KR102260351B1

KR102260351B1 - 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법

Info

Publication number: KR102260351B1
Application number: KR1020190098684A
Authority: KR
Inventors: 원덕희; 박우선; 서지혜
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-08-13
Also published as: KR20210019718A

Abstract

본 발명은 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서, 해저지반에 설치되어 상기 수중터널을 지지하도록 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 등 간격으로 구비되는 복수의 지지탑; 상기 수중터널에서 이격되고, 연속된 상기 지지탑의 사이에 구비되어 해저지반에 설치되는 계류탑; 상기 지지탑 및 상기 계류탑을 상호 연결하는 제1계류선; 및 상기 제1계류선과 상기 수중터널을 연결하는 복수의 제2계류선을 포함하고, 상기 계류탑, 상기 제1계류선 및 제2계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 현수식 수중터널 계류 장치 및 상술한 현수식 수중터널 계류 장치를 이용하여 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계; 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시켜 수중터널을 결합하는 수중터널 결합단계; 연속된 상기 지지탑 사이에 상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격되도록 복수의 계류탑을 설치하는 계류탑 설치단계; 상기 복수의 계류탑과 상기 지지탑에 제1계류선을 순차적으로 연결하는 제1계류선 연결단계; 상기 제1계류선에 복수의 제2계류선을 결합하여 상기 수중터널에 각각 연결하는 제2계류선 연결단계; 및 상기 지지탑 및 상기 계류탑에 제3계류선을 연결하여 상기 수중터널에 연결하는 제3계류선 연결단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 수중에 일정 깊이로 계류되는 수중터널을 지지하는 지지탑과 수중터널과 이격되는 복수의 계류탑이 순차적으로 제1계류선에 의해 연결되고, 제1계류선과 수중터널을 제2계류선을 통해 연결되도록 함으로써, 수중터널에 작용하는 횡 하중 및 수직변위에 효과적으로 저항할 수 있는 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것이다.

Description

현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법{SUSPENSION TYPE SUBMARINE TUNNEL MOORING DEVICE AND ITS MOORING METHOD}

본 발명은 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수중에 일정 깊이로 계류되는 수중터널을 지지하는 지지탑과 수중터널과 이격되는 복수의 계류탑이 순차적으로 제1계류선에 의해 연결되고, 제1계류선과 수중터널을 제2계류선을 통해 연결되도록 함으로써, 수중터널에 작용하는 횡 하중 및 수직변위에 효과적으로 저항할 수 있는 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수중구조물은 바다 속에 설치된 구조물, 즉, 해수면과 해저면 사이의 수중에 설치된 구조물을 뜻하는 것으로, 그 중 가장 대표적인 해중터널은 바다 속에 설치되어 사람이나 승용차 또는 철도차량 등의 운송수단이 바다 속을 통과할 수 있도록 이루어진 터널을 뜻하는 것이다.

상기와 같은 해중터널은 모듈 연결 방식에 의해 연결구간의 길이와 건설기간 및 구조물 제작 소요시간 등을 최소화 할 수 있게 된다.

즉, 이와 같은 해중터널은 바다 바닥 지반 속에 터널을 뚫는 대신 수중에 철도가 다니는 파이프 형상의 단위체들을 연결하여 바다 바닥에 지지시키는 방식에 의해 설치된다.

이러한 해중터널의 연결 방법으로는 주로 해중터널 단위체의 사이에 실링부재를 설치하고, 단위체의 단부를 이웃한 단위체의 단부와 와이어를 이용하여 연결 설치하는 방법이 사용되며, 해저 지반조건과 지진 및 해상기상의 영향이 적다는 장점이 있다.

이러한 해중터널은 내측에 공기가 채워져 있으므로 수중에서 부력에 의해 부상하게 되는데, 이를 방지하고 해중터널이 수중의 일정 높이에서 계류할 수 있도록 체인, 와이어 등의 케이블이 해중터널을 감싸도록 하여 수중 바닥면에 고정 설치된다.

