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1장 공사개요
2장 설계 및 시공
3장 결론 및 전망
4장 기타
5장 첨부
대구경 실드공법의 풍화암층 굴착 시공사례
(일본국영철도(jr)하다카역~후쿠오카 국제공항 건설공사)
1.공사개요
1.1 공사현황
후쿠오카(福岡市)시 고속철도 1호선 하카다(搏多)/후쿠오카공항간 건설공사는 큐우슈우(九州) 지상의 현관이라 할 수 있는 jr(일본국영철도) 하카다역과 하늘의 현관이라 할 후쿠오카 국제공항을 잇는 연장 약 3.1km의 건설공사이다.
그 중 실드공법으로 시공한 1.84km는 그림-1에서 볼 수 있듯이 빌딩, 학교 등이 위치하는 百年橋거리에서 시작되어, 百年橋거리에서 동쪽으로 나아가 도시고속도로 2호선과 교차한 후 사유지 안으로 r600m로 진입하고 공항 활주로를 우회하여 공항 제2터미널 북쪽방향의 공항 주기장(駐機場)에서 끝난다.
이 글은 실드구간의 거의 중앙부에 위치하는 에노키다 중간환기구에서 서쪽방향으로 진행하여 토우히에(東北惠)역에 접속하는 에노키다 서쪽 공구에 대한 것이다.
1.2 지질개요
공사장소는 후쿠오카평야 북동부에 위치하고 있으며 당 공구의 지층은 그림-2에 보이듯이 전체적으로 거의 수평하게 분포하고 있고 백악기의 화강암층을 기반으로 하여 그 상부에 제 4기 홍적세의 사질토층, 충적세의 사질토층, 그리고 표토로 대별된다.
이 중 화강암층은 전반적으로 풍화변질에 의해 마사토로 변하였고 n값은 대부분이 50이상으로 비교적 단단하게 적층되어 있으며 투수계수는 10^4cm/sec, 지하수위는 gl-1～-2m로 되어 있다.이 중 실드기는 대부분이 마사토 사이를 통과하며 도달갱까지의 200m구간에는 상부에 홍적사질토층이 출현한다.
2.설계 및 시공
2.1 공사개요
2.1.1 입갱
입갱은 장래에 중간환기구, 펌프실, 변전소로 이용되며, 구조로서는 연속지중벽(t700mm)을 토류벽으로 하여 안쪽에 구체콘크리트(t500mm)를 구축한 합벽구조로 길이 51.6m, 폭 14.6m, 높이 27.45m인 것을 2분할하여 그 한쪽(토우히에역 쪽)을 시공하는 것이다.
2.1.2 보조공법
2.1.2.1 발진방호공
(1) 동결공 : 이수가압식 실드기가 입갱으로부터 발진할 즈음에 쉬트파일을 잘라내고, 실드기를 진입시키는 등 발진준비작업에 대한 방호공으로 풍화 화강암에 대한 적응성, 발진방호의 확실성 때문에 동결공을 선정했다.동결공(brine방식 : 냉매가 소금물)은 입갱의 연속지중벽 바깥쪽에 동토벽을 조성했다.
(2) 약액주입공(이중관복합주입) : 입갱굴착에 따라 입갱주변지층에 이완이 생기면 크라운부(실드기 상단)의 붕괴를 억제할 목적으로 크라운부에 약액주입을 했다.주입재로서는 장소가 풍화화강암층이라서 곳곳에 지하수 물길이 있겠으나 투수계수가 비교적 낮고, 지층의 n값이 50이상으로 누층되어 있으므로 맥을 따라 가르고 주입하는 것이 어려우므로 침투주입을 위해 용액형을 사용하기로 했다.
2.1.2.2 도달갱의 방호공
초고압 분사주입공 : 실드기가 도달갱에 다 왔을 때는 이수압을 천천히 내려주어야 하므로 막장의 안정, 자립 및 지수, 또 지상구조물과 도로의 침하방지를 목적으로 초고압분사 주입공법 중 컬럼제트 그라우팅(cloumm-jet grouting)공법을 사용했다.
2.1.3 실드기계
이 기기는 10.2m의 대단면 이수가압식 실드기로 풍화화강암층을 굴진하는 것이기 때문에 고도의 신뢰성 확보를 기본이념으로 했다.계획에 있어서 유의했던 점과 기기의 주요구조는 다음과 같다.
2.1.3.1 계획시의 유의점
(1) 고부하에의 대응
(2) 마모대책
(3) 모암(母岩)에 대한 대비
(4) 점성토의 부착에 대비한 대책
2.1.3.2 실드기의 주요구조
(1) 실드기계 : 실드기계는 외경 d10.2m, 길이 l9.0m이고 스티어링비(l/d)는 0.88이 된다.
(2) 추력 : 장비추력은 한쪽을 미는데 따른 여유 및 정지 후의 재 기동을 고려하여 계산치의 1.5～2배에 상당하기 때문에 p9,900tf로 하고 이 때의 막장면적당 추력은 121tf/㎡가 된다. (이하 생략)
