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암반구간의 슬러리 쉴드 TBM의 버력운송 파이프 마모에 관한 연구
A study on the discharge pipes wear of slurry shield TBM in rock strata 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.19 no.1, 2017년, pp.57 - 70  

박영택 (SK건설 TBM팀) ,  김택곤 (SK건설 TBM팀) ,  고태영 (SK건설 TBM팀)

초록
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본 연구에서는 광산이나 오일샌드 등의 분야에서 적용되고 있는 슬러리 파이프 마모량 측정 방법과 슬러리 파이프의 마모량 예측에 관련된 이론식들을 문헌연구를 통해 살펴보고, 실제 싱가포르 슬러리 쉴드 TBM 현장에서 주기적으로 측정한 직선부 슬러리 파이프의 두께 측정 자료로부터 평균 일일 마모율과 굴착거리당 마모율을 산정하였다. Bukit Timah Granite의 풍화등급에 따른 마모율을 구하였는데, 풍화토에 가까운 G (V) 등급 지반 및 G (III)/G (V)의 복합지반에서의 마모율이 G(I)~G (IV)의 암반 등급지반에 비해서 1.5배 높게 나타났다. 슬러리 파이프 마모율은 슬러리 운송속도에 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 향후 지반특성 별 파이프 마모율과 합리적인 관리두께 선정을 통하여 보다 최적화된 슬러리 파이프의 교체 및 회전 주기를 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we investigated the wear measurement methods for slurry pipe applied in the field of mining and oil sand industry and theoretical equations related to the prediction of wear in slurry pipe through literature review. Average daily wear rate and wear rate per excavated distance were det...

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  • 당 현장에서 측정된 마모량 자료를 근거로 하여 관리두께를 5~6 mm로 하고, 일일 마모율을 0.06 mm/day로 가정한다면 100~116일 주기로 교체 또는 회전을 수행하여야 슬러리 파이프의 파손을 예방할 수 있을 것으로 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현장에서 슬러리 운송과 그 처리에 관련된 유지관리 시 어떻게 조치하고 있는가? 디스크커터의 교체로 인한 커터헤드 인터벤션은 일반적으로 예측된 지반조건을 고려하여 사전 계획(cutterheadintervention plan)을 가지고 운영되고 있다. 하지만, 슬러리 운송과 그 처리에 관련된 유지관리의 경우 슬러리의 이동이 외관상으로 볼 수 없으므로 일반적으로 현장 엔지니어의 경험에 의한 관리 또는 문제 발생시마다 유지보수를 하고 있는 실정이다.
쉴드 TBM공사에서 다운타임이란 무엇인가? 쉴드 TBM 공사에서 터널 시공의 주요 목적인 굴착(excavation)과 세그먼트 설치(ring building)을 제외한 모든 시간을 다운타임(downtime)으로 정의하고 있다. 저자들의 싱가포르 쉴드 TBM 운영경험에 의하면 디스크 커터의 교체 및 면판 검사와 수리를 하는 커터헤드 인터벤션(cutterhead intervention)이 다운타임의 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 슬러리 운송과 그 처리에 관한 다운타임이 그 다음으로 차지하고 있다.
최적의 파이프 교체 및 회전 주기를 산정하기 위하여 파이프의 관리두께를 설정할 때 고려해야 할 점은 무엇인가? 최적의 파이프 교체 및 회전 주기를 산정하기 위해서는 파이프의 관리두께를 설정해야 하며, 파이프의 일일 마모율 혹은 굴진거리당 마모율을 알아야 한다. 관리두께를 지나치게 작게 할 경우에는 암편의 이동에 따른 파이프 내 충격과 긁힘으로 인한 파이프의 파괴가 생길 수 있으므로 적절한 관리두께 설정이 필요하며, 이는 운송되는 버력 등의 특성을 고려해서 설정해야 한다.
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참고문헌 (13)

  1. Bergeron, P. (1950), "Similarity conditions for erosion caused by liquids carrying solids in suspension. Application to centrifugal pump impellers", La Houille Blanche, 5, Spec. No. 2, pp. 716-729. 

  2. BHRA (2015), "Slurry Handling Course: Pumping & Pipeline Design", pp. 102-115. 

  3. Cooke, R., Johnson, G. (1999), "Laboratory apparatus for evaluating slurry pipeline wear", 14th Int. Conf. on Slurry Handling and Pipeline Transport, pp. 38-42. 

  4. Duhme, R., Tatzki, T. (2015), "Designing TBMs for subsea tunnels", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 17, No. 6, pp. 587-596. 

  5. Durand, R., Condolios, E. (1952), "Colloquium on the Hydraulic Transport of Coal", National Coal Board, London, paper IV, pp. 39-52. 

  6. Henday, G. (1988), "A comparison of commercial pipe materials intended for the hydraulic transport of solids", BHRA Report RR2988. 

  7. Huggett, P.G., Walker, C.I. (1988), "Development of a wear test to simulate slurry erosion", Proc of Hydrotransport 11, Paper K1, pp. 495-505. 

  8. Karabelas, A.J. (1978), "An experimental study of pipe erosion by turbulent slurry flow", Proc. Hydrotransport 5, Paper E2, pp. 15-24. 

  9. Kawashima, T., Yagi, T., Ise, T., Sato, E., Washimi, H., Yokogawa, A. (1978), "Wear of pipes for hydraulic transport of solids", Proc. Hydrotransport 5, Paper E3, pp. 25-44. 

  10. Miller, J.E. (1974), "Miller Number", Chem Engng, 22, pp. 103-106. 

  11. Oroskar, A.R., Turian, R.M (1980), "The critical velocity in pipeline flow of slurries", AIChE Journal, 26(4), pp. 550-558. 

  12. Park, H., Oh, J.Y., Chang, S., Lee, S. (2016), "Case study of volume loss estimation during slurry tbm tunnelling in weathered zone of granite rock", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 18, No. 1, pp. 61-74. 

  13. Roh, B.K., Koh, S.Y., Choo, S.Y. (2012), "Infiltration behaviour of the slurry into tunnel face during slurry shield tunnelling in sandy soil", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 14, No. 3, pp. 261-275. 

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