초록 ▼

최종목표를 달성하기 위해 3차년에 걸쳐 수행된 연구개발에서는 다음과 같은 연구개발 내용을 수행하였다.
■ 1차년도 연구내용
(1) 국내외 터널 라이닝 문제점 파악
- 국외 터널 라이닝 신공법 조사 및 분석
- 터널 라이닝 공법과 관련된 국외 제기준 조사 및 공법의 국내 적용성 파악
- 국내 터널 라이닝의 문제점 조사 및 분석
(2) Composite 라이닝 터널 공법의 세부구성 요소에 대한 이론적 고찰 및 공법 개발을 위한 기초 연구
- 경량기포 충진재의 이론적 연구
- 국내외 경량기포 충

최종목표를 달성하기 위해 3차년에 걸쳐 수행된 연구개발에서는 다음과 같은 연구개발 내용을 수행하였다.
■ 1차년도 연구내용
(1) 국내외 터널 라이닝 문제점 파악
- 국외 터널 라이닝 신공법 조사 및 분석
- 터널 라이닝 공법과 관련된 국외 제기준 조사 및 공법의 국내 적용성 파악
- 국내 터널 라이닝의 문제점 조사 및 분석
(2) Composite 라이닝 터널 공법의 세부구성 요소에 대한 이론적 고찰 및 공법 개발을 위한 기초 연구
- 경량기포 충진재의 이론적 연구
- 국내외 경량기포 충진재의 적용사례 조사 및 Composite 라이닝 터널에의 적용성 평가
- 국내 터널 현장의 여굴 현황 조사 및 분석을 통한 Composite 라이닝의 적용성 평가
(3) Composite 라이닝 설계 이론 정립 및 요소실험을 통한 PC 패널의 인장 거동 특성 파악
- PC 빔 공시체 제작과 인장거동 실험 수행
- 공시체 제작 및 요소실험을 통한 PC 패널의 인장 거동 특성 파악
(4) Composite 라이닝 시스템에 적합한 방수 시스템 확립(Ⅰ)
- 국내 터널의 방수 System 관련 현황 조사
- PC 패널의 Joint 부위 및 1차 지보재 특성에 적합한 방수재료 특성 검토
(5) 고성능 PC 패널 개발을 위한 프리캐스트 콘크리트의 기술현황 파악
- 프리캐스트 콘크리트의 국내?외 기술현황 및 시방규정 분석
- 고성능 PC 패널 개발 관련 기술현황 파악 및 현장조건 분석을 토대로 한 품질요소 정립과 재료 선정
- PC 패널 제작 과정의 문제점 분석
(6) 고성능 PC 패널 개발(Ⅰ)
- 고성능 PC 패널 재료 관련의 유동성 파악
- 레올로지 특성, 슬럼프 특성, 고유동성 파악
- 고성능 PC 패널 개발 관련 혼화재료에 따른 강도발현 성상 연구
- 양생조건 및 재령에 따른 강도발현성상 검토
(7) PC 패널 모형실험 장치 및 몰드 개발과 라이닝 충전재의 구조적 거동 특성 연구
- PC 패널 모형실험장치 설계
- PC 패널 몰드 설계
- PC 패널과 충전재의 구조적 거동 특성 연구
(8) PC 패널 라이닝의 화재 조건 연구
- PC 패널 라이닝의 화재 조건 모형실험 및 화원장비 설계 및 제작
- 화재 조건하 구조물 거동과 화재 곡선에 대한 문헌 조사
■ 2차년도 연구내용
(1) Composite 라이닝 공법의 경제성에 대한 정량적 고찰
- 현장타설 라이닝 및 기타 공법의 경제성에 대한 객관적 자료 조사 및 분석
- Composite 라이닝 공법의 제작, 운반, 조립 및 시공에 따른 개별단가 검토
- Composite 라이닝 공법과 현장타설 라이닝 공법의 경제성에 대한 정량적 비교 검토
(2) 실대형 모형실험 장치를 통한 PC 패널의 구조적 거동 특성 평가
- PC 패널 실대형 실험장치 구축 완료
- 제작된 PC 패널을 이용한 모형실험 수행
- 하중 재하시 PC 패널의 구조적 거동 특성 평가
(3) PC 패널 최적 조합 프로그램 개발(Ⅰ)
- 최적의 PC 패널 조합 프로그램 개발을 위한 기본 이론 및 알고리즘 정립
(4) Composite 라이닝 시스템에 적합한 방수 시스템 확립(Ⅱ)
- 방수재료별 방수성능 시험 수행(PC 패널 접합부의 수팽창 지수재 방수 성능 시험 수행)
- 최적 방수공법 선정 및 시방서(안) 작성
- 패널 지지 앵커부의 방?배수 시스템 결정
(5) 고성능 PC 패널 개발(Ⅱ)
- 고성능 PC 패널 관련 혼화재료 및 양생조건에 따른 콘크리트 내구특성 검토
- 고성능 PC 패널의 최적 배합비 도출
- 혼화재 종류 및 양생조건에 따른 고성능 PC 패널의 부위별 몰드 제작 및 시제품 제작
- Composite 라이닝 공법에 최적인 경량기포 모르타르 충진재 개발(투수성, 유동성, 압축강도 기준 만족)
- 경제성 및 품질을 고려한 경량기포 모르타르의 성능 평가
(6) PC 패널 라이닝 구조물의 화재 조건 거동 예측
- 모형실험을 통한 PC 패널 라이닝의 화재 조건하 거동의 심화 연구
- 지지조건을 고려한 PC 패널 라이닝 구조물의 안정성 연구
- PC 패널 시편의 모형 화재 실험을 통한 열역학적 특성의 규명
- 라이닝 구조물 열전달 및 화재 거동의 수치 해석적 방법 확보
- 화재시 충진용 경량기포 모르타르에 대한 안정성 검토
(7) Composite 라이닝 터널 부속구조물에서의 설계(안) 제시
- 터널 부속 구조에서의 Composite 라이닝 설계 제시(갱구부, 인버트 접속부, 피난 연락갱, 회차로)
■ 3차년도 연구내용
(1) PC 패널의 장기내구성능 검토
- 고성능 PC 패널의 촉진열화시험을 통한 내구성능 검토(동결융해저항성, 촉진 탄산화 특성, 염소이온 투과저항성 및 화학저항성 검토 등)
- 고성능 PC 패널의 장기폭로시험 인자 설정
- 내구성, 물성 및 경제성을 고려한 PC 패널의 최적배합 도출
(2) 실대형 실험장치를 통한 PC 패널의 구조적 거동 특성 평가(Ⅱ)
