2016 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2016A215 비개착공사에있어철도노반자동화계측관리사례분석 Case Study of the Automatic Measurement System around Railway roadbed on the Non-open Cut Method 이재호 *, 이근수 **, 천승우 ***, 엄진현 *** Jaeho Lee *, Geunsoo Lee **, Seoungwoo Cheon ***, Jinhyeon Eom *** Abstract Recently, the construction using non-open cut method under the railway roadbed has been increased as related to the buried underground structure such as water pipes, drainage pipes and gas pipes etc. Therefore, more the systematical measurement system and the settlement control guidelines is necessary to evaluate the stability of the rail roadbed when the buried underground structure under railway is constructed. This study presented the result of field measurement case study that a field survey, numerical analyses and automation monitoring system with the settlement control guidelines were performed to find out the stability of the rail roadbed during the construction. Keywords : Automatic Measurement System, Case Study, Non-open Cut Method, Measurement Control Guidelines, Railway roadbed 초록최근상하수도관, 하수도관, 도시가스관등지하매설구조물과관련하여비개착공법을이용한철도노반하부를횡단하는시공사례가증가하고있다. 철도노반하부에지하매설구조물을시공하는경우철도노반의안정성을확인하기위해보다체계적인계측시스템과침하관리기준이필요하다. 본연구는공사중철도노반안정성을평가하기위해현장조사, 수치해석, 침하관리기준치에의한자동화계측시스템을수행한계측관리사례연구이다. 주요어 : 자동화계측시스템, 사례분석, 비개착공사, 계측관리기준치, 철도노반 1. 서론 국토개발사업중도로, 고속철도, 상하수도관, 가스관등과같은선형토목구조물에는기존철도나철탑등의국가중요시설물에인접하여시공하는사례가증가되고있다. 최근상하수도관, 하수도관, 도시가스관등지하매설물구조물과관련하여비개착공법을이용한철도노반하부를횡단하는시공사례가증가하고있다. 철도노반하부에지하매설구조물을시공하는경우철도노반의안정성을확인하기위해보다체계적인계측시스템과침하관리기준이필요하다. 교신저자 : 지원텍토목사업부 (g1tec@naver.com) * 지원텍토목사업부 ** 덕산 E.N.G *** 한국철도공사부산경남본부시설처
본연구는 00신항철도 00교횡단공사중철도노반안정성과침하관리를평가하기위해현장조사, 지반조사, 수치해석, 침하관리기준치검토, 자동화계측시스템을수행한사례분석을나타낸것이다. 2.1 현장개요및계측기설치위치도 2. 현장개요및영향범위해석 당현장은철도레일과 3m 이격된거리에서 00항철도00교 (JCT) 횡단관련입체교차시설시공을위한지반굴착공사를진행하고있으며, 이로인한철도레일의영향정도및안정성확인이중요하다. Fig. 1은과업대상위치이며, 계측기설치위치는 Fig. 2에서나타난바와같다. Fig. 1 과업대상위치 Fig. 2 계측기설치위치도 2.2 공사에따른철도노반영향범위해석흙막이가시설굴착은철도레일과약 3m 이격해서수행되며, 터파기가로및세로폭은 7.4m이고, 굴착심도는 3.28m이다. 흙막이공사에따른영향범위는약 18.96m이며, 활동영역과비활동역역을고려하여약 28.0m를고려하여계측기를설치하였다. 철도노반영향범위산출과정은 Table 1과같다. Table 1 영향범위계산식 영향범위 ; L B 2D 7.4 2 5.78 18.96m 침하영향거리 ; D H tan 45 /2 D 9.08 tan 45 25/2 5.78 굴착영향거리 ; H H H 3.28 5.80 9.08 굴착심도 ; H 3.28 H 0.5Btan 45 /2, 0인경우 0.5 7.4 tan 45 25/2 5.80 영향범위 (L) 은 18.96m이다.
3. 자동화계측관리시스템 3.1 계측항목및수량본과업의계측수량과항목은 Table 2 및 Fig. 3, 4, 5, 6에서나타난바와같다. Table 2 계측항목및계획수량 구분 계측항목 구역 지중경사계 ( 자동 ) 지하수위계 ( 자동 ) 변형률계 ( 수동 ) 레벨침하측량 ( 수동 ) 균열게이지 ( 수동 ) 구조물경사계 ( 자동 ) 선로도상침하계 (EL-BEAM)( 자동 ) 00JCT 00 교 1 1 4 12 10 14 28 Fig. 3 지중경사계설치 Fig. 4 구조물경사계설치 Fig. 5 지하수위계설치 Fig. 6 선로도상침하계설치 3.2 자동화계측시스템대상현장에적용된계측은실시간문자서비스및데이터가시화가가능한자동화시스템을적용하였으며, 이는철도노반의변위나침하발생시즉각적인대응체계를확립하고, 상시데이터분석을통해문제점을사전에제거하고자한다. Fig. 7은자동화계측시스템을나타낸것이다.
