선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한 Impact accessment를 실시하여 터널 굴진 시 터널 주변 Building 및 Utility에 대해 미치는 영향에 대해 평가하였다.
- 본 고에서는 당사가 수행하는 싱가포르 EW2 공구의 지질학적 특성 및 프로젝트에 대한 전반적인 개요와 기술 부분에 대하여 간략하게 소개하였다. 2014년 6월 기준 시공 현황은 Holland와 May는 D-wall, 수직구, Mined tunnel 굴착 작업과 TBM 발진 준비 작업이 끝나 초기굴진을 준비 중이다.
제안 방법
- Adit 및 Enlargement tunnel을 따라 설치되는 발주처의 Main EHV Cable의 배치에 따라 수직구에서 Enlargement 및 횡갱구간의 3D모델링을 실시하여 Adit 및 Enlargement 단면 및 연장을 산정하였고, 이를 TBM Preparation Work 시 문제점을 추가적으로 검토하여 최종 단면 및 연장을 결정하였다.
- Cutter head intervention 간격은 암구간의 경우 약 30m, Soil 구간의 경우 약 180m로 계획하였으나 현장 여건에 따라 발생할 수 있는 Unplanned Cutter head Intervention도 고려하여 설계하였다. Cutter head intervention시 지하 수위 저하에 따른 Settlement 영향을 평가하기 위해 Plaxis 3D Analysis 해석을 수행하였으며 필요 시 Compressed air 를 적용하여 굴진면 안정을 도모하도록 설계하였다.
- Cutter head intervention 간격은 암구간의 경우 약 30m, Soil 구간의 경우 약 180m로 계획하였으나 현장 여건에 따라 발생할 수 있는 Unplanned Cutter head Intervention도 고려하여 설계하였다. Cutter head intervention시 지하 수위 저하에 따른 Settlement 영향을 평가하기 위해 Plaxis 3D Analysis 해석을 수행하였으며 필요 시 Compressed air 를 적용하여 굴진면 안정을 도모하도록 설계하였다.
- Cutter head는 TBM 1호기와 2호기의 경우 19인치 크기의 48개 roller cutter 및 112개의 Bite cutter로 구성되어 있으며, TBM 3호기는 Old alluvium(충적층 계열) 굴착에 적합한 Free cutter를 적용하였으며, Slit control bracket을 통해 Open ratio를 조정하여 토사 구간의 효율적인 굴진이 가능하도록 설계하였다.
- Dunearn의 경우 Rangoon 방향 Enlargement 터널과 D-wall 접속부에 G5 이하의 불량한 암질이 예상되어 Enlargement의 상반부에 파이프 루프 및 격자 지보재(Lattice girder)를 배치하여 작업 구역의 지반안정성을 증가시키고, 시공 시 막장 면에 발생하는 변위를 최소화 하도록 설계하였다(그림 5 참조).
- Holland Adit 및 Enlargement는 Bukit timar granite G2∼G3의 양호한 암질로 구성되어 있으나 국부적으로 Fracture 가 발달하여 있어 지하수위 저하에 의한 지표침하 방지를 위해 Grouting을 실시하여 투수계수를 감소시켰다.
- 터널 노선을 따라 Radius=79m 구간에는 급커브로 인한 TBM 굴진의 어려움이 예상되어 Steel Composite 세그먼트를 설계에 반영하였다. Steel Composite 세그먼트는 5+1 key segment 로 구성되어 있으며, 시공성을 고려하여 0.29m의 두께와 0.8m의 폭으로 설계하였다.
- 암선 변경에 따라 D-wall Panel의 길이를 달리하여 굴착 효율성을 증대시켰고, 3D 유한요소 해석을 통해 안정성을 검증하였다. 또한 상부 연약 marine clay의 특성을 고려하여 D-Wall trench 안정성 확보를 위해 Jet grouting을 D-Wall 내외로 2열 시공하였으며, Shaft 굴착 중 차수성 확보를 위해 D-Wall에 설치된 steel pipe를 활용 D-wall toe level에서 굴착심도까지 Fissure grouting을 수행하여 설계 시 요구된 투수계수를 확보하도록 하였다.
