KR102348759B1 - 터널 위치 확인방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 터널 위치 확인방법은, 터널 보링 머신(TBM) 등을 이용하여 지반을 보링하면서 터널이 굴진되도록 하는 제1단계와; 상기 터널을 보링하여 굴진하면서 상기 터널 내부에서 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 발생시키는 위치확인부를 이용하여 비파괴 방식으로 터널의 위치를 확인하는 제2단계와; 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 등에 의하여 위치가 확인된 터널의 굴진 방향이 기설계된 방향과 동일한지 여부를 판단하면서 지속적으로 상기 터널을 굴진하는 제3단계를; 포함하여 구성됨으로써, 지하에 시공중인 터널의 굴진선형 오차를 수정할 수 있도록 터널의 위치를 정확하고 신속하게 확인할 수 있도록 하고, 터널의 굴진 작업과 동시에 터널의 위치 확인이 가능하도록 함으로써 터널 시공의 공기를 감소시킬 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 지하에 시공중인 터널의 굴진선형 오차를 수정할 수 있도록 터널의 위치를 정확하게 확인할 수 있도록 하는 터널 위치 확인방법에 관한 것이다.
탄성파탐사는 국지적 지질조사, 지하자원 탐사 및 지질공학적 응용을 목적으로 비교적 천부(淺部) 지각에 대하여 실시되며, 발파 또는 타격 등을 통하여 인공적으로 탄성파를 발생시킨 후 지층 경계면에서 굴절되거나 반사되는 탄성파를 기록하고 이를 분석함으로써 탐사대상 지반의 층서구조 및 지반물성 등의 정보를 파악하는 지구물리탐사법이다.
상이한 밀도 또는 탄성을 가지는 지층을 통과하는 탄성파는 층간 전파속도의 차이로 인하여 경계면에서 반사 및 굴절 현상을 나타내는데, 인위적으로 발진된 파의 반사파 또는 굴절파를 수진하여 분석함으로써 해당 경계면의 거리 또는 해당 지층의 물성을 추정할 수 있으며, 이중 반사파를 수진하는 탐사법을 탄성파 반사법 탐사라 한다.
탄성파 반사법 탐사는 퇴적분지를 대상으로 하는 유전(油田) 탐사에서 가장 많이 이용되는 탐사법으로서, 육상 또는 해상에 설정된 측선(測線)을 따라 등간격으로 발파 또는 타격을 통한 가진(加振)을 실시하고, 수진기(21)를 통하여 반사파를 수진함으로써 측선 하부의 지질 층서 및 물성을 파악하게 된다.
또한, 탄성파 반사법 탐사는 터널 굴착공사에 있어서 막장 전방 지반 상태의 예측에 응용되고 있는데, 굴착중 터널의 측벽에 소규모 발파를 실시하여 단층 또는 파쇄대 등의 특이지층대의 경계면에서 반사되는 탄성파를 수신함으로써 붕락 예측 및 지보 설계 등에 활용된다.
터널 굴착 경로상 지반상태 예측에 적용되는 탄성파 반사법 탐사 기법은 전술한 육상 지질조사 및 유전 탐사 등에 활용되는 탐사 기법을 전용한 것으로, 측선(測線)을 따른 등간격 가진(加振)을 답습하여, 기 굴착된 터널 막장 후방으로 장거리 선형 가진점을 설정하고 최후 가진점의 후방측에 수진기(21)를 설치하여 반사파를 수진하게 된다.
도 1은 종래의 터널 위치 확인방법을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 종래의 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.
이들 도시한 바와 같이, 종래의 터널 위치 확인방법은, 지반의 내부에 매립된 터널(1)이 위치한다고 예상되는 장소의 지반을 세그먼트를 조립하여 천공한 후에 뒷채움재를 주입하여 지하수의 유입에 대비하게 된다.
그리고, 천공된 지반으로 주입된 세그먼트를 이용하여 터널(1)의 위치를 파악하게 되며, 만약에 터널이 감지되지 않으면 지반의 내부에 매립된 터널(1)이 위치한다고 예상되는 다른 장소의 지반을 천공하여 터널의 위치를 파악하는 과정을 반복적으로 진행함으로써 터널(1)의 굴진선형이 기계획된 방향으로 진행되는지 여부를 판단하여 터널(1)의 굴진선형이 옳바르게 진행되도록 하면서 터널(1)의 시공이 이루어지도록 한다.
