[국내논문]표준단면을 이용한 터널 공사비 예측모델 개발 (I) - 공사비 영향요인 분석 - Tunnel Cost Estimating Model Based on Standard Section and Cost Variance Index (I) - Analysis Of Critical Cost Factors -원문보기
본 연구는 터널공사를 대상으로 사업 초기단계에서 터널공사의 설계 대안에 대한 공사비를 신속히 추정하고, 사업이 진행되면서 상황변화에 따른 사업비 측면에서의 영향을 파악할 수 있도록 함으로써, 적정한 의사결정을 지원하기 위한 개략적 터널공사비 추정모델 제시를 목적으로 한다. 이를 위해 터널공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 공사비 영향요인별 공사비 변화의 정도를 분석하였다. 공사비 영향요인은 천공방식, 굴착방법, 기폭장치, 적재장비 용량, 버력의 단위중량 및 토량환산계수, 터널 연장을 포함하는 7개의 요인을 대상으로 하여 각 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 크기를 분석하였다. 분석결과는 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 필요한 공사비 추정모델의 구축을 위한 기초정보를 제공할 것으로 기대된다.
본 연구는 터널공사를 대상으로 사업 초기단계에서 터널공사의 설계 대안에 대한 공사비를 신속히 추정하고, 사업이 진행되면서 상황변화에 따른 사업비 측면에서의 영향을 파악할 수 있도록 함으로써, 적정한 의사결정을 지원하기 위한 개략적 터널공사비 추정모델 제시를 목적으로 한다. 이를 위해 터널공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 공사비 영향요인별 공사비 변화의 정도를 분석하였다. 공사비 영향요인은 천공방식, 굴착방법, 기폭장치, 적재장비 용량, 버력의 단위중량 및 토량환산계수, 터널 연장을 포함하는 7개의 요인을 대상으로 하여 각 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 크기를 분석하였다. 분석결과는 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 필요한 공사비 추정모델의 구축을 위한 기초정보를 제공할 것으로 기대된다.
The objective of this paper is to provide an approximate cost estimating model for tunnel that can be utilized both in quick construction cost estimating for design alternatives, and in evaluating efficiently the cost effects according to the environmental changes during design and construction stag...
The objective of this paper is to provide an approximate cost estimating model for tunnel that can be utilized both in quick construction cost estimating for design alternatives, and in evaluating efficiently the cost effects according to the environmental changes during design and construction stage. To meet this requirement, this study analyzes critical cost factors influencing tunnel construction costs. The cost factors include 7 elements such as rock drilling method, advancing method, type of detonator, loader capacity, unit weight and soil volume change factor, length of tunnel. This paper investigates the cost variance according to the change of the cost factors. The result is expected to be used in formulating approximate tunnel cost estimating model.
The objective of this paper is to provide an approximate cost estimating model for tunnel that can be utilized both in quick construction cost estimating for design alternatives, and in evaluating efficiently the cost effects according to the environmental changes during design and construction stage. To meet this requirement, this study analyzes critical cost factors influencing tunnel construction costs. The cost factors include 7 elements such as rock drilling method, advancing method, type of detonator, loader capacity, unit weight and soil volume change factor, length of tunnel. This paper investigates the cost variance according to the change of the cost factors. The result is expected to be used in formulating approximate tunnel cost estimating model.
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문제 정의
사업 초기단계에서 설계 대안에 대한 공사비를 신속히 추정하고, 사업이 진행되면서 상황변화에 따른 사업비 측면에서의 영향을 효율적으로 파악할 수 있도록 함으로써, 적정한 의사결정을 지원하기 위한 개략적인 공사비 추정모델을 필요로 한다. 본 연구에서는 터널공사를 대상으로 공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 공사비 영향요인별 공사비 변화의 정도를 분석함으로써 터널 개략공사비 추정모델 구축의 기초연구를 수행하고자 한다. 이를 통해 기획단계에서는 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계를 진행하면서 설계대안에 대한 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비 영향평가를 지원하고자 한다.
