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터널 굴착 중 Fan Grouting의 차수 효과에 관한 수치해석적 연구
A numerical study on the waterproofing effect of Fan Grouting under tunnel excavation 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.21 no.2, 2019년, pp.257 - 266  

문훈기 ((주)다산컨설턴트 지반터널부) ,  박경욱 (유니지오 ENG) ,  이혜윤 ((주)다산컨설턴트 지반터널부) ,  권석훈 (일진특수건설(주))

초록
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터널 굴착 중 발생하는 지하수는 터널 시공성 및 안정성에 중요한 영향을 끼친다. 따라서 터널의 굴착 중 발생하는 지하수의 유입을 감소시키기 위한 적절한 차수그라우팅이 필요하다. 대부분 터널 설계단계에서는 Pre Grouting을 적용하고 있으나 그라우팅 재료 및 차수효과의 적정성에 대한 분석은 미미하다. 본 연구에서는 현장의 차수 그라우팅 시공사례를 분석하고, 실측된 시공자료를 바탕으로 시공개선사항 및 그라우팅 영역의 투수계수 감소를 고려한 수치해석을 통해 차수효과를 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ground water generated under tunnel excavation has a major impact on tunnel construction and stability. Thus, effective waterproof grouting is needed to reduce the inflow of groundwater. Most tunnel designs are applying the Pre Grouting. However there are no propriety analysis for grouting material ...

주제어

#팬 그라우팅   #터널 굴착  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 그라우트액이 더블팩커의 상부 및 하부를 통해 토출되기 때문에 지반 내 그라우트액의 주입 범위가 고르게 분포되는 효과도 가능하다. 본 논문에서는 ○○현장에서 적용된 U-GIP주입관의 특징을 소개하였으며, 수치해석에는 Fan Grouting 적용에 따른 투수계수의 저하를 고려하였지만 개량된 주입관의 공학적 특성까지는 고려할 수 없었다.
  • 비알칼리성인실리카졸을 경화재로 사용할 경우 적은 용탈 현상을 기대할 수 있으며 높은 강도 및 우수한 장기 내구성을 갖게 되므로 터널 시공 중 용수의 공급이 무한하거나 다량의 용수가 발생하는 경우 막장의 차수효과를 기대하기 위해서는 Pre Grouting보다 Fan Grouting의 적용이 유효할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Fan Grouting의 차수효과를 실제 시공사례를 바탕으로 수치해석적으로 검증하였다.
  • 이와 같이 그라우팅의 차수효과에 관한 연구 사례는 있으나 그라우팅재와 투수계수의 상관관계 등에 관한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 차수공법이 적용된 지하철 터널의 시공사례를 바탕으로 차수재 주입관의 시공성을 분석하고 차수그라우팅의 차수효과를 수치해석으로 검증하였다.

가설 설정

  • 2 × 10-5 cm/sec를 적용하였다. 이는 차수그라우팅 적용으로 Weathered rock 구간이 Soft rock 수준의 투수계수로 개량되는 상황을 가정한 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
굴착 중에 발생하는 용수는 터널에 어떤 영향을 끼치는가? 지하수위가 높은 구간에서 터널을 시공할 때 굴착 중에 발생하는 용수는 터널 안정성에 불리한 영향을 미칠 뿐만 아니라 굴착작업 및 지보재의 시공성을 저하시킨다. 터널 굴착시 하저나 해저 등 다량의 지하수를 안고 터널을 시공하는 경우의 문제점은 상부에 무한정의 물이 존재하는 것이며, 굴착 중 물을 동반하는 붕락사고의 발생시 보강공사에 엄청난 시공기간이 소요될 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 가져오게 된다(Cheon et al.
차수그라우팅이 필요한 이유는 무엇인가? 터널 굴착 중 발생하는 지하수는 터널 시공성 및 안정성에 중요한 영향을 끼친다. 따라서 터널의 굴착 중 발생하는 지하수의 유입을 감소시키기 위한 적절한 차수그라우팅이 필요하다. 대부분 터널 설계단계에서는 Pre Grouting을 적용하고 있으나 그라우팅 재료 및 차수효과의 적정성에 대한 분석은 미미하다.
굴착 중에 발생하는 용수가 야기하는 문제점은 무엇인가? 지하수위가 높은 구간에서 터널을 시공할 때 굴착 중에 발생하는 용수는 터널 안정성에 불리한 영향을 미칠 뿐만 아니라 굴착작업 및 지보재의 시공성을 저하시킨다. 터널 굴착시 하저나 해저 등 다량의 지하수를 안고 터널을 시공하는 경우의 문제점은 상부에 무한정의 물이 존재하는 것이며, 굴착 중 물을 동반하는 붕락사고의 발생시 보강공사에 엄청난 시공기간이 소요될 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 가져오게 된다(Cheon et al., 1995).
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참고문헌 (6)

  1. Cheon, B.S., Lee, Y.J., Ko, G.S., Jung, H.C., Choi, S.H. (1995), "Chemical grouting of tunnel underpassing the Han river", Proceedings of the Korean Society of Civil Engineers Conference, Seoul, Vol. 2, pp. 377-380. 

  2. Do, I.W. (2014), "Performance research on cutoff grouting around the tunnel", M.S. Thesis, Graduate School of Kyungpook National University, pp. 1-49. 

  3. Joo, E.J., Kim, Y.K., Shin, J.H., Kwon, O.Y. (2010), "Numerical study for the optimum grouting design of subsea tunnels", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 12, No. 5, pp. 349-358. 

  4. Seo, K.W., Baek, K.H., Kim, W.K., Jun, S.K., Kim, S.J. (2010), "Analysis of the grouting effectiveness in tunnel excavation", Proceedings of the Korean Society of Civil Engineers 36th Annual Conference, Incheon, pp. 1720-1723. 

  5. You, K.H. (2011), "Analysis on the effect of strength improvement and water barrier by tunnel grouting reinforcement", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 13, No. 4, pp. 291-304. 

  6. You, K.H., Jie, H.K., Seo, K.W., Kim, S.J., You, D.W. (2012), "A study on the correlation between the rock mass permeability before and after grouting & injection volume and the parameters of Q system in a jointed rock mass tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 14, No. 6, pp. 617-635. 

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