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보람 최
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1 SMI 공법시공사례 ( 주 ) 성우지오텍

2 목차 순번공사명발주처 / 시공사지층 PAGE 1 부산지하철 3호선 325공구건설공사 부산교통공단 / 코오롱건설토사층 3 2 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제1공구노반신설공사 철도시설공단 / 한라건설토사층 / 자갈층 6 3 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제2공구노반신설공사 철도시설공단 / 현대건설토사층 / 풍화암 9 4 경의선 ( 용산 ~ 문산 ) 복선전철제2공구노반신설공사 철도시설공단 / 쌍용건설토사층 12 5 수원 ~ 인천복선전철제6공구노반신설공사 철도시설공단 / 대우건설토사층 14 6 부산지하철 1호선연장 ( 다대구간 ) 2공구건설공사 부산교통공사 / 한진중공업토사층 16 7 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제2공구건설공사 이레일주식회사 / 현대건설토사층 18 8 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제3공구건설공사 이레일주식회사 / 대우건설토사층 20 9 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제3공구건설공사 이레일주식회사 / 대우건설토사층 / 풍화암 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제4공구건설공사소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제4공구건설공사 이레일주식회사 / 대우건설토사층 / 풍화암 24 이레일주식회사 / 대우건설토사층 / 풍화암 호남고속철도 5-2 공구건설공사철도시설공단 / 삼환기업토사층

S.M.I(Space Multi-Injection Grouting) 공법 특허제 0661961 호특허제 0913572 호 철도시설공단지정신기술제 2009-0025호 공법개요 S.M.I 공법은다공관의특수주입장치를이용하여비알카리성실리카졸 (Sillica-Sol) 을사용한주입공법이며실리카졸에시멘트현탁액을첨가하여고결시키는저압력침투주입방식의그라우팅공법으로서주입효과를극대화한공법이다.

품질시공이보장되며장기적으로도용탈이되지않아내구성이우수하여장기간의차수및고결효과가필요한터널및가시설배면차수공사에적합경제성 - 공장에서만생산가능하던고가의실리카졸을소형의현장제조장치를통하여저렴하게생산하고,

3 S.M.I(Space Multi-Injection Grouting) 공법 특허제 호특허제 호 철도시설공단지정신기술제 호 공법개요 S.M.I 공법은다공관의특수주입장치를이용하여비알카리성실리카졸 (Sillica-Sol) 을사용한주입공법이며실리카졸에시멘트현탁액을첨가하여고결시키는저압력침투주입방식의그라우팅공법으로서주입효과를극대화한공법이다. 공법특징시공성 - 특수선단장치 (4중관또는 2중관, 맨젯튜브이용 ) 를사용하여주입시간을단축, 주입플랜트의소형경량화로복잡한도심지공사에서도그시공성이탁월안전성 - 지하수에의한희석이나 Gel Time 변화등이없어안전시공, 품질시공이보장되며장기적으로도용탈이되지않아내구성이우수하여장기간의차수및고결효과가필요한터널및가시설배면차수공사에적합경제성 - 공장에서만생산가능하던고가의실리카졸을소형의현장제조장치를통하여저렴하게생산하고, 동시주입으로인한공기단축효과등으로대폭적인원가절감환경친화성 - 고결물에서용탈이없음에알칼리성분의용탈에의한지하수오염등환경공해성을야기치않음 S.M.I 공법의주입개요도 - 2 -

4 1 시공사례 부산지하철 3 호선 325 공구건설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2006년 5월 ~ 2007년 11월 공사명 : 부산지하철 3호선 325공구건설공사 발주처 / 시공사 : 부산교통공단 / 코오롱건설 시공개요지하수및토사유실로인한추가적인변위를방지하고지하수유출방지를위한목적으로 NDS 공법으로설계되었으나설계변경하여 S.M.I (Space Multi-Injection Grouting) 공법 으로시공원지반의강도를강화하며, 점착력을증대시켜굴착공사중에도안전하고원활한공사를수행할수있었다. 지반조건 : 수영강범람에따른매립토층, 퇴적토층이발달한상태이며, 하부암반층은 1m내의폭의파쇄대가발달해있다. 시공기준 - 공간격 (C.T.C) : 900mm 도면및사진 오 CON'C 동천교 CON'C STA.6Km STA.6Km BLOCK CHAIN (L=+0.395m) 상상 상 전 400 THPΦ 1000 OUT:104.5 < S.M.I 평면도 > - 3 -

수영강통과구간, 강변도로통과구간차수보강 1 직천공대구경강관보강시공적용공법 : 지상수직 S.M.

