Abstract
Shield method is the tunnel boring method that propels a steel cylinder in the ground and excavates tunnels at once. After Marc Isambard Brunel started using the method for the Thames Riverbed Tunnel excavation in London, many kinds of TBM (Tunnel Boring Machine) developed and applied for the construction of road, railway, electricity channel, pipeline, etc. In comparison with NATM concept that allows to observe ground condition and copes with difficulty. The machine selected before starting construction is not able to be changed during construction in shield TBM. Therefore the machine should be designed based on the ground survey result and experiment, so that the tunnel might be excavated effectively by controlling penetration speed, excavation depth and cutter head speed according to the ground condition change. This research was conducted to estimate penetration depth, excavate speed, wear of disc cutter on Boondang Railway of the Han Riverbed Tunnel ground condition by TBM performance prediction models such as NTNU, $Q_{TBM}$, Total Hardness, KICT-SNU and compare the estimated value with the field data. The estimation method is also used to analyze the reason of poor excavation efficiency at south bound tunnel.
쉴드공법은 막장을 굴착함과 동시에 원통형 강재를 지반속에 추진시켜 터널을 축조하는 공법이다. 1818년 마크 브루넬이 런던의 템즈강 하저 굴착공사에 처음 사용한 이래 지반조건에 따른 다양한 쉴드 TBM이 개발되어 도로, 지하철, 전력구, 상하수도 등에 널리 활용되고 있다. 막장상태를 수시로 관찰하며 지반변화에 빠르게 대처할 수 있는 NATM 공법과 달리, 쉴드 공법은 굴진이 시작되면 장비 교체가 거의 불가능하다. 따라서 지반조사 및 실내시험 결과에 따라 적절한 장비를 설계하고, 막장상태에 따라 압입깊이, 커터헤드 회전속도 등을 효율적으로 관리하여 장비의 성능을 최대한 활용하여 굴착공사를 수행해야 한다. 본 연구에서는 분당선 한강하저터널의 지반조건을 NTNU, $Q_{TBM}$, 합경도, KICT-SNU 등의 모델에 적용하여 굴진성능을 예측하고, 실시공 굴진자료와 비교 분석하여 예측모델의 적용성을 검토하였으며, 한강하저터널 하행선의 굴진성능 저하원인을 분석하였다.