KR101042076B1 - 광섬유센서를 활용한 터널 막장 선행침하량 측정시스템 및 그 설치방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터널 막장 선행침하량 측정시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 굴착 시, 터널 막장의 선행 지반이 연약 예상 지반일 경우, 막장 가장자리를 따라 천공장비를 이용하여 지보공을 설치하고, 상기 막장의 선행 지반의 침하량을 측정하는 선행침하량을 측정함에 있어서, 상기 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 측정공을 천공하고, 상기 측정공을 따라 다수 개 압입되는 공벽보호용 케이싱, 내부에 양방향으로 통공된 설치공간부가 형성되며 유연성을 갖는 하우징, 상기 하우징의 설치공간부를 따라 설치되는 광섬유센서, 상기 하우징의 외측을 감싸도록 구비되고, 내부에 주입공간이 형성되어 팽창 또는 수축 가능하도록 형성되며, 상기 압입된 공벽보호용 케이싱의 내부를 따라 설치되어 주입공간으로 연성을 갖는 충전물질이 주입되어 팽창됨에 따라 상기 공벽보호용 케이싱이 제거된 측정공을 채워 상기 광섬유센서를 천공 내부에 설치하되, 침하되는 지반과 동일하게 변형하는 팽창수단, 및 상기 터널의 굴착을 위해 발파나 발파 후에 막장의 선행지반에서 발생되는 침하에 따라 상기 광섬유센서의 신호를 전송받아 막장 선행침하량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어져 종래 시공공정의 변화없이 용이하게 설치하고, 선행침하량을 정밀하게 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 선행침하량 측정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 막장의 선행 지반의 침하량을 정밀하게 측정할 수 있고, 구조가 간단하여 설치공정 및 비용이 절감될 수 있는 터널 막장 선행침하량 측정시스템 및 그 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터널 시공에 있어서, 어떠한 공법을 적용하든 여러 가지 불확실한 요소들이 많이 존재하게 되는데 그 중에서 지질적인 불확실성이 가장 중요한 문제 중의 하나라고 볼 수 있으며, 그 중에서도 터널 굴착에 따른 막장 전방지질의 연약한 부분(파쇄대 혹은 공동 외)의 존재 혹은 지반 자체의 문제로 터널의 붕락 및 붕괴와 같은 사고로 직면할 수 있다.
이러한 연약한 지반의 특성 등을 고려하여 충분한 보강 작업이 이루어진 후 시공됨이 당연하며, 보강을 위해 지보공 등을 설치하여 강도를 보강하거나 굴착방법을 변동하여 안정하게 터널을 형성하고 있다.
여기서, 지보공의 과다나 부족한 설치를 방지하기 위해 막장 전방에 위치된 지반 침하량을 측정하고 있다.
이러한 지반 침하량을 측정하기 위해 막장의 전방으로 천장과 일정 간격을 갖는 측정공을 천공장비에 의해 형성하게 되고, 형성되는 측정공의 수량은 지반의 상태에 따라 다른 것이 당연하다.
그리고 기존 방법에 의하면 측정공에 경질의 플라스틱인 ABS재질의 원통형관을 삽입한 후, 측정시마다 중력가속도센서의 원리에 의해 작동하는 수평경사계를 삽입하여 터널의 발파시나 발파 후에 발생되는 터널의 막장 전방에서 발생되는 터널의 선행침하량을 측정하였다.
