쉴드 TBM

쉴드 TBM 정의

쉴드 TBM은 기계로 땅을 파고 터널 벽을 세우며 나아가는 공법이다.

도심지 대심도 터널에서 침하, 소음, 진동을 줄이는 대표 기계굴착 공법이다.

핵심은 막장 지지와 즉시 지보다. 굴착과 동시에 세그먼트를 조립한다.

구성요소

쉴드 TBM은 커터헤드, 챔버, 쉴드 몸체, 추진잭, 에렉터, 세그먼트로 구성된다.

커터헤드가 막장을 깎고, 챔버가 굴착토를 받아 막장 압력을 유지한다.

추진잭이 쉴드를 밀고, 에렉터가 세그먼트 링을 조립한다.

링 조립 뒤 테일보이드를 즉시 채워야 침하가 억제된다.

막장 지지 원리

막장이 무너지지 않도록 지반의 토압과 수압에 맞춰 지지압을 둔다.

기본 평형식은 막장 지지압을 K0·γ·z + u로 둔다.

K0는 정지토압계수, γ는 단위중량, z는 중심 심도, u는 간극수압이다.

가상 계산 예제

가상의 예로 직경 6.5 m, 토피 20 m, 단위중량 18 kN/m³인 도심 쉴드 구간을 본다.

막장 중심 깊이는 토피에 반경을 더한 23.25 m이다.

수직토압은 단위중량과 깊이의 곱으로 418.5 kN/m²이다.

측압계수 K0를 0.5로 가정하면 수평토압은 209.25 kN/m²가 된다.

이 예제는 가상의 수치다. 실제 설계는 현장 지반 조사값으로 다시 산정해야 한다.

형식별 비교

형식은 지반 입도와 지하수 조건에 따라 고른다.

점성토와 실트질 지반은 토압식, 모래·자갈 등 조립토는 이수식이 맞다.

시공 중에는 지반 침하, 테일보이드, 굴진 불능, 막장 붕괴가 문제가 된다.

사전대책으로 챔버압 관리, 테일 그라우팅, 침하 계측을 함께 쓴다.

헷갈리는 점

채점에서 자주 나오는 실수는 세 가지다.

쉴드 공법과 TBM 공법을 같은 기계로 설명하면 안 된다. 쉴드는 강재 원통과 세그먼트 조립을 포함하는 개념이다.

테일보이드 관리, 세그먼트 누수, 지반 변위 대책을 빼먹으면 감점이 크다.

챔버압은 단순 가압이 아니라 토압과 수압의 균형으로 설명한다.

정리

쉴드 TBM을 정리한다. 막장 지지와 세그먼트 조립, 테일보이드 관리가 핵심이다.

형식은 지반 조건으로 고른다. 점성토는 토압식, 사질토와 자갈은 이수식이 맞다.

챔버압은 토압과 수압의 균형으로 정하고, 테일보이드는 즉시 그라우팅으로 채운다.