- 본 구간의 콘크리트 세그먼트는 5+1 key segment 로 설계되었으며, 0.3m의 두께와 1.4m, 1.0m의 폭을 가지는 Precast concrete 라이닝 방식이다. 세그먼트 볼트 결합은 조립공정이 간단하여 시공성이 탁월한 우수한 직볼트(Strait bolt)가 적용되었으며 1개의 세그먼트 라이닝은 원주방향으로 11, 방사방향으로 12의 총 23개소의 볼트 결합으로 이루어져 있다.
- Face pressure는 Slurry TBM 굴진 시 토압과 수압에 대응하여 막장을 안정시키는 역할을 하며 TBM 설계 시 가장 중요한 핵심이다. 본 현장에서는 Analytic approach와 Wedge analysis 해석을 수행하여 20m 간격으로 다양한 지반조건에 적합한 Face pressure를 산정하였다.
- 본 현장에서는 과거 시공사례 및 과업구간의 지반조건 등을 고려하여 TBM장비를 선정하였으며, 토압식(Earth pressure balance)에 비해 상대적으로 디스크 커터의 마모가 적으며 복합지반에 효과적으로 적용할 수 있고, 굴진시 고 수압에 효과적으로 대응할 수 있는 이수식(slurry) 쉴드 TBM을 선정하였다. 0.
- 암반 구간의 shaft는 D-Wall을 G3 암선(Rock head level)에 약 0.5m socketing 하고, 토사구간(Old Alluvium) shaft는 설계 및 시공성을 고려하여 panel 설치 심도를 결정하였다.
- 특히 Dunearn shaft의 경우 25m 이상의 급격한 암선 변경으로 최적의 shaft 위치 결정을 위해 15공 이상의 추가 시추조사를 수행하였으며 boulder 및 암선 분포 현황을 고려하여 최종 위치를 결정하였다. 암선 변경에 따라 D-wall Panel의 길이를 달리하여 굴착 효율성을 증대시켰고, 3D 유한요소 해석을 통해 안정성을 검증하였다. 또한 상부 연약 marine clay의 특성을 고려하여 D-Wall trench 안정성 확보를 위해 Jet grouting을 D-Wall 내외로 2열 시공하였으며, Shaft 굴착 중 차수성 확보를 위해 D-Wall에 설치된 steel pipe를 활용 D-wall toe level에서 굴착심도까지 Fissure grouting을 수행하여 설계 시 요구된 투수계수를 확보하도록 하였다.
- 임시지보로 록볼트와 강섬유 숏크리트를 100mm∼200mm 두께로 적용하였으며, 1회 굴진장은 시공성과 터널 안정성을 고려하여 상부터널 1.5∼2.0m, 하부터널의 경우 3.0∼4.0m로 설계하였다(그림 4 참조).
- 콘크리트 세그먼트는 설계 시 고려한 하중은 토압과 수압 외에도 세그먼트 Handling, Stacking, Demoulding 등의 제작과정과 TBM Thrust load, 세그먼트 Erection 및 Grouting pressure 등 시공과정의 하중을 고려하여 Lining의 두께와 철근량을 계산하였으며, B type segment의 경우 개스켓(Gasket)과 함께 수팽창 지수제(Hydrophilic Seals)를 적용하여 급커브 구간에 발생할 수 있는 누수에 대한 문제를 해결하였다.
- 터널 노선 중 Radius>200m 구간에는 A type(폭:1.4m) segment, Radius≤200m구간에는 B type(폭:1.0m) segment 가 적용되었으며, B type segment의 경우 지질조건에 따라 암반 구간과 Soil 구간을 구분하여 철근 설계를 최적화하였다.
- 터널 노선을 따라 Radius=79m 구간에는 급커브로 인한 TBM 굴진의 어려움이 예상되어 Steel Composite 세그먼트를 설계에 반영하였다. Steel Composite 세그먼트는 5+1 key segment 로 구성되어 있으며, 시공성을 고려하여 0.
- 터널의 숏크리트 라이닝은 지반조건 및 시공성을 고려하여 1차 강섬유 보강 숏크리트 라이닝(Steel fiber reinforcement lining)와 일반숏크리트+ Wire mesh를 혼용하여 적용하였다. 2차 현장타설 콘크리트 라이닝은 잔류수압을 받는 구조물로 일반적인 Shaft의 경우 Wire mesh+일반 콘크리트를 적용하나 Rangoon shaft의 경우 Share key 시공을 배제해 시공성을 향상시키기 위해 2차 현장타설 콘크리트를 수밀 콘크리트(Waterproofing concrete)로 계획중이다.
