KR101867665B1

KR101867665B1 - Tbm 터널 굴착공법에서의 터널 내 버력 처리방법

Info

Publication number: KR101867665B1
Application number: KR1020160052741A
Authority: KR
Inventors: 박정규; 장순호; 유용선; 한진규
Original assignee: 주식회사 포스코건설
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2018-06-15
Also published as: KR20170124121A

Abstract

본 발명은 TBM 공법을 적용하여 터널을 굴착할 때 발생하는 버력을 탈수처리하기 위한 공법에 관한 것이다. 본 발명에서는 응집제를 투입하여 버력을 고액분리하고, 버력을 가압탈수하여 1차 탈수처리를 수행한다. 1차 탈수처리는 터널 내에서 수행하며 대차를 탈수조로 활용함으로써 TBM 공법에서 매우 용이하게 적용할 수 있다. 또한 1차 탈수처리 후 고화제를 투입하여 2차 탈수처리함으로써 버력의 함수율을 50% 이하로 낮출 수 있다.

Description

TBM 터널 굴착공법에서의 터널 내 버력 처리방법 {MUCK TREATING METHOD IN A TUNNEL FOR TBM TUNNELING}

본 발명은 터널 굴착기술에 관련된 것으로서, 특히 TBM을 이용한 공법에서 배출되는 버력을 고화처리하기 위한 방법에 관한 것이다.

미국, 유럽 등 해외 선진국은 터널 굴착시 NATM(New Australian Tunneling Method) 방법보다 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법이 훨씬 많이 적용되고 있다. 대략 전체 터널 공사의 60~80% 정도 수준에서 TBM 공법이 적용되는 것으로 알려져 있다. 반면 국내에서는 경제성을 이유로 TBM 보급이 늦어짐에 따라 대부분의 도로 터널 공사에서는 아직도 NATM 기법이 적용되고 있다.

그러나 최근에는 도심지의 수도관, 전기관 등 라이프라인 관로를 위한 소규모 터널 공사에서 TBM 공법이 사용되면서, 도로 터널 시공에서도 TBM을 적용하고자 하는 시도가 증가하고 있다. 특히 복층 터널에서 TBM 공법을 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 TBM 공법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참고하면, TBM 공법에서는 커터헤드가 회전 및 굴진하면서 터널을 형성해 간다. 커터헤드가 막장면을 그라인딩할 때에는 이수가 공급된다. 그라인딩에 의해 발생되는 버력은 이수와 혼합된 상태로 배토장치(스크류 컨베이어)와 컨베이어 벨트를 통해 배출된다. 컨베이어 벨트를 통해 이송된 버력은 반출용 대차에 의해 기형성된 터널을 따라 이동한 후, 지상과 연결된 수직구 등을 통해 배출되어 처리된다.

TBM 공법에서 발생하는 버력은 지반 조건에 따라 다르나, 토사로 이루어진 지반 중 일부는 함수율이 매우 높다는 특징이 있다. 이러한 지반의 경우 TBM 운전조건에 따라 함수율이 100% 이상, 즉 중량비로 버력 내 토사와 물이 1:1 이상 혼합되어 발생하기도 한다.

기존에는 버력을 덤프 트럭 등으로 이송하여 적치장에서 건조시킨 후 다시 사토장에 폐기하는 방식으로 버력을 처리하였다. 그러나 함수율이 매우 높은 버력을 덤프 트럭으로 이송하는 경우 물이 계속적으로 흘러서 민원이 발생하였다. 또한 물로 인하여 버력의 운송량이 증가하여 경제성이 저하되었다.

최근에는 공사 현장 근처에 적치장을 마련하여 버력을 일차적으로 건조한 후 반출시키고 있는데, TBM 공법이 적용되는 지역은 주로 도심지이기 때문에 적치장 부지를 확보하기가 곤란하다는 문제점이 있다. 적치장을 확보했다고 하더라도, TBM의 효율이 향상에 따라 일일 버력 배출량이 증가하고 있어, 버력 배출량이 적치장을부터의 반출량 보다 훨씬 많으므로 여전히 문제가 된다. 또한 적치장에서 버력의 건조를 촉진시키기 위하여 고육지책으로 다량의 고화제를 사용하고 있는 바, 경제성이 저하되고 버력 반출량이 함께 증대되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, TBM 공법 적용시 발생되는 버력을 매우 간단하면서도 효과적으로 탈수하여 함수율을 낮출 수 있는 버력 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