그러나 이와 같은 선행침하량 측정은 시공의 진행과정에서 발생되는 방대한 양의 데이터를 신속하게 피드백 할 수 없고, 굴진 과정에서 막장의 붕괴 위험을 예측이 불가능하며, 굴착 후 일정한 공정을 시행한 후에 측정 가능하다는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 종래 천공장비를 이용하여 다수의 지보공이 설치된 연약 예상 지반의 막장 상단에 종래 천공장비를 이용하여 다수의 측정공을 형성하고, 이 측정공에 공벽보호용 케이싱을 압입시킨 후, 충진물질의 공급에 의해 팽창되는 팽창수단의 내부에 광섬유센서와 하우징을 설치한 다음 측정공에 설치하여 충전물질을 1차 충전하며, 공벽보호용 케이싱을 제거하여 충진물질을 공급함에 따라 2차 충전하여 용이하게 설치함은 물론, 지반 침하에 용이하게 대응할 수 있어 선행침하량을 정밀하게 측정할 수 있는 터널 막장 선행침하량 측정시스템 및 그 설치방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 터널 굴착 시, 터널 막장의 선행 지반이 연약 예상 지반일 경우, 막장 가장자리를 따라 천공장비를 이용하여 다수의 지보공을 설치하고, 상기 막장의 선행 지반의 침하량을 측정하는 선행침하량을 측정함에 있어서, 상기 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 측정공을 천공하고, 상기 측정공을 따라 다수 개 압입되는 공벽보호용 케이싱, 내부에 양방향으로 통공된 설치공간부가 형성되며 유연성을 갖는 하우징, 상기 하우징의 설치공간부를 따라 설치되는 광섬유센서, 상기 하우징의 외측을 감싸도록 구비되고, 내부에 주입공간이 형성되어 팽창 또는 수축 가능하도록 형성되며, 상기 압입된 공벽보호용 케이싱의 내부를 따라 설치되어 주입공간으로 충전물질이 주입되어 팽창됨에 따라 상기 공벽보호용 케이싱이 제거된 측정공을 채워 상기 광섬유센서를 천공 내부에 설치하되, 침하되는 지반과 동일하게 변형되는 팽창수단, 및 상기 터널의 굴착 전, 후에 막장의 선행지반에서 발생되는 침하에 따라 상기 광섬유센서의 신호를 전송받아 막장 선행침하량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 하우징은 단면이 상하면이 넓은 다각형으로 형성된다.
그리고 상기 하우징의 상하측에는 보조하우징이 더 구비되어 내부에 설치된 지반 침하에 의한 상기 광섬유센서의 파손을 방지한다.
또한, 상기 광섬유센서는, 일정간격으로 다수의 감지포인트를 갖고, 상기 각 감지포인트의 신호를 제어부가 받아 선행침하량을 측정한다.
그리고 상기 광섬유센서는, 막장 전방 침하에 의한 압력에 의해 신축됨에 따라 내부를 통과하는 간섭신호를 제어부가 받아 선행침하량을 측정한다.
또한, 상기 팽창수단은, 상기 하우징을 감싸며, 외주 길이방향을 따라 일정간격으로 다수의 출입공이 형성되는 중심관, 상기 중심관의 내부를 따라 충전물질을 선택적으로 공급시키는 공급부, 및 상기 다수의 출입공을 통해 배출되는 충전물질에 의해 팽창하도록 상기 중심관의 외측을 감싸는 팽창부를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 충전물질은, 시멘트 밀크와 몰탈 및 겔 중 어느 하나 이상이다.
또한, 상기 팽창수단은, 설치된 공벽보호용 케이싱의 내부에 거치 후, 충전물질을 공급하여 공벽보호용 케이싱 내부를 1차 충전시킨 후, 상기 공벽보호용 케이싱을 측정공에서 제거 후, 충전물질을 2차 충전하여 공벽보호용 케이싱이 제거된 측정공의 공간을 채운다.
