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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201410기술혁신E09
연구사업명 건설기술연구사업
연구과제명 TBM 핵심 설계?부품기술 및 TBM터널의 최적건설기술
총 연구기간 2010-12-29 ~ 2015-05-31
연구책임자 배규진
당해년도
참여 연구원수
4명 총 연구기간
참여 연구원수
24명
당해년도
연구비
정부 : 2,067,410,000 원
기업 : 1,222,000,000 원
계 : 3,289,410,000 원
총연구비 정부 : 11,356,410,000 원
기업 : 5,562,000,000 원
계 : 16,918,410,000 원
연구기관명 한국건설기술연구원
등록 발간번호 11-1613000-000845-01
ISBN 979-11-954377-2-6
주요 내용 - 본 연구에서는 TBM의 독자 설계/제작을 위해 필수적인 TBM 커터헤드 설계기술과 이를 기반으로 TBM을 재활용하기 위한 설계/제작기술 확보와 더불어 NATM터널 대비 TBM터널의 경제성과 안정성 확보를 위한 핵심 부품/시공재료 및 리스크 최소화 기술 개발을 목표로 설정함
- 구체적으로 TBM장비와 관련해서는 직경 7m이상의 재활용 TBM 시작품 제작과 복합지반용 TBM 커터헤드 설계기술의 완성을 목표로 설정함
- TBM터널의 경제성 향상을 위해서 TBM터널 공사비의 약 40~50%를 차지하는 세그먼트와 디스크커터의 고성능화 기술을 개발하며 현행 대비 TBM터널 직접공사비를 10%이상 절감하는 것으로 목표로 함.
- TBM의 적용성 향상을 위해서 설계/시공단계에서 TBM 트러블 발생을 절감시키기 위한 TBM 전방 지반조사 및 리스크 관리 시스템 기술개발과 더불어 TBM의 최적 활용을 위한 정책/제도 제안을 목표로 설정함

[최종목표]
- TBM장비에서 가장 핵심적인 커터헤드 설계기술을 확보하면서 TBM터널의 경쟁력 향상을 위한 공사비용 절감기술 개발을 목표로 설정함
- 구체적으로는 ① 외국기술에 100% 의존하고 있는 TBM 기술자립을 위한 핵심기술(예: 복합지반용 커터헤드 설계기술 등) 확보, ② 직경 7m 이상급 재활용 쉴드TBM 시작품의 제작, ③ TBM터널 공사비에서 약 50% 가까이 차지하는 핵심 재료/부품(고성능 디스크커터, 고성능 세그먼트 라이닝 등) 개발을 통한 TBM터널 직접공사비 10% 이상 절감, ④ 전 세계적인 터널 기계화시공 추세와 그에 따른 해외 TBM터널 시장 진출을 위한 TBM터널 건설기술 선진화를 목표로 설정함

[연구내용 및 범위]
본 연구의 최종목표는 현재 국내에서 쉴드TBM의 적용성이 높은 직경 7m급 이상의 철도/지하철 쉴드터널을 주 대상으로 하여, 1) 쉴드터널 설계, 2) 쉴드TBM의 선정/설계/재활용, 3) 세그먼트 라이닝 설계/제작/시공, 4) 시공 리스크 관리/저감 등 쉴드터널의 조사-설계-시공 전 단계를 아우르는 실용화 기술 개발임

[제1세부과제] TBM 커터헤드의 최적 설계기술 및 고성능 디스크커터 개발
1) 복합지반용 TBM 커터헤드의 최적 설계기술 개발
- TBM 설계/시공정보의 D/B 구축
- 복합지반 커터헤드의 설계(커터/비트 배열 등) 및 제작 기술 개발
- TBM 최적 사양 설계모델 개발
- TBM 굴진성능 사전 예측모델 개발
- TBM 성능평가용 실험시스템 구축 및 활용기술 개발
2) 직경 7m이상급 재활용 TBM 시작품 제작
- TBM재활용을 위한 기계 제작/가공 인프라 조사연구
- 커터헤드 제작용 보조설비 구축
- Pilot test용(직경 3.5m급) 재활용 TBM 제작
- 재활용 TBM 시작품 완성 및 적용
3) 고성능 디스크커터(압축강도 200 MPa 이상 경암용)의 개발
- 고성능 디스크커터용 재료 선정 및 특성평가
- 고성능 디스크커터의 최적 형상 및 구조 설계
- 고성능 디스크커터의 제반 성능평가 및 검증
- 고성능 디스크커터의 시작품 제작 및 현장적용

[제2세부] 고성능 세그먼트 라이닝의 개발
1) 고성능 세그먼트 재료 개발
- 단면 두께 축소를 위한 고강도(설계강도 60 MPa 이상) 세그먼트 제작기술 개발
- 세그먼트 철근보강 최소화 기술 개발(SFRC 세그먼트 등)
- 세그먼트 거동평가용 실대형 실험인프라(잭 추력시험 등) 구축 및 활용
- 고성능 세그먼트의 실물 거동평가 및 내화성능 평가
- 고성능 세그먼트 시작품 제작 및 적용
2) 고효율 세그먼트 이음부/접합부 개발
- 고속시공과 누수방지를 위한 세그먼트 이음부 개량구조 개발
- 세그먼트 이음부의 성능평가 기법 개발
- 세그먼트 이음부 구조해석 기법 개발
- 고효율 세그먼트 이음부 시작품 제작 및 적용
3) 세그먼트 라이닝의 자동화 해석/설계 시스템 개발
- 세그먼트 라이닝의 구조해석 모델 개발
- 세그먼트 라이닝의 자동화 설계기법 기반 연구
- 세그먼트 라이닝의 지식기반형 자동화 설계 시스템 개발
- 고성능 세그먼트 라이닝의 안정성 해석 및 적용성/경제성 평가 연구

[제3세부] TBM터널의 설계/시공 리스크 최소화 및 최적 활용기반 기술개발
1) TBM터널의 시공리스크 관리 기술 개발
- 막장전방 예측기법에 근거한 TBM터널의 시공리스크 관리 시스템 개발
- 전기비저항을 이용한 TBM터널 막장 전방 평가 시스템 개발
- 선진수평시추기와 시추공벽 주변 영상화장비를 이용한 TBM 전방 지반평가 시스템 개발
2) TBM 최적 활용 기반 연구
- TBM터널 최적 발주 제도 방안 연구
- TBM 재활용 정책 방안 연구
- 용도별(도로, 철도, 지하철) TBM터널 단면표준화 연구
3) TBM터널 설계기준 및 시방서 작성 연구
- TBM장비 선정 가이드라인 작성
- TBM터널 설계기준(안)/시방서(안) 작성
4) TBM터널 공사비 산출 시스템 개발
- 국내외 TBM터널 공사비 산출 시스템 사례조사 및 연구
- TBM터널 공사비 산정을 위한 설계변수 분석 및 단가체계 구축
- TBM터널 공사비 산출시스템 개발 및 적용성 평가
- TBM터널 공사비 적산 지침서 작성
색인어 한글 TBM 커터헤드 디스크커터 세그먼트 라이닝 시공 리스크
영문 TBM Cutterhead Disc cutter Segment lining Construction risk
최종보고서 TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 1장.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 2장 1절.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 2장 2절.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 2장 3절.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 2장 4절.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 3~5장.pdf TBM 핵심 설계부품기술 및 TBM터널의 최적 건설기술 - 1세부 최종보고서 - 목차.pdf
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