KR100877580B1 - 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치에 관한 것으로, 쉴드공법에 사용될 뒷채움재를 미리 그 안정성을 검정하여 현장에 적합한 뒷채움재를 개발하고, 현장에서 부정확한 뒷채움재의 안정성을 위한 시험을 하지 않아도 되도록 하기 위하여, 뒷채움재를 주입하여 관체 형상의 뒷채움재의 시험체를 만들어 그 상태를 확인할 수 있도록 한 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 지지판; 상기 지지판에 고정되게 설치된 쉴드추진용피스톤; 상기 쉴드추진용피스톤이 내부에 삽입되게 설치되고, 일측단부가 지지판에 고정된 내관; 상기 내관의 외측에 설치되어 내관의 외측 둘레에 동일한 크기의 충진공간이 빙 둘러 형성되게 설치된 외관; 상기 충진공간에 삽입되되, 내관의 외측과 외관의 내측에 기밀되게 접촉되며, 상기 쉴드추진용피스톤의 작동에 의해 충진공간에서 이동되게 설치되고, 충진공간에 뒷채움재를 주입할 수 있도록 된 모형쉴드;를 포함하여 구성된 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치가 제공된다.

쉴드공법, 뒷채움재, 그라우트, 모형쉴드

Description

쉴드공법의 뒷채움재 시험장치{Eexperiment of grout stability for shield method}

본 발명은 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치에 관한 것으로, 쉴드공법에 사용될 뒷채움재를 미리 그 안정성을 검정하여 현장에 적합한 뒷채움재를 개발하고, 현장에서 부정확한 뒷채움재의 안정성을 위한 시험을 하지 않아도 되도록 하기 위하여, 뒷채움재를 주입하여 관체 형상의 뒷채움재의 시험체를 만들어 그 상태를 확인할 수 있도록 한 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치에 관한 것이다.

쉴드공법은 연약지반이나 대수지반(帶水地盤)에 터널을 만들 때 사용되는 굴착공법으로, 철제로 된 원통형의 쉴드를 수직구 안에 투입시켜 커터헤드를 회전시키면서 터널을 굴착하고, 쉴드 뒤쪽에서 세그먼트(segment)를 반복해 설치하면서 터널을 만들어 나가는 방식이다.

쉴드 통과 지역은 필연적으로 세그먼트와 배면 지반 사이에 공극이 발생하고, 안정화를 위해 공극의 충전이 필요하고, 주입 시기에 따라 뒷채움 주입 방식은 동시 주입방식, 즉시 주입방식, 후방 주입방식 등이 있으며, 동시주입방식은 쉴드TBM 후통의 철판에 관을 매립하여 굴착과 동시에 빈 공간에 주입하는 방식이고, 즉시주입방식은 세그먼트에 미리 만들어 놓은 뒷채움 주입구로 세그먼트가 후통부에서 지반으로 나오는 즉시 주입하는 방식이며, 후방주입방식은 즉시 주입보다 후방에서 세그먼트의 주입구로 주입하는 방식이다. 공극을 최소화시키기 위해서는 동시 주입방식이 바람직하다.

이와 같이 쉴드공법에서는 세그먼트와 배면 지반 사이 공극을 채움재로 채워 지반을 안정화시켜야 하므로, 주입되는 충진재가 공극에 완전히 충진되어야 하고, 고화되어 형태를 유지하는 자립성이 좋아야 한다.

쉴드공법이 적용되어 채움재가 충진된 경우 채움재의 이상유무를 확인하기 위하여 종래에는 현장에서 그 상태를 확인하였다. 현장에서의 충진성 확인시험은 현 시공중인 쉴드터널 뒷채움의 충진성 확인을 위한 것으로, Schmidt Hammer, 현장보링시험, 타격시험, 텔레뷰(공내 촬영)의 방법이 있다.

