초록 ▼

1. 최종목표
가설 구조물을 사용하지 않고 구조물을 지중에 수직으로 압입하는 기술을 개발한다.
2. 개발내용 및 결과
본 연구에서는 구조물을 지중에 수직으로 압입하는 기술을 개발하고 이를 현장 시험을 통하여 검증하였다. 또한 구조물 수직압입에 필요한 기계장치 개발연구, 활제 연구, 현장시험시공, 수치해석 등을 통해서 수직 압입시공에 대한 전반적인 시스템 관리 및 설계에 필요한 사항을 도출하였다.
그동안 수평으로의 구조물 압입공사는 많이 수행되어 왔으나, 지상에서 수직으로 압입하는 공사는 최초이며, 아울러 유압에

1. 최종목표
가설 구조물을 사용하지 않고 구조물을 지중에 수직으로 압입하는 기술을 개발한다.
2. 개발내용 및 결과
본 연구에서는 구조물을 지중에 수직으로 압입하는 기술을 개발하고 이를 현장 시험을 통하여 검증하였다. 또한 구조물 수직압입에 필요한 기계장치 개발연구, 활제 연구, 현장시험시공, 수치해석 등을 통해서 수직 압입시공에 대한 전반적인 시스템 관리 및 설계에 필요한 사항을 도출하였다.
그동안 수평으로의 구조물 압입공사는 많이 수행되어 왔으나, 지상에서 수직으로 압입하는 공사는 최초이며, 아울러 유압에 의한 압입속도 및 부등침하를 관리하는 기법은 건설공법으로는 처음 제시된 것이다.
3. 사업성과
◦기술적 성과
일반적인 가시설공법과 본 공법을 여러 항목별 비교 분석을 한 결과 경제성, 공사기간, 민원발생, 환경친화, 작업안전성, 사회간접비용에서 압입공법의 비교우위가 예상된다.
본 공법의 효용성을 판단하기 위한 시험시공 결과 실제 굴착과 구조물 압입에 소요되는 시공 기간은 약 15일 정도로 나타났고 만일 구조물을 사전 제작하거나 조강시멘트를 사용하여 구조물의 양생기간을 단축한다면 실제 굴착과 구조물 압입에 소요되는 시공 기간은 더욱 단축시킬 수 있을 것으로 보여 현장 굴착과 거푸집과 지지대 등을 설치하며 구조물을 설치하는 재래식 공법에 비교하여 공사기간과 비용을 매우 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
지반의 변위는 매우 미소한 것으로 나타나 본 압입공법의 사용시 인접구조물에 변위영향을 최소화시킬 수 있을 것으로 판단되며 굴착과 구조물 축조가 동시에 진행하기 때문에 굴착면의 붕괴 사고를 예방하여 구조적으로 안정한 공법임을 확인하였다.
◦경제적 성과
본 공사의 압입공법 공정을 대비하여 공사비를 산정한 결과 기존공법 대비 공사비가 48.9% 에 불과한 것으로 나타났으며 순수한 직접공사비를 단순 비교한 것임을 전제로 하고, 압입공법은 순수한 실적공사비이고 부대 경비의 신규 발생 등을 감안하더라도 50%이상의 공사비 절감 효과를 기대할 수 있다.
비교 대상의 수직구 가시설은 공사의 중요도를 감안하여 토류판 대신 토류콘크리트를 적용하였으므로 일반 가시설 공법(토류판 적용)에 비교하였을 경우에도 최소 40% 이상의 공사비 절감을 기대할 수 있을 것이며 여기에 직접공사비와는 별개로 공사와 연관되는 물류비용, 환경비용 등의 절감을 고려하면 그로 인한 사회적인 간접비용의 절감효과도 기대된다.
◦사회적 성과
시험 시공을 통해 흙막이 공법 없이 지하구조물 축조가 가능한 것을 확인하였고 이에 따라 소음, 진동, 분진 등을 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.
