KR20120089017A - Key stone monitoring system and tunnel construction method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A keystone monitoring system and a construction method of a tunnel using the same are provided to prevent damage to equipment caused by a keystone by monitoring the keystone during the construction of a tunnel. CONSTITUTION: A construction method of a tunnel using a keystone monitoring system is as follows. The ground where a tunnel is to be installed is examined(S11). The examined ground is excavated to construct a tunnel(S12). A keystone of the excavated surface is detected(S13). The detected keystone is removed(S14). The excavated surface is reinforced(S15). A keystone detection sensor for sensing the displacement of the keystone is installed(S16). The keystone is monitored by receiving a signal outputted from the keystone detection sensor(S17).

Description

키스톤 감시 시스템 및 이를 이용한 터널 시공방법{KEY STONE MONITORING SYSTEM AND TUNNEL CONSTRUCTION METHOD THEREOF}KEY STONE MONITORING SYSTEM AND TUNNEL CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 터널 시공에서 키스톤으로 인해 발생할 수 있는 인명 피해 및 장비 파손을 방지할 수 있고, 시공 품질을 향상시킬 수 있으며, 시공 후 터널에 대한 안전성을 제공하기 위한 키스톤 감시 시스템 및 이를 이용한 터널 시공방법에 관한 것이다.
The present invention can prevent human injury and equipment damage that may occur due to keystone in the tunnel construction, improve the construction quality, and keystone monitoring system and tunnel construction method using the same to provide safety for the tunnel after construction It is about.

일반적으로, 터널 시공이라 함은 터널 굴착면의 보강, 배수처리, 그리고 라이닝을 기본으로 하여 이루어지는 기술로서, 먼저 터널 굴착을 마친 굴착면을 보강하고, 보강된 터널에 대한 배수처리를 하며, 최종적으로 라이닝을 실시한다.In general, tunnel construction is a technique based on reinforcement, drainage, and lining of tunnel excavation surfaces. First, reinforce the excavation surface after tunnel excavation, and drain treatment for reinforced tunnels. Perform lining.

터널 시공에서 굴착면은 상부 지반압이 그대로 전달되는 곳이기 때문에 상부 지반압을 지지 및 보강하는 위치로서, 이러한 지지 및 보강 방법으로는 통상 숏크리트와 록 볼트를 사용하게 된다.In the tunnel construction, the excavation surface is a position where the upper ground pressure is transmitted as it is, and a position for supporting and reinforcing the upper ground pressure, and such support and reinforcement methods generally use shotcrete and lock bolts.

한편, 터널 시공은 지중에서 이루어지기 때문에 지반의 거동 특성이나 현장상황 재현의 제약 등과 같은 불확정적인 요소를 최소화함으로써 공사의 안정성과 경제성을 확보하기 위하여 지반 조사가 이루어진다. 여기서, 지반 조사는 지반을 구성하는 지층 및 토층의 형성 및 구조, 지하수 상태, 각 지층 및 토층의 성상을 파악하기 위한 조사로서, 지하탐사법, 보링, 토질시험, 지내력 시험, 파보기 등의 방법에 의해 실시된다.On the other hand, because the tunnel construction is underground, the ground survey is conducted to secure the stability and economic feasibility of the construction by minimizing indeterminate factors such as the behavior of the ground and the limitation of the reproduction of the site situation. Here, the ground survey is an investigation for grasping the formation and structure of the ground and soil layers, groundwater conditions, and the characteristics of each ground and soil layers that constitute the ground, and the ground survey, boring, soil test, bearing strength test, digging, etc. Is carried out by.

