• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.23-30
• /
• 2018

본 연구의 목적은 터널 차수 그라우팅 시공기술들의 요소들에 대한 이론적인 분석을 통해 알고리즘을 정립하여 터널 차수 그라우팅 프로그램을 개발하고 터널 차수 그라우팅 시공을 효과적으로 할 수 있는 시공 프로세스를 포함한 통합 솔류션을 제공하는 것이다. 개발한 터널 차수 시공 프로세스와 프로그램의 실효성을 검증하기 위해 000현장에 적용하였으며 개발기술 적용 후 루전값은 Lu=0.31 이며 지하수 유입량을 평가한 결과 0.19 l/min으로 평가되었으며 개발기술 적용 전 유입량은 6.69 l/min 이므로 주입 후 약 35배정도의 차수효과가 있음을 알 수 있어 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단되어 개발된 터널 차수 시공프로세스 및 프로그램이 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용 할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.101-113
• /
• 2022

본 연구는 도심지 지하 교통망 건설 중 터널굴착 공정에 적용하는 차수 그라우팅 공사의 과학적 및 공학적인 이론적 기반 체계적인 시공 프로세스를 개발하여 상대적으로 낙후된 국내 터널 차수그라우팅 공사의 시공품질을 어느 누가 시공을 하더라도 시공품질이 향상되며 지속적으로 유지하기 위한 목적으로 계획되었다. 개선된 터널 차수그라우팅의 주요내용은 크게 터널 차수그라우팅 적용구분과 그라우팅재료에 대한 정의, 지하수 수압조건의 그라우팅과 지하수유입에 대한 상관관계 분석, 암반의 특성인자연구 및 그라우팅 시공시 필요한 요소기술 및 주입관리기술들에 검토가 될 수 있다. 세계적인 연구의 추세를 살펴보면 이론적 기반 과학 및 공학적인 그라우팅 분야의 연구가 북유럽국가 (스웨덴, 핀란드, 노르웨이 등), 일본, 독일 및 미국 등을 중심으로 활발하게 진행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 터널 차수 그라우팅 시공기술들의 요소들에 대한 이론적인 분석을 통해 알고리즘을 정립하여 터널 차수 그라우팅 시공을 효과적으로 할 수 있는 시공 프로세스를 포함한 통합 솔류션을 제공하는 것이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2000년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.87-92
• /
• 2000

In excavation of tunnels especially located in shallow depth, it is not rare to meet geological change in excavation progress worse than expected in the initial design stage. This paper present a case study on the re-design of excavation and support system of a shallow tunnel under construction where it meets the unexpected bad geological condition during excavation. The detailed geological investigation shows that the rock mass is heavily weathered and fractured with RMR value less than 20. Considering this geological condition, the design concept is focused on the reinforcement of the ground preceding the excavation of tunnel. Two design patterns, LW-grouting & forepoling with pilot tunnelling method and the steel pipe reinforced grouting method, are suggested. Numerical analysis by FLAC shows that these two patterns give the tunnel and roof ground stable in excavation process while the original design causes severe failure zone around the tunnel and floor heaving. In point of the mechanical stability and the degree of construction, the steel pipe reinforced grouting technique proved to be good for the reinforcement of heavily fractured rock mass in tunnelling. This assessment and design process would be a guide in the construction of tunnels in heavily weathered and fractured rock mass situation.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제84권5호
• /
• pp.699-706
• /
• 2022

Settlement control techniques are critical for the safety of shield tunnel constructions, especially for facing complex situations. In this study, the shield tunnel structure from Huaita east road station to Heping Road station in Xuzhou metro No.3 line (China) is taken as engineering background, which has various complex problems of the upper-soft and lower-hard composite stratum conditions, twin curve shield tunnels, and underpass the foundation of the piled raft. The deformation characteristics of shield tunnelling passing through buildings are explored. Subsequently, comprehensive research methods of numerical simulation and field measurement are adopted to analyzing the effectiveness of settlement control by using the top grouting technique. The results show that the settlement of the buildings has obvious spatial characteristics, and the hysteresis effect can be obviously observed in soil deformation caused by shield construction. Meanwhile, the two shield constructions can cause repeated disturbances, reducing the soil deformation's hysteresis effect. Moreover, the shield tunnel's differential settlement is too large when a single line passes through, and the shield construction of the outer curve can cause more significant disturbance in the tunnel than the inside curve. Notably, the proposed process control parameters and secondary topgrouting method can effectively control the deformation of the shield tunnel, especially for the long-term deformation.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.51-63
• /
• 2021

