본 연구에서는 NATM Composite 라이닝 공법을 실제 터널 현장에 도입하기 위한 적용성 연구를 수행하였다. 먼저 고품질 PC 패널을 생산하기 위한 최적의 증기양생 조건을 도출하였으며 터널 화재 시 피해를 최소화하기 위해 화재모형 실험을 수행하여 PC 패널 라이닝의 화재 거동 특성을 고찰하였다. 또한 실제 현장에 시험시공을 수행하여 NATM Composite 라이닝 공법의 시공성과 안정성을 확인하였고, 현장 배수실험을 실시하여 경량기포 모르타르의 배수성능을 검토하였다. 그리고 추후 NATM Composite 라이닝 터널 설계 시 효율적으로 PC 패널 라이닝 수량을 산출 할 수 있도록 PC 패널 최적 조합 프로그램을 개발하였으며 공사비 분석 및 VE 평가를 통해 NATM Composite 라이닝 공법의 경제성을 검토하였다. 본 연구 결과 NATM Composite 라이닝 공법은 국내 터널 현장에 충분한 적용성을 갖는 것으로 판단된다.
국내외의 수많은 NATM 터널시공 보고서 및 연구로 부터 라이닝 콘크리트에서 재래공법 보다 많은 균열이 발생한다는 것을 쉽게 찾을 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 터널 라이닝의 종방향 균열제어 및 방지를 위하여 새로운 공법을 제안 하였으며 제안공법의 효율성을 판단하기 위하여 개별요소법을 이용하여 분석하였다.
터널의 대표적인 굴착방식인 TBM 공법과 NATM 공법의 지구온난화 영향도를 비교하기 위해 각 방식에 대한 전과정평가 (Life Cycle Assessment)를 수행하였다. 전과정평가는 제품 제조 전 단계, 제품 제조 단계, 사용 단계, 폐기 단계를 고려하여 탄소배출량의 합산으로 비교해야 마땅하나, TBM (Tunnel Boring Machine)의 제조 및 폐기 데이터에 대한 접근이 제한되어 사용단계에 초점을 맞추어 분석할 수 밖에 없었다. 일반적으로 제품 제조 전 단계 및 제품 제조 단계에서 배출되는 탄소 배출량이 제품수명주기의 전과정에서 배출되는 탄소배출량의 90%를 넘는 경우가 대부분이다. 따라서 사용 단계의 비교만으로는 분석 목표를 달성하기 어렵기 때문에 분석 범위를 확장하였고, 제조 데이터에 접근이 가능한 NATM 공법에 대해서는 제품제조 전 단계 및 제품제조 단계를 포함한 과정에 대한 탄소 배출량을 산출하여 비교해 본 결과, TBM 공법은 사용 단계만 고려했음에도 불구하고 전 과정을 고려한 NATM 공법에 비해 탄소 배출량이 많게 결과값이 산출되었다. 이러한 결과는 향후 터널 시공설계 시 최근 환경영향분야 중 관심이 집중되고 있는 기후 변화 (지구온난화)의 영향도를 고려할 때 NATM 공법이 상대적으로 친환경적이라 볼 수 있을 것이다.
NATM technic had been applied to Nakaya tunnel of Sin kan express R.R lines in 1975. on the worst expandable geological conditions, application of NATM method was carried out good result. Measurement data which include convergencymeter, inclinometer, extensometor load-cell, strain gage data of shotcrete stress and steel arch. was explained with slides. Induced NATM technic has been improved since 1975 as follows, specially adhesive method of shotcrete instead of spray method such as tunnel swift lining Sliding press lining, clean lining by pumping and sweeping tote lining ets.
본 연구에서는 기존 NATM 터널공법의 문제점을 개선한 신개념의 NATM Composite 라이닝 공법 개발에 대한 기초 연구를 수행하였다. 먼저 NATM Composite 라이닝 공법의 개요 대하여 소개하고 시공성에 대한 검토를 수행하였다. 그리고 NATM Composite 라이닝 공법의 개발을 위한 기초 연구로서 고성능 PC 패널 라이닝의 개발을 위해 다양한 혼화재료의 영향을 검토하고, PC 패널 설치 위치별 최적 배합을 도출하였다. 또한 PC 패널 배면 뒤채움재로 경량기포 모르타르 재료를 개발하였으며 실대형 하중재하 실험을 통해 NATM Composite 라이닝 공법의 거동 특성을 규명하였다. NATM Composite 라이닝 공법은 기존 현장타설 라이닝 공법에 비해 안정성과 시공성을 크게 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.