- 볼트 박스 접속부 보강을 위한 요소실험 수행 및 이론적 고찰을 통한 PC 패널 공시체 설계 및 제작
- 일체형 라이닝 공시체와의 비교실험을 통한 PC 세그먼트의 구조적 거동 특성 평가
(3) 시공성을 고려한 Composite 라이닝 공법의 경제성 평가
- 시공단가 비교를 통한 Composite 라이닝 공법과 현장타설 라이닝 공법의 경제성 고찰
- Composite 라이닝 공법의 경제성 향상을 위한 효과적 방안 모색
(4) 현장 시험시공을 통한 Composite 라이닝 공법의 실용화 방안 검토
- Composite 라이닝 공법의 현장 시험시공을 통한 시공 공정 및 적용성 평가
- 현장 배수실험을 통한 Composite 라이닝 터널의 배수 시스템 검토
(5) Composite 라이닝 터널의 안정성에 대한 수치해석적 고찰
- 수치해석 방법을 통한 Composite 라이닝 터널의 구조적 거동 해석
- 현장타설 라이닝과의 수치해석적 비교를 통한 안정성 평가
(6) PC 패널 최적 조합 프로그램 개발(Ⅱ)
- PC 패널 최적 조합 프로그램 개발 완료
- 개발 프로그램을 이용하여 기존 터널현장의 PC 패널 설계 수행 및 예측기법 도출
(7) 터널 화재조건에서 PC 패널 라이닝 구조의 화재손상 예측기법 연구
- 구조물 화재손상 예측기법 고찰
- 터널 화재조건에서 PC 패널 라이닝의 화재손상정도 예측기법 도출
(8) Composite 라이닝 터널에서의 PC 패널 배면 충진공법 제시
- 경량기포 모르타르의 주입특성 및 충진적용성 평가
- 중금속 용출시험을 통한 충진용 경량기포 모르타르의 환경 영향 평가
- 기존 배수재와 경량기포 모르타르의 투수시험을 통한 장기 배수성능 평가
- Composite 라이닝 터널에서의 PC 패널 배면 충진공법(안) 제시
(9) Composite 라이닝 공법의 설계기술 개발 및 단면 설계
- 국내 상황에 적합한 Composite 라이닝 터널의 최종 단면 설계
- Composite 라이닝 공법에 적용 가능한 PC 세그먼트 설계
- 볼트박스 연결부, 측벽부 및 아치부 세그먼트
(10) Composite 라이닝 공법의 시공기준 및 설계 지침 확립
- Composite 라이닝 공법의 시공기준(안) 제안
- Composite 라이닝 공법의 설계지침(안) 제안

Abstract ▼

The following are Contents and Range of this Research and Development in a 2nd period
(1) Economical efficiency evaluation of Composite Lining Method
- Objective data research & analysis that economical efficiency of field placing lining & another structure method
- Examine partial cost acc

The following are Contents and Range of this Research and Development in a 2nd period
(1) Economical efficiency evaluation of Composite Lining Method
- Objective data research & analysis that economical efficiency of field placing lining & another structure method
- Examine partial cost according to production, deliver, assemble, construct of Composite Lining Method
- Comparison examination about composite Lining method and Field placing Lining method Economical Efficiency
(2) Evaluation of constructive behavior characteristic of PC Panel using model test
- Building up PC Panel model experiment equipment
- Accomplishing model test by producted PC Panel
- Evaluation of Constructive behavior characteristics in loading
(3) Development of PC Panel Ling manufacturing program
- Triangular position algorithm and basic theory for development of PC Panel Ling manufacturing program
(4) Development of Waterproof and Drain System for Composite Lining Method (Ⅱ)
- Performance of efficiency test on waterproof material
- Selection of optimum waterproof method and proposing specifications
- Selection of waterproof and drain system of Panel support anchor section
(5) Development of high-performance PC panel(Ⅰ)