이에 따라 설계실무에서 설계변경이 발생하거나 다양한 공법을 검토하는 경우 이와 관련된 자료의 부족으로 각 공법들이 공사비와 공기에 미치는 영향을 예측하는데 많은 인력과 시간의 투입을 필요로 하고 있다. 따라서 본 연구에서는 터널 공사비의 구성을 분석하고 터널 공사비에 영향을 미치는 다양한 요인들을 정량적으로 분석하여 설계 및 시공시 공법선정과 설계대안평가에 있어 효율적인 의사결정을 지원할 수 있는 정보예측모델의 구축을 위한 기초연구를 제공하고자 한다.
건설표준품셈에 의하면 표 5에서 보는 바와 같이 점보드릴은 착암기에 비하여 천공속도는 빠르나 장비가격 및 시간당 사용료는 4배 가까이 됨을 알 수 있다. 따라서 본 절에서는 점보드릴에 의한 기계화천공과 착암기에 의한 인력천공이 터널 공사비에 미치는 영향을 분석하였다.
따라서 버력의 단위중량 γt과 토량환산계수 L는 공사비에 영향을 미치는 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 암버력의 단위중량과 토량환산계수의 변화가 공사비에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 단위중량과 토량환산계수의 각 평균치, 최대치, 최소치를 조합하여 적용하였을 경우의 공사비를 산출하고 비교 분석하였다.
또한 설계 및 시공경험의 축적과 터널기술의 발달로 최근 장대터널이 많이 건설되고 있고 향후에도 지속적인 출현이 예상된다. 따라서 터널연장이 공사비에 미치는 영향을 분석 하여 선형 결정과 터널연장 결정의 참고자료를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 터널공사의 수행에 있어 공사비의 기본구성과 공사비에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 공사비에 영향을 줄 수 있는 요인 7가지에 대하여 그것들의 변화에 따라 공사비에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 통하여 지속적인 증가와 장대화 추세를 보이고 있는 터널의 건설공사에 있어 설계와 시공시 공법 선정과 설계변경 등에서의 의사결정에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다.
본 연구에서는 터널공사의 수행에 있어 공사비의 기본구성과 공사비에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 공사비에 영향을 줄 수 있는 요인 7가지에 대하여 그것들의 변화에 따라 공사비에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 통하여 지속적인 증가와 장대화 추세를 보이고 있는 터널의 건설공사에 있어 설계와 시공시 공법 선정과 설계변경 등에서의 의사결정에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 일반적 형태의 철도 분야 NATM터널을 모델로 수행한 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다.
가설 설정
7. 터널연장 증감에 따라 운반거리의 증감과 장대터널할증의 변화에 의한 터널공사비 변동은 터널연장 1,000m를 기준으로 증감율의 변곡점이 발생하고, 이는 일방향 터널연장이 500m를 초과하면서 장대터널할증이 적용되기 때문이다. 터널연장 1,000m 이하 구간은 100m당 터널공사비 증감율이 약 0.
제안 방법
이중 공기 및 공사비에서 차지하는 비중이 가장 크며 다양한 공법이 적용될 수 있는 토공 및 지보공을 주요 연구범위로 하였다. 특히 굴착공법, 굴착방법, 천공방식, 버력 상차장비인 로더의 장비용량, 버력의 단위중량과 토량환산계수, 소모자재 중 발파방식을 결정하는 뇌관의 종류와 함께 터널 연장을 포함하여 총 7개 요인을 분석한다.
각 공사비 영향요인별 공사비 비교의 기준으로 모델터널을 설정하였다. 모델터널의 표준단면과 표준지보패턴, 그리고 세부 적용공법은 표 1과 같이 가장 일반적인 형태를 기준으로 하였다.
모델터널의 표준단면과 표준지보패턴, 그리고 세부 적용공법은 표 1과 같이 가장 일반적인 형태를 기준으로 하였다. 터널연장은 문헌조사와 장대터널 증가 추세를 감안하여 연장 L=1,000m로 하고, 양방향 굴착을 기본으로 하였다. 그림 1은 지보패턴별 표준단면의 예를 보여주며, 표 2는 지보패턴별 기본특성을 보여준다.
각 지보패턴별 표준단면에 대한 M당 단위수량을 산출하고 적용연장을 곱하여 총괄수량을 집계하였다. 수량산출 및 단가산정의 주요 기준은 실적단가(2006년 상반기)를 기본으로 하고 실적단가가 없는 항목은 원가계산에 의한 단가산출방식을 적용하였다.
