본 기술은 지중에 묻은 이중관 동결파이프의 내관으로 냉매를 넣어 외관에서 지반과 열교환시키고, 외관 바깥에 일정 간격으로 열차단 부착부와 열차단 부재를 붙여 원하는 방향으로만 동결체가 자라도록 한 가변형 동결관 구조체와 그 인공동결공법입니다.
연약지반이나 대수 모래층에 동결벽체를 만드는 인공동결공법은 안전성은 뛰어나지만 벽체 생성과 유지 비용이 비싸고 주변 지형의 영향을 많이 받는 공법이었습니다. 동결관 외면에 돌출부재를 달아 냉매 체류시간을 늘린 기존 기술은 앞으로 굴착해야 할 영역까지 과동결시켜 굴착효율을 떨어뜨리고, 불필요한 영역을 얼리는 데 냉매를 낭비하는 문제가 있었습니다.
본 기술은 냉매 탱크와 공급펌프로 내관에 냉매를 넣고, 외관에 머무는 냉매의 온도를 측정해 설정온도보다 낮으면 배출 밸브를 닫아 냉매를 계속 체류시키고 높아지면 밸브를 열어 대기로 내보내도록 구성됩니다. 동결 측정부가 동결체의 온도와 두께를 데이터화하면 동결 유지 밸브가 내관 주입량을 조절해 두께를 유지하며, 동결관은 오스테나이트계 스테인리스강관, 냉매는 액화질소를 사용합니다. 도심 지하철 터널과 수직구 굴착, 연약지반 지하 공동구 차수, 대수층 내 긴급 굴착 공사에 적용될 수 있어 굴착 쪽 과동결을 막아 굴착 장비 효율을 지키고 다 쓴 냉매만 골라 배출해 액화질소 소비량을 줄일 수 있습니다.
본 발명은 국토교통과학기술진흥원의 설계 및 시공 단계에서의 리스크 관리 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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