그리고 터널 굴착 시, 터널 막장의 선행 지반이 연약 예상 지반일 경우, 막장 가장자리를 따라 천공장비를 이용하여 다수의 지보공을 설치하고, 상기 막장의 선행 지반의 침하량을 측정하는 선행침하량을 측정함에 있어서, 상기 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 평행하게 측정공을 천공하는 측정공 천공단계, 일정길이를 갖고, 내부가 통공된 다수의 공벽보호용 케이싱을 상기 측정공을 따라 순차적으로 압입시키는 공벽보호용 케이싱 압입단계, 유연성을 갖는 하우징의 내부 설치공간부를 따라 광섬유센서를 삽입하는 광섬유센서 거치단계, 내부에 주입공간이 형성되어 충전물질의 공급에 의해 팽창 가능한 팽창수단의 주입공간에 광섬유센서가 삽입된 하우징을 설치하는 하우징 설치단계, 상기 팽창수단을 측정공에 압입된 공벽보호용 케이싱의 내부를 따라 설치하는 팽창수단 거치단계, 상기 팽창수단에 충전물질을 공급하여 팽창시켜 상기 공벽보호용 케이싱의 내부를 채우는 1차충전단계, 설치된 공벽보호용 케이싱을 측정공에서 압입 순서의 반대로 제거하는 공벽보호용 케이싱 제거단계, 1차 충전된 팽창수단에 충전물질을 공급하여 팽창시킴에 따라 제거된 공벽보호용 케이싱의 측정공의 공간을 채워 광섬유센서를 침하되는 지반과 동일하게 변형되도록 측정공에 설치하는 2차충전단계, 광섬유센서의 신호를 수신하여 데이터를 저장하고, 침하량을 산출할 수 있는 제어부에 의해 터널의 굴착 전, 후에 막장의 전방에서 발생되는 지반 침하에 따른 광섬유센서의 신호를 전송받아 막장 선행침하량을 산출하는 침하량 측정단계를 포함하여 이루어진다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 터널 막장 선행침하량 측정시스템 및 그 설치방법에 의하면, 종래의 천공장비를 이용하여 측정공을 천공함에 따라 시공공정의 변화없이 연성을 갖는 하우징과 광섬유센서를 설치할 수 있어, 지반 침하에 용이하게 대응하여 정밀함은 물론 용이하게 침하량을 측정할 수 있고, 충전물질이 충전되어 팽창되는 팽창수단에 의해 광섬유센서와 하우징을 천공에 견고하게 설치는 물론, 침하되는 지반과 동일하게 변형될 수 있으며, 지질조건이 불량한 파쇄대 등의 균열이 심한 지반에서도 팽창부에 의해 충전물질의 누구를 방지할 수 있어서 비용과 신뢰도를 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 선행침하량 측정시스템이 설치된 터널 막장의 정면도를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 보조하우징이 더 구비된 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 측정공 천공상태를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 하우징과 광섬유센서의 설치상태를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 설치상태를 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 공벽보호용 케이싱 제거상태를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 팽창상태를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 선행침하량 측정상태를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 설치방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선행침하량 측정시스템이 설치된 터널 막장의 정면도를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 보조하우징이 더 구비된 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 측정공 천공상태를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 하우징과 광섬유센서의 설치상태를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 설치상태를 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 공벽보호용 케이싱 제거상태를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 팽창상태를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 선행침하량 측정상태를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 설치방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 선행침하량 측정시스템이 설치된 터널 막장의 정면도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 보조하우징이 더 구비된 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 측정공 천공상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 하우징과 광섬유센서의 설치상태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 설치상태를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 공벽보호용 케이싱 제거상태를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 팽창수단 팽창상태를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 선행침하량 측정상태를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 설치방법을 도시한 도면이다.
도면에서 도시한 바와 같이, 터널 막장 선행침하량 측정시스템은 터널 굴착 시, 막장으로부터 전방에 연약 예상 지반이 있을 경우, 이 연약지반의 침하량을 측정하여 터널 굴착 시, 신속하게 대응하여 터널이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 것이다.
먼저, 터널 굴착 수단을 이용하여 터널을 굴착하되, 터널(10) 막장(20)의 선행 지반 중 연약 예상 지반에 다수의 지보공을 설치한 다음, 도 4에서 도시한 바와 같이, 이 지보공 설치를 위한 천공장비(50)를 이용하여 지보공의 상측에 측정공(30)을 천공한다.