굴착 터널 내 버력 처리방법은, (a) TBM 장치에 의해서 굴삭된 토사와 이수가 혼합되어 있는 버력을 운송용 대차까지 이송하는 중에 응집제를 공급하여 토사 입자들을 응집시키는 단계; (b) 상기 버력을 상기 대차에 투입한 후 기형성된터널 내에 설치되어 있는 탈수유닛까지 이송하는 단계; (c) 상기 대차에 버력이 적재된 상태에서 상기 탈수유닛을 이용하여 상기 버력을 탈수하는 단계; 및 (d) 탈수된 버력이 적재된 상기 대차를 지상으로 배출시키는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다.

그리고 상기 탈수유닛에 의하여 탈수된 상기 버력에 대하여 상기 터널 내 또는 지상에서 고화제를 투입하여 상기 버력을 재차 탈수하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 응집제 처리, 가압탈수 및 고화제처리의 총 3단계의 탈수 과정을 거침으로써, 초기 함수율이 100% 이상인 버력은 최종 함수율이 50% 이하로 저감될 수 있다. 보다 구체적으로 응집제 처리와 가압탈수를 거친 후 대략 65~75% 범위의 함수율이 되며, 고화제 처리 후 50% 이하로 조정된다.

이 때, 상기 고화제는 버력 1m³ 당 40~60kg 정도로 기존의 고화제에 비하여 대략 1/3 정도만 투입하여도 상기한 함수율을 만족할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 탈수유닛에서는 상기 대차에 적재된 버력을 가압판으로 눌러서 상기 버력 내 물을 배출시킨다.

보다 구체적으로 상기 탈수유닛은, 상하방향으로 이동가능하여 상기 대차에 적재된 버력을 하방으로 가압하며 상면과 하면 사이를 관통하는 적어도 하나의 관통공이 형성되어 있는 가압판과, 상기 버력으로부터 배출된 물이 일시적으로 수용하기 위하여 상기 가압판 상부에 형성되는 수용부와, 상기 수용부에 연결되어 물을 배출시키는 펌프를 구비한다.

특히, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 가압판은 중앙부가 가장 낮은 위치에 있도록 중앙을 향하여 하향 경사지게 형성되며, 상기 펌프는 가압판 상측의 중앙부로 연결될 수 있다. 특히 상기 펌프의 흡수구에는 토사의 유입을 방지하는 필터가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 응집제는 Acrylicacid, Acrylamide, Dimethylamine, Methacrylic acid를 포함하여 이루어지며, Acrylicacid 5~35, Acrylamide 5~25, Dimethylamine 10~35, Methacrylic acid 5~35 범위로 배합할 수 있다.

그리고 상기 응집제의 농도는 0.15~0.3%이며, 상기 고함수비 버력의 중량 대비 0.05~0.5% 범위로 상기 버력에 투입한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 고화제는 비정질 칼슘알루미네이트, 생석회, 석고, 슬래그미분말을 포함하여 이루어지며, 비정질칼슘알루미네이트 30~60, 생석회 10~25, 석고 5~30, 슬래그미분말 10~25 범위로 배합될 수 있다.

본 발명에서는 TBM 공법을 적용하면서 발생하는 고함수율의 버력을 터널 내에서 1차적으로 탈수처리한 후 지상에서 2차적으로 고화시킴으로써 버력의 함수율을 50% 이하로 조정할 수 있다.

특히 터널 내에서 1차 탈수처리를 수행하여 함수율을 70% 수준으로 저감함으로써 터널로부터 반출되는 버력의 양을 줄일 수 있어 버력 적치장 부지 확보의 어려움을 일부분 해결할 수 있다.

또한 응집제 처리와 함께 가압탈수를 함으로써 응집제만을 단독으로 사용한 경우에 비하여 탈수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이에 따라 종래에 고화제 처리량(150kg/m³)에 비하여 1/3 가량의 고화제만으로 버력의 최종 함수율을 50% 이하로 저감시킬 수 있다.

