KR810001855B1 - 터널 라이닝 배면의 공동 충전방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

터널 라이닝 배면의 공동 충전방법

제1도는 본 발명의 폼크리트 충전재를 터널 공동에 충전하는 예시도.

제2도는 본 발명의 충진 공정이 완료된 예시도.

제3도는 본 발명의 터널 공동에서 라이닝 내면으로 배수관을 설치한 실시 예시도.

본 발명은 터널 라이닝 배면 측에 여굴(餘掘)로 인하여 생긴 공동(空洞)을 충전(充塡)함에 있어서, 시멘트 몰탈에 아미노산(Amino acid) 기포체와 60% 이상의 공기를 혼합 분산시키어 0.2mm 크기의 무수한 기포를 이루게 한 경량 폼크리트(form crete) 충전재를 터널 공동에 압입(

)시키어 완전하게 충전 경화되게 함을 특징으로 한 터널 라이닝 배면의 공동 충전 방법에 관한 것으로 충전된 폼크리트 충전재가 경화시 용적 수축이나 침하(沈下)현상이 없이 공동을 완전하게 매운 채 경량으로서 터널 라이닝에 대한 하중을 적게 하면서 상부 토압을 사방에 확산시키어 터널 구조물의 안전성을 높힐 수 있게 한 것이다.

일반적으로 터널 굴착 공사는 라이닝 아취의 설계에 맞추어 실시하게 되나, 터널라이닝 아취의 시공 후에는 그 상부에 여굴로 인한 공동이 생기며, 이를 완전히 채우지 않으면 상부 토압이 라이닝의 특정 부위에 집중되거나 낙반으로 붕괴사고가 일어나게 된다.

종래에는 이러한 터널의 공동을 채움에 있어서, 공동의 폭이 극히 좁은 경우에는 공동에 시멘트 몰탈을 채워서 라이닝 두께가 공동만큼 두텁게 시공하였고, 공동의 상하 폭이 큰 경우에는 공동에 가벼운 톱밥 등을 채워나가면서 라이닝 공사를 진행하였다. 이 때 시멘트 몰탈로 공동을 채울 경우 그 막대한 하중이 오히려 터널 라이닝에 집중되어 구조 강도에 위험을 주는 문제가 따르고 또한 경화 중 용적이 축소되면서 그 상부에 여공(餘空)이 생기게 된다. 물론, 톱밥 등의 경량 충전재는 내구성이 약하여 시일이 경과함에 따라 산화 부패하게 되어 결국 충진 효과를 기대할 수 없다.

최근에는 터널 공사의 경비 절감과 공기 단축을 위하여 터널 라이닝 아취를 먼저 시공한 다음 라이닝 배면 측 공동을 채우는 공사가 뒤따르는 것이 보통인데, 이 때 라이닝 벽면에 다수의 충전재 주입공을 적당한 간격으로 천공한 다음 주입공을 통하여 시멘트 몰탈을 주입하여 공동을 채우고 있으나, 충전재의 막대한 하중과 경화시의 용적 축소로 상부에 여공이 생기는 문제가 여전하다.

근래에 충전재의 중량 감소를 위하여 시멘트 몰탈에 잘 알려진 알루미늄 분말이나 기타 화학적 발포제를 혼합시킨 다음 공동에 주입시키어 공동 내에서 시멘트 몰탈이 발포팽창되면서 공동을 채우는 후발포 경량 콘크리트 주입 방법을 시도한 바도 있으나, 공동의 주벽이 철판과 같은 주형(鑄型)이 아닌 토양이기 때문에 발포된 가스가 대부분 토양 공극으로 침투되어 콘크리트 경화 전에 용적이 축소되어 여공이 생기기는 매한가지이다.

터널의 공동을 완전하게 채우지 못하고 여공이 생기게 되면 시일의 경과함에 따라 지하수 등에 여공 상부토사가 서서히 침식되어 여공이 점차 커지면서 낙반 사고를 일으키는 위험한 문제가 있다.

이렇게 터널 공동에 경량이면서 내구성이 큰 충전재를 여공없이 완전하게 채우는 문제는 아직도 해결해야 할 중대한 과제로 남아 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 시멘트 몰탈에 일반식(RCHCO₂H-NH₂)n(R=알킬기)으로 표시되는 아미노산을 주성분으로 한 기포제(상품명 MOCGRITE)와 시멘트 볼탈에 대하여 60% 이상의 공기를 혼합 분산시키어 0.2mm 크기의 무수한 독립성 기포를 이룬 폼크리트 충전재를 2kg/cm²정도의 충전 압력으로 공동에 압송하여 여공없이 완전히 충전시키어 경화 중에 용적 축소나 침하 현상이 없이 경량으로서 터널 라이닝에 충전재의 하중 영향을 주지 않으면서 양호한 쿳숀 작용으로 균열되지 않고 상부 토압을 사방에 확산시키어 터널의 붕괴 사고를 방지하고 터널 구조물의 안전성을 높힐 수 잇는 새로운 충전재의 충전 방법을 개발한 것으로 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

철도, 지하철, 고속도로, 기타 공사에 수반된 터널(1)의 라이닝 아취(2)의 배면에 여굴로 인하여 생긴 공동(3)을 충전재(4)로 충전함에 있어서, 라이닝 벽면에 다수의 주입공을 일정간격으로 공동(3)을 향하여 천공한 다음 유출구(5′)가 상측방으로 형성된 합성수지제의 주입관(5)을 공동의 천정에 닿도록 주입공에 관삽한다.