- According to additive material & condition of curing, investigation of concrete durability characteristics related to high performance PC Panel
- Proposing the mixture ratio of high performance PC panel
- Constructing molds & example products of high performance PC panel according to additive material & condition of curing
- Development of lightweight-foamed mortar suitable for Composite Lining Method
- Efficiency test of lightweight-foamed mortar considering economical efficiency & quality
(6) Prediction of fire condition behavior of PC Panel Lining structure
- Deepening study in fire condition behavior of PC Panel Lining using model test
- Study in safety of PC panel lining structure considering support conditions
- Research of thermodynamics characteristics using fire model test of PC panel
- Proposing numerical analysis method of heat transfer & fire condition behavior in lining structure
- Investigation of safety about lightweight-foamed mortar under fire conditions
(7) Proposing a design drawing of accessory structures in Composite Lining Tunnel
- Proposing a design drawing of accessory structures in Composite Lining Tunnel
The following are Contents and Range of this Research and Development in a 3nd period
(1) An Investigation of the Long-Term Durability of PC Panel
- An Investigation of the High- Performance PC Panel using Combined Deterioration(resistance for freezing-thawing, accelerating carbonation affect, permeability resistance for chlorine, chemical resistance and so on)
- Establishing the factor of the Long-Term Deterioration fot the High-Performance PC Panel
- Drawing OF the optimum MIX ratio for PC Panel considering durability, properties and economical efficiency
(2) Evaluation of constructive behavior characteristic of PC Panel using model test
- Executing of an element test for reinforcing joint part of the bolt box and Designing and manufacturing PC panel by a theoretical consideration
- An Investigation of structural behavior of PC segment using the comparative test for concrete lining
(3) Economical efficiency evaluation of Composite Lining Method considering the Construct character.
- Evaluation about Composite Lining method and Field placing Lining method Economical Efficiency through Comparison of the unit cost of Construction
- An effectual plan for Economic Rise of Composite Lining method.
(4) Examination of the Practical Use of Composite Lining Method through the Test Construction in Field
- Evaluation of the Application and the progress of Construction through the Test Construction of Field in Composite Lining Method
- Examination of Draining System of Composite Lining Method with the Test Drainage in Field.
