[논문]철도하부 가도교 설치에 대한 JES공법

피태희; 조국환; 사공명

철도하부 가도교 설치에 대한 JES공법
Joint Element Structure Method on the Subway Box Structure unere Railroad 원문보기

한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집, 2008 Nov. 13, 2008년, pp.973 - 981

피태희 (서울산업대학교 철도전문대학원 철도건설공학교, 쌍용건설(주)) , 조국환 (서울산업대학교 철도전문대학원 철도건설공학교) , 사공명 (한국철도기술연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

This document presents the JES(Joint Element Structure) method that has been adopted for the firs time in our country for the construction of the structure crossing under the railroad without open excavation. Front Jacking Method, Tubular Roof Construction Method, New Tubular Roof Method and Joint Element Structure Method are commonly used for the construction of structures crossing under the railroad. JES Method, frequently used in Japan recently, is a new method to construct the structures crossing under the railroad in a safe manner and in a relatively short period of time by utilizing the steel elements with the joints through which the load in the vertical angle to the axial direction is transferred to the next element. The elements are tied to each other through the joints to form the permanent walls of a Rahmen structure under the road without open excavation and without limitation to the length in a convenient way. Through the case study in the project of a Subway Box Culvert Improvement for the Gyeonguiseon Railroad in front of Yonsei University using the JES Method, the cost and period of construction in various types of soil is investigated compared to the Front Jacking Method. Furthermore, by analyzing the results of instrumentation measurements carried out throughout the construction, comparison between the actual displacement in the ground and the predicted displacement in the design is made to provide the considerations to be counted for the design. In conclusion, comparison in the field of economic feasibility, constructability and safety between the JES Method and Front Jacking Method, which is most frequently adopted in our country at present, is made to present the JES Method as a new alternative for the non-open excavation construction method for the structures crossing under the railway.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내에서 처음 도입된 JES공법에 의한 철도하부횡단 가도교 시공에 따른 시공성·경제성·안정성을 국내에서 가장 많은 시공실적을 가지고 있는 Front jacking 공법과의 비교검토를 통해 철도하부횡단의 새로운 대안공법으로서의 JES공법을 평가하였다.
국내 처음으로 JES공법이 적용된 경의선 연세가도교 확장공사는 연세대 정문 앞 횡단보도와 연결되는 보행통로로서 본 구간을 이용하는 학생 및 교직원, 세브란스 병원 방문객 등 하루6만명이 주야간으로 이용하는 곳으로 등하교 시간 뿐만 아니라 온종일 사람들과 차량이 뒤엉켜 보행 신호시 보행자가 한꺼번에 통행할 수 없는 만성적인 정체구간으로 교통사고 위험 및 교통흐름에 커다란 장애요인으로 작용하고 있었다. 이를 해결하기 위해 별도의 통로 Box를 설치하여 보행자의 안전 및 보행환경을 개선하고 성산로와의 차량소통을 원할하는데 그 목적이 있다. 설계는 경의선 연세가도교 좌우로 통로 Box공사로1련Box 6.

제안 방법

경제성 검토를 위해서 Front Jacking 공법을 경의선 철도가도교 개량공사에 적용하여 동일한 단면 및 여건을 감안하여 공사비를 산출하였으며, 열차 서행에 의한 시간비용 및 선로부수비용 등의 간접비용은 고려하지 않았다. 위에서 검토한 바와 같이 JES 공법에서의 공사비는 기존의 Front Jacking공법보다 다소 저렴한 것으로 나타났으나 그 차이가 매우 근소하다.
5m지점에 위치하고 있어 D = 1 H로서 굴착으로 인한 지표침하의 영향은 크지 않은 것으로 판단된다. 엘리멘트의 상부 굴진이 시작된 시점(2006년 11월 1일, 흙막이 공사시작으로부터 153일 경과)을 기준으로 굴진단계 별 상부, 좌측 ,우측으로 구분하여 지표침하계의 변위를 분석하였다. 엘리멘트 상부인 B1➡B2➡C1➡C2(일부) 굴진 시 42일 동안 BS-4의 경우 30mm의 지표침하가 발생하였으며 변위속도는 변위속도는 0.
지표침하계를 설치하여 측정하여 왔으나 전신주의 이설 등 작업으로 인한 초기치 재설정 등 변화가 있어 9개의 지표침하계 중에서 지속적으로 측정이 가능했던 3개(BS-4,5,6)에 대해 분석하였다. 지표침하계 4,5,6은 엘리멘트 굴진 수평방향으로 중앙부 즉, 발진구와 도달구 중앙(발진구로부터 11.
후속하여 기준엘리먼트를 중심에서 좌·우측 방향으로 일반부 엘리먼트, 우각부 엘리먼트 시공을 순차적으로 시공한 후에 측벽부와 중간벽이 있는 경우 중간벽부를 시공한다.

