KR101460495B1 - 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 막장면에 형성한 대구경의 보링공 내부에 카메라가 설치된 이동탐사장치를 투입하여 촬영하고, 촬영화면을 모니터로 확인하면서 미굴착 터널 막장면 전방에 대한 지질 및 상태를 정확하게 사전에 파악하여 터널 발파형태 및 장약량 등을 선정할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 터널 바닥면의 상부 0.3~1.7m 높이에서, 막장면 전방을 향하여 대구경의 보링공(10)을 천공하는 선대구경 보링공형성단계(S100);
상기 보링공(10)에 카메라(102)가 장착된 이동탐사장치(100)를 투입하는 이동탐사장치 투입단계(S200);
상기 이동탐사장치(100)를 전방으로 이동시키면서 보링공(10)의 내부를 촬영하는 보링공 촬영단계(S300);
상기 이동탐사장치(100)로 촬영되는 보링공(10)의 내부를 외부 모니터(200)로 관찰하는 모니터 관찰단계(S400);
상기 모니터(200)로 확인되는 보링공(10)의 내부를 통해 터널 막장면 전방의 지질상태 확인단계(S500)로 이루어지며,
상기 이동탐사장치 투입단계(S200)에서는 상기 이동탐사장치(100)가 이동 가능하도록 몸체(101)의 하부에 다수개의 바퀴(105)가 설치되고, 몸체(101)의 양측면부에는 조명(106)이 설치되어 보링공(10)의 내부를 밝혀주며, 몸체(101)의 전면부에는 보링공(10)의 내부를 촬영하도록 카메라(102)가 설치되되, 상기 카메라(102)는 360° 회전되면서 상기 카메라(102)를 상,하,좌,우로 조정이 가능한 헤드(104)에 설치되고,
보링공 촬영단계(S300)에서는 송수신케이블(120)이 이동탐사장치(100)와 이동탐사장치(100)를 조정하기 위한 제어장치(150)와 연결되고, 제어장치(150)는 수신케이블(121)에 의해 모니터(200)와 연결되어, 모니터(200)로 확인하면서 제어장치(150)에서 조정을 하여 이동탐사장치(100)의 구동과 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법.
본 발명은 터널 바닥면의 상부 0.3~1.7m 높이에서, 막장면 전방을 향하여 대구경의 보링공(10)을 천공하는 선대구경 보링공형성단계(S100);
상기 보링공(10)에 카메라(102)가 장착된 이동탐사장치(100)를 투입하는 이동탐사장치 투입단계(S200);
상기 이동탐사장치(100)를 전방으로 이동시키면서 보링공(10)의 내부를 촬영하는 보링공 촬영단계(S300);
상기 이동탐사장치(100)로 촬영되는 보링공(10)의 내부를 외부 모니터(200)로 관찰하는 모니터 관찰단계(S400);
상기 모니터(200)로 확인되는 보링공(10)의 내부를 통해 터널 막장면 전방의 지질상태 확인단계(S500)로 이루어지며,
상기 이동탐사장치 투입단계(S200)에서는 상기 이동탐사장치(100)가 이동 가능하도록 몸체(101)의 하부에 다수개의 바퀴(105)가 설치되고, 몸체(101)의 양측면부에는 조명(106)이 설치되어 보링공(10)의 내부를 밝혀주며, 몸체(101)의 전면부에는 보링공(10)의 내부를 촬영하도록 카메라(102)가 설치되되, 상기 카메라(102)는 360° 회전되면서 상기 카메라(102)를 상,하,좌,우로 조정이 가능한 헤드(104)에 설치되고,
보링공 촬영단계(S300)에서는 송수신케이블(120)이 이동탐사장치(100)와 이동탐사장치(100)를 조정하기 위한 제어장치(150)와 연결되고, 제어장치(150)는 수신케이블(121)에 의해 모니터(200)와 연결되어, 모니터(200)로 확인하면서 제어장치(150)에서 조정을 하여 이동탐사장치(100)의 구동과 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법.