이와 같은 터널 시공은 지반 조사를 거쳐서 얻어지는 지반 데이터를 토대로 터널을 시공하게 되는데, 종래의 터널 시공에서 문제가 되는 것은 굴착면에 존재하는 쇄기 형태의 키스톤(Key stone, 또는 키락(Key rock)이라고도 함)이다. 이러한 키스톤은 낙반 사고의 원인이 되며, 시공중에 인명 피해 및 장비 파손을 초래하며, 시공 후에는 통행 대상에게 위해를 가할 뿐만 아니라, 터널의 부분적인 붕괴 등을 초래하는 원인을 제공한다.
The tunnel construction is performed based on the ground data obtained through the ground survey. The problem in the conventional tunnel construction is called key stone or key rock in the excavation surface. )to be. These keystones cause fall accidents, cause injury to people and damage to equipment during construction, and cause damage to traffic targets after construction, as well as the cause of partial collapse of tunnels.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 키스톤으로 인한 시공 중의 인명 피해 및 장비 파손을 방지하고, 시공 품질을 향상시키며, 시공 후 터널에 대한 안전성을 제공하도록 한다.
The present invention is to solve the conventional problems as described above, to prevent damage to life and equipment damage during construction due to the keystone, to improve the construction quality, and to provide safety for the tunnel after construction.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 터널 시공 방법에 있어서, 터널이 시공되고자 하는 지역에 대한 지반을 조사하는 단계와, 상기 지반 조사를 마친 지역에 터널을 굴착하는 단계와, 상기 터널의 굴착면에 대한 키스톤을 검출하는 단계와, 상기 굴착면에 대한 보강을 실시하는 단계와, 상기 키스톤의 변위를 감지하기 위한 키스톤감지센서를 설치하는 단계와, 상기 키스톤감지센서로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 키스톤을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the tunnel construction method, the step of investigating the ground for the area where the tunnel is to be constructed, the step of digging a tunnel in the area after the ground survey, and Detecting a keystone on the excavated surface of the tunnel, reinforcing the excavated surface, installing a keystone sensor for detecting the displacement of the keystone, and detecting the output from the keystone sensor Receiving a signal and monitoring the keystone.

상기 키스톤을 검출하는 단계에서 검출되는 키스톤을 제거하는 단계를 더 포함하고, 상기 키스톤감지센서 설치 단계는 상기 키스톤 제거 단계에서 제거하지 않은 키스톤에 상기 키스톤감지센서를 설치할 수 있다.The method may further include removing a keystone detected in the detecting of the keystone, and the installing of the keystone sensor may include installing the keystone sensor in a keystone not removed in the keystone removing step.

상기 키스톤감지센서는, 상기 굴착면의 보강 단계에 의해 형성된 보강면에서 상기 키스톤에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 상기 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 출력되는 광을 수신하는 상기 수광부로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부를 더 포함할 수 있다.The keystone detection sensor includes a light emitting part and a light receiving part which are respectively installed in a displaceable area where displacement may occur due to the keystone and a stable area outside the displaceable area on the reinforcement surface formed by the reinforcing step of the excavation surface. The apparatus may further include a transmitter for transmitting a detection signal output from the light receiver to receive the light output from the light emitter.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 터널 시공에 사용되며, 키스톤을 감시하는 시스템으로서, 상기 터널의 보강면에 상기 키스톤의 변위를 감지하여 감지신호를 송신하도록 설치되는 키스톤감지센서와, 상기 키스톤감지센서로부터 송신되는 감지신호를 수신받는 수신부와, 상기 수신부에 수신되는 감지신호를 수신받아 상기 키스톤의 변위 여부를 영상신호로 변환하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 영상신호를 수신받아 상기 키스톤의 변위 여부를 외부로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a keystone monitoring system, which is used for tunnel construction, is installed to detect a displacement of the keystone on the reinforcement surface of the tunnel and transmit a detection signal, and the keystone detection sensor. A receiving unit receiving a detection signal transmitted from the receiving unit, a control unit receiving the detection signal received from the receiving unit and converting the keystone into an image signal and outputting the video signal, and receiving the image signal of the control unit to determine whether the keystone is displaced or not. It may include a display unit for displaying to the outside.

상기 키스톤감지센서는, 상기 보강면에서 상기 키스톤에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 상기 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 출력되는 광을 수신하는 상기 수광부로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부를 더 포함할 수 있다.The keystone detection sensor includes a light emitting portion and a light receiving portion respectively provided in a displaceable region where displacement may occur due to the keystone on the reinforcement surface and a stable region outside the displaceable region, and the light output from the light emitting portion The apparatus may further include a transmitter for transmitting a sensing signal output from the light receiver.

