R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152164-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 도심지 지반함몰 예방을 위한 지중폐관 및 공동 충진 공법 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 한진규 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 311,000,000 원 기업 : 104,000,000 원 계 : 415,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 201,000,000 원 계 : 801,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)케미우스코리아 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 최근 서울 등 대도시의 도심지에서 싱크홀(sinkhole)을 비롯한 지반침하 및 함몰 발생이 증가하고 있어 이로 인한 사회경제적인 손실 증가와 국민의 불안감이 확산되고 있음. 공동 굴착조사를 통해 도로하부의 공동 발생은 하수관로 토사유입, 불량매립재 공간 발생, 매설관 하부 공간 발생, 공사장 내부로의 토사유실 등으로 인해 발생하는 것으로 나타남(서울시, 2016). ○ 발견된 공동은 그 규모 등에 따라 등급을 분류하여 지반침하 우려가 큰 곳에 대해서는 고유동 충진재를 적용하여 우선적으로 충진 복구를 수행하고 있음. 그러나 기존 고유동 충진재의 경우 높은 유동성 때문에 발견 공동 인근에 맨홀, 우수관, 관거 등이 존재할 경우 재료 유실을 우려하여 충진을 시도조차 하지 못하는 상황임. ○ 또한, 지하매설도 판별 시 인근에 아무런 지하구조물이 없음에도 실제 고유동 충진재 시공 시 공동을 채우지 못하고 재료 유실이 계속 발생하는 경우도 많아 기존 고유동 충진재 적용에 많은 제한을 받고 있는 상황임. ○ 지중폐관 내부를 채움재로 충진하는 것이 현재로서 가장 효과적인 방법이나 관로에 발생된 균열 및 파손부, 소구경 연결지관 등으로 채움재가 유실될 확률이 높고, 충진밀도가 확보되지 않으면 폐관 내부에 공동이 발생하게 되어 결국 제2의 침하 위험성을 내재하게 됨. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 토목섬유튜브(Geosynthetics-tube) 및 압력커튼(Pressure ？curtain)을 활용한 지중폐관 충진 시공기술의 개발을 추진하고자 함. ○ 폐관 내부에 지오튜브를 삽입하고 토목섬유튜브 내부에 채움재를 충진함으로써 균열 및 파손부, 소구경 연결지관 등으로 재료가 유실되는 것을 방지할 수 있음. ○ 충진 채움재는 최적의 충진밀도를 확보할 수 있는 저유동 특성의 재료로서 충진 압력에 의해 지오튜브 내부를 밀실하게 충진시키게 됨. 또한, 친환경적인 채움재는 지중에 매몰되어도 토양 오염을 방지할 수 있음. ○ 특히, 주입노즐에 부착되어 있는 관경 크기의 압력커튼은 충진되는 채움재가 누출 및 역류되는 것을 막고, 충진 압력과 충진되는 채움재에 의해 주입노즐 및 압력커튼이 후방으로 이동되면서 폐관 내 지오튜브 내부를 밀실하게 충진하게 됨. ○ 맨홀 연결부까지 충진이 완료되면 주입노즐 및 압력커튼은 회수되지 않고 주입관과 분리되어 그 자체가 폐관입구 실링재 역할을 하며, 충진된 채움재가 양생되는 동안 재료 유실을 막을 수 있음 [최종목표] 최종 목표 토목섬유튜브, 압력커튼 및 저유동 충진재를 활용하여 최적 충진밀도 확보와 재료 유실방지가 가능한 도심지 지중폐관 및 공동 충진 시공기술 개발 세부 목표 ○ 최적 충진밀도 확보 및 체적변화·장기강도 억제가 가능한 저유동 충진재 개발 ○ 토목섬유튜브 및 압력커튼으로 구성된 폐관 내 충진재 유실방지 시스템 개발 ○ 현장 긴급 이동, 저유동 충진재 자동생산, 공동 및 폐관 충진 시 주입압 및 주입량에 대한 시공품질 관리가 가능한 이동식 일체형 압력충진 시공장비 개발 ○ 저유동 충진재를 활용한 공동 및 폐관 충진시공 매뉴얼(안) 도출 [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 ① 개발 목표 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 지중폐관 충진용 저유동 충진재 개발 ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 지중폐관 특성을 고려한 