건설공학개론 - 터널공법 3가지 조사 업로드
건설공학개론 - 터널공법 3가지 조사
건설공학개론 - 터널공법 3가지 조사
건설공학개론
※ 침매공법
1. 정의
강이나 바다 밑에 트렌치(trench)를 굴착해 놓고, 작업장에서 침매함(沈埋函:터널 구조체)을 만들어 해저 터널이 설치될 장소로 운반한 다음, 미리 조성된 트렌치에 침매함을 설치한 뒤 다시 묻어서 터널을 완성시키는 공법이다.
수저 또는 지하수면 아래에 터널을 축조하기 위하여 터널형태의 케이슨을 육상에서 미리 제작하여 이것을 물에 띄워 부설현장까지 예인하여 소정의 위치에 침하시켜서 가설부분과 연결하고 되메우기한 후, 물을 배수하여 터널을 구축하는 공법을 말함.(이는 부력작용으로 자중이 적고 깊은 수심이나 연약지반에서도 쉽게 시공할 수 있지만, 유수가 빠른 곳에는 강력한 비계가 필요하고 침설작업이 곤란한 경우도 많음)
2.시공방법
- 본격적으로 침매 공법은 1910년 미국 디트로이트 하저의 철도 터널 건설로부터 발달했다. 80m 길이의 10개 강철튜브를 수심 15m 하저에 설치하고 이들을 연결한 뒤 그 외벽을 수중 콘크리트를 타설하여 만든 것이다. 미국이 원형 단면의 침매 터널을 시공한 것에 반해 유럽에서는 장방형 타입의 터널이 1937년 네델란드의 로테르담 항구에 설치되었다.
- 침매 터널의 공정은 우선 작업야드 (드라이 독)에서 터널 구조체를 만들어 해저 터널이 설치될 장소로 이동시켜 미리 조성된 해저 작업구간에 모래를 깔고 그 위에 구조체를 설치한 뒤 구조체 외부를 흙과 돌을 쌓아 손상을 방지한다.
- 구조체의 양끝은 철문을 달아 작업통로로 이용하며 구조체의 연결은 고무 가스켓을 사용한다.
- 수중에 설치된 구조체의 연결은 고무판으로 연결부위를 잇는다. 구조체를 연결 후 내부에 고인 해수를 뽑아냄에 따라 구조체 내부와 외부의 수압의 차이 때문에 고무 가스켓으로 연결된 이음새 부위가 더욱 강화되고, 터널의 안전성이 강화된다.
- 구조물의 콘크리트 품질이 중요한 과제로 콘크리트 크랙 부위의 두께가 0.2mm이하로 관리된다.
-침매공법의 종류
원형강곡(鋼穀) 방식 : Sand Mat 등으로 평탄하게 한 기초에 직접 침전 설치하여 수중 Concrete 또는 고무 Gasket을 사용하여 수압적합을 하는 방식으로 이 방식의 기본 단면은 원형 또는 8각형인 데 직경 10m 이내의 복선 철도선로, 하수관 등에 주로 사용됨.
장방형Concrete방식 : 침매각의 양단을 저지지대 상에 가설한 후 침매각과 기초의 공극 사이에 특수한 방법으로 모래를 뿜어 넣고 Mortar을 주입한 후 고무 Gasket을 사용하여 수압접합을 하는 방식으로 이는 폭이 넓은 다차선 도로 등에 사용됨.
-침매공법의 작업순서
Trench굴착 → Caisson예인 → Caisson선단에 보조Tank설치 → 가지지대에 침설 → 기설부분과 연결(수압접합)작업으로 작업 : 작업 반복
3.장단점
《 장 점 》
부력작용으로 자중이 적다. 깊은 수심이나 연약지반상에 시공이 가능하다. 수심이 얕은 곳에 시공하면 터널연장이 짧게 된다. 육상 제작이므로 품질이 양호하고 공기도 단축된다. 단면형상을 마음대로 할 수 있다.
《 단 점 》
유속이 빠른 곳에서는 침하 설치작업이 어렵고, 강력한 작업비계가 필요하다. 수저에 암초가 있는 경우에는 Trench상 굴착이 곤란하다. 협소한 수로나 항행 선박이 많은 곳에서는 여러가지 장애가 생긴다
※ NATM공법
1.정의
굴착한 공동의 안쪽에서 지산(지산: 지표와의 사이에 있는 지반)을 향 해 2∼3m 길이의 강제봉(로크볼트)을 일정 간격으로 박아놓고 그 위에 콘크리트를 뿜어 입혀서 지산의 압력을 막아내는 공법.
2.시공방법
- 이 공법은 재래식 공법에 비해서 월등한 경제성과 안정성이 입증되어 도심지 및 산악지역의 대부분 터널에 적용되고 있다.
- 재래식 공법이 Steel Rib 와 Lining 이 주요한 지보재(支保材)로 사용하는 것에 비해 NATM 공법은 지반 자체가 주요한 지보재로서 Shotcrete 와 Rock Bolt를 사용하여 굴착 표면을 강화 시켜 암질이 연약한 부위에서도 효과적으로 공사를 수행할 수 있다.
- 터널 공정은 지질 조사를 통한 데이터를 기초로 지보 형태를 결정하고 굴착에 임한다. 지보 형태는 암질의 유형에 따라 Shotcrete의 두께 및 Rock Bolt의 길이가 정해진다. 일반적으로 Shotcrete의 두께는 10 - 20 cm에 이르고 Rock Bolt의 길이는 4 - 6 m 이다. 지반이 약할수록 지보재가 두껍고 길어진다.
- Shotcrete 는 터널 굴착 즉시 터널 천정의 굴착 표면을 안정 시킬 목적으로 사용되며 습식과 건식의 방법이 있다. 오늘날 습식이 건식에 비해 작업이 편리하고 분진이 적으며 경제성이 높아 습식이 주로 사용된다. Shotcrete 배합은 시멘트, 세골재, 조골재, 물, 급결제로 이루어진다. 시공방법은 혼합된 시멘트 몰타르를 압축공기로 밀어내어 이동시키며 노즐을 통해 뿜어서 표면에 타설한다. 노즐을 통해 분사할 때 급결제를 첨가 함으로써 쉽게 표면에 부착된다.
- Rock Bolt 는 굴착한 원 지반과 주변 지반을 Rock Bolt로 연결하여 조여줌으로써 지반을 안정시키는 역할을 한다. Rock Bolt 의 종류는 정착 방법에 따라 선단 정착형과 전면 접착형으로 나누어지며 일반적으로 전면 접착형을 쓰고 있다. 시공방법은 주로 Resin형으로 이 방법은 암반에 뚫은 구멍에 Resin을 주입하고 Rock Bolt를 삽입한다. 삽입과정에서 Resin이 화학 반응을 일으켜 경화된다.
- 터널의 굴착은 천공장비를 이용하여 암석 표면에 구멍을 뚫고 화약을 장전하여 발파 시키는 과정을 되풀이 한다. 천공장비는 최근 개발된 3 Boom Jumbo Drill 을 이용하는 추세이다.
이 장비는 천공 각도를 수직과 수평으로, 천공 간격을 일정하게 하는 자동 조절 기능이 부착되어 생산성이 뛰어나다.
3.장단점
《 장 점 》
-단면변화에 쉽게 대응 할 수 있다.
-제어발파를 통한 소음,진동제어가 가능하다.
-단층 및 파쇄대통과시 보강대책 및 지보재를 통한 보완이 쉽다.
-지하수유
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/detail.asp?pk=11064708&sid=ddangkung&key=
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