KR100901804B1 - 터널누수 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강지보재 및 숏-크리트를 사용하여 터널의 누수를 방지하기 위한 것으로서, 터널 막장의 내측 굴착면에 설치된 H형강인 강지보재를 따라 관통공이 형성된 관으로서 누수방지공을 미리 설치하고, 상기 누수방지공의 주입구에 모르타르와 같은 누수방지재를 강제 주입하여 강지보재 주위의 공극에 상기 누수방지재가 주입되도록 하여 경화함에 따라 상기 공극이 폐색되도록 한 터널누수 제어방법에 관한 것이다.

터널 굴착, 숏-크리트, 누수

Description

터널누수 제어방법{TUNNEL LEAKAGE CONTROLLING METHOD}

본 발명은 터널누수 제어방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 발파 등을 이용하여 형성된 막장의 굴착 내측면에 H형강을 포함하는 강지보재를 설치하고, 상기 강지보재가 굴착 내측면과 일체화 되도록 숏-크리트를 타설하여 경화시키는 터널시공에 있어서, 상기 숏-크리리트에 의하여 강지보재를 따라 형성되는 공극에 의한 누수로를 폐색시키기 위한 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 숏-크리트 및 강지보재에 의하여 시공된 터널단면도 및 A-A 단면도를 도시한 것이다.

상기 터널 시공 순서를 개략적으로 살펴보면, 먼저, 발파 등의 방법으로 터널 진행방향으로 막장(10)을 형성시키게 된다.

이러한 막장은 인위적으로 형성시킨 것이기 때문에 막장의 이완에 따른 붕괴의 위험성이 발생하게 된다.

이에 막장의 내측 굴착면(11)에 1차 숏-크리트(SHOT-CRETE,31)를 타설하여 내측 굴착면(10)의 붕괴가 방지되도록 하게 된다.

다음으로는 상기 1차 숏-크리트(SHOT-CRETE,31)를 지지하도록 H형강과 같은 강지보재(20)를 설치하게 된다., 이러한 강지보재(20)는 통상 H형강을 이용하여 내측 굴착면(10)에 다수를 서로 연결시켜 가면서 설치하게 되며, 막장이 형성될 때 마다 시공되도록 한다.

이러한 강지보재(20)는 결국 이완되려고 하는 막장을 내측에서 지지하는 지지부재 역할을 하게 된다.

이러한 강지보재(20)는 막자 내부에 그대로 노출되도록 하지 않고, 다시 추가적인 2차 숏-크리트(32)를 타설하여 매립되도록 하게 되는데, 통상 숏-크리트는 고압으로 뿜어치기 방식으로 시공되기 때문에 리바운드율이 상당히 높게 마련이고,

특히 강지보재(20)는 강재이기 때문에 숏-크리트 타설 시 내측 굴착면보다 리바운드율이 커질 수 있어 숏-크리트가 강지보재(20)에 충분히 밀착되어 형성되도록 품질관리에 신경을 써야 한다.

이러한 숏-크리트(30)는 1회에 의하여 전부가 형성되도록 하는 것이 아니라 현장 여건 등에 따라 그 회수 및 시기를 달리하여 반복하여 형성(31,32,33)시키게 된다.

이러한 숏-크리트 타설 작업이 최종 완료되면 마지막 숏-크리트 완성면(33)에 부직포(40)를 포설하게 된다.

이에 최종 부직포(40)에 콘크리트 라이닝(50)을 형성시킴으로서 최종 터널 내측 굴착면의 이완에 의한 보강이 완성될 수 있도록 하게 된다.

하지만, 위에서 살펴본 것과 같이, 특히 2차 숏-크리트(32)를 타설할 때 강지보재(20)에 대한 리바운드율이 커지는 등 그 시공관리 및 품질관리는 완벽할 수 없기 때문에 특히 강지보재(20) 주위에는 숏-크리트가 밀실하게 채워지지 않음에 따른 다수의 공극이 형성될 수 있다.

이러한 공극은 결국 내측 굴착면(10)으로부터의 유수가 침투되는 누수로 역할을 하게 되며, 이러한 누수현상이 지속되다 보면, 터널 내측면에는 상당량의 물이 유입될 수 있게 되며, 라이닝 배면에 수압이 작용하여 터널의 라이닝 파손 또는 변형을 유발할 수 있다.