그런데, 이러한 종래의 터널 위치 확인방법에 있어서, 터널(1)의 위치를 확인하기 위하여 세그먼트를 이용하여 지반을 천공 및 재천공하고 뒷채움재를 주입하는 과정이 수행중에는 터널(1)의 굴진 시공이 동시에 이루어질 수 없기 때문에 결과적으로 터널(1)의 정확한 시공을 위해서 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 지하에 시공중인 터널의 굴진선형 오차를 수정할 수 있도록 터널의 위치를 정확하고 신속하게 확인할 수 있도록 하고, 터널의 굴진 작업과 동시에 터널의 위치 확인이 가능하도록 함으로써 터널 시공의 공기를 감소시킬 수 있는 터널 위치 확인방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 터널 위치 확인방법은, 터널 보링 머신(TBM)을 이용하여 지반을 보링하면서 터널이 굴진 시공되도록 하는 제1단계와; 상기 터널을 보링하여 굴진하면서 상기 터널 내부에서 탄성파, 전기비저항, 음파를 발생시키는 위치확인부를 이용하여 비파괴 방식으로 터널의 위치를 확인하는 제2단계와; 상기 탄성파, 전기비저항, 음파에 의하여 위치가 확인된 터널의 굴진 방향이 기설계된 방향과 동일한지 여부를 판단하면서 지속적으로 상기 터널을 굴진하는 제3단계를; 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 위치확인부는 상기 지반의 내부에 관입되어 탄성파, 전기비저항, 음파를 조사하는 송신기와, 상기 송신기에서 조사된 상기 탄성파, 전기비저항, 음파를 수신하도록 상기 지반의 내부에 관입되는 수신기 및 상기 수신기에서 수신된 탄성파, 전기비저항, 음파를 분석하여 상기 터널의 위치를 확인하는 분석기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 송신기와 상기 수신기는 상기 터널의 외관으로부터 10 m 이내의 위치에 배치되어 상기 탄성파, 전기비저항, 음파를 이용하여 상기 터널의 위치를 확인하도록 할 수 있다.
또한, 상기 송신기와 상기 수신기는 상기 지반의 깊이 방향을 따라 상이한 높이에 복수로 설치되되, 상기 송신기와 상기 수신기 사이에 상기 터널이 위치하도록 할 수 있다.
아울러, 상기 송신기와 상기 수신기는 상호 대향되는 위치에 상기 지반의 상면과 수평을 이루는 방향과 나란하게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 송신기와 상기 수신기가 상기 지반의 깊이 방향을 따라 배치되어 이루는 열이 상기 지반의 상면과 수직을 이루는지 여부를 지중경사계 장비를 이용하여 확인하도록 할 수 있다.
또한, 상기 터널의 내부에는 상기 송신기에서 조사된 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나의 반사율을 높일 수 있도록 별도의 반사체가 설치되도록 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 터널 위치 확인방법은 지하에 시공중인 터널의 굴진선형 오차를 수정할 수 있도록 터널의 위치를 정확하고 신속하게 확인할 수 있도록 하고, 터널의 굴진 작업과 동시에 터널의 위치 확인이 가능하도록 함으로써 터널 시공의 공기를 감소시킬 있는 효과가 있다.
그리고, 터널의 위치 확인 작업이 터널의 굴진 작업과 간섭을 일으키지 않기 때문에 터널 굴진 시공의 품질, 안전성 및 굴진 속도를 일정 정도 이상으로 유지할 수 있도록 하여 시공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 터널 위치 확인방법을 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 종래의 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이며,
도 3은 본 발명에 따른 터널 위치 확인장치가 지반의 내부에 설치된 구조를 도시한 평면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.
도 2는 종래의 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이며,
도 3은 본 발명에 따른 터널 위치 확인장치가 지반의 내부에 설치된 구조를 도시한 평면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 위치 확인방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 터널 위치 확인장치가 지반의 내부에 설치된 구조를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 터널 위치 확인방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 위치 확인방법은, 터널 보링 머신(TBM) 등을 이용하여 지반을 보링하면서 터널(1)이 굴진 시공되도록 하는 제1단계(S1)와; 상기 터널(1)을 보링하여 굴진하면서 상기 터널(1) 내부에서 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 발생시키는 위치확인부(100)를 이용하여 비파괴 방식으로 터널(1)의 위치를 확인하는 제2단계(S2)와; 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 등에 의하여 위치가 확인된 터널(1)의 굴진 방향이 기설계된 방향과 동일한지 여부를 판단하면서 지속적으로 상기 터널(1)을 굴진하는 제3단계(S3)를; 포함하여 구성되어 있다.
