KR20090132210A - 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법 및 이에 사용되는장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로, 육상의 드라이 도크 내에 수중터널 유닛을 배치하고, 수직 잭 압출장치를 통해 해저로 압출한 후, 압출된 수중터널 유닛의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 접속하고, 수직 잭 압출장치를 이용하여 반복 압출한다. 선단 수압이 육상부 터널의 마찰 지지력보다 커지면 육상부 쪽 수중터널 유닛의 끝단에 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추고, 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출한다. 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하고, 수중터널의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 이어서 접속하고, 원하는 길이의 수중터널 길이에 도달할 때까지 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞추면서 반복 압출함으로써 수중터널 유닛이 점차 해저로 진입하여 해상에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압이 커지는 경우에도 수중터널 유닛의 후단을 대형 수압 잭을 이용하여 지지하고 압출 전진시킴으로써 수심이 깊은 해저에서도 안정되게 수중 교량을 시공할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

수중 교량, 수압 잭(hydraulic jack), 수중교량 압출 공법, 압출장치, 수두

Description

수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법 및 이에 사용되는 장치{Incremental launching method and device for immersed tunnels by using a massive hydraulic jack}

본 발명은 해저에 수중교량을 시공하기 위한 공법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압이 커지는 경우에도 육상부의 수중 교량 후방에 대형 수압 잭을 설치하여 선단 수압과 균형을 맞춘 다음, 수중 교량의 압출 작업을 실행함으로써 수심이 깊은 해저에도 수중 교량을 안전하게 시공할 수 있도록 된 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해저에 수중교량을 시공하기 위한 부유식 수중교량 시공방식이 있다. 부유식 수중교량 시공방식은 바다에 의해 멀리 떨어진 육지와 육지 또는 육지와 섬을 잇는 굴착식 지중터널이나 침매 터널에 비하여 공사비 측면에서 저렴하다.

이와 같은 종래의 부유식 수중교량 시공방식은 해저 면에 기초와 재킷을 설치한 다음, 그 위에 육상에서 제작한 튜브형태의 수중터널 유닛들을 연결하는 방식으로서 터널 유닛들이 재킷에 의해서 떠받쳐지거나, 인장 케이블에 의해서 해저 면에 지지되는 교량덮개에 의해서 해저면 위에 떠있는 형태이다.

이와 같은 수중교량 공법에 관련된 종래의 기술이 일본 특개평 9-144038호(명칭: 수중 구조물의 축조방법)과 일본 특개평 10-82062호(명칭: 침매함의 침설장치)에 제시되어 있다.

일본 특개평 9-144038호는 육지측으로부터 수저면에 복수의 수중터널 유닛을 순차 접속하면서 추진시켜서 수중교량을 구축하는 경우, 수중터널 유닛의 접속작업이 확실하고 능률 좋게 이루어지도록 행하는 수중 구조물의 축조방법으로서, 그 해결수단으로 육지로부터 수중부측으로 향하여 하향 구배의 경사구를 형성하고, 경사구의 하단부를 수평 저부로 형성하여 이 수평 저부로부터 수직벽부의 전후 통로구를 통하여 수중터널 유닛을 수중부의 수저면상에 순차 접속하면서 추진시키도록 되어 있다.

이와 같은 경우, 경사구에서는 수중터널 유닛을 부상시켜서 이동시키고, 침하시켜서 수평 저부에 설치한 다음, 수직벽부의 전후 통로구 사이에서 선행하는 수중터널 유닛과 접속하게 되며, 전후 통로구 사이에 배치되어 있는 수밀 패킹을 접합부의 외주부에 밀착시킨 상태에서 수직벽부의 사이를 배수시킨 다음, 대기상태의 수직벽부 내에서 접합부의 수밀 패킹작업과 연결 작업을 실시하도록 되어 있다.

또한, 일본 특개평 10-82062호에는 수중터널 유닛을 침설하는 때에, 수중터널 유닛을 침강시킨 후, 예인선의 와이어를 빠르게 분리하고, 예인선과는 별개로 기존의 수중터널 유닛과의 접합부로 수중터널 유닛을 위치시킬 수 있는 수중터널 유닛의 침설 장치가 제시되어 있다.

이와 같은 일본 특개평 10-82062호는 복수의 워터 롤러로 무한궤도를 구성하는 구동장치를 설치하고, 이 구동장치를 수중터널 유닛의 양 측면 전후위치에 장착한다. 그리고 수중터널 유닛을 침강시킨 후, 예인선으로부터 와이어를 분리시키고, 구동장치에 의해 수중터널 유닛을 자체 이동시켜서 기존의 수중터널 유닛과 접속시킨다.

이때, 수직 서스펜션 실린더와 경사 서스펜션 실린더를 작동시키면, 수중터널 유닛의 상하 높이 및 수평자세를 조정할 수 있고, 기존 수중터널 유닛에 대한 위치조정을 정확하게 행하는 것이 가능하다.

그렇지만 이와 같은 종래의 기술은 모두 수중터널 유닛을 육상 제작한 다음, 이를 해상 운반하고, 수중에 가라앉혀서 수중에서 유닛끼리 연결하는 방식으로서 이와 같은 시공방식들은 모두 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 육상부의 드라이 도크에서 수중 교량 유닛들을 서로 길게 연결한 다음, 이를 해상 쪽으로 점차 압출시켜서 하나의 긴 수중 교량이 이루어지도록 하는 기술이 제안되어 있다.

이와 같은 수중 교량의 압출 기술은 수중 교량을 쉽게 시공할 수 있다는 측 면에서 매우 바람직한 것이지만, 수중 교량이 수심이 깊은 해저 측으로는 진입하기 어려운 문제점이 있다.

즉, 수중 교량은 해저로 깊게 진입할수록 부력에 의해서 그 선단에 가해지는 선단 수압은 점차 커지게 되는데, 이와 같이 증가된 선단 수압으로 인하여 육상부에서 압출하는 가압력이 커야 하고, 압출 공정이 어렵게 된다.

따라서, 당 업계에서는 이와 같은 수중 교량의 압출 공법에서 심도가 깊은 해저를 통과하여 수중 교량이 설치가능하도록 하는 기술개발이 절실한 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 해상에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압이 커지는 경우에도 수중터널 유닛의 압출 작업이 원활하게 이루어지도록 함으로써 수심이 깊은 해저에도 수중 교량을 안전하게 시공할 수 있도록 한 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법 및 이에 사용되는 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 해저에 수중교량을 시공하기 위한 방법에 있어서,

육상의 드라이 도크 내에 수중터널 유닛을 배치하는 단계;

상기 수중터널 유닛을 수직 잭 압출장치를 통해 해저로 압출하는 단계;

압출된 수중터널 유닛의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 접속하고, 수직 잭 압출장치를 이용하여 반복 압출하는 단계;

수중터널의 연결 길이가 길어지고, 선단 수압이 육상부 터널의 마찰 지지력보다 커지면 육상부 쪽 수중터널 유닛의 끝단에 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계;

수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계;

수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계;

수중터널의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 이어서 접속하고, 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞춘 다음, 수직 잭 압출장치를 이용하여 압출하는 단계; 및

