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- P-ISSN2233-8292
- E-ISSN2287-4747
- KCI
23권 5호
초록
철도망 구축이 확대되는 추세 속에 도심지나 한강을 통과하기 위해 TBM 굴착공법 적용사례가 증가하고 있다. 특히, 도심지나 한강하저를 통과하는 경우 불량한 지반 및 지하수조건을 조우하게 되며 안정적인 굴진 및 커터교체(Cutter Head Intervention, CHI)를 위해서 그라우팅을 적용하고 있다. 본 논문에서는 TBM 굴착공법을 적용한 철도 터널 시공 시 적용한 그라우팅에 대하여 소개하고자 한다. 특히, CHI를 위해 그라우팅을 수행한 사례에 대한 소개나 분석이 많지 않은 것으로 판단하여 CHI를 위한 그라우팅 범위산정, 수행결과, 고찰 및 제언(Lessons Learned)을 기술하고자 한다. 그라우팅은 막장안정성을 확보하는 목적이 있으며, 작업위치에 따라 지상(수직)그라우팅과 TBM 장비 내에서 수행하는 갱내 그라우팅으로 나눌 수 있다. 갱내그라우팅을 수행한 결과 공기 및 보강효과 측면에서 지상(수직) 그라우팅에 비해 비효율적이라고 판단되어 지상그라우팅으로 계획을 변경하였다. 한강하저 구간의 경우 슬러지 발생으로 인한 환경오염, 주입재 유실 등이 우려되어 고압분사그라우팅을 적용할 수 없었으며 대안으로 수중불분리 주입재를 적용한 저압그라우팅을 적용하였다. 육상구간은 지상 작업부지를 확보할 수 있어 고압분사그라우팅을 적용하였다. 실제 그라우팅을 수행한 결과를 소개함으로써 향후 쉴드 TBM을 적용한 터널 시공 중 CHI 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 공법 및 방법을 결정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
Railway projects have been consistently increasing in Korea. In relation to this trend, the mechanized tunneling using Tunnel Boring Machine (TBM) is preferably applied for mining urban areas and passing under rivers. The TBM tunneling under difficult grounds like mixed faces with high water pressure could require ground improvements for stable TBM advance or safe cutter head intervention (CHI). In this study, pre-grouting works for CHI in Daegok-Sosa railway project are presented in terms of the grouting zone design, the executions and the results, the lessons learned from the experience. It should be mentioned that the grouting from inside TBM was carried out several times and turned out to be inefficient in the project. Therefore, grouting experiences from the surface are highlighted in this study. Jet grouting was implemented on CHI points on land, while permeation grouting off shore in the Han River, which mostly allow to access the cutter head of TBM in free air with stable faces. The results of CHI works have been analyzed and the lesson learned are suggested.
초록
세그먼트 라이닝의 고품질/고강성/고강도화에 따라 세그먼트 라이닝을 터널의 최종 라이닝으로 삼는 경우가 증가하고 있다. 프리캐스트 콘크리트 라이닝은 현장타설 콘크리트에 비해 품질 및 강도가 높다. 역설적으로 이러한 점은 터널 내 화재 시 콘크리트의 손상을 더 크게 하는 요인이 된다. 본 연구에서는 PP 섬유와 같은 합성섬유를 이용한 내화방법에서 섬유함유량에 따라 세그먼트 라이닝의 화재저항성능을 파악하기 위한 시험을 수행하였다. 그 결과, PP섬유 1.5 kg/m3 사용 시 관련 프로젝트에서 요구한 화재저항성능을 확보할 수 있음을 확인하였다. 더불어 유사한 함성섬유인 PET를 사용하였을 경우와 PP섬유의 결과를 비교한 결과, PP섬유가 PET섬유를 사용하였을 경우에 비해 더 좋은 화재저항성능이 나타냄을 알 수 있었다.
Abstract
With the high quality/high stiffness/high strength of segment lining, segment lining is increasingly used as the final lining of the tunnel. Precast concrete lining has higher quality and strength than field concrete. Paradoxically, this contributes to greater damage to concrete in the event of a fire in a tunnel. In this study, tests were conducted to determine the fire resistance performance of segment linings according to fiber content in fire resistance methods using synthetic fibers such as PP fibers. As a result, it was confirmed that fire resistance performance required by the relevant project can be secured when using 1.5 kg/m3 of PP fiber. In addition, comparison of the results of PP fibers with PET, a similar synthetic fiber, showed better fire resistance performance than when PP fibers were used.
