[논문]터널 배수처리 및 시설개선방안에 관한 연구

유상건; 박태순; 이준석

터널 배수처리 및 시설개선방안에 관한 연구
A Case study on the Improvement of Tunnel Drainage systems 원문보기

유상건 (서울산업대학교 철도기술대학원) , 박태순 (서울산업대학교 토목공학) , 이준석 (철도기술연구원, 서울산업대학교 철도기술대학원)

Since the urban subway is normally constructed under the groundwater level, the drainage system will be one of the most important factors during maintenance period. Therefore, to investigate suitability of the design approach and the construction specification, the inflow and the contents of the groundwater in the Route 5 of Seoul subway system are analysed. From these, the possibility of the design improvement and the economy of the maintenance cost are proposed.

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문제 정의

/min을 적용하고 있는데 실제 현장에서 발생하는 차이점을 알아보기 위하여 지형별, 하천별로 지하수 유입량을 조사분석 하여 비교하였으며, 터널의 배수장애와 배수기능저하의 주원인이 되고있는 침전물의 종류와 특성, 성분, 유입경로를 분석하여 문제점에 대하여 고찰하였다. 본 연구의 주요목적은 이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 유지관리기간 중에 도출된 배수펌핑량, 침전물유입현황 및 배수시설에 대한 조사자료를 참고로 배수장애로 인한 도시지하터널의 안정성 향상을 구축하는데 있다.

제안 방법

현재 지하철의 배수 펌핑시설 및 터널배수시설의 설계기준은 1km당 박스구조물 2m³/7min, 터널 구조물 3m³/min을 적용하고 있는데 실제 현장에서 발생하는 차이점을 알아보기 위하여 지형별, 하천별로 지하수 유입량을 조사분석 하여 비교하였으며, 터널의 배수장애와 배수기능저하의 주원인이 되고있는 침전물의 종류와 특성, 성분, 유입경로를 분석하여 문제점에 대하여 고찰하였다. 본 연구의 주요목적은 이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 유지관리기간 중에 도출된 배수펌핑량, 침전물유입현황 및 배수시설에 대한 조사자료를 참고로 배수장애로 인한 도시지하터널의 안정성 향상을 구축하는데 있다.

성능/효과

4배를 초과하고 있다. 3개 하천에 대한 시공과정을 조사한 결과 차이가 나는 공종은 그라우팅 공법으로 안양천은 RMG(Root Milk Grouting)공범을 샛강과 청계천구간은 SGR 그라우팅 공법을 적용할 것으로 조사되었다.
국내 지하철 건설기술은 20 여년 동안의 기술축적으로 인하여 흙피복이 얇고 함수비가 높은 지반에서도 터널을 시공할 수 있을 정도로 발전되었다. 그 결과, 하저, 하천, 주택가, 저지대, 연약 지반 등 지질여건이 불리한 지형하부를 통과하여 시공을 할 수 있는 비약적인 발전을 가져왔다. 그러나 유지관리측면에서는 아직 보완이 미흡한 상태에 있는데, 그 이유는 터널 건설이후 현장확인곤란, 시공자료 공유부족과, 설계 단계에서는 터널내부로 유입되어 흐르는 지하수는 맑은 물만 흐를 것으로 간주하고 배수처리계획 수립시 지역특성 등을 고려하지 않는 설계를 적용하고 있기 때문이다.
또한, 하천구간으로 유입되는 지하수량이 설계기준과 비교 검토한 결과 1km당 유입수량은 3.01m³/min로서 설계기준의 3.0m³/min과 비슷한 수준으로 유입되고 있었으나, 터널평균 유입수량 1.38m³/min/km에 비교했을 때 하천구간에서는 2.18배의 지하수가 더 유입되고 있는 것으로 나타났다. 하천통과 구간중 지하수 유입수량이 가장 많은 구간은 안양천 구간으로 평균 1km당 7.
붉은색 침전물을 건조시켜 육안관찰한 결과 터널과 Box구조물입구에서 유입되는 침전물은 이물질이 많이 함유되어 있었으며, 자석을 접근시킨 결과 상당량의 철성분이 침전물 내에 포함되어 있었지만, 배수확인구로 유입된 침전물질은 부드럽고 가벼운 고운 분말이었다.
지하철 5호선을 통과하고 있는 한강 및 중소8개 하천7.937km구간 터널내부로 유입되는 지하수 유입량을 조사한 결과 와 같이 34,444m3/day가 유입되고 있어 의 터널 전구간(31.293 km)에 유입되는 지하수량은 62,412m3/day의 55.2%를 차지하고 있으므로 하천구간에서 터널로 지하수의 유입을 억제할 수 있다면 유지관리 비용이 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
터널 내로 유입되는 지하수 유입량이 설계기준과의 차이를 조사하기 위하여 지하철 5호선57.9km 간에 설치된 63개집수정으로 유입되는 지하수량을 96년부터 2001년6월까지 분기별로 조사결과 지하수 유입량은 1km당 0.77m³/min로 나타나서 집수정 설계기준인 1km당 박스구조물 2m³/7min, 터널구조물 3m³/min을 고려했을 때 상당한 여유가 있는 것으로 나타났다.

후속연구

그러므로 배수처리 및 배수시설의 실시설계시 지형적인 특성과 운영중인 지하철의 하자발생유형 및 문제점을 유지관리기관으로부터 자료를 수집하여 건설에 임한다면 경제적이고 효율적인 건설이 될 수 있을 것이라 기대한다.
본 연구를 통하여 조사한 자료와 같이 박스구간에서는 최대 지하수 유입량은 0.2m³/min/km 이하로 설계기준의 10%이므로 집수정용량 및 배수Pump용량은 안전율을 고려하여 1.0m³/min/km로 결정하여도 충분할 것으로 판단되나 침수에 대비하여 배수구역별 최저점부 환기구에 비상예비 Pump시설을 설치할 것을 제안한다.

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