일반기술

사다리꼴 세그먼트에 의한 터널시공

쉴드TBM 공사의 세그먼트에 라이닝 시공이 전세계 적으로 수없이 많이 이루어 지고 있으나 과학적이고 체계적인 조립방법이 없는 관계로 현장기술자의 정서적, 임의적인 조립방법에 의존해 왔다. 예를들어, 현장에 사다리꼴 모양의 세그먼트를 반입하여, 직선구간인 경우 긴변과 짧은변을 번갈아 가며 조립해 왔으며 곡선구간은 긴변 두 번 짧은변 한번을 번갈아 가며 조립하였다. 이 결과 굴착벽에 협착하여 다음 링을 조립하는데 상당한 시간과 노력이 필요하였으며, 이후 전반적인 구조적 취약성으로 인하여 세그먼트가 균열이 발생하여 누수로 인한 백태가 형성되는 경우가 대부분이다.또한, 여러 가지 현장여건 및 변화에 의하여 적절히 대처하지 못하고 인위적이며 강제적인방법으로 시공하여 이후 여러 가지 문제점을 낳는데 기인하였다.가이드링(Guide Ring)은 세그먼트(SEGMENT)에 의한 터널공사시 세그먼트의 설계제원 및 터널노선등 현장의 여러가지 조건을 입력자료로 사용하여 공장에서 기제작한 세그먼트(SEGMENT)를 터널내에 반입,조립하면 세그먼트링(SEGMENT RING)을 형성하게 되는데 이것은 측면에서 보면 사다리꼴 모양을 형성하여 현장 작업자가 적절하게 회전조립하면 터널 선형에 맞는 조립을 신속하고 정확하게 수행하게 된다. 가이드링 프로그램은 이러한 배치순서를 자동으로 설계하고 또한, 가변하는 현장의 특수한 상황(세그먼트링의 협착, 협착으로 인한 연속적 조립에 대한 장애, 장비의 처짐등)에 대하여 현장 Operator가 직접 현재의 조립상태을 측정하고 측정한 데이터를 프로그램에 입력하여 이후조립하여야 할 세그먼트링(SEGMENT RING)의 조립자료로 사용하는 과정을 거친다. 이때 현장 Operator가 직접 측정, 입력, 도출된 결과데이터에 대하여 미리 예측하면서 별도의 검토과정을 거치지 않고 현장의 여건에 의한 변동사항에 대하여 신속하게 예측 및 수정하여 터널 설계선형에 맞는 세그먼트링에 의한 터널시공을 이루어 내는 기술로써, SHIELD TBM기계에 의한 기계굴착시 사다리꼴 세그먼트 라이닝 시공에 있어서 신개념의 조립방법으로 현재 특허출원중이며 국내에서 쉴드가 도입되면서 이러한 방법에 대하여 일부 연구원에서 노력한 흔적은 있으나 여러가지 문제로 개발을 하지 못하였고, 해외에서 조차 과학적이고 체계적인 조립방법이 없는 실정이므로 향후 기술수출까지 기대가 될것으로 생각됩니다.이 기술의 가장 큰 특징은 현장의 조립상태와 계산에 의한 조립상태를 서로 일치시킬수 있다는 것이다. 예를들어서 현장의 조립상태, 즉 터널 막장측면의 세그먼트가 횡측(평면), 종측(측면)이 이루는 단면의 각과 세그먼트가 조립된 정면에서 동,서,남,북쪽의 조립후 주변공간의 여유폭을 측정하여 프로그램의 계산결과와 비교하여 오차보정을 한뒤 이후 조립될 조립순서를 미리정하는 과정을 반복하여 조립해 나가므로 신속하고 신뢰성있는 조립을 이루어 향후 야기될 수 있는 시간, 품질, Cost면에서 상당한 이익을 가져다 줄 것을 확신합니다.아래는 특허출원건"세그먼트에 의한 터널 선형을 형성하는 방법"을 이용하여 제작한 세그먼트(SEGMENT)조립 검토 프로그램의 주요한 특징입니다.☞ 현장 오퍼레이터가 작업장에서 노트북을 이용해 세그먼트조립 프로그램을 직접 조작하고 그 결과를 이용하여 세그먼트 조립☞ 입력데이터를 3단계를 거쳐 입력하고 저장기능을 이용하여 반복적 검토 및 쉽고 편리한 인터페이스 구성☞ 조립결과를 세그먼트링별로 설계편차값, 세그먼트 조립편차값, 4방향의 조립연장등 사용자가 계산조립 상태를 이해하기 쉽도록 구성☞ 잘못 선택된 조립값으로 조립하였을때 한링 되돌리기 기능☞ 다음 조립될 링의 각을 미리 보여주는 세그먼트 조립각 프리뷰 기능☞ 일정구간의 조립시 가장 적합한 조립각을 자동으로 계산하여 보여주는 최적각 조립기능☞ 한 세그먼트링과 다른 세그먼트링의 조립시 서로 지그재그 조립이 되도록 조립하는 상관관계(지그재그)조립 기능☞ 먼저 조립된 조립각 데이터 테이블에서 임의의 각을 선택/변경하여 재검토가 용이한 재검토 조립기능☞ 사용자가 조립한 각을 저장하고 다시 저장된 각을 불러와서 조립시키는 각조건 조립기능☞ 현장의 조립상태와 계산에 의한 조립상태가 다를시 현장의 조립상태로 보정하여 일치시키는 오차보정기능☞ 세그먼트링 조립상태를 정면 또는 측면을 이미지 또는 그래프선으로 비주얼하게 표시하여 사용자의 조립상태를 한눈에 알수있도록 구성한 그래프뷰 기능