원하는 길이의 수중터널 길이에 도달하였는가를 판별하고, 수중터널 유닛을 원하는 길이까지 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞추면서 반복 압출하는 단계;를 포함하여 해저에 수중터널을 시공하는 것을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널 유닛을 수직 잭 압출장치를 통해 해저로 압출하는 단계는 아래의 관계,

F2 ≥ F1 으로 이루어지고, 여기서

F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력인 것을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계는 아래의 관계,

F3 ≥ F1 - F2 로 이루어지고, 여기서

F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력

F3 = 수압 잭에 의하여 수중터널에 가하는 수압인 것을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 F1, F2, F3는 아래의 크기

F1 = A1·h1, F2 ≡ A1·L1·β, F3 = A3·h3 로 이루어지고,

여기서, A1 = 수중교량의 선단 단면적, h1 = 수중 교량의 선단 수두

L1 = 육상부의 터널 마찰길이, β = 육상부 터널의 마찰계수,

A3 = 수압 잭의 실린더 단면적, h3 = 수압 잭의 수두

임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 육상부 쪽 수중터널 유닛의 끝단에 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계는 육상부의 수중터널 유닛 후단에 새롭게 추가되는 수중터널 유닛의 제작도중에 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 압출 직전에 h3 ≥ h1이 되도록 수압 잭의 수두를 유지하면서 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

또한, 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 수직 잭 압출장치를 통하여 수중터널 전체를 들어올리고, 서로 연결된 수중터널 유닛들이 이를 떠받치는 경사판을 통하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 압출 직전에 h3 ≥ h1 + △h 이 되도록 수압 잭의 수두를 유지하면서 이루어지고, 여기서 △h는 압출에 의해서 수중터널이 전진하여 서로 연결된 수중터널 유닛들의 선단이 추가적으로 받는 수두임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

또한, 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계는 드라이 도크의 내부에서 다수의 지지벽을 설치하고, 상기 수중터널 유닛의 양측에는 걸이 홈을 형성한 다음, 상기 지지벽과 걸이 홈의 사이에 지지판을 고정하여 수중터널 유닛의 후진을 방지하는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계는 드라이 도크의 내부에서 다수의 인장 벽을 설치하고, 상기 수중터널 유닛의 양측에는 인장 와이어를 연결한 다음, 상기 인장 벽에 인장 와이어를 연결하여 수중터널 유닛의 후진을 방지하는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치에 있어서,

육상의 드라이 도크 후방에 직립으로 설치되고, 내부에는 수두발생용 공간이 형성된 수조;

상기 수조의 하단에 배관을 통하여 연결되어 수조 내의 수두압을 내부 피스톤이 받고, 상기 피스톤은 전방의 수중터널 유닛 측으로 향하며, 후단은 수직벽에 지지되어 피스톤의 가압력을 전방 수중터널 유닛 측으로 향하도록 하는 실린더 수단; 및

상기 실린더 수단의 피스톤을 수중터널 유닛의 후단에 연결하여 피스톤의 가압력이 수중터널 유닛의 후단에 전달되도록 하는 지지대;를 포함하여 수중터널 유닛의 선단 수압에 대응하는 지지력을 수중터널 후단에 가하도록 구성됨을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 실린더 수단은 피스톤을 최초의 위치로 복귀시키기 위한 윈치를 구비하고, 상기 윈치에 감긴 케이블이 피스톤을 후방으로 당겨서 피스톤의 후진이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 윈치는 적어도 2대 이상 다수 설치되어 동시에 작동하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 수조는 내부에 물을 공급하여 수두를 증 대시키거나, 물을 배출하여 수두를 감소시키는 펌핑 장치를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수조는 드라이 도크의 상부측에 위치되어 실린더 수단에 수두압을 가하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

또한, 본 발명은 바람직하게는 상기 지지대는 피스톤의 선단에 일체로 연결된 것이고, 상기 수중터널 유닛의 내측 공간으로 삽입되는 끼움부와 상기 끼움부로부터 외측으로 돌출되어 수중터널의 모서리를 지지하는 단턱부를 포함하여 수중터널 유닛의 후단에 안정적으로 결합하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수조에는 바닷물이 담겨서 수두를 형성하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치에 있어서,

수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 지중에 매설되는 피트;

상기 각각의 피트 내에 로드가 상향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 수직 잭;

상기 각각의 수직 잭의 로드에 하부면이 연결되고, 상부면은 수중터널 유닛의 전방측으로 하향 경사면을 형성한 하부 경사판;

상기 하부 경사판의 하향 경사면에 대응하는 경사면을 하부면에 형성하고, 상부면은 수중터널 유닛의 하부면에 밀착되어 상기 하부 경사판 상에서 활주 이동하는 상부 경사판; 및

상기 상부 경사판의 후단에 로프를 통하여 연결되어 상기 상부 경사판을 후방측으로 당기는 편향력을 상부 경사판에 부여하는 중량 추;를 포함하여 상기 수직 잭의 로드 상승작동시 하부 경사판의 미끄러짐 이동을 통하여 수중터널 유닛의 전방 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 중량 추는 피트의 후방 측에 중량 추 이동 공간을 형성하여 수직 잭의 로드 상승시 상부 경사판을 따라서 상승하고, 수직 잭의 로드 하강시 자중에 의하여 하강하여 상기 상부 경사판을 후방으로 복귀시키는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 상부 경사판과 수중터널 유닛 사이의 마찰계수는 상부 경사판과 하부 경사판 사이의 경사면 마찰계수보다 큰 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 수직 잭은 다수가 동시적으로 로드 상승작동을 하여 수중터널의 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 해저에 수중교량을 시공하 기 위한 장치에 있어서,

수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 배치된 교량 덮개에 형성되는 공간부;

상기 각각의 공간부 내에 로드가 하향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 역 수직 잭;

상기 각각의 역 수직 잭의 로드에 상부면이 연결되고, 하부면은 수중터널 유닛의 전방측으로 상향 경사면을 형성한 상부 경사판;

상기 상부 경사판의 상향 경사면에 대응하는 경사면을 상부면에 형성하고, 하부면은 수중터널 유닛의 상부면에 밀착되어 상기 상부 경사판 상에서 활주 이동하는 하부 경사판; 및

상기 하부 경사판의 후단에 로프를 통하여 연결되어 상기 하부 경사판을 후방측으로 당기는 편향력을 하부 경사판에 부여하는 부력 추;를 포함하여 상기 역 수직 잭의 로드 하강작동시 하부 경사판의 미끄러짐 이동을 통하여 수중터널 유닛의 전방 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역(逆) 수직 잭 압출장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 부력 추는 공간부의 후방 측에 부력 추 이동 공간을 형성하여 역 수직 잭의 로드 하강시 하부 경사판을 따라서 하강하고, 역 수직 잭의 로드 상승시 부력에 의하여 상승하여 상기 하부 경사판을 후방으로 복귀시키는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 하부 경사판과 수중터널 유닛 사이의 마찰계수는 상부 경사판과 하부 경사판 사이의 경사면 마찰계수보다 큰 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 역 수직 잭은 다수가 동시적으로 로드 하강작동을 하여 수중터널의 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 수중터널 유닛이 점차 해저로 진입하여 해상에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압이 커지는 경우에도 수중터널 유닛의 후단을 대형 수압 잭을 이용하여 지지함으로써 수중터널 유닛의 선단 수압과 지지력의 균형을 이룬 상태에서 압출작동이 이루어진다. 따라서 수중터널 유닛의 압출 작업이 원활하게 이루어지도록 함으로써 수심이 깊은 해저에도 안정되게 수중 교량을 시공할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)은 해저에 수중교량을 시공하기 위한 방법이다.

