사를 하지 못하는 지하터널공사에 특히 적용되며 강관 추진 방식에 따라 파이프루프(Pipe-roof), TRCM(Tubular roof construction method), NTR(New Tubular Roof), TR&T(Tubular Roof & Trench method), TSM(Tunnel of using Steel pipe Method), STS(Steel Roof construction), UPRS(Upgraded Pipe-roof construction) 등으로 구분된다.

이와 같은 비개착공법의 경우, 지중에 강관을 압입하여 연결하여 강관 구조체를 제작한 다음 그 하부 또는 내부를 굴착하여 콘트리트 타설하여 목적하는 콘크리트 구조물을 형성하게 되는데, 강관 구조물 양 끝단의 일반구조물과의 익스펜션조인트 부에서 스며든 물이 강관과 콘크리트 구조물 사이의 틈(공동)을 따라 퍼진 후 터널 내부에 스며들어 누수를 일으키는 현상이 발생하고 있다.

이와 같이 철근콘크리트 구조물에 스며든 물은 철근의 팽창, 구조물 균열, 콘크리트 산성화 같은 구조물에 좋지않은 작용을 일으켜 장기적으로는 구조물의 강도를 약화시키는 심각한 문제를 일으킨다.

따라서, 강관 구조체와 터널 구조물 사이로 물이 스며드는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 보완책이 필요한 실정이다.

한편, 현재까지는 터널 시공이 완료된 후 누수가 발생하게 되면 누수가 발생한 곳에 추가적인 천공 작업을 한 다음 지수제를 주입하여 누수를 차단하고 있으나, 천공 작업 등으로 인해 구조물이 손상되는 등의 부작용이 발생하고, 천정부에서 이루어지는 고소 작업으로 인한 안전 사고의 위험 요소 증가하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2126647호 대한민국 등록특허 제10-1017117호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터널 시공시 강관 구조체와 콘크리트 구조물 사이에 지수제 주입관을 설치하고 지수제 주입관을 통해 지수제를 충진함으로써 누수를 철저히 차단할 수 있는 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

