KR200398769Y1 - Ｔ형단면 조립식 아치터널 - Google Patents

Abstract

본 고안은 한 쌍의 측벽부재와 측벽부재의 상단부에 양단이 지지되는 천정부재를 포함한 T형단면 조립식 아치터널에 관한 것으로서, 천정부재는 상향 만곡된 아치형상으로 구성되고, 천정부재의 하부면에 상기 터널의 폭 방향으로 양단을 연결하는 지지보가 돌출 형성되며, 천정부재의 단면이 T형상인 것을 특징으로 한다. 또한, 측벽부재에 천정부재를 거치시 접촉지지부 및 접촉면이 S형상으로 형성된 T형단면 조립식 아치터널을 제공한다. 이로 인해 토압에 대한 내력이 증가하여 대형통로의 구축에 용이하며, 접촉지지부 및 접촉면이 마찰에 의한 마모 및 파손을 방지할 수 있다.

Description

Ｔ형단면 조립식 아치터널 {prefabricated arched tunnel with cross section of T-type}

본 고안은 T형단면 조립식 아치터널에 관한 것으로, 지하매설형 수로 또는 통로를 구축함에 있어서 토압에 대한 내력이 우수하고, 시공이 간편하여 공사기간을 단축할 수 있으며, 동바리 등의 가설재의 사용없이도 현장 조립이 가능하도록 한 T형단면 조립식 아치터널에 관한 것이다.

통상적으로 복개형 터널의 시공은 지반상에 콘크리트 거푸집을 형성하고, 거푸집내에 콘크리트를 현장 타설하여 터널을 형성하는 것이 일반적이다.

그러나 이러한 시공법은 거푸집을 형성하기 위하여 동바리 등의 가설재의 설치가 요구되고 현장타설 콘크리트의 양생시간등 공사기간이 장기화되는 문제점이 있다.

이를 위하여 최근에는 공장에서 미리 제조한 조립식 암거를 현장에서 순차적으로 설치하여 터널을 시공하는 방법이 이용되고 있다.

이와 같은 프리캐스트 세그먼트 공법은 공장에서 조립식 암거를 생산하므로 품질 관리가 쉽고, 암거 제작과 하부공사가 동시에 진행되므로 공사기간이 단축된다. 또한, 별도의 동바리 없이도 시공할 수 있다.

이러한, 프리캐스트 세그먼트 공법의 일례가 한국등록특허 제10-0268394호의 『현장타설형 조립식 암거』 및 한국등록특허 제10-0443809호의 『단위 부재를 이용한 조립식 아치 터널 및 그 시공방법』에 기재되어 있으며, 이를 도 9 및 도 10에 도시하였다.

도 9에 도시한 바와 같이, 종래의 조립식 암거는 천정부재(1), 측벽부재(2)를 포함하고 있다.

천정부재(1)는 아치형상을 가지며, 설치되는 길이방향을 따라 양측 연부에는 내측표면으로부터 두께방향을 따라 소정 절취된 접촉면(1a)이 각각 형성된다.

또한, 설치되는 길이방향을 따라 고정볼트(3a)를 수용할 수 있도록 복수의 볼트 소용공(5)이 형성되어 있으며, 도 10에 도시한 바와 같이 설치되는 길이 방향을 따라 고정볼트(3a)가 상호 교번적으로 결합되도록 한다.

측벽부재(2)는 상향 만곡된 천정부재(1)와 내면이 완만하게 연결될 수 있도록 만곡된 내면을 가지며, 상단영역에는 천정부재(1)의 접촉면(1a)에 결합되도록 천정부재(1)의 만곡형상을 따라 계단상으로 절취된 접촉지지부(2a)가 형성된다. 또한, 하단영역에는 설치면에 접촉되어 안정적인 기립상태를 유지할 수 있게 저부플랜지(4)가 수평방향을 따라 형성된다.

이와같이 구성된 현장타설형 조립식 암거는 크레인 등의 인양수단에 의해 측벽부재(2)를 정해진 위치에 안착 설치한 후 천정부재(1)를 인양하여 측벽부재(2)의 상단영역에 형성되어 있는 접촉지지부(2a)에 안전하게 거치 설치한다. 이후 고정볼트(3a)및 너트(3b)등의 체결수단으로 조립한다.

