• Geomechanics and Engineering
• /
• 제35권5호
• /
• pp.525-538
• /
• 2023

The development of a city is closely linked to the construction and operation of its subway system. However, constructing a new subway tunnel under an existing station is an extremely complex task, and the deformation characteristics and mechanical behavior of the new subway tunnel during the excavation process can greatly impact the normal operation of the existing station. Although the previous studies about the case of underpass engineering have been carried out, there is limited research on the condition of a newly-built subway tunnel that closely undercrossing an existing station with zero distance between them. Therefore, this study analyzes the deformation law and mechanical behavior characteristics of the preliminary lining of the underpass tunnel during the excavation process based on the real engineering case of Chengdu Metro Line 8. This study also makes an in-depth comparison of the influence of different excavation methods on this issue. Finally, the accuracy of numerical simulation is verified by comparing it with on-site result. The results indicate that the maximum bending moment mainly occurs at the floor slab of the preliminary lining, while that of the ceiling is small. The stress state at the ceiling position is less affected by the construction process of the pilot tunnel. Compared to the all-in-one excavation method, although the process of partial excavation method is more complicated, the deformation of preliminary lining caused by it is basically less than the upper limit value of the standard, while that of the all-in-one excavation method is beyond standard requirements.

• 터널과지하공간
• /
• 제33권4호
• /
• pp.255-264
• /
• 2023

근래 들어 도심지 지하공간 개발에 대한 수요가 증가함에 따라 도심지 터널계획이 활발히 진행되고 있다. 도심지 구간에는 주민 생활환경을 고려하여 지하정거장이 계획되며, 기존 구조물의 안정성 및 환경훼손 저감 등을 위해 2-Arch터널 정거장을 적용하고 있다. 그러나 도심지 구간은 심한 풍화작용에 따라 불량지반의 심도가 깊게 발달되어 터널 안정성 확보를 고려한 신중한 계획이 요구된다. 이뿐만 아니라 도심지의 복합적인 지반상태를 고려하여 본선터널에 TBM 기계굴착 공법을 적용하는 경우, 기존 NATM형 2-Arch터널과는 시공연계성을 확보할 수 없게 된다. 본 연구에서는 쉴드TBM과 2-Arch터널을 조합한 형태인 TBM선굴진 2-Arch터널을 국내 최초로 적용한 설계사례를 중점으로 기술하고자 하였다. 중앙터널 굴착후 좌우터널 시공을 고려하여 쉴드TBM 세그먼트 설치 및 해체를 위해 고려한 설계사항을 설명하고, 수치해석을 활용한 안정성 검토를 통해 TBM선굴진 2-Arch터널의 설치효과를 검증하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1007-1013
• /
• 2004

A three-arch NATM tunnel with a total length of 53.5m has been constructed for a metropolitan subway station in Daejon, Korea. The tunnel, whose crown is located 22m below the ground, crosses the old Daejon station underneath. Since the tunnel comprises a very large section (10${\times}$28 m; largest in Korea), it shows complicated mechanical behaviors, especially near portal, due to its short length relative to width. As far as its construction step is concerned, the center tunnel is excavated with pre-excavated pilot tunnel, which is a unique feature of this tunnel (first in Korea) to secure safety during construction and prevent excessive settlements. The both side tunnels are then excavated along with the center tunnel. Since significant amount of settlement was predictable from the design stage, extensive monitoring was performed during construction. During excavation of the side tunnels, unexpected large settlements up to ${\~}$140mm (estimated 41.8 mm at design stage) was measured at the center tunnel. In this paper, we study the causes of this unusually large ground settlement. We believe that the extra-wide tunnel excavation increases the stress influence zone of portal in longitudinal direction and consequently add more settlements to the existing due to excavation and consolidation.

• 터널과지하공간
• /
• 제16권1호
• /
• pp.73-84
• /
• 2006

본 연구에서는 목포 용당지역 호남선 복선화 터널굴착이 인근 국가 지하수관측소의 지하수위에 끼친 영향을 현장조사 및 수치모델링을 통해 분석하였다. 목포용당 관측소에서는 2002년 7월부터 1년사이에 약 5m 이상의 지하수위 강하를 보였다. 현장조사 결과 자연적인 강수량 감소나 지하수 이용량의 증가는 원인이 아닌 것으로 나타났다. 해당 관측소와 이격거리 70m 정도에 있는 호남선철도 목포터널이 주요 원인으로 파악되었는데 터널굴착의 시기도 지하수위 강하 시기와 대체적을 일치하였다. 터널굴착의 국가관측소 지하수위에 대한 영향을 정량적으로 분석하기 위해 지하수 유동모델링을 수행하였다. 특히 주변지역에 대한 수리지질 자료가 국가지하수 관측소의 수위영향을 정량화하였다. 현장조사 및 수치모델링 결과 본 국가지하수 관측소의 상당한 수위강하는 목포터널이 직접적인 원인일 가능성이 크나 엄밀한 평가를 위해서는 인근 지역에 대한 추가적인 수리지질학적 조사가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.285-292
• /
• 1999

Recent development cases of transportation utilities using tunnelling method in metropolitan sites have been increased due to the heavily complex environments and restrictions of construction works. The progress of tunnel design and construction to be supported by the tunnel analysis and measurement techniques using computers have increased adoptions of large section tunnels. In this paper, many factors to be considered in designing large section tunnels are discussed and the case of the construction of the subway station tunnel which is recently completed is introduced. This tunnel has a width of 24 m, a height of 16 m, and a excavation section area of 366 ㎡.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제18권6호
• /
• pp.535-544
• /
• 2016

