TBM 시공설비

1. 세그먼트 라이닝의 시공
(1) 세그먼트를 조립할 때 쉴드TBM의 잭을 동시에 제거하면 토압 또는 굴착부의 이수압에 의해 쉴드TBM이 후진할 수 있으므로 세그먼트 조립 순으로 수 개씩 단계별로 제거하면서 조립해야 한다.
(2) 세그먼트 링의 종방향 이음은 교차형 배열로 조립해야 한다. 이 경우 세그먼트 이음부의 방수재는 손상되지 않고 잘 밀착되도록 조립해야 한다.

(3) 세그먼트는 설치기를 이용하여 세그먼트를 손상시키지 않도록 정확하게 조립해야 하며, 필요시 정원유지장치를 사용하여 정원 상태를 확보해야 한다.
(4) 세그먼트 이음볼트는 조립 시 세그먼트에 손상을 주지 않는 정해진 힘으로 체결해야 한다.

 

2. 테이퍼(Taper) 세그먼트 라이닝의 시공
(1) 곡선부의 원활한 시공을 위하여 시공부위의 곡선에 맞는 테이퍼 세그먼트를 제작하여 사용해야 한다.
(2) 쉴드TBM의 시공구간은 곡선부가 없더라도 사행수정을 위하여 테이퍼 세그먼트를 전체 세그먼트 링 수의 적절한 비율로 제작하여 비치해야 한다.
(3) 테이퍼 세그먼트의 사용량이 많아지면 라이닝이 변형될 수도 있으므로 가능한 한 테이퍼 세그먼트의 사용량을 최소화하도록 시공해야 한다.

 

3. 정원의 유지
(1) 세그먼트를 정원으로 조립하는 것은 터널단면의 확보, 시공속도, 지수효과의 향상 및 지반침하의 감소 등에 중요하므로 쉴드TBM의 후미 내에서 세그먼트를 조립한 후 정원을 유지하도록 해야 한다.
(2) 세그먼트 조립에 사용한 볼트는 세그먼트의 단면 및 종단방향의 안정 상태를 유지한 이후에 해체하여 재사용 할 수 있다.

 

4. 뒤채움 주입

1) 뒤채움 주입시공
(1) 뒤채움 주입은 다음의 방법들 중 쉴드TBM 기종과 지반조건 등을 고려하여 선정해야 한다.
① 쉴드장비 측면에서 추진과 동시에 주입하는 동시주입 방법
② 세그먼트 주입공에서 추진에 맞춰 주입하는 반동시 주입 방법
③ 1개 세그먼트 링 설치완료 시마다 주입하는 즉시주입 방법
(2) 뒤채움 주입은 세그먼트 배면을 완전히 충전시킬 수 있도록 세그먼트에 작용하는 외압보다 0.1∼0.2MPa 큰 압력으로 실시해야 한다.
(3) 주입량은 쉴드TBM의 후미간극 크기, 주입재의 지반에 대한 침투성, 지반의 투수성, 여굴 등을 고려하여 결정해야 한다.

2) 뒤채움 주입관리
(1) 뒤채움 주입관리 방법은 주입압력에 의한 관리방법과 주입량에 의한 관리방법으로 구분하며, 현장에서는 두 가지 방법을 혼용하여 종합 관리해야 한다.
(2) 뒤채움 주입 후에 미충전부가 발생하거나 쉴드TBM의 추력에 의해 세그먼트와 지반 사이에 틈이 발생하는 경우에는 추가주입을 실시해야 한다.
(3) 뒤채움 주입 시 지반과 세그먼트의 변형이나 이음 볼트의 절단이 생기지 않도록 압력을 관리해야 한다.

 

5. 방수

1) 실링
(1) 세그먼트에 부착된 실링 재료는 세그먼트의 작업구 내 운반이나 적하 시 손상되지 않도록 해야 한다.
(2) 실링 재료 중 수팽창 고무계는 물에 접촉하지 않도록 보관하여 팽창박리가 생기지 않도록 해야 한다.

2) 코킹
(1) 코킹은 세그먼트의 누수를 막기 위해 세그먼트 내측의 이음부에 미리 홈을 만들어 두고 이곳에 코킹재료를 충전해야 하며 굴진 시 추력의 영향이 없을 때 시공해야 한다.

