쉴드 TBM 침하

정의

쉴드 TBM 침하는 원통형 쉴드로 터널을 굴진할 때 주변 지반이 내려앉는 현상이다.

주된 원인은 굴진 중 생기는 지반 손실과 테일보이드 충전 부족이다.

핵심 키워드는 지반 손실, 테일보이드, 챔버압, 그라우팅이다.

구성요소

쉴드 TBM 굴착 시스템은 쉴드 본체, 커터헤드, 챔버, 세그먼트로 구성된다.

각 요소는 굴착면을 지지하거나 공극을 메워 침하를 줄이는 방향으로 작동한다.

챔버압 부족과 테일보이드 미충전이 침하를 키우는 대표 원인이다.

침하 깔때기

굴착으로 지반 응력이 풀리면 터널 주변에 침하 깔때기가 형성된다.

지표 침하량은 체적 손실률과 굴착 외경으로 대략 추정한다.

침하 분포는 가우시안 곡선으로 근사하며, 폭계수 i가 넓이를 정한다.

최대 침하는 중심선 바로 위에서 생기고, 점토에서는 깔때기가 더 넓다.

지반 손실률 계산

지반 손실률은 이론 굴착 체적 대비 초과 굴착량의 비율이다.

외경 6.0m의 이론 굴착 체적은 1m당 약 28.27㎥이다.

초과분 0.35㎥를 대입하면 지반 손실률은 약 1.24%가 된다.

이 값은 가상의 예이며, 실제 관리 기준은 설계 조건에 따른다.

침하 원인

굴진면 지지가 부족하면 전방 지반이 이완되고, 그 영향이 지표까지 번진다.

세그먼트 뒤에 남은 테일보이드는 지반이 내려앉는 주된 통로가 된다.

지표 침하량은 막장 손실과 테일보이드 손실이 합쳐져 결정된다.

그래서 침하 원인마다 대책을 짝지어 세워야 한다.

주요 대책

첫째, 챔버압 관리는 굴진면 지지를 확보하는 대책이다.

둘째, 테일보이드 그라우팅은 세그먼트 조립과 동시에 공극을 메운다.

셋째, 지표 침하와 건물 경사를 계측해 굴진 조건에 반영한다.

기존 시설물과 점토지반에서는 계측 기간과 보강을 함께 고려한다.

정리

쉴드 TBM 침하는 굴진면 지지와 테일보이드 충전으로 관리한다.

채점에서는 챔버압 관리, 테일보이드 그라우팅, 계측 관리 세 가지를 확인한다.

원인과 대책을 짝지어 쓰는 것이 시험에서 점수를 얻는 방법이다.