각 지보패턴별 표준단면에 대한 M당 단위수량을 산출하고 적용연장을 곱하여 총괄수량을 집계하였다. 수량산출 및 단가산정의 주요 기준은 실적단가(2006년 상반기)를 기본으로 하고 실적단가가 없는 항목은 원가계산에 의한 단가산출방식을 적용하였다. 근거자료는 건설표준품셈(한국건설기술연구원 2007), 철도공사 수량 및 단가산출 기준(한국철도시설 공단 2005), 국도건설공사 설계실무 요령(건설교통부, 2005)을 이용하였다.
그 외 모호한 내용에 대해서는 실제 과업에 적용된 실시설계 자료를 이용하였다. 단가를 구성하는 재료비, 노무비, 기계경비의 적용 기준 및 단가산출 기준은 재료비의 경우 2007년 1월을 기준으로 하여 3종류의 시중 물가 정보지 단가를 조사하여 그중 최저 단가를 적용하였으며, 노무비의 경우 대한건설협회에서 공포하는 2007년 상반기 시중노임 단가를, 기계경비는 2007년 표준품셈 및 조달청 공포단가를 적용하였다.
모델터널의 공사비 분석을 위하여 산출된 수량과 단가를 통하여 터널 1,000m에 대한 전체 공사비와 지보패턴별 M 당 공사비를 공종별로 산출하였으며, 공종별 및 지보패턴별 공사비 구성비율은 아래 표 3와 같다. 단, M당 공사비 중부대공은 전체 부대공 공사비를 전체연장 1,000m로 나누어 평균값으로 적용하였다.
모델터널의 공사비 분석을 위하여 산출된 수량과 단가를 통하여 터널 1,000m에 대한 전체 공사비와 지보패턴별 M 당 공사비를 공종별로 산출하였으며, 공종별 및 지보패턴별 공사비 구성비율은 아래 표 3와 같다. 단, M당 공사비 중부대공은 전체 부대공 공사비를 전체연장 1,000m로 나누어 평균값으로 적용하였다. 공종별 공사비 구성은 토공 40%, 구조물공 34%, 지보공 15%, 부대공 11% 순이며 토공의 세부공종 중 굴착공종이 공사비의 33%임을 알 수 있다.
점보드릴에 의한 기계화천공방식과 착암기에 의한 인력천공방식의 공사비를 비교 분석하기 위하여 암종별 지보패턴은 경암인 경우 Type-1, 보통암인 경우 Type-2 및 Type-3, 연암인 경우 Type-4, 풍화암인 경우 Type-5를 적용하였다. 천공속도는 표준품셈의 내용을 적용하였으며 착암기 적용 대수는 1대에서 10대까지 적용하여 공사비를 산출하여 보고 가장 저렴한 대수인 착암기 4대와 공기 압축기를 적용하였다. 작업조는 서울지하철9호선 수량 및 단가산출 기준을 근거하여 적용하였다.
국내 NATM터널의 기계굴착용 중장비는 브레이커, 터널용 브레이커(ITC) 및 로드헤더가 있으나, 적용되는 대표적인 기계굴착방법은 브레이커를 이용한 굴착방법으로 건설표준품셈 터널편에는 브레이커를 이용한 터널 굴착 방법의 공사비 산출 기준을 명시하고 있다. 따라서 발파 굴착방법을 브레이커에 의한 기계굴착방법으로 변경하는 경우 터널공사비에 미치는 영향을 분석하였다(표 8).
그러나 <표 12>와 같이 비용면에서 불리한 것으로 알려져 있고 터널공사비에 어느 정도의 영향을 미치는 지에 대한 자료가 없어 발파방식 선정에 있어 의사결정에 애로사항이 있다. 본 절에서는 전기식 발파 방식을 적용한 경우와 비전기식 발파방식을 적용한 경우의 공사비를 각각 산출하여 두 방식 간에 공사비 차이와 터널 공사비에 미치는 영향을 조사한 결과 다음과 같다.