토목섬유튜브 및 압력커튼 최적설계 ② 개발 내용 및 범위 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 지중폐관 특성 고려 최적 충진재 개발 방향 설정 -지중폐관 특성 파악, 국내 실태 파악 -채움재 요구 특성 결정 (2) 지중폐관 충진용 최적 채움재 개발 -채움재 요구 특성 확보 방안 도출 -실내시험을 통한 채움재 개발 ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 국내외 지하공간 충진 기술 조사 -국내외 충진재 및 충진공법 조사 -국내외 충진공법 시공지침 및 규정 조사 (2) 지중폐관 충진용 압력커튼 개념설계 -지중폐관 특성, 경제성, 환경성 고려 압력커튼 재료 선정 -주입관 연계 압력커튼 개념설계 (3) 지중폐관 특성 고려 토목섬유튜브 최적재료 선정 -국내 토목섬유 종류 조사 및 적용성 검토 -지중폐관 특성 및 경제성 고려 토목섬유튜브 개념설계 2) 2차 연도 ① 개발 목표 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 개발 폐관 채움재 적용성 평가 및 최적설계법 제시 (2) 개발 폐관 채움재 경제성 및 시공성 평가 ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 재료 유실방지 시스템 성능 평가 ② 개발 내용 및 범위 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 실물 테스트를 통한 개발 채움재 적용성 평가 -적용성 평가를 통한 채움재 특성 향상 -토양오염 안정성 검토(공인인증시험) -개발 채움재 특성 평가(공인인증시험) -채움재 최적설계법 제시 (2) 시험시공 결과를 통한 개발 충진공법 경제성 및 시공성 평가 -기존 그라우트재 대비 개발 채움재 재료비 평가 -기존 충진공법 대비 개발 충진공법 경제성 및 시공 평가 -도심지 지중폐관 시공단계별 프로세스 도출(설계 및 시공) ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 토목섬유 튜브 및 압력커튼 재료 성능 평가 -토목섬유 튜브 및 압력커튼 시제품 제작 -토목섬유 튜브 사용으로 인한 관내 재료유실 방지 효과 평가 -압력커튼 재료 및 시공성능 평가 (2) 실물 테스트를 통한 재료 유실방지 시스템 성능 평가 -실물 관로를 활용한 모의 TEST-BED 구축 -관경(2종류)에 따른 공정별 충진시공 수행 -재료 유실방지 시스템 적용성 평가 3) 3차 연도 ① 개발 목표 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 폐관 충진용 채움재 생산 및 품질관리기준(안) 제시 (2) 이동식 일체형 압력충진 시공장비 관리 매뉴얼(안) 제시 ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 도심지 지중폐관 충진시공을 통한 재료 유실방지 기술 검증 (2) 저유동 충진재 활용 공동 및 지중페관 충진시공 매뉴얼(안) 제안 ② 개발 내용 및 범위 ○ 주관연구기관(케미우스코리아) (1) 폐관 충진용 충진재 생산 및 품질관리기준(안) 제안 - 충진재 재료 품질관리 요소 도출 - 폐관 및 공동 충진재 품질관리기준(안) 제안 (2) 이동식 일체형 압력충진 시공장비 관리 매뉴얼(안) 제시 - 현장 시험시공을 통한 시공장비 적용성 평가 - 이동식 일체형 압력충진 시공장비 관리 매뉴얼(안) 제시 ○ 공동연구기관(한국건설기술연구원): (1) 도심지 지중폐관 현장 시험시공을 통한 개발기술 검증 -국내 도심지 대상 지중폐관 조사 수행 -토목섬유튜브 및 압력커튼 국내 생산시스템 개념설계 -관경별, 내부 상태별 조사 지중폐관의 충진 시공 수행 -현장 시험시공을 통한 개발기술 시공성 평가 (2) 저유동 충진재 활용 공동 및 지중페관 충진시공 매뉴얼(안) 도출 -저유동 충진재 품질규격 및 충진시공 가이드라인 도출 -사업화 기업 및 지자체 대상 충진 시공기술의 기술이전 추진 -지중폐관 충진 |
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| 색인어 | 한글 | 지중폐관 | 지반침하 | 토목섬유 튜브 | 압력커튼 | 충진공법 |
| 영문 | Underground disuse-pipe | ground subsidence | geotextile tube | pressure curtain | filling method | |
| 최종보고서 | 최종보고서(사회이슈해결)_케미우스코리아(보완완료).pdf | |||||