본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 육상의 드라이 도크(12) 내에 수중터널 유닛을 배치하는 단계(10)가 이루어진다. 이와 같은 단계(10)에서 육상의 드라이 도크(12) 내에 배치되는 수중터널 유닛(5)은 별도의 제작장에서 제작되어 육상 운반되어 드라이 도크(12) 내에 안치된다.

그리고 다음으로는 상기 수중터널 유닛(5)을 수직 잭 압출장치(200)를 통해 해저로 압출하는 단계(20)가 이루어진다.

이와 같은 단계(20)는 수중터널의 구축 초기 단계로서 도 5a), b)에 도시된 바와 같은 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 이루어진다.

이와 같은 수직 잭 압출장치(200)는 이후에 설명되는 바와 같이, 피트(210) 내에 실린더 몸체(215a)가 고정되고, 그 로드(215)가 상향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 수직 잭(220)을 구비한다. 그리고 상기 수직 잭(220)의 로드(215)에는 하부면이 연결되고, 상부면은 수중터널 유닛(5)의 전방측으로 하향 경사면(232)을 형성한 하부 경사판(230)을 구비한다.

그리고 상기 하부 경사판(230)의 하향 경사면(232)에 대응하는 경사면(237)을 하부면에 형성하는 상부 경사판(235)을 구비하며, 상기 상부 경사판(235)은 그 상부면이 수중터널 유닛(5)의 하부면에 밀착되고, 하부면에 형성된 경사면(237)은 상기 하부 경사판(230) 상의 상부면에 형성되는 하향 경사면(232)에 접촉하는 상태로 배치되어 상기 수직 잭(220)의 로드(215)가 상승되면 상부 경사판(235)이 하부 경사판(230) 상에서 전방으로 활주(Sliding) 이동하는 구조이다.

그리고 이와 같이 수직 잭(220)의 로드(215) 상승으로 수중터널 유닛(5)이 전방으로 자중에 의하여 전진하면, 상기 수직 잭(220)은 하강되고, 상부 경사판(235)이 수중터널 유닛(5)의 하부면으로부터 분리된 다음, 후진하고 다시 수직 잭(220)이 상승되어 추가적으로 수중터널 유닛(5)을 전진시키는 동작을 반복하면 수중터널 유닛(5)은 점차 전진하게 된다.

이와 같은 수직 잭 압출장치(200)는 드라이 도크(12)에 장착될 뿐만 아니라, 수중터널의 경로 상에 다수개가 일직선으로 도2 및 도 3에 도시된 바와 같이 정렬되어 있다.

그리고 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)은 다음 단계로 드라이 도크(12)로부터 전진 압출된 수중터널 유닛(5)의 후방에 새로운 수중터널 유닛(5)을 접속하고, 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 반복 압출하는 단계(30)가 이루어진다.

이와 같은 단계(30)에서는 드라이 도크(12) 내에서 전후의 수중터널 유닛(5) 간의 연결작업이 이루어지고, 상기 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 지속적으로 압출 작업하게 되면, 최선단의 수중터널 유닛(5a)은 점차 해수면에 잠기면서 도 2에 도시된 바와 같이, 수중터널의 경로를 따라서 직선적으로 압출 이동한다.

이와 같이 다수의 수중터널 유닛(5)들이 서로 연결되어 전진을 이루게 되면, 상기 수중터널 유닛(5)의 하부 측에 위치된 다수의 수직 잭 압출장치(200)들은 서 로 동기(syncronizing) 하면서 동작하여 일체적으로 수중터널 유닛(5)들을 압출 전진시킨다.

또한 이와 같이 다수의 수중터널 유닛(5)들이 서로 연결되어 최선단의 수중터널 유닛(5a)이 수중으로 잠기게 되면, 수중터널 유닛(5)은 그 최선단에서 수압을 받게 되는데, 이와 같은 수압은 아래와 같은 힘의 크기로 나타낼 수 있다.

F1 = A1·h1

여기서, F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

A1 = 수중교량의 선단 단면적, h1 = 수중 교량의 선단 수두이다.

이와 같이 수중터널 유닛(5)은 그 최선단이 해수에 의해서 지속적으로 수압을 받게 되며, 따라서 이와 같은 수압에 의해서 상기 수중터널 유닛(5)을 수직 잭 압출장치(200)만으로는 해저로 압출하지 못하는 한계가 있다.

즉, 다수의 수중터널 유닛(5)들이 수중에 잠기기 전의 육상부에서 자중에 의하여 하방으로 가하는 마찰 지지력이 상기 수중터널 유닛(5)의 최선단 수압보다 큰 상태에서는 수직 잭 압출장치(200)만으로도 수중터널 유닛(5)들의 압출 전진이 가능하고, 압출 후에는 뒤로 밀리지 않으면서 그대로 유지될 수 있지만, 상기 마찰 지지력이 상기 수중터널 유닛(5)의 최선단 수압보다 작다면 수중터널 유닛(5)들은 최선단 수압에 의하여 밀려서 후진하게 되고, 수중으로의 압출 전진이 불가능한 것이다.

이와 같은 역학적 관계식이 아래에 기재되어 있다.

F2(= A1·L1·β) ≥ F1(= A1·h1)

여기서, F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력

A1 = 수중교량의 선단 단면적, L1 = 육상부의 터널 마찰길이,

β = 육상부 터널의 마찰계수이다.

따라서, 본 발명에서 수직 잭 압출 장치(200) 만으로 수중터널 유닛(5)들의 압출 전진이 가능한 구간은 수중터널 유닛(5)들의 초기 압출 구간이며, F2 ≥ F1가 유지되는 구간이다.

그리고 다음 단계(40)로는 이와 같이 수중터널의 연결 길이가 점차 길어지고, 선단 수압이 육상부 터널의 마찰 지지력보다 커지면 육상부 쪽 수중터널 유닛(5)의 끝단에 수압 잭(300)을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계(40)가 이루어진다.

즉 수중터널 유닛(5)의 선단 수압이 육상부 터널의 마찰 지지력보다 커지면 수직 잭 압출장치(200) 만으로는 수중터널 유닛(5)의 압출 작동이 불가능하므로 이와 같은 경우에는 수중터널 유닛(5)의 끝단에 수압 잭(300)을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞춘 상태에서 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 수중터널 유닛(5)을 추가 압출하는 단계(50)가 이루어져야 한다.

이와 같은 단계(40)(50)에서 사용되는 본 발명의 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 드라이 도크(12)의 후방에 위치되어 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치이다.

이와 같은 본 발명의 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 육상의 드라이 도크(12) 후방에 직립으로 설치되고, 내부에는 수두발생용 공간이 형성된 수조(310)를 구비한다. 이와 같은 수조(310)는 내부에 물이 담기는 구조인데, 상기 수조(310)의 하단에는 배관(312)을 통하여 연결되는 실린더 수단(320)을 구비한다.