하지만, 종래와 같이 케이블이 해중터널에 고정 설치될 경우, 조류나 그 밖의 원인으로 인해 케이블에 가해지는 외력이 그대로 해중터널에 전달되므로 케이블로부터 전달되는 외력에 의해 해중터널에 비틀림 등의 변형이 발생될 우려가 있으며, 케이블 외에도 해중터널 외벽 자체에 압력이 가해짐으로써 해중터널에 비틀림 등의 변형이 발생될 우려가 있고, 이러한 변형이 심하게 발생될 경우 해중터널 내부를 주행하는 차량 또는 열차 등의 전복사고가 발생되거나, 해중터널의 연결부위가 파손되는 등의 심각한 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌 1은 해중터널을 감싸는 동시에 양측 단부가 수중 바닥에 고정되는 제1,2고정체인에 의해 해류나 파고 등에 의해 터널이 좌, 우측 방향 또는 상, 하 방향으로 유동되지 않고, 안전하게 고정된 상태를 유지할 수 있도록 하는 해중 터널 장치를 제공했다.

그러나 상기 특허문헌 1은 수중바닥 자체 변위, 즉 수중바닥이 갯벌로 이루어지거나 지진 등의 이유로 인하여 수중바닥에 변위가 발생하는 경우에 체인의 장력 변화가 발생하게 되고, 이러한 장력 변화는 해중터널로 그대로 전달되어 해중터널이 구조적으로 불안정해지거나 심한 경우에는 터널 단위체와 이웃하는 터널 단위체를 서로 연결 고정시키는 연결부에 파손 등이 발생하게 되는 문제점이 있다.

KR 10-1334373 B1 KR 10-1211491 B1 KR 10-1745453 B1 KR 10-1211486 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 해저지반에 설치되어 수중터널의 외주면을 밀착 지지하는 복수의 지지탑과 수중터널에서 이격되어 해저지반에 설치되는 복수의 계류탑, 그리고 지지탑과 계류탑을 순차적으로 연결하는 제1계류선 및 일단이 제1계류선에 연결되고, 타단이 수중터널의 외주면 양측부에 연결되는 복수의 제2계류선, 그리고 계류탑과 수중터널을 연결하는 제3계류선으로 구성되며, 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선에는 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 장력조절부재가 구비되도록 함으로써, 수중터널의 외벽에 가해지는 외압, 특히 횡 변위에 효과적으로 대응하여 수중터널이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 현수식 수중터널 계류 장치 및 그 계류 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서, 해저지반에 설치되어 상기 수중터널을 지지하도록 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 등 간격으로 구비되는 복수의 지지탑; 상기 수중터널에서 이격되고, 연속된 상기 지지탑의 사이에 구비되어 해저지반에 설치되는 계류탑; 상기 지지탑 및 상기 계류탑을 상호 연결하는 제1계류선; 및 상기 제1계류선과 상기 수중터널을 연결하는 복수의 제2계류선을 포함하고, 상기 계류탑, 상기 제1계류선 및 제2계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 현수식 수중터널 계류 장치를 제공한다.

이때, 상기 계류탑은 연속되는 상기 지지탑의 사이 거리 또는 해저지반의 지반조건에 따라 복수 개가 탄력적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 계류탑에는 상기 수중터널과 직접 연결되는 제3계류선이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지지탑, 계류탑 및 수중터널에는 상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선이 결합되어 고정되는 고정부재가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선의 일단 또는 양단에는 상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선에 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 장력조절부재가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 터널튜브는 부력을 갖도록 설계되거나, 상기 터널튜브의 일측에 부력을 조절할 수 있는 부력부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기에 기재된 현수식 수중터널 계류 장치로 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계; 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시켜 수중터널을 결합하는 수중터널 결합단계; 연속된 상기 지지탑 사이에 상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격되도록 복수의 계류탑을 설치하는 계류탑 설치단계; 상기 복수의 계류탑과 상기 지지탑에 제1계류선을 순차적으로 연결하는 제1계류선 연결단계; 상기 제1계류선에 복수의 제2계류선을 결합하여 상기 수중터널에 각각 연결하는 제2계류선 연결단계; 및 상기 지지탑 및 상기 계류탑에 제3계류선을 연결하여 상기 수중터널에 연결하는 제3계류선 연결단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 현수식 수중터널 계류 방법을 제공한다.