본 연구는 도심지 지하 교통망 건설 중 터널굴착 공정에 적용하는 차수·보강 그라우팅 공사의 품질향상을 위한 것이다. 기존의 터널 그라우팅 시공에서는 실시간으로 주입압 및 주입량을 보여주는 P~q~t charts를 기술적으로 온전히 활용하지 못하였다. 그 이유는 주입지반의 차이 및 주입 중 어떤 문제가 발생할 시에 P~q~t charts가 어떻게 변화하며, 그에 따른 표준적인 주입유형을 보여주는 주입 그래프 패턴, 특성, 판정, 그에 따른 조치유형 및 조치방법에 대한 기술적 판단방법이 없었기 때문이다. 본 논문은 상기의 문제점 등을 해결하기 위한 일환으로 일반 및 알고리즘 그라우팅 시 토사층 및 암반층으로 구분하여 주입유형, 특성, 판정방법, 그리고 조치유형 및 조치방법 등의 연구를 수행하였다. 새롭게 개선된 토사층 P~q~t charts에서는 일반그라우팅과 알고리즘 그라우팅 둘로 나누어 각각 6가지 유형으로 구분하였고 각 유형에 따른 특성 및 판정방법을 도출하였으며 일반주입유형과 알고리즘 주입유형에서의 각 유형별 조치방안도 개발하여 현장에서 쉽게 적용 가능하도록 제안하였다. 또한, 개선된 암반층 P~q~t charts에서도 각각 6가지 유형으로 구분하여 토사층과 같이 해당 유형에 상응하는 조치방안을 개발하여 현장에서 쉽게 적용 가능하도록 제안하였다. 따라서, 도심지 지하 교통망 건설 중 터널굴착 공정에 적용하는 차수·보강 그라우팅 공사에서 예비단계의 현장시험 혹은 시공 중 단계에서 시간에 따른 주입압 및 주입량의 데이터인 P~q~t charts를 실시간 측정하여 주입유형을 분석하고 조치방법을 마련하여 더 나아가 모든 그라우팅 단계에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제20권4호
• /
• pp.313-322
• /
• 2020

This study focuses on a prediction approach of compaction compensation grouting efficiency in sandy soil. Based on Darcy's law, assuming that the grouting volume is equal to the volume of the compressed soil, a two-dimensional calculation model of the compaction compensation grouting efficiency was improved to three-dimensional, which established a dynamic relationship between the radius of the grout body and the grouting time. The effectiveness of this approach was verified by finite element analysis. The calculation results show that the grouting efficiency decreases with time and tends to be stable. Meanwhile, it also indicates that the decrease of grouting efficiency mainly occurs in the process of grouting and will continue to decline in a short time after the completion of grouting. The prediction three-dimensional model proposed in this paper effectively complements the dynamic relationship between grouting compaction radius and grouting time, which can more accurately evaluate the grouting efficiency. It is practically significant to ensure construction safety, control grouting process, and reduce the settlement induced by tunnel excavation.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제28권6호
• /
• pp.573-584
• /
• 2022

Water inrush may occur during seaside urban tunnel excavation. Various factors affect the water inrush, and the water inrush mechanism is complex. In this study, nine evaluation indices having potential effects on water inrush were analysed. Specifically, the geographic and geomorphic conditions, unfavourable geology, distance from the tunnel to sea, strength of the surrounding rock, groundwater level, tidal action, cyclical footage, grouting pressure, and grouting reinforced region were analysed. Furthermore, a two-step interval risk assessment method for water inrush management during seaside urban tunnel excavation was developed by a multi-index system and interval risk assessment comprised of an interval analytic hierarchy process, fuzzy comprehensive evaluation, and relative superiority analysis. The novel assessment method was applied to the Haicang Tunnel successfully. A preliminary interval risk assessment method for water inrush was performed based on engineering geological conditions. As a result, the risk level fell into a risk level IV, which represents a section with high risk. Subsequently, a secondary interval risk assessment method was performed based on engineering geological conditions and construction conditions. The risk level of water inrush is reduced to a risk level II. The results agreed with the current tunnel situation, which verified the reliability of this approach.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.273-283
• /
• 2003