이와 같은 실린더 수단(320)은 내부에 피스톤(330)을 구비하여 수조(310) 내의 수두압을 받고, 상기 피스톤(330)은 전방의 수중터널 유닛(5) 측으로 향하며, 그 후단은 드라이 도크(12)의 수직벽(12a)에 지지되어 피스톤(330)의 가압력을 전방 수중터널 유닛(5) 측으로 향하도록 한다.

또한 상기 실린더 수단(320)과 수중터널 유닛(5)의 사이에는 실린더 수단(320)의 피스톤(330)을 수중터널 유닛(5)의 후단에 연결하여 피스톤(330)의 가압력이 수중터널 유닛(5)의 후단에 전달되도록 하는 지지대(340)를 포함하는 구조이다.

즉, 본 발명은 이와 같은 수중교량 시공용 수압 잭(300)을 이용하여 수중터널 유닛(5)의 선단 수압에 대응하는 지지력을 수중터널 유닛(5)의 후단에 가하도록 구성되는데, 상기 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 내부에 해수 등이 유입되어 수두를 발생시키는 대형 구조이다.

이와 같이 상기 수압 잭(300)을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단 계(40)에서 수압 잭(300)이 수중터널 유닛(5)의 후단에 가하는 수압은 아래와 같은 크기를 갖는다.

즉 F3 ≥ F1 - F2

여기서, F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력

F3 = 수압 잭에 의하여 수중터널에 가하는 수압이다.

그리고 상기 F3 = A3·h3 이고, A3 = 수압 잭의 실린더 단면적, h3 = 수압 잭의 수두이다.

이와 같이 상기 육상부 쪽 수중터널 유닛(5)의 끝단에 수압 잭(300)을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계(40)는 육상부의 수중터널 유닛(5) 후단에 새롭게 추가되는 수중터널 유닛(5)의 제작도중에 이루어지는 것이며, 이와 같은 대형 수압 잭(300)을 통하여 수중터널 유닛(5)의 후단을 지지함으로써 수중터널 유닛(5)의 최선단 깊이가 깊어지게 되어 큰 수압을 받는 경우에도 수중터널 유닛(5)들이 뒤로 밀리지 않고, 압출 전진한 상태를 유지하도록 한다.

그리고 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)은 다음으로 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계(60)가 이루어진다.

이와 같이 상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지 지하는 단계(60)는 추가적인 수중터널 유닛(5)을 이미 압출한 수중터널 유닛(5)의 후단에 추가 설치하기 위하여 필요한데, 이와 같은 경우에는 수압 잭(300)의 실린더 수단(320)이 후진하게 되더라도 이미 압출된 상태의 수중터널 유닛(5)이 후진하지 않고, 압출된 상태로 유지되도록 하기 위함이다.

상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계(60)는 도 4a)에 도시된 바와 같은 구조를 통하여 이루어질 수 있는데, 이와 같은 후진방지 구조는 드라이 도크(12)의 내부에서 다수의 지지벽(51)을 설치하고, 상기 수중터널 유닛(5)의 양측에는 걸이 홈(52)을 형성한 다음, 상기 지지벽(51)과 걸이 홈(52)의 사이에 지지판(55)을 고정하여 수중터널 유닛의 후진을 방지하는 구조이다.

이와 같은 밀림방지 구조는 수중터널 유닛(5)이 압출된 상태에서 최선단 수중터널 유닛(5)에 가해지는 큰 수압으로 인하여 후방으로 후진하려 하지만, 상기 지지판(55)이 지지벽(51)에 그 후단 모서리가 지지되면서 그 전단 모서리는 수중터널 유닛(5)의 양 측벽에 마련된 걸이 홈(52)에 삽입되어 후진을 효과적으로 방지한다.

한편 이와는 다르게는 도 4b)에 도시된 바와 같은 견인 구조가 채택될 수 있는데, 이는 상기 드라이 도크(12)의 내부에 다수의 인장 벽(62)을 설치하고, 상기 수중터널 유닛(5)의 양측에는 인장 와이어(64)를 연결한 다음, 상기 인장 벽(62)에 인장 와이어(64)를 고정하여 수중터널 유닛(5)의 후진을 방지하도록 지탱하는 것이다.

이와 같은 견인 구조에서는 상기 수중터널 유닛(5)이 압출된 상태에서 최선단 수중터널 유닛(5)에 가해지는 큰 수압으로 인하여 후방으로 후진하려 하지만, 상기 인장 와이어(64)들이 인장 벽(62)에 수중터널 유닛(5)의 양 측벽을 연결하여 수중터널 유닛(5)의 후진을 효과적으로 방지한다. 따라서 수중터널 유닛(5)들은 압출 전진된 상태로 유지되며, 그 후단에 새로운 수중터널 유닛(5)을 추가할 수 있게 된다.

그리고 이와 같은 상태에서 압출된 수중터널 유닛(5)의 후방에 새로운 수중터널 유닛(5)을 이어서 접속하고, 수압 잭(300)으로 선단 수압에 균형을 맞춘 다음, 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 압출하는 단계(70)가 이루어진다.

이와 같은 수중터널 유닛(5)을 추가 압출하는 단계(70)는 압출 직전에 h3 ≥ h1이 되도록 수압 잭(300)의 수두(h3)를 유지하면서 이루어지는 것인데, 압출된 수중터널 유닛(5)의 후방에 새로운 수중터널 유닛(5)을 이어서 접속하고 수압 잭(300)으로 압출 직전에 h3 ≥ h1이 되도록 수조(310)에 물을 넣어서 수두(h3)를 유지하게 되면, 대형 수압 잭(300)의 실린더 수단(320)이 새롭게 추가된 수중터널 유닛(5)의 후단을 F3 = A3·h3 의 수압으로 가압하게 된다.

이와 같은 상태에서 도 4a), b)에 도시된 바와 같은 밀림방지 수단의 지지 판(55) 또는 인장 와이어(64)를 제거하게 되어도 대형 수압 잭(300)의 수압으로 인하여 압출된 수중터널 유닛(5)과 그 후단에 연결된 새로운 수중터널 유닛(5)들은 뒤로 밀리지 않으면서 그 자리에 유지된다.

그리고 상기와 같이 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭(300)의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 수중터널 유닛(5)을 추가 압출하게 되면, 이는 수직 잭 압출장치(200)를 통하여 수중터널 유닛 전체를 들어올리도록 함으로써, 서로 연결된 수중터널 유닛(5)들이 전체적으로 압출 전진이 이루어지는 것이다.

한편 상기에서 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭(300)의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치(200)를 이용하여 수중터널 유닛(5)을 추가 압출하는 단계(70)는 압출 직전에 h3 ≥ h1 + △h 이 되도록 수압 잭(300)의 수두(h3)를 유지하면서 이루어질 수 있다.

이는 상기에서 대형 수압 잭(300)이 수중터널 유닛(5)의 후방에 h3 ≥ h1이 되도록 수압 잭(300)의 수두(h3)를 유지하면서 압출을 이루었지만, 이와는 다르게 수중터널 유닛(5)이 전진하여 서로 연결된 수중터널 유닛들의 선단이 추가적으로 받는 수두에 해당하는 △h를 고려하여 h3 ≥ h1 + △h 이 되도록 수압 잭(300)의 수두(h3)를 유지하면서 이루어질 수도 있는 것이다.