또한, 동절기에는 이러한 누수로 인해 터널 내부 도로에 결빙, 고드름 등으로 인한 안전사고의 위험성도 커지게 된다.

이에 터널 시공 완성 이후에 추후 누수방지를 위한 보수시공이 필요하게 된다.

하지만, 이러한 보수시공은 터널의 통행을 일정시간 막아야 하는 등의 시간적, 경제적 문제점 때문에 바람직하지 않아 미리 이러한 터널의 누수로를 방지하기 위한 방법을 개발할 필요성이 대두되었다.

이에 본 발명은 굴착 내측면에 강지보재를 설치함에 따른 누수로를 패색시킴으로서 강지보재에 설치에 누수를 현상을 방지할 수 있도록 하여, 누수에 의한 터널 내측면의 오염, 동결에 의한 안전사고를 방지할 수 있는 터널누수 제어방법을 제공함을 그 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 터널의 내측 굴착면에 설치되는 강지보재를 따라 형성된 공극에 의한 누수로를 따라, 관통공이 형성된 관통공이 형성된 관과 같은 누수방지공을 설치하고, 상기 누수방지공에 모르타르와 같이 시간이 경과함에 따른 경화성 누수방지재를 강제 주입하여 상기 관통공을 통하여 공극이 누수방지재에 의하여 폐색되도록 하여 터널 누수가 제어될 수 있도록 하였다.

둘째, 상기 누수방지공은 그 세팅을 위하여 강지보재를 따라 설치될 수 있도록 하였으며, 이러한 누수방지공에 누주방지재 주입의 편의성 및 효율성을 위하여, 상기 누수방지공은 H형강인 누수방지공의 플랜지와 복부 사이에 고정 설치될 수 있도록 하였다.

본 발명에 의한 터널 누수제어방법은 터널의 사후 누수방지가 아닌 터널 시공에 있어 사전 누수제어방법으로서 그 구성이 간단하여 시공이 간편할 뿐만 아니 라, 그 설치비용도 낮아 매우 경제적인 터널 누수제어가 가능하며,

누수로가 발생하는 부위에 직접 누수방지재를 사용하기 때문에 누수방지효과가 매우 커 결국 터널 누수제어에 매우 효과적이다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명에 의한 누수방지공(130)이 설치된 터널의 단면도를 두시한 것이며, 도 3은 상기 도 2의 B-B 단면도를 도시한 것이다.

먼저, 본 발명에 의한 누수방지공(130)은 터널을 시공하기 위한 막장이 형성되도록 함에 있어, 상기 막장은 도 2와 같이 발파 등에 의하여 내측 굴착면(200)이 형성되도록 한다.

이러한 내측 굴착면(200)은 화약 장약에 의하여 형성될 수 있고, 굴착기 또 는 쉴드 선단부에 의한 굴착면이 될 수 있다.

이러한 내측 굴착면(200)에는 1차 숏-크리트(111)가 타설되며 이는 내측 굴착면(200)이 형성되자마자 타설되어 내측 굴착면의 이완에 따른 붕괴현상을 방지하기 위함이라 할 수 있다 .

상기 1차 숏-크리트(111)가 타설된 이후에는 도 2 및 도 3과 같이 H형강과 같은 강재보재(120)를 설치하게 되며, 이러한 강재보재(120)의 내측 굴착면(200)에 형성된 1차 숏-크리리트(111)를 따라 반원형으로 설치하게 된다.

이러한 강지보재(120)는 H형강을 가공하여 다수의 세크먼트 강지보재를 먼저 제작한 후, 막장에 운반하고, 막장에서 내측 굴착면(200)에 형성된 1차 숏-크리트(111)를 따라 일체로 조립되어 설치하는 방식에 따라 설치된다.

이러한 다음으로는 본 발명에 의한 누수방지공(130)을 설치하게 되는데, 이러한 누수방지공(130)으로서 미리 소정의 길이를 가지되 가공이나 휨이 용이한 동파이프 또는 플라스틱 재질의 관을 준비하게 된다.

이러한 관에는 후술되는 바와 같이 누수방지재(140)가 방출될 수 있도록 관통공이 길이방향을 따라 다수가 형성된 것을 이용하게 된다.

도 3을 기준으로 하면 강지보재(120)의 플랜지와 복부의 연결부에 2개의 관통공이 형성된 관인 누수방지공(130)이 설치되도록 하고 있음을 알 수 있다.