상기 중 텔레뷰(공내 촬영)와 같이 초소형 비디오 카메라에 의한 촬영의 경우 주입홀의 천공부만을 확인할 수 있으므로 세그멘트 배면의 충진 상태를 확인할 수 없는 문제점이 있었다. 그리고 Schmidt Hammer 시험은 뒷채움 시공 유무에 따른 강도특성을 판단하고자 하는 것으로, 뒷채움 유-무에 따른 조금의 강도 변화는 확인되나, 전체적인 충진성 평가에는 무리가 있는 방법이었다. 그리고 현장보링시험은 B/F 그라우트 홀 내에서 채취된 시료이므로 강도시험 결과의 신뢰성에 다소 문제가 있고, 주입홀을 통한 현장보링시험의 경우 인력에 의한 작업으로 시료채취가 적절히 이루어지지 않는 문제가 있었다. 또한 세그멘트의 두께가 200mm 정도이므로 타격음에 대한 배면 공동의 유무를 확인하는 것 또한 어려움이 있었다.

본 발명은 현장에서의 부정확한 뒷채움재의 안정성 여부를 검정하지 않고, 쉴드공법에 사용될 뒷채움재를 미리 특정의 장치에서 그 안정성을 검정해 볼 수 있도록 하는 시험장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 쉴드공법에 사용될 뒷채움재를 현장에 시공되기 전에 그 특성을 파악함으로써 안정성이 뛰어난 뒷채움재의 성질을 가질 수 있도록 보완할 수 있음은 물론이고, 현장에서 부정확하게 시행되었던 뒷채움재의 안정성 검사가 불필요하게 된다.

본 발명에 의한 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치는 지지판(1); 상기 지지판(1)에 고정되게 설치된 쉴드추진용피스톤(2); 상기 쉴드추진용피스톤(2)이 내부에 삽입되게 설치되고, 일측단부가 지지판(1)에 고정된 내관(3); 상기 내관(3)의 외측에 설치되어 내관(3)의 외측 둘레에 동일한 크기의 충진공간(4)이 빙 둘러 형성되게 설치된 외관(5); 상기 충진공간(4)에 삽입되되, 내관(3)의 외측과 외관(5)의 내측에 기밀되게 접촉되며, 상기 쉴드추진용피스톤(2)의 작동에 의해 충진공간(4)에서 이동되게 설치되고, 충진공간(4)에 뒷채움재(6)를 주입할 수 있도록 된 모형쉴드(7);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기의 모형쉴드(7)는 내관(3)과 외관(5)의 사이 충진공간(4)에 삽입되는 크기이고, 길이 방향으로 그라우트주입홀(8)이 관통되게 뚫려 외부의 주입관(9)과 연결되어 뒷채움재(6)가 송급되는 관체(10); 관체(10)의 양단부에 고리형상으로 설치되어 내관(3)과 외관(5)에 기밀되게 유지하는 실링(11); 상기 각각의 실링(11)의 외측에 부착되어 실링(11)을 관체(10)에 고정시키는 고정링(12);으로 구성된다.

그리고 상기의 모형쉴드(7)는 쉴드추진용피스톤(2)의 로드(13)가 신장되면서 이동되는 구조로서, 로드(13)와 모형쉴드(7)은 견인케이블(14)로 연결되어 있다. 견인케이블(14)의 일단은 로드(13)에 고정되고, 타단은 견인용고리(15)에 고정되며, 견인용고리(15)는 고정링(12)에 체결되는 구조로 실시할 수 있다.

그리고 모형쉴드(7)의 관체(10)에 형성된 그라우트주입홀(8)의 일측 단부에 니플(16)이 설치되고, 상기 니플(16)에 주입관(9)이 연결되어, 주입관(9)의 설치를 용이하게 할 수도 있다.

그리고 내관(3)과 외관(5)의 일측, 즉 지지판(1)이 설치된 반대측에 고정판(17)이 설치될 수도 있고, 이 경우에 고정판(17)의 가운데에는 로드(13)가 운동할 수 있도록 구멍이 형성되어 있고, 또한 견인케이블(14)이 통과할 수 있는 구멍도 뚫려있다.

이와 같은 구조를 가진 본 발명은 주입관(9)을 통해 그라우트의 뒷채움재(6)를 주입하여 충진공간(4)에 시험체(18)를 형성시키게 된다.

우선, 뒷채움재(6)의 충전 공간을 확보하기 위해 모형쉴드(7)를 일정 거리 전진시켜야 한다. 모형쉴드(7)의 전진은 쉴드추진용피스톤(2)의 작동으로 이루어지고, 이 때 로드(13)가 신장하면서 이에 연결된 견인케이블(14)을 당기게 된다. 견인케이블(14)의 타측단부는 모형쉴드(7)에 고정되어 있으므로 이동된다.