설계단계에서도 대용량 로더의 적용을 위하여 상·하반 분할 경계선을 최대한 낮추어 로더의 작업공간을 확보하려는 시도들이 진행되고 있고 이때로더의 장비용량이 공사비와 공기에 미치는 영향은 중요한 관심 사항이고 의사결정의 중요한 자료가 된다. 따라서 국내 각 발주기관에서 설계기준으로 채택되고 있는 로더 장비용량 즉, 로더 1.72m3, 2.87m3, 3.50m3을 버력 상차장비로 적용하였을 경우에 터널공사비에 미치는 영향을 분석하였다.
그리고 운행 주기는 굴착단가에 직접적이고 중요한 영향을 미치게 되어 로더의 장비용량이 터널공사비에 반영 된다. 로더 장비용량별 공사비 산출을 위하여 로더 2.87m3이 적용된 모델터널에 로더 1.72m3과 로더 3.50m3을 각각 적용하여 운행 주기를 산출하고 각 장비용량별 공사비를 산출하였다. 표 15는 로더 장비용량별 작업능력과 시간당 손료를 나타내고 있다.
본 연구에서는 암버력의 단위중량과 토량환산계수의 변화가 공사비에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 단위중량과 토량환산계수의 각 평균치, 최대치, 최소치를 조합하여 적용하였을 경우의 공사비를 산출하고 비교 분석하였다. 아래 표 20, 표 21은 암종별 덤프트럭의 적재용량과 단위중량과 토량환산계수의 조합 사례를 보여준다.
환기, 급·배수 등 부대공은 변동이 없이 모델터널의 M당 부대공 공사비를 적용하였다.
분석을 위하여 굴진방향 수는 양방향 굴진을 기본으로 하였으며, 터널연장은 400m부터 400m씩 증가시켜 적용하여 터널내 평균 버력운반거리가 100m씩 증가가 되게 하고 평균 버력운반거리는 최대 1,000m, 터널연장은 최대 4,000m 까지 분석하였다. 환기, 급·배수 등 부대공은 변동이 없이 모델터널의 M당 부대공 공사비를 적용하였다.
대상 데이터
본 연구는 수송효율이 뛰어나 앞으로 신설 및 선형 개량사업이 지속적으로 수행 되고, 수송 분담률이 지속적으로 높아질 것으로 기대되는 철도(복선) 분야를 대상으로 한다. 건설공법은 현재뿐만 아니라 향후에도 터널건설의 주류공법으로 기대되는 NATM터널을 대상으로 하였다.
본 연구는 수송효율이 뛰어나 앞으로 신설 및 선형 개량사업이 지속적으로 수행 되고, 수송 분담률이 지속적으로 높아질 것으로 기대되는 철도(복선) 분야를 대상으로 한다. 건설공법은 현재뿐만 아니라 향후에도 터널건설의 주류공법으로 기대되는 NATM터널을 대상으로 하였다. NATM 터널공법은 크게 토공, 지보공, 구조물공, 부대공의 네개의 공종으로 이루어진다.
NATM 터널공법은 크게 토공, 지보공, 구조물공, 부대공의 네개의 공종으로 이루어진다. 이중 공기 및 공사비에서 차지하는 비중이 가장 크며 다양한 공법이 적용될 수 있는 토공 및 지보공을 주요 연구범위로 하였다. 특히 굴착공법, 굴착방법, 천공방식, 버력 상차장비인 로더의 장비용량, 버력의 단위중량과 토량환산계수, 소모자재 중 발파방식을 결정하는 뇌관의 종류와 함께 터널 연장을 포함하여 총 7개 요인을 분석한다.
수량산출 및 단가산정의 주요 기준은 실적단가(2006년 상반기)를 기본으로 하고 실적단가가 없는 항목은 원가계산에 의한 단가산출방식을 적용하였다. 근거자료는 건설표준품셈(한국건설기술연구원 2007), 철도공사 수량 및 단가산출 기준(한국철도시설 공단 2005), 국도건설공사 설계실무 요령(건설교통부, 2005)을 이용하였다. 그 외 모호한 내용에 대해서는 실제 과업에 적용된 실시설계 자료를 이용하였다.