상기 제어부가 상기 키스톤의 변위가 정해진 범위를 벗어날 경우 출력되는 제어신호를 수신받아 경보를 발생시키는 경보발생부를 더 포함할 수 있다.
The control unit may further include an alarm generator for generating an alarm by receiving a control signal output when the displacement of the keystone is out of a predetermined range.

본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템 및 이를 이용한 터널 시공방법에 의하면, 키스톤으로 인한 시공 중에 발생할 수 있는 인명 피해 및 장비 파손을 방지할 수 있고, 시공 품질을 향상시킬 수 있으며, 시공 후 터널에 대한 안전성을 제공할 수 있다.
According to the keystone monitoring system and the tunnel construction method using the same according to the present invention, it is possible to prevent human injury and equipment damage that may occur during construction due to the keystone, to improve the construction quality, and to improve the safety of the tunnel after construction. Can provide.

도 1은 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법을 도시한 흐름도이고,
도 2 및 도 5는 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법의 과정을 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 도시한 구성도이다. 1 is a flowchart illustrating a tunnel construction method using a keystone monitoring system according to the present invention;
2 and 5 are cross-sectional views showing the process of the tunnel construction method using a keystone monitoring system according to the present invention,
6 is a block diagram showing a keystone monitoring system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, the following examples may be modified in various other forms, the scope of the present invention Is not limited to the following examples.

도 1은 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a tunnel construction method using a keystone monitoring system according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법은 지반 조사 단계(S11)와, 굴착 단계(S12)와, 키스톤 검출 단계(S13)와, 보강 단계(S15)와, 키스톤감지센서 설치 단계(S16)와, 키스톤 모니터링 단계(S17)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the tunnel construction method using the keystone monitoring system according to the present invention is ground investigation step (S11), excavation step (S12), keystone detection step (S13), reinforcement step (S15) and It may include a keystone sensor installation step (S16), and a keystone monitoring step (S17).

지반 조사 단계(S11)는 터널이 시공되자 하는 지역에 대한 지반을 조사하는 단계로서, 지하탐사법, 토질시험, 지내력시험, 파보기 등의 방법뿐만 아니라, 터널의 시공 지역에 대하여 가로 방향과 세로 방향으로 일정 간격, 예컨대 1m 내지 3m 등의 간격을 두고서 보링을 실시하여 지반을 조사하게 되며, 이러한 지반 조사에 의하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 시공 지역에 대한 지층 정보를 제공하는 지질도를 얻을 수 있다. 여기서, 지질도는 3차원 시뮬레이션 프로그램에 지반 정보를 입력함으로써 얻어지는 3차원 지질도로 구성될 수 있다.Ground investigation step (S11) is a step of examining the ground for the area where the tunnel is to be constructed, as well as methods of underground exploration, soil test, bearing strength test, digging, etc., as well as transverse and vertical directions for the construction area of the tunnel. As a result, boring is performed at regular intervals, for example, at intervals of 1 m to 3 m, and the ground is examined. As shown in FIG. 2, a geological map that provides geological information on a construction area can be obtained. have. Here, the geological map may be composed of a three-dimensional geological map obtained by inputting the ground information into the three-dimensional simulation program.

도 3에 도시된 바와 같이, 굴착 단계(S12)는 지반 조사를 마친 지역에 터널을 굴착하는 단계로서, 터널(10)을 일정 거리만큼 단계적으로 굴착하며, 단계별로 굴착을 마칠 때마다 후속 단계인 키스톤 검출 단계(S13) 이하의 단계들을 실시할 수 있다. As shown in Figure 3, the excavation step (S12) is a step of excavating the tunnel in the area after the ground survey, excavating the tunnel 10 step by step a predetermined distance, each step is a subsequent step The following steps may be performed in the keystone detection step S13.