(5) Examination of Numerical Analysis Method in Stabilization of Composite Lining Tunnel.
- Evaluation of Constructive behavior characteristic of Composite Lining Tunnel through Numerical Analysis Method.
- Stabilization Evaluation with Comparison of Numerical Analysis Method in Composite Lining Method and Field placing Lining method.
(6) Development of PC Panel Ling manufacturing program(Ⅱ)
- Completion of the Development of PC Panel Ling manufacturing program
- Deduction of the Prediction Method and Performance of Design Drawing of PC-panel in the existing Tunnel Sites using the PC Panel Ling manufacturing program
(7) Prediction technique research of PC Panel Linging structure of damage from tunnel fire condition
- Prediction technique investigation of fire structure fire damage
- Prediction technique proposing the PC Panel Linging of damage from tunnel fire condition
(8) Proposing a Filling method of PC Pannel back from Composite Linging tunnel
- Evaluation of lightweight bubble mortar pouring charcteristic and filling application
- Environmental impact assessment of filling lightweight-foamed from reaching test
- Evaluation of long-term the Drainage Capacity of the Existing drain and lightweight-foamed mortar from permiability test
- Proposing a Filling method drawing of PC Panel back from Composite Lining tunnel
(9) Development of Design Technology and Section Design for Composite Lining Method
- Last Section Design of Composite Lining Tunnel which are suitable in domestic
- In Composite Lining Method application PC Segment Design which are possible
- Boltbox connection department, Side wall department and Arch department segment
(10) Establishment of Construction Guide and Design Criterion for Composite Lining Method
- Proposing a Construction Guide of Composite Lining Method
- Proposing a Design Criterion of Composite Lining Method

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 15
• 목차 ... 29
• 그림차례 ... 33
• 표차례 ... 46
• CONTENTS ... 51
• 제1장 서 론 ... 55
• 제1절 연구개발의 배경 및 필요성 ... 55
• 제2절 연구개발의 내용 및 범위 ... 57
• 1. 연구개발 최종목표 ... 57
• 2. 연구개발 내용 ... 58
• 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 65
• 제1절 프리캐스트 콘크리트의 기술개발 현황 ... 65
• 제2절 PC 패널 공법의 기술개발 현황 ... 67
• 1. PC 패널 설계 및 시공기술 ... 67
• 2. 일본의 PC 패널 설계 기술 ... 71
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 75
• 제1절 서 언 ... 75
• 제2절 Composite 라이닝 터널 ... 77
• 1. 기본 개념 ... 77
• 2. 시공 개요 ... 82
• 제3절 국내·외 터널 라이닝 현황 파악 ... 84
• 1. 터널 라이닝 관련 국내외 제기준 ... 84
• 2. 기존 터널 라이닝의 변상 현황 및 문제점 ... 95
• 3. 국외 터널 라이닝 신공법 조사 및 분석 ... 104
• 4. 현장설문조사를 통한 국내 터널 라이닝 현황 파악 ... 117
