수직 환기구 터널시공에 따른 지반거동 및 현장 적용성에 관한 연구

Abstract

요 지

일반적으로 도심지 하부를 통과하는 지하철은 급기 또는 배기용 수직 환기구 시설이 필요한데 이러한 수직 환기구는 대부분 개착구조물로 시공하는 방법을 채택하고 있는 실정이다. 그러나 개착 환기구 상부에 민가 등이 밀집하여 민원발생이 우려되고 하부지반이 깊은 암반층으로 형성되어 가시설 굴착공사에 매우 어려운 경우가 빈번히 발생하고 있다. 따라서 본 연구는 수직 환기구가 개착구조물로 계획된 현장을 터널공법으로 변경함으로서 그에 따른 공법의 현장 적용성을 분석하였으며 3차원 수치해석을 통하여 주변지반의 거동 분석 및 현장 계측 비교, 측압계수 변화에 대한 수직환기구 터널의 영향성 검토에 대해서 연구를 수행하였다. 현장 적용성 분석은 개착공법과 터널공법를 비교하여 민원발생 해소, 공사기간, 공사비의 절감 등의 측면에서 터널공법이 유리한 것으로 분석되었다. 또한, 터널공법에 대하여 수직구 굴착공법 및 단면계획, 지보패턴 등을 적용하여 수치해석을 통한 주변 지반의 거동 및 지보재에 대한 안정성을 검토한 결과 천단 및 내공변위와 숏크리트 응력, 록볼트 축력에 대해서 모두 안정한 것으로 분석되었다. 한편, 수직환기구 주요지점에 대한 현장의 계측결과를 수치해석결과와 비교하여 발생경향의 유사성 및 수치해석 결과에 대한 신뢰성을 검증하였으며 측압계수 (Ko)를 0.5, 1.0, 1.5로 적용하여 초기응력 변화에 대한 수직환기구에 대한 터널거동의 영향을 분석하였다.

주제어 : 수직 환기구 터널, 터널지보, 전산수치해석, 초기응력, 현장계측