이 때 주입관(5)의 길이는 공동의 높이를 의미하므로 주입관의 길이에 의하여 공동의 높고 낮음을 파악할 수 있게 되며, 이는 충진재의 주입 순위를 정하는데 유용하다.

본 발명의 폼크리트 충전재는 다음과 같이 배합한다.

시멘트 350kg

아미노산 기포제(상품명 몰그리트) 1.48ℓ(물 24배로 희석한 것)

물 196ℓ

상기 배합된 시멘트 몰탈에 60-70%량의 공기를 믹사에 의하여 혼합 분산시키어 기포제의 피막이 공기를 둘러싼 0.2mm 크기를 무수한 독립성 기포를 이룬 폼크리트 충전재를 제1도에 표시한 바와 같이 충전재 주입기(6)에 의하여 주입관(5)에 연관시킨 도관(7)을 통하여 공동(3)에 주입한다. 충전재의 주입 순서는 미리 조사해 둔 공동의 낮은 곳에서 높은 곳으로 이행(移行)하는 요령으로 주입하며 낮은 곳의 주입관(5a)으로 충전재를 주입할 때 공동의 내부 공기는 보다 높은 곳의 주입관(5b)을 통하여 공동 외부로 배기되고 충진재의 충전상태는 외부에서 직접 볼 수 없으나, 약간 낮은 쪽의 주입관(5c) 상단부로 충진재가 넘쳐 흘러내리는 여부로 파악하면서 충전이 끝난 주입관구는 캡(5＂)으로 밀봉시킨다.

공동을 채워나가면서 가장 높은 곳을 마지막으로 채울 때는 공동의 상부에 남은 공기의 배출을 기대할 수 없으므로 충진재가 거의 채워진 무렵에 주입 압력을 4-7kg/cm²정도로 높이어 수분각 충격적으로 가압한 후 완료하며, 이 때 내부 공기는 토양 공극이나 기타 틈으로 강제 침투되면서 공동에 충전재가 여공없이 완전하게 채워지게 된다.

본 발명에서 사용되는 폼크리트 충전재의 미소한 기포는 강인한 아미노산 기포제의 피막으로 둘러싸여 있어 대기 중에 10시간 이상 방치해도 탈기되거나 소포되는 일이 없어 시멘트 몰탈이 경화되기까지 용적 축소가 거의 없을 뿐 아니라 강인한 기포는 시멘트 몰탈의 베어링 작용을 하여 유동성이 매우 양호하여 주입이 용이하며 공동의 좁은 간극에도 원활하게 유입되어서 조밀하게 채워지게 되고 경화 후 용접 축소로 인한 여공이 전혀 없으므로 여공으로 인한 터널 붕괴사고를 방지할 수 있게 된다. 또한 공동에 충진된 충전재는 경화 후에도 미소한 다수의 통수공이 있기 때문에 공동의 물이 나는 곳에서는 제3도와 같이 배수관(P)을 설치하여 두면 공동의 물이 외부로 배수되고, 이 때 토사는 유출되지 않으므로 그 분의 토양침식에 의한 공동이 생길 우려가 전혀 없다.

또한 폼크리트 충진재는 경화 후의 절건 비중이 불과 0.37 정도의 경량이어서 공동의 충진용적이 큰 경우라도 그 하중이 터널 라이닝 아취에 아무런 영향을 주지 않으므로 라이닝 아취의 설계시공이 그만큼 간편하게 된다. 또한 폼크리트 충진재의 4주간 경화시의 압축강도가 15kg/cm²에 이르고 있어 실제 요구되는 공동 충진재의 압축강도 10kg/cm²에 비하여 훨씬 강도가 높을 뿐 아니라 내구성이 크고 재질이 유리하여 토압으로 충전재가 균열되는 일이 없이 토압을 사방으로 균일하게 확산하게 되므로 터널 구조물을 안전하게 보호 유지하게 된다.

Claims (1)

1. 본문에 상술한 바와 같이 터널 라이닝 배면에 여굴로 생긴 공동을 충진함에 있어서, 시멘트 몰탈에 아미노산 기포제와 시멘트 몰탈에 대하여 60% 이상의 공기를 혼합 분산시키어 기포제의 피막으로 둘러싸인 0.2mm 크기의 무수한 독립성 기포를 이룬 경향 폼크리트 충진재를 터널의 배면 공동에 주입 충진함을 특징으로 한 터널 라이닝 배면의 충진방법.

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