동토 파이프라인 매설공사 시 장비하중에 의한 트렌치 안전성 분석

Abstract

최근 화석연료 사용에 따른 지구 온난화 현상에 대한 우려로 대체에너지 자원 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이에 알래스카와 시베리아 같은 극한지에 매장된 천연가스에 대한 관심도 증가하고 있다. 하지만 국내 기업은 국내 건설환경과 상이한 극한지에서의 가스배관 공사의 시공 경험과 매뉴얼이 부족하다. 특히 시공 중 트렌치의 안정성이 보장되지 않으면 트렌치 사면의 붕괴로 인한 인부들의 낙상, 건설 장비들의 파손, 공기 증가 등을야기할 수 있기 때문에 극한지의 트렌치 안정성 연구가 필수적이다.

본 연구에서는 러시아 야쿠츠크(Yakutsk) 지역을 동토지역의 계절별 지반조건의 기준으로 정하였으며, 직경30 in.와 40 in.의 파이프라인 내리기 시공과정을 가정하였다. 지반조건은 여름과 겨울, Silt와 Peat, 사면의 각도(0ﾟ, 10ﾟ, 20ﾟ)별로 다양한 조건을 고려하였다. 파이프라인 시공 사례 분석을 통해 Pipelayer의 장비하중이 트렌치안정성에 영향을 줄 수 있는 요소임을 알 수 있었고, 이에 Pipelayer 장비가 트렌치에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Pipelayer 장비 종류별, 트렌치와 Pipelayer 장비 사이의 거리별, Pipelayer의 종방향 간격별로 Case를 나누어수치해석을 시행하였다. 수행결과 사면경사가 클수록, 장비와 트렌치 사이의 거리는 가까울수록 사면의 안전율이 감소하였다. 특히 경사가 20°일 때는 사면의 예상 파괴면이 Pipelayer 장비에서 트렌치까지 이어지는 것을확인할 수 있었다. 사면경사가 20°이하인 겨울철 지반에서는 트렌치 안정성의 문제는 없는 것으로 판단되었다.;Recently, the need of alternate energy resources is increasing due to the global warming issue. The natural gas buried in the extremely cold regions of Alaska and Siberia is of much interest these days. However, the construction standards are needed to be used in extremely cold regions. Particularly, more research work need to be carried out on the trench stability so that the safety of the workers is ensured and the damage to the construction machinery can also be reduced resulting in smaller construction period. In this study, the process for lowering of the pipelines of 30 and 40 in. diameters in the ground conditions (silt and peat) of Yakutsk, Russia was analyzed. The slopes of the ground surface were considered as 0°, 10°, and 20° to be excavated in summer and winter. The analysis results show that the weight of pipelayer affects the trench stability. Numerical analysis was performed by considering the types of pipelayers, distance between the trench and pipelayer, and the distance between the pipelayers placed longitudinally along the trench. The results show that as the distance between the pipelayer and the trench decreases, the factor of safety of the slope decreases with an increase in the slope of the ground surface. When the slope of the ground surface was 20°, the breakout surface was anticipated to continue from the pipelayer to the trench boundary. In winter season, stability problem of the trench was not observed when the slope of the ground surface was less than 20°.