터널 굴착은 지반 조사 단계(S11)에서 얻어지는 지질도, 예컨대 3차원 지질도를 토대로 하여 키스톤 발생을 최소화하는 굴착이 이루도록 굴착 경로, 굴착 단면 등이 정해질 수 있으며, 터널의 전체 단면에 대하여 굴착이 이루어지거나, 터널의 일부, 예컨대 상부반단면, 하부반단면을 시간차를 두고서 굴착할 수 있으며, 암반의 등급에 따라 천공 및 장약 장전에 의해 발파시키는 공법 또는 굴착기를 이용하여 굴착하는 방법 등이 사용될 수 있다. Tunnel excavation may be based on the geological map obtained in the ground survey step (S11), for example, the three-dimensional geological map, the excavation path, excavation cross section, etc. to achieve excavation to minimize the generation of keystone, the excavation is made over the entire cross section of the tunnel For example, a part of a tunnel, for example, an upper half section and a lower half section, may be excavated at a time difference, and a method of blasting by drilling or drilling may be used according to the grade of the rock.

도 4에 도시된 바와 같이, 키스톤 검출 단계(S13)는 터널(10)의 굴착면에 대한 키스톤(Key stone, 키록(Key rock)라고도 함)(1)을 검출하는 단계로서, 굴착 과정에서 형성되는 쇄기 형태의 키스톤(1)을 지질도를 토대로 하여 검출하거나, 육안 관찰이나 그 밖의 다양한 방법에 의하여 검출하고, 이러한 키스톤(1)의 위치 및 형상 등의 정보를 파악한다.As shown in FIG. 4, the keystone detection step S13 is a step of detecting a key stone (also referred to as a key rock) 1 for an excavation surface of the tunnel 10, and is formed in an excavation process. The keystone 1 in the form of a wedge is to be detected on the basis of the geological map or by visual observation or other various methods, and the information such as the position and shape of the keystone 1 is grasped.

한편, 키스톤을 검출하는 단계(S13)에서 검출되는 키스톤을 제거하는 단계(S14)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 키스톤 제거 단계(S14)는 검출되는 키스톤을 전부 제거할 수 있으나, 제거 가능성과 효율성, 그리고, 터널의 안정성을 고려하여 제거의 필요성을 가진 일부의 키스톤에 대해서 제거를 실시할 수 있다.Meanwhile, the method may further include removing the keystone detected in the detecting of the keystone (S13) (S14). Here, the keystone removing step S14 may remove all the detected keystones, but may be removed for some of the keystones that need to be removed in consideration of the possibility of removal, efficiency, and stability of the tunnel.

키스톤의 제거를 마치면, 보강 단계(S15)를 실시하게 되는데, 이를 위해 먼저, 굴착면에 대한 실링 및 보강을 위한 숏크리트(11)를 타설하고, 굴착면에 대한 록볼트(12)를 설치한다. 또한, 터널 공사에 따라 실링 및 보강을 위한 숏크리트(11)를 록볼트(12)의 설치 전후에 걸쳐서 1차와 2차로 실시할 수도 있으며, 키스톤이 제거된 부분(2)에 대해서도 보강이 이루어지도록 한다.After the removal of the keystone, the reinforcement step (S15) is performed, for this purpose, first, the shotcrete 11 for sealing and reinforcing the excavation surface is poured, and the rock bolt 12 for the excavation surface is installed. In addition, depending on the tunnel construction, the shotcrete 11 for sealing and reinforcement may be carried out first and secondly before and after the installation of the rock bolt 12, and the reinforcement may be performed to the portion 2 from which the keystone is removed. do.

도 5에 도시된 바와 같이, 굴착면에 대한 보강을 마치면, 키스톤감지센서 설치 단계(S16)를 실시한다. 여기서, 키스톤감지센서 설치 단계(S16)는 키스톤(1)의 변위를 감지하기 위한 키스톤감지센서(110)를 굴착면 보강에 의해 형성되는 보강면, 예컨대 숏크리트면에 설치하는 단계로서, 키스톤 제거 단계(S15)에서 제거하지 않은 키스톤(1)에 키스톤감지센서(110)를 설치하게 된다. 여기서, 키스톤감지센서(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 굴착면의 보강 단계(S15)에 의해 형성된 보강면에서 키스톤(1)에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부(111)와 수광부(112)를 포함하고, 발광부(111)로부터 출력되는 광을 수신하는 수광부(112)로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부(113)를 더 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템(100)에서 보다 상세히 설명하기로 한다.As shown in FIG. 5, when the reinforcement of the excavation surface is finished, the keystone sensor installation step S16 is performed. Here, the keystone sensor installation step (S16) is a step of installing the keystone sensor 110 for detecting the displacement of the keystone (1) on the reinforcement surface, for example shotcrete surface formed by reinforcing the excavation surface, the keystone removal step The keystone sensor 110 is installed in the keystone 1 that is not removed in S15. Here, the keystone detection sensor 110, as shown in Figure 6, the displaceable area and the displaceable area where the displacement can be generated by the keystone 1 in the reinforcement surface formed by the reinforcement step (S15) of the excavation surface Transmitting unit 113 including a light emitting unit 111 and a light receiving unit 112 are respectively provided in the stable stability area, and for transmitting a detection signal output from the light receiving unit 112 for receiving the light output from the light emitting unit 111 It may further include, which will be described in more detail in the keystone monitoring system 100 according to the present invention.