Description
본 발명은 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 막장면에 형성한 대구경의 보링공 내부에 카메라가 설치된 이동탐사장치를 투입하여 촬영하고, 촬영화면을 모니터로 확인하면서 미굴착 터널 막장면 전방에 대한 지질 및 상태를 정확하게 사전에 파악하여 터널 발파형태 및 장약량 등을 선정할 수 있도록 하는 것이다.
터널을 설계함에 있어서 터널 굴착 심도에서의 지질정보를 완전히 파악하기 어려우므로 지표조사 또는 시추조사 등에서 얻어진 대략적인 정보에 의해 지질 상태를 예측하여 터널을 설계할 할 수 밖에 없다.
따라서 시공 도중 설계 전에 예측하지 못했던 지질 상태의 출현은 터널 시공 중에 발생할 수 있는 일반적인 상황이며, 적절하고 신속한 현장 대응이 수행되지 않을 경우, 터널 막장의 붕괴 및 낙반 등으로 막대한 인명 및 재산상의 손실을 가져온다.
이와 같이 터널 시공현장에서 터널 막장의 지질 상태에 대한 신속한 현장 대응이 필수적임에도 불구하고, 대부분의 경우 이에 대한 객관적 정보가 미흡한 상태에서 전적으로 현장기술자의 주관적인 판단에 따라 지지보강재의 종류, 간격 및 두께에 대한 변화를 주는 시공 중 현장설계가 이루어지거나, 이에 대한 정보 관리 및 분석이 사실상 방기되고 있는 것이 현실이다.
이러한 시공 중 막장 지질암반 정보의 확보 및 관리의 부적절함은 시공 완료 후 터널의 효과적인 유지 관리에 있어서도 커다란 방해 요인으로 작용하고 있다.
일본공개특허공보 제2002-288180호 및 일본공개특허공보 제2002-227582호와 같이 현장의 정보를 데이터베이스로 종합하려는 노력이 시도되었으나 막장 정보의 수집이 기존의 방법을 벗어나지 못함으로 인하여 데이터베이스를 이용한 실시간 현장 분석이 불가능하고 시공 중의 현장 설계는 여전히 현장기술자의 주관적 판단에 의존할 수밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 터널의 막장면에 대구경의 보링공을 천공하고 보링공 내부에 이동 가능한 카메라가 장착된 이동탐사장치를 투입하여 보링공의 내부를 촬영한 후 촬영된 화면을 외부 모니터로 관찰하므로 터널 굴착 예정 장소의 정확한 지질조사와 상태를 파악할 수 있는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한 보링공 내부에 발생되어 있는 크랙, 지하수 유출, 암반의 풍화대 구간등을 보수하여 발파시 발생할 수 있는 문제점을 사전에 예방하도록 하는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 터널 바닥면의 상부 0.3~1.7m 높이에서, 막장면 전방을 향하여 대구경의 보링공(10)을 천공하는 선대구경 보링공형성단계(S100)와
상기 보링공(10)에 카메라(102)가 장착된 이동탐사장치(100)를 투입하는 이동탐사장치 투입단계(S200)와
상기 이동탐사장치(100)를 전방으로 이동시키면서 보링공(10)의 내부를 촬영하는 보링공 촬영단계(S300)와
상기 이동탐사장치(100)로 촬영되는 보링공(10)의 내부를 외부 모니터(200)로 관찰하는 모니터 관찰단계(S400)와
상기 모니터(200)로 확인되는 보링공(10)의 내부를 통해 터널 막장면 전방의 지질상태 확인단계(S500)로 이루어지며,
상기 이동탐사장치 투입단계(S200)에서는 상기 이동탐사장치(100)가 이동가능하도록 몸체(101)의 하부에 다수개의 바퀴(105)가 설치되고, 몸체(101)의 양측면부에는 조명(106)이 설치되어 보링공(10)의 내부를 밝혀주며, 몸체(101)의 전면부에는 보링공(10)의 내부를 촬영하도록 카메라(102)가 설치되되, 상기 카메라(102)는 360° 회전되면서 상기 카메라(102)를 상,하,좌,우로 조정이 가능한 헤드(104)에 설치되고,
보링공 촬영단계(S300)에서는 송수신케이블(120)이 이동탐사장치(100)와 이동탐사장치(100)를 조정하기 위한 제어장치(150)와 연결되고, 제어장치(150)는 수신케이블(121)에 의해 모니터(200)와 연결되어, 모니터(200)로 확인하면서 제어장치(150)에서 조정을 하여 이동탐사장치(100)의 구동과 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법에 관한 것이다.