이와 같은 경우에는 압출 작동이 이루어진 다음, 수중터널 유닛(5)의 최선단에서 증가된 수압을 받는 경우에도, 대형 수압 잭(300)은 이를 충분히 지지하여 압 출 상태를 유지하며, 이와 같은 상태에서 도 4a), b)에 도시된 바와 같은 밀림 방지수단을 이용하여 수중터널 유닛(5)의 후진을 효과적으로 방지한다.

그리고 본 발명은 다음으로 원하는 길이의 수중터널 길이에 도달하였는가를 판별하는 단계(80)가 이루어지는데, 수중터널 유닛(5)을 원하는 길이까지 압출하여 수중터널을 완성하였다면 추가적인 작업없이 완료하고, 만일 수중터널 유닛(5)을 원하는 길이까지 작업하지 못하였다면, 다시 수압 잭(300)으로 선단 수압에 균형을 맞추면서 밀림방지 수단을 시공하고, 추가적인 수중터널 유닛(5)을 설치한 다음, 반복 압출하는 단계(60)(70)들을 포함하여 해저에 원하는 길이의 수중터널을 연속으로 시공하는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)은 수중터널 유닛(5)들이 점차 해저로 진입하여 해상에 잠긴 수중터널 유닛(5)의 선단 수압이 커지는 경우에도 수중터널 유닛(5)의 후단을 대형 수압 잭(300)을 이용하여 지지함으로써 수중터널 유닛(5)의 선단 수압과 지지력의 균형을 이룬 상태에서 압출작동이 이루어진다. 따라서 수중터널 유닛(5)의 압출 작업이 원활하게 이루어지도록 함으로써 수심이 깊은 해저에도 안정되게 수중 교량을 시공할 수 있는 것이다.

이하 상기와 같은 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1) 에서 사용되는 수중교량 시공용 수압 잭(300)에 관하여 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 다수의 수중터널 유닛(5)들로 이루어진 수중교량을 해저에 시공하기 위한 장치이다.

본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 내부에 수두발생용 공간이 형성된 일정크기의 수조(310)를 육상의 드라이 도크(12) 후방에 직립으로 설치하고 있다.

이와 같은 수조(310)는 상기 드라이 도크(12)의 상부측에 위치되어 실린더 수단(320)에 수두(h3) 압력을 가하는 것인데, 이와 같이 드라이 도크(12)의 상부측으로 높게 유지됨으로써 적은 량의 물을 수조(310) 내에 충전하여도 쉽게 큰 수두조절을 이룰 수 있어서 편리하다.

그리고 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 상기 수조(310)의 하단에 배관(312)을 통하여 연결되는 실린더 수단(320)을 구비하는데, 이와 같은 실린더 수단(320)은 수조(310) 내의 수두(h3) 압력을 내부 피스톤(330)이 받고, 상기 피스톤(330)은 전방의 수중터널 유닛(5) 측으로 향하며, 후단은 수직벽에 지지되어 피스톤(330)의 가압력을 전방 수중터널 유닛(5) 측으로 향하도록 배치한 구조를 갖는다.

또한 상기 실린더 수단(320)의 피스톤(330)을 수중터널 유닛(5)의 후단에 연 결하는 지지대(340)를 구비하며, 상기 지지대(340)를 통하여 피스톤(330)의 가압력이 수중터널 유닛(5)의 후단에 전달되도록 하는 것이다.

이와 같은 경우, 상기 지지대(340)는 피스톤(330)의 선단에 일체로 연결된 것으로서, 상기 수중터널 유닛(5)의 내측 공간으로 삽입되는 끼움부(342)와 상기 끼움부(342)로부터 외측으로 돌출되어 수중터널의 모서리를 지지하는 단턱부(344)를 포함한다. 이와 같은 구조를 통하여 실린더 수단(320)이 상기 수중터널 유닛(5)의 후단에 안정적으로 결합하도록 할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 수중터널 유닛(5)의 선단 수압에 대응하는 지지력을 수중터널 후단에 가하도록 된 것인데, 상기 실린더 수단(320)은 수조(310)의 내부에 물이 담겨서 수두(h3)가 높아지면, 이와 같은 수두는 배관(312)을 통하여 내부의 피스톤(330)에 도달하게 되고, 피스톤(330)은 전진하면서 수중터널 유닛(5)을 가압한다.

이와 같이 가압한 상태로부터 가압상태를 해제하고, 피스톤(330)을 후진시키기 위해서는 윈치(Winch)(360)를 이용하게 되는데, 이와 같은 윈치(360)는 피스톤(330)을 최초의 위치로 복귀시키기 위한 것으로서, 상기 실린더 수단(320)의 후방측에 위치된 것이고, 상기 윈치(360)에 감긴 케이블(362)이 피스톤(330)을 후방으로 당겨서 피스톤(330)의 후진이 이루어지도록 하는 것이다. 이와 같은 윈치(winch)는 적어도 2대 이상 다수 설치되어 동시에 작동하는 구조이다.

또한, 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 상기 수조(310)의 내부에 물을 공급하여 수두(h3)를 증대시키거나, 물을 배출하여 수두를 감소시키는 펌핑 장치(370)를 포함하는 구조이다. 이와 같은 구조를 통하여 수조(310)내의 수두 조절이 자유롭고, 쉽게 이루어질 수 있다. 이와 같은 펌핑 장치(370)를 통해서는 상기 수조(310)에 바닷물이 공급되어 담겨서 수두를 형성하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수압 잭(300)은 실린더 수단(320)의 피스톤(330)이 수중터널 유닛(5)의 후단을 수조(310)의 수두를 이용한 수압으로 가압하여 전방으로 밀게 된다.

이와 같은 경우, 실린더 수단(320)에 의해서 수중터널 유닛(5)에 가해지는 수압의 크기는 F3(= A3·h3) ≥ F1 - F2 이고, 여기서, F3 = 수압 잭(300)에 의하여 수중터널에 가하는 수압이다.

또한 이와 같이 수압 잭(300)을 통하여 수중터널 유닛(5)의 후단에 가하는 수압의 크기는 수조(310)의 수두 높이 조절을 통하여 쉽게 이루어질 수 있으며, 그에 따라서 수중터널 유닛(5)의 해수면 심도가 깊어져서 최선단에 작용하는 해저의 수압이 증대되는 경우에도, 본 발명의 수압 잭(300)은 수조(310)내의 수두를 증가시킴으로써 이에 균형을 유지하는 밸런싱 수압을 쉽게 수중터널 유닛(5)의 후단에 가할 수 있게 된다. 따라서 안정된 상태로 수중터널 유닛(5)들이 후진없이 압출 전진하도록 하는 것이다.

이하 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)에서 사용되는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)에 관하여 도 5a), b)를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)는 해저에 수중터널 유닛(5)들을 압출 전진시켜서 수중교량을 시공하기 위한 장치이다.

본 발명에 따른 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)는 수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 지중에 매설되는 피트(210)를 포함하는데, 상기 각각의 피트(210) 내에는 로드(215)가 상향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 수직 잭(220)이 각각 배치된다.

이와 같은 유압 작동식 수직 잭(220)은 그 실린더 몸체의 하단이 피트(210)내에 지지되고, 그 로드(215)는 상향으로 배치되어 수중터널 유닛(5)을 떠받치도록 배치된 것인데, 상기 수직 잭(220)의 로드(215)에는 하부면이 연결된 하부 경사판(230)이 구비되고, 상기 하부 경사판(230)의 상부면은 수중터널 유닛(5)의 전방측으로 하향 경사면(232)을 형성한 구조이다.

