기존 지하철 터널 상부지반 개착시공시 거동 특성에 관한 연구

Abstract

최근 도심지내의 토지이용률이 극대화되면서 지하 공간은 선행 시공된 각종 지하구조물로 인해 수직․수평적으로 중복 계획되는 시점에 이르게 되었으며, 이로 인해 신설터널 시공시 주변에 위치한 기존터널에 어떠한 영향을 미치는가를 예측하는 것이 무엇보다 중요하게 되었다. 본 연구는 신설터널(경의선) 공사구간 중 기존터널(서울도시철도 6호선)의 상부에 약 3.4m 근접(굴착금지구간)하여 계획된 개착시공 구간에 대하여 시공중 기존터널의 거동에 미치는 영향을 검토하기 위하여 수행되었다. 무 보강, 수평 강관보강, 수직 지반보강의 3가지 조건으로 수치해석 검토결과, 무 보강 조건의 경우 기존터널 라이닝의 휨인장응력이 허용치를 초과하였으나, 수평 강관보강 및 수직 지반보강 조건의 경우 기존터널에 미치는 응력 및 변위 발생량이 허용치 이내에서 미소한 것을 확인할 수 있었다. 현장 시공시 적용된 보강공법은 시공성 확보 및 수평천공 정밀도 관리에 유리한 수직 지반보강그라우팅 공법을 최종 선정하였으며, 현장 시험시공 결과를 반영한 수치해석 재검토 수행시 극단적으로 보강구근이 형성되지 않을 경우라도 일부 변위의 증가는 있었으나 모두 허용치 이내로 기존터널에 미치는 영향이 적은 것을 알 수 있었다. 또한 계측수행 결과 초기치 선정 후 계측 종료시까지 터널단면의 2차원 내공변위, 벽체구조물에 대한 균열, 라이닝콘크리트 응력, 철로 노반침하 영향, 진동발생 등 전반적으로 관리 기준치 이내에서 안정적인 응력 및 변위 양상을 나타내었고, 수치해석 결과와 시공중 계측 결과의 비교 검토시 안전범위 내에서 유사한 경시변화를 확인할 수 있었던 바, 수치해석 결과를 통해 현장에 적용된 공법은 적절한 보강이었으며, 본 연구 조건에 따른 상부지반 개착시공시 기존터널의 거동에 미치는 영향은 안정된 것임을 확인할 수 있었다.