~41-기술2-충적지반

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보라 운
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1 Improvement cases of waterproofing and auxiliary construction methods in alluvium soil tunnel In the past, subway tunnel is mostly applied to rock tunnel in order to secure the safety. But, in recent years, soil tunnel design is accepted frequently because of the improved construction condition and improved quality of secondary construction method. In particular, tunnels have been designed and constructed in adjacent sections to the subway to have high pier bridge and the section to pass the lower river. It's essential reinforced waterproofing for ensuring the stability of low independence alluvial soil tunnel and alluvium has similar and different soil propertiesbetween downstream and upstream and has a major impact to groundwater and so if carried out schematic site investigation in design phase, considerable uncertainty can be occurred and also can be concerned about unexpected soil deformationin the construction process. In this report, approaching closely to high pier bridge of Seoul Subway Line 2 in service and when construct the tunnel to have alluvial soil including abundant groundwater, this report was written for your reference to a similar design and construction in the future by technical describing for reinforcement cases to ensure the safety of high pier bridge, waterproofing works of alluvial soil adjacent to the river and construction cases study with measuring results in tunnel reinforcing.

2 ~41-기술2-충적지반 :18 AM 페이지23 충적층지반 터널의 차수 및 보조공법 개선사례 1. 서 론 터널에서는 자갈층, 모래층, 실트층 위주의 지반으로 구성되어 있지만 시공사례는 많지 않은 실정이다. 특 NATM 토사터널에 적용된 차수그라우팅 설계는 히, 충적층에서는 침투방식의 그라우팅이 불가한 대부분 대구경 강관다단 그라우팅 및 차수그라우팅 sand seam층이 혼재된 경우가 많아 개략적인 지반 공법 등이 적용되고 있다. 지역의 토사터널 막장은 조사로는 지층 존재를 확인할 수 없어 적정한 대책이 지하수 영향이 적은 풍화토가 우세하나, 한강 인접한 터널설계에 반영되지 못할 우려가 많다. 본 기술회보에 소개된 시공사례는 기존 분당선 노 가 1.0D에서 0.5D까지 낮아지며 자갈, 가는 모래 등 선을 왕십리역까지 연장하는 철도건설공사이며, 뚝 자립도가 낮은 충적토가 터널 하반까지 출현하고 있 섬역사거리 통과 구간은 서울지하철 2호선 고가 교 다. 특히, 오랜 기간 퇴적작용으로 형성된 sand 량과 근접하여 통과하는 구간으로 2호선 교각기초 seam층은 그라우팅이 불가능한 지반으로 알려져 마찰말뚝으로 시공되어 있고 터널좌측에서 6m 이 있으며, 이러한 sand seam층이 중랑천에 근접할수 격된 상부에 위치하며, 왕십리역의 지상 환승을 위해 록 충적층 전 층에 걸쳐 20~50cm 정도의 두께로 종단 선형이 급구배로 설계되어 있어 중랑천 통과 구 층을 이루며 분포하는 특성을 보인다. 불행하게도 지 간부터 지상부로 상승하는 노선특징이 있다. 중랑천 반조사 시 통상적인 지반조사 방법으로는 sand 남단부터 터널 종단선형이 상승되면서 터널 토피고 seam층을 파악하는 것은 매우 곤란하다. www yooshin co kr _ 23

3 ~41-기술2-충적지반 :18 AM 페이지24 유신기술회보 _ 기술자료 또한, 본 터널의 지상부는 일 교통량 약 30만 대가 건이라 할 수 있는 하천 흐름의 영향이 심하고 자립 통과하는 동부간선도로가 위치해 있어 터널 시공 시 도가 낮은 토사조건, 교통량이 많은 지역조건 등이 막장 변형 또는 지하수 유입에 따른 토사유출 등으로 있는 터널구간에 대한 보강방안의 적용과정과 지하 상부도로의 안정성이 저하될 우려가 많은 취약한 조 수 유출에 따른 시공관리방안 등을 위주로 기술함으 건을 가지고 있다. 로써 향후 상기와 유사한 조건의 공사현장에서 참고 본 기술회보에서는 토목공사에서 가장 취약한 조 2. 분당선 터널 근접 서울지하철 2호선 보강사례 가 되고자 하였다. 은 하부구조가 주면마찰말뚝(강관Ø400mm 12m)으로 시공되어 있으며, 상부 교각 높이는 6m~12m의 PSC Beam 6열, 경간 20m로 1979 분당선 왕십리~선릉 간 복선전철 1공구 토사터널 년 준공된 노후 구조물이다. (L=387m)에 근접한 서울지하철 2호선 구조물 교각 2호선 교각 인접구간 평면도 24_ 제20호

