우이-신설 도시철도(경량전철) 민간투자사업 전면책임감리용역(4공구) 책임감리원 김 대 연 성북천 부근 본선터널 굴착 및 보강사례 보고 2011.12. 우이-신설 도시철도(경량전철) 민간투자사업 전면책임감리용역(4공구) 책임감리원 김 대 연
목 차 공사개요 및 위치 성북천 부근 현황 연약지반 터널보강방안 일반터널 굴착방안 결 론
Ⅰ. 공사개요 및 위치 ■공사개요 - 위치 : 서울시 성북구 정릉동 아리랑고개입구~동대문구 신설동 신설동역 - 공사기간 : 2009.09.15 ~ 2014.09.14(60개월) - 공사규모 ● 총 연 장 L = 3,095ｍ ● 본 선 L =2877m(터널 : 2858m 본선 19m) ● 정거장 3개소(L=218m), 본선 환기구 3개소 ■위치도
Ⅱ. 성북천 부근(동대문세무서 별관) 현황 1. 평 면 도
2. 단 면 도 3. 지반현황 구 분 우이동 방향 신설동 방향 토 피 1.3D → 2.5D 1.3D → 1.0D 토질상태 2. 단 면 도 3. 지반현황 구 분 우이동 방향 신설동 방향 토 피 1.3D → 2.5D 1.3D → 1.0D 토질상태 풍화암 → 연암 → 경암 풍화암 → 토사 지하수위 GL-3.5 ~ 5.0 GL-2.5 ~ 5.7
Ⅲ. 연약지반 터널보강방안 1. 추진경위 (L12E환기구 ~ L13정거장 본선터널) - ‘11.03.11 : 터널내 대구경강관그라우팅 천공 중 지하수와 토립자 유출 - ‘11.04.05 : 굴착공법 및 보조공법 변경 굴착공법 변경(중벽분할굴착 → 링컷분할굴착) 보조공법 1차 변경 (필요시 Free Grouting → SGR공법) SGR(Space Grouting Rokete System Method) - ‘11.07.07 : SGR 주입 후 대구경강관그라우팅 천공 작업 중 동대문 세무서(10K806) 도로침하 발생 및 복구완료 도로침하 발생현황(원형 3.0m×3.0m , 깊이 40cm) - ‘11.08.06 : 보조공법 2차 변경 (SGR공법 → SSM공법) SSM(Super Silica-Sol System Method) - ‘11.08.22~’11.10.25 : SSM공법 적용 보강그라우팅 시험시공 및 확인공 실시 관계자 합동회의 2회 실시 및 추가 보강방안 확정 - ‘11.10.25 : 보조공법 최종 변경 (SSM공법 → SSM공법 + 우레탄 지반 보강재 추가 반영) - ’11.12. 현재 작업 진행중
2. 지질주상도
3. 도로침하 1) 도로침하 현황도
2) 도로침하 발생 및 복구전경
3) 도로침하 발생시 터널 내 현황 (동영상) ○토사유출1 ○토사유출2 5
4. 보강방안(1) 당초 변경(1) 대구경강관다단그라우팅 : L=12m, : CTC 5.6m(종) : CTC 0.5m(횡) 프리그라우팅 : L=9m, 18공 : CTC 6m(종) SGR그라우팅 31공 (막장 전방 및 천단부) : L=9m : CTC 0.65m(횡)