가설재에 사용되는 자재의 절약으로 토류판재로 사용되는 목재 채취로 인한 벌목예방, 지지대와 버팀대에 소요되는 강재를 없앰으로서 나타나는 채굴 및 제련 에너지 절약 등의 효과로 환경 친화적인 공법이다.
4. 기술개발결과 활용계획
◦전력구의 수직구는 구조물의 형상이 비교적 정형화되어 있으므로, 재사용이 많을수록 경제적인 본 공법의 특성상 최적 적용으로 판단되어 이에 적극적인 홍보 및 수주활동 계획
◦대심도 터널의 환기구등의 시공에 반영되도록 턴키설계 참여
◦대형 건축물의 지하층 시공에 적극 참여
◦기계장치의 표준화로 압입공법 기계장치를 보급하도록 준비
◦시공이 보다 간편하고 안전하게 이루어 질수 있도록 장치에 대한 추가 개발
◦본 공법을 응용하여 건물 및 교량의 부상등에 적극 활용할 예정
◦건설신기술 지정 신청 예정
◦해외 건설현장에 기술 보급 및 장치 판매
5. 기술개발자료의 보안관리
◦보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
특허 등록 기술로서 보안을 요하지 않는 기술개발사업
◦연구개발의 기술임치 및 특허 출원등록 실적
지하구조물 압입시공공법, 한국/10-1128955, 2012.03.14.
오거스크류용 오버케팅헤드장치, 한국/ 10-0802943, 2008.02.04

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 산학연공동기술개발사업 최종보고서 제출서 ... 2
• 개발결과의견서 ... 3
• 최종보고요약서 ... 5
• 목차 ... 8
• 표 목차 ... 12
• 그림 목차 ... 14
• 부록 목차 ... 18
• 제 1 장 서 론 ... 19
• 제 1 절 연구 배경 ... 19
• 제 2 절 연구 목적 ... 19
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 21
• 제 1 절 연구내용 및 방법 ... 21
• 제 2 절 기존 가시설 및 압입공법 분석 ... 22
• 2.1 기존 가시설 공법 ... 23
• 2.1.1 엄지 말뚝 공법 ... 23
• 2.1.2 C.I.P 공법 ... 23
• 2.1.3 Sheet Pile 공법 ... 23
• 2.1.4 S.C.W . 공법 ... 24
• 2.1.5 지중 연속벽 ... 24
• 2.2 가시설 설치를 위한 최근 공법의 소개 ... 24
• 2.2.1 Top-Down 공법 ... 24
• 2.2.2 SPS공법 ... 25
• 2.2.3 ESD 공법 ... 26
• 2.2.4 BRD 공법 ... 27
• 2.2.5 R ing Slab Shoring System ... 27
• 2.3 압입공법을 이용한 지하구조물 축조방법 분석 ... 27
• 2.3.1 압입공법의 개요 ... 27
• 2.3.2 압입공법의 시공 방법 ... 29
• 2.3.3 자원의 재활용 및 절약 ... 29
• 2.4 기존공법대비 압입공법의 신뢰도 및 경제성 분석 ... 30
• 2.4.1 경제성 분석 ... 30
• 2.4.2 신뢰도 분석 ... 32
• 2.5 위험요소 예측방법 검토 ... 34
• 제 3 절 압입공법을 위한 장치 개발 ... 37
• 3.1 유압잭 및 파워유니트의 설계 ... 37
• 3.1.1 목적 및 역할 ... 37
• 3.1.2 구성 및 특징 ... 37
• 3.2 브라켓 제작 ... 40
• 3.2.1 목적 및 역할 ... 40
• 3.2.2 상세 제원 및 특징 ... 41
• 3.3 자동제어 시스템 설계 및 제작 ... 44
• 3.3.1 목적 및 역할 ... 44
• 3.3.2 기계 장치의 조건 ... 44