근거자료는 건설표준품셈(한국건설기술연구원 2007), 철도공사 수량 및 단가산출 기준(한국철도시설 공단 2005), 국도건설공사 설계실무 요령(건설교통부, 2005)을 이용하였다. 그 외 모호한 내용에 대해서는 실제 과업에 적용된 실시설계 자료를 이용하였다. 단가를 구성하는 재료비, 노무비, 기계경비의 적용 기준 및 단가산출 기준은 재료비의 경우 2007년 1월을 기준으로 하여 3종류의 시중 물가 정보지 단가를 조사하여 그중 최저 단가를 적용하였으며, 노무비의 경우 대한건설협회에서 공포하는 2007년 상반기 시중노임 단가를, 기계경비는 2007년 표준품셈 및 조달청 공포단가를 적용하였다.
점보드릴에 의한 기계화천공방식과 착암기에 의한 인력천공방식의 공사비를 비교 분석하기 위하여 암종별 지보패턴은 경암인 경우 Type-1, 보통암인 경우 Type-2 및 Type-3, 연암인 경우 Type-4, 풍화암인 경우 Type-5를 적용하였다. 천공속도는 표준품셈의 내용을 적용하였으며 착암기 적용 대수는 1대에서 10대까지 적용하여 공사비를 산출하여 보고 가장 저렴한 대수인 착암기 4대와 공기 압축기를 적용하였다.
이론/모형
천공속도는 표준품셈의 내용을 적용하였으며 착암기 적용 대수는 1대에서 10대까지 적용하여 공사비를 산출하여 보고 가장 저렴한 대수인 착암기 4대와 공기 압축기를 적용하였다. 작업조는 서울지하철9호선 수량 및 단가산출 기준을 근거하여 적용하였다. 천공방식에 따른 M당 토공사비 및 터널 공사비의 변동폭은 표 6, 표 7과 같다.
성능/효과
단, M당 공사비 중부대공은 전체 부대공 공사비를 전체연장 1,000m로 나누어 평균값으로 적용하였다. 공종별 공사비 구성은 토공 40%, 구조물공 34%, 지보공 15%, 부대공 11% 순이며 토공의 세부공종 중 굴착공종이 공사비의 33%임을 알 수 있다.
표 6, 표 7에서 분석한 바와 같이 기계화천공을 인력천공으로 대체하는 경우 토공만 보았을 때 129%의 공사비 증가 영향이 있고 터널 전체적 공사비는 113% 증가하는 것으로 나타났다.
발파 및 굴착 방법을 브레이커에 의한 기계굴착으로 대체한 경우 토공종만 보았을 때 166%의 공사비 증가 영향이 있고 터널의 전체적 공사비는 127% 증가하는 것으로 나타났다.
전기식발파방식이 적용된 모델터널의 공사비와 새로 산출된 비전기식발파방식이 적용된 경우의 M당 토공공사비 및 터널공사비는 표 13, 표 14와 같다. 비전기식발파방식 적용시 전기식발파방식에 비하여 토공 공사비가 1.2% 증가하고 전체 터널공사비는 0.5% 증가하는 것으로 나타났다.
평균 버력상차 시간은 모델터널에 적용된 로더 2.87m3을 기준으로 하여 로더 1.72m3과 로더 3.50m3은 각각 167%, 82%로 나타났고 M당 운행 주기는 각각 127%, 93%로 나타나 로더 1.72m3의 작업능력이 매우 낮다. 굴진속도 또한 각각 77%, 110%로 로더 1.
로더 2.87m3이 적용된 모델터널을 기준으로 1.72m3과 3.50m3의 토공공사비는 각각 120%로 증가 및 95%로 감소됨을 알 수 있고 전체 터널공사비는 108%로 증가 및 98%로 감소됨을 알 수 있다.
위의 조합별 조건을 모델터널에 대입하여 산출되어진 M당 토공 공사비 및 M당 터널 공사비와 그 변동 폭을 나타낸 것이 표 22 및 표 23 이다. 토공 공사비 변동 폭은 평균치를 적용한 CASE-1을 기준으로 -3.1% ~ +3.5%의 변동 폭이 보이고 있고, 전체 터널공사비에서는 -1.2% ~ +1.4%의 변동폭을 보이는 것으로 나타났다.