그러나. 상술한 종래기술의 조립식 암거는 통로를 구축함에 있어서, 통로의 넓이가 좁을 경우엔 무방하나 대형통로일 경우 토압에 대한 내력을 유지하기엔 한계가 있었다. 즉, 토압에 대한 내력을 높이기 위해 천정부재(1)의 단면적을 넓게하였으며, 그에따라 천정부재(1)의 중량도 증가하여 운반 및 거치시 많은 장비와 인력이 소비되었고, 전체적으론 시공비용을 증대시키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 측벽부재(2)와 천정부재(1)가 접촉되는 접촉지지부(2a)와 접촉면(1a)의 단면이 계단형상으로 형성되어 측벽부재(2)에 천정부재(1)를 거치시 충격 및 마찰에 위해 접촉지지부(2a) 및 접촉면(1a)이 쉽게 손상되는 단점이 있었다.

본 고안은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 고안의 목적은 천정부재 내면에 지지보를 돌출 형성함으로써, 토압에 대한 내력을 증대시켜 대형통로 구축에 용이하며, 천정부재의 불필요한 단면적을 제거하여 중량를 감소시킬 수 있는 T형단면 조립식 아치터널을 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 측벽부재와 천정부재가 접촉되는 접촉지지부의 단면을 S형상으로 형성함으로써, 측벽부재에 천정부재를 거치시 미끄러지듯 부드럽게 거치하여 접촉지지부의 파손을 방지하고, 견고히 결합하며 조립시공시 측벽부재의 외측으로부터 가해지는 토압을 견디도록 한 T형단면 조립식 아치터널을 제공하는 것이다.

상술한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 한 쌍의 측벽부재와 측벽부재의 상단부에 양단이 지지되는 천정부재를 포함하는 터널 시공용 조립식 암거에 있어서, 천정부재는 상향 만곡된 아치형상으로 구성되고, 천정부재의 하부면에 상기 터널의 폭 방향으로 양단을 연결하는 지지보가 돌출 형성되며, 천정부재의 단면이 T형상인 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널을 제공한다.

또한, 천정부재의 하부면에 마련되는 지지보는 적어도 하나 이상으로 형성할 수 있다.

또한, 천정부재의 내면에 형성된 지지보는 사각형상으로 형성되며, 최대압축력의 크기를 고려하여 높이와 폭을 정할 수 있다.

또한, 천정부재의 내면에 형성된 지지보의 하부면을 아치형상으로 형성할 수 있다.

또한, 측벽부재는 천정부재를 접촉지지하도록 상단부에 접촉지지부가 형성되며, 접촉지지부는 그 단면이 S형상으로 형성할 수 있다.

또한, 천정부재에 형성된 지지보는 길이방향으로 관통홀을 형성하여 내측으로 강선을 연결할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 T형단면 조립식 아치터널에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조로 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 T형단면 조립식 아치터널에 대하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, T형단면 조립식 아치터널은 지반에 일정간격으로 설치되는 측벽부재(20)와, 측벽부재(20)의 상단에 접촉지지되는 천정부재(30)를 포함한다.

측벽부재(20)는 터널 시공시 버림 콘크리트(10)의 양측에 설치되는 것으로, 만곡된 내면을 가지며 콘크리트(10)에 안전하게 안착될 수 있도록 하단부가 대략 L형상으로 마련되고, 측벽부재(20)의 상단부에는 S형상으로 형성된 접촉지지부(22)가 형성된다.

상기 측벽부재(20)의 상단부에 형성된 접촉지지부(22)는 천정부재(30)와 조립시 상호 마찰에 따른 마모 또는 균열을 방지하기 위하여 그 단면이 S형상을 이루도록 함으로써, 슬라이딩 가능하게 한다.

천정부재(30)는 상향 만곡된 아치형상으로 구성되고, 천정부재(30)의 하부면에 터널의 폭 방향으로 양단을 연결하는 지지보(34)가 돌출 형성된다.