본 발명은 터널 굴착 예정장소의 지질 및 상태를 미리 빠른 시간 안에 파악할 수 있고, 파악된 지질 및 상태를 통해 터널 발파 형태, 굴진거리, 장약량 등을 선정할 수 있어 터널 발파시 작업시간 단축과 작업효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 거리측정장치가 설치된 이동탐사장치를 통해 보링공 내에 발생되어 있는 크랙, 지하수 유출, 풍화대 분포구간 등을 확인할 수 있고, 크랙발생, 지하수 유출, 풍화대 분포 구간 등을 보수제로 보수하여 터널 발파시 발파효율을 높이고 터널 붕괴를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도1 본 발명에 따른 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법의 일 실시예를 나타내는 순서도.
도2 본 발명에 따른 터널 막장면에 형성된 보링공 상태도.
도3 본 발명에 따른 보링공촬영을 위한 장치의 상태도.
도2 본 발명에 따른 터널 막장면에 형성된 보링공 상태도.
도3 본 발명에 따른 보링공촬영을 위한 장치의 상태도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법의 실시 예를 나타내는 순서도를 나타낸 것이고, 도2는 본 발명에 따른 터널 막장면에 형성된 보링공 상태도를 나타낸 것이며, 도3은 본 발명에 따른 보링공촬영을 위한 장치의 상태도를 나타낸 것으로, 더욱 상세히 설명하면 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법은 선대구경 보링공형성단계(S100), 이동탐사장치 투입단계(S200), 보링공 촬영단계(S300), 모니터 관찰단계(S400), 지질상태 확인단계(S500)로 이루어진다.
상기 선대구경 보링공형성단계(S100)에서는 보링장비(미도시)를 이용하여 지질조사를 하기위한 터널의 막장면 전방을 향해 대구경의 보링공(10)을 천공한다.
이때, 보링공(10)의 높이는 터널의 바닥면에서 상부로 0.3~1.7mm(종래에 비해 낮은 위치)로 하는 것이 바람직한 것으로, 터널의 막장면을 형성하는 암석은 인장력에 대해 제일 약하고, 그 다음으로 전달력에 대해 약하며, 압축력에 대하여는 가장 강하다.
그래서 보링공(10)을 통한 터널의 지질조사 후에 보링공(10)을 자유면으로 이용하여 터널을 발파시, 자유면의 상부 암석은 자유면 방향(중력방향)을 향하여 인장력(중력)을 받게 되므로, 작은 발파력(적은 장약량)에 의해서도 쉽게 발파가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
여기서 보링공(10)의 0.3~1.7m 높이는 현실적인 장비의 규모, 중량 등을 고려하였을 때, 보링공(10) 형성을 위한 가장 낮은 위치인 것이다.
상기 이동탐사장치 투입단계(S200)에서는 상기 보링공형성단계(S100)에서 천공된 보링공(10) 내에 카메라(102)가 장착된 이동탐사장치(100)를 투입한다.
상기 이동탐사장치(100)는 이동이 가능하도록 몸체(101)의 하부에 다수개의 바퀴(105)가 설치되고, 상기 몸체(101)의 양측면부에는 보링공(10)의 내부를 밝게 비춰주도록 조명이 설치된다.