7 ~41-기술2-충적지반 :18 AM 페이지28 유신기술회보 _ 기술자료 2.5 교각보호공 지하 연속벽 현황 액(Bentonite Slurry)을 공급하면서 원하는 깊 이까지 Trench를 굴착한 후 지중에 무근 또는 철 Diaphram Wall(Shot Cutter 연속벽 굴착방 식, T=800mm) 지하연속벽 공법은 굴착면의 붕괴와 지하수의 침 투를 방지하기 위해 일정한 폭의 Trench에 안정 28_ 제20호 근콘크리트 Precast 등의 벽체를 조성하고 이러 한 각각의 Panel을 연속적인 벽체로 형성 지하철 2호선 교각의 형하고 이내 적용 가능한 Shot Cutter로 지하연속벽 굴착 장비 선정

8 ~41-기술2-충적지반 :18 AM 페이지29 충적층지반 터널의 차수 및 보조공법 개선사례 2.6 교각 계측기 설치 및 관리 분석 계측설치 평면도 계측설치 단면도 www yooshin co kr _ 29

15 ~41-기술2-충적지반 :18 AM 페이지36 유신기술회보 _ 기술자료 sand seam층에서 집중적으로 지하수 유출이 발생 3.1 터널굴착 시 문제점 검토 하였고, 지하수 유속도 α 101cm/sec로 매우 빠를 초기 터널 굴착과정에서 막장에 출현한 지반은 주 뿐만 아니라 지하수 유향이 중량천의 흐름 방향과 유 로 모래질 자갈이 우세하다가 중랑천에 근접할수록 사한 방향성을 보여 인접하천의 영향권에 있음을 확 자갈 성분이 감소하며 자갈질 모래가 점차 뚜렷해지 인하였다. 는 양상을 보였다. 자갈의 분포가 큰 막장은 간극률 결론적으로, 본 설계에서 적용한 차수그라우팅 효 이 커서 그라우팅 효과가 양호하여 지반변위 증가 및 과를 보면 자갈이 우세한 모래층은 그라우팅 효과가 지하수 유출 등이 그다지 발생되지 않았으나, sand 양호하여 차수성 확보와 더불어 그라우트재가 지반 seam층을 포함하여 세립의 모래 함유율이 증가하 을 확실히 고결하여 전단강도의 증가현상으로 막장 는 막장은 그라우트가 침투 되지 않았으며, 그라우트 안정성이 우수하였으나, sand seam층은 그라우트 가 되지 않은 sand seam층에서는 지하수가 다량으 가 침투되지 않아 굴착 중 다량의 지하수가 유출하였 로 유출 (최대 10,000톤/일 유출량 발생, 지하수 유 다. 시공과정에서 하천의 영향으로 지하수압이 상당 출 약 40여 회 발생)되어 터널 굴착의 공정 추진에 히 높아지면서 거의 대부분 sand seam층에서 지반 어려움을 겪었다. 의 자립도 저하 및 외부응력의 증가 등으로 인해 막 지하수 및 토사 등의 과다 유출에 대한 원인을 파 악하기 위해 막장조사 및 유출지점에서의 유속시험 장 내 과다한 지하수 유출현상과 막장면에 최대(공동 길이 4.0m, 높이 2.0m) 공동현상이 발생되었다. 을 실시하였다. 조사결과 그라우트가 되지 않은 [그림 2] 양호한 그라우팅주입(자갈층) [그림 5] Sand seam층 공동부 발생 36_ 제20호 [그림 3] 그라우트 불가한Sand Seam층 [그림 4] Sand Seam층 지하수 유출발생 [그림 6] 지하수 유입 시약 시험 전 [그림 7] 지하수 유입 시약 시험(지상에서 주입)

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