이때, 상기 수중터널 결합단계는 상기 터널튜브의 부력을 조절하여 상기 지지탑에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정; 및 서로 이웃하는 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 수중터널의 외벽에 해류 등의 영향으로 가해지는 압력, 특히 수평하중에 의한 횡 변위에 효과적으로 대응하고, 계류선을 통해 수중터널에 전달되는 압력을 경감시켜 수중터널이 비틀리거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 간단한 구조로 인해 시공이 편리하여 시공에 소요되는 비용 및 시간을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 나타내는 정면도.
도3은 본 발명에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 나타내는 측면도.
도4는 실시 예에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 나타내는 측면도.
도5는 실시 예에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 나타내는 배치도.
도6은 실시 예에 따른 현수식 수중터널 계류 장치의 제1,2,3계류선을 나타내는 예시도.
도7은 본 발명에 따른 현수식 수중터널 계류 방법을 나타내는 블록도.
도8은 본 발명에 따른 현수식 수중터널 계류 방법의 수중터널 결합단계를 나타내는 블록도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 내부가 중공 된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널을 계류하는 장치 및 그 계류 방법에 관한 것으로, 본 발명의 현수식 수중터널 계류 장치는 도1 내지 도6에 도시된 바와 같이, 지지탑(200), 계류탑(300), 제1계류선(500) 및 제2계류선(600)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 지지탑(200)은 해저지반에 설치되어 상기 수중터널(100)의 외주면을 밀착 지지할 수 있도록 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개가 설치될 수 있다.

이러한 상기 지지탑(200)은 상기 수중터널(100)이 수직 하중에 의해 가라앉거나 해류 등에 의해 상하로 이동되면서 비틀리거나 파손되지 않도록 상기 수중터널(100)을 고정 지지해주는 역할을 수행할 수 있다.

이는, 일반적인 다리에서 교량을 지지하는 주탑의 역할을 하는 것으로, 복수의 상기 지지탑(200)은 상기 수중터널(100)에 가해지는 수직 하중이 고르게 분포되어 해저지반으로 전달될 수 있도록 하고, 해류 등에 의해 상기 수중터널(100)이 상하 불규칙적으로 이동되는 것을 방지하여 상기 수중터널(100)이 가라 앉거나 비틀려 파손되지 않도록 등 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 수중터널(100)을 형성하기 위해 서로 이웃하도록 길이 방향으로 결합되는 복수의 상기 터널튜브는 자체적으로 부력을 갖도록 설계되거나, 상기 터널튜브의 일측 또는 내측에 부력을 조절할 수 있는 부력부(900)가 구비되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 부력부(900)는 상기 터널튜브에 작용하는 부력을 조절하여 상기 수중터널(100)이 설치되는 목표 높이를 맞추기 용이하도록 하는 역할을 수행할 수 있으며, 상기 부력부(900)의 조작으로 상기 지지탑(200)에 상기 수중터널(100)이 안정감 있도록 밀착되어 고정시킬 수 있도록 할 수 있다.

이를 위해 상기 부력부(900) 내부에 공기를 주입하거나 배출시킬 수 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 수중터널(100)의 일측 또는 내측에 탈부착이 가능한 부력체로 이루어 질 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 계류탑(300)은 상기 수중터널(100)에 해류에 의한 비틀림 또는 좌굴이 발생하는 것을 방지하기 위해 계류선과 결합될 수 있도록 하는 구조물로써, 상기 계류탑(300)은 상기 수중터널(100)과 이격되도록 하여 해저지반에 설치될 수 있으며, 상기 수중터널(100)을 지지하기 위해 연속적으로 설치되는 상기 지지탑(200)의 사이에 설치될 수 있다.