Fig. 7 자동화계측시스템흐름도 3.3 계측관리기준치선로도상침하계관련계측관리기준치는 Table 3에나타난바와같이 철도시설관리공단 ( 궤도틀림의관리기준및검측장비 ) 개정후 에제시된내용을참고하여설정하였다. 해당현장에서적용한관리기준은 Table 4에나타난바와같다. Table 3에서주의기준 8mm와보수기준 13mm에보다안정적인측면에서 7mm와 12mm를관리기준으로고려하였다. Table 3 제 9 조 ( 궤도틀림의관리기준및검측장비 ) 개정후 궤도틀림 당초 변경 구분관리단계본선측선관리단계 120<V 160 비고 유지관리지침 궤도공사마감기준 4 4 준공기준 (CV) 4(2) () 콘크리트궤도 궤도정비기준 직선 10 곡선 3 직선 10 곡선 4 목표기준 (TV) 4 고저 정상보수 10 주의기준 (WV) 8 검측차보수기준 계획보수 12 보수기준 (AV) 13 우선보수 16 속도제한기준 (SV) 20(120km/h) Table 4 레벨침하관리 / 선로도상침하계 (EL-BEAM) 현장 구분 판정표 제 1 단계제 2 단계제 3 단계 현장적용 - 도상침하계 - 레벨침하계 ( 상, 하행선 ) 계측치 7mm 7.0mm < 계측치 12.0mm 12.0mm < 계측치
3.4 계측결과 3.4.1 철도노반침하철도노반에설치된선로도상침하계는월간변위량이 -0.792 ~ 0.765mm가관찰되고있으며, 누적변위량이 -1.090 ~ 1.029mm로관측되었다. Fig.8은철도노반의변위양상을시간에따라나타낸그래프이다. 3.4.2 지반및지하수위변위지중경사계계측결과, 월간변위량이 -0.756 ~ 2.890mm가관찰되고있으며, 누적변위량이 1.850 ~ 10.928mm로평상시단계의변위가관측되고있다. 또한, 지하수위계는센서의오차범위내미소한변위만이관측되었다. Fig. 9은지중경사계의변위를나타낸것이며, Fig. 10는지하수위계를관측한결과이다. 3.4.3 보강토옹벽구조물경사계보강토옹벽에설치된구조물경사계계측결과는월간변위량이-5.365 ~ 1.951mm가관찰되고있으며, 누적변위량이 -5.347 ~ 1.939mm로평상시단계의변위가관측되고있다. Fig. 11은구조물경사계의변위를나타낸것이다. Fig. 8 선로도상침하계 Fig.9 지중경사계 Fig. 10 지하수위계
Fig. 11 구조물경사계 4. 결론 본사례연구에서는 00철도 00교 (JCT) 횡단관련입체교차시설시공시인근철도노반, 지반, 지하수위및구조물경사계변위양상을분석하기위해선로도상침하계, 지중경사계, 지하수위계, 구조물경사계를설치하여자동화계측시스템을적용하였다. 이를토대로흙막이가시설터파기공사중철도노반과인근지반의변위양상을실시간수집및분석한결과를나타내었다. 계측결과, 현장의위험한요소는없었으며철로인근굴착을안정적으로수행하였다. 본사례연구를수행한내용은아래와같다. 1) 철도노반영향분석및관리기준치검토 2) 철도노반침하자동화시스템구축 3) 지반변위, 지하수위변동및구조물경사계자동화시스템구축 4) 실시간문자전송및가시화프로그램구축 철도시설물주변또는하부지반의개발이용시공사중철도레일의안정성이보다세밀히검토되어야한다. 이와같이철도노반의안정성평가방법과계측관리기준을확립하기위해보다다양한현장사례연구가이루어져야한다. 참고문헌 [1] 우종태, 건설계측공학 (2008), 구미서관. [2] 김종철 (2014) 도시철도교량자동계측시스템의효율적유지관리.