터널연장 1,000m이하 구간은 100m당 터널공사비 증감율이 약 0.1%/(100m) 감소하고, 터널연장이 1,000m를 초과하는 구간에서는 약 0.2%/(100m) 증가로 나타났다. 이는 터널 연장이 1,000m를 초과하면서부터 양방향굴진을 기준으로 하 므로 일방향 터널연장이 500m를 초과하여 장대터널할증이 적용되어 공사비 증가율이 높아지기 때문이다.
4.전단면 굴착공법을 상·하반분할 굴착공법으로 변경한 경우 굴착공법에 의한 공사비 차이는 전단면 굴착공법을 기준으로 토공 공사비는 5~12%, 평균 8%의 증가 영향을 보였고 전체 NATM터널에서는 2~4%, 평균 3%의 공사비 증가 영향이 있는 것으로 나타났다.
1. 점보드릴에 의한 기계화 천공방법을 착암기를 이용한 인력 천공방법으로 변경한 경우 토공 공사비는 22~36%, 평균 29% 증가하고 전체 NATM터널 공사비는 9~15%, 평균 13% 증가하는 것으로 나타났다.
2. 발파에 의한 굴착방법을 브레이커에 의한 기계굴착방법으로 변경한 경우 토공 공사비는 2~136%, 평균 66%의 증가폭을 보였고, 전체 NATM터널 공사비는 1~58%, 평균 27%의 증가폭을 보여 변동폭이 매우 크게 나타났다. Type-1에 가까울수록 증가폭이 크고 Type-5로 갈수록 증가폭이 감소하는 경향을 보였다.
3.전기식 발파방식을 비전기식 발파방식으로 변경한 경우 토공 공사비는 0.6~1.9%, 평균 1.2%, 전체 NATM터널 공사비는 0.2~0.6%, 평균 0.5%의 증가폭을 보였고 발파공수가 상대적으로 많은 Type-5에 가까울수록 증가폭이 컸다.
5. 버력 상차장비인 로우더의 용량을 2.87m3에서 소용량인 1.72m3로 장비를 변경하였을때, 토공 공사비는 9~29%, 평균 20%의 증가영향이 있고, 전체 NATM터널 공사비는 3~12%, 평균 8%의 증가영향이 발생하였다. 굴진속도는 10~30%, 평균 23%의 감소영향이 나타났다.
굴진속도는 10~30%, 평균 23%의 감소영향이 나타났다. 반대로 대용량인 3.50m3을 적용한 경우, 토공 공사비는 1~8%, 평균 5%의 감소영향이, 전체 NATM터널에서는 0.4~3%, 평균 2%의 공사비 감소영향이 있는 것으로 나타났으며 굴진속도는 3~13%, 평균 10%의 증가영향이 발생하였다.
6. 다양한 범위의 값을 가지는 버력의 단위중량(γt)과 체적환산계수(L)의 조합의 선택에 따라 토공 공사비는 최대 6.6%의 공사비차이를, 전체 NATM터널 공사비에서는 최대 2.6%의 차이를 보였다.
후속연구
앞으로도 버력처리 효율성 향상을 위한 장비의 대형화 추세는 지속될 것으로 예상된다. 설계단계에서도 대용량 로더의 적용을 위하여 상·하반 분할 경계선을 최대한 낮추어 로더의 작업공간을 확보하려는 시도들이 진행되고 있고 이때로더의 장비용량이 공사비와 공기에 미치는 영향은 중요한 관심 사항이고 의사결정의 중요한 자료가 된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
건설 프로젝트의 성공적인 수행을 위해서 필요로 하는 것은 무엇인가?
건설 프로젝트의 성공적인 수행을 위해서는 사업비에 대한 신뢰성있는 계획과 이를 바탕으로 체계적인 사업비의 관리, 즉 사업비 변화에 대한 지속적인 모니터링 및 대응방안 수립을 필요로 한다. 사업 초기단계에서 설계 대안에 대한 공사비를 신속히 추정하고, 사업이 진행되면서 상황변화에 따른 사업비 측면에서의 영향을 효율적으로 파악할 수 있도록 함으로써, 적정한 의사결정을 지원하기 위한 개략적인 공사비 추정모델을 필요로 한다.