종래에 수중터널을 고정하기 위해 설치되었던 계류선들은 수중터널을 지지하는 지지탑에 일단이 결합되고, 타단이 수중터널과 연결되거나, 해저지반에 일단을 앵커로 고정하고, 타단이 수중터널에 연결되도록 하는 구조로 이루어졌었다.

하지만, 이러한 종래의 구조는 수중터널을 거의 수직으로 지지하기 때문에 해류에 의해 발생하는 수평하중이 주를 이루는 수중터널에 발생하는 횡 변위를 제어하는데 매우 어려움이 있었으며, 해저지반이 뻘과 같이 무른 지형에서는 결속이 쉽게 풀려버리는 등의 문제점이 있어 수중터널의 유지관리에 막대한 인력 및 비용이 소요되었다.

이를 위해 본 발명의 현수식 수중터널 계류 장치에서는 상기 수중터널(100)과 상기 수중터널(100)을 수직으로 지지하는 상기 지지탑(200)에 계류선이 연결되는 것이 아닌, 상기 수중터널(100)과 이격된 별도의 상기 계류탑(300)을 해저지반에 튼튼하게 설치하고, 상기 지지탑(200)과 상기 계류탑(300)을 순차적으로 연결하는 제1계류선(500)을 우선적으로 설치하며, 상기 제1계류선(500)에서 상기 수중터널(100)의 외주면으로 복수의 제2계류선(600)을 연결하여 줌으로써, 해저지반의 지형에 상관없이 기초를 튼튼하게 하고, 상기 수중터널(100)을 사선 방향으로 잡아주어 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위의 제어가 용이하도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 상기 수중터널(100)에 연결되어 해류 등에 의해 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위를 제어할 수 있는 복수의 상기 계류탑(300) 및 제1계류선(500), 제2계류선(600)은 상기 수중터널(100)을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되어 상기 수중터널(100)의 외주면 양측부를 동시에 잡을 수 있도록 균형을 이루어 해류 등에 의해 발생하는 횡 변위에 보다 효과적으로 대응하여, 상기 수중터널(100)이 비틀리거나 좌굴이 발생하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 수중터널(100)을 지지하기 위해 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 연속되도록 설치되는 상기 지지탑(200)의 사이에 설치되는 상기 계류탑(300)은 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 해저지반에 설치하되, 상기 계류탑(300)의 높이를 낮게 하거나, 해저지반의 지반조건이 튼튼한 암벽층을 이루고 있다면 해저지반에 직접 앵커리지를 설치할 수 있다.

이는 상기 지지탑(200)과 상기 계류탑(300)에 상호 연결되는 상기 제1계류선(500)의 텐션을 높여 상기 제1계류선(500)에 연결되어 상기 수중터널(100)의 외주면에 연결되는 복수의 상기 제2계류선(600)이 팽팽하게 당겨짐으로써 상기 수중터널(100)에 대한 고정력을 강화시킬 수 있도록 위하여 상기 지지탑(200)의 하부와 상기 계류탑(300)이 상호 연결되어 상기 제1계류선(500)이 상부로 곡선을 이루도록 설치하기 위함이다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 수중터널(100)을 지지하기 위하여 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 연속되도록 설치되는 상기 지지탑(200)의 사이에 설치되는 상기 계류탑(300)은 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 복수 개가 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 동일 선상으로 설치되기 보다는 해저지반의 형상에 따라 탄력적으로 배치되어 복수의 상기 지지탑(200)과 상기 계류탑(300)을 을 순차적으로 연결하는 상기 제1계류선(500)이 안정적으로 연결될 수 있도록 할 수 있다.

즉, 복수의 상기 계류탑(300)은 연속되는 상기 지지탑(200)의 사이 거리 또는 해저지반의 지반조건 또는 형상에 따라 복수 개가 탄력적으로 배치되어 상기 수중터널(100)을 현수식으로 계류하기 위한 기초가 되는 상기 제1계류선(500)이 안정적이고 튼튼하게 설치될 수 있도록 할 수 있는 것이다.

