KR101482052B1

KR101482052B1 - 터널의 선행변위량 측정방법

Info

Publication number: KR101482052B1
Application number: KR20130050088A
Authority: KR
Inventors: 권영억
Original assignee: 주식회사 흥인이엔씨
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2015-01-13
Also published as: KR20140131124A

Abstract

본 발명은 터널의 굴착부에 일단이 노출되면서 미 굴착부를 향하여 경사토록 굴착공을 형성하여 침하량측정유니트를 장착하고, 상기 침하량측정유니트를 굴착공에 일체로 고정하고, 상기 침하량측정유니트의 양단중 적어도 일단과 연동하는 보정수단을 구비하여 침하량측정유니트에 의한 측정값을 보정토록 함으로써 정확한 선행변위량의 측정이 가능토록 하는 터널의 선행변위량 측정장치에 관한 것이다.

Description

터널의 선행변위량 측정방법{method for measuring displacement ahead of tunnel}

본 발명은 터널의 굴착부에 노출되면서 미 굴착부를 향하여 상향 경사토록 굴착공을 형성하여 침하량측정유니트를 삽입하며, 상기 침하량측정유니트를 굴착공에 일체로 고정하고, 상기 침하량측정유니트의 양단중 적어도 일단과 연동하는 보정수단을 구비하여 침하량측정유니트에 의한 측정값을 보정토록 함으로써 터널의 정확한 선행변위량의 측정이 가능토록 하는 터널의 선행변위량 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널을 형성하기 위해서는 여러 가지 선행작업의 공법이 시행된다.

그리고, 상기와 같은 선행작업은 터널을 형성하고자 하는 곳의 지반 상태와 발파를 위하여 발파재를 삽입하기 위한 선진수평보링 또는 천공을 형성한다.

계속하여, 터널을 형성하고자 하는 자유전단면에 일정한 깊이로 보링 또는 천공을 시행하여 시료를 채취함으로써, 암반에 존재하는 절리의 발달 상태 및 풍화 상태 및, 파쇄대의 분포특성, 지하수의 유출 유무를 확인할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방법에 의하여 선진 보링된 수평공은 발파 작업시 발파 효율의 증대와 진동의 감소라는 발파효과 이외에도 굴착 예정구간의 암반에 대한 사전 지반정보를 획득하는 데도 이용된다.

그리고, 터널 막장의 전방에서 발생되는 터널의 선행침하량을 측정하기 위해서는 터널의 막장 전방의 천장으로부터 소정의 각도로 유지되면서 형성된 천공에 강관센서나 격자지보를 삽입하여, 터널의 발파시나 발파후에 발생되는 터널의 막장 전방에서 발생되는 터널의 선행침하량을 측정하였다.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 특허 제567810호에 터널의 선행침하량 측정방법의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 터널 막장(400)전방의 천장(410)에 상기 천장(410)과 소정의 각도를 이루면서 삽입되어 터널 막장전방 선행침하를 측정하기 위한 측정 장치(100); 및 상기 측정장치로 터널 막장전방 선행침하 정보를 요청하는 제어 신호를 전송하는 한편, 상기 측정장치에 의해 측정된 터널막장전방 선행침하 정보를 수신하여 출력하기 위한 데이터로거(200)를 포함하되, 상기 측정장치(100)는, 경사 센서가 탑재되어 있어 터널 막장전방의 선행침하를 실질적으로 측정하기 위한 다수의 측정부(120)가 연결부(130)에 의해 일정 간격을 두고 연결되어 있으며, 상기 데이터로거(200)의 제어신호에 따라 상기 다수의 측정부(120) 각각이 침하 정보를 상기 데이터로거(200)로 전송하며, 상기 데이터로거(200)는 상기 측정장치(100)의 다수의 측정부(120) 중 침하 정보를 원하는 특정 측정부에 대하여만 제어신호를 보내거나 또는 모든 측정부(120)에 대하여 침하 정보를 원하는 제어신호를 보냄으로써, 특정 측정부 또는 모든 측정부에 대하여 침하 정보를 수신하여 출력하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 선행침하량 측정장치는, 터널의 막장 전방의 천장으로부터 소정의 각도로 유지되면서 형성된 천공에 센서장치를 장착하는 구성으로 천공의 전체가 동시에 이동할 경우 선행침하량의 0로 나타나 선행침하의 측정이 불가능하게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 터널시공중 안전관리와 효율적인 시공방법에 대한 데이터를 획득함으로써 시공비를 절감할 수 있도록 하고, 터널굴착에 따른 지반변위 및 지반의 종류에 따른 영향 등에 대한 분석을 정확하게 수행할 수 있도록 하며, 굴착현장에서 터널 굴착전,후의 터널 변위특성을 완벽하게 파악할 수 있도록 하고, 터널굴착에 따른 변위량을 사전에 예측하도록 하는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 터널의 굴착부에 일단이 노출되면서 미 굴착부를 향하여 상향 경사토록 굴착공을 형성하여 침하량측정유니트를 장착하며, 상기 침하량측정유니트를 굴착공에 일체로 고정하고, 상기 침하량측정유니트의 양단 중 적어도 일단과 연동하는 보정수단을 구비하여 침하량측정유니트에 의한 측정값을 보정토록 하는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공한다.