기획단계에서는 무엇을 하는가?
본 연구에서는 터널공사를 대상으로 공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 공사비 영향요인별 공사비 변화의 정도를 분석함으로써 터널 개략공사비 추정모델 구축의 기초연구를 수행하고자 한다. 이를 통해 기획단계에서는 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계를 진행하면서 설계대안에 대한 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비 영향평가를 지원하고자 한다.
터널 공사의 수행에 있어 공사비의 기본구성과 공사비에 영향을 미치는 요인을 파악하고 공사비에 영향을 줄 수 있는 요인을 살펴본 결과 얻는 결론은?
1. 점보드릴에 의한 기계화 천공방법을 착암기를 이용한 인력 천공방법으로 변경한 경우 토공 공사비는 22~36%, 평균 29% 증가하고 전체 NATM터널 공사비는 9~15%, 평균 13% 증가하는 것으로 나타났다.
2. 발파에 의한 굴착방법을 브레이커에 의한 기계굴착방법으로 변경한 경우 토공 공사비는 2~136%, 평균 66%의 증가폭을 보였고, 전체 NATM터널 공사비는 1~58%, 평균 27%의 증가폭을 보여 변동폭이 매우 크게 나타났다. Type-1에 가까울수록 증가폭이 크고 Type-5로 갈수록 증가폭이 감소하는 경향을 보였다.
3.전기식 발파방식을 비전기식 발파방식으로 변경한 경우 토공 공사비는 0.6~1.9%, 평균 1.2%, 전체 NATM터널 공사비는 0.2~0.6%, 평균 0.5%의 증가폭을 보였고 발파공수가 상대적으로 많은 Type-5에 가까울수록 증가폭이 컸다.
4.전단면 굴착공법을 상·하반분할 굴착공법으로 변경한 경우 굴착공법에 의한 공사비 차이는 전단면 굴착공법을 기준으로 토공 공사비는 5~12%, 평균 8%의 증가 영향을 보였고 전체 NATM터널에서는 2~4%, 평균 3%의 공사비 증가 영향이 있는 것으로 나타났다.
5. 버력 상차장비인 로우더의 용량을 2.87m3에서 소용량인 1.72m3로 장비를 변경하였을때, 토공 공사비는 9~29%, 평균 20%의 증가영향이 있고, 전체 NATM터널 공사비는 3~12%, 평균 8%의 증가영향이 발생하였다. 굴진속도는 10~30%, 평균 23%의 감소영향이 나타났다. 반대로 대용량인 3.50m3을 적용한 경우, 토공 공사비는 1~8%, 평균 5%의 감소영향이, 전체 NATM터널에서는 0.4~3%, 평균 2%의 공사비 감소영향이 있는 것으로 나타났으며 굴진속도는 3~13%, 평균 10%의 증가영향이 발생하였다.
6. 다양한 범위의 값을 가지는 버력의 단위중량(γt)과 체적환산계수(L)의 조합의 선택에 따라 토공 공사비는 최대 6.6%의 공사비차이를, 전체 NATM터널 공사비에서는 최대 2.6%의 차이를 보였다.
7. 터널연장 증감에 따라 운반거리의 증감과 장대터널할증의 변화에 의한 터널공사비 변동은 터널연장 1,000m를 기준으로 증감율의 변곡점이 발생하고, 이는 일방향 터널연장이 500m를 초과하면서 장대터널할증이 적용되기 때문이다. 터널연장 1,000m 이하 구간은 100m당 터널공사비 증감율이 약 0.1%/(100m), 터널연장이 1,000m를 초과하는 구간에서는 약 0.2%/(100m)로 나타났다.
참고문헌 (12)
건설교통부(2005) 국도건설공사 설계실무 요령
강경인, 안성훈(2005) 공동주택의 지하주차장 공사비 예측 모델에 관한 연구, 대한건축학회 논문집(구조계), 대한건축학회, 제21권 5호, pp. 135-142
김경민, 서형범, 황호정, 김경주(2007) 터널 버력처리공정의 시뮬레이션 적용성에 관한 연구, 한국건설관리학회논문집, 한국건설관리학회, 제8권 제1호, pp. 141-149
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