한국건설기술연구원, '강연선 긴장력 이용 쉴드터널 현장 조립시공' 시연회 개최
강연선 체결 쉴드터널의 현장 조립시공 시연회 모습
기존 볼트 체결방식 쉴드터널의 누수 발생
전단키 세그먼트(좌) 및 강연선 체결 모식도(우)
[강연선]
압축된 응력[외력이 작용할 때 그 내부에 생기는 저항력]을 가지도록 여러 가닥의 강철선을 꼬아서
만든 줄, 사장교, 현수교 등 교량에 주로 사용됨
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구조적 안정성 획기적으로 높여
한국건설기술연구원(원장: 우효섭, 줄임말 건설연)은 쉴드터널 공법의 고질적인 문제인 터널 누수 발생을 효과적으로 줄일 수 있고 구조적 안전성도 획기적으로 향상할 수 있는 새로운 ‘강연선 긴장력을 이용한 쉴드터널의 현장 조립시공 시연회를 지난 2014년 6월 10일(화) 특수건설 아산공장에서 개최하였다. 터널 건설공법중의 하나인 쉴드공법은 철제로 된 원통형의 쉴드를 원하는 깊이의 지하로 들어갈 수 있게 하는 수직구 안에 투입하여 커터헤드(cutter head)를 회전시켜 지반을 굴착한다.
그런 다음 공장에서 제작된 콘크리트 구조물인 ‘세그먼트’를 조립하여 터널을 완성하는 무진동, 무소음 공법이다. 이 공법은 화약으로 발파해 터널을 건설하는 NATM공법과 달리 주위 환경과 주택·건물 등에 피해를 주지 않으며 깊이가 얕은 토사지반이나 지하수위가 높은 연약지반에서 시공도 가능해 최근 전 세계적으로 가장 활발하게 활용되는 터널공법이다. 공장에서 사전 제작되는 세그먼트는 터널의 구조적 안전성을 유지시킬 뿐 만 아니라 방수기능도 역할도 한다. 기존 쉴드공법에서는 세그먼트를 조립할 때 세그먼트와 세그먼트를 연결하기 위해 볼트 체결방식(두개의 부재를 단단히 볼트로 연결하는 것)을 이용했다.
또한 세그먼트 이음부에 지수재를 설치하여 지하수의 유입을 방지하고 있다. 그러나 기존 쉴드터널에서는 볼트 체결부에서 지속적으로 지하수의 누수가 생기는 고질적 문제가 발생하고 있다. 한국건설기술연구원 마상준 연구위원팀에서는 쉴드터널에서 세그먼트 조립시 볼트체결방식으로 인한 문제들을 효과적으로 해결하기 위해 강연선의 긴장력을 이용하여 세그먼트를 조립하는 새로운 쉴드터널 공법을 개발하였다. 새로 개발된 공법은 세그먼트에 아일랜드 전단키를 설치하고, 하나의 세그먼트에 4열의 강연선이 그물처럼 연결되게 하여 터널의 구조적 안정성도 향상시켰다. 또한, 기존 볼트 체결방식이 유발하였던 누수, 시공오차, 볼트 풀림 등의 문제들도 효과적으로 개선하였다. 마상준 연구위원팀에서는 새로 개발된 강연선 체결 쉴드터널의 현장 적용성 평가를 위해 실제 쉴드머신을 이용하여 지상에서 조립시공 시연회를 개최하였다.
특수건설 아산공장에서 개최된 시연회에는 서울시 도시기반시설본부, 한국전력공사 전력연구원, 한국철도시설공단 및 국내 주요 건설사에서 30여명의 기술자들이 참석하여 실제 크기의 전력구용 터널에 적용된 개발 공법의 조립시공 과정을 참관하였다.
시연회에서는 개발 공법의 시공공정 분석을 통해 기존 터널공법에 비해 시공성(건설 project를 추진하면서 기획,설계,시공,유지관리에 이르기 까지 이론과 시공경험,지식을 활용하여 시공시 최적으로 활용하는 것)이 얼마나 향상될 수 있는지를 검증하였다. 강연선 체결 쉴드터널 공법은 기존 볼트 체결방식보다 우수한 체결력으로 세그먼트 조립 안정성을 높일 수 있고, 체결부 재료비 절감, 시공성 및 경제성 향상 등에도 크게 기여할 수 있다.
또한 앞으로 예상되는 쉴드터널 수요에 맞춰 터널 기술 향상에 기여할 것으로 기대된다.
한국건설기술연구원 |
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