수갱은 모든 유형의 터널을 건설하고 운영하는 데 중요합니다. 이를 통해서만 승객이 지하 철도 터널 접근을 포함한 모든 지상 표면에서 터널 레벨까지 접근할 수 있습니다. 배수 터널과 배수로 및 배수 축을 비롯해 홍수 조절 터널과 댐을 위한 입구 및 출구 구조물에 사용됩니다. 수갱은 고속도로, 대량 수송 수단 및 기차 터널에서 환기 기능도 제공합니다.
수갱은 일반적으로 구조적 효율성을 위해 원형 또는 타원형이지만, 특정한 수갱에는 더 복잡한 모양이 적합할 수 있습니다. 수갱은 제작 기간 및 사용 수명 전반에 걸쳐 측면 압력을 견디도록 설계되어 있습니다. 여기에는 물, 흙, 암석의 압력이 포함됩니다.
흙, 물, 그리고 암석 압력의 균형 맞추기
지하에서의 수압은 깊이에 따라 선형적으로 변화하는 것으로 가정합니다. 그러나 이 규칙은 축이 피압수선을 통과할 때는 적용되지 않습니다. 마찬가지로, 지면 압력은 대개 깊이에 따라 선형적으로 변화하는 것으로 가정되지만, 토양의 깊은 축에 대해서는 종종 제한 압력이 가정됩니다. 수갱 설계를 위한 암석 압력은 암석 구조에 기초하여 개발되었습니다.
지면 압력과 수압은 수갱 둘레에 균일한 것으로 간주되는 반면, 암석 압력은 다를 수 있습니다. 균일한 접지 및 수압으로 인해 수갱 라이닝에서 균일한 압축력이 발생합니다. 수갱 주변에 작용하는 다양한 암석 하중으로 인해 휘는 곳이 발생하게 됩니다. 하중 이심률과 관련된 부분은 지면에 시공된 축에 가정하는 경우가 많습니다.
암석에서 출토된 수갱은 용접 와이어 직물 또는 숏 크리트(스프레이 콘크리트)의 형태로 암석 보강재 및 암석 표면 보호를 통해 시공하는 동안 지지합니다. 이러한 건설 지원은 대개 영구적인 지원을 제공하는 것으로 간주하지는 않습니다. 이중 방식으로 암석 보강을 설치할 경우 영구적인 것으로 간주할 수 있으며, 그 경우 최종 수갱 라이닝은 수압만을 위해 설계될 수 있습니다. 그러나 이중 방식으로 암석 보강을 설치하면 굴착 진행이 지연되고 전체 건설 비용이 증가할 수 있습니다.
수갱 구조
일반적으로 수갱은 기존의 수직 굴 굴착 방법을 사용하여 지표면에서 아래로 제작합니다. 그러나, 암석 터널 공사의 경우, 일차 건설 접근에 사용되지 않는 축은 시추를 이용하여 시공할 수 있습니다. 승갱 굴착 작업에서는 지상에서 터널 깊이까지 파일럿 홀을 뚫습니다. 그런 다음, 리이머를 사용하여 수갱을 최종 치수까지 굴착합니다.
시공 중에 토양에서 굴착 된 수갱을 지지하기 위해 여러 가지 방법이 사용됩니다. 일부 지원 시스템은 굴착이 시작되기 전에 지면에서 설치됩니다. 다른 것들은 굴착과 동시에 설치됩니다.
보조 수갱 구조
일부 형태의 지지물은 강철 시트 파일, 슬러리 벽, 제트 그라우트 벽, 세컨트 파일 벽 및 지상 고정을 포함하여 굴착이 시작되기 전에 지면에서부터 설치됩니다. 다른 부문별 라이닝 지지 시스템은 강철 라이너 플레이트, 연성 철 세그먼트 및 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 포함한 굴착과 동시에 설치됩니다.
이러한 발굴 지원의 하이브리드 형태는 솔져 파일과 래깅입니다. 이 방법에서는 솔져 파일을 굴착에 앞서 설치하고, 목재 또는 콘크리트 래깅을 굴착과 동시에 설치합니다. 종종 세그멘트 라이닝이나 솔져 파일 및 래깅 시공을 사용할 경우 탈수가 필요합니다.
특정 샤프트 용도의 경우, 연성 철 세그먼트 및 프리 캐스트 콘크리트 세그먼트를 최종 라이닝으로 사용할 수 있습니다. 다른 굴착 지원 방법이 사용하는 경우, 일반적으로 현장 콘크리트 최종 라이닝이 필요합니다. 어떤 경우에는 캐스트 콘크리트 라이닝 대신 샷 크리트 (스프레이 콘크리트) 라이닝을 사용할 수도 있습니다.
WSP의 실천
워싱턴 DC에서 WSP는 DC Water’s Clean Rivers프로젝트의 일환으로 침수를 방지하기 위해 건설된 폭풍 저수 터널인 1번가 터널의 설계 및 시공 팀의 일원이었습니다. 폭풍이 치는 동안 FST는 2,800 피트의 터널과 4 개의 샤프트에 800만 갤런의 하수도 오버 플로우 (CSO)를 저장합니다. 폭풍우가 가라앉았을 때, 로드 아일랜드 애비뉴에 위치한 펌프장을 이용하여 빗물을 얕은 하수도 시스템으로 올리도록 펌프질합니다. 이 프로젝트에서는 샤프트, 통기 통동 및 통기 통동-터널 접합부에 대한 굴착 지원을 위해 중앙식 동결 장치를 사용하는 것이 처음이었다. 세 개의 위성 기지에 염수를 공급하기 위해 골목을 따라 배수로가 건설되었습니다.