따라서 충진공간(4)에는 뒷채움재(6)가 주입될 수 있는 공간이 형성되고, 모형쉴드(7)의 양단부에는 실링(11)이 설치되어 있으므로 내관(3)과 외관(5)의 사이에서 기밀되게 움직인다.

상기와 같이 일정 공간을 형성시킨 후, 주입관(9)을 통하여 그라우트 등의 뒷채움재(6)를 주입하게 되면, 관체(10)에 형성된 그라우트주입홀(8)을 통하여 형성된 공간부로 충진되고, 도 3과 같이 된다. 도 3과 같은 상태에서 일정 시간 경과하면 뒷채움재(6)는 경화하여 자체의 형상을 유지하게 된다.

그리고, 도 4와 같이 쉴드추진용피스톤(2)의 작동으로 로드(13)를 이동시키고, 다시 로드(13)에 연결된 견인케이블(14)에 의해 모형쉴드(7)가 이동된다. 모형쉴드(7)를 다시 이동시키면 뒷채움재(6)는 안정되게 경화되었다면 흘러내리지 않고 그 형태를 유지할 수 있게 된다. 이와 같이 모형쉴드(7)를 이동시키면 뒷채움재(6)의 상태를 확인하면 된다.

그리고, 다시 뒷채움재(6)를 주입하여 앞선 과정에서 형성된 뒷채움재(6)와 연속된 형상을 가지도록 경화시킨다.

상기의 과정을 반복하여 적정한 길이로 형성되면, 모형쉴드(7)를 분리하여 충전을 확인한다. 즉, 고정판(17)을 제거하여 모형쉴드(7)와 내관(3) 및 외관(5)을 제거하여 뒷채움재(6)에 의해 형성된 도 5와 같은 시험체(18)을 탈거해 낸다.

따라서 상기의 시험체(18)를 관찰하여 자립성 등을 확인함으로써 뒷채움재(6)의 품질 등을 확인하고, 더 개선시킬 수도 있게 된다.

도 1은 본 발명의 전체 사시도

도 2는 모형쉴드의 분해 사시도

도 3과 도 4는 본 발명의 작동 상태도

도 5는 본 발명에서 분리된 시험체의 상태도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 지지판 2 : 쉴드추진용피스톤

3 : 내관 4 : 충진공간

5 : 외관 6 : 뒷채움재

7 : 모형쉴드 8 : 그라우트주입홀

9 : 주입관 10 : 관체

11 : 실링 12 : 고정링

13 : 로드 14 : 견인케이블

15 : 견인용고리 16 : 니플

17 : 고정판 18 :시험체

Claims (2)

1. 지지판(1); 상기 지지판(1)에 고정되게 설치된 쉴드추진용피스톤(2); 상기 쉴드추진용피스톤(2)이 내부에 삽입되게 설치되고, 일측단부가 지지판(1)에 고정된 내관(3); 상기 내관(3)의 외측에 설치되어 내관(3)의 외측 둘레에 동일한 크기의 충진공간(4)이 빙 둘러 형성되게 설치된 외관(5); 상기 충진공간(4)에 삽입되되, 내관(3)의 외측과 외관(5)의 내측에 기밀되게 접촉되며, 상기 쉴드추진용피스톤(2)의 작동에 의해 충진공간(4)에서 이동되게 설치되고, 충진공간(4)에 뒷채움재(6)를 주입할 수 있도록 된 모형쉴드(7);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치.
2. 제 1항에 있어서, 모형쉴드(7)는 내관(3)과 외관(5)의 사이 충진공간(4)에 삽입되는 크기이고, 길이 방향으로 그라우트주입홀(8)이 관통되게 뚫려 외부의 주입관(9)과 연결되어 뒷채움재(6)가 송급되는 관체(10); 관체(10)의 양단부에 고리형상으로 설치되어 내관(3)과 외관(5)에 기밀되게 유지하는 실링(11); 상기 각각의 실링(11)의 외측에 부착되어 실링(11)을 관체(10)에 고정시키는 고정링(12);으로 구성됨을 특징으로 하는 쉴드공법의 뒷채움재 시험장치.

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