또한, 지수제 주입관에 예비 공급관을 일정 간격으로 연결함으로써 주입관 또는 배출구가 막혀 지수제 충진이 원활하게 이루어지지 않는 상황에서도 지수제를 충진할 수 있는 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터널의 누수방지 시공방법은 터널 시공대상 구역에 다수의 강관을 압입하고 강관 구조체를 형성하는 단계와;
상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 단계와;
상기 이웃하는 강관 사이에 지수제 주입관을 설치하는 단계와;
상기 지수제 주입관의 길이 방향을 따라 복수의 예비 공급관을 연결하되, 상기 예비 공급관의 끝단에는 체크 밸브를 설치하는 단계와;
상기 강관 구조체 내측에 콘크리트를 타설하여 터널 구조물를 축조함과 동시에, 상기 예비 공급관이 터널 구조물 내측으로 인출되도록 하는 단계와;
상기 지수제 주입관 및 예비 공급관에 각각 지수제를 주입하여 상기 강관과 터널 구조물 사이의 공간을 밀봉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 터널의 누수방지 시공방법에 있어서, 지수제 주입관은 일단이 상기 터널 구조물을 통해 인출되고, 길이방향의 외주면을 따라 다수의 배출구가 형성된 구조로 이루어져 일단을 통해 지수제를 주입하면 상기 배출구를 통해 강관과 터널 구조물 사이의 공간에 충진되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 터널의 누수방지 시공방법에 있어서, 지수제 주입관은 지지용 브라켓에 의해 고정되며, 상기 지지용 브라켓은 상단은 이웃하는 강관 사이에 삽입되어 접착되거나, 용접될 수 있도록 좌우로 경사진 구조의 고정부와, 고정부에서 하측으로 연장되는 연장부와, 상기 지수제 주입관이 삽입되는 고정링부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 터널의 누수방지 구조에 있어서, 강관 구조체와;
상기 강관 구조체 내측에 형성되는 터널 구조물과;
상기 강관 구조체와 터널 구조물 사이에 배치되는 지수제 주입관과;
상기 지수제 주입관의 길이 방향을 따라 설치되는 복수의 예비 공급관과;
상기 지수제 주입관 및 지수제 주입관에서 배출되어 상기 강관과 터널 구조물 사이의 공간을 밀봉하는 지수제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 토목 구조물의 누수방지 구조는, 하부는 상기 바닥에 매립되고, 상부는 상기 벽체에 매립되며, 상기 하부 및 상부 사이에 배치되는 탄성부로 이루어지는 지수판과;
상기 지수판 일측 또는 타측에 설치되는 지수제 주입관과;
상기 지수제 주입관의 길이 방향을 따라 설치되는 복수의 예비 공급관;을 포함하며,
상기 지수제 주입관은 길이방향의 외주면을 따라 다수의 배출구가 형성된 구조로 이루어져 일단을 통해 지수제를 주입하면 상기 배출구를 통해 바닥과 벽체 사이의 공간에 충진되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법에 의하면, 터널 시공 시 강관 구조체와 이에 연결되는 일반콘크리트 구조체 사이(익스펜션조인트) 및 강관 구조체와 하부의 콘크리트 구조물 사이에 지수제 주입관을 통해 지수제를 충진함으로써 누수를 철저히 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조 및 그 시공방법에 의하면, 지수제 주입관에 예비 공급관을 일정 간격으로 연결함으로써 주입관 또는 배출구가 막혀 지수제 충진이 원활하게 이루어지지 않는 상황에서도 지수제를 충진할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 있어서 강관을 압입하여 강관 구조체를 형성하고 내부를 굴착한 다음 지수제 주입관을 설치한 모습을 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1의 A 부분에서 터널 구조물을 축조한 모습을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 실시예에서 벽체와 천정 사이에 지수판과 주입관이 매립된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에서 지수제 주입관을 통해 지수제를 충진한 모습을 도시한 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 지수제 주입관과 지지용 브라켓을 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 지수제 주입관에 예비 공급관이 추가 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 지수제 주입관이 강관 사이에 설치되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에서 거푸집에 콘크리트를 타설하고 지수제를 충진한 모습을 도시한 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 있어서 강관을 압입하여 강관 구조체를 형성하고 내부를 굴착한 다음 지수제 주입관을 설치한 모습을 도시한 사시도이며, 도 2a는 도 1의 A 부분에서 터널 구조물을 축조한 모습을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 실시예에서 벽체와 천정 사이에 지수판과 주입관이 매립된 모습을 도시하는 단면도이며, 도 3은 도 2에서 지수제 주입관을 통해 지수제를 충진한 모습을 도시한 단면도이다. 그리고

도 4a는 본 발명의 지수제 주입관과 지지용 브라켓을 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 지수제 주입관에 예비 공급관이 추가 설치된 모습을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 지수제 주입관이 강관 사이에 설치되는 모습을 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 터널(10)의 누수방지 구조는 크게 강관 구조체(20)와, 상기 강관 구조체(20) 내측에 형성되는 터널 구조물(12,13)와, 상기 강관 구조체(20)와 터널 구조물(12,13) 사이에 배치되는 지수제 주입관(25)과, 상기 지수제 주입관(25)에서 배출되어 상기 강관(21a,21b)과 터널 구조물(12,13) 사이의 공간을 밀봉하는 지수제를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 누수방지 구조는 비개착방식으로 강관(21a,21b)을 지중에 압입하여 강관 구조체(20)를 형성하는 PRS(Pipe Roof Structures) 또는 UPRS(Upgraded Pipe Roof Structures)공법 등에서 강관 구조체를 통한 누수를 철저히 방지하기 위한 것이다.

여기서, 공지의 PRS(Pipe Roof Structures) 또는 UPRS(Upgraded Pipe Roof Structures)공법의 경우 강관 구조체를 형성하는 방식이나 각 강관의 결합 방식에서 차이가 있으나 본 발명에서는 설명의 편의성을 위해 개별적인 강관 사이에서 누수가 발생하는 것을 예시하여 설명하도록 한다.

본 발명의 누수방지 구조가 적용되는 터널(10)은 땅 속을 뚫어 만든 통로 또는 구조물이라면 그 용도는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어 도로, 철도, 수로, 전선, 송유관 등의 용도를 포함한다.