4. 보강방안(2) 변경(2) 변경(3) 대구경강관다단그라우팅 : L=12m : ∅114mm : CTC 5.6m(종) - SSM그라우팅 48~56공 : L=18m : CTC 6m(종) : CTC 0.65m(횡) - 우레탄 보강(Random) :L=4m, ∅27.2mm : CTC 2.4m(종) : CTC 0.5m(횡)
4. 보강방안(3) 링비트 (일반형,폐쇄형) 링비트 (폐쇄형) 링비트 (폐쇄형)+직천공 8
5. 주요 시험 결과 1) 확인시험 관리기준 2) 표준관입시험(SPT) 결과표 시험 종류 시험 기준 비고 현장투수시험 K=a×10-5cm/sec 이하 투수성 개선 여부 확인 표준관입시험 N치 증가 지내력 증가 판단 착색시험 색상변화(자홍색) 약액 침투여부 확인 2) 표준관입시험(SPT) 결과표 심도(-m) 공 번 5.0 5.5 6.0 7.0 조사기간 NH-1 13/30 - 18/30 34/30 2011. 8. 22(ssm) NH-2 11/30 29/30 32/30 NH-3 14/30 20/30 50/22 2011. 10. 7(ssm) NH-4 50/29 2011. 10. 25(ssm+우레탄)
3) 현장투수시험(k) 결과표 공 번 심도(m) 대상지층 투수계수(cm/sec) 공 경 조사기간 비고 NH-1 6.2~7.0 퇴적층 (실트섞인 모래) 6.480E-06 NX-SIZE ( Φ76mm) 2011. 8. 22 SSM NH-2 5.5~6.0 3.535E-06 6.0~7.0 1.298E-04 7.0~8.0 3.170E-06 NH-3 5.0~6.0 3.979E-06 2011. 10. 7 1.932E-04 NH-4 6.034E-06 2011. 10. 25 +우레탄 3.177E-06
4) 착색반응시험 결과표 공 번 심도(m) 대상지층 반응색깔 조사기간 비고 NH-1 6.2~6.5 퇴적층 (실트섞인 모래) 진보라(양호) 2011. 8. 22 SSM 7.0~7.5 NH-2 5.3~5.5 6.0~6.5 NH-3 5.0~5.5 색 변화없음(무반응) 2011. 10. 7 7.0~7.3 NH-4 2011. 10. 25 SSM+우레탄 6.0~6.3
5) 시험사진 N치 투수계수 착색
6) 우레탄 시험결과 시험기준 시험결과
6. 계측결과 천단침하계 내공변위계 지표침하계 측정위치 계측항목 변위량(mm) 관리기준치(mm) 기준치 대비율(%) 판 정 판 정 비 고 종점부 Sta.10k+830 천단침하계 -2.0 27.0 7.4 안 정 내공변위계 10.0 20.0 지표침하계-1 2.0 SSM 주입시 지표면 융기후 지반안정 지표침하계-2 13.0 48.1 지표침하계-3 35.0 129.6 주 의 지표침하계-4 1.0 3.7 지표침하계-5 -3.0 11.1 천단침하계 내공변위계 지표침하계
7. 결 론 1) 차수보강 그라우팅과 우레탄 주입 후 확인시험을 실시한 결과(NH-4) 투수계수(K)값은 E-06으로 불투수층을 나타내며, N치는 29/30~50/29로 양질의 지반으로 개량됨. 2) 착색시험결과 전체적으로 약액주입이 확인되어 당 현장의 지반보강 공법 으로 적합한 것으로 판단됨.