초록
터널은 주 ‧ 야간 모두 인공조명을 사용해야 되는 특성으로 인해 에너지 소비가 가장 많이 발생하는 도로 공간으로, 전기요금 절감 등을 위해 기존 터널조명 광원 대비 낮은 소비전력, 장수명의 장점을 갖는 LED램프로 교체 중에 있다. 터널구조물은 공용 중 부속 시설 교체라는 일련의 중장기적이고 지속적인 과정이 수반되므로, 시설물 공용기간 동안의 생애주기비용을 고려해야 사회간접자본의 효율적인 활용을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서 터널 조명광원을 고압나트륨램프에서 LED램프로 교체 시 LCC측면의 절감효과를 정량적으로 분석하였으며, 터널 조명 광원을 LED램프로 교체 시 램프의 수명증대에 의한 교체주기 감소 및 이로 인한 유지관리 비용 감소효과가 매우 큰 것으로 나타났다.
Abstract
Tunnel is the most energy-consuming structure in road due to the characteristic of using artificial lighting during day and night. Therefore, tunnel lights are being replaced by LED lamp that have advantages with respect to low power consumption. The best use of social overhead capital can be expected by considering the life cycle cost, because to tunnel structures are accompanied by a series of medium-to-long-term and continuous processes of replacing auxiliary facilities. In this study, the saving effect by LCC analysis was quantitatively analyzed by replacing tunnel light sources from high-pressure sodium lamps to LED lamps. The effect of reducing the replacement cycle by increasing the life of the lamps and the resulting maintenance cost is very significant, on replacing tunnel lighting light sources with LED lamp.
초록
도로와 철도터널에서는 비상시 대피를 위한 시설이 필수적이며, 제연 및 화재 진압을 위한 설비와 승객의 피난 통로가 그것이다. 장대 병설터널에서는 횡갱을 배치하여 화재 발생 반대편 터널로 대피하도록 계획된다. 병설 쉴드터널에서는 횡갱의 시공을 위해 기 시공된 본선터널의 영구 구조물인 세그먼트 라이닝을 철거하여 원지반을 노출하여야 한다. 현대의 대부분의 쉴드TBM이 막장을 격벽으로 차단한 폐쇄형 쉴드TBM임을 감안할 때, 원지반이 노출되는 횡갱의 시공은 쉴드터널의 시공단계에서 위험도가 높은 과정 중 하나이다. 특히, 지하수위 아래의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공에서는 세그먼트 철거 및 굴착 중 토사지반의 안정성 확보를 위한 차수 및 굴착공법에 대한 면밀한 검토가 요구된다. 본 사례 연구에서는 토사지반에서 대구경 강관추진을 활용한 횡갱 굴착 공법의 시공 중 유의사항을 소개하고 시공 후 계측결과를 분석 하였다. 본 사례 연구에서 소개되는 횡갱 굴착공법은 그라우팅으로 보강된 토사지반에 대구경 강관 추진 후 내부 굴착하는 공법으로써, 두 가지 메커니즘에 의해 토사지반에서 굴착 중 막장의 안정성을 확보한다. 첫 번째는 대구경 강관을 추진하여 막장 전방 토사지반의 전주면을 강관에 의해 선 지보 한다. 두 번째는 대구경 강관 추진으로 내부로 압입된 토사의 Plugging 효과에 의해 막장 전면의 지지효과를 얻을 수 있다. 추진력에 의한 강관의 변형 및 강관의 관통 완료 후 응력 발생 계측결과로부터 대구경 강관 추진에 의한 횡갱 굴착공법이 토사지반에서 충분한 시공성과 안정성을 확보함을 확인하였다. 본 사례 연구의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공공법은 유사한 현장조건에서 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
On the road and rail tunnels, the evacuation pathway and facilities such as smoke-control and fire suppression system are essential in tunnel fire. In the long twin tunnels, the cross-connection tunnel is usually designed to evacuate from the tunnel where the fire broke out to the other tunnel. In twin shield tunnels, the segment lining has to be demolished to construct the cross-connection tunnel. Considering the modern shield TBM is mostly the closed chamber type, the exposure of underground soil induced by removal of steel segment lining is the most danger construction step in the shieldtunnel construction. This case study introduces the excavation method using the thrust of large steel pipe and reviews the measured data after the construction. The large steel pipe thrust method for the cross-connection tunnel can stabilize the excavated face with the two mechanisms. Firstly, the soil in front of excavated face is cylindrically pre-supported by the large steel pipe. Secondly, the excavated face is supported by the plugging effect caused by the soil pressed into the steel pipe. It was reviewed that the large steel pipe thrust method in the cross-connection tunnel is enough to secure the construct ability and stability in soil from the measurement results about the deformation and stress of steel pipe.