또한 상기 하부 경사판(230)의 하향 경사면(232)에는 상부 경사판(235)이 대응하여 배치되는데, 이와 같은 상부 경사판(235)은 하부면에 경사면(237)을 형성하고, 그 상부면은 수중터널의 하부 면에 밀착되는 구조를 갖는다.

따라서 상기 상부 경사판(235)은 그 하부면의 경사면(237)이 상기 하부 경사판(230) 상의 상부 하향 경사면(232)에 면접하여 활주 이동하는 구조이다. 이와 같은 구조에서 상기 상부 경사판(235)과 수중터널 유닛(5) 사이의 마찰계수는 상부 경사판(235)과 하부 경사판(230) 사이의 경사면 마찰계수보다 크게 형성되어 상부 경사판(235)은 하부 경사판(230) 상에서 활주(sliding) 이동하게 된다.

또한 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)는 상기 상부 경사판(235)의 후단에 로프를 통하여 연결되는 중량 추(250)를 구비하는데, 이와 같은 중량 추(250)는 상기 상부 경사판(235)을 후방측으로 당기는 편향력을 상부 경사판(235)에 부여하는 후방 복귀수단을 이룬다.

상기 중량 추(250)는 피트(210)의 후방 측에 형성된 중량 추 이동 공간(255)에서 상하로 승 하강하도록 배치되는데, 이와 같은 중량 추(250)는 로프(252)를 통하여 상부 경사판(235)에 연결된 구조이므로, 수직 잭(220)의 로드(215) 상승시 상부 경사판(235)이 전방으로 향하게 되면, 상기 상부 경사판(235)을 따라서 상승하고, 수직 잭(220)의 로드(215) 하강시에는 중량 추(250)의 자중(自重)에 의하여 하강하여 상기 상부 경사판(235)을 후방으로 복귀시키는 구조이다.

그리고 이와 같은 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)는 상기 피트(210)에 각각 형성된 다수의 수직 잭(220)들이 동시적으로 로드(215) 상승작동을 하여 수중터널의 압출을 이루는 구조이다. 이와 같이 수직 잭(220)의 작동으로 수중터널 유닛(5)들의 전진 압출을 이루는 동작이 도 5a), b)에 도시되어 있다.

도 5a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중교량 시공용 수직 잭 압출 장치(200)는 수직 잭(220)의 로드(215)가 하향된 상태에서는 수중터널 유닛(5)의 하부면이 피트(210)의 상단 모서리(210a)에 지지되어 안착된 상태로 유지된다.

그러나 수직 잭(220)의 로드(215)가 상승하게 되면, 도 5b)에 도시된 바와 같이, 로드(215)에 장착된 하부 경사판(230)과 상부 경사판(235)을 통하여 수중터널 유닛(5)이 상승되는데, 이와 같은 경우에는 상부 경사판(235)의 하부면이 하부 경사판(230)의 상부 하향 경사면(232) 상에서 전방으로 활주 이동한다.

즉, 상부 경사판(235)의 하부 경사면(237)과 하부 경사판(230)의 상부 하향 경사면(232)은 그 경사각도가 전방으로 하향된 구조로 되어 있기 때문에 수직 잭(220)의 작동으로 수중터널 유닛(5)이 피트(210)의 상단 모서리(210a)로부터 들려지면, 수중터널 유닛(5)의 자중에 의해서 하향 경사면(232)을 따라서 전진하면서 하향이동이 이루어지고, 전진한 상태로 피트(210)의 상단 모서리(210a)에 수중터널 유닛(5)의 하부면이 안착되어 고정된다.

그리고 이와 같은 상태에서 수직 잭(220)의 로드(215)를 하강시키면 상부 경사판(235)은 수중터널 유닛(5)의 하부면으로부터 하향이동하여 분리되고, 하부 경사판(230)의 하향 경사면(232)에 놓여지는데, 이와 같은 경우 중량 추(250)는 자중(自重)에 의해서 하강하면서 상부 경사판(235)을 후방으로 당겨서 도 5a)에 도시된 바와 같은 최초의 후방위치로 복귀시킨다.

따라서, 이와 같은 상태로부터 수직 잭(220)을 동작시키면 다시 로드(215)의 상승이 이루어지고, 하부 경사판(230)과 상부 경사판(235)을 통하여 수중터널 유 닛(5)이 들리게 되며, 재차 전방으로 전진 압출되면서 수중터널 유닛(5)은 전진한다.

그리고 다음으로 수직 잭(220)의 로드(215) 하강이 이루어지고, 상부 경사판(235)의 후진이 이루어지며, 이와 같은 일련의 작동을 반복함으로써 수중터널 유닛(5)들은 점차 전진하는 것이다.

한편 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)에서 사용되는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치(400)로 대체되는데, 이에 관하여 도 6a), b)를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법(1)에서 사용되는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치(400)는 상기 도 5a), b)에 관련하여 설명된 수직 잭 압출장치(200)와 기본적인 기능은 유사하지만 그 적용 구조가 다르다.

예를 들면, 상기 도 5a), b)에 관련하여 설명된 수직 잭 압출장치(200)는 수중터널 유닛(5)의 하부에 위치되는 피트(210) 내에서 중력식 지지구조로서 사용되는 것이지만, 도 6a), b)에 도시된 역(逆) 수직 잭 압출장치(200)는 피트(210) 내의 중력식 지지구조가 아닌 인장 케이블(405)을 이용한 부력식 지지구조에서 사용된다.

즉, 해저의 심도가 깊어질수록 수중터널 유닛(5)들은 점차 큰 수압을 받게 되어 부력이 커지므로 중력식 만으로는 이를 더이상 지지할 수 없으며, 이와 같은 경우에는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같은 부력식 지지구조(410)를 이용하게 된다.

이와 같은 부력식 지지구조(410)는 해저면에 기초(412)를 시공하고, 상기 기초(412)에는 인장 케이블(405)을 연결하여 상기 인장 케이블(405)의 상단에는 교량 덮개(418)를 장착하여 수중터널 유닛(5)이 부력(浮力)으로 떠올라서 유동하는 것을 위치 제어하게 된다.

이와 같은 부력식 지지구조(410)에는 수중터널 유닛(5)이 부력에 의해서 떠오르면서 위치 변형하려 하지만, 이와 같은 수중터널 유닛(5)은 교량 덮개(418)와 인장 케이블(405)을 통하여 해저면의 기초(412)에 견고하게 연결되어 있으므로, 상하 및 좌우로는 이동할 수 없게 된다.

이와 같은 부력식 지지구조(410)에 장착되는 본 발명에 따른 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치(400)는 도 6a), b)에 도시된 바와 같이, 수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 배치된 교량 덮개(418)에 공간부(422)가 형성되고, 그 각각의 공간부(422) 내에 로드(435)가 하향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 역 수직 잭(430)을 갖는다.

그리고 상기 각각의 역 수직 잭(430)의 로드(435)에는 상부 경사판(445)이 장착되는데, 이와 같은 상부 경사판(445)은 로드(435)에 그 상부면이 연결되고, 하부면은 수중터널 유닛(5)의 전방측으로 상향 경사면(437)을 형성한 구조이다.