• 5. 터널 여굴 현황 분석을 통한 신공법의 적용성 평가 ... 131
• 6. 소결론 ... 141
• 제4절 PC 패널의 구조적 거동 특성 평가 ... 144
• 1. 실대형 실험장치 설계 ... 144
• 2. 실험용 PC 패널 몰드 설계 및 제작 ... 168
• 3. 터널 라이닝 실대형 실험 ... 176
• 4. 실대형 실험 수행 결과 ... 196
• 5. 소결론 ... 209
• 제5절 고성능 PC 패널 개발을 위한 품질성능 검토 ... 213
• 1. 이론적 고찰 ... 213
• 2. 고성능 PC 패널 개발을 위한 실내시험 ... 244
• 3. 실험결과 및 분석 ... 269
• 4. 혼화재료에 따른 내구 특성 검토 ... 289
• 5. 양생조건에 따른 내구특성 검토 ... 308
• 6. 혼화재 및 양생조건에 따른 PC 패널 부위별 최적 배합비 ... 324
• 7. 고내구성 PC 패널의 최적 배합비 도출 ... 330
• 8. 소결론 ... 333
• 제6절 PC패널 장기내구성능 검토 ... 337
• 1. 장기폭로시험 인자 설정 ... 337
• 2. 촉진열화시험 및 옥외폭로시험의 상관성 분석 ... 356
• 3. 소결론 ... 369
• 제7절 Composite 라이닝 공법의 방?배수 시스템 ... 372
• 1. 국내 터널 공법의 방·배수 시스템 ... 372
• 2. 수팽창 지수재 방수성능 평가 ... 386
• 3. Composite 라이닝 공법의 방ㆍ배수 시스템 도출 ... 399
• 4. 소결론 ... 408
• 제8절 PC 패널 배면 충진용 경량기포 모르타르 개발 ... 410
• 1. 경량기포 충진재의 적용성 검토 ... 410
• 2. 이론적 고찰 ... 420
• 3. 실내시험을 통한 품질성능 평가 ... 434
• 4. 중금속 용출시험을 통한 환경영향 평가 ... 449
• 5. 충진모형실험을 통한 현장 적용성 평가 ... 454
• 6. 기존 터널 배수재와의 투수성능 비교 ... 461
• 7. Composite 라이닝 터널 배면 충진공법(안) 제안 ... 476
• 8. 소결론 ... 493
• 제9절 Composite 라이닝 공법의 현장 시험시공 ... 495
• 1. 시험시공 개요 ... 495
• 2. 시험시공을 위한 지반조사 ... 496
• 3. 시험시공용 Composite 라이닝 터널 설계 ... 507
• 4. 시험시공용 조립장비 및 거치대 제작 ... 511
• 5. 시험시공 수행 ... 514
• 6. 소결론 ... 530
• 제10절 Composite 라이닝 터널의 안정성 평가 ... 533
• 1. 현장 시험시공용 PC 패널의 실대형 실험 ... 533
• 2. 수치해석을 통한 Composite 라이닝 터널 안정성 평가 ... 539
• 3. 소결론 ... 557
• 제11절 Composite 라이닝 공법의 경제성 평가 ... 560
• 1. 국내 터널 라이닝 공법의 경제성 고찰 ... 560
• 2. 가상 터널 설계를 통한 Composite 라이닝 공법의 경제성 평가 ... 566
• 3. 소결론 ... 590
• 제12절 PC 패널 라이닝 구조물 화재손상 예측기법 ... 593
• 1. 화재시 콘크리트 구조물의 폭렬현상 이론적 고찰 ... 593
• 2. 터널화재조건 PC패널라이닝의 화재성상 연구범위 ... 607
• 3. 콘크리트 구조요소-폭렬실험장비 개발 ... 612
• 4. PC 패널 라이닝 세그먼트 구조요소 화재손상 실험 ... 617
• 5. 전열특성 및 화재거동 예측을 위한 수치해석기법 제시 ... 647
• 6. 소결론 ... 659
• 제13절 PC 패널 최적조합 프로그램 개발 ... 662
• 1. 프로그램 개요 및 구성 ... 662
• 2. 프로그램 구현 및 내용 ... 665
• 3. Composite 라이닝의 PC 패널 설계 적용 ... 679
• 4. 소결론 ... 694
• 제14절 Composite 라이닝 터널 단면 설계 ... 695
• 1. 표준단면 설계 ... 695
• 2. 표준단면용 PC패널 설계 ... 697
• 3. 부속구조물 설계 ... 705
• 4. 소결론 ... 714
• 제15절 Composite 라이닝 공법 설계기준(안) 및 시공지침(안) 제안 ... 717
• 1. Composite 라이닝 공법 설계기준(안) 및 시공지침(안) ... 717
• 2. Composite 라이닝 공법 시공시의 안전기준(안) ... 736
• 제16절 결론 ... 743
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ... 771
• 제1절 연구개발목표 달성도 ... 771
• 제2절 대외 기여도 ... 775
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 779
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보 ... 783
• 제1절 PC 라이닝 관련 일본 논문 번역 자료 ... 783
• 제2절 국외 터널 라이닝 시공 기술 파악 ... 810
• 제7장 참고문헌 ... 815
• 부 록 ... 819
• 1. PC 패널 조합 프로그램 매뉴얼 ... 819
• 2. Composite 라이닝 터널 표준단면 ... 841
• 별첨 자체평가의견서 ... 848