이 측정공(30)은 터널 막장면으로부터 일정거리 전방의 천장에 천장과 일정 각도로 형성되는 것으로, 설치된 지보공 중 막장 상측에 설치된 지보공의 상측으로 평행하게 형성되며, 막장(20) 전방의 지반상태에 따라 그 형성 개수는 조절함이 필요하다.
여기서 터널 막장 선행침하량 측정시스템은 공벽보호용 케이싱(40)과 하우징(100), 광섬유센서(200), 팽창수단(300) 및 제어부(400)로 구성된다.
공벽보호용 케이싱(40)은 도 5에서 도시한 바와 같이, 일정길이로 내부가 통공되며, 측정공(30)을 따라 다수 개 압입되는 것으로, 침하에 의해 측정공(30)이 막히는 것을 방지하게 된다.
그리고 하우징(100)은 팽창수단(300)의 내부에 설치되는 것으로, 이 팽창수단(300)에 의해 측정공(30)에 설치되어 지반 침하 시, 침하되는 지반과 동일하게 절곡되기 위해 유연성을 갖는다.
이러한 하우징(100)은 내부에 양방향으로 통공된 설치공간부가 형성되며, 이 설치공간부를 따라 광섬유센서(200)가 설치된다.
이때, 하우징(100)은 광섬유센서(200)가 내설되기 위해 설치공간부가 형성되거나 사출 등에 의해 광섬유센서(200)가 내부에 설치되도록 제작될 수 있으며, 그 제작방식은 한정되지 않는다.
또한 팽창수단(300)은 내부에 주입공간이 형성되고, 이 주입공간을 따라 공급되는 충전물질(340)에 의해 팽창 가능하도록 형성되어 공벽보호용 케이싱(40) 내부 또는 측정공(30)을 채우는 것으로, 설치된 공벽보호용 케이싱(40) 내부에 거치시킨다.
이러한 팽창수단(300)은 하우징(100)의 외측을 감싸도록 구비되며, 이 하우징(100)은 팽창수단(300)의 중심부인 주입공간에 위치되고, 하우징(100)에 의해 일부 채워진 주입공간을 따라 충전물질(340)이 공급되어 외측으로 팽창되는 것이다.
여기서 팽창수단(300)은 공벽보호용 케이싱(40) 내부에 거치 후, 충전물질(340)이 공급되어 공벽보호용 케이싱(40) 내부를 채우도록 1차 팽창되고, 공벽보호용 케이싱(40) 제거 후, 주입공간으로 연성을 갖는 충전물질(340)이 주입되어 2차 팽창됨에 따라 측정공(30)을 채워 광섬유센서(200)를 측정공(30) 내부에 설치하게 된다.
한편, 측정공(30)을 채워 광섬유센서(200)를 설치한 팽창수단(300)은 선행침하량의 측정 후, 충전물질(340)을 배출시켜 수축됨에 따라 측정공(30)에서 제거할 수 있도록 제작될 수도 있다.
그리고 제어부(400)는 터널(10)의 굴착을 위해 발파나 발파 후에 막장(20)의 전방에서 발생되는 침하에 따라 광섬유센서(200)의 신호를 전송받아 막장(20) 선행침하량을 산출하게 되는 것이다.
다시 말해, 제어부(400)는 광섬유센서(200)의 신호를 전송받아 데이터로 저장하고, 새로 수신된 신호 역시 새로운 데이터로 저장하여 이전의 데이터와 비교 분석함에 따라 선행침하량을 산출할 수 있게 된다.
여기서, 하우징(100)은 도 2에서 도시한 바와 같이, 단면이 상하면이 넓은 다각형으로 형성되는 것으로, 일 실시 예로, 단면의 상하면이 넓은 직사각형으로 형성되어 지반 침하에 따라 용이하게 대응되도록 한다.
또한 도 3에서 도시한 바와 같이, 하우징(100)의 상하측에는 보조하우징(150)이 더 구비되어 내부에 설치된 지반 침하에 의한 파손을 방지함이 바람직한 것으로, 과도한 침하에 의해 하우징(100)과 광섬유센서(200)가 파손되는 것을 방지하게 된다.