NATM as method of tunneling has been applied to construction of domestic subway, roads, rail way, water way etc. Accordingly, we have NATM's many drafts and constructional results, but many problems and accidents have occurred under construction of tunnel using NATM for shortage of technical data. Poorness of constructional improvement, systemic inconsistency etc. Especially, everyone was shocked at Gupo's train wrecking accident lately. The purpose of this thesis is presentation of means for setting technical problems, by looking into Gupo's train wrecking accident and home records that applying NATM in tunneling failed, to minimize future safety accidents we find that the general problems of home fifteen sites having occured accidents is badly geological survey, nonconfirmationi of base rock's state, formal measuring management, shortage of specialists, systemical discrepancy and that disregarding NATM's rules makes general problems. The results of this study are Summarised as follows : 1. We advise repletion of design standards to practice crosshole test for confirming connected rock base on vertical section of tunnel. 2. We advise to practice pre0boring and pre-grouting for a weak layer difficult in applying NATM. 3. We advise systemic improvements that field servicer can construct tunnel of his own free will considering base rock's state at tunnel . 4. We advise that specialist, who can make a conduct and supervise above mentioned items as well as measuring management, should be posted at field.
NATM as method of tunneling has been applied to construction of domestic subway, roads, rail way, water way etc. Accordingly we have NATM's many drafts and constructional results, but many problems and accidents have occurred under construction of tunnel using NATM for shortage of technical data, poorness of constructional improvement, systemic inconsistency etc. Especially, everyone was shocked at Gupo's train wrecking accident lately. The purpose of this thesis is presentation of means for settling technical problems, by looking into Gupo's train wrecking accident and home records that applying NATM in tunneling failed, to minimize future safety accidents we find that the general problems of home fifteen sites haying occured accidents is badly geological survey, nonconfirmation of base rock's state, formal measuring management, shortage of specialists, systemical discrepancy and that disregarding NATM's rules makes general problems. The results of this study are summarised as follows ; 1. We advise repletion of design standards to practice crosshole test for confirming connected rock base on vertical section of tunnel. 2. We advise to practice pre-boring and pre-grouting for a weak layer difficult in applying NATM. 3. We advise systemic improvements that field servicer can construct tunnel of his own free will considering base rock's state at tunnel. 4. We advise that specialist, who can make a conduct and supervise above mentioned items as well as measuring managements, should be posted at field.
현재 국내 터널의 설계와 시공은 대부분 NATM의 원리를 적용하고 있다. 그러나 터널의 설계 접근방법과 시공의 상황을 살펴보면 NATM을 국내 지질에 적용하는 것이 항상 최적이 아니라는 것을 알수 있으며, 국내 터널의 시공에 있어서도 NATM과 다른 개념의 도입과 정확한 이해가 필요하다는 것을 많은 기술자가 느끼고 있다. 따라서 보다 경제적이고 안전한 터널 시공방법의 결정을 위해 NATM의 개념과 다른 터널 설계 및 시공방법으로 노르웨이 터널 시공법(Norwegian Method of Tunnelling, NMT)을 소개하고자 한다. (중략)
NATM has been applied most of tunnel design and construction in Korea these days. But, if you observe the tunnel designing method and construction conditions, you can see that the NATM isn's usually the most suitable to Korean geology. Also most of engineers feel that it is necessary to understand the NATM correctly adn to introduce another tunnelling principle which can be applied more economically and safely. So, we'd like to introduce a new tunnelling concept. Norwegian Method of Tunnelling(NMT) by comparing the NATM. The main character of NMT is that the forward prediction of conditions and the support of tunnel is done through geological investigation in details. And it can be compared with NATM, in which the support pattern is decided by monitoring of tunnel deformation on the construction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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