더욱이 가압탈수는 버력 반출용 대차를 탈수조로 사용함으로써 장치 설비를 최소화할 수 있고, 공정을 간단하게 만들 수 있다는 이점이 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 TBM 공법을 설명하기 위한 개략적 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법의 개략적 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 탈수유닛에서의 탈수 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 A-A선 개략적 단면도이다.
도 6 및 도 7은 버력의 입도를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 응집제의 선정, 농도와 투입량을 결정하기 위한 실험의 결과를 나타낸 그래프이다.
※※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 TBM 공법을 이용하여 터널을 굴착할 때 발생하는 버력을 탈수 및 고화처리하는 방법을 제공한다.

TBM 공법은 커터 헤드를 회전시키면서 암반을 그라인딩하여 터널을 굴착한다. 암반을 그라인딩하기 위해서는 이수가 계속적으로 막장면에 공급되어야 한다. 결국 굴착된 암반과 이수가 혼합되어 고함수율의 버력이 발생한다. TBM 버력의 함수율은 대략 100%, 즉 암반이 그라인딩된 산물(이하, 편의상 '토사'라고 한다)과 물이 1:1로 상태로 혼합된다.

본 발명의 연구진은 버럭의 성상에 대하여 조사하였다. 즉, 국내에 쉴드 TBM 공법을 적용한 현장 2곳에서 버력을 샘플링하여 입도를 분석하였다.

토사층 버력에 대한 입도 누적분포 결과를 나타낸 도 6의 표를 참고하면, 입도가 1.2mm 이하의 입자가 80~90%, 0.15mm 이하의 입자가 30~40% 수준으로 분포되어 있다. 특히 0.15mm 이하의 입자들에 대해서만 다시 세밀하게 입도를 분석한 결과, 도 7의 표와 같이, 평균 입경이 12μm로 확인되었다.

함수율이 높은 버력이라고 하더라도 일정 시간 정체되어 있으면 자중에 의하여 물이 토사층 위로 층분리된다. 상등수만을 배출하면 버력의 함수율이 일차적으로 저하될 수 있다. 그러나 평균 입경이 12μm 정도로 작은 입자들은 가라앉지 않고 물 내에서 부유하게 되므로 물의 층분리가 원활하지 않다. 특히 TBM의 이수는 다양한 화학물질이 혼합되어 있으므로 일반 물에 비하여 층 분리가 잘 되지 않는다는 특징이 있다.

본 발명에서는 TBM 버력의 특징에 기반하여, 먼저 버력에 액상의 응집제를 투입하는 것으로부터 탈수처리를 시작한다.

본 실시예에서는 막장면으로부터 배출된 버력이 스크류와 콘베이어 벨트를 통해 이송되어 대차에 적재되는 과정에서 응집제를 공급한다. 예컨대 스크류 콘베이어에서 연속적으로 공급할 수도 있으며, 콘베이어 벨트에서 공급할 수도 있다. 버력은 콘베이어 벨트로부터 낙하하여 대차에 적재되는데, 낙하하는 과정에서 응집제와 버력이 잘 혼합될 수 있다. 따라서 응집제는 버력이 대차에 적재된 상태에서 공급하기 보다는 막장면으로부터 대차까지 이송하는 중간에 공급하는 것이 바람직하다.

응집제의 종류와 농도 및 투입량을 결정하는 것은 함수율을 낮추는 데 있어서 매우 중요한 요소일 뿐만 아니라, 버력 처리의 경제성에도 민감하게 작용한다.

본 발명의 연구진은 본 실시예에서 사용한 응집제를 포함하여 4종류의 응집제에 대하여 탈수실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 8 내지 도 10의 표에 나타내었다.

먼저 응집제 선정을 위하여 4개의 응집제(A-331P, A-335EL, C-140P, C-212EL)의 농도를 0.1%, 투입량을 1.0%로 하여 버력에 혼합한 후 버력의 함수율을 측정하였다. 도 8의 표와 같이, 4개의 응집제가 비슷한 수준의 함수율을 보였지만 A-331P가 적용된 케이스에서 버력의 함스율이 73.19%, C-212EL 응집제가 적용된 케이스에서 74.21%로 가장 낮게 나타났다. 4가지 응집제 모두 75% 전후로 나타났다.

응집제의 농도 변화에 따른 성능 평가를 수행하였다. 즉 4종류의 응집제의 투입량은 1.0%를 고정하고, 농도를 0.1~0.5%의 범위에서 변화시켜 가면서 함수율의 변화를 측정하였으며, 결과를 도 9의 표에 나타내었다.