그리고 일 실시 예의 광섬유센서(200)는 일정간격으로 다수의 감지포인트를 갖는 것으로, 각 감지포인트의 신호를 제어부(400)가 받아 선행침하량을 측정할 수 있다.
한편, 다른 실시 예의 광섬유센서(200)는 막장(20) 전방 침하에 의한 압력에 의해 신축됨에 따라 내부를 통과하는 간섭신호를 제어부(400)가 받아 선행침하량을 측정할 수도 있다.
그리고 광섬유센서(200)와 하우징(100)을 측정공(30) 내부에 고정시키며, 그 외측을 보호하는 팽창수단(300)은 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 중심관(310)과 공급부(320) 및 팽창부(330)로 구성된다.
중심관(310)은 내부에 주입공간을 갖고, 하우징(100)이 설치되며, 외주 길이방향을 따라 일정간격으로 다수의 출입공(312)이 형성되고, 공급부(320)는 중심관(310)의 내부를 따라 충전물질(340)을 선택적으로 공급시키는 것으로, 주입공간을 따라 충전물질(340)을 공급시키게 된다.
그리고 팽창부(330)는 다수의 출입공(312)을 통해 배출되는 충전물질(340)에 의해 팽창되는 것으로, 중심관(310)의 모든 출입공(312)을 감싸도록 중심관(310)의 외측을 감싸게 구비된다.
이러한 팽창수단(300)은 도 6 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 광섬유센서(200)가 내설된 하우징(100)이 중심관(310) 내부에 설치된 상태로 공벽보호용 케이싱(40) 내부에 거치된 후, 공급부(320)에 의해 충전물질(340)이 공급되어 팽창부(330)가 팽창됨에 따라 공벽보호용 케이싱(40) 내부를 채우게 된다.
그리고 공벽보호용 케이싱(40)을 측정공(30)에서 제거한 후, 다시 공급부(320)에 의해 충전물질(340)이 공급됨에 따라 공벽보호용 케이싱(40)에 제거된 측정공(30)을 채워 광섬유센서(200)를 측정공(30)에 설치하게 된다.
이에 따라, 팽창수단(300)은 지반 침하에 따른 변동을 광섬유센서(200)로 전달하고, 이 광섬유센서(200)의 신호는 제어부(400)에 의해 선행침하량을 측정하게 된다.
한편, 팽창수단(300)은 경우에 따라, 팽창된 상태에서 공급부(320)를 이용하여 충전물질(340)을 배출시켜 측정공(30)에서 제거시킬 수도 있다.
이때 충전물질(340)은 시멘트 밀크와 몰탈 및 겔 중 어느 하나 이상으로, 한정되지 않으며, 팽창부(330)를 팽창시키도록 그 내부에 충전된 후, 침하되는 지반과 동일하게 변형되는 물질이면 사용이 가능하다.
이와 같은, 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 설치방법을 살펴보면, 도 10에서 도시한 바와 같이, 측정공 천공단계(S10)와 공벽보호용 케이싱 압입단계(S20), 광섬유센서 거치단계(S30), 하우징 설치단계(S40), 팽창수단 거치단계(S50), 1차충전단계(S60), 공벽보호용 케이싱 제거단계(S70), 2차충전단계(S80) 및 침하량 측정단계(S90)로 구성된다.
측정공 천공단계(S10)는 지보공 설치를 위한 보강공을 천공하는 종래 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 평행하게 측정공(30)을 천공하게 된다.
이는, 종래 측정장치를 설치하기 위해 별도의 청공장치를 사용하는 것을 방지하여 작업비용을 절감시킬 수 있다.
그리고 공벽보호용 케이싱 압입단계(S20)는 일정길이로 내부가 통공된 다수의 공벽보호용 케이싱(40)을 측정공(30)을 따라 순차적으로 압입시키는 것으로, 측정공(30)의 형상을 유지하고, 터널 막장 선행침하량 측정시스템의 설치를 위한 공간부를 확보하게 된다.