대상 데이터

이를 해결하기 위해 별도의 통로 Box를 설치하여 보행자의 안전 및 보행환경을 개선하고 성산로와의 차량소통을 원할하는데 그 목적이 있다. 설계는 경의선 연세가도교 좌우로 통로 Box공사로1련Box 6.2x4.2(2개소), 개착L=39.8m, 비개착(JES) L=46m로 이루어져 있다.

성능/효과

[그림 5]는 엘리멘트 굴진에 따른 변위만을 파악하기 위해 엘리멘트 굴진이 시작된 공사개시 후 153일을 지표침하 초기치로 재산정하여 도시하였다. 굴진으로 인한 지표침하의 변위가 지속적으로 증가됨을 알 수 있으며 일별 침하를 선형 회귀 분석한 결과 변위속도는 0.20mm/day였으며 R²=0.56이었다. 따라서 지표침하에 대한 관리기준 적용시 실제 해석에서 제시된 변위는 최대 6.
56이었다. 따라서 지표침하에 대한 관리기준 적용시 실제 해석에서 제시된 변위는 최대 6.832mm였으나 실제 현장시공시는 계측값보다 과소평가되어 있음으로 보아 변위속도를 병행해서 관리함이 적절하다고 판단된다.
20mm/day를 나타내었다. 엘리멘트 굴진과 비교 시 최대변위는 7.33mm 였고, 수평경사계 침하속도는 0.11mm/day였으나 이와 비교하면 지표침하의 변화속도는 평균 0.34mm/day로서 약 3배 정도의 빠른 침하속도를 보인 것으로 나타났다. [그림 4]는 상기의 내용을 알기 쉽게 도시한 것으로 #4U는 경사계 BS-4로 상부굴착시 발생된 변위를 의미하며, #4L는 좌측굴착시 BS-4의 측정결과 , #4R은 우측굴착시의 결과를 의미한다.
경제성 검토를 위해서 Front Jacking 공법을 경의선 철도가도교 개량공사에 적용하여 동일한 단면 및 여건을 감안하여 공사비를 산출하였으며, 열차 서행에 의한 시간비용 및 선로부수비용 등의 간접비용은 고려하지 않았다. 위에서 검토한 바와 같이 JES 공법에서의 공사비는 기존의 Front Jacking공법보다 다소 저렴한 것으로 나타났으나 그 차이가 매우 근소하다. 하지만 동일한 지반조건에서 JES공법은 엘리먼트 내부를 기계굴착으로 고려하였을 경우로 전석비율이 많아져 기계굴착이 불가능하게 되면 아래의 그림과 같이 전반적으로 JES공법이 비경제적인 것으로 보인다.
하지만 경의선 철도가도교와 같이 JES 공법의 경우 엘리먼트 단면적이 작고 단계별로 1본씩 견인하므로 주변지반에 미치는 영향이 비교적 적은 반면, 경의선철도가도교와 동일한 지반조건에서 함체 전단면을 굴진하는 Front Jacking의 경우 궤도에 미치는 영향은 상대적으로 클 것으로 판단된다. 즉 공사중 열차서행기간을 줄일 수 있는 공법으로는 JES공법이 Front Jacking공법에 비해 상대적으로 우월하며, 실제 일본에서는 JES공사중 열차서행 없이 공사를 추진하고 있는 것으로 조사되었으며 공사중 궤도보수 및 지반침하로 인한 향후 보강대책 강구도 상대적으로 적을 것으로 예상된다.
[그림 3]에서 점선으로 표시된 a 부분은 흙막이 굴착에 의한 지표침하변위를 나타낸 것이다. 최종굴토 깊이는 상부로부터 약 12m이며 지표침하계가 매설된 지점은 굴착배면으로부터 약 11.5m지점에 위치하고 있어 D = 1 H로서 굴착으로 인한 지표침하의 영향은 크지 않은 것으로 판단된다. 엘리멘트의 상부 굴진이 시작된 시점(2006년 11월 1일, 흙막이 공사시작으로부터 153일 경과)을 기준으로 굴진단계 별 상부, 좌측 ,우측으로 구분하여 지표침하계의 변위를 분석하였다.
개착공법에는 가받침 공법, 특수선 부설공법 등이 있으며, 비개착공법으로는 프론트잭킹(Front Jacking Method), 파이프루프 공법, 메사쉴드공법, TRM 공법, URT 공법, JES공법, PCR 공법들이 있다. 하지만, URT 공법, PCR 공법은 아직 국내에 시공된 사례가 없으며, 본 연구에서 다룰 JES공법은 연세대학교 철도가도교 개량공사에 국내에 최초로 적용된 공법이라 할 수 있다. 국내에서 80년대 이후 현재까지 시공된 철도지하횡단공사를 조사해보면 80년대 중반까지는 주로 개착공법이 시공되었으나, 이후 개착공법은 공사기간 중 열차서행운행으로 열차정시운행 확보가 곤란하고 지속적인 궤도보수작업 및 감시가 필요하여, 열차운행이 빈번한 구간이나 열차서행 최소화를 요하는 구간에는 주로 비개착공법이 시공되고 있다.