우선, 터널의 시공을 위해서는 터널 보링 머신 등을 이용하여 터널을 시공하고자 하는 지반의 내부를 보링하는 과정을 진행하게 된다.
여기서, 터널 보링 머신 등은 단단한 암반을 뚫고 파는 거대한 기계 벌레로서 암반을 자를 뿐만 아니라 이러한 과정에서 발생되는 잔해와 조각들을 컨베이어 밸트나 철도마차로 보내어 외부로 배출할 수 있도록 함으로써 터널을 시공할 지반을 뚫는 장치를 일컫는다.
이러한 터널 보링 머신 등을 이용하여 지반을 보링하면서 터널을 시공한 후에 터널의 굴진 방향이 기계획된 방향으로 정확하게 시공된지 여부를 파악하기 위해서는 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 발생시키는 위치확인부(100)를 이용하게 된다.
그리고, 상기 터널의 내부에는 송신기(110)에서 조사된 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나의 반사율을 높일 수 있도록 별도의 반사체가 설치되도록 하는 것이 효과적이다.
반사체는 송신기(110)에서 조사된 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 표면에서 반사할 수 있는 부재라면 어떠한 형태나 재질도 무방한데, 본 발명의 경우에는 철판으로 구비되도록 할 수 있다.
위치확인부(100)는 상기 지반의 내부에 관입되어 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 조사하는 송신기(110)와, 상기 송신기(110)에서 조사된 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 수신하도록 상기 지반의 내부에 관입되는 수신기(120) 및 상기 수신기(120)에서 수신된 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 분석하여 상기 터널(1)의 위치를 확인하는 분석기를 포함하여 구성되어 있다.
송신기(110)는 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 발생시키는 장치로서 지반의 내부에 매립되어 탄성파를 터널 측으로 조사하여 조사된 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 터널의 외면에서 반사된 후에 수신기(120) 측으로 수신되도록 하여 터널(1)의 위치를 파악할 수 있도록 한다.
이러한 송신기(110)는 상기 지반의 깊이 방향을 따라 상이한 높이에 복수로 열을 이루도록 설치되되 수신기(120)와 상호 대향되는 위치에 상기 지반의 상면과 수평을 이루는 방향과 나란하게 설치되는 것이 바람직하다.
수신기(120)는 송신기(110)에서 발생되어 터널(1) 측으로 조사되어 터널의 표면에서 반사되는 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 수신하는 장치로서 송신기(110)와 마찬가지로 지반의 내부에 매립되어 있다.
이러한 수신기(120)는 상기 지반의 깊이 방향을 따라 상이한 높이에 복수로 열을 이루도록 설치되되 송신기(110)와 상호 대향되는 위치에 상기 지반의 상면과 수평을 이루는 방향과 나란하게 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 송신기(110)와 수신기(120)가 상기 지반의 깊이 방향을 따라 배치되어 이루는 열이 상기 지반의 상면과 수직을 이루는지 여부를 지중경사계 장비를 이용하여 확인하는 것이 바람직하다.
그리고, 송신기(110)와 수신기(120)는 터널(1)의 외관으로부터 10 m 이내의 위치에 배치되어 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 이용하여 상기 터널(1)의 위치를 확인할 수 있도록 한다.
송신기(110)와 수신기(120)는 터널(1)의 외관으로부터 10 m 이내의 위치에 배치됨은 터널(1)이 굴진되면서 시공되는 방향이 기계획된 방향대로 정확하게 시공되는지 여부를 판단하기에 가장 최적화된 거리이기 때문이다.
만약에 송신기(110)와 수신기(120)가 터널(1)의 외관으로부터 10 m 이상의 거리에 배치된 경우에는 탄성파, 전기비저항, 음파 등의 정확한 정보가 아닌 왜곡된 정보가 수신기(120) 측으로 전달되기 때문에 터널(1)의 위치를 정확하게 파악할 수 없기 때문이다.
그리고, 송신기(110)와 수신기(120)에 의하여 수집된 정보는 상기 분석기로 송신되어 상기 분석기에 의하여 분석이 이루어지도록 함으로써 터널(1)의 위치에 대한 파악이 가능하도록 한다.