그리고, 상기 보정수단은, 상기 침하향측정유니트에 연결되면서 터널에 노출되는 타켓과 상기 타켓의 변위측정이 가능토록 터널외부(입구)에 구비되는 하나 이상의 제1고정점 및 이를 통한 상대변위 측정이 가능토록 설치되는 레이져측량기로서 이루어져 제1고정점에서 타켓의 침하를 측정토록 하는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공한다.

더하여, 상기 보정수단은, 터널입구의 제1고정점과 외부에 터널의 상부 산등선등에 위치하는 제2고정점이 구비되어 타켓의 상대변위 측정이 가능토록 설치되는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공한다.

또한, 상기 보정수단은, 침하량측정유니트의 단부에 홀소자가 구비되고, 상기 침하량측정유니트의 근접위치에 위치토록 하면서 지표면에서 연직하는 보오링공을 굴착하여 장착되는 보정량측정유니트로서 이루어지는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공한다.

그리고, 상기 보정수단은, 침하량측정유니트와 보정량측정유니트의 대향하는 위치에 홀소자로 이루어진 거리측정센서가 각각 구비되는 터널의 선행변위량 측정방법을 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 터널시공중 안전관리와 효율적인 시공방법에 대한 데이터를 획득하여 시공비를 절감하고, 터널굴착에 따른 지반변위 및 지반의 종류에 따른 영향 등에 대한 분석을 정확하게 수행하며, 굴착현장에서 굴착전후의 터널침하 특성을 완벽하게 파악하고, 터널굴착에 따른 침하량을 사전에 예측하여 터널굴착에 따른 안전사고를 예방하는 효과가 있는 것이다.

도1 및 도2는 각각 종래의 선행침하량 측정방법을 도시한 설치상태도이다.
도3은 본 발명에 따른 선행변위량 측정방법을 도시한 설치상태도이다.
도4는 본 발명에 따른 선행변위량 측정방법에 의한 센서유니트의 설치상태를 도시한 요부확대도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선행변위량 측정방법의 센서유니트 설치상태도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 선행변위량 측정방법을 도시한 설치상태도이고, 도4는 본 발명에 따른 선행변위량 측정방법에 의한 센서유니트의 설치상태를 도시한 요부확대도이며, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선행변위량 측정방법의 센서유니트 설치상태도이다.

본 발명은, 발파 등에 의해 굴진되는 터널(T)의 굴착부(100)에 일단이 노출되면서 미 굴착부(200)를 향하여 상향 경사토록 굴착공(H)을 형성하여 침하량측정유니트(300)를 장착한다.