이때, 일단이 상기 제1계류선(500)에 연결되고, 타단이 상기 수중터널(100)의 외주면에 연결되는 복수의 상기 제2계류선(600)은 상기 제1계류선(500)과 상기 수중터널(100)의 사이 거리에 따라 그 길이가 각기 다를 수 있으며, 상기 수중터널(100)의 길이 방향을 따라 상기 수중터널(100)의 외주면에 동일 선상으로 등 간격 이격되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 연속되는 상기 지지탑(200) 사이의 해저지반에 설치되는 복수의 상기 계류탑(300)에는 상기 수중터널(100)의 외주면에 직접 연결되는 제3계류선(700)이 더 설치될 수 있다.

상기 제3계류선(700)은 상기 제1계류선(500)에서 상기 수중터널(100)로 연결되는 복수의 상기 제2계류선(600)의 지지력을 보강할 수 있는 것으로, 상기 제1계류선(500) 및 상기 제2계류선(600)에 과도한 장력이 발생하여 필요 이상으로 당겨지거나 늘어지는 것을 방지하여 상기 수중터널(100)이 보다 안정적으로 계류될 수 있도록 할 수 있다.

이러한 연속된 상기 지지탑(200)과 복수의 상기 계류탑(300)을 순차적으로 연결하는 상기 제1계류선(500)과, 일단이 상기 제1계류선에 연결되고 타단이 상기 수중터널(100)의 외주면에 서로 등 간격으로 연결되는 복수의 상기 제2계류선(600) 및 상기 계류탑(300)과 상기 수중터널(100)을 직접 연결하는 상기 제3계류선(700)의 연결 구조는 도1 내지 도5를 참조하여 이해할 수 있도록 한다.

또한, 상기 지지탑(200) 및 상기 계류탑(300), 그리고 상기 수중터널(100)에는 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)이 결합되어 고정될 수 있도록 하는 고정부재(400)가 더 구비될 수 있으며, 상기 수중터널(100)에 구비되는 상기 고정부재(400)는 상기 수중터널(100)에 연결되는 상기 제2계류선(600) 및 상기 제3계류선(700)의 개수에 비례하여 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)에는 도6에 도시된 바와 같이, 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)의 일단 또는 양단에 장력조절부재(800)가 구비될 수 있으며, 상기 장력조절부재(800)는 턴버클 형식 또는 해수에 의한 부식을 잘 견딜 수 있는 탄성체로 이루어 질 수 있다.

이러한 상기 장력조절부재(800)는 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)에 작용하는 장력을 조절하여 상기 지지탑(200), 계류탑(300) 및 수중터널(100)에 작용하는 외압에 보다 유연하게 대응될 수 있도록 할 수 있으며, 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)을 연결함에 있어서도 설치가 간단하고 조절이 용이하여 시공 시간을 단축시킬 수 있도록 할 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 현수식 수중터널 계류 장치를 이용하여 수중터널을 계류하는 방법은 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 지지탑 설치단계(S100), 수중터널 결합단계(S200), 계류탑 설치단계(S300), 제1계류선 연결단계(S400), 제2계류선 연결단계(S500) 및 제3계류선 연결단계를 순차적으로 수행할 수 있다.

상기 지지탑 설치단계(S100)는 해저지반에 복수의 지지탑(200)이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 것으로, 이때 말하는 일정한 방향성이란 설치하고자 하는 수중터널(100)의 길이 방향을 의미한다.

상기 지지탑 설치단계(S100)에서 상기 수중터널(100)을 수직으로 지지하는 기초가 되는 상기 지지탑(200)을 설치한 이후에는 상기 수중터널(100)을 형성하는 복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시켜 결합시키는 수중터널 결합단계(S200)가 수행될 수 있다.