도 9의 표를 참고하면, 4종류의 응집제 모두 농도 0.2%에서 버력의 함수율이 가장 낮게 나타났음을 알 수 있다. C-140P가 적용된 경우 69.04, C-212EL이 적용된 케이스에서 68.31로 가장 낮게 나타났다. 그러나 농도가 0.2%를 넘는 경우 오히려 함수율이 증가하는 경향을 보였다. 응집제 농도가 증가할수록 입자들 사이의 응집 효과는 좋아지지만, 물은 오히려 응집된 입자 사이에 갇혀서 고액분리가 잘 일어나지 않는 것으로 파악된다. 이에 응집제의 농도는 0.2% 전후, 예컨대 0.15~0.3% 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

그리고, 투입량을 결정하기 위한 실험에서는 4종류의 응집제의 농도를 0.2%로 고정한 상태에서 투입량을 1.0~2.5%의 범위로 조정하면서 버력의 함수율을 측정하였다. 도 10의 표를 참고하면 투입량이 1.0%일 때 4종류의 응집제에서 모두 함수율이 가장 낮게 나타났고, 투입량을 증가하면 오히려 함수율이 높아지는 것으로 확인되었다. 이러한 결과도 앞의 농도의 증감과 동일한 원인에 기인한 것으로 파악된다. 이에 응집제의 투입량은 0.05~1.5% 범위에서 결정하는 것이 바람직하다.

그리고 4종류의 응집제 중에서 C-212EL 응집제를 사용한 경우 버력의 함수율이 68.31%로 가장 낮게 확인되었다. 가장 높은 것과는 3% 이상의 차이를 나타냈다.

실험 결과를 종합하면, 가장 낮은 농도와 가장 작은 투입량으로 최대한의 탈수 효과가 나타나므로, 공정의 경제성 측면에서는 매우 바람직하다.

종래에는 처음부터 고화제를 투입하였지만, 본 발명에서는 먼저 응집제를 투입하여 입자들을 응집시킴으로써 고액분리를 통한 탈수를 수행하여, 함수율을 70% 수준으로 낮춘다. 함수율이 낮아지면 먼저 버력의 양과 부피 자체가 줄어들어서 좁은 적치장 부지 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 함수율이 낮기 때문에 고화처리가 보다 신속하게 이루어질 수 있으므로 좁은 적치장에서 버력이 신속하게 반출될 수 있어 2가지 이점이 있다. 물론 고화제 처리량 자체가 줄어들기 때문에 고화처리된 버력의 양도 줄어들어 운송비용의 부담도 덜어진다.

위의 3가지 실험을 수행한 결과, 본 실시예에서는 C-212EL을 응집제로 선정하였으며, 0.2% 농도의 투입량 1.0%를 사용한다.

본 실시예에서 사용하는 응집제(C-212EL)는Acrylicacid, Acrylamide, Dimethylamine, Methacrylic acid를 포함하여 이루어지며, Acrylicacid 5~35, Acrylamide 5~25, Dimethylamine 10~35, Methacrylic acid 5~35 범위로 배합할 수 있다.

Acrylicacid는 음이온성 응집력을 가지며 작용기 중 카르복실산이 음이온성을 나타내며, Acrylamide는 비이온성 응집제의 기본 물질로 라디칼 반응 후 NH₂ 반응기가 비이온성을 띠게된다. Dimethylamine은 양이온성 응집능력을 가지며 NH3 반응기가 양이온성을 부여하게 된다. Methacrylic acid는 음이온성 응집제를 구성하는 물질로 용해도에 영향을 나타내게 된다.

응집제를 공급한 후에는 버력이 적재된 대차를 탈수유닛으로 이동시켜 가압 탈수를 수행한다. 탈수유닛은 대차를 지상으로 배출시키기 위한 수직구(배출구) 근처 또는 TBM 본체로부터 수직구로 이동하는 경로 중간에 설치될 수 있다. 일반적으로 수직구에는 복수의 대차가 준비되고 차례차례로 수직구를 통해 배출되므로 정차시간이 존재한다. 본 발명에서는 이 시간 동안 가압 탈수를 수행하며, 탈수유닛이 설치된다.

