KR20160004884A - 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법 - Google Patents

지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법 Download PDF

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KR20160004884A
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정성남
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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 터널을 굴착하는 터널보오링머신(TBM)을 이용한 굴착구조에 있어서, 상기 터널을 굴착하는 머신부; 상기 머신부를 추진시키는 베이스이면서 그라우트공이 형성된 세그먼트가 다수개 조립된 세그먼트링; 상기 세그먼트링의 그라우트공에 연결된 연결관을 통해서 상기 세그먼트링과 상기 머신부가 추진되면서 생성된 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 공간인 에뉼러갭(Annular Gap)내에 충전되는 붕괴방지부재; 및 상기 붕괴방지부재가 에뉼러갭(annular gap)에서 팽창된 후, 채워넣는 뒷채움(back fill)부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 에뉼러갭 내에서 붕괴방지부재를 다시 한번 팽창시켜 에뉼러갭 내에 충전됨에 따라 지반침하 또는 지반함몰의 원인으로 작용하는 토피지반의 토립자 탈락과 붕락 및 지반붕괴를 억제하여 지반침하나 지반함몰로 확대되지 않도록 하는 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Description

지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법{Prevent subsidence structure using shield tunnel construction and its method}
본 발명은 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쉴드터널 굴진 시 발생되는 에뉼러갭 내에 수팽창성 붕괴 방지제를 충전함으로써 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터널 굴착 장치(Tunnel Boring Machine; TBM)라는 대형 장비의 개발에 의해 폭약을 사용하지 않고도 터널을 건설할 수 있게 되었다. TBM의 터널시공은 원형의 단면으로 굴착되므로 역학적으로 안정하고 무진동, 무발파의 기계화 굴착이므로 지반굴착에 따른 지반변형을 최소화함으로써 지반굴착으로 인한 시공 중 안정성을 최대한 확보할 수 있으며, 소음, 진동에 의한 환경피해를 최소화하여 안전하고 청결한 작업환경을 유지할 수 있는 친환경적 터널굴착공법이다.
이러한 터널 굴착 장치는 비트, 커터 등이 부착된 디스크 형상의 굴착 헤드를 회전시켜 터널의 전 단면을 한꺼번에 굴착하거나, 비트, 커터 등이 부착된 드럼을 자유롭게 움직여 필요한 단면을 자유롭게 굴착할 수 있다. 이와 같은 터널 굴착장치는 산악지대와 같이 비교적 단단한 지반에 터널을 건설할 때 특히 효과적으로 이용된다.
도 1은 종래의 쉴드터널을 나타낸 구조도이고, 도 2의 종래의 쉴드터널 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터널을 굴착함으로써 토피가 얇아지고, 굴착면과 추진관(2) 사이에 에뉼러갭(3)의 발생으로 인하여 지반의 지내력이 상실됨으로써 토피지반이 붕되되는 문제점이 있었다.
또한, 토피지반이 붕괴되면 지반붕괴시 발생되는 틈새를 통하여 상부에 있는 토사가 유입되고, 유입된 토사는 커터헤드(1)를 통해 터널 외부로 반출되게 된다. 이와 같이, 터널이 굴진 되면서 토사 유출량이 증가되고, 토피지반 상부에 공극이 발생하게 된다. 그리고, 이 공극이 토사에 의해 메꾸어지는데, 그 토사가 상부에서 급격하게 하강하게 되면 굴진하고 있는 지반의 함몰이 발생하게 되는 원인이 되었다. 특히, 뒷채움부재를 이용하여 지반의 함몰을 방지하도록 하지만, 뒷채움부재가 채워지기 전에는 부방비로 이루어진 상태여서 지반함몰의 위험성이 있는 문제점이 있었다. 지반함몰이 이루어지면, 터널을 굴착하는데에 공사가 멈추게되고, 공사기간이 길어지며, 공사비용 또한 증가되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 등록번호 제0977278호
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 세그먼트링과 머신부가 추진되면서 생성된 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 공간인 에뉼러갭(Annular Gap)내에 붕괴방지부재를 충전한 뒤, 뒷채움부재를 채워넣는 것으로, 에뉼러갭 내에서 붕괴방지부재를 다시 한번 팽창시켜 에뉼러갭 내에 충전됨에 따라 지반침하 또는 지반함몰의 원인으로 작용하는 토피지반의 토립자 탈락과 붕락 및 지반붕괴를 억제하여 지반침하나 지반함몰로 확대되지 않도록 하는 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 터널을 굴착하는 터널보오링머신(TBM)을 이용한 굴착구조에 있어서, 상기 터널을 굴착하는 머신부; 상기 머신부를 추진시키는 베이스이면서 그라우트공이 형성된 세그먼트가 다수개 조립된 세그먼트링; 상기 세그먼트링의 그라우트공에 연결된 연결관을 통해서 상기 세그먼트링과 상기 머신부가 추진되면서 생성된 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 공간인 에뉼러갭(Annular Gap)내에 충전되는 붕괴방지부재; 및 상기 붕괴방지부재가 에뉼러갭(annular gap)에서 팽창된 후, 채워넣는 뒷채움(back fill)부재;를 포함한다.
