이수가압식 추진공법

이수가압식 추진공법과 관련 공법에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

1. 이수가압식 추진공법의 현황

각종관로 매설은 종래에는 개착공법에 의한 것이 보통이였으나 현장조건에 따라 특수한 공법을 채택하지 않으면 안될 경우가 있다. 특히 도심에서 교통량이 많은 도로나 번화가의 공사에서는 민원이나 지장물, 건설장애 등으로부터 관경의 대소를 막론하고 특수공법이 많이 사용되고 있다. 이중 대구경 관은 쉴드공법이 비교적 많고 중소구경 관은 ㅅ미쉴드공법을 포함한 추진공법이 많이 사용된다.

 

2. 추진공법의 분류

추진공법에는 대구경 추진공법과 소구경관 추진공법이 잇다. 대구경 추진공법에는 개방형과 밀폐형이 있다. 개방형에는 손으로 파기식 추진공법, 반기계 파기식 추진공법, 기계 파기식 추진공법, 블라인드식 추진공법이 있다. 밀폐형 공법에는 이수식 추진공법과 토압식 추진공법이 있으며 토압식 추진공법에는 토압식과 이니토방식이 있다. 소구경관 추진공법에는 압입방식, 오거방식, 보링방식, 니수방식, 수압균형방식이 있다. 

 

3. 이수가압식 쉴드공법의 개요

쉴드기 전방에 간벽을 만들어 밀폐된 막장층에 이수를 가압해서 보내어 막장의 토압 및 지하수압에 저항하면서 막장의 안정을 도모하며 회전 커터에 의해 굴착된 토사를 이수와 함께 지상으로 유체수송한느 것을 특징으로 한다. 막장에서는 가압된 이수가 지반에 침투하는 데에 따라 이수중의 사분이 지반간극을 막고 이수중의 점토와 지반이 전기적 결합을 일으켜 투수계수가 매우적은 이막이 형성된다. 그래서 이막형성후에는 막장면에서 압력손실이 경감되기 대문에 이수압력이 유효하게 작용하여 막장면 변형과 붕괴 막아준다. 그러기에 이수식 쉴드공법에서는 막장 이수압의 관리가 중요하다. 

 

1) 막장의 안정 : 이수압 쉴드 공법으로 굴착면에 걸리는 힘, 즉 이수에 의해 막장을 안정시켜야 하는힘은 통상 물을 포함한 흙이 연직에 중력으로 작용하는 것이 1개 방면인 막장에 내부 마찰각에 관계하면서 작용하는 토압에 대해 대항하는 것으로 설정 이수압은 토압과 가압 그리고 여유압의 합이다. 가압은 통상 표준적으로 0.2kg/cm2으로 하나 막장 상태에 따라 이보다 큰값을 사용할때도 있다. 여유압은 일반적으로 0으로 한다. 

 

2) 이수의 역할 : 굴착된 토사를 용이하게 지상까지 운반한다. 지하수 분출을 억제한다. 니벽 또는 침투벽을 형성하여 막장 붕괴를 방지한다. 커터, 비트 등 굴삭기류를 냉각시키고 윤활작용을 한다. 이수 수송중 순환이 일시 중지되어도 굴착토사가 침전되지 않도록 점성을 유지한다. 

 

4. 이수가압식 굴진기

1) 커터헤드 지지방식 : 이수가압형 굴진기는 커터헤드 지지방식에 따라 Center Shaft방식, 주변 지지방식, 중간 지지방식으로 구분된다. 일반적으로 소구경에서는 Center Shaft방식이 중대구경에는 자갈등 장애물 제거가 필요할때 주변 지지방식이 많이 채택되었다.

2) 커터 헤드 구조 : 굴진기 가장 중요한 부분으로 토질과 관계가 크며 커터비트, 면판, 슬릿, 여굴장치등으로 구성되어 있다. 면판 개구율은 관경, 지반조건, 굴진속도 등에 결정되어 진다. Slit폭은 굴착토가 충분히 근입될수 있도록 여유있게 설계되어져야 하며 자갈이 있는 경우네는 최대 자갈입경에 의해 결정되어 진다.

3) 커터슬릿 개폐 장치 : 굴착 정지시 또는 비트의 교환시 굴착토량의 조절 등으로 붕괴를 방지하기 위하여 커터헤드부분에 개폐장치를 설치한다. 개폐장치에는 회전식, 블라인드식 등이 있으며 가능한한 단순한 구조로 한다.

4) 커터 회전 성능 : 커터 회전수는 굴진기의 외경과 지반 조건과의 관계로 결정된다. 통상 커터 외주부의 회전속도는 20rpm정도로 작동시킨다. 사력층 등의 연약한 지반에 대해서 회전수를 적게하는 것이 지반의 안정에 적합하다. 커터 오크는 지반 및 시공조건에 따라 차이가 있지만 충분히 검토해 여유있게 결정한다. 이수 가압식 쉴드에서는 토크계수를 0.9~1.5DML 범위내에서 일반적으로 적용된다. 

 

 

 

5. 기계식 세미쉴드공법

1) 공법순서 : 기계장비로 암반을 갈아 쇄석으로 만든다. 쇄석은 파이프를 통해 외부로 반출한다. 공장에서 기제작된 콘크리트 라이닝을 암반면에 즉시 삽입하거나 부착한다. 

2) 공법특징 : 터널굴착위치가 지하 35m로 견고한 암을 굴착하므로 지하수 유입이 미비 막장면은 기계전면에서 작용시키는 지하수압보다 더 큰 압력에 의해 지하수 유출을 방지한다. 터널측면은 외부에서 기제작된 콘크리트 라이닝을 굴착진행과 동시 삽입으로 지하수 유출을 방지한다. 암반굴착면 노출이 없다. 터널내에서 콘크리트 타설이 없다. 오탁수 처리는 순환수로 재사용한다. 

 

 

6. NATM공법

1) 공법순서 : 화약을 이용한 암반을 발파하는공법으로 락볼트를 삽입하고 숏크리트 타설을 한다. 그리고 콘크리트 라이닝을 타설한다. 

2) 특징 : 터넉 막장면과 터널 측명 등 암반굴착면이 장기간 노출된다. 터널내에서 콘크리트 타설이 이루어진다. 오탁수의 경우는 폐수처리시설 처리후에 방류한다. 

 

7. 토압식 세미실드 공법

밀폐형 토압식 추진기를 선도체로서 각 작업구내에 설치하 쟈키의 추진력에 의하여 관을 추진한다. 회전커트헤드로 굴착한 토사를 막장과 격벽사이커트 챔버내에 만시켜 추진력에 의해 가압하고 그 굴착토를 막장전체에 작용해 안정을 도모하는 공법이다. 적용 토질에는 실트, 점토의 함유율 30프로 이상의 토질에 적용한다. 이 공법은 체수사층의 막장 안정을 확실히 수행할수가 없다.플랜트 야드가 캠팩트하며 일진량이 유체식에 비해 적으므로 공가기 길어진다. 개량공사비는 m당 약 360만원이다. 즉 1km를 시공하는데 36억이다. 

 

 

오늘은 세미실드공법과 그리고 토압식 세미실드 공법등에 대해서 알아봤습니다.

정보가 유익하셨길 바랍니다.