도 3 내지 도 5를 참고하면, 탈수유닛(100)은 가압판(10)과 수용부(15) 및 펌프(50)를 구비한다. 가압판(10)은 대차의 횡단면 형상과 대응되게 평판 형상으로 형성되며 대차(C)의 내측 횡단면보다 약간 작은 규격으로 형성된다. 이에 가압판(10)은 구동수단(미도시)에 의하여 상하방향으로 왕복이동가능하며, 대차(C) 내부에 삽입되어 대차(C)에 적재되어 있는 버력(M)을 가압할 수 있다. 가압판(10)에는 다수의 관통공(11)이 형성되어 있다. 그리고 가압판(10)의 상부에는 물이 일시적으로 수용될 수 있는 공간인 수용부(20)가 형성된다. 본 실시예에서는 가압판(10)의 상방으로 이격되어 덮개판(30)이 마련되고, 덮개판(30)과 가압판(10) 사이에 측면부(40)가 형성된다. 수용부(20)는 가압판(10), 덮개판(30) 및 측면부(40)의 사이에 형성되는 소정의 공간이다.

펌프(50)의 흡수관(51)은 수용부(20)에 연결되어 수용부(20)로부터 물을 배출시킨다. 그리고 흡수관(51)의 흡수구에는 물은 통과하되 토사는 통과하지 못하도록 필터가 설치된다.

특히, 본 실시예에서는 수용부(20)로 물이 수집되는 것을 보조하도록 가압판(10)의 중앙부를 가장 낮게 배치하였다. 즉, 도면상에는 크게 나타나지 않지만, 가압판(10)으 중앙부가 가장 낮고, 가압판(10)의 주변부로부터 중앙부를 향하여 미세하게 하방으로 경사지게 형성된다. 이에 따라 수용부(20)로 유입된 물은 수용부(20)의 중앙쪽으로 집수되며, 펌프(50)의 흡수관(51)도 수용부(20)의 중앙부로 연결된다.

탈수유닛(100)의 동작을 설명한다.

응집제에 의하여 토사들은 상호 응집하고 자중에 의하여 침강하게 되며, 물(W)은 버력(M) 위에 층분리되어 있다. 이러한 상태에서 대차(C)가 탈수유닛(100)으로 도착하면 버력에 대한 탈수를 수행한다. 즉, 구동수단을 가동하여 탈수유닛(100)의 가압판(10)을 하강시켜 버력(M) 위에 배치시키면, 층분리되어 있는 상등수들은 관통공(11)을 통해 수용부(20) 내부로 유입된다. 이에 더하여, 가압판(10)을 하강하시켜 버력(M)을 가압하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 버력(M) 내부의 물이 관통공(11)을 통해 수용부(20)로 유입된다.

펌프(50)를 작동하여 수용부(20) 내의 물을 모두 버력(M)으로부터 배출시킨다. 가압판에 의한 탈수는 한 번만 할 수도 있지만, 몇 차례 반복적으로 수행하여 최대한 탈수를 진행하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 응집제와 가압탈수 공정을 통해 버력의 함수율을 대략 70%로 저감시킬 수 있다.

본 발명에서는 TBM 공법에서 대차(C)를 이용하여 버력(M)을 이송시키는 환경으로부터, 대차(C)를 버력(M)을 탈수하는 탈수조로 활용할 수 있다고 판단하였다. 원심분리 등의 탈수방법은 효율적이지만 터널 환경에 적합하지 않으며 다시 버력을 대차로부터 퍼내야 되는 등 공정이 복잡해진다. 이에 버력(M)이 대차(C)에 적재된 상태에서 버력(M)으로부터 물을 탈수시킬 수 있는 가장 적합한 방법으로 가압 방식을 선택하였다. 이를 통해 간단한 설비만으로 함수율을 저하시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 상태에서 버력(M)에 고화제를 투입하여 버력(M)의 함수율을 50% 이하로 하향 조정하고자 한다. 고화제의 공급은 터널 내에서 이루어질 수도 있으며, 본 실시예와 같이 대차(C)를 지상으로 배출시키고 버력(M)을 적치장에 적재한 후에 수행할 수도 있다.

본 실시예에서 고화제는 비정질 칼슘알루미네이트, 생석회, 석고, 슬래그미분말을 포함하여 이루어지며, 비정질칼슘알루미네이트 30~60, 생석회 10~25, 석고 5~30, 슬래그미분말 10~25 범위로 배합될 수 있다. 이 성분 중 비정질칼슘알루미네이트와 생석회, 석고는 수화 초기 다량의 에트링자이트를 생성하여 다량의 수분을 수화생성물 결정내에 함유하게되어 함수비를 낮추는 역할을 한다, 또한 생석회는 수화 초기 수분을 소모하여 에트링자이트 생성에 필요한 Ca(OH)2를 생성함과 동시에 발열을 일으켜 다른 성분들의 반응을 돕는다. 슬래그미분말은 상기 수화성분의 분산을 돕는 증량제로서 기능을 수행한다.