그리고, 상기 침하량측정유니트(300)를 충진되는 경화제나 모르타르등을 충진하여 굴착공(H)에 일체로 고정한다.

더하여, 상기 침하량측정유니트(300)의 양단중 적어도 일단과 연동하면서 수직방향의 변위를 감지하는 보정수단(400)을 구비하여 침하량측정유니트(300)에 의한 터널의 내공변위 측정값을 보정토록 설치된다.

그리고, 상기 보정수단(400)은, 상기 침하향측정유니트(300)에 연결되면서 터널(T)의 굴착부(100)에 노출되는 타켓(411)과 상기 타켓(411)의 상대 변위측정이 가능토록 터널 외부에 구비되는 하나 이상의 제1고정점(413) 및 상기 제1고정점에 설치되어 제1고정점을 중심으로 하는 타켓의 상대변위 측정이 가능토록 설치되는 레이져측량기(415)로서 이루어진다.

더하여, 상기 보정수단(400)은, 터널의 외부에 구비되는 제1고정점(413)은 물론 터널이 위치하면서 굴착공(H)의 단부와 만나는 수직방향의 산등선 등에 위치토록 제2고정점(417)이 더 구비된다.

또한, 상기 보정수단(400)은, 침하량측정유니트(300)의 단부에 연직방향을 향하도록 구비되면서 홀소자 또는 영구자석중에서 선택되는 제1위치산정유니트(417b)와 상기 침하량측정유니트(300)의 근접위치에 위치토록 하면서 지표면에서 하는 보오링공(B)을 굴착하여 장착되는 제2위치산정유니트(417a)로서 이루어 진다.

그리고, 상기 보오링공은 굴착공(H)의 단부와 만나는 수직방향으로 굴착되어 일반적인 변위센서, 홀소자 또는 영구자석중에서 선택되는 보정량측정유니트(413)가 설치되어도 좋다.

이때, 상기 보정량측정유니트(413)의 단부에 제1위치산정유니트의 홀소자 또는 영구자석중에서 선택되는 어느 하나에 대응토록 설치되는 제2위치산정유니트(417a)가 더 구비되어도 좋다.

또한, 상기 위치산정유니트(417)는 서로 대향토록 설치되는 제1위치산정유니트(417b)와 제2위치산정유니트(417a)로서 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도3 내지 도5에서 도시한 바와같이 본 발명은, 터널(T)의 형성시 지표면에서 굴착부(100)를 순차로 형성하면서 굴진하여 나가도록 한다.

이때, 상기 굴착부(100)에 일단이 노출되면서 미 굴착부(200)를 향하여 경사토록 굴착공(H)을 형성한다.

계속하여, 상기 굴착공(H)에 침하량측정유니트(300)를 장착한 후 그 주위에 경화제나 모르타르 등을 충진하여 굴착공(H)에 침하량측정유니트(300)를 일체로 고정한다.

이때, 상기 침하량측정유니트(300)는, 1회의 굴착부보다 길게 형성되면서 통상적으로 4~5M의 길이를 갖도록 되는 굴착공(H)에 대응토록 설치되고, 압력센서, 광센서, 전기저항센서, 진동현센서, 접촉식자기센서, 자기센서중에서 선택되는 어느 하나로서 침하량측정유니트(300)의 변위를 측정하여 침하나 상승정도의 측정이 가능토록 된다.

즉, 상기 굴착부(100)에 일단이 노출되면서 미 굴착부(200)를 향하여 고정되는 구성으로 미 굴착부(200)에 발파공(201)을 형성한 후 다이나마이트(D)등으로 굴진작업을 수행할 때 발파 등에 의한 굴착부(200)의 변위를 측정하게 된다.

더하여, 상기 침하량측정유니트(300)의 양단중 적어도 일단과 연동하는 보정수단(400)을 구비하여 침하량측정유니트(300)에 의한 터널의 내공변위 측정값을 보정토록 설치된다.