- 특히 Dunearn shaft의 경우 25m 이상의 급격한 암선 변경으로 최적의 shaft 위치 결정을 위해 15공 이상의 추가 시추조사를 수행하였으며 boulder 및 암선 분포 현황을 고려하여 최종 위치를 결정하였다. 암선 변경에 따라 D-wall Panel의 길이를 달리하여 굴착 효율성을 증대시켰고, 3D 유한요소 해석을 통해 안정성을 검증하였다.
대상 데이터
- SK건설㈜는 NS 3구간 EW 3구간의 총 6 공구 중 EW2및 NS2 구간을 담당하고 있으며, 그 중 EW2 공구는 East-West line 의 중간인 Holland에서 May 까지를 잇는 총 6.8km 연장의 터널 구간이다. (그림 1)
- Holland에서 발진한 TBM 1호기와 Dunearn에서 발진한 TBM 2호기는 CH7+460 지점에서 Docking 예정이며, Docking 전 터널 막장에서 Probe drilling을 실시하여 정확한 Docking 위치를 확인 및 필요시 Grouting을 실시하여 Docking 지점의 지반 안정성을 도모할 예정이다. TBM Docking 지점은 Bukit Timar Granite G3 등급 이상의 양호한 암반으로 구성되어 있는 직선 구간으로 선정하였다.
- 본 과업에서 시공되는 4개소의 Shaft는 Diaphragm wall(이하 D-Wall) 설치 후 계획심도까지 굴착하여 Base slab 및 permanent lining을 시공하는 것으로 구성되어 있으며 D-Wall 벽체는 120년 내구수명을 요하는 영구 구조물로서 활용된다. 각각의 수직구는 12.
- 본 과업은 Design & Build type으로 프로젝트 기간은 2012년 10월 8일부터 2016년 12월 4일까지 약 51개월이며 Geoconsultant가 설계를 담당하고 있다.
- 본 노선의 지질은 서부의 Bukit timah granite(화강암층), 중부의 Jurong formation(퇴적암) 및 Kallang formation (해상 점토층), 그리고 동부의 FCBB층 및 Old alluvium(충적층 계열) 으로 다양하게 구성되어 있다.
- 본 현장의 Holland와 Rangoon shaft는 D-wall 하부 수직갱 및 각 수직구별로 TBM 조립 및 반출을 위한 내경 8.0m∼9.0m의 횡갱(Adit tunnel) 구간과 내경 8.5m∼9.0m의 Enlargement tunnel 구간으로 구성되어 있어 Off-line shaft에 해당된다.
후속연구
- Holland에서 발진한 TBM 1호기와 Dunearn에서 발진한 TBM 2호기는 CH7+460 지점에서 Docking 예정이며, Docking 전 터널 막장에서 Probe drilling을 실시하여 정확한 Docking 위치를 확인 및 필요시 Grouting을 실시하여 Docking 지점의 지반 안정성을 도모할 예정이다. TBM Docking 지점은 Bukit Timar Granite G3 등급 이상의 양호한 암반으로 구성되어 있는 직선 구간으로 선정하였다.
- 싱가포르 Transmission cable tunnel 프로젝트는 입찰당시 SK건설(주) 이외에도 국내외 여러 건설사가 입찰에 참여하였으며 특히 그중에서도 한국 건설사가 6공구 중 4공구를 수주하여 국내 지하공간 및 터널에 대한 뛰어난 기술력을 입증한 계기가 되었다고 할 수 있다. 그 중 EW2구간은 TBM Docking, 급곡선 구간의 Steel composite 세그먼트 등 다양한 기술적인 문제에 당면해 있고, 터널 노선의 구간별 지질조건이 상이하여 TBM 굴진시에도 많은 Trouble shooting이 필요할 것으로 사료된다.
- EI는(Enginner's Instruction) 상기의 설계 과정 중 제안되는 설계 변경사항에 대해 QP(S)의 공식적인 설계변경 지침에 해당한다. 본 공사에서는 기존 Cable tunnel 내부에 격벽의 설치가 계획되어 있었으나, 터널 내부 Cable 배치 최적화 및 장비운용 효율성 확보 등의 사유가 발생하여 그림 14와 같이 EI를 통한 설계 변경을 실시중이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.