광섬유센서 거치단계(S30)는 유연성을 갖는 하우징(100)의 내부 설치공간부를 따라 광섬유센서(200)를 삽입하고, 하우징 설치단계(S40)는 내부에 주입공간이 형성되어 충전물질(340)의 공급에 의해 팽창 가능한 팽창수단(30)의 주입공간에 광섬유센서(200)가 삽입된 하우징(100)을 설치하는 것이다.
또한 팽창수단 거치단계(S50)는 팽창수단(300)을 측정공(30)에 압입된 공벽보호용 케이싱(40)의 내부를 따라 거치시키는 것으로, 팽창수단(300)의 내부에는 광섬유센서(200)와 하우징(100)이 설치된 상태이다.
1차충전단계(S60)는 팽창수단(300)에 충전물질(340)을 공급하여 팽창시켜 공벽보호용 케이싱(40)의 내부를 채우도록 팽창수단(300)을 1차팽창시키고, 공벽보호용 케이싱 제거단계(S70)는 설치된 공벽보호용 케이싱(40)을 측정공(30)에서 압입 순서의 반대로 제거하게 된다.
그리고 2차충전단계(S80)는 1차 충전된 팽창수단(300)에 충전물질(340)을 더 공급하는 것으로, 공급부(320)에 의해 충전물질(340)이 더 공급되어 1차 팽창된 팽창부(330)가 더 팽창됨에 따라 제거된 공벽보호용 케이싱(40)의 측정공(30) 공간을 채워 광섬유센서(200)를 침하되는 지반과 동일하게 절곡되도록 측정공(30)에 설치하게 된다.
또한 침하량 측정단계(S90)는 광섬유센서(200)의 신호를 수신하여 데이터를 저장하고, 침하량을 산출할 수 있는 제어부(400)에 의해 터널(10)의 굴착을 위한 발파나 발파 후에 막장(20)의 선행에서 발생되는 지반 침하에 따른 광섬유센서(200)의 신호를 전송받아 막장(20) 선행침하량을 산출함에 따라 정밀하고 용이하게 선행침하량을 측정할 수 있다.
10 : 터널 20 : 막장
30 : 측정공 40 : 공벽보호용 케이싱
50 : 천공장비 100 : 하우징
150 : 보조하우징 200 : 광섬유센서
300 : 팽창수단 310 : 중심관
312 : 입출공 320 : 공급/배출부
330 : 팽창부 340 : 충전물질
400 : 제어부
30 : 측정공 40 : 공벽보호용 케이싱
50 : 천공장비 100 : 하우징
150 : 보조하우징 200 : 광섬유센서
300 : 팽창수단 310 : 중심관
312 : 입출공 320 : 공급/배출부
330 : 팽창부 340 : 충전물질
400 : 제어부
Claims (9)
- 터널 굴착 시, 터널 막장의 선행 지반이 연약 예상 지반일 경우, 막장 가장자리를 따라 천공장비를 이용하여 다수의 지보공을 설치하고, 상기 막장의 선행 지반의 침하량을 측정하는 선행침하량을 측정함에 있어서,
상기 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 측정공을 천공하고, 상기 측정공을 따라 다수 개 압입되는 공벽보호용 케이싱;
내부에 양방향으로 통공된 설치공간부가 형성되며 유연성을 갖는 하우징;
상기 하우징의 설치공간부를 따라 설치되는 광섬유센서;
상기 하우징의 외측을 감싸도록 구비되고, 내부에 주입공간이 형성되어 팽창 또는 수축 가능하도록 형성되며, 상기 압입된 공벽보호용 케이싱의 내부를 따라 설치되어 주입공간으로 충전물질이 주입되어 팽창됨에 따라 상기 공벽보호용 케이싱이 제거된 측정공을 채워 상기 광섬유센서를 천공 내부에 설치하되, 침하되는 지반과 동일하게 변형되는 팽창수단; 및
상기 터널의 굴착 전, 후에 막장의 선행지반에서 발생되는 침하에 따라 상기 광섬유센서의 신호를 전송받아 막장 선행침하량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지고,