키스톤감지센서(110)의 설치를 마치면, 키스톤 모니터링 단계(S17)를 실시하는데, 이는 키스톤감지센서(110)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 키스톤(1)의 변위를 통해서 키스톤(1)으로 인한 터널에 대한 영향을 미리 판단하도록 모니터링하게 되며, 이에 대해서는 키스톤 감지 시스템(100)을 예로 들어 설명하기로 한다.After the installation of the keystone sensor 110, the keystone monitoring step (S17) is carried out, which receives a detection signal output from the keystone sensor 110, due to the displacement of the keystone (1) due to the keystone (1) Monitoring to determine the impact on the tunnel in advance, this will be described by taking the keystone detection system 100 as an example.

도 6은 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템을 도시한 구성도이다.6 is a block diagram showing a keystone monitoring system according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템(100)은 터널(10)의 보강면에 설치되는 키스톤감지센서(110)와, 키스톤감지센서(110)의 감지신호를 수신받는 수신부(120)와, 수신부(120)에 수신되는 감지신호를 필요한 신호로 변환하는 제어부(130)와, 제어부(130)에 의해 제어되는 디스플레이부(140)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6, the keystone monitoring system 100 according to the present invention includes a keystone sensor 110 installed on a reinforcement surface of the tunnel 10 and a receiver configured to receive a detection signal from the keystone sensor 110. 120, a controller 130 for converting the detection signal received by the receiver 120 into a required signal, and a display unit 140 controlled by the controller 130.

키스톤감지센서(110)는 터널의 보강면, 예컨대 숏크리트 형성면에 키스톤(1)의 변위를 감지하여 감지신호를 송신하도록 설치되고, 모니터링이 필요한 키스톤(1)마다 각각 설치될 수 있다.The keystone sensor 110 is installed to detect the displacement of the keystone 1 on the reinforcement surface of the tunnel, for example, the shotcrete formation surface, and transmit a detection signal, and may be installed for each keystone 1 that needs to be monitored.

키스톤감지센서(110)는 보강면에서 키스톤에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부(111)와 수광부(112)를 포함하고, 발광부(111)로부터 출력되는 광을 수신하는 수광부(112)로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부(113)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 실시예와 달리, 접촉스위치의 기계적인 방식이나 압력스위치 등의 전기적인 방식을 비롯한 다양한 방식을 이용하여 키스톤(1)의 변위를 감지하도록 할 수 있다. 여기서, 변위가능영역은 키스톤(1)이 굴착면으로부터 분리 내지 이탈시 보강면에 변위를 생기도록 하는 영역으로서, 키스톤(1)에서 분리가 시작되는 부위에 대응되는 보강면일 수 있다. 또한, 안정영역은 이러한 변위가능영역을 벗어나 키스톤(1)의 분리에 의한 영향을 받지 않거나 그러한 영향이 최소화하는 영역으로서 변위 감지의 기준면을 제공한다.The keystone detection sensor 110 includes a light emitting part 111 and a light receiving part 112 which are respectively installed in a displaceable area where displacement may occur due to a keystone on a reinforcement surface and a stable area out of the displaceable area. It may further include a transmitter 113 for transmitting a detection signal output from the light receiving unit 112 for receiving the light output from the 111, unlike this embodiment, such as a mechanical method of the contact switch or pressure switch Various methods, including an electrical method, may be used to detect the displacement of the keystone 1. Here, the displaceable region is a region that causes displacement of the reinforcement surface when the keystone 1 is separated or separated from the excavation surface, and may be a reinforcement surface corresponding to a portion where the separation starts in the keystone 1. In addition, the stable region is outside of this displaceable region and is not affected by the separation of the keystone 1 or provides a reference plane for displacement sensing as a region where such influence is minimized.