70% 수준의 함수율로 형성된 버력(M)에 대하여상기한 조성의 고화제를 공급하면 버력(M)의 함수율이 50% 이하로 저하되는 것을 확인하였다. 특히 중요한 점은 고화제의 공급량이 50kg/m³이라는 점이다. 조금 범위를 확장하면 40~60kg/m³ 정도만 공급한다. 기존에는 응집제와 가압탈수를 수행하지 않았는 바 고화처리를 위해서는 적어도 150kg/m³ 정도의 고화제가 요구되었다. 종래에 3배 이상의 고화제를 사용하고도 함수율이 60~70% 수준에 불과하였던 점을 감안하면, 응집제와 가압탈수 및 고화제를 이용하여 3단계에 걸쳐 탈수를 처리하는 본 발명의 탈수 효율은 매우 높다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 효과를 정리하면 아래와 같다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100 ... 탈수유닛, 10 ... 가압판
20 ... 수용부, 30 ... 덮개판
40 ... 측면부, 50 ... 펌프

Claims

(a) TBM 장치에 의해서 굴삭된 토사와 이수가 혼합되어 있는 버력을 운송용 대차까지 이송하는 중에 콘베이어 벨트에서 응집제를 공급하여 토사 입자들을 응집시키는 단계;
(b) 상기 버력을 상기 대차에 투입한 후 기형성된터널 내에 설치되어 있는 탈수유닛까지 이송하는 단계;
(c) 상기 대차에 버력이 적재된 상태에서 상기 탈수유닛을 이용하여 상기 버력을 탈수하는 단계; 및
(d) 탈수된 버력이 적재된 상기 대차를 지상으로 배출시키는 단계;를 포함하며,
상기 탈수유닛은,
상하방향으로 이동가능하여 상기 대차에 적재된 버력을 하방으로 가압하며 상면과 하면 사이를 관통하는 적어도 하나의 관통공이 형성되어 있는 가압판과, 상기 버력으로부터 배출된 물이 일시적으로 수용하기 위하여 상기 가압판 상부에 형성되는 수용부와, 상기 수용부에 연결되어 물을 배출시키는 펌프를 구비하며,
상기 탈수유닛에서는 상기 대차에 적재된 버력을 가압판으로 눌러서 상기 버력 내 물을 배출시키고,
상기 응집제는 Acrylicacid, Acrylamide, Dimethylamine, Methacrylic acid를 포함하여 이루어지며, Acrylicacid 5~35, Acrylamide 5~25, Dimethylamine 10~35, Methacrylic acid 5~35 범위로 배합되며,
상기 응집제의 농도는 0.15~0.2%이며,
상기 응집제는 상기 버력의 중량 대비 0.05~1.0% 범위로 상기 버력에 투입하는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 가압판은 중앙부가 가장 낮은 위치에 있도록 중앙을 향하여 하향 경사지게 형성되며,
상기 펌프는 가압판 상측의 중앙부로 연결되는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 펌프의 흡수구에는 토사의 유입을 방지하는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 탈수유닛에 의하여 탈수된 상기 버력에 대하여 상기 터널 내 또는 지상에서 고화제를 투입하여 상기 버력을 재차 탈수하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
제9항에 있어서,
상기 고화제는 비정질 칼슘알루미네이트, 생석회, 석고, 슬래그미분말을 포함하여 이루어지며, 비정질칼슘알루미네이트 30~60, 생석회 10~25, 석고 5~30, 슬래그미분말 10~25 범위로 배합되는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
제9항에 있어서,
상기 고화제는 버력 1m³ 당 40~60kg을 투입하여, 상기 버력의 함수율을 50% 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.
제9항에 있어서,
함수율이 95~105%인 버력을 대상으로,
상기 응집제를 투입하고 상기 탈수유닛에 의하여 탈수를 마친 후 상기 버력의 함수율은 65~75% 범위로 형성되며,
다시 상기 고화제를 처리한 후 상기 버력의 함수율은 50% 이하로 저하되는 것을 특징으로 하는 TBM 굴착 터널 내 버력 처리방법.