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저탄소 녹색성장이 대두되면서 철도의 관심이 고조되고 있는 가운데 서울은 물론 지방에서도 지하철의 건설이 증가하고 있다. 근래에는 기존에 시공된 지하철 터널 등과 상·하부로 근접 교차하는 지하구조물의 시공사례가 급증하고 있으며, 기존 구조물의 안전성을 확보하기 위해서 과다한 공사비와 사고시 큰 피해를 유발할 가능성이 많아지고 있다. 기존 지하철 하부통과 공법으로 언더피닝 공법이 많이 이용되고 있으나, 공사비 및 공사기간 등 많은 문제점이 지적되고 있다. 언더피닝 공법은 굴착과 함께 말뚝을 계속적으로 이어내리는 공법이 일반적이나, 이번에 연구한 ...

저탄소 녹색성장이 대두되면서 철도의 관심이 고조되고 있는 가운데 서울은 물론 지방에서도 지하철의 건설이 증가하고 있다. 근래에는 기존에 시공된 지하철 터널 등과 상·하부로 근접 교차하는 지하구조물의 시공사례가 급증하고 있으며, 기존 구조물의 안전성을 확보하기 위해서 과다한 공사비와 사고시 큰 피해를 유발할 가능성이 많아지고 있다. 기존 지하철 하부통과 공법으로 언더피닝 공법이 많이 이용되고 있으나, 공사비 및 공사기간 등 많은 문제점이 지적되고 있다. 언더피닝 공법은 굴착과 함께 말뚝을 계속적으로 이어내리는 공법이 일반적이나, 이번에 연구한 가교형 받침 공법은 기존 공법에 비하여 지지말뚝의 이음없이 천공 후 지지층까지 한 번에 근입시키는 공법으로 개선하였다. 이로 인하여 기존 BOX 구조물의 처짐을 최소화하여 안정성을 확보하고, 시공기간을 단축할 수 있으며, 안전성 및 시공성이 기존의 언더피닝 공법에 비하여 유리하고 경제성면에서도 많은 효과를 거둘 수 있었다. 실제 시공시 기존 구조물의 안정성을 검증하기 위하여 설계시 말뚝이 받는 하중과 계측결과를 비교하였다. 설계값과 계측값에는 많은 차이가 있었으며, 설계에서의 말뚝이 받는 하중은 모든 말뚝에서 일괄적으로 나타나고 있는 반면, 계측값은 먼저 시공한 중앙부 말뚝이 받는 하중과 나중에 시공한 좌·우측부 말뚝이 받는 하중이 2.1배 이상 차이가 남을 알 수 있었으며, 말뚝이 받는 하중은 지반영향 및 굴착순서에 영향을 받음을 알 수 있었다. 이를 통하여 시공순서 및 지반조건을 고려한 수치해석이 필요함을 확인하였다. 시공순서 및 지반조건을 고려한 수치해석 결과를 계측값과 비교하면 굴착이 제일 먼저 진행된 중앙부에서는 수치해석값과 계측값이 거의 일치하였으며, 좌․우측부에서는 93% 일치하였다. 이를 통하여 말뚝이 받는 하중은 지반영향 및 굴착순서에 영향을 크게 받음을 검증할 수 있었으며, 향후 지하철 공사 중 하부 통과 방안으로 가교형 받침 공법을 적용할 경우에는 시공순서를 반영한 수치해석적 검토가 필요함을 알 수 있었다. 지하철이 운행 중인 기존 BOX구조물은 언더피닝을 위하여 상부토피가 제거되어야 하며, 이 경우 BOX 구조물 및 선로의 상향변위가 발생함을 계측결과에서 확인하였다. 이는 상부하중 제거에 따른 지반의 상향변위로 인해 발생하는 것으로서 이를 수치해석적으로 검증하였으며, 상향변위의 발생량은 BOX 구조물 하부 지반보강 유·무에 따라 발생량이 최대 136% 정도 차이가 남을 확인하였다. 따라서 교량형 받침 공법에 의한 언더피닝시, 열차운행 안정성 확보를 위한 지반보강 필요성을 본 논문을 통하여 재확인하였다. 또한 본 연구대상 구조물은 열차가 운행 중인 BOX구조물을 가받침 하는 공법임에 따라 열차의 진동하중에 의한 공진형상 발생여부를 확인하여 본 가받침 공법 적용시 공진여부를 확인하였다. 지하철 운행조건에서는 20~100km/h의 속도대역에서 공진이 발생하지 않았으나, 고속철도인 KTX의 경우 220~230km/h의 속도대역에서 공진의 영향이 발생하여, 특정 속도에 대해서는 공진위험성을 저감하기 위한 속도제한이 필요함을 파악하였다.