본 발명에 따른 터널의 누수방지 구조의 시공방법은 터널 시공대상 구역에 다수의 강관(21a,21b)을 압입하고 강관 구조체(20)를 형성하는 단계와, 상기 강관 구조체(20) 내부를 굴착하는 단계와, 상기 이웃하는 강관(21a,21b) 사이에 지수제 주입관(25)을 설치하는 단계와, 상기 강관 구조체(20) 내측에 콘크리트를 타설하여 터널 구조물(12,13)을 축조하는 단계와, 상기 지수제 주입관(25)에 지수제(27)를 주입하여 상기 강관(21a,21b)과 터널 구조물 사이의 공간을 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 상기 강관 구조체를 형성하는 단계는 각 강관을 유압 등을 이용하여 지중에 압입하는 과정, 강관 내부에 있는 토사를 제거한 다음 각 강관을 용접하여 결합하는 과정, 강관에 콘크리트를 타설하여 보강하는 과정을 통해 이루어지는 것을 예시할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 강관 구조체를 형성하고 강관 구조체 내부를 굴착한 다음 강관 내부에 콘크리트를 타설하고, 상기 강관 구조체(20)를 지지하도록 터널 바닥에 지지보 등을 설치하거나, 크로스 바를 설치할 수 있다.

다음에는 이음새가 있는 이웃하는 강관(21a,21b) 사이에 지수제 주입관(25)을 설치하게 된다.

상기 지수제 주입관(25)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 금속관 또는 합성수지관으로 구성할 수 있는데, 금속관의 경우 강관에 직접 용접하거나 지지용 브라켓(23)에 의해 고정할 수 있고, 합성수지관의 경우에는 지지용 브라켓(23)에 의해 고정될 수 있다.

상기 지수제 주입관(25)의 일단은 개방되어 상기 터널 구조물을 통해 인출되고 타단은 밀폐된 구조로 이루어지며, 길이방향의 외주면을 따라 다수의 배출구(25a)가 형성된 구조로 이루어져 일단을 통해 지수제(27)를 주입하면 상기 배출구(25a)를 통해 강관(21a,21b)과 터널 구조물(13) 사이의 공간에 충진된다.

상기 지지용 브라켓(23)은 상단은 이웃하는 강관(21a,21b) 사이에 삽입되어 접착되거나, 용접될 수 있도록 좌우로 경사진 구조의 고정부(23a)와, 고정부에서 하측으로 연장되는 연장부(23b)와, 상기 지수제 주입관이 삽입되는 고정링부(23c)로 이루어지는 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 지수제 주입관은 강관 사이에 배치되어 강관의 길이 방향을 따라 설치되는데, 강관과 대응하는 길이의 하나씩 설치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수 개를 직렬로 이어서 배치할 수도 있다.

그리고 지수제 주입은 터널 공사 시공시에 할 수도 있고, 터널 공사 이후에 사후적인 누수 조치로 시행할 수 있는데, 상기 지수제 주입관을 직렬로 복수 개 설치된 경우 누수가 발생한 구간에만 선택적으로 지수제를 주입할 수도 있다.

한편, 도 2b의 실시예를 도 2a의 실시예와 대비하여 살펴보면, 도 2b의 실시예의 경우에는 벽체(12)와 천정(13)을 타설할 때 벽체와 천정 사이의 이음새에 지수제 주입관(25d)과 지수판(30)을 추가로 매립하여 이음새에서의 누수를 더욱 철저히 차단할 수 있다. 그리고 각 지수제 주입관(25)에는 도 2b 및 도 4b에 도시된 바와 같이 예비 공급관을 일정 간격으로 연결하여 지수제 충진 효율을 높일 수 있다.예를 들어 지수제 주입관이 50m인 경우 5m 또는 10m 간격으로 예비 공급관(26a,26b,26c)을 연결하고, 각 예비 공급관은 일부는 천정에 매립되고 끝단은 강관을 지지하기 위해 천정 콘크리트 타설 전에 설치한 H빔(13b) 쪽으로 인출되도록 할 수 있다. 다만, 설치된 H빔은 천정 콘크리트 타설시 일부를 제외하고 절단하게 된다.