3) 볼트구멍 및 뒤채움 주입구의 방수
(1) 세그먼트를 볼트로 연결하는 경우 볼트구멍의 방수를 위해서는 볼트와셔와 볼트구멍 사이에 패킹재료를 넣고 볼트를 조여야 한다.
(2) 뒤채움 주입공의 플러그부 및 주입공 배면은 패킹재료를 설치하여 방수해야 한다.

4) 특수 방수처리공
(1) 콘크리트 세그먼트에서 주입구나 볼트 체결부 주위에 누수가 많은 경우는 에폭시 등으로 방수해야 한다.
(2) 시공 이음부에서 실링, 코킹으로 누수가 발생되는 경우는 그 장소에 추가적인 주입공을 설치하고 발포성 약액을 주입하여 누수가 발생하지 않도록 해야 한다.
(3) 특히 바닥부의 누수는 공용중 콘크리트 궤도의 기능유지를 위해 철저히 방수하여야 한다.

 

 

6. 내부 콘크리트라이닝

(1) 내부 콘크리트라이닝은 구조체로 사용하는 경우와 비구조체로 사용하는 경우로 구분하여 시공해야 한다.
(2) 외력을 지지할 수 있도록 콘크리트라이닝을 세그먼트 라이닝과 합성구조체로 설계한 경우는 설계조건대로 내부 콘크리트라이닝을 무근 또는 철근콘크리트로 시공해야 한다.
(3) 비구조체로 사용되는 내부 콘크리트라이닝은 세그먼트를 보호하고 방화, 방식, 방수, 방진, 사행수정 등을 위해서 시공할 수 있다.
(4) 세그먼트 라이닝만으로 외력과 수압을 지지할 수 있고 적절한 내화대책을 수립한 경우에는 내부 콘크리트라이닝을 생략할 수 있다.
(5) 내부 콘크리트라이닝의 두께는 사용목적, 시공성 등을 고려하여 결정해야 한다.
(6) 내부 콘크리트라이닝은 세그먼트의 방수, 청소, 이음볼트의 확인 등 사전처리를 철저히 행한 후 시공해야 한다. 거푸집 제거시기 등 상세한 사항은 콘크리트라이닝 에서 정한 바를 따른다.
(7) 콘크리트 이외의 재질을 사용하는 내부 라이닝은 별도의 정하는 바를 따른다.

 

 

7. 터널 지보재

(1) Open TBM 터널의 지보재는 10-5 터널지보재 에서 정하는 바를 따르도록 하나 지반조건이 열악한 경우에는 Open TBM본체 직후방의 협소한 공간에서도 조기에 지보재를 설치할 수 있도록 해야 한다.
(2) 숏크리트를 타설하는 경우는 숏크리트와 지반과의 부착성을 높일 수 있도록 Open TBM 터널의 벽면에 묻어 있는 파쇄암가루를 먼저 제거한 후 타설해야 한다.
(3) 지반이 불량하여 강지보재를 사용하는 경우는 쐐기목 등을 사용하여 지반과 강지보재가 밀착될 수 있도록 해야 하며, 원형으로 조기에 폐합시켜야 한다.
(4) Open TBM 굴진 후 작은 낙석들은 록볼트와 철망 또는 보강쉬트를 이용하여 바닥에 떨어지지 않도록 처리해야 하며, 향후 이 낙석들은 숏크리트 타설 전에 제거해야 한다.
(5) Open TBM의 경우 다른 지보재를 사용하는 경우는 10-5 터널지보재 에서 정하는 바를 따른다.
(6) 무라이닝 지보(Unlined Tunnel)의 경우 암판정에 대한 정량적인 시공 기준을 마련하고, 현장에서 감독/감리자에 의한 암판정 및 매핑작업을 통하여 실시해야 한다.

