터널에서 3차원 복합 배수망의 적용 분야는 무엇인가요?

터널 공학에서 배수 시스템은 매우 중요합니다. 3차원 복합 배수망은 터널 공학에서 흔히 사용되는 배수 재료입니다. 그렇다면 터널에서 이 재료는 어떻게 적용될까요?

I. 3차원 복합 배수망의 기술적 특성

3차원 복합 배수망은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 만들어진 3차원 플라스틱 메쉬 코어와 양면 접착된 투수성 지오텍스타일의 복합체입니다. 코어 구조는 수직 리브와 상하 횡방향 지지 리브로 형성된 배수 채널로, 안정적인 지지 시스템을 제공합니다. 따라서 다음과 같은 세 가지 주요 기술적 장점을 가지고 있습니다.

1. 효율적인 배수 능력: 투수량은 2500m/d에 달하며, 이는 1m 두께의 자갈층의 배수 효과와 동일하여 터널 내 침투수를 신속하게 배수할 수 있습니다.

2. 고압 저항성: 3000kPa의 고압 하중을 장시간 견딜 수 있으며, 메쉬 코어 두께는 5~8mm이고 인장 강도는 ≥36.5kN/m로 복잡한 지질 조건에서도 안정적인 작동을 보장합니다.

3. 종합적인 보호 기능: 여과 방지, 통기성 및 기초 보강 기능을 갖추고 있어 "여과 방지-배수-보호"의 통합 보호 시스템을 형성합니다.

II. 터널 공학의 네 가지 주요 응용 시나리오

1. 라이닝 뒤쪽의 배수층

터널 라이닝 뒤쪽에 지하수가 축적되면 수압이 쉽게 발생하여 누수 및 구조적 손상으로 이어질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 라이닝과 주변 암반 사이에 3차원 복합 배수망을 설치하여 산에서 스며드는 물을 측면 배수로로 유도하는 종방향 배수 채널을 형성합니다.

2. 역아치형 배수 시스템

역아치 구조는 물 고임으로 인한 동결 융기 변형에 취약합니다. 3차원 복합 배수망은 자갈층과 함께 사용하여 지하수를 신속하게 배수합니다. 이 3차원 구조는 모세관수의 상승을 차단하고 겨울철 동결 융기 피해를 예방할 수 있습니다.

3. 측벽 배수층

주변 암반이 약한 터널에서는 측벽의 누수로 인해 지지 구조물이 불안정해지기 쉽습니다. 측벽 배수층으로 사용되는 3차원 복합 배수망은 누수를 효과적으로 배출할 뿐만 아니라 높은 인장 강도를 통해 주변 암반의 변형을 억제합니다. 시험 결과에 따르면 이 소재의 전단 강도는 기존 소재보다 40% 높아 측벽의 안정성을 확보할 수 있습니다.

4. 터널 입구 배수 전환층

터널 입구는 지표수 침투로 인해 붕괴될 위험이 있습니다. 3차원 복합 배수망은 터널 입구 라이닝 뒤에 설치되어 배수 전환층을 형성하고 지표수를 배수로로 유도합니다. 이 배수망은 내식성이 뛰어나 산성 지하수 침식에 강하고 장기적인 안정성을 보장합니다.

III. 시공 시 고려 사항 및 품질 관리

1. 시공 방향 제어: 배수 채널이 물의 흐름 방향과 일치하도록 자재 롤의 길이 방향은 터널 축에 수직이어야 합니다.

2. 연결부 처리: 버클 또는 용접 기술을 사용하여 고정하고, 겹치는 길이는 15cm 이상이며, 0.3m마다 U자형 못이나 폴리머 벨트를 사용하여 연결합니다.

3. 되메우기 보호: 되메우기는 시공 후 48시간 이내에 완료해야 하며, 되메우기 재료의 최대 입자 크기는 6cm 이하이어야 하고, 메쉬 코어 구조의 손상을 방지하기 위해 가벼운 기계적 다짐을 사용해야 합니다.