후속연구

국내의 경우도 비개착 철도지하횡단공법으로 Front Jacking공법이 가장 많은 시공실적을 가지고 있으며, JES공법은 현재 연세대학교 정문 앞 경의선철도가도교 개량공사에 최초로 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 국내외에서 적용되고 있는 비개착 철도하부 횡단공법 대한 비교검토를 통하여 국내에서 처음으로 경의선 철도가도교 개량공사에 적용된 J.E.S(Joint Element Shield Structure)공법에 대한 사례연구를 통해 시공성, 경제성, 안전성에 대한 평가를 할 것이며, 나아가 국내현장에 가장 많이 적용된 Front Jacking공법과의 비교검토를 통해 철도 하부 횡단 공법에 대한 새로운 대안을 제시할 것이다.
일본에서 처음 국내에 도입된 JES공법의 성공여부는 앞으로 국내의 도로 및 철도지하 횡단 공법 채택에서 중요한 방향을 제시할 것이며, 다양한 시공실적을 가지고 있는 Fronjacking공법과 더불어 철도지하횡단공법의 발전을 위해서는 JES공법의 시공성·경제성·안정성 측면에서 국내에 최적화하기 위한 노력 또한 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	JES공법에 엘리먼트를 사용하는 이유는?	JES공법은 철로 및 고속도로 하부에 횡단구조물을 단기간에 안전하게 시공하는 공법으로서 축직각방향으로 하중의 전달이 가능한 이음부를 갖는 강재엘리먼트를 사용한다. 이 엘리먼트를 이음부가 결속되게 삽입한 후 구조물 본체로 이용함으로써 노면하단에 비굴착상자형 라멘방식이나 원형 등의 구조물을 연장에 구애받지 않고 쉽게 구축할 수 있다. JES공법에는 기준엘리먼트, 일반부 엘리먼트, 우각부 엘리먼트, T자부 엘리먼트 등을 사용한다.
	철도지하횡단공법은 어떻게 나뉘는가?	현재 주로 사용되는 철도지하횡단공법에 대한 분류는 크게 개착공법과 비개착공법으로 나뉜다. 개착공법에는 가받침 공법, 특수선 부설공법 등이 있으며, 비개착공법으로는 프론트잭킹(Front Jacking Method), 파이프루프 공법, 메사쉴드공법, TRM 공법, URT 공법, JES공법, PCR 공법들이 있다.
	비개착공법으로 어떤 것들이 있는가?	현재 주로 사용되는 철도지하횡단공법에 대한 분류는 크게 개착공법과 비개착공법으로 나뉜다. 개착공법에는 가받침 공법, 특수선 부설공법 등이 있으며, 비개착공법으로는 프론트잭킹(Front Jacking Method), 파이프루프 공법, 메사쉴드공법, TRM 공법, URT 공법, JES공법, PCR 공법들이 있다. 하지만, URT 공법, PCR 공법은 아직 국내에 시공된 사례가 없으며, 본 연구에서 다룰 JES공법은 연세대학교 철도가도교 개량공사에 국내에 최초로 적용된 공법이라 할 수 있다.

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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