R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201412기술혁신E01 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 배수 유로홈을 이용, 수압 저감을 통한 공사비 절감 슬림형 세그먼트 터널 라이닝 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2012-05-29 ~ 2015-05-28 | |||||
| 연구책임자 | 마상준 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 430,000,000 원 기업 : 335,000,000 원 계 : 765,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 852,000,000 원 기업 : 610,000,000 원 계 : 1,462,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국건설기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-000870-01 | |||||
| ISBN | 9791195437764 93530 | |||||
| 주요 내용 |
○ 터널 건설시장이 도심지 시공으로 이전되면서 굴착시 소음 및 진동 최소화로 민원 해결, 굴착에 따른 지반붕락 대비, 안정성 우수, 공기단축, 인접 구조물 영향 최소화 등의 장점으로 인해 쉴드터널에 대한 적용 확대 요구가 높아지고 있지만, 도심지 및 열악한 지반조건에서 NATM 터널에 비해 전체 공사비가 110~120% 정도로서 아직까지 경제성 면에서 부족한 상황임. 따라서 쉴드터널 전체 공사비를 절감할 수 있는 대안을 통해 NATM 터널과의 경쟁력 확보, 안정성 및 환경성 등 사회적 요구를 충족시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있음. ○ 기존의 토압 및 수압까지 고려한 비배수 설계에서는 안정성 확보 방안으로 쉴드 세그먼트 단면을 증가시키게 되는데, 이로 인해 시멘트, 철근 등의 재료 투입량도 증가하게 되어 쉴드 세그먼트 재료비 상승을 유발하고 있음. 그러나 현실적으로 비배수 터널로서의 기능은 전혀 감당하지 못하고 있는 상황임. ○ 비배수 개념의 쉴드터널 설계방식을 현실적인 배수개념으로 변경할 경우, 쉴드터널 라이닝 단면을 10~20%까지 슬림(slim)화 할 수 있고 이와 동반하여 세그먼트 재료비 20% 및 전체 공사비 10% 절감이 가능함. 특히, 온실가스 배출주범인 건설재료의 사용량 감소를 통해 제조단계에서 CO2 배출을 20%까지 저감시킬 수 있어 국가 저탄소 정책에 직접적으로 기여할 수 있음. ○ 배수개념으로 설계된 쉴드터널에서는 유입되는 지하수의 배수 방안이 필수적으로 요구되는데, 쉴드 세그먼트 4면에 배수용 유로홈을 설치하여 지하수 유입시 중력방향으로 자연유도 시키는 배수시스템의 적용이 가능함. ○ 세그먼트 단면을 20% 슬림(slim)화할 경우 콘크리트 및 철근 재료비의 감소로 세그먼트 1링 제조단가의 15% 절감이 가능하고, 배수유로홈 적용으로 수팽창 지수재를 1열만 설치가 가능하여 추가로 제조단가의 2% 절감이 가능함. 또한, 운반비용 및 관리비 등의 부가적인 절감 효과를 통해 세그먼트 제조단가의 20% 절감이 가능함. ○ 쉴드터널 전체 공사비에서 세그먼트 재료비가 30% 이상을 차지하고, 단면 슬림화로 인한 굴착량 감소, 2차 및 3차 배면 뒤채움 시공 불필요, 간접비 감소 등의 추가적인 시너지 효과로 인해 세그먼트 제조단가를 20% 절감할 경우 쉴드터널 전체 공사비는 10% 절감이 가능함. [최종목표] ○ 도심지 쉴드터널에서 배수개념을 적용한 유로홈을 통해 10~20% 세그먼트 단면을 슬림(Slim)화하여 세그먼트 제조단가 20% 및 터널 총공사비 10% 절감하고, 건설재료 소비 저감으로 CO2 배출을 20%까지 저감시켜 NATM 터널보다 우수한 안정성 및 친환경적 시공이 가능한 슬림형(Slim-type) 쉴드터널 기술 개발 -쉴드터널에서의 배수설계개념 적용 가능성 및 안정성 검증 -배수유로홈 개발 및 세그먼트 단면 10~20% 슬림(Slim)화 실현 -건설재료 사용 절감을 통한 제조단계의 CO2 배출 20% 저감 -세그먼트 제조단가 20% 및 터널 총공사비 10% 절감 -쉴드터널의 경제성 및 기술력 향상을 통해 NATM 터널과의 경쟁력 확보 [연구내용 및 범위] ○ 국내외 쉴드터널 현황 조사 및 문제점 분석 ○ 쉴드터널 라이닝의 배수 유로홈 제안 ○ 축소모형실험을 통한 배수 유로홈의 성능 평가 ○ 배수형 쉴드터널 라이닝 뒤채움재의 적용성 평가 ○ 설계단계에서 지반 및 배수 조건에 따른 쉴드터널 하중 이론 정립 ○ 배수/비배수 조건을 고려한 터널 모형실험 수행 ○ 수팽창 지수재 성능수명 평가를 통한 배수설계 필요성 검증 ○ 수치해석 및 구조계산을 통한 배수형 쉴드터널의 적용가능성 및 안정성 검토 ○ 슬림형 쉴드터널의 시공 및 운영 위험도 평가(Risk assessment) ○ 배수형 쉴드터널 뒤채움재의 최적 주입시스템 개발 ○ 배수형 쉴드터널의 설계 매뉴얼(안) 제안 ○ 배수개념을 적용한 슬림형 쉴드터널의 CO2 배출 저감 효과 평가 ○ 비배수 쉴드터널에 대한 장기 모니터링 수행 ○ 슬림형 쉴드터널의 시공성 및 경제성 평가 ○ 개발 기술의 개발 기술의 성과 확보 및 가치 평가 |
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| 색인어 | 한글 | 배수 유로홈 | 수압 저감 | 슬림형 | 세그먼트 | 터널 라이닝 |
| 영문 | drainage hole | water pressure reducing | Slim-Type | segment | tunnel lining | |
| 최종보고서 | 최종보고서_배수형쉴드터널_건설연.pdf | |||||