이때, 상기 수중터널 결합단계(S200)는 상기 터널튜브에 구비되는 부력부(900)를 통해 상기 터널튜브의 부력을 조절하여 미리 설치된 상기 지지탑(200)에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정(S210)이 수행될 수 있으며, 상기 높이조절공정(S210) 이후 서로 이웃하는 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정(S220)을 거쳐 상기 수중터널(100)이 형성될 수 있도록 할 수 있다.

상기 수중터널 결합단계(S200)가 완료되면 연속된 상기 지지탑(200) 사이에 상기 수중터널(100)의 양측으로 일정 간격 이격되도록 복수의 계류탑(300)을 설치하는 계류탑 설치단계(S300)를 수행할 수 있다.

이때, 상기 계류탑(300)은 상기 수중터널(100)을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 설치될 수 있으며, 상기 수중터널(100)에서 사선 방향으로 이격되도록 하여 이후에 연결될 제2계류선(600)에 의해 수평 하중에 효과적으로 대응될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 계류탑(300)은 연속되는 상기 지지탑(200)의 사이 거리 또는 해저지반의 지반조건에 따라 복수 개가 탄력적으로 배치될 수 있으며, 이는 상기 계류탑 설치단계(S300) 이후 수행되는 제1계류선 연결단계(S400)에서 상기 지지탑(200)과 복수의 상기 계류탑(300)을 순차적으로 연결하는 상기 제1계류선(500)이 안정적으로 설치될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 제1계류선 연결단계(S400)를 통해 연속되는 상기 지지탑(200)과 상기 지지탑(200)의 사이에 설치되는 복수의 상기 계류탑(300)이 순차적으로 연결되도록 하는 상기 제1계류선(500)을 설치하고 나면, 제2계류선 연결단계(S500)를 수행하여 상기 제1계류선(500)과 상기 수중터널(100)을 연결시킬 수 있다.

즉, 상기 제2계류선 연결단계(S500)에서는 상기 제1계류선(500)에 복수의 상기 제2계류선(600)을 결합하고, 복수의 상기 제2계류선(600)의 타단이 상기 수중터널(100)의 외주면에 등 간격을 이루도록 각각 연결되도록 하여 해류 등에 의한 수평 하중에 의해 상기 수중터널(100)에 작용하는 횡 변위에 효과적으로 대응할 수 있도록 하는 것이다.

상기 제2계류선 연결단계(S500)를 통해 상기 수중터널(100)의 외주면에 복수의 상기 제2계류선(600)을 연결하고 나면, 상기 지지탑(200) 및 상기 계류탑(300)에서 상기 수중터널(100)의 외주면으로 직접 연결되도록 하는 제3계류선(700)을 연결하는 제3계류선 연결단계(S600)를 수행할 수 있다.

상기 제3계류선(700)은 상기 제1계류선(500) 및 상기 제2계류선(600)이 과도한 장력으로 인해 필요 이상으로 늘어나거나 당겨지는 것을 방지하여 상기 수중터널(100)의 계류가 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하기 위하여 설치하는 것으로 상기 지지탑(200)에서 상기 수중터널(100)로, 그리고 상기 계류탑(300)에서 상기 수중터널(100)로 직접 연결되도록 함으로써 상기 제1계류선(500) 및 상기 제2계류선(600)에 작용하는 장력의 한계를 보완해줄 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 현수식 수중터널을 계류하는 방법은 상술한 단계가 순차적으로 진행되도록 할 수 있으나, 경우에 따라 상기 수중터널(100) 및 상기 계류탑(300)을 먼저 설치한 후, 상기 제1계류선(500), 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)이 순차적으로 연결되도록 하는 것이 아닌, 상기 수중터널(100)에 상기 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)을 먼저 연결하고, 연결된 상기 제2계류선(600) 및 제3계류선(700)에 맞춰 상기 계류탑(300)의 설치 후 연결된 상기 제1계류선(500)에 상기 제2계류선(600)을 연결하며, 상기 제3계류선(700)이 상기 지지탑(200)과 상기 계류탑(300)에 각각 연결될 수 있도록 할 수도 있다.