키스톤감지센서(110)는 키스톤(1)의 변위로 인하여 발광부(111)의 광 경로 또는 수신부(112)의 위치가 변경됨으로써 발생되는 광의 수신 차단이나 수신광의 세기 약화를 통해서 키스톤(1)의 변위를 감지하도록 하며, 동작을 위한 전원을 무선으로 공급받거나 별도의 배터리 등이 내장될 수 있다. The keystone sensor 110 is a keystone (1) by blocking the reception of the light generated by the change of the position of the light path of the light emitting unit 111 or the position of the receiving unit 112 due to the displacement of the keystone (1) or by reducing the intensity of the received light To detect the displacement of the power supply for operation wirelessly or a separate battery may be built.

발광부(111)는 일정한 파장의 광을 출력하는 발광다이오드 등이 사용될 수 있고, 수광부(112)는 발광부(111)의 광을 수신하기 위한 포토다이오드 등이 사용될 수 있는데, 발광부(111)는 변위가능영역과 안정영역 중 어느 하나의 영역에 설치되고, 수광부(112)는 나머지 영역에 설치되나, 수광부(112)가 송신부(113)와 일체를 이루는 점과 안정된 광의 수신이 필요한 점 등으로 인해 변위가 발생하지 않는 안정영역에 설치될 수 있다.The light emitting unit 111 may be a light emitting diode for outputting light of a predetermined wavelength, and the light receiving unit 112 may be a photodiode or the like for receiving the light of the light emitting unit 111, the light emitting unit 111 Is installed in any one of the displaceable area and the stable area, and the light receiving unit 112 is installed in the remaining area, but the light receiving unit 112 is integrated with the transmitter 113 and the point that the stable reception of light is required. Due to this, it can be installed in a stable area where displacement does not occur.

송신부(113)는 키스톤감지센서(110)가 다수로 이루어지는 경우, 이들 각각을 식별하기 위한 신호를 부가하여 송신할 수 있으며, 수광부(112)의 감지신호를 케이블을 통해서 유선 통신이 이루어지도록 할 수 있지만, 설치의 용이함과 유지 및 보수의 편리함을 위하여 무선 신호, 예컨대 RF 신호, 블루투스 신호 등을 송신하도록 구성될 수 있다.When the keystone detection sensor 110 includes a plurality of keys, the transmitter 113 may add and transmit a signal for identifying each of the keystone detection sensors 110, and may allow a wired communication to be performed through a cable through the detection signal of the light receiver 112. However, it can be configured to transmit wireless signals, such as RF signals, Bluetooth signals, etc. for ease of installation and for ease of maintenance and repair.

수신부(120)는 키스톤감지센서(110)의 송신부(113)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 제어부(130)로 전달하며, 송신부(113)의 무선 또는 유선의 송신 형식에 상응하도록 구성된다.The receiver 120 receives the detection signal output from the transmitter 113 of the keystone sensor 110 and transmits the detected signal to the controller 130, and is configured to correspond to a wireless or wired transmission format of the transmitter 113.

제어부(130)는 수신부(120)에 인접하도록 설치될 수 있고, 수신부(120)에 수신되는 감지신호를 수신받아 키스톤(1)의 변위 여부를 영상신호로 변환하여 출력한다. 또한, 제어부(130)는 키스톤감지센서(110)가 다수로 이루어지는 경우, 송신부(113) 각각으로부터 출력되어 수신부(120)에 수신되는 감지신호 중에 포함되는 키스톤감지센서(110)의 식별 신호로부터 키스톤감지센서(110) 각각에 대한 키스톤(1)의 변위 여부가 디스플레이부(140)를 통해서 디스플레이되도록 한다.The controller 130 may be installed to be adjacent to the receiver 120, and receives the detection signal received by the receiver 120 to convert the displacement of the keystone 1 into an image signal and output the converted image signal. In addition, when the keystone detection sensor 110 includes a plurality of keystone detection sensors, the controller 130 may output keystones from the identification signals of the keystone detection sensors 110 that are output from each of the transmitters 113 and included in the detection signals received by the receiver 120. The displacement of the keystone 1 with respect to each of the sensing sensors 110 may be displayed through the display 140.