1. 추진경위 (L12정거장 ~ L12E환기구 본선터널 : 시점부) Ⅳ. 일반터널 굴착방안 1. 추진경위 (L12정거장 ~ L12E환기구 본선터널 : 시점부) - ‘11. 07. 22 : 굴착공법 변경(중벽분할굴착 → 링컷분할굴착) - ‘11. 10. 14 : 굴착방법 변경요청 · 위치 : STA 10K 572.4 ~ 10K 641.4 (L=69.0m) · 변경 : 상반기계굴착 → 상반제어발파 (미진동발파) - ‘11. 10. 18 : 기술지원 감리원 굴착방법 승인 - ‘11. 10. 21 : 시공사 실정보고 (공사비 산출) - ‘11. 10. 25 : ㈜우이트랜스 굴착방법 승인 - ‘11. 12, 현재 작업 진행 중 13
2. 굴착현황 설계 (중굴 굴착) 변경”1” (링컷굴착) 변경”2” (미진동발파) 굴착공법 중벽분할굴착 상하분할굴착 굴착공법 중벽분할굴착 상하분할굴착 상하반 발파 굴착 굴진장(m) 0.8/0.8 숏크리트(mm) 200 강지보 H-100×100/0.8m 보조공법 대구경 강관보강 그라우팅 L=12m, Φ114mm 14
3. 지질조사 현황(설계) 1) 종단면도 실시설계 당시 과업구간 지층분포 현황 15
2) 지질주상도 16
4. 막장관찰 1) 터널내부 막장관찰일지 17
2) 터널내부 막장 사진 막장 사진 18
5. 수치해석 (10K 590) 1) 주변 구조물 현황 19
2) 지상에 위치한 구조물 안정성 검토 구 분 손상도 평가인자 최대침하량 (δmax) 부등침하량 (δΔ) 각변위 (ωθ) 구 분 손상도 평가인자 최대침하량 (δmax) 부등침하량 (δΔ) 각변위 (ωθ) 처짐비 (DR) 수평변형률 (εh) 허용기준 25mm 0.003S 1/500 1/2,000 로스엔(4F/1B) 0.07 0.10 1/217,429 1/152,200 1/761,000 도로 0.24 0.20 1/70,958 1/85,150 1/5,893 보문빌딩(7F) 4.59 3.17 1/1,610 1/2,331 1/2,853 구조물-1(1F) 0.99 0.54 1/8,525 1/15,630 1/11,722 구조물-2(1F) 0.45 0.47 1/32,067 1/30,702 1/16,033 ∙ 상부 구조물의 손상도 평가 결과 최대침하, 부등침하, 각변위, 처짐비, 수평변형률은 각각 4.59mm, 3.17mm, 1/1,610, 1/2,331, 1/2,853 발생으로 모두 허용치 이내로 상부 구조물에 대한 손상에 대한 안정성에는 문제가 없을 것으로 판단됨. 20
3) 터널 안전성 검토 발파진동에 의한 소성영역 21
∙ 발파 진동에 의한 상부 토사지반의 안정성 검토 결과 전단 변형률이 7.0×10-10% 이하로 발파진동에 의한 전단 변형률 ∙ 발파 진동에 의한 상부 토사지반의 안정성 검토 결과 전단 변형률이 7.0×10-10% 이하로 상부토사 교란은 크지 않을 것으로 판단됨. 22
6. 계측결과 천단침하계 내공변위계 지표침하계 측정위치 계측항목 변위량(mm) 관리기준치(mm) 기준치 대비율(%) 판 정 판 정 비 고 시점부 Sta.10k+640 천단침하계 -4.0 12.8 31.3 안 정 내공변위계 -5.0 9.6 52.1 지표침하계-1 -1.0 7.8 지표침하계-2 -2.0 15.6 지표침하계-3 지표침하계-4 지표침하계-5 천단침하계 내공변위계 지표침하계
1) 천공 및 발파에 의한 터널 및 기존 구조물의 안정성의 문제가 없음. 7. 결 론 1) 천공 및 발파에 의한 터널 및 기존 구조물의 안정성의 문제가 없음. 2) 천단침하, 내공변위, 지표침하 등 계측값이 안정적임. 3) 주변 민원, 소음진동, 안전 및 품질관리에 문제 없음.
Ⅴ. 결 론 1. 터널설계는 추정설계이고 확정설계는 아니다. 2. 공사비에 맞추는 설계보다는 현장여건에 맞추는 설계가 필요함. - 내역서에 포함되지 않아도 설계도면에는 필요함. 3. 실정보고나 공법변경시 승인기간 단축 필요함. 시공사 감리단 정확한 현장 파악 설계자 의도 파악 전문가 검토 사전 협의 사전 협의 긍정적인 의견 수렴 기술지원 감리원과의 사전협의 4. 도심지 철도공사는 가장 중요한 것이 안전입니다. 안전은 아무리 강조해도 지나치지 않다고 생각 합니다.
감 사 합 니 다.