그리고 예비 공급관의 끝단에는 체크 밸브(26')를 설치하여 지수제 공급을 하는 경우에만 개방되도록 할 수 있다. 터널 구조물의 전단부에서 지수제 공급관을 통해 지수제를 공급하여 터널 구조물 타단까지 공급할 수 있는데, 이때 20m 지점에서 지수제 공급관이 막힌 경우 해당 지점에 연결된 예비 공급관을 통해 지수제를 지수제 공급관으로 공급하여 나머지 구간에 대한 지수제 충진을 할 수 있다. 또한, 지수관과 함께 다수의 예비 공급관에서도 동시에 지수제를 공급하여 충진하게 되면 충진 시간을 단축하고 전 구간에 대하여 균일한 지수제 충진이 이루어질 수도 있다.

한편, 이하에서는 본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조를 도시하는 도면이고, 도 7은 도 6에서 거푸집에 콘크리트를 타설하고 지수제를 충진한 모습을 도시한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 구조물의 누수방지 구조는 토목 구조물 바닥(11) 또는 건축 구조물 바닥과, 상기 바닥(11)에 설치되는 벽체(12) 사이의 이음 부분에 설치되는 것으로서, 하부는 상기 바닥(11)에 매립되고, 상부는 상기 벽체(12)에 매립되며, 상기 하부 및 상부 사이에 배치되는 탄성부(32)로 이루어지는 지수판(30)과, 상기 지수판(30) 일측 또는 타측에 설치되는 지수제 주입관(25)을 포함한다. 여기서 토목 구조물은 터널인 것을 예시할 수 있다.

상기 지수제 주입관(25)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 길이방향의 외주면을 따라 다수의 배출구(25a)가 형성된 구조로 이루어져 일단을 통해 지수제를 주입하면 상기 배출구(25a)를 통해 구조물의 바닥(11)과 벽체(12) 사이의 공간에 충진된다.

이와 같이 본 발명에서 지수제 주입관을 설치하여 지수제를 충진하면 보다 철저하게 누수를 차단할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 터널 11 : 바닥
12 : 벽체 13 : 천정
13b : H빔 15 : 거푸집
20 : 강관 구조체 21 : 강관
22 : 강관 타설부 22a : 이음부
23 : 지지용 브라켓 23a : 고정부
23b : 연장부 23c : 고정링부
25 : 지수제 주입관 25a : 배출구
26a,26b,26c : 예비 공급관 26' : 체크 밸브
27 : 지수제 30 : 지수판
31 : 지수판 하부 32 : 탄성부
32a : 중공홀 33 : 지수판 상부

Claims (5)

1. 터널 시공대상 구역에 다수의 강관을 압입하고 강관 구조체를 형성하는 단계와;
   상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 단계와;
   상기 이웃하는 강관 사이에 지수제 주입관을 설치하는 단계와;
   상기 지수제 주입관의 길이 방향을 따라 복수의 예비 공급관을 연결하되, 상기 예비 공급관의 끝단에는 체크 밸브를 설치하는 단계와;
   상기 강관 구조체 내측에 콘크리트를 타설하여 터널 구조물를 축조함과 동시에, 상기 예비 공급관이 터널 구조물 내측으로 인출되도록 하는 단계와;
   상기 지수제 주입관 및 예비 공급관에 각각 지수제를 주입하여 상기 강관과 터널 구조물 사이의 공간을 밀봉하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널의 누수방지 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지수제 주입관은 일단이 상기 터널 구조물을 통해 인출되고, 길이방향의 외주면을 따라 다수의 배출구가 형성된 구조로 이루어져 일단을 통해 지수제를 주입하면 상기 배출구를 통해 강관과 터널 구조물 사이의 공간에 충진되는 것을 특징으로 하는 터널의 누수방지 시공방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지수제 주입관은 지지용 브라켓에 의해 고정되며,
   상기 지지용 브라켓은 상단은 이웃하는 강관 사이에 삽입되어 접착되거나, 용접될 수 있도록 좌우로 경사진 구조의 고정부와, 고정부에서 하측으로 연장되는 연장부와, 상기 지수제 주입관이 삽입되는 고정링부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널의 누수방지 시공방법.
   
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