[논문]터널구조물 유지관리계측의 개선방안 연구

우종태

doi:10.15683/kosdi.2020.3.31.010

터널구조물 유지관리계측의 개선방안 연구
A Study on the Improvement Plans of Maintenance Monitoring in Tunnel Structure 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.16 no.1 = no.47, 2020년, pp.10 - 20

우종태 (Department of Construction and Environmental System, Kyungbok University)

초록
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연구목적: 터널구조물 유지관리계측의 현장점검 결과를 분석하여 개선방안을 제시한다. 연구방법: 도심지에서 건설되고 있는 서울지하철◯호선 14개 공구의 터널구조물을 대상으로 유지관리계측에 대한 다양한 항목의 문제점을 조사하고 분석을 실시하였다. 연구결과: 유지관리 계측 항목과 계측수량 및 설치위치는 개착터널과 굴착터널로 구분하여 개선방안을 제시하였다. 계측기기의 내구연한은 각종 기준을 검토하였고, 내구성 확인방법은 계측센서의 승인 및 검수, 검사 및 시험, 검정 및 교정 등의 개선방안을 제시하였다. 결론: 터널구조물 유지관리계측의 개선방안을 건설현장에 적용하면 유지관리계측의 효율성이 증대되고 건설계측 기술발전에 기여할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: Analyze the results of on-site inspection of the tunnel structure maintenance management monitoring and suggest improvement plans. Method: We investigate and analyze the problems of various items on maintenance monitoring of tunnel structure of 14 subway lines of Seoul subway in downtown area. Result: The maintenance monitoring items, measurement quantity and installation location are classified into open tunnel and excavation tunnel and improvement plans are suggested respectively. Various durability criteria of the measuring instruments were examined, and durability confirmation method suggested improvement measures such as approval, inspection, inspection and testing, calibration of monitoring sensors. Conclusion: Applying the improvement measures of the tunnel structure maintenance monitoring to the construction site will increase the efficiency of the maintenance monitoring and contribute to the development of construction monitoring technology.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Area classification of construction and maintenance monitoring in tunnel structure
그림 Fig. 2. Example of arrangement of maintenance monitoring in tunnel structure
표 Table 1. Tunnel structure maintenance monitoring items and contents
그림 Fig. 3. Opening tunnel(main line box structure) monitoring location example

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 도심지에서 건설되고 있는 서울지하철○호선 14개 공구의 터널구조물을 대상으로 유지관리계측 항목, 계측센서의 수량 및 설치위치, 계측센서의 내구연한, 계측센서의 내구성 확인방법, 유지관리계측 관리기준 수립 등에 대한 현장점검 결과를 분석하고 각 항목별 터널구조물 유지관리계측의 개선방안을 제시하여 효율적인 유지관리계측과 건설계측 기술발전에 기여하고자 한다.
본 논문은 도심지에서 건설되고 있는 서울지하철○호선 14개 공구의 터널구조물을 대상으로 유지관리계측 항목, 계측센서의 수량 및 설치위치, 계측센서의 내구연한, 계측센서의 내구성 확인방법, 유지관리계측 관리기준 수립 등에 대한 현장점검 결과를 분석하고 각 항목별 터널구조물 유지관리계측의 개선방안을 제시하여 효율적인 유지관리계측이 되도록 수행한연구결과는 다음과 같다.

제안 방법

터널구조물에서 유지관리계측은 구조물 완공 후 공용기간 중에 주변지반의 변화와 영향으로 인하여 발생되는 배면 지반, 토압 및 수압의 변화와 콘크리트 구조물의 변화 양상, 환경조건 등을 측정하여 터널의 안전성을 확인하는데 있다. 또한, 예방적인 유지관리를 실현하기 위한 기본전제 조건으로서 구조물의 안정성 및 건전성을 분석 평가하고 구조성능을 제어하며 공용상태의 실 거동 분석을 통한 구조성능의 개선을 목적으로 수행하는 정기적 또는 상시적 조사행위를 의미하며, 터널구조물에서 공사계측과 유지관리계측의 영역 구분은 Fig. 1과 같다.