또한 상기 이동탐사장치(100)의 몸체(101) 전방에는 보링공(10)의 내부를 촬영하도록 카메라(102)가 설치되되, 상기 카메라(102)는 몸체(101)의 전면부에 설치되어 360° 회전가능하며, 상기 카메라(102)를 상,하,좌,우로 회전시키는 헤드(104)에 장착되어 이루어진다.
상기 보링공 촬영단계(S300)에서는 이동탐사장치(100)를 전방으로 이동시키면서 보링공(10)의 내부를 이동탐사장치(100)에 설치된 카메라(102)로 촬영을 한다.
상기 이동탐사장치(100)에는 이동탐사장치(100)를 조정하고, 이동탐사장치(10)의 카메라(102)로 촬영되는 화면을 모니터(200)로 전송하기 위한 제어장치(150)가 송수신케이블(120)에 의해 연결되고, 또한 상기 제어장치(150)는 수신케이블(121)에 의해 모니터(200)와 연결되어 외부에 설치된 모니터(200)로 이동탐사장치(100)의 이동을 확인하면서 제어장치(150)로 이동탐사장치(100)의 전,후방 이동 및 카메라(102)의 회전등을 조정하여 보링공(10)의 내부를 상,하,좌,우 촬영할 수 있도록 한다.
상기 모니터 관찰단계(S400)에서는 상기 이동탐사장치(100)의 카메라(102)로 촬영된 화면을 외부에 설치된 모니터(200)로 관찰한다.
상기 이동탐사장치(100)의 카메라(102)로 촬영된 보링공(10) 내부의 화면은 송수신케이블(120)을 통해 제어장치(150)에 전송되고, 제어장치(150)에서는 전송되는 이동탐사장치(100)에서의 촬영화면을 모니터(200)에서 디스플레이 되도록 해주어, 작업자가 외부에 설치된 모니터(200)를 통해 보링공(10)의 내부를 관찰할 수 있다.
상기 지질상태 확인단계(S500)에서는 작업자가 모니터(200)에 디스플레이된 보링공(10)의 내부를 관찰하여 터널 막장면 전방의 지질상태를 확인하는 것으로,
상기 모니터(200)를 통해 보링공(10)의 내부를 확인하면서, 보링공(10) 내부에 발생되어 있는 크랙, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포구간 등을 조사하여, 터널의 발파형태, 굴진거리, 장약량, 터널 보강공법 등을 선정할 수 있도록 한다.
이때, 상기 이동탐사장치(100)에는 몸체(101)의 전면부 하측으로 거리측정장치(107)가 설치되어, 거리측정장치(107)를 통해 이동탐사장치(10)의 이동거리를 모니터(200)로 확인하고, 이를 통해 보링공(10) 내부에 발생되어 있는 크랙, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포구간 등의 위치를 작업자가 대략적으로 파악할 수 있도록 한다.
그러나 터널 발파 예정구간에 크랙발생, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포구간등이 넓을 경우에는 터널 굴착을 위한 발파시, 크랙, 유출되는 지하수등에 의해 장약이 불완전 발파되어 유독가스의 발생 및 발파효율이 저감되는 문제와 풍화대 분포구간 등에 의한 터널 풍괴의 문제점이 발생될 수 있기 때문에 이를 미연에 방지하기 위해, 터널 막장면에서 보링공(10)의 외측이며, 이동탐사장치(100)를 통해 확인된 크랙, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포 위치등에 맞혀 소형시추공(20)을 천공하고, 천공된 소형시추공(20)에 보수제를 주입하여 크랙, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포구간 등을 보수하도록 한다.