또한 상기 상부 경사판(235)의 상향 경사면(437)에 대응하는 경사면(452)을 상부면에 형성한 하부 경사판(450)을 구비하며, 상기 하부 경사판(450)은 그 하부면이 수중터널 유닛(5)의 상부면에 밀착되고, 그 상부 경사면(452)은 상기 상부 경사판(235)의 상향 경사면(437) 상에서 활주 이동하는 구조를 갖는다.

이와 같은 구조에서 상기 하부 경사판(450)과 수중터널 유닛(5) 사이의 마찰계수는 상부 경사판(445)과 하부 경사판(450) 사이의 경사면 마찰계수보다 크게 이루어진다. 따라서 상기 역 수직 잭(430)의 로드(435) 하강작동시 상부 경사판(445) 상에서 하부 경사판(450)의 미끄러짐 이동을 통하여 수중터널 유닛(5)의 전방 압출을 이루게 된다.

또한 본 발명에 따른 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치(400)는 상기 하부 경사판(450)에 로프(460)를 통하여 연결되는 부력 추(470)를 구비하는데, 이와 같은 부력 추(470)는 상기 하부 경사판(450)을 후방 측으로 당기는 편향력을 하부 경사판(450)에 부여하는 구조를 갖는 것으로서, 상기 부력 추(470)는 공간부(422)의 후방 측에 부력 추 이동 공간(475)을 형성하여 역 수직 잭(430)의 로드(435) 하강시 하부 경사판(450)이 전진하면 이에 따라서 하강하고, 역 수직 잭(430)의 로드(435) 상승시에는 부력에 의하여 상승하여 상기 하부 경사판(450)을 후방으로 복귀시키도록 된 구조이다. 이와 같은 부력 추(470)는 도 5a), b)에 관련하여 설명된 중량 추(250)의 기능과는 유사하지만, 그 작동 방향은 반대이다.

그리고 상기 역 수직 잭(430)은 다수가 동시적으로 로드(435) 하강작동을 하 여 수중터널의 압출을 이루는 구조인데, 이와 같은 역 수직 잭(430)들은 수중터널의 경로를 따라서 배치된 다수의 부력식 지지구조(410)의 교량 덮개(418)마다 설치된 것으로서, 이와 같은 다수의 역 수직 잭(430)들은 동시적(syncronizing)으로 동작하는 것이다.

뿐만 아니라 이와 같은 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치(400)의 역 수직 잭(430)들은 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치(200)의 수직 잭(220)들과 일직선상으로 수중터널의 경로상에 배치되는 경우, 역 수직 잭(430)들과 수직 잭(220)들은 동기적으로 서로 작동가능한 것이다.

상기와 같이 본 발명은 수중터널 유닛(5)이 점차 해저로 진입하여 해상에 잠긴 수중터널 유닛(5)의 선단 수압이 커지는 경우에도 수중터널 유닛(5)의 후단을 대형 수압 잭(300)을 이용하여 지지함으로써 수중터널 유닛(5)의 선단 수압과 지지력의 균형을 이룬 상태에서 압출 작동이 이루어진다.

따라서 수중터널 유닛(5)의 압출 작업이 원활하게 이루어지도록 함으로써 수심이 깊은 해저에도 안정되게 수중 교량을 시공할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권 리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 단계적으로 도시한 공정 순서도;

도 2는 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법을 이용하여 수중교량을 구축하는 공정을 도시한 측면도;

도 3은 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법에서 사용되는 수중교량 시공용 수압 잭을 도시한 측단면도;

도 4의 a), b)는 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법에서 사용되는 수중교량 시공용 수압 잭과 후방 밀림방지 수단을 도시한 평면도;

도 5의 a), b)는 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법에서 사용되는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치를 도시한 측단면도;

도 6의 a), b)는 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법에서 사용되는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치를 도시한 도면으로서, a)도는 정단면도, b)도는 측단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 본 발명에 따른 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법

5: 수중터널 유닛 12: 드라이 도크

51: 지지벽 52: 걸이 홈

55: 지지판 62: 인장 벽

10: 수중터널 유닛을 배치하는 단계

20: 수중터널 유닛을 해저로 압출하는 단계

30: 새로운 수중터널 유닛을 접속하고 반복 압출하는 단계

40: 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계

50: 선단 수압에 균형을 맞추고 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계

60: 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛을 지지하는 단계

70: 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞추고 압출하는 단계

80: 원하는 길이의 수중터널 길이에 도달하였는가를 판별하는 단계

200: 수직 잭 압출장치 210: 피트(pit)

215: 로드 215a: 실린더 몸체

220: 수직 잭 230: 경사판

232: 하향 경사면 235: 상부 경사판

237: 경사면 250: 중량 추

252: 로프 255: 중량 추 이동 공간

300: 수중교량 시공용 수압 잭 310: 수조

312: 배관 320: 실린더 수단

330: 피스톤 340: 지지대

342: 끼움부 344: 단턱부

360: 윈치(Winch) 362: 케이블

370: 펌핑 장치 400: 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치

405: 인장 케이블 410: 부력식 지지구조

412: 기초 418: 교량 덮개

422: 공간부 430: 유압 작동식 역 수직 잭

435: 로드 437: 상향 경사면

445: 상부 경사판 450: 하부 경사판

452: 상부 경사면 470: 부력 추

475: 부력 추 이동 공간

Claims (21)

1. 해저에 수중교량을 시공하기 위한 방법에 있어서,

   육상의 드라이 도크 내에 수중터널 유닛을 배치하는 단계;

   상기 수중터널 유닛을 수직 잭 압출장치를 통해 해저로 압출하는 단계;

   압출된 수중터널 유닛의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 접속하고, 수직 잭 압출장치를 이용하여 반복 압출하는 단계;

   수중터널의 연결 길이가 길어지고, 선단 수압이 육상부 터널의 마찰 지지력보다 커지면 육상부 쪽 수중터널 유닛의 끝단에 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계;

   수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계;

   수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계;

   수중터널의 후방에 새로운 수중터널 유닛을 이어서 접속하고, 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞춘 다음, 수직 잭 압출장치를 이용하여 압출하는 단계; 및

   원하는 길이의 수중터널 길이에 도달하였는가를 판별하고, 수중터널 유닛을 원하는 길이까지 수압 잭으로 선단 수압에 균형을 맞추면서 반복 압출하는 단계;를 포함하여 해저에 수중터널을 시공하는 것을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수중터널 유닛을 수직 잭 압출장치를 통해 해저로 압출하는 단계는 아래의 관계,