그리고 상기 에뉼러갭 내에 충전하는 붕괴방지부재는, ARC(Acrylic Resine Chemical)과립 또는 실리카(Silica)과립이고, 상기 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재인 ARC과립 또는 실리카과립의 팽창으로 상기 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지한다.
또한, 상기 붕괴방지부재는, 건조상태를 수침시켜 1차 팽창된 상태로 상기 에뉼러갭 내에 충전되어 상기 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지한다.
그리고 1차 팽창된 붕괴방지부재는, 상기 에뉼러갭 내에 주입되는 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피를 갖도록 2차 팽창되어 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지한다.
또한, 1차 팽창된 붕괴방지부재는, 물과 함께 혼합되어 에뉼러갭 내에 충전되거나, 먼저 에뉼러갭 내에 충전된 후 상기 에뉼러갭에 주입되는 물과 혼합되어 2차 팽창딘다.
그리고 2차 팽창된 붕괴방지부재는, 상기 에뉼러갭 내부에서 등심원의 환형형상으로 팽창되며, 상기 머신부의 추진관을 따라 이동되지 않는다.
또한, 상기 뒷채움부재는, 팽창된 붕괴방지부재의 사이사이로 충전된 후 경화되고, 상기 붕괴방지부재에 의해서 사용량이 감소된다.
그리고 터널을 굴착하는 터널보오링머신(TBM)을 이용한 굴착하는 방법에 있어서, (a) 머신부를 통해 터널을 굴착하는 터널 굴착단계; (b) 상기 머신부가 추진되면서 상기 세그먼트링과 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 에뉼러갭(Annular Gap)에 위치한 그라우트공에 연결관을 연결하는 연결단계; (c) 상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재를 충전하는 붕괴방지부재 충전단계; 및 (d) 상기 붕괴방지부재를 에뉼러갭 내에 충전하여 탄성력으로 인해 지지하는 지지단계;를 포함한다.
또한, 상기 에뉼러갭 내에 충전하는 붕괴방지부재는, ARC(Acrylic Resine Chemical)과립 또는 실리카(Silica)과립이고, 상기 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재인 ARC과립 또는 실리카과립의 팽창으로 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지한다.
그리고 상기 (b)단계와 (c)단계사이에는, 상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재를 충전하기 1 내지 4시간 전에 붕괴방지부재를 수침시켜 30 내지 60배 팽창시킨다.
또한, 상기 (c)단계와 (d)단계 사이에는, 상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재가 충전된 후, 물을 상기 연결관을 통해 상기 에뉼러갭 내에 주입하는 물 주입단계;를 더 포함한다.
그리고 상기 붕괴방지부재 충전단계에서 충전되는 붕괴방지부재는, 건조상태를 수침시켜 1차 팽창된 상태이고, 상기 물 주입단계에서 물이 에뉼러갭 내에 주입된 후 1차 팽창된 붕괴방지부재는, 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피인 170 내지 180배로 2차 팽창되되, 상기 에뉼러갭 내부에서 환형형상으로 팽창되어 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지한다.
또한, 상기 연결관을 통해 뒷채움부재를 채워넣는 뒷채움부재 채움단계;를 더 포함하여, 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재의 팽창으로 지반침하를 방지한다.
그리고 상기 뒷채움부재는, 상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내로 충전되되, 팽창된 붕괴방지부재의 사이사이로 충전되며 경화되고, 상기 붕괴방지부재에 의해서 사용량이 감소된다.