디스플레이부(140)는 모니터 등과 같이 영상을 출력하는 기기로서, 제어부(130)의 영상신호를 수신받아 키스톤감지센서(110)에 의해 감지되는 키스톤(1)의 변위 여부를 외부로 디스플레이하게 된다.The display unit 140 is a device for outputting an image such as a monitor. The display unit 140 receives an image signal of the controller 130 to externally display the displacement of the keystone 1 detected by the keystone sensor 110.

한편, 제어부(130)는 감지신호를 통해서 키스톤(1)의 변위가 정해진 범위를 벗어날 경우, 예컨대 키스톤(1)의 분리가 진행된다고 판단되는 경우, 또는 평상시에 발광부(111)의 광을 수신하던 수광부(112)가 키스톤(1)의 변위에 의하여 발광부(111)의 광을 수신하지 못하게 되거나, 수신광의 세기가 설정된 값 이하인 경우 제어신호를 출력할 수 있다. 제어부(130)의 제어신호는 경보발생부(150)가 수신받아 외부로 경보를 발생시키게 된다.On the other hand, the control unit 130 receives the light of the light emitting unit 111 when it is determined that the displacement of the keystone 1 is out of a predetermined range through a detection signal, for example, when the separation of the keystone 1 is in progress, or during normal operation. The light receiving unit 112 may not receive the light of the light emitting unit 111 due to the displacement of the keystone 1, or may output a control signal when the intensity of the received light is equal to or less than the set value. The control signal of the controller 130 is received by the alarm generator 150 to generate an alarm to the outside.

경보발생부(150)는 경보 발생을 위하여 경보음을 출력하는 경보스피커이거나, 경보등을 점멸하는 경보등일 수 있는데, 디스플레이부(140)가 경보문구나 경보표시를 디스플레이함으로써 이러한 경보발생부의 기능을 수행할 수도 있다.The alarm generator 150 may be an alarm speaker for outputting an alarm sound for alarm generation, or an alarm lamp for flashing an alarm light, and the display unit 140 performs the function of such an alarm generator by displaying an alarm sentence or an alarm indication. You may.

이와 같은 본 발명에 따른 키스톤 감시 시스템 및 이를 이용한 터널 시공방법에 의하면, 키스톤으로 인한 시공 중에 발생할 수 있는 인명 피해 및 장비 파손을 방지할 수 있고, 시공 품질을 향상시킬 수 있으며, 시공 후 터널에 대한 안전성을 제공할 수 있다.According to the keystone monitoring system and the tunnel construction method using the same according to the present invention, it is possible to prevent human injury and equipment damage that can occur during the construction due to the keystone, to improve the construction quality, and to Can provide safety.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
As described above, the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the following claims.

1 : 키스톤 2 : 키스톤 제거부분
10 : 터널 11 : 숏크리트
12 : 록볼트 110 : 키스톤감지센서
111 : 발광부 112 : 수광부
113 : 송신부 120 : 수신부
130 : 제어부 140 : 디스플레이부
150 : 경보발생부1: Keystone 2: Keystone removal part
10 tunnel 11 shotcrete
12: lock bolt 110: keystone detection sensor
111 light emitting unit 112 light receiving unit
113: transmitting unit 120: receiving unit
130: control unit 140: display unit
150: alarm generator

Claims (6)