C 900, 850본시공 터널천단강관보강 ( 114mm, L=12m 현장투수계수시험결과보강범위

5 수영강하부통과터널시공사례 구분지상구간보강공법 (S.M.I 공법 ) 갱내보강공법 ( 대구경직천공강관보강공법 ) 공법개요 현장시공방법 1 수영강통과구간, 강변도로통과구간차수보강 1 직천공대구경강관보강시공적용공법 : 지상수직 S.M.I 공법 갱내차수그라우팅 (L=24m, W=5m) Φ900, C.T.C 900, 850본시공 터널천단강관보강 ( 114mm, L=12m 현장투수계수시험결과보강범위 150 ) 시공전 : 막장면불안정시 FRP보강그라우팅및시공후 : Bulk head설치 2 Rock Bolt(L=4.000, 종 / 횡 0.6m/m) 시공 3 링컷분할굴착 ( 상반 : 기계굴착, 하반 : 제어발파 ) 6m굴진마다강관보강그라우팅 (S.M.I병행) 표준지보패턴 (H-125, C.T.C 0.6m, 강섬유숏크리트타설 25cm) 굴진장 0.6m/ 회 - 4 -

6 터널굴착을위한강관파일절단 < S.M.I 착색전전경 > < S.M.I 착색후전경 > - 5 -

7 2 시공사례 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제 1 공구노반신설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2008년 1월 ~ 2012년 4월 공사명 : 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제1공구노반신설공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 한라건설 시공개요중랑천이인접하여지하수유속이빠르고지하수위가높은편으로자갈층이우세한 ( 직경이큰호박돌, 전석층 ) 지층으로흙입자간자립도가떨어지고, 터널굴진시지하수다량유입및토사유출등으로인한상부침하및막장자립도가낮으므로, 터널굴진전차수그라우팅실시. 지반조건 : 상부로부터모래질토사층, 모래자갈층, 풍화토, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 공간격 (C.T.C) : 1200mm 도면및사진지상수직SMI구간 : 왕기 ( 현 )1km185 ~ 왕기 ( 현 )1km600 동부간선도로통과구간 가옥통과구간 본선구간 갱내차수구간 - 6 -

8 A 구간 : 왕기 ( 현 )1km ~ 왕기 ( 현 )1km400 < 본선구간천공작업 > < 동부간선도로천공작업 > < 본선구간주입작업 > < 동부간선도로주입작업 > - 7 -

9 동부간선도로하부통과터널시공사례 하반굴착중지하수유출 (10,000 톤 / 일이상 ) - 8 -

3 시공사례 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제 2 공구노반신설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2009년 7월 ~ 2011년 5월 공사명 : 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제2공구노반신설공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 현대건설 시공개요분당선 2공구터널보강 200m 구간은터널굴착시붕락되어당초 M.S.G Grouting 공법설계로시험시공하였으나, 시험시공후 S.

10 3 시공사례 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제 2 공구노반신설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2009년 7월 ~ 2011년 5월 공사명 : 분당선왕십리 ~ 선릉간복선전철제2공구노반신설공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 현대건설 시공개요분당선 2공구터널보강 200m 구간은터널굴착시붕락되어당초 M.S.G Grouting 공법설계로시험시공하였으나, 시험시공후 S.M.I (Space Multi-Injection Grouting) 공법 설계변경시공하여, 터널굴착시굴착면의안전성을도모하였다. 지반조건 : 상부로부터매립층, 토사층, 모래자갈층, 풍화토, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 시공연장 : 200 m - 공간격 (C.T.C) : 1200mm 도면및사진 - 9 -