 

 

8. 급곡선부

(1) 급곡선부를 시공하는 경우에는 지반조건, TBM장비 특성, 확대굴착량, 후미간극, 보조공법 등을 사전에 검토하여 정확한 시공이 되도록 해야 한다.
(2) 추진반력에 따른 세그먼트 라이닝 또는 지보재의 균열이나 파손, 터널의 변형, 선형이탈 방지에 유의해야 한다.
(3) 시공 시 실제 TBM장비의 곡선반경은 설계곡선반경에 비하여 커지게 되는 경향이 있으므로 급곡선시공을 위해서는 다음 사항을 고려해야 한다.
① TBM장비의 길이는 가능한 한 짧게 하거나 중절기능을 갖도록 하고 편축추진에 대비하여 추력과 커터토크가 충분한 여유를 갖도록 해야 한다.
② 직선구간의 세그먼트보다 폭을 작게 하고 편심하중을 고려하여 리브, 스킨플레이트, 이음볼트를 보강하거나 세그먼트 외경을 작게 하여 쉴드TBM의 후미간극을 여유 있게 두도록 한다.
③ 카피커터 등으로 확굴량을 조절하여 급곡선 시공을 용이하게 한다.
④ 급곡선부 주변지반의 이완방지와 지반반력의 증강을 위하여 지반보강을 고려해야 한다.
⑤ 세그먼트가 지반에 밀착될 수 있도록 뒤채움 주입을 실시해야 한다.

 

9. TBM 시공설비

1) TBM의 발진, 도달, 회전설비
(1) 발진설비로 TBM장비의 지지를 위한 받침대와 반력대, 뒤채움 주입재 및 이수의 누출방지를 위한 패킹설비 등을 설치해야 한다.
(2) 도달설비로 TBM장비의 지지를 위한 받침대, 도달 패킹설비를 설치해야 한다.
(3) 방향전환을 위한 설비로 턴테이블 식 또는 트래버스 식 등을 고려할 수 있으며, 직접 크레인으로 매달아 회전시키는 방법 등도 검토해야 한다.

2) 재료보관소 및 창고
(2) 재료보관소 및 창고는 공정의 진척에 지장이 없도록 세그먼트 및 부속재료, 가설재료, 시공용 기계 및 기구 등을 저장할 수 있는 공간을 확보해야 한다.

3) 반입 및 반출설비
(1) 반입 및 반출설비는 버력의 특성을 고려한 반출방법, 사토장으로의 운반방법, 재료의 반출 및 반입방법 등을 고려하여 설치해야 한다.

(2) 호퍼를 사용하는 경우 호퍼용량은 소요의 굴진공정에 지장을 초래하지 않도록 해야 하며, 버력의 특성을 고려한 기능을 갖추어야 한다.
(3) 재료의 반입 및 반출설비는 작업 싸이클, 입지조건 등을 고려하여 버력의 반출 공정에 지장을 초래하지 않도록 설치해야 한다.

 

4) 전력공급설비
(1) 전력공급설비는 전기설비의 기술기준, 판단기준 및 노동안전위생규칙 등에 근거하여 설치되고 유지관리 되어야 한다.
(2) 고압 전기기기는 큐비클 기기 등을 사용하고, 전선로에는 절연 케이블 등을 사용하여 감전사고를 방지해야 한다.
(3) 갱내전력설비는 갱내에서 사용하는 설비용량을 파악하고, TBM 굴진연장 등을 고려하여 적절한 설비로 설치해야 한다.
(4) 전력공급 중단에 대비하여 필요에 따라 자가 발전이나 예비전원설비를 설치해야 한다.

5) 조명설비
(1) 작업장소 및 통로등에는 작업의 안전을 확보할 수 있는 조명설비를 설치해야 하며, 옥외용 방수형 기구 또는 그에 준하는 것을 사용해야 한다.

6) 연락설비
(1) 작업장소와 설비 간의 긴밀한 연락이나 비상사태에 대응하기 위한 통신장치나 경보장치 등의 설비를 설치해야 한다.

7) 환기설비
(1) TBM 터널에서는 TBM장비, 버력처리 및 자재운반용 장비의 배기량과 종업원 수 등을 감안한 소요환기량을 검토하여 환기설계의 적합성을 평가한 후 환기설비를 갖추어야 한다.

8) 급기설비
(1) 터널현장에는 비상시 종업원의 안전을 위하여 일반급기설비 외에 필요시 별도의 비상급기설비를 설치해야 한다.