• 3.3.3 기계 장치의 구성 및 제원 ... 45
• 3.4 말뚝선단확대 장치 ... 48
• 3.4.1 목적 및 역할 ... 48
• 3.4.2 구성 및 제원 ... 48
• 3.5 암반굴착을 위한 드릴비트 ... 51
• 제 4 절 구조물삽입 촉진을 위한 벤토나이트 활제 연구 ... 54
• 4.1 활제의 선정 ... 54
• 4.1.1 벤토나이트의 개요 ... 54
• 4.1.2 실험에 사용된 벤토나이트의 특성 분석 ... 55
• 4.2 벤토나이트의 활제로서 타당성 확인 ... 64
• 4.2.1 함수비 변화에 따른 벤토나이트의 직접전단시험 ... 64
• 4.2.2 주문진표준사 - 벤토나이트 혼합토에 대한 SEM 촬영 ... 69
• 4.3 현장에서의 벤토나이트의 최적배합비 결정 ... 70
• 제 5 절 시험 시공 ... 71
• 5.1 시험시공계획 ... 71
• 5.2 시험시공 대상현장 선정 및 지반조사 ... 73
• 5.2.1 대상현장 선정 ... 73
• 5.2.2 지반조사 ... 73
• 5.3 시험시공과정 ... 76
• 5.3.1 예비 시공 ... 77
• 5.3.2 장치반입 및 설치 ... 79
• 5.3.3 구조물 압입 ... 81
• 5.3.4 동조장치 ... 84
• 5.3.5 굴착 장비 ... 85
• 5.3.6 구조물의 거동파악을 위한 계측 ... 87
• 5.4 시험시공 결과 및 분석 ... 90
• 5.4.1 동조시스템 성능 평가 ... 90
• 5.4.2 주변지반 거동과 구조물 응력-변형 계측데이터의 분석 ... 92
• 5.5 효율적인 토사인양 방법 검토 및 재사용 선단슈 검토 ... 96
• 5.5.1 효울적인 토사인양 방법 검토 ... 96
• 5.5.2 재사용선단슈 검토 ... 97
• 제 6 절 수치해석에 의한 공법 검토 ... 99
• 6.1 검토조건 ... 99
• 6.1.1 개요 ... 99
• 6.1.2 M idas GTS 배경 이론 ... 100
• 6.1.3 지반 물성치 및 해석단면 산정 ... 105
• 6.2 2-D 해석의 구조물 및 인접지반 거동분석 ... 108
• 6.2.1 개요 ... 108
• 6.2.2 구조물의 안정성 검토 ... 109
• 6.2.3 인접지반의 안정성 검토 ... 114
• 6.3 3-D 해석의 구조물 및 인접지반 거동분석 ... 115
• 6.3.1 개요 ... 115
• 6.3.2 구조물의 안정성 검토 ... 118
• 6.3.3 인접지반의 안정성 검토 ... 131
• 6.4 원형 구조물 검토 ... 134
• 6.4.1 개요 ... 134
• 6.4.2 벽체 변위 및 응력 검토 ... 134
• 6.4.3 선단슈 변위 및 응력 검토 ... 136
• 6.5 2-D 해석과 3-D 해석의 비교 ... 138
• 6.6 선단슈 시험 ... 140
• 6.7 히빙 및 보일링 방지를 위한 검토 ... 142
• 6.7.1 개요 ... 142
• 6.7.2 프로그램 배경이론 ... 143
• 6.7.3 지반 물성치 및 해석단면 산정 ... 144
• 6.7.4 수치해석 ... 145
• 제 3 장 사업성과 ... 153
• 제 1 절 기술적 성과 ... 153
• 제 2 절 사회• 경제적 성과 ... 153
• 제 4 장 결 론 ... 155
• 제 1 절 현장 시험시공 ... 155
• 제 2 절 수치해석 결과 ... 156
• 제 3 절 활재의 특성, 파이핑과 히빙해석 ... 157
• 제 4 절 향후 추가 연구 사항 ... 157
• 참 고 문 헌 ... 159
• 끝페이지 ... 159