상기 팽창수단은,
상기 하우징을 감싸며, 외주 길이방향을 따라 일정간격으로 다수의 출입공이 형성되는 중심관;
상기 중심관의 내부를 따라 충전물질을 선택적으로 공급시키는 공급부; 및
상기 다수의 출입공을 통해 배출되는 충전물질에 의해 팽창하도록 상기 중심관의 외측을 감싸는 팽창부를 포함하여 이루어지는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징은 단면이 상하면이 넓은 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징의 상하측에는 보조하우징이 더 구비되어 내부에 설치된 지반 침하에 의한 상기 광섬유센서의 파손을 방지하는 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 광섬유센서는,
일정간격으로 다수의 감지포인트를 갖고, 상기 각 감지포인트의 신호를 제어부가 받아 선행침하량을 측정하는 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 광섬유센서는,
막장 전방 침하에 의한 압력에 의해 신축됨에 따라 내부를 통과하는 간섭신호를 제어부가 받아 선행침하량을 측정하는 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 충전물질은,
시멘트 밀크와 몰탈 및 겔 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 팽창수단은,
설치된 공벽보호용 케이싱의 내부에 거치 후, 충전물질을 공급하여 공벽보호용 케이싱 내부를 1차 충전시킨 후, 상기 공벽보호용 케이싱을 측정공에서 제거 후, 충전물질을 2차 충전하여 공벽보호용 케이싱이 제거된 측정공의 공간을 채우는 것을 특징으로 하는 터널 막장 선행침하량 측정시스템.
- 터널 굴착 시, 터널 막장의 선행 지반이 연약 예상 지반일 경우, 막장 가장자리를 따라 천공장비를 이용하여 다수의 지보공을 설치하고, 상기 막장의 선행 지반의 침하량을 측정하는 선행침하량을 측정함에 있어서,
상기 천공장비를 이용하여 설치된 지보공 중 막장 상측에 위치된 지보공의 상측으로 평행하게 측정공을 천공하는 측정공 천공단계;
일정길이를 갖고, 내부가 통공된 다수의 공벽보호용 케이싱을 상기 측정공을 따라 순차적으로 압입시키는 공벽보호용 케이싱 압입단계;
유연성을 갖는 하우징의 내부 설치공간부를 따라 광섬유센서를 삽입하는 광섬유센서 거치단계;
내부에 주입공간이 형성되어 충전물질의 공급에 의해 팽창 가능한 팽창수단의 주입공간에 광섬유센서가 삽입된 하우징을 설치하는 하우징 설치단계;
상기 팽창수단을 측정공에 압입된 공벽보호용 케이싱의 내부를 따라 설치하는 팽창수단 거치단계;
상기 팽창수단에 충전물질을 공급하여 팽창시켜 상기 공벽보호용 케이싱의 내부를 채우는 1차충전단계;
설치된 공벽보호용 케이싱을 측정공에서 압입 순서의 반대로 제거하는 공벽보호용 케이싱 제거단계;
1차 충전된 팽창수단에 충전물질을 공급하여 팽창시킴에 따라 제거된 공벽보호용 케이싱의 측정공의 공간을 채워 광섬유센서를 침하되는 지반과 동일하게 변형되도록 측정공에 설치하는 2차충전단계;
광섬유센서의 신호를 수신하여 데이터를 저장하고, 침하량을 산출할 수 있는 제어부에 의해 터널의 굴착 전, 후에 막장의 전방에서 발생되는 지반 침하에 따른 광섬유센서의 신호를 전송받아 막장 선행침하량을 산출하는 침하량 측정단계를 포함하여 이루어지는 터널 막장 선행침하량 측정방법.
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