또한, 상기 그라우트공에 삽입고정되는 마개를 더 포함한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 에뉼러갭 내에서 붕괴방지부재를 다시 한번 팽창시켜 에뉼러갭 내에 충전됨에 따라 지반침하 또는 지반함몰의 원인으로 작용하는 토피지반의 토립자 탈락과 붕락 및 지반붕괴를 억제하여 지반침하나 지반함몰로 확대되지 않도록 하는 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 쉴드터널을 나타낸 구조도이다.
도 2의 종래의 쉴드터널 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 굴착하는 상태를 나타낸 구조도이다.
도 4는 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립이 충전된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립 중 어느 하나와 뒷채움부재가 채워진 상태를 나타낸 구조도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립 중 어느 하나와 뒷채움부재가 채워진 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 ARC과립 또는 실리카과립이 1차 팽창된 상태를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 발맞기한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 ARC과립 또는 실리카과립이 2차 팽창된 상태를 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 지반침하 방지체계를 이용한 쉴드 터널 굴착구조 및 그 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 굴착하는 상태를 나타낸 구조도이고, 도 4는 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립이 충전된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립 중 어느 하나와 뒷채움부재가 채워진 상태를 나타낸 구조도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조의 에뉼러갭 내에 ARC과립 또는 실리카과립 중 어느 하나와 뒷채움부재가 채워진 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 즉, 본 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조는 머신부(110), 세그먼트링(120), 붕괴방지부재(130) 및 뒷채움부재(140)를 포함한다.
머신부(110)는 터널을 굴착한다.
세그먼트링(120)은 머신부(110)를 추진시켜 베이스이면서 다수의 세그먼트(122)가 조립된다.
또한, 세그먼트(122)에는 관통된 그라우트공(124)이 형성된다. 이 그라우트공(124)에는 마개가 결합되며, 후술할 연결관(126) 결합시에는 제거된다.
붕괴방지부재(130)는 그라우트공(124)에 연결된 연결관(126)을 통해서 세그먼트링(120)과 머신부(110)가 추진되면서 생성된 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 공간인 에뉼러갭(150)(Annular Gap)내에 충전된다.
이때, 연결관(126)은 에뉼러갭(150)에 위치한 세그먼트링(120)의 그라우트공(124)에 결합된다.
또한, 다수개의 그라우트공(124) 중 상부측에 위치되는 그라우트공(124)에 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 붕괴방지부재(130)는 ARC(Acrylic Resine Chemical)과립 또는 실리카( Silica)과립(130)이다.
이때, ARC과립 또는 실리카과립은 물을 흡수하며 팽창하고, 그 팽창으로 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지한다.
도 7을 참조하면, 그리고, 붕괴방지부재(130)는 건조상태를 수침시켜 1차 팽창된 상태로 에뉼러갭(150) 내에 충전되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, ARC과립 또는 실리카과립을 사전에 수침시켜 50배 팽창된 상태로 에뉼러갭(150) 내에 충전되고, 물과 함께 충전되거나, ARC과립 또는 실리카과립이 충전된 후 물이 충전된다.
또한, 1차 팽창된 붕괴방지부재(130)는 에뉼러갭(150) 내에 주입되는 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피를 갖도록 2차 팽창된다.
도 8을 참조하면, 이때, 2차 팽창된 붕괴방지부재(130)는, 에뉼러갭(150) 내부에서 등심원의 환형상으로 팽창되며, 머신부(110)의 추진관을 따라 이동되지 않는다.
또한, 2차 팽창된 붕괴방지부재(130)는 물을 흡수하여 직경이 191배로 팽창되는 것이 바람직하다.
뒷채움부재(140)는 붕괴방지부재(130)가 에뉼러갭(150)에서 팽창된 후, 채워넣는다.
이때, 뒷채움부재(140)는 팽창된 붕괴방지부재(130)의 사이 사이로 충전된 후 경화된다. 그리고, 뒷채움부재(140)가 팽창된 붕괴방지부재(130)의 사이마다 충전됨에 따라, 종래에 비해 사용량이 감소된다.
즉, 1차 팽창된 ARC과립 또는 실리카과립을 에뉼러갭(150) 내에 충전된 상태에서 물을 주입하여 2차 팽창시킴으로써 굴착시, 뒷채움부재(140)가 채워 넣어지기 전에 2차 팽창된 ARC과립 또는 실리카과립이 지반을 지지하여 지반침하 또는 지반함몰의 원인으로 작용하는 토피지반의 토립자 탈락과 붕락 및 붕괴를 억제한다.
