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쉴드TBM 추진시 세그먼트 두께영향에 대한 현장사례연구
Effect of Segment thickness during Shield TBM tunnelling in case study 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.15 no.3, 2013년, pp.311 - 320  

김상환 (호서대학교 토목공학과) ,  김원경 (호서대학교 토목공학과) ,  이혜윤 (호서대학교 토목공학과)

초록
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이 논문은 쉴드TBM 추진시 잭킹 force에 의한 세그먼트 두께의 영향에 대한 현장사례연구이다. 이 연구를 위하여 조사현장의 지반 특성에 대하여 분석하고 현장 조사 자료를 통한 쉴드TBM공사시 문제점에 대하여 분석하였다. 실질적으로 잭킹에 의한 터널 추진시 세그먼트가 부분적으로 파손된 것으로 추측되었다. 이에 따라 세그먼트의 파손에 대하여 조사하였으며, 파손 원인에 대하여 다각적으로 수치 해석적 및 이론적으로 평가를 실시하였다. 결과로부터 파손의 주원인들은 잭킹 시스템과 세그먼트의 두께가 얇은데 있다는 것으로 추측되었다. 추가로 연구 결과를 근거로 향후 얇은 세그먼트의 안전한 설치를 위한 추진 잭킹 방법에 대하여서도 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the effect of Segment thickness during Shield TBM tunnelling in case study. In order to perform this study, the ground condition developed in the investigation site are reviewed and analysed. It is also carried out the construction problems occurred in the site during Shield TBM ...

주제어

#세그먼트두께의 영향   #세그먼트의 파손 원인   #세그먼트 안정성   #유한요소해석  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그러나세그먼트 안정성 확보를 위한 쉴드TBM 운전에 대한 연구는 미미한 상태이다. 따라서 연구는 실질적으로쉴드TBM 추진시 세그먼트의 파손이 발생한 실질적인 현장사례를 통하여 원인을 다각적으로 분석하고 이 결과로부터 시공된 세그먼트의 구조적 안전성을 검증하는데 목적이 있다.
  • 본 연구는 추진압시 세그먼트의 파손이 많이 발생한 곡선부에 대하여 굴진시 작용하는 추력에 의한세그먼트의 거동을 3차원 유한요소법에 의해 검토된 것이다. 세그먼트 추력은 현장과 동일하게 적용하였으며, 곡선부의 곡률은 실제 설계도를 참고하여 적용하였다.
  • 본 연구에서는 보다 상세한 분석을 위하여 현장조사를 재실시하였으며 대표적으로 파손이 많이 발생된곡선노선 중 일반구간과 Jamming 발생구간에 대하여 파손형태와 터널내공측정 결과를 검토하였다.
  • 본 연구에서는 추진압에 따른 세그먼트의 파손여부를 검증하기 위하여 안정성 검토를 실시였다. 검토 시 적용된 Thrust Jack의 추진제원은 실질적으로 현장 조건을 이용하였으며, 추진시 세그먼트에 가해지는 압력전달 메커니즘을 나타내면 Fig.
  • 세그먼트 안정성 검토는 지반과 세그먼트의 상호거동검토, 세그먼트 단면의 구조안정성 검토, 추진압에 의한 세그먼트거동 등으로 구분하여 실시하였으며,추진압에 의한 세그먼트의 국부안정성검토 실시하였다. 이들 결과로부터 세그먼트의 파손원인을 규명하고 시공된 파손부 보수보강공법에 대한 의견을 제시하였다. 상기와 같이 통합적인 검토에 의한 결론은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
쉴드TBM 터널공법의 장점은 무엇인가? 쉴드TBM 터널공법은 특징적으로 다른 터널 공법에 비하여 굴진속도가 빠르고 비교적 안전하게 공사를 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한 원형단면으로 불필요한 공간의 발생을 최소화 할 수 있다는 장점 때문에 최근에 터널공사에 적용되고 있다(장경국,2008). 쉴드TBM 기술에 있어서 세그먼트 설치는 매우 중요한 공종이다.
세그먼트 설치 후 잭킹에의한 쉴드TBM 추진시 무엇이 확보되어야 하는가? 쉴드TBM 기술에 있어서 세그먼트 설치는 매우 중요한 공종이다. 따라서 세그먼트 설치 후 잭킹에의한 쉴드TBM 추진시 세그먼트의 안정성은 확보되어야 한다. 일반적으로 쉴드TBM 시공 중 세그먼트파손의 원인은 크게 굴착구간의 지질특성, 세그먼트두께, 추진을 위한 잭킹력의 편심 작용, 세그먼트 설치 기능공의 조작미숙, 테이퍼를 이용한 세그먼트 조립 시 키(Key) 세그먼트의 위치, 암반상태에 따른 추진압의 초과 등을 들 수 있다(문상조, 장석부, 2000).
세그먼트 설치 후 잭킹에의한 쉴드TBM 시공 중 세그먼트 파손의 원인은 무엇인가? 따라서 세그먼트 설치 후 잭킹에의한 쉴드TBM 추진시 세그먼트의 안정성은 확보되어야 한다. 일반적으로 쉴드TBM 시공 중 세그먼트파손의 원인은 크게 굴착구간의 지질특성, 세그먼트두께, 추진을 위한 잭킹력의 편심 작용, 세그먼트 설치 기능공의 조작미숙, 테이퍼를 이용한 세그먼트 조립 시 키(Key) 세그먼트의 위치, 암반상태에 따른 추진압의 초과 등을 들 수 있다(문상조, 장석부, 2000). 그러나세그먼트 안정성 확보를 위한 쉴드TBM 운전에 대한 연구는 미미한 상태이다.
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참고문헌 (7)

  1. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs in Korea. (2009), "Standard specifications for concrete." 

  2. Moon, S.J., Jang, S.B. (2000), "Water proof of shield segment tunnel" Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 2, No. 1, pp. 139-149. 

  3. Jang, K.G. (2008), "A study on influence of the TBM equipment thrust on segments during excavation of rockbed for large-diameter shield tunnel", Yonsei University. 

  4. Bieniawski, Z.T. (1984), "Rock mechanics design in mining and tunnelling" pp. 97-133. 

  5. Vittorio Guglielmetti, Piergiorgio Grasso, Ashraf Mahtab, Shulin Xu. (2007), "Mechanized tunnelling in urban areas : Design methodology and construction control" pp. 197. 

  6. Unal, E. (1983), "Design guidelines and roof control standards for coal mine roofs" pp. 355. 

  7. Japan Society of Civil Engineers. (2006), "Japan standard specifications for shield tunnel." 

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