여기서, 천정부재(30)는 아치형으로 구성됨으로써, 외부로부터 작용하는 토압, 수압 및 교통하중등이 천정부재(30) 및 측벽부재(20)의 축방향 압축력으로 작용하므로 콘크리트의 높은 압축강도를 최대한 활용하여 경제적인 단면 설계가 가능하다. 이러한 아치형 구조는 주로 압축력을 지지하는 콘크리트의 특성상 균열발생이 거의 없어 구조물의 유지관리가 용이하다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 천정부재(30)의 하부면에 형성된 지지보(34)는 외주면에서 전해지는 토압 등의 큰 압축력에 의해 발생될 수 있는 천정부재(30)의 버클링 현상을 방지하기 위한 것으로, 본 고안에서는 사각형상으로 형성되어 있으며, 최대압축력의 크기를 고려하여 높이와 폭이 정해져 천정부재(30)에 발생하는 휨모멘트 및 전단력을 최소화한다.

또한, 천정부재(30)에 형성된 지지보(34)는 축압력을 견디기 위한 최소의 높이와 폭만을 유지하면 되므로 기존 천정부재(30)의 불필요한 단면적을 제거할 수 있기 때문에 천정부재(30)의 전체적인 중량이 감소하여 설치 및 운반이 수월하다.

여기서, 지지보(34)는 도 3에 도시한 바와 같이 미관상 아름답게 그 하부면이 아치형상을 이루도록 형성할 수 있다.

또한, 지지보(34)는 도4에 도시한 바와 같이 토압에 의해 발생하는 휨모멘트 및 전단력을 견디기 위해 지지보(34)의 내측 길이 방향으로 천정부재(30) 및 지지보(34)를 관통하는 관통홀(36)을 형성하여 강선(38)을 연결할 수 있으며, 천정부재(30)에 전해지는 최대압축력을 고려하여 도 5에 도시한 바와 같이 적어도 하나 이상으로 이루어진 지지보(34)를 형성할 수 있다.

본 고안에서는 지지보(34)를 사각형상 또는 하부면이 아치형상으로 이루어지도록 형성하였지만, 토압에 의해 발생하는 휨모멘트 및 전단력을 최소화 하기 위한 구조라면 그 형상과 개수에 제한을 두지 않는다.

상술한 바와 같이 형성된 천정부재(30)의 양 하단면에는 도 6에 도시된 바와 같이 S형상의 측벽부재(20)의 접촉지지부(22)와 대응되도록 천정부재(30)의 경사면(32)을 S형상으로 형성하여 측벽부재(20)의 접촉지지부(22)에 안전하게 안착할 수 있게 된다.

이와 같이 본 고안에 따른 T형단면 조립식 아치터널은 공장에서 제작하므로 품질 높은 고강도 콘크리트제품 생산이 가능하며, 부재의 단면을 최소화할 수 있어 경제적이며, 미리 부재를 제작하므로서 콘크리트 양생기간이 단축되고, 가설 동바리를 필요치 않으므로 가설재 설치기간을 줄여 터널공사 기간이 타 공법에 비하여 단축된다.

다음, 도 7a 내지 도 7e를 참조로 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 T형단면 조립식 아치터널 및 이를 이용한 터널 시공법을 설명한다.

먼저, 터널을 구축할 곳을 굴착하고 지반을 정리한 후 그 바닥에 버림 콘크리트(10)를 타설하여 평탄하게 면을 골라 굳힌다.

다음, 버림 콘크리트(10) 위에 양쪽 측면으로 정해진 위치에 좌ㆍ우측벽부재(20)를 설치한다. 이때, 좌ㆍ우측벽부재(20)는 서로 마주보게 안착 설치하며 마주보는 측벽부재(20)간의 거리는 천정부재(30)를 얹어서 조립하기 알맞은 간격으로 한다.

다음, 천정부재(30)를 인양하여 마주보고 선 좌ㆍ우측벽부재(20)의 상단에 마련된 접촉지지부(22)에 경사면(32)을 견고히 거치한다.

한편, 좌ㆍ우측벽부재(20)와 천정부재(30)는 공장에서 제작되어 현장으로 운반되어 조립한다.

이와같은 요령으로 마주보고 선 좌ㆍ우측벽부재(20)에 천정부재(30)를 길이방향을 따라 반복적으로 거치한 후 통상의 체결방법으로 볼트와 너트를 이용하여 체결한다.

다음, 마주보는 좌ㆍ우측벽부재(20)의 하단부 사이에 일정간격으로 심어둔 커플러와 철근을 연결하여 철근(40)을 배근한다.