본 발명에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착 방법은 굴착단계, 연결단계, 붕괴방지부재(130) 충전단계 및 지지단계를 포함한다.
굴착단계는 머신부(110)를 통해 터널을 굴착한다.
연결단계는 머신부(110)가 추진되면서 상기 세그먼트링(120)과 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 에뉼러갭(150)(Annular Gap)에 위치한 그라우트공(124)에 연결관(126)을 연결한다.
붕괴방지부재(130) 충전단계는 연결관(126)을 통해 에뉼러갭(150) 내에 붕괴방지부재(130)를 충전한다.
이때, 에뉼러갭(150) 내에 충전하는 붕괴방지부재(130)는 ARC과립 또는 실리카과립이며, ARC과립 또는 실리카과립의 팽창으로 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지한다.
또한, 붕괴방지부재(130)는 건조상태인 ARC과립 또는 실리카과립이며, ARC과립 또는 실리카과립을 수침시켜 1차 팽창된 상태이다.
이때, 연결관(126)을 통해 에뉼러갭(150) 내에 붕괴방지부재(130)를 충전하되, 1 내지 4시간 전에 붕괴방지부재(130)를 수침시켜 30 내지 60배 팽창시키는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, ARC과립 또는 실리카과립을 사전에 수침시켜 50배 팽창된 상태로 물과 함께 충전되는 것이 바람직하다.
또한, 1차 팽창된 붕괴방지부재(130)는 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피를 갖도록 2차 팽창된다.
붕괴방지부재(130) 충전단계와 지지단계 사이에는 물 주입단계를 더 포함한다.
물 주입단계는 연결관(126)을 통해 에뉼러갭(150) 내에 붕괴방지부재(130)가 충전된 후 물을 연결관(126)을 통해 에뉼러갭(150) 내에 주입한다.
이때, 물 주입단계에서 물이 에뉼러갭(150) 내에 주입된 후 1차 팽창된 붕괴방지부재(130)는, 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피인 170 내지 200배로 2차 팽창된다.
바람직하게는, ARC과립 또는 실리카과립은 2차 팽창시 191배로 팽창된다.
즉, 붕괴방지부재(130)는 2차 팽챙될 때, 에뉼러갭(150) 내부에 환형형상으로 팽창되어 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지한다.
지지단계는 붕괴방지부재(130)를 에뉼러갭(150) 내에 충전하여 탄성력으로 인해 지반을지지한다. 즉,
본 발명에 따른 본 발명에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법은 뒷채움부재(140) 채움단계를 더 포함한다.
뒷채움부재(140) 채움단계는 연결관(126)을 통해 뒷채움부재(140)를 에뉼러갭(150) 내로 충전된다.
또한, 뒷채움부재(140)는 팽창된 붕괴방지부재(130)의 사이 사이로 충전되며 경화된다.
이때, 뒷채움부재(140)는 팽창된 붕괴방지부재(130)의 사이에 충전되어, 종래보다 사용량이 감소된다.
또한, 본 발명에 따른 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법은 마개(미도시)를 더 포함한다.