도심지에서 지하철과 같은 터널의 증가에 따라 특수한 설계, 및 시공 방법이 제안되어 왔다. 터널 붕괴 사고는 막대한 인명, 재산 피해를 가져오기 때문에 터널 굴착 및 주변지반의 거동을 관측하고 분석하는 작업은 매우 중요하다. 하지만 매번 현장시험을 하기에는 경제적인 측면에서 비현실적이다. 따라서 현장시험의 단점을 보완하고, 보다 정밀한 결과를 도출하는 연구가 지속적으로 발표되어 왔다. 본 연구는 군말뚝과 터널 사이 이격거리에 따른 2-arch 정거장 굴착 시 주변 지반의 거동을 측정하였다. 실내모형시험을 위해 trapdoor장치를 고안하였으며, 터널굴착은 2-arch 터널의 체적손실(VL)을 증가시킴으로써 모사하였다. 또한, 근거리 사진계측 및 이미지프로세싱을 통해 지반의 거동을 관측하였으며, 수치해석을 통해 실내모형시험의 결과와 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.242-247
• /
• 2017

터널공사에서 굴착 시 발생하는 미굴 및 여굴은 공사의 비용을 증가시키는 요인으로 이에 대한 관리가 필수적이다. 기존의 터널측량에는 위성 수신이 어렵기 때문에 GNSS 보다 토털스테이션이 많이 활용되어왔다. 하지만 이 방법은 터널내부에 많은 기준점을 설치하고, 장비의 이동이 많기 때문에 자료 취득에 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 토털스테이션과 3차원 레이저 스캐너가 통합된 스캐닝 토털스테이션을 터널측량에 적용하고, 이에 대한 활용성을 평가하고자 하였다. 경기도 남양주시 일원의 터널공사 현장을 연구대상지로 선정하고 스캐닝 토털스테이션을 활용하여 기존의 토털스테이션이나 3차원 레이저 스캐너보다 자료 취득 시간을 단축할 수 있었으며, 터널 설계도와 비교한 각 단면의 미굴 및 여굴량을 효과적으로 산출할 수 있었다. 또한 스캐닝 자료를 활용하여 해당 단면에 대한 분석은 물론, 자료 취득 영역에 대한 연속적인 분석 결과를 효과적으로 생성할 수 있었다. 향후 스캐닝 토털스테이션을 터널측량에 활용한다면 기존 토털스테이션과 3차원 레이저 스캐너의 단점을 보완하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.83-97
• /
• 2018

터널은 도로, 철도, 지하철과 같은 교통의 통로이자 수로, 전력구, 비축기지와 같은 특수목적을 위해 널리 활용되고 있으며, 터널의 사용 목적, 주변 지반조건 및 경제성에 따라 다양한 터널 형상으로 시공되고 있다. 이에 대해 기존 터널과 주변지반 및 구조물에 관한 연구는 꾸준하게 발표되었으나 단일 형상에 대해 터널굴착 시 주변 지반과 구조물의 거동을 분석한 연구들이 대다수이다. 터널의 붕괴사고는 지상 구조물의 붕괴사고 보다 막대한 인적, 물적 손실을 가져오기 때문에 터널 굴착 및 주변지반의 거동을 관측하고 분석하는 작업은 매우 중요하며, 단일 형상이 아닌 다양한 터널 형상에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 trapdoor장치를 이용한 실내 모형시험을 통해 군말뚝 하부에 터널 정거장 굴착 시 주변지반의 거동을 측정하였다. 이때 터널 정거장 형상의 단면을 arch와 box 형태로 제작하였으며, 각 터널 정거장 형상 별 0.1B, 0.25B, 0.4B로 터널과 군말뚝 간 이격거리를 다르게 하여 다양한 조건에서의 지반거동을 분석하였다. 또한, 근거리 사진계측 및 이미지프로세싱 기법을 통해 지반의 거동을 관측하였으며, 유한요소 수치해석을 통해 실내 모형시험, 근거리 사진계측의 결과와 비교 분석하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1062-1068
• /
• 2009

Urban construction has numerous difficulties due to ground weakness and various complaints from third party, so it is not economically efficient and constructability is not favorable. Therefore, underground, which has good ground conditions, was used for construction field and facilities such as stations, and they are scaled up to enhance accommodation of facility limitation and function of stations. Large section tunnel station construction has numerous risk factors such as work boundary of excavation equipment, a relaxation of stress concentration, a safety plan of tunnel stability, and so on. Therefore, by using large section tunnel station stability analysis considering construction step, we expect to analyze the latent problem during construction, and to stabilize a future project plan of a large section structure design by using an auxiliary method and a support design.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
• /
• pp.1087-1094
• /
• 2010

With recent growth of population and industry, urban development grows into grand scheme of excavation and construction in urban area. As the development progress advanced, the developments get large and deepen. With a progress of technology development in geotechnical engineering in Korea, most our grand scheme of projects follows great progress. On the other hand, some excavation in construction site caused direct or indirect event that affects the adjacent or surrounding structures by excavation from time to time. This event usually happens around residential and commercial area where underground tunnel, subway station, commercial building, and high-rises excavation site is, could lead great damage on economy as well as personal injury or human casualties. In order to prevent this event, the study has to be done with analysis on various events of excavation and its cause. In this paper, the research has collected the various excavation events and their causes to analyze on each site and event to define emphasis on surrounding environment.