11 선릉 굴진방향 왕십리 < 지표면함몰사진 > < 터널내부붕괴사진 > C L 직천공대구경강관보강그라우팅 C.T.C=5.6m, L=11m 차수그라우팅 (T=5.0M) 충적층 A= 75.68m2풍화토 A=71.40m2 2, 풍화암 (-) 1.0m A= < SMI 보강도면 > < S.M.I 시공전경 > < SMI 보강후전경 > < S.M.I 시공후터널관통 >

12 풍화대층 S.M.I 주입현황 사력층 S.M.I 주입현황 사력층 풍화대층 연암층 터널 굴진 전경

13 4 시공사례 경의선 ( 용산 ~ 문산 ) 복선전철제 2 공구노반신설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2011년 5월 ~ 2011년 7월 공사명 : 경의선 ( 용산 ~ 문산 ) 복선전철제2공구노반신설공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 쌍용건설 시공개요 2007년 6월 3일경의선가좌정거장역사신설을위한굴착작업중흙막이가시설측벽이무너지면서인접한선로노반이붕괴공동발생및지하수과다유출발생으로인하여터널및인접지반보강으로안정성을확보하고자함. 지반조건 : 토류벽붕괴구간으로상부로부터심도 35M 까지붕괴시매립한층으로강재, 목재, 등공사잔해물들과토사가불규칙하게혼재되어있는층이분포되어있고원지반은경암층으로되어있다. 시공기준 - 시공연장 : 규모축소구간 40 m - 주입범위 :Ø800mm,CTC 600(1열 ) - 평균천공 / 주입심도 : 38.0m/24.0m 도면및사진

14 < 붕괴전전경 > < 붕괴후전경 > <S.M.I 주입전경 > < S.M.I 주입효과확인 >

15 5 시공사례 수원 ~ 인천복선전철제 6 공구노반신설공사 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2013년 9월 ~ 2013년 11월 공사명 : 수원 ~ 인천복선전철제6공구노반신설공사 / 중부경찰서지반보강공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 대우건설 시공개요수원 ~ 인천복선전철제6공구노반신설공사중인천중부경찰서하부로터널이통과하여이로인한주요시설물등의침하, 변형등이우려됨에따라 S.M.I 공법을적용하여차수보강공사를실시, 터널굴착시토사와지하수유출을방지함으로써주요시설물인인천중부경찰서와부속시설물등의안정성을확보 지반조건 : 당현장은상부로부터매립층, 퇴적층, 사질토층, 풍화토, 풍화암으로분포되어있다. 시공기준 - 주입범위 :Ø1000mm - 평균천공 / 주입심도 : 26.0m/19.0m 도면및사진

16 < 현장전경 > < 배합장치 > < 천공전경 > < PVC HOLE 간격조정 (50CM->20CM) >

17 터널 (L=59.900m) 6 시공사례 부산지하철 1 호선연장 ( 다대구간 ) 2 공구 공종 : 지상수직차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2013년 9월 ~ 2013년 11월 공사명 : 부산지하철 1호선연장 ( 다대구간 ) 2공구 발주처 / 시공사 : 부산교통공사 / 한진중공업 시공개요부산지하철 1호선연장 ( 다대구간 ) 2공구중사유지인부광섬유하부로터널이통과하여이로인한주요시설물등의침하, 변형등이우려됨에따라 S.M.I 공법을적용하여차수보강공사를실시, 터널굴착시토사와지하수유출을방지함으로써터널의안정성확보 지반조건 : 당현장은상부로부터퇴적층, 풍화토, 풍화암으로분포되어있다. 시공기준 - Φ1,200, CTC 1,200( 지상수직시공및갱내시공 ) 도면및사진 B SMI 갱외보강 (35m) (L=24.000m) STA.2km < 평면도 >

18 <GL > STA <FH 0.00> A-A' 단면 YCP PC 메이트 (PC 방 ) 퇴적층 C L 풍화토 풍화암 < 단면도 > STA.1km STA.1km STA.1km STA.1km956.7 PD-2A PD-2B 35.05m 24.0m STA.1km STA.1km 매립층퇴적층 풍화토 풍화암 연암 < 단면도 >