터널 시공 방법에 있어서,
터널이 시공되고자 하는 지역에 대한 지반을 조사하는 단계;
상기 지반 조사를 마친 지역에 터널을 굴착하는 단계;
상기 터널의 굴착면에 대한 키스톤을 검출하는 단계;
상기 굴착면에 대한 보강을 실시하는 단계;
상기 키스톤의 변위를 감지하기 위한 키스톤감지센서를 설치하는 단계; 및
상기 키스톤감지센서로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 키스톤을 모니터링하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법.
In the tunnel construction method,
Inspecting the ground for the area where the tunnel is to be constructed;
Digging a tunnel in the area after the ground survey;
Detecting a keystone for an excavation surface of the tunnel;
Reinforcing the excavated surface;
Installing a keystone sensor for sensing the displacement of the keystone; And
Receiving the detection signal output from the keystone sensor and monitoring the keystone
Tunnel construction method using a keystone monitoring system comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 키스톤을 검출하는 단계에서 검출되는 키스톤을 제거하는 단계를 더 포함하고,
상기 키스톤감지센서 설치 단계는 상기 키스톤 제거 단계에서 제거하지 않은 키스톤에 상기 키스톤감지센서를 설치하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법.
The method of claim 1, further comprising removing the keystone detected in the detecting of the keystone.
The keystone sensor installation step is a tunnel construction method using a keystone monitoring system, characterized in that for installing the keystone sensor in the keystone is not removed in the keystone removal step.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 키스톤감지센서는,
상기 굴착면의 보강 단계에 의해 형성된 보강면에서 상기 키스톤에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 상기 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 출력되는 광을 수신하는 상기 수광부로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템을 이용한 터널 시공방법.
The method according to claim 1 or 2, wherein the keystone sensor,
And a light emitting part and a light receiving part which are respectively installed in a displaceable area where displacement may occur due to the keystone and a stable area outside the displaceable area on the reinforcing surface formed by the reinforcing surface of the excavation surface, and output from the light emitting part. And a transmitter for transmitting a detection signal output from the light receiver to receive the light.
터널 시공에 사용되며, 키스톤을 감시하는 시스템으로서,
상기 터널의 보강면에 상기 키스톤의 변위를 감지하여 감지신호를 송신하도록 설치되는 키스톤감지센서;
상기 키스톤감지센서로부터 송신되는 감지신호를 수신받는 수신부;
상기 수신부에 수신되는 감지신호를 수신받아 상기 키스톤의 변위 여부를 영상신호로 변환하여 출력하는 제어부; 및
상기 제어부의 영상신호를 수신받아 상기 키스톤의 변위 여부를 외부로 디스플레이하는 디스플레이부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템.
It is used for tunnel construction, and it is a system for monitoring keystone.
A keystone sensor configured to detect a displacement of the keystone on the reinforcement surface of the tunnel and transmit a detection signal;
A receiver receiving a detection signal transmitted from the keystone sensor;
A control unit which receives the detection signal received by the receiving unit and converts whether the keystone is displaced into an image signal and outputs the image signal; And
A display unit which receives the image signal of the controller and displays whether the keystone is displaced to the outside
Keystone monitoring system comprising a.
제 4 항에 있어서, 상기 키스톤감지센서는,
상기 보강면에서 상기 키스톤에 의해 변위가 발생할 수 있는 변위가능영역과 상기 변위가능영역을 벗어난 안정영역에 각각 설치되는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부로부터 출력되는 광을 수신하는 상기 수광부로부터 출력되는 감지신호를 송신하기 위한 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템.
The method of claim 4, wherein the keystone sensor,
A light emitting part and a light receiving part respectively provided in a displaceable area where displacement may occur due to the keystone on the reinforcement surface and a stable area out of the displaceable area, and receiving the light output from the light emitting part; The keystone monitoring system further comprises a transmitting unit for transmitting the output detection signal.
제 4 항에 있어서, 상기 제어부가 상기 키스톤의 변위가 정해진 범위를 벗어날 경우 출력되는 제어신호를 수신받아 경보를 발생시키는 경보발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 감시 시스템.The keystone monitoring system according to claim 4, wherein the control unit further comprises an alarm generation unit for receiving an control signal output when the displacement of the keystone is out of a predetermined range and generating an alarm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106968707A (en) * 2017-04-19 2017-07-21 中国矿业大学 A kind of coal seam prevents and treats design method for the water damage of Main aquifer mine

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