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2-아치 변단면터널의 설계 및 시공사례 연구

A Case Study on the Design and Construction of a 2-arch Tunnel with Varying Section

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.22 no.5 = no.100, 2012년, pp.310 - 320  

최재진 ((주)골든엔지니어링) ,  박연준 (수원대학교 토목공학과) ,  김시근 ((주)금일엔지니어링 지반공학부) ,  박재현 ((주)한국투아치)

초록
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본 연구에서는 2-아치 터널의 장점을 활용하면서 병렬터널의 경제성도 확보할 수 있도록 고안된 2-아치변단면 터널의 설계와 시공사례를 소개하고 경제성 분석을 수행하였다. 변단면부의 안정성 확보를 위해 근접병렬터널구간은 tie-bolt와 RRS로 보강하였으며, 2-아치구간은 EPS블록과 콘크리트벽체로 보강하여 설계하였다. 중앙 필라부는 이론적 방법과 수치해석적 방법을 이용하여 안정성 평가를 수행하였으며, 다양한 필라폭에 대한 안정성평가도 수행하였다. 또한, 터널의 3차원 수치해석을 통한 안정성평가를 수행하여 시공중 계측자료와 비교 분석하였다. 본 설계시공사례를 통해 경제성분석을 수행한 바, 10개월의 공사기간 단축과 11%의 공사비 절감효과를 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the design and construction of a 2-arch tunnel with varying section. This new design has advantages of 2-arch tunnels, which is rather expensive, but is still economically competitive compared to parallel tunnels. Economic analysis was also conducted. To secure the stability of ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 터널의 굴진은 시점부에서 종점부 방향으로 계획하였으며 굴진 중 지반조건은 종점부의 경우 암반등급 III으로서 예측된 지반조건과 유사하였다. 본고에서는 종점부의 근접병렬터널과 2-아치구간의 안전한 굴착을 위해 변위를 계측하였다. 계측에는 Fig.
  • 본 사례인 삼인터널은 아산-선운사간을 연결하는 군도로서 당초 설계에서는 일반적인 2-아치터널로 계획되었으나 시공 중 인근 민원발생, 고창군의 공기단축 및 예산절감방안 요청, 시공 후 중앙벽체부 누수로 인한 유지관리 문제 등의 해결책으로 2-아치 변단면터널로 설계/시공하게 되었다. 이에 본 사례에서는 2-아치 변단면터널에 대한 설계와 시공 사례를 소개하고 또한 경제적인 절감 효과를 제시하였다.
  • 본 연구의 시공현장은 아산-선운사간을 연결하는 군도로서, 당초설계에서는 일반 2-아치터널로 계획되었으며, 기존 2-아치터널이 가지고 있는 누수에 대한 문제점과 더불어 인근 주민들의 조기개통 요구, 용지편입최소화에 따른 민원발생 등으로 그 해결책을 찾게 되었다. 이에 본 사례에서는 2-아치 변단면터널에 대한 설계와 시공사례를 소개하고 공기단축에 따른 경제적인 절감 효과를 제시하였다.

가설 설정

  • Pillar인 점을 고려하여 구속압은 없는 것으로 가정하였고, 암반강도는 기존의 RMR 값을 활용한 Hoek & Brown의 경험적 파괴기준식과는 달리 최근에 보완되어 발표된 Hoek, Carranza & Corkum(2002)의 논문을 참고하여 GSI(Geological Strength Index)개념을 도입하여 다음과 같이 산정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변단면부의 안정성 확보를 위해 근접병렬터널구간은 무엇으로 보강했는가? 본 연구에서는 2-아치 터널의 장점을 활용하면서 병렬터널의 경제성도 확보할 수 있도록 고안된 2-아치변단면 터널의 설계와 시공사례를 소개하고 경제성 분석을 수행하였다. 변단면부의 안정성 확보를 위해 근접병렬터널구간은 tie-bolt와 RRS로 보강하였으며, 2-아치구간은 EPS블록과 콘크리트벽체로 보강하여 설계하였다. 중앙 필라부는 이론적 방법과 수치해석적 방법을 이용하여 안정성 평가를 수행하였으며, 다양한 필라폭에 대한 안정성평가도 수행하였다.
본 연구에서 고안된 2-아치변단면 터널의 설계와 시공사례를 통해 경제성 분석을 수행한 바 어떤 효과가 확인 되었는가? 또한, 터널의 3차원 수치해석을 통한 안정성평가를 수행하여 시공중 계측자료와 비교 분석하였다. 본 설계시공사례를 통해 경제성분석을 수행한 바, 10개월의 공사기간 단축과 11%의 공사비 절감효과를 확인하였다.
변단면부의 안정성 확보를 위해 2-아치구간은 무엇으로 보강했는가? 본 연구에서는 2-아치 터널의 장점을 활용하면서 병렬터널의 경제성도 확보할 수 있도록 고안된 2-아치변단면 터널의 설계와 시공사례를 소개하고 경제성 분석을 수행하였다. 변단면부의 안정성 확보를 위해 근접병렬터널구간은 tie-bolt와 RRS로 보강하였으며, 2-아치구간은 EPS블록과 콘크리트벽체로 보강하여 설계하였다. 중앙 필라부는 이론적 방법과 수치해석적 방법을 이용하여 안정성 평가를 수행하였으며, 다양한 필라폭에 대한 안정성평가도 수행하였다.
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참고문헌 (11)

  1. Bieniawski Z. T., 1989, Engineering Rock Mass Classifications. Wiley, New York. 

  2. Bu-Sik Jang, 2006, A Study on the Estimation of the Behaviors of the Pillar Between Twin Tunnels, Hongik University, Department of Civil Engineering Graduate School Doctoral thesis. 

  3. Hoek, E., C. Carranza-Torres, B. Corkum, 2002, Hoek- Brown Failure Criterion 2002 Edition. 

  4. Hoek, E., E.T. Brown, 1980, Underground Excavations in Rock, 87-126. 

  5. Hoek, E., E.T. Brown, 1997, Practical Estimates of Rock Mass Strength, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34.8, 1165-1186. 

  6. Hoek, E., P,K. Kaiser, W.F. Bawden, 1993, Support of underground excavations in hard rock, 91-106. 

  7. Hong-Moon Kim, Sang-Duk Lee, 2009, A Study on the Stress Distribution of Pillar Basement during Two-arch Excavation in Discontinuous Rock Mass, Tunnel and underground space, 19.2, 123-131. 

  8. Matsuda, T., Toyosato, E., Igarashi, M., Nashimoto, Y., and Sugiyama, T., 1997, A Study on Design Methods for Twin Tunnels Constructed by the Single Drift and Central Pier Method, Proceeding of Studies on Tunnel Engineering, Vol. 7. 

  9. Oh Gyoo-Chul, Do Jong-Nam, Chun Byung-Sik, 2007, A Study on the Evaluation of the Loads Acting on the Pillar in Two-Arch Tunnel. Joural of the Korean Geotechnical Society, 23.11, 5-14. 

  10. Peck, R.B., 1969, Deep Excavation and Tunneling in Soft Ground, Proc., 7th International Conferences, Soil Mechanics and Foundation Engineering., 225-281. 

  11. Won-Beom Kim, Hyung-Sik Yang, Tae-Wook Ha, 2012, An Assessment of Rock Pillar Behavior in Very Near Parallel Tunnel, Tunnel and underground space, 22.1, 60-68. 

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