19 7 시공사례 소사 ~ 원시복선전철 민간투자시설사업 제 2 공구건설공사 공종 : 차수및보강 적용공법 : S.M.I(Space Multi-Injection Grouting) 공사기간 : 공사명 : 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제2공구건설공사 발주처 / 시공사 : 이레일주식회사 / 현대건설 시공개요터널상부지반이대부분토사로구성되며, 터널상부에 39번국도, 생활용수, 공업용수, 상. 하수관, 전력및통신케이블등다양한지장물이위치하는취약구간으로터널굴착시내부에지하수를동반한토사가유출될경우터널상부지반침하및지장물의파손으로공사에영향을줄우려가있어차수및지반보강을목적으로함. 지반조건 : 상부로부터점토층, 모래층, 풍화토, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 시공연장 : m( 지상수직 ) - 공간격 (C.T.C) : 1200mm - 시공심도 : 풍화암 (-)1.0 (H 20.3m) 도면및사진 < S.M.I 평면도 >

20 0 R1= F.L R1=6 STA.13km580.85~637.10(L=56.25m) STA.13km829.4~951.55(L=122.15m) 1.2 점토 2.75 모래 2.26 PD LC 터널 SMI ctc 풍화토 A= m 생활용수 풍화암 A=8.0 m R2=3 R3= 연암 < S.M.I 단면도 > < S.M.I 단면도 >

21 기계위치 BULK HEAD 시공사례 소사 ~ 원시복선전철 민간투자시설사업 제 3 공구건설공사 공종 : 갱내차수및보강 적용공법 : S.M.I(Space Multi-Injection Grouting) 공사기간 : 2013년 12월 ~ 2014년 01월 공사명 : 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제 3 공구건설공사 발주처 / 시공사 : 이레일주식회사 / 대우건설 시공개요터널상부가지층이풍화암으로설계되었으나시공시터널상부에토사가나타나강관다단사이로토사의유출과터널상부지반침하가발생하여지반보강과함께지반의투수계수감소시킬목적으로 S.M.I (Space Multi-Injection Grouting) 공법 설계변경시공하여, 터널굴착시굴착면의안전성을도모하였다. 지반조건 : 상부로부터매립층, 토사층, 풍화토, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 시공연장 : 32 m(2막장 ) - 공간격 (C.T.C) : 1200mm - 상부5.0M보강, L=16.0m(1막장 ) 도면및사진 K' J'I' H' G' F' E' D' C' B' A' ABCDE F GHIJK 풍화토 : m A-A' < S.M.I 횡단면도 > < S.M.I 종단면도 >

22 < 천공경사도측정전경 > < S.M.I 시공전경 >

23 9 시공사례 소사 ~ 원시복선전철 민간투자시설사업 제 3 공구건설공사 공종 : 지상차수및보강 적용공법 : S.M.I(Space Multi-Injection Grouting) 공사기간 : 2015년 02월 ~ 2015년 05월 공사명 : 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제3공구건설공사 발주처 / 시공사 : 이레일주식회사 / 대우건설 시공개요터널막장면의천단부편측의풍화토가용출수에의해자립력이상실되면서지상으로확대되어지반의처짐이발생그라우팅공법을이용하여원지반에존재하는지하수맥등공극을주입재로치밀하게충진하여누수를차단하고기초지반의강도를증대시키기위함 지반조건 : 상부로부터매립층, 점토층, 풍화토층, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 공종 : SMI 차수그라우팅 ( 지상 ) - 시공연장 : 19km (L=110.0m) - 공간격 (C.T.C) : 1200mm - 보강범위 : 터널상부4.0M ~ 터널천단하부2.0M(6.0M보강 ) 도면및사진 < S.M.I 시공평면도 >