일반적으로 터널이 풍화암, 파쇄대 또는 토사 구간을 관통할 경우, 터널의 구조적 안정을 확보할 목적으로 그라우팅으로 지반을 보강한 후에 터널 굴착을 하게 된다. 터널 시공의 안정성과 경제성을 확보하려면 각 지반조건에 적합한 공법을 선택하여 그라우팅 설계와 시공이 진행되어야 하고, 신뢰성 있는 그라우팅의 시공을 위해서는 그라우팅 시공 후 그라우팅의 성능평가가 이루어져야 한다. 지금까지의 그라우팅의 평가는 한정된 개수의 코아에 대한 압축강도 시험으로 수행되었으나, 이러한 방법으로는 보강된 지반의 전반적인 그라우팅 성능 평가 및 보강 효과의 정량화에 다소 정확성이 결여될 소지가 있다. 본 연구에서는 코아 채취를 통한 일점식 평가를 탈피하고자 SASW 기법을 도입하여 그라우팅의 정량적 성능평가 방법을 모색하고자 하였다. SASW기법은 재료의 표면에서 비파괴적으로 탄성파를 발진하고 전파된 탄성파를 측정하여 재료의 내부강성구조를 평가하는 방법으로, 지반의 전단강성 구조 및 콘크리트 구조물의 비파괴 건전도 평가 등에 주로 활용되는 기법이다. 본 연구에서는 터널 1차 라이닝(shotcrete) 표면에서 SASW 실험을 수행하여 터널 원지반에 대한 우레탄 보강의 효과를 터널 원지반의 전단강성 증가와 원지반내의 내부 공동 또는 균열 확인 등의 측면에서 평가하고자 하였다. 그리고, 본 연구에서 제안한 방법의 신뢰성 및 현장적용성을 확인하기 위하여, 실제 경기도 OO철도 터널에서의 우레탄 그라우팅 성능평가에 본 연구에서 제안한 방법을 시험 적용하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.265-281
• /
• 2017

얕은 터널의 시공에 있어 지표 침하는 주요 관리 사항으로 쉴드 TBM 기술을 적용함으로써 굴착 중 지반 변형의 제어를 통하여 침하를 경감시키는 것이 가능하며, 특히 뒤채움 주입은 침하 경감의 목적으로 쉴드 공법에서는 일반적으로 적용되는 기술이다. 투수성이 낮은 지반에서의 TBM 시공에 의한 지표 침하는 터널 시공 중에 발생할 뿐만 아니라, 터널 관통 후에도 장기간에 걸쳐 발생한다. 장기 침하는 주로 터널 주변의 압밀에 의해 발생되고, 이 압밀 과정은 터널 주변에 과잉간극수압을 유발하는 뒤채움 주입에 의해 영향을 받게 되며 결과적으로 쉴드 TBM 터널에서는 뒤채움 주입이 장기 침하에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 쉴드 TBM 공법 중 뒤채움 주입이 지표 침하에 미치는 영향을 파악하기 위해 3차원 응력-간극수압 연계해석을 수행하였다. 해석 결과 뒤채움 주입압의 증가는 단기 침하를 경감시키지만, 다수의 경우에서 장기 침하의 감소에 기여를 하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 장기 침하를 최소한으로 제한할 수 있는 한계 주입압의 존재를 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제23권6호
• /
• pp.513-521
• /
• 2020

In this paper, due to the need for cutting cement-soil group pile composite foundation under the 7-story masonry structure of Zhenghe District and the shield tunnel of Zhengzhou Metro Line 5, a field test was conducted to directly cut cement-soil single pile composite foundation with diameter Ф=500 mm. Research results showed that the load transfer mechanism of composite foundation was not changed before and after shield tunnel cut the pile, and pile body and the soil between piles was still responsible for overburden load. The construction disturbance of shield cutting pile is a complicated mechanical process. The load carried by the original pile body was affected by the disturbance effect of pile cutting construction. Also, the fraction of the load carried by the original pile body was transferred to the soil between the piles and therefore, the bearing capacity of composite foundation was not decreased. Only the fractions of the load carried by pile and the soil between piles were distributed. On-site monitoring results showed that the settlement of pressure-bearing plates produced during shield cutting stage accounted for about 7% of total settlement. After the completion of pile cutting, the settlements of bearing plates generated by shield machine during residual pile composite foundation stage and shield machine tail were far away from residual pile composite foundation stage which accounted for about 15% and 74% of total settlement, respectively. In order to reduce the impact of shield cutting pile construction on the settlement of upper composite foundation, it was recommended to take measures such as optimization of shield construction parameters, radial grouting reinforcement and "clay shock" grouting within the disturbance range of shield cutting pile construction. Before pile cutting, the pile-soil stress ratio n of composite foundation was 2.437. After the shield cut pile is completed, the soil around the lining structure is gradually consolidated and reshaped, and residual pile composite foundation reaches a new state of force balance. This was because the condensation of grouting layer could increase the resistance of remaining pile end and friction resistance of the side of the pile.