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제안 방법
- )를 이용하였다. 당 구간의 지형을 MIDAS/TGM을 통하여 그대로 모사하였고 해 석영 역은 측방 3D이상, 하부 3D 이상, 상부는 지표면으로 설정하였다. 해석에 사용된 elements 지반과 콘크리트는 solid element, 숏크리트는 extract element를 이용한 plate element, 록볼트와 강관다단 그라우팅은 embedded truss element# 사용하였다 (그림 4 참조).
- 따라서 당 구간의 적용공법으로 표 3과 같이 저토피 구간에도 시공실적이 많고 공정이 비교적 간단하며 공사비가 타 공법에 비하여 경제적인 대구경 깅관다단 그라우팅 공법을 선정하였고 특히, 구조물의 중요도를 고려할 때, 대구경 강관다단 그라우팅14, L2m, 싱반 180, 4span)이 저토피 구간 33m에 시공되도록 설계하였다.
- 이들 방법 중 당 현장에는 표 4와 같이 안정성이 가장 우수한 상부 콘크리트 보강공법을 적용하였다. 또한 콘크리트와 지반을 일체화시키기 위하여 상부 콘크리트 타설 전에 록 볼트@=25, L=0.8m지반근입 0.5m, 종, 횡 C.T.C. 1.5m) 를 시공하고 이를 종 방향 및 횡 방향으로 연결한 후 콘크리트를 타설하도록 설계하였다.
- 선정된 보강공법의 안정성을 검증하기 위하여 3차원 전산해석을 실시하였고 시공 시 안정성 확보를 위하여 선진수평보링, TSP 탐사, 천공 시 bit 굴진율 체크 등을 계획하였다.
- 송학터널 저토피 구간의 최소 토피고는 0.81m로 원 설계에서는 NATM 터널 굴착 대신 개착공법을 적용하였다. 그러나 당 구간에 진입하기 위해서는 폭 3m 도로 의약 70여호 민가를 통과해야 하므로 극심한 민원이 예상되어 민원을 최소화 하며 시공성을 확보할 수 있는 공법이 요구되었다.
- 검토되었다. 이중 대구경 강관다단 그라우팅 공법은 당 현장과 같은저토피 구간에도 시공실적이 많고 공사비가 상대적으로 저렴하므로 당 구간에는 강관다단 그라우팅 (=114, L=12m) 4 span을 상반 180° 에 시공하고 저토피 상부에 록 볼트@=25, L=0.8m, 종, 횡 C.T.C. 1.5m) 시공 후 콘크리트를 타설(최대높이 2m)하여 터널을 굴착하는 것으로 설계하였다.
- 해석에 사용된 elements 지반과 콘크리트는 solid element, 숏크리트는 extract element를 이용한 plate element, 록볼트와 강관다단 그라우팅은 embedded truss element# 사용하였다 (그림 4 참조). 지반은 시추조사 결과를 바탕으로 붕적층과 하부의 경암층으로 구분하였고 상부 지표면의 경계조건은 지유면, 측면은 수평변위&축 및 y축 변위) 구속, 하부는 수직 변위(z축 변위)를 구속하였다. 극 저토피 구간의 강관 다단 그라우팅 시 가압에 의한 상부보강 콘크리트의 균열 또는 파괴가 예상되어 시공 시 과도한 가압을 실시하지 않을 예정이므로 해석 시에도 그라우팅에 의한 지반개량을 고려하지 않고 강관의 강성만을 고려하였다.
대상 데이터
- 태백선 제천~쌍용!공구 현장은 제천시에서 입석리까지 총 연장 14.29 km의 복선전철 건설공사 현장으로 본선 터널 3개(송학터널 5, 985m, 두학터널 460m, 시곡터널 300m), 사갱 3개(L=l, 475m)와 본선교량 8개 (L=2, 267m), 정거장 2개(제천, 입석리)로 이루어져 있다.
- 보강공법을 적용하여야 한다. 본 사례는 이 중 하나인 극 저토피 구간에 시공될 NATM 터널의 설계 및 안정성 해석 사례로, 산악 및 도심지의 저토피 터널부는 상기의 이유로 터널 붕락 사례가 다수 보고되고 있어 설계 및 시공에 주의가 요구된다.
- 당 구간의 지형을 MIDAS/TGM을 통하여 그대로 모사하였고 해 석영 역은 측방 3D이상, 하부 3D 이상, 상부는 지표면으로 설정하였다. 해석에 사용된 elements 지반과 콘크리트는 solid element, 숏크리트는 extract element를 이용한 plate element, 록볼트와 강관다단 그라우팅은 embedded truss element# 사용하였다 (그림 4 참조). 지반은 시추조사 결과를 바탕으로 붕적층과 하부의 경암층으로 구분하였고 상부 지표면의 경계조건은 지유면, 측면은 수평변위&축 및 y축 변위) 구속, 하부는 수직 변위(z축 변위)를 구속하였다.
- 극 저토피 구간의 강관 다단 그라우팅 시 가압에 의한 상부보강 콘크리트의 균열 또는 파괴가 예상되어 시공 시 과도한 가압을 실시하지 않을 예정이므로 해석 시에도 그라우팅에 의한 지반개량을 고려하지 않고 강관의 강성만을 고려하였다. 해석에 사용된 지반 및 지보재 정수는 터널해석보고서(2004) 에 근거하여 표 5 및 표 6과 같이 산정하였고 시공단계 (construction stage, C/S)는 그림 5오+ 같이 Type II~ Type VI-1 까지 총 172 단계이다.
데이터처리
- 변경공법 적용에 대한 전산해석을 3차원 유한요소 해석 프로그램인 MTDAS/G1S(2OO6)를 이용하였다. 당 구간의 지형을 MIDAS/TGM을 통하여 그대로 모사하였고 해 석영 역은 측방 3D이상, 하부 3D 이상, 상부는 지표면으로 설정하였다.
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