24 < S.M.I 시공단면도 > < S.M.I 시공단면도 > < 경사천공전경 > < 경사주입전경 >

25 10 시공사례 소사 ~ 원시복선전철 민간투자시설사업 제 4 공구건설공사 공종 : 지상차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2014년 10월 ~ 2015년 05월 공사명 : 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제4공구건설공사 발주처 / 시공사 : 이레일주식회사 / 대우건설 시공개요 21km122.7~21km663.8 NATM 구간은토피고가약 15m 정도이고, 터널상부지층은매립토, 퇴적토 ( 연약점토, 사질토 ), 풍화토, 풍화암의층서로대부분토사층으로구성된다. 특히, 터널종점부의경우터널상부지층이모두토사층이며지하수위가 GL-1.8m로높으므로 NATM 굴착시강관다단그라우팅만으로굴착안정성확보가어려워보강필요 지반조건 : 상부로부터매립층, 퇴적층, 풍화토층, 풍화암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 공종 : SMI 차수그라우팅 ( 지상 ) - 시공연장 : 21km (L=342.95m) - 공간격 (C.T.C) : 1200mm - 보강범위 : 터널상부퇴적층 ( 모래, 자갈층 )~ 풍화암1.0M까지 도면및사진 < S.M.I 시공평면도 >

26 매립 - 사질토 퇴적토 - 점토 퇴적토 - 모래, 자갈 풍화토 N>30 풍화암 LC 터널 A=17.83 m2 A=35.86 m2 연암 PD F.L < S.M.I 시공단면도 > < S.M.I 시공단면도 > < 경사천공전경 > < 경사주입전경 >

27 11 시공사례 소사 ~ 원시복선전철 민간투자시설사업 제 4 공구건설공사 공종 : 지상차수및보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2014년 05월 ~ 2014년 08월 공사명 : 소사 ~ 원시복선전철민간투자시설사업제4공구건설공사 발주처 / 시공사 : 이레일주식회사 / 대우건설 시공개요소사-원시복선전철민간투자시설사업제4공구건설공사중출고선이운행중인안산선하부로통과하게되어기존노선하부에서터널굴착시안전성에문제가있어출고선원기 ( 현 )1km373~567 구간에 SMI공법을적용하여시공완료하였다. 본터널구간의상부지층은토사및풍화암으로형성되어있고운행중인안산선이터널시공구간상부에있어열차운행시그하중의상당부분이터널공사구간으로집중될수있었으나보강공법으로채택된 SMI보강공법으로시공한결과기존노선의운행에도안정적이고터널굴착시지하수의유출도없이안전하게터널굴진을완료하였다. 지반조건 : 상부로부터토사층, 풍화암층, 연암층으로수직분포하고있다. 시공기준 - 시공연장 : m - 공간격 (C.T.C) : 1,000mm - 공수 : 2,882공 ( 수직 :1,112공, 경사 :1,770공) - 천공심도 : 40,520.22m - 주입량 : 4,101.72m3-26 -

28 도면및사진 < S.M.I 시공평면도 > < S.M.I 시공단면도 > < S.M.I 시공단면도 > < 경사천공전경 > < 경사주입전경 >

29 12 시공사례 호남고속철도 5-2 공구건설공사 공종 : 지상수직보강 적용공법 : S.M.I 공사기간 : 2012년 6월 ~ 2013년 1월 공사명 : 호남고속철도 5-2공구건설공사 발주처 / 시공사 : 철도시설공단 / 삼환기업 시공개요호남고속철도제5-2공구와룡2터널종점 PD-6( 토사터널 ) 상반굴착중막장에서용수유출로굴착면자립이어렵고세굴발생으로터널의붕락우려가예상되어초기숏크리트로막장을폐쇄하고대책방안을강구함 지반조건 : 갱문부에서굴착전면부가토사층으로이루어져있다. 시공기준 - 시공연장 : 78 m - 주입범위 :Ø1200mm,CTC 평균천공 / 주입심도 : 26.2m/7.29m 도면및사진

30 < 시공위치 > < 현장전경 > < 비상대구간에서의반응시험결과 > < S.M.I 주입구간에서의반응시험결과 >

1. 터널거동과 관련된 요인

터널 굴착중 취약지반조건에서 과다변위 및 붕락유형분석 김낙영 건설환경연구실 / 수석연구원 1. 터널거동과 관련된 요인 1. 터널거동과 관련된 요인 지형, 지질적 조건 Number 1 시공중 터널은 4차원 거동 미굴착 구간의 강도에 좌우 해저터널은 고수압 터널굴착거동시 Arching Effect v Arching Effect(하중전이현상) : 응력 재분배 v