초록
도심지에서의 교통인프라 개발이 활발해 지고, 대심도 지하터널을 이용한 도시의 기반시설 확충으로 인하여 기존 운영 되거나 설치된 시설물 또는 구조물 상호 간의 근접시공이 많이 이루어지고 있다. 이에 따라 근접시공으로 인한 시설물 또는 구조물에 미치는 안정성 확보여부는 중요한 이슈가 되고 있으며, 관련법에 의하여 지하터널공사에 따른 지하안전영향 평가를 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 근접시공으로 인한 정거장구조물 의 거동특성을 파악하기 위해 동북선도시철도 터널이 계획된 노선 상부의 지하철 6호선 고려대역 정거장 구조물을 대상으로 신설터널에 의한 기존 구조물에 미치는 안전영향평가를 수행하였다. 이를 위하여 정거장구조물의 안전영역 평가 및 굴착방법에 대한 검토와 3차원 수치해석을 통한 상세검토를 수행하였다. 구조물 손상도 평가, 궤도 틀림 및 기존 구조물과 건물 안정성 평가 결과 근접 터널공사에 따른 기존 정거장 구조물의 안정성은 확보되는 것으로 평가되었다. 본 연구는 도심지 터널공사에서 근접시 공시 기존의 인접구조물에 미치는 영향을 사전에 검토하는 경우 기본적인 기초 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
As the construction of trans infrastructure using the underground tunnel have been rapidly increased, various nearby excavation of existed underground facility including subway structure has been occurred in urban tunnelling. The concern and worry relating to the safety and stability of the existed facility by nearby excavation isbecoming the key issues in urban tunnelling. In this study, it was conducted for existed the subway station structure at Seoul subway line which was closely located in the new Dongbuk urban metro railway to determine the behavior characteristics of station structure according to adjacent tunnel construction. Also, it was reviewed theevaluation of the safety zone and excavation method for subway structure. And after a review of damage evaluation, track irregularities and structural calculation by using a numerical analysis, stability of the subway structure according to nearby tunnelexcavation was evaluated to be secured. This study is expected to be applied as useful reference in advance if you need to review the effects of existed structure according to nearby construction in complex urban tunnelling.
초록
횡류식으로 지하공간의 환기시설을 구축할 때 사용되는 풍도슬래브는 터널의 장대화 및 중차량 통행에 따라 내화성능 확보가 필요하다. 본 연구는 내화재와 슬래브를 일체식으로 제작하는 프리캐스트 내화풍도슬래브를 대상으로, RWS화재시나리오 하에서 내화풍도슬래브를 시공할 때 발생하는 시공조인트부에서의 온도변화를 측정하였다. 그 결과, 시공조인트부의 보강이 없을 경우는 시공조인트부 안쪽의 콘크리트에서 손상이 발생하여 내화재의 손상으로 이어짐을 확인하였다. 반면 시공조인트 내측의 한쪽 면을 내화재로 보강한 경우는 보강이 없을 경우에 비해 3배 이상의 화재저항성능을 보였지만, 보강이 없는 블록에서 콘크리트 및 내화재의 단면손실이 나타났다. 그러나 보강된 블록에서는 손상이 나타나지 않았다.
Abstract
Duct slabs, which are used to build ventilation facilities in underground spaces with transverse ventilation system, need to secure fire resistance according to longitudinal and heavy vehicle traffic of tunnels. This study measured the temperature change at theconstruction joint of the precast fireproof duct slab which integrates fire resistance material and duct slab under the RWS fire scenario. As a result, it was confirmed that if there is no reinforcement of the construction joint, damage will occur in concrete inside the construction joint, leading to damage to the fireproofing layer. On the other hand, when one side of the construction joint was reinforced with fireproofing materials, it showed more than three times the fire resistance performance compared to when there was no reinforcement. At this time, cross-sectional losses of concrete and fireproofing layer were shown in blocks without reinforcement, but no damage was seen in the reinforced blocks.