   F2 ≥ F1 로 이루어지고, 여기서

   F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

   F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력이고,

   상기 수압 잭을 설치하여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계는 아래의 관계,

   F3 ≥ F1 - F2 로 이루어지고, 여기서

   F1 = 해상부에 잠긴 수중터널 유닛의 선단 수압,

   F2 = 육상부 터널의 마찰 지지력

   F3 = 수압 잭에 의하여 수중터널에 가하는 수압이고,

   상기 F1, F2, F3는 아래의 크기

   F1 = A1·h1, F2 ≡ A1·L1·β, F3 = A3·h3로 이루어지고,

   여기서, A1 = 수중교량의 선단 단면적, h1 = 수중 교량의 선단 수두

   L1 = 육상부의 터널 마찰길이, β = 육상부 터널의 마찰계수,

   A3 = 수압 잭의 실린더 단면적, h3 = 수압 잭의 수두

   임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
3. 제1항에 있어서, 상기 육상부 쪽 수중터널 유닛의 끝단에 수압 잭을 설치하 여 선단 수압에 균형을 맞추는 단계는 육상부의 수중터널 유닛 후단에 새롭게 추가되는 수중터널 유닛의 제작도중에 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
4. 제1항에 있어서, 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 압출 직전에 h3 ≥ h1이 되도록 수압 잭의 수두를 유지하면서 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
5. 제4항에 있어서, 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 수직 잭 압출장치를 통하여 수중터널 전체를 들어올리고, 서로 연결된 수중터널 유닛들이 이를 떠받치는 경사판을 통하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
6. 제4항에 있어서, 상기 수중터널 유닛의 선단 수압과 수압 잭의 지지력 균형이 이루어진 상태에서 수직 잭 압출장치를 이용하여 수중터널 유닛을 추가 압출하는 단계는 압출 직전에 h3 ≥ h1 + △h 이 되도록 수압 잭의 수두를 유지하면서 이루어지고, 여기서 △h는 압출에 의해서 수중터널이 전진하여 서로 연결된 수중터널 유닛들의 선단이 추가적으로 받는 수두임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중 교량 압출 공법.
7. 제1항에 있어서, 상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계는 드라이 도크의 내부에서 다수의 지지벽을 설치하고, 상기 수중터널 유닛의 양측에는 걸이 홈을 형성한 다음, 상기 지지벽과 걸이 홈의 사이에 지지판을 고정하여 수중터널 유닛의 후진을 방지하는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
8. 제1항에 있어서, 상기 수중터널의 압출 후 수중터널 유닛의 후진을 방지하도록 지지하는 단계는 드라이 도크의 내부에서 다수의 인장 벽을 설치하고, 상기 수중터널 유닛의 양측에는 인장 와이어를 연결한 다음, 상기 인장 벽에 인장 와이어를 연결하여 수중터널 유닛의 후진을 방지하는 것임을 특징으로 하는 수압 잭을 이용한 수중교량 압출 공법.
9. 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치에 있어서,

   육상의 드라이 도크 후방에 직립으로 설치되고, 내부에는 수두발생용 공간이 형성된 수조;

   상기 수조의 하단에 배관을 통하여 연결되어 수조 내의 수두압을 내부 피스톤이 받고, 상기 피스톤은 전방의 수중터널 유닛 측으로 향하며, 후단은 수직벽에 지지되어 피스톤의 가압력을 전방 수중터널 유닛 측으로 향하도록 하는 실린더 수 단; 및

   상기 실린더 수단의 피스톤을 수중터널 유닛의 후단에 연결하여 피스톤의 가압력이 수중터널 유닛의 후단에 전달되도록 하는 지지대;를 포함하여 수중터널 유닛의 선단 수압에 대응하는 지지력을 수중터널 후단에 가하도록 구성됨을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭.
10. 제9항에 있어서, 상기 실린더 수단은 피스톤을 최초의 위치로 복귀시키기 위한 윈치를 구비하고, 상기 윈치에 감긴 케이블이 피스톤을 후방으로 당겨서 피스톤의 후진이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭.
11. 제9항에 있어서, 상기 수조는 내부에 물을 공급하여 수두를 증대시키거나, 물을 배출하여 수두를 감소시키는 펌핑 장치를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭.
12. 제11항에 있어서, 상기 수조는 드라이 도크의 상부측에 위치되어 실린더 수단에 수두압을 가하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭.
13. 제9항에 있어서, 상기 지지대는 피스톤의 선단에 일체로 연결된 것이고, 상기 수중터널 유닛의 내측 공간으로 삽입되는 끼움부와 상기 끼움부로부터 외측으로 돌출되어 수중터널의 모서리를 지지하는 단턱부를 포함하여 수중터널 유닛의 후단 에 안정적으로 결합하는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수압 잭.
14. 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치에 있어서,

    수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 지중에 매설되는 피트;

    상기 각각의 피트 내에 로드가 상향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 수직 잭;

    상기 각각의 수직 잭의 로드에 하부면이 연결되고, 상부면은 수중터널 유닛의 전방측으로 하향 경사면을 형성한 하부 경사판;

    상기 하부 경사판의 하향 경사면에 대응하는 경사면을 하부면에 형성하고, 상부면은 수중터널 유닛의 하부면에 밀착되어 상기 하부 경사판 상에서 활주 이동하는 상부 경사판; 및

    상기 상부 경사판의 후단에 로프를 통하여 연결되어 상기 상부 경사판을 후방측으로 당기는 편향력을 상부 경사판에 부여하는 중량 추;를 포함하여 상기 수직 잭의 로드 상승작동시 하부 경사판의 미끄러짐 이동을 통하여 수중터널 유닛의 전방 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 중량 추는 피트의 후방 측에 중량 추 이동 공간을 형성하여 수직 잭의 로드 상승시 상부 경사판을 따라서 상승하고, 수직 잭의 로드 하강시 자중에 의하여 하강하여 상기 상부 경사판을 후방으로 복귀시키는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 상부 경사판과 수중터널 유닛 사이의 마찰계수는 상부 경사판과 하부 경사판 사이의 경사면 마찰계수보다 큰 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 수직 잭은 다수가 동시적으로 로드 상승작동을 하여 수중터널의 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 수직 잭 압출장치.
18. 해저에 수중교량을 시공하기 위한 장치에 있어서,

    수중터널의 경로를 따라서 일정간격으로 배치된 교량 덮개에 형성되는 공간 부;

    상기 각각의 공간부 내에 로드가 하향으로 향하도록 종(縱)으로 배치된 유압 작동식 역 수직 잭;

    상기 각각의 역 수직 잭의 로드에 상부면이 연결되고, 하부면은 수중터널 유닛의 전방측으로 상향 경사면을 형성한 상부 경사판;

    상기 상부 경사판의 상향 경사면에 대응하는 경사면을 상부면에 형성하고, 하부면은 수중터널 유닛의 상부면에 밀착되어 상기 상부 경사판 상에서 활주 이동하는 하부 경사판; 및

    상기 하부 경사판의 후단에 로프를 통하여 연결되어 상기 하부 경사판을 후 방측으로 당기는 편향력을 하부 경사판에 부여하는 부력 추;를 포함하여 상기 역 수직 잭의 로드 하강작동시 하부 경사판의 미끄러짐 이동을 통하여 수중터널 유닛의 전방 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역(逆) 역 수직 잭 압출장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 부력 추는 공간부의 후방 측에 부력 추 이동 공간을 형성하여 역 수직 잭의 로드 하강시 하부 경사판을 따라서 하강하고, 역 수직 잭의 로드 상승시 부력에 의하여 상승하여 상기 하부 경사판을 후방으로 복귀시키는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 하부 경사판과 수중터널 유닛 사이의 마찰계수는 상부 경사판과 하부 경사판 사이의 경사면 마찰계수보다 큰 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치.
21. 제18항에 있어서, 상기 역 수직 잭은 다수가 동시적으로 로드 하강작동을 하여 수중터널의 압출을 이루는 것임을 특징으로 하는 수중교량 시공용 역 수직 잭 압출장치.

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