즉, 상기 굴착부의 굴착이 완료된 후 굴착부에 위치하는 굴착공(H) 전체가 동시에 침하가 발생될 때 변위의 측정이 불가능하게 되는 문제점을 해소토록 상기 침하량측정유니트(300)의 양단에 기준점을 역활을 수행하는 보정수단(400)을 구비하여 동시에 변위가 발생되어도 변위의 측정이 가능토록 된다.

그리고, 상기 보정수단(400)은, 상기 침하량측정유니트(300)에 연결되면서 터널(T)에 노출되는 타켓(411)과 상기 타켓(411)의 상대 변위측정이 가능토록 터널 외부에 구비되는 하나 이상의 제1고정점(413) 및 이를 통한 상대변위 측정이 가능토록 설치되는 레이져측량기(415)로서 이루어져 상기 타켓(411)을 변위가 없는 제1고정점에서 레이져측량기(415)로 측량하여 침하량측정유니트(300)의 침하정도 측정 및 굴착공의 변위에 따른 보상이 가능토록 된다.

더하여, 상기 보정수단(400)은, 터널의 외부에 구비되는 제1고정점(413)과 터널이 위치하는 산등선 등에 위치하는 제2고정점(417)이 더 구비되어 산등선의 침하와 제1고정점(413)의 침하를 상대비교하여 타켓(411)의 침하정도 측정 및 보상이 가능토록 된다.

또한, 상기 보정수단(400)은, 침하량측정유니트(300)의 단부 및 이에 대응되는 보정량측정유니트(413)의 동일 수직선상에 각각 위치토록 하면서 홀소자 또는 영구자석중에서 선택되는 구성으로 이루어진 위치산정유니트(417)가 구비되어 발파등에 따른 침하량측정유니트(300)와 보정량측정유니트(413) 사이의 거리측정으로 침하정도 등의 측정 및 보상이 가능토록 되는 것이다.

100...굴착부 200...미굴착부
300...침하량측정유니트 411...타켓
413...보정량측정유니트 415...레이져측량기
421...위치결정유니트

Claims

터널의 굴착부에 노출되면서 미 굴착부를 향하여 상향 경사토록 굴착공을 형성하여 침하량측정유니트를 장착하며, 상기 침하량측정유니트를 굴착공에 일체로 고정하고, 상기 침하량측정유니트의 양단중 적어도 일단과 연동하면서 수직방향의 변위를 감지하는 보정수단을 구비하여 침하량측정유니트에 의한 측정값을 보정토록 하고,
상기 보정수단은,
a). 상기 침하량측정유니트에 연결되면서 터널의 굴착부에 노출되는 타켓과 상기 타켓의 변위측정이 가능토록 터널입구에 구비되는 하나 이상의 제1고정점 및 상기 제1고정점에 설치되어 타켓에서의 상대변위 측정이 가능토록 설치되는 레이져측량기로서 이루어져 제1고정점에서 타켓의 변위를 측정토록 하며,
b). 터널입구의 제1고정점과 외부에 터널의 상부에 위치하면서 굴착공의 단부가 그리는 수직방향에 제2고정점이 구비되어 타켓의 상대변위 측정하도록 하는 터널의 선행변위량 측정방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 보정수단은, 침하량측정유니트의 단부 및,
상기 침하량측정유니트에 대응토록 침하량측정유니트가 장착되는 굴착공의 단부가 만나는 수직선에 위치토록 하면서 침하량측정유니트와 이격되는 위치까지 보오링공을 굴착하여 장착되는 보정량측정유니트에 상호 대응토록 각각 설치되어 상대 거리를 측정하는 제1,2위치산정유니트로서 이루어져 침하량측정유니트의 수직방향 변위를 측정토록 하는 것을 특징으로 하는 터널의 선행변위량 측정방법.