다음, 배근된 철근(40)이 매설될 수 있도록 콘크리트를 타설하여 복수의 측벽부재(20)를 상호 고정시키고 구축한 통로의 겉에 토사를 메꾸어 넣고 성토 다짐하여 터널을 완성한다.

상술한 실시예에 따른 T형단면 조립식 아치터널은 작업현장에 따라 도 8과 같이 중간측벽부재를 구비하여 공동터널을 구축할 수 있다.

도시한 바와 같이, T형단면 조립식 아치터널을 이용한 공동터널은 상호 나란하게 배치되는 천정부재(30)를 가지며, 양 천정부재(30)의 사이에는 양 천정부재(30)를 접촉지지하도록 양쪽으로 측벽부재(20)를 구비하고, 중간에 중간측벽부재(50)를 구비하여 양 천정부재(30)를 접촉지지하도록 구성된다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조로 본 고안의 T형단면 조립식 아치터널 및 이를 이용한 터널 시공법에 대하여 설명하였지만, 본 고안의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

본 고안의 T형단면 조립식 아치터널은 천정부재 내면에 지지보를 형성하기 때문에 토압에 대한 내력이 증가하여 대형통로의 구축에 용이하며, 지지보를 형성함에 따라 천정부재의 불필요한 부분을 제거해 중량을 감소시킬 수 있어 물류비용의 절감과 함께 전체적인 시공비용을 줄일 수 있다.

또한, 천정부재와 측벽부재가 접촉되는 접촉지지부의 단면을 S형상으로 형성하기 때문에 측벽부재에 천정부재를 거치시 미끄러지듯 부드럽게 거치하여 접촉지지부가 손상되는 것을 방지하였으며, 측벽부재의 외측으로 부터 전달되는 토압을 분산시켜 주고 안전하게 매설할 수 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 T형단면 조립식 아치터널을 개략적으로 나타낸 분해사시도;

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 천정부재의 개략적인 단면도;

도 3은 본 고안에 따른 T형단면 조립식 아치터널의 내면에 형성된 지지보의 단면이 T형단면 아치형상으로 형성된 모습을 나타내는 개략도;

도 4는 본 고안에 따른 T형단면 조립식 아치터널의 천정부재의 내면에 강선이 연결된 모습을 나타내는 단면도;

도 5는 본 고안에 따른 T형단면 조립식 아치터널의 천정부재에 이중T형단면 구조를 갖는 지지보가 형성된 모습을 개략적으로 나타낸 단면도;

도 6은 본 고안에 따른 T형단면 조립식 아치터널의 천정부재와 측벽부재가 접촉하는 접촉지지부와 접촉면을 개략적으로 나타낸 요부 단면도;

도 7a내지 도 7e는 본 고안의 T형단면 조립식 아치터널을 이용하여 터널을 시공하는 방법을 설명하는 개략도;

도 8은 본 고안의 T형단면 조립식 아치터널을 이용하여 구축한 공동터널의 개략도;

도 9는 종래기술의 조립식 암거의 개략적인 분해사시도; 및

도 10은 도 9의 B-B선에 따라 얻어진 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 버림 콘크리트 20 : 측벽부재

22 : 접촉지지부 30 : 천정부재

32 : 접촉면 34 : 지지보

40 : 철근 50 : 중간측벽부재

Claims (6)

1. 한 쌍의 측벽부재와 상기 측벽부재의 상단부에 양단이 지지되는 천정부재를 포함하는 터널 시공용 조립식 암거에 있어서,

   상기 천정부재는 상향 만곡된 아치형상으로 구성되고, 상기 천정부재의 하부면에 상기 터널의 폭 방향으로 양단을 연결하는 지지보가 돌출 형성되며, 상기 천정부재의 단면이 T형상인 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.
2. 제1항에 있어서, 상기 천정부재의 하부면에 마련되는 지지보는 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천정부재의 내면에 형성된 지지보는 사각형상으로 형성되며, 최대압축력의 크기를 고려하여 높이와 폭이 정해지는 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천정부재의 내면에 형성된 지지보는 하부면이 아치형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.
5. 제1항에 있어서, 상기 측벽부재는 상기 천정부재를 접촉지지하도록 상단에 접촉지지부가 형성되며, 상기 접촉지지부는 그 단면이 S형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천정부재에 형성된 지지보는 길이방향으로 관통홀을 형성하여 내측으로 강선을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 T형단면 조립식 아치터널.