이는, 현수식 수중터널을 계류하는 방법에 있어서, 하나의 순서만으로 한정하는 것이 아닌, 상기 수중터널(100)을 설치하고자 하는 위치의 해저지반이나 해류의 상황에 따라 유연하게 대처하여 상기 수중터널(100)을 계류하는 작업이 원활히 이루어 질 수 있도록 하기 위함이다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 수중터널 200 : 지지탑
300 : 계류탑 400 : 고정부재
500 : 제1계류선 600 : 제2계류선
700 : 제3계류선 800 : 장력조절부재
900 : 부력부 S100 : 지지탑 설치단계
S200 : 수중터널 결합단계 S210 : 높이조절공정
S220 : 결합공정 S300 : 계류탑 설치단계
S400 : 제1계류선 연결단계 S500 : 제2계류선 연결단계
S600 : 제3계류선 연결단계

Claims

내부가 중공된 복수의 터널튜브가 연속되도록 도킹하여 이루어지는 수중터널에 있어서,
해저지반에 설치되어 상기 수중터널의 외주면을 밀착 지지하도록 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 등 간격으로 구비되는 복수의 지지탑;
상기 수중터널에서 이격되고, 연속된 상기 지지탑의 사이에 구비되어 해저지반에 설치되는 계류탑;
상기 지지탑 및 상기 계류탑을 상호 연결하는 제1계류선; 및
상기 제1계류선과 상기 수중터널을 연결하는 복수의 제2계류선을 포함하고,
상기 계류탑, 상기 제1계류선 및 제2계류선은 상기 수중터널을 기준으로 좌우 대칭을 이루도록 구비되며,
상기 제2계류선은 상기 수중터널의 길이 방향을 따라 수중터널의 외주면에 동일 선상으로 등 간격 이격되도록 설치되고,
상기 계류탑에는,
상기 수중터널과 직접 연결되는 제3계류선이 더 포함되며,
상기 계류탑은,
연속되는 상기 지지탑의 사이 거리 또는 해저지반의 지반조건에 따라 복수 개가 탄력적으로 배치되고,
상기 지지탑, 계류탑 및 수중터널에는,
상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선이 결합되어 고정되는 고정부재가 더 포함되며,
상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선의 일단 또는 양단에는,
상기 제1계류선, 제2계류선 및 제3계류선에 작용하는 장력을 조절할 수 있도록 장력조절부재가 더 포함되고,
상기 터널튜브는 부력을 갖도록 설계되거나,
상기 터널튜브의 일측에 부력을 조절할 수 있는 부력부가 포함되는 것을 특징으로 하는 현수식 수중터널 계류 장치.
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제1항에 따른 현수식 수중터널 계류 장치를 이용한 현수식 수중터널 계류 방법에 있어서,
해저지반에 복수의 지지탑이 서로 이격되어 일정한 방향성을 갖도록 설치하는 지지탑 설치단계;
복수의 터널튜브를 연속으로 도킹시켜 수중터널을 결합하는 수중터널 결합단계;
연속된 상기 지지탑 사이에 상기 수중터널의 양측으로 일정 간격 이격되도록 복수의 계류탑을 설치하는 계류탑 설치단계;
상기 복수의 계류탑과 상기 지지탑에 제1계류선을 순차적으로 연결하는 제1계류선 연결단계;
상기 제1계류선에 복수의 제2계류선을 결합하여 상기 수중터널에 각각 연결하는 제2계류선 연결단계; 및
상기 지지탑 및 상기 계류탑에 제3계류선을 연결하여 상기 수중터널에 연결하는 제3계류선 연결단계를 포함하고,
상기 수중터널 결합단계는,
상기 터널튜브의 부력을 조절하여 상기 지지탑에 밀착되어 지지될 수 있도록 상기 터널튜브의 높이를 조절하는 높이조절공정; 및
서로 이웃하는 상기 터널튜브를 결합하는 결합공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 현수식 수중터널 계류 방법.
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