이러한 위치확인부(100)를 이용하여 상기와 같은 방법으로 터널(1)의 위치를 파악하여 터널(1)이 기계획된 방향으로 시공되지 않는다면 터널(1)의 굴진선형을 수정하여 기계획된 방향으로 시공이 이루어지도록 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 위치 확인방법에 사용되는 위치확인부(100)는 탄성파, 전기비저항, 음파 등을 이용하여 터널(1)의 위치를 파악하는 토모그래피 방식이 사용되기 때문에 터널(1)의 굴진 시공이 진행되는 과정과 동시에 터널(1)이 시공되는 방향을 확인할 수 있기 때문에 신속한 터널(1)의 시공이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 송신부(110)와 수신부(120) 및 상기 분석기로 구성되는 본 발명의 위치확인부(100)는 종래에 비하여 용이한 설치가 가능하며 신속한 탐사로 터널(1)의 굴진선형을 용이하게 수정할 수 있으며, 지하수 유입에 대한 별도의 차수 작업이 필요없으며, 탐사 범위가 광범위하기 때문에 1회의 탐사로 터널의 위치를 손쉽게 파악할 수 있다는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 터널 위치 확인방법을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.
본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
1 : 터널 100 : 위치확인부
110 : 송신기 120 : 수신기
110 : 송신기 120 : 수신기
Claims (7)
- 터널 보링 머신(TBM)을 이용하여 지반을 보링하면서 터널(1)이 굴진 시공되도록 하는 제1단계(S1)와;
상기 터널(1)을 보링하여 굴진하면서 상기 터널(1) 내부에서 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나를 발생시키는 위치확인부(100)를 이용하여 비파괴 방식으로 터널(1)의 세그먼트의 위치를 확인하는 제2단계(S2)와;
상기 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나에 의하여 위치가 확인된 터널(1)의 굴진 방향이 기설계된 방향과 동일한지 여부를 판단하면서 지속적으로 상기 터널(1)을 굴진하는 제3단계(S3)를; 포함하고,
상기 위치확인부(100)는 상기 지반의 내부에 관입되어 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나를 조사하는 송신기(110)와, 상기 송신기(110)에서 조사된 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나를 수신하도록 상기 지반의 내부에 관입되는 수신기(120) 및 상기 수신기(120)에서 수신된 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나를 분석하여 상기 터널(1)의 위치를 확인하는 분석기를 포함하고,
상기 터널의 세그먼트의 내부에는 상기 송신기(110)에서 조사된 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나의 반사율을 높일 수 있도록 별도의 반사체가 설치된 것을 특징으로 하는 터널 위치 확인 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 송신기(110)와 상기 수신기(120)는 상기 터널(1)의 외관으로부터 10 m 이내의 위치에 배치되어 상기 탄성파, 전기비저항, 음파 중 어느 하나를 이용하여 상기 터널(1)의 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 터널 위치 확인방법. - 제3항에 있어서,
상기 송신기(110)와 상기 수신기(120)는 상기 지반의 깊이 방향을 따라 상이한 높이에 복수로 설치되되, 상기 송신기(110)와 상기 수신기(120) 사이에 상기 터널(1)이 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 터널 위치 확인방법. - 제4항에 있어서,
상기 송신기(110)와 상기 수신기(120)는 상호 대향되는 위치에 상기 지반의 상면과 수평을 이루는 방향과 나란하게 설치된 것을 특징으로 하는 터널 위치 확인방법. - 제5항에 있어서,
상기 송신기(110)와 상기 수신기(120)가 상기 지반의 깊이 방향을 따라 배치되어 이루는 열이 상기 지반의 상면과 수직을 이루는지 여부를 지중경사계 장비를 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 터널 위치 확인 방법. - 삭제
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| KR101386089B1 (ko) * | 2013-11-29 | 2014-04-16 | 엔아이에스컨설턴트 주식회사 | 시추공의 물채움 및 배수가 가능한 탄성파 토모그래피 탐사장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3009097B2 (ja) * | 1996-02-19 | 2000-02-14 | 日本電気株式会社 | 掘削方向制御方法および掘削方向表示装置 |
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2020
- 2020-04-01 KR KR1020200039828A patent/KR102348759B1/ko active IP Right Grant
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| KR101386089B1 (ko) * | 2013-11-29 | 2014-04-16 | 엔아이에스컨설턴트 주식회사 | 시추공의 물채움 및 배수가 가능한 탄성파 토모그래피 탐사장치 |
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| KR20210122544A (ko) | 2021-10-12 |
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