성능/효과

(1) 건설 계측시스템 설치자는 계측시스템 상세 설치 계획서와 함께 사용될 계측센서, 계측장비 및 부속자재 등이 계측의목적에 부합되도록 다음 사항을 포함하여 제출하고 승인을 얻어야 한다.
(1) 건설 계측시스템에 사용되는 계측센서, 계측장비, 부속자재 등은 계측담당 건설사업관리기술자의 검사 및 시험을 거쳐야 한다.
(1) 계측시스템의 내구연한은 최소 3년 이상으로 하며, 이 기간을 최종 설치 준공일로부터 가산하면 장기 계속공사인 경우 차수별 공사 준공기간이 약 2∼4년이 소요되므로 최종 내구연한은 5∼7년 정도이다.
(1) 시공 중 계측기의 하자보수기간은 설치 후 3년 이내, 유지관리 계측기의 하자보수기간은 준공 후 최소 3년 이내로 관리하도록 한다.
(2) 하자담보책임기간동안 필요한 예비품과 고장수리부품, 소모품, 고장수리비용은 계측시스템 설치자 부담으로 하며, 이 기간 중 수리가 불가능한 물품의 경우 유지관리기관의 승인을 얻어 동등이상의 제품으로 교체하여야 한다.
(3) 건설 계측시스템 설치자는 계측시스템운영 중에 수행될 정기적인 검 교정 방법, 순서 및 주기 등에 관한 사항을 제출하여야 하며, 필요시 각 계측 기기의 기종별 검 교정 시연을 실시하여야 한다. 또한 계측시스템운영 중 유지관리 기관의 요청이 있을 때는 계측시스템 설치자는 직접 검 교정을 수행하여야 한다.
(3) 계측시스템의 보수기간 중에는 대체 장비를 사용하여 계측시스템운영에 지장이 없도록 해야 한다.
넷째 개착터널 계측센서의 수량 및 설치위치는 박스 단면에서 바닥슬래브가 부재중에서 휨모멘트가 크게 작용하나, 도상콘크리트가 상부에 설치되어 단면이 증대되는 효과가 있으므로 벽체나 상부슬래브에 더 우선적으로 설치하여야 한다.
다섯째 굴착터널 계측센서의 수량 및 설치위치는 터널크기와 설치위치 및 손망실 비율과 내구성 저하를 고려하지 않고 설치되어 매립식 변형률계는 콘크리트 라이닝 외측과 내측에 단면당 5개[변형률계 총20개: 철근용 10개=5점에 설치×2개(외측, 내측 각 1개), 콘크리트용 10개=5점에 설치×2개(외측, 내측 각 1개)]에 설치하고, 매립식인 토압계와 간극수압계는 3점인 천단부와 어깨부[토압계와 간극수압계 각 3개]에 설치하는 것이 효과적이다.
둘째 개착터널 계측항목은 매립식 변형률계에 의한 콘크리트응력 측정위주로 설치되어 콘크리트응력과 철근응력을 동시에 측정하는 것이 필요하며, 무응력 변형률계는 거의 설치되지 않아무응력 변형률계가 설치되어야 콘크리트 특성을 제외한실 외력에 의한 응력변화를 확인할 수 있다.
셋째 굴착터널 계측항목은 콘크리트응력과 철근응력 및 간극수압 측정 위주로 설치되었으나, NATM의 지보 설계 개념과지반 특성곡선에 의해 터널의 특성을 고려하여 원지반에 작용하는 토압과 간극수압 측정, 콘크리트 라이닝의 철근응력과 콘크리트응력 측정이 필요하며, 콘크리트 라이닝 표면의 부착식 내공변위 측정은 매립식으로 설치가 어려운 경우에 한하여 선택적으로 설치하여야 한다.