그리고 크랙발생, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포구간 등을 보수하기 위한 보수제는 다공성과 투수성이 낮아 방수성능이 뛰어난 알루미네이트 시멘트 30~50중량%, 다른 조성물들의 침강을 방지하는 벤토나이트 30~50중량%, 보수제의 접착력을 증가시켜주며 보습성을 향상시켜 보수제의 물리적 성능을 향상시켜주는 메틸셀룰로오즈 3~6중량%, 보수제의 내구성을 높여줄 수 있는 나프탈렌 술폰산 나트륨염 3~6중량%, 보수제의 탄성력을 증대시키며 갈라짐을 방지하는 디부틸프탈레이트 5~10중량%를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어지는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법을 통해서는 터널 굴착 예정 장소의 정확한 지질 및 상태(내부 출수, 절미방향, 강도, 풍화 등)를 눈으로 확인할 수 있어 터널 발파형태, 장약량 및 터널 보강공법 등을 미리 선정할 수 있고, 상황에 따라 보수, 보강작업을 할 수 있어 터널 발파시 발파효율과 안전성을 높일 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었어나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래에 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10-보링공 20-소형시추공
100-이동탐사장치 101-몸체
102-카메라 104-헤드
105-바퀴 106-조명
107-거리측정장치 120-송수신케이블
121-수신케이블 150-제어장치
200-모니터
100-이동탐사장치 101-몸체
102-카메라 104-헤드
105-바퀴 106-조명
107-거리측정장치 120-송수신케이블
121-수신케이블 150-제어장치
200-모니터
Claims (4)
- 터널 바닥면의 상부 0.3~1.7m 높이에서, 막장면 전방을 향하여 대구경의 보링공(10)을 천공하는 선대구경 보링공형성단계(S100);
상기 보링공(10)에 카메라(102)가 장착된 이동탐사장치(100)를 투입하는 이동탐사장치 투입단계(S200);
상기 이동탐사장치(100)를 전방으로 이동시키면서 보링공(10)의 내부를 촬영하는 보링공 촬영단계(S300);
상기 이동탐사장치(100)로 촬영되는 보링공(10)의 내부를 외부 모니터(200)로 관찰하는 모니터 관찰단계(S400);
상기 모니터(200)로 확인되는 보링공(10)의 내부를 통해 터널 막장면 전방의 지질상태 확인단계(S500)로 이루어지며,
상기 이동탐사장치 투입단계(S200)에서는 상기 이동탐사장치(100)가 이동가능하도록 몸체(101)의 하부에 다수개의 바퀴(105)가 설치되고, 몸체(101)의 양측면부에는 조명(106)이 설치되어 보링공(10)의 내부를 밝혀주며, 몸체(101)의 전면부에는 보링공(10)의 내부를 촬영하도록 카메라(102)가 설치되되, 상기 카메라(102)는 360° 회전되면서 상기 카메라(102)를 상,하,좌,우로 조정이 가능한 헤드(104)에 설치되고,
보링공 촬영단계(S300)에서는 송수신케이블(120)이 이동탐사장치(100)와 이동탐사장치(100)를 조정하기 위한 제어장치(150)와 연결되고, 제어장치(150)는 수신케이블(121)에 의해 모니터(200)와 연결되어, 모니터(200)로 확인하면서 제어장치(150)에서 조정을 하여 이동탐사장치(100)의 구동과 촬영이 가능하며,
상기 이동탐사장치(100)에는 몸체(101)의 전면부 하측에 거리측정장치(107)가 설치되어 보링공(10) 내부의 크랙발생 위치, 지하수 유출 위치, 암반의 풍화대 분포위치를 확인할 수 있고,
상기 보링공(10) 내부의 크랙발생, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포 위치를 확인한 후 보링공(10)의 외측에서 크랙발생, 지하수 유출, 암반의 풍화대 분포 위치에 소형시추공(20)을 천공한 후 소형시추공(20)에 보수제를 주입하여 보수하며,
상기 보수제는 알루미네이트 시멘트 30~50중량%, 벤토나이트 30~50중량%, 메틸셀룰로오즈 3~6중량%, 나프탈렌 술폰산 나트륨염 3~6중량%, 디부틸프탈레이트 5~10중량%로 이루어진 혼합물인것을 특징으로 하는 선대구경 굴착에 의한 터널 지질조사방법. - 삭제
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