9) 안전통로 및 승강설비
(1) 종업원이 안전하게 통행, 승강할 수 있는 안전통로 및 승강설비를 설치해야 한다.

10) 공기압축설비
(1) 압기공법을 적용하는 경우에는 소요의 공기압을 줄일 수 있는 공기압축기 또는 송기설비를 예비기기와 함께 설치해야 하며, 압기설비, 전력설비, 냉각설비, 저장탱크, 송기관 등을 설치하여 청정하고 온도의 공기를 공급해야 한다.
(2) 고압공기를 사용하는 경우에는 소요용량의 고압 공기압축기 및 필요한 부대설비를 설치해야 한다.

11) 소화 및 방화설비
(1) 공사 중 화재방지를 위하여 필요한 소화 및 방화설비를 설치해야 한다.

12) 터널 내 운반설비
(1) 터널운반설비는 다음 방법 중 단면의 크기, 연장, 선형 등을 고려하여 설치해야 한다.
① 궤도방법
② 컨베이어 방법
③ 슬러리펌프 방법
④ 펌프압송 방법
⑤ 기타

13) 급수 및 배수설비
(1) 급수설비는 커터헤드 전면에 부착된 커터의 개수에 의해 결정되는 굴착소요 급수량과 터널 내 장비운용 및 지보공으로 인해 소요되는 급수량 등을 처리할 수 있는 용량을 갖추도록 해야 하며, 공사기간 중에 고장 없이 운용될 수 있도록 관리해야 한다.
(2) 커터헤드에 공급되는 급수는 소요압력을 유지시켜 공급해야 한다.
(3) 배수설비는 TBM에 급수된 수량과 터널 내의 용출수를 배수할 수 있어야 하며 예비배수 설비를 설치하여 예기치 못한 용출수에 대비해야 한다. TBM의 하향 굴진 시는 지하수 유입으로 인해 장비가 침수되지 않도록 배수계획을 수립해야 한다.

14) 침전설비
(1) 시공현장에는 TBM에 급수된 수량 및 용출수를 저수하여 이물질을 침전시킬 수 있는 침전설비를 갖추어야 하며, 격벽 및 교반기의 설치와 응집제의 투여로 침전효과를 극대화 시키고 수질오염 등 환경오염이 발생하지 않도록 해야 한다.
(2) 기타 침전설비에 관한 세부사항은 환경관련법에서 정하는 기준을 만족시킬 수 있어야 한다.

15) 세그먼트 조립설비
(1) 세그먼트 설비는 설치기, 세그먼트 조립용 조임기구 및 정원유지장치 등으로 구분할 수 있으며, 세그먼트의 재질, 형상, 치수, 중량 등을 고려하여 선정해야 한다.

 

16) 뒤채움 주입설비
(1) 뒤채움 주입설비는 그라우트 믹서, 교반기, 흡입장치, 그라우트 펌프, 주입배관 및 주입관리 시스템 등이 있으며 뒤채움 주입이 능률적으로 이루어질 수 있도록 배치함과 동시에 소정의 작업 싸이클 내에 쉴드TBM 후미의 간극을 완전히 충전할 수 있도록 해야 한다.

17) 이수처리설비
(1) 이수처리설비는 슬러리와 물을 효과적으로 분리할 수 있으며, 쉴드TBM의 굴진속도를 증대시킬 수 있는 처리능력을 갖추어야 한다.

18) 작업대차
(1) 작업대차는 굴착, 뒤채움 주입 등 일련의 작업에 사용되는 재료와 기계설비를 수용할 수 있는 규모를 가지며, 또한 각종 작업발판으로서의 기능을 갖추어야 한다.

19) 운전제어설비
(1) TBM장비의 운전제어설비는 굴착부의 안정을 꾀하면서 적절하게 굴진할 수 있는 기능을 갖추어야 한다.

20) 기타 특수설비
(1) TBM 종류에 따라서는 추가설비들이 요구될 수 있으므로 선정된 장비의 특성에 적합한 추가설비를 갖추어야 한다.

 

철도건설공사 전문시방서(노반편)