후속연구

개착터널에서는 박스 단면크기(본선, 정거장 등)에 대한 고려 없이 계측센서를 단면 당 2개에서 8개까지 설치하였으며,도면에 구체적인 설치 지점이 표기되지 않고 바닥슬래브 등에도 설치가 되어 있다. 바닥슬래브는 부재중에서 휨모멘트가 가장 크게 작용하나, 두께 20cm이상의 도상콘크리트가 상부에 설치되어 단면이 증대되는 효과가 있으므로 벽체나 상부슬래브를 더 우선적으로 계측이 수행되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 박스구조물은 Fig.
앞의 점검결과에서 나타난 문제점을 종합적으로 검토하여 체계적으로 적용할 수 있는 터널구조물 유지관리계측 관리기준 수립이 필요하다. 기존의 터널구조물 유지관리계측 관리기준(Seoul Metropolitan Infrastructure Headquarters, 2015)은NATM 터널에만 한정되어 있고, 개착터널과 기계화터널(Shield, TBM 등)은 관리기준이 없는 실정이며, 계측 센서 및 계측시스템의 기술발전과 터널구조물 유지관리계측에 대한 지속적인 연구수행으로 인한 연구결과 등이 반영된 최근 기술 수준으로의 개정이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	건설공사에서 계측이란?	최근 들어 사회기반시설의 확충에 따라 지하철, 도로, 일반 및 고속철도, 전력구, 통신구,공동구 등 국내 터널구조물의 건설이 증가되고 있으며, 공사계측 및 유지관리계측을 위한정보화 시공 및 유지관리 분야의 연구도 활발하게 진행 되고 있다. 건설공사에서 계측이란 인간의 능력과 계측기기의 성능을 조합해서 공학적인 정보를 정확하게 수집하여 분석하는 행위로 이론과 기법, 통찰과 경험,측정기술과 기기를 조합해서 공학적인 문제해결에 필요한 정량적, 정성적인 정보를 얻는 행위이며, 계측기를 통하여 측정한자료를 검토하여 정량적인 판단기준을 제시하며, 계측결과의 분석을 통하여 구조물의 특성과 연관성을 파악하고 구조물의현 상태 및 발생 가능한 문제를 관측 및 예측하는 행위를 의미한다.
	도심지에서 건설되고 있는 서울지하철◯호선 14개 공구의 터널구조물을 대상으로 유지관리계측에 대한 다양한 항목의 문제점을 조사하고 분석을 실시하여 얻은 연구결과는?	연구방법: 도심지에서 건설되고 있는 서울지하철◯호선 14개 공구의 터널구조물을 대상으로 유지관리계측에 대한 다양한 항목의 문제점을 조사하고 분석을 실시하였다. 연구결과: 유지관리 계측 항목과 계측수량 및 설치위치는 개착터널과 굴착터널로 구분하여 개선방안을 제시하였다. 계측기기의 내구연한은 각종 기준을 검토하였고, 내구성 확인방법은 계측센서의 승인 및 검수, 검사 및 시험, 검정 및 교정 등의 개선방안을 제시하였다. 결론: 터널구조물 유지관리계측의 개선방안을 건설현장에 적용하면 유지관리계측의 효율성이 증대되고 건설계측 기술발전에 기여할 것이다.
	터널 건설공사에서의 계측을 구분하면?	일반적으로 터널 건설공사에서의 계측은 공사계측과 유지관리계측으로 구분되며, 공사계측은 주로 설계의 불확정성 요소 등을 보완하고 설계의 타당성을 규명함으로써 시공의 안전성과 경제성을 제공하는 반면, 유지관리계측은 공사계측 단계에서 계측치가 어느 정도 수렴된 상태를 확인하고, 목적물인 철근 콘크리트 구조물이 시공되므로 이미 완공된 구조물에 대하여 공용 중에 지속적으로 구조물의 안전성 확인과 최적의 유지관리가 되도록 객관적이고 연속적인 공학적 판단자료를 제공하여 효율적이고 경제적인 구조물 유지관리에 기여하는 것을 목적으로 수행되고 있다.

참고문헌 (11)

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Woo, J.T., Yoo, C.S. (2000). Seoul Metropolitan Rapid Transit Corporation, Details manual of subway maintenance monitoring, pp. 50-60.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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