마개는 그라우트공(124)에 삽입고정된다. 그리고, 마개는 세그먼트링(120)의 내부로 토사 및 니수 등이 유입되지 않도록 할 뿐만 아니라, 충전되는 붕괴방지부재(130)가 에뉼러갭(150)에서 이탈되지 않도록 하기 위함이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 커터헤드 2: 추진관
3: 에뉼러갭 110: 머신부
120: 세그먼트링 122: 세그먼트
124: 그라우트공 126: 연결관
130: 붕괴방지부재 140: 뒷채움부재
150: 에뉼러갭

Claims (15)

  1. 터널을 굴착하는 터널보오링머신(TBM)을 이용한 굴착구조에 있어서,
    상기 터널을 굴착하는 머신부;
    상기 머신부를 추진시키는 베이스이면서 그라우트공이 형성된 세그먼트가 다수개 조립된 세그먼트링;
    상기 세그먼트링의 그라우트공에 연결된 연결관을 통해서 상기 세그먼트링과 상기 머신부가 추진되면서 생성된 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 공간인 에뉼러갭(Annular Gap)내에 충전되는 붕괴방지부재; 및
    상기 붕괴방지부재가 에뉼러갭(annular gap)에서 팽창된 후, 채워넣는 뒷채움(back fill)부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재의 팽창으로 지반침하를 방지하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에뉼러갭 내에 충전하는 붕괴방지부재는, ARC(Acrylic Resine Chemical)과립 또는 실리카(Silica)과립이고, 상기 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재인 ARC과립 또는 실리카과립의 팽창으로 상기 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지하는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 붕괴방지부재는,
    건조상태를 수침시켜 1차 팽창된 상태로 상기 에뉼러갭 내에 충전되어 상기 터널 굴착 초기 시 지반침하를 방지하는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  4. 제3항에 있어서, 1차 팽창된 붕괴방지부재는,
    상기 에뉼러갭 내에 주입되는 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피를 갖도록 2차 팽창되어 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지하는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  5. 제4항에 있어서, 1차 팽창된 붕괴방지부재는,
    물과 함께 혼합되어 에뉼러갭 내에 충전되거나, 먼저 에뉼러갭 내에 충전된 후 상기 에뉼러갭에 주입되는 물과 혼합되어 2차 팽창되는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  6. 제4항에 있어서, 2차 팽창된 붕괴방지부재는,
    상기 에뉼러갭 내부에서 등심원의 환형형상으로 팽창되며, 상기 머신부의 추진관을 따라 이동되지 않는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 뒷채움부재는,
    팽창된 붕괴방지부재의 사이사이로 충전된 후 경화되고, 상기 붕괴방지부재에 의해서 사용량이 감소되는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착구조.
  8. 터널을 굴착하는 터널보오링머신(TBM)을 이용한 굴착하는 방법에 있어서,
    (a) 머신부를 통해 터널을 굴착하는 터널 굴착단계;
    (b) 상기 머신부가 추진되면서 상기 세그먼트링과 터널의 굴착외면과의 사이에 형성된 에뉼러갭(Annular Gap)에 위치한 그라우트공에 연결관을 연결하는 연결단계;
    (c) 상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재를 충전하는 붕괴방지부재 충전단계; 및
    (d) 상기 붕괴방지부재를 에뉼러갭 내에 충전하여 탄성력으로 인해 지지하는 지지단계;를 포함하여, 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재의 팽창으로 지반침하를 방지하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에뉼러갭 내에 충전하는 붕괴방지부재는,
    ARC(Acrylic Resine Chemical)과립 또는 실리카(Silica)과립이고, 상기 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재인 ARC과립 또는 실리카과립의 팽창으로 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지하는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (b)단계와 (c)단계사이에는,
    상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재를 충전하기 1 내지 4시간 전에 붕괴방지부재를 수침시켜 30 내지 60배 팽창시키는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 (c)단계와 (d)단계 사이에는,
    상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내에 붕괴방지부재가 충전된 후, 물을 상기 연결관을 통해 상기 에뉼러갭 내에 주입하는 물 주입단계;를 더 포함하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 붕괴방지부재 충전단계에서 충전되는 붕괴방지부재는, 건조상태를 수침시켜 1차 팽창된 상태이고,
    상기 물 주입단계에서 물이 에뉼러갭 내에 주입된 후 1차 팽창된 붕괴방지부재는, 물에 의해 1차 팽창보다 더 큰 부피인 170 내지 180배로 2차 팽창되되, 상기 에뉼러갭 내부에서 환형형상으로 팽창되어 상기 터널 굴착 초기시 지반침하를 방지하는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 연결관을 통해 뒷채움부재를 채워넣는 뒷채움부재 채움단계;를 더 포함하하여, 에뉼러갭 내에 충전된 붕괴방지부재의 팽창으로 지반침하를 방지하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 뒷채움부재는,
    상기 연결관을 통해 에뉼러갭 내로 충전되되, 팽창된 붕괴방지부재의 사이사이로 충전되며 경화되고, 상기 붕괴방지부재에 의해서 사용량이 감소되는 것을 특징으로 하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 그라우트공에 삽입고정되는 마개를 더 포함하는 지반침하 방지체계를 이용한 세미쉴드 터널 굴착방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110905538A (zh) * 2019-12-30 2020-03-24 中铁隧道局集团有限公司 不良地质段tbm通过施工方法
US11976558B2 (en) * 2021-04-15 2024-05-07 Shandong University Mechanical tunneling apparatus and process for tunnel in quicksand stratum

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