쉴드 TBM 챔버압

정의

쉴드 TBM 챔버압은 굴진면을 밀어 지지하는 설정 압력이다.

챔버 안을 흙이나 이수로 채워 그 압력을 굴진면에 전달한다.

이 압력은 막장 붕괴와 지하수 유입을 막는 핵심 변수다.

두 한계

챔버압이 지반 응력보다 작으면 굴진면이 함몰하여 지표 침하가 생긴다.

반대로 챔버압이 지나치게 크면 지반이 들리면서 지표 융기가 생긴다.

따라서 챔버압은 두 한계 사이의 값으로 정해야 한다.

과대할 때는 커터헤드 부하도 함께 늘어난다.

방식 비교

두 방식은 막장을 지지하는 매체가 달라 적용 지반도 다르다.

토압식은 굴착토를, 이수식은 벤토나이트 안정액을 챔버에 채운다.

점성토·실트에는 토압식, 자갈·모래 같은 조립토에는 이수식이 적합하다.

챔버압은 토압식이 배출량으로, 이수식이 안정액 공급·배출로 조절한다.

관리 원리

앞 문제의 정답은 토압식(EPB)이다. 굴착토가 막장을 지지한다.

챔버압은 굴진 속도와 배출량의 균형으로 유지한다.

굴진 속도를 높이면 챔버 안 토사가 늘어 압력이 올라간다.

배출량을 늘리면 토사가 줄어 압력이 떨어진다.

그래서 굴진율과 스크류 배출량을 함께 맞추는 것이 핵심이다.

관리 절차

챔버압 관리는 지반 조사로 목표 압력을 먼저 산정하는 데서 시작한다.

굴진 중에는 챔버압을 실시간으로 확인하고, 굴진 속도와 배출량을 조절한다.

필요하면 첨가재를 주입해 토사의 유동성과 지수성을 확보한다.

지표 침하 계측 결과를 반영해 목표 압력을 다시 설정한다.

계산 예제

가정: 토피고 중심 깊이 20m, 지하수위 깊이 5m인 점토층이다.

먼저 전연직응력을 구한다. 지하수위 위는 전단위중량, 아래는 수중단위중량을 쓴다.

정지토압계수 0.5를 곱하면 수평토압은 약 106.5 kN/m²가 된다.

이 값이 챔버 전면의 기준 토압이며, 챔버압은 이 평형을 기준으로 설정한다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

챔버압은 굴진면 지지압으로 붕괴와 지하수 유입을 막는다.

지반에 따라 토압식과 이수식을 고르고 굴진 속도와 배출량을 맞춘다.

계측 결과로 목표 압력을 보정하는 것이 실무의 핵심이다.