이러한 누수방지공(130)은 상기 플랜지와 복부에 미 도시된 클램프 등을 이용하여 고정시키면 된다.

또한 상기 누수방지공(130)의 일단에는 누수방지재(140)를 주입하기 위한 주 입밸브(151) 및 주입관(152)을 포함하는 주입구(150)가 형성되도록 하고,

상기 주입밸브에 연결된 주입관에는 누수방지재(140)를 누수방지공(130)에 압송하기 위한 컴프레샤(160) 및 누수방지재 믹싱장치(170)가 연결되도록 한다.

이로서, 상기 컴프레샤(160) 작동에 의하여 누수방지재(140)는 주입관 및 주입밸브의 조작에 의하여 누수방지공(130)에 압송되는 방식으로 주입되게 된다.

이와 같은 압송은 누수방지공(130)인 관 내부의 공기를 밀어내기 때문에 누수방지공(130)의 타단에는 공기배출구(180)가 형성되도록 하여 보다 용이한 누수방지재 주입을 위하여 상기 공기배출구(180)를 설치하게 된다.

위와 같이 누수방지공(130)의 설치가 완료되면 2차 숏-크리트(112)를 타설함으로서 강지보재(120)와 누수방지공(130)이 매립되도록 하게 되며, 상기 2차 숏-크리트(112)의 형성 두께에 따라 3차 숏-크리트(113)를 더 타설할 수 있다.

다음으로는 도 4와 같이, 3차 숏-크리트(113)에 부직포(191)를 더 설치한 후 라이닝 콘크리트(192)를 타설, 양생시킴으로서 최종 터널 내측 굴착면의 보강작업이 완료된다.

다음으로는 먼저 설치된 누수방지공(130)의 주입구(150)에 누수방지재(140)를 컴프레샤(160)를 이용하여 압송하게 된다.

이러한 누수방지재(140)의 압송에 의하여 누수방지재(140)는 강지보재(120)의 플랜지와 복부 사이에 도 4와 같이 배출되어 누수방지를 위한 폐색이 가능하게 된다.

이러한 누수방지공(130)은 바람직하게는 강지보재(120) 전체를 따라 연장 설 치되도록 하는 것이 바람직하지만, 필요한 부위에만 설치할 수도 있을 것이다. 예컨대 강지보재에 있어 가장 리바운드율이 놓은 시공부위에 집중하여 설치함으로서 보다 경제적이고 효율적인 누수방지공 설치효과를 가지도록 할 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 터널단면 및 A-A 단면도를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 누수방지공이 설치된 터널 단면도 및 B-B단면도이다.

도 4는 본 발명에 의하여 누수로가 폐색된 상태를 단면도로 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110;111,112,113: 숏-크리트 120:강지보재

130:누수방지공 140:누수방지재

150:주입구 151:주입밸브

152:주입관 160:컴프레샤

170:누수방지재 공급장치 180:공기배출구

200:내측 굴착면 A:막장

Claims (4)

1. H 형강을 포함하는 강지보재가 굴착 내측면에 설치되고 상기 강지보재가 타설된 숏-크리트에 의하여 매립되어 굴착 내측면에 일체화되도록 시공되는 터널의 터널누수 제어방법에 있어서,

   상기 강지보재를 따라 형성되는 공극에 의한 누수로를 폐색시키기 위하여, 누수로를 따라 관통공이 형성된 관부재를 포함하는 누수방지공을 강지보재에 미리 설치하고,

   상기 숏-크리트가 경화된 이후, 누수방지공에 모르타르를 포함하는 경화성 누수방지재를 주입함으로서 누수방지재가 누수로인 공극에 충전시켜 폐색되도록 하는 단계를 포함하며, 상기 누수방지공은 굴착 내측면에 설치되는 강지보재 모두 또는 일부에 설치되도록 하는 터널누수 제어방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 누수방지재는 관통공이 형성된 관부재인 누수방지공의 일단에 주입구에 의하여 압송되어 주입되도록 하되, 상기 누수방지공의 타단에는 공기 배출을 위한 공기 배출구가 더 형성되도록 하는 단계가 포함되는 터널누수 제어방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 관부재는 강지보재를 따라 형성되는 누수로를 폐색시키기 위하여 H형강인 강지보재의 플랜지와 복부 연결부위를 따라 연장 설치되도록 하는 터널누수 제어방법.
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