2008. 11. 12

1. 양천길 개착구에 매설된 지하지장물(상수도, 전력구 등)의 진동영향분석 및 계측방안과 도로복구 후 지반침하 대책에 관한 연구 (지하철 905공구) 2008. 11. 12 홍익대학교 토목공학과 교수 윤 순 종

2. 차 례 • 서 론 • 지하지장물 보호공의 구조설계검토 • 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 결 론

3. 서 론 • 연구배경 및 목적 • 구조물 안전성 검토 지장물 매설 (상수관, 전력구, 가스관 등) 개착공법 지하지장물에 대한 보호대책 필요 계측기 설치 계측결과 분석 및 지하지장물의 거동 예측 안전검토 및 문제발생시 신속한 대책마련을 위한 기초자료 제공 • 되메우기 방안 검토 되메우기 방안 비교검토 공법선정시 기초자료로 활용

4. 서 론 • 연구범위 및 활용방안 • 22개소의 지장물 침하계 설치 • 3개소의 진동계측기 설치 • 정기적인 계측자료 비교 분석 • GTSTRUDL(Ver. 27) 사용 지하지장물의 구조해석 • 계측데이터를 분석하여 지하지장물의 변위 예측 • 진동변위를 고려하여 현장상황에 맞는 관리기준 제안 • 되메우기 공법을 선정시 기초자료로 활용

5. 서 론 • 현장조사 • 현장위치 • 지하지장물 현황

6. 지하지장물 보호공의 구조설계검토 • 검토단면(φ2,400mm 상수도관 및 전력구)

7. 지하지장물 보호공의 구조설계검토 • 검토단면(φ2,400mm 상수도관 및 전력구) • 상수도관 받침 Beam 검토 • 횡방향 Beam 검토 • 횡방향 Beam 지지보 검토

8. 지하지장물 보호공의 구조설계검토 • 검토단면(φ2400mm 상수도관 및 전력구) • 지장물 지지파일 검토 작용하중 < 파일의 지지력 O.K ! • H파일의 검토 O.K ! 작용하중에 의한 압축응력 < 허용압축응력 • 유한요소해석결과 다른 검토단면에서도 모두 안전하다고 평가됨 !

9. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 계측기 설치현황 • 지장물침하계 • 위험단면으로 예상되는 곳 선정 • 2003년 12월 20일 부터 2005년 11월 10일까지 총 22개소 설치 후 초기측정

10. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 지장물침하계 설치현황

11. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 계측기 설치현황 • 진동계측기(전기식 변위계) • 교통량이 빈번한 곳으로 8km900~9km330구간 선정 • 8k900구간 및 9k110구간, 9k310구간 3개소 설치 후 초기측정 진동계측기를 설치하기 위한 버팀대 설치 진동계측기 설치 데이터 수집을 위한 Multiplex Module 설치

12. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 계측결과 • 지장물침하계 • 22개소의 계측결과로부터 각변화량과 각변위 계산 • 최대각변화량 : -0.090 • 최대각변위 : 1/637 • 계측결과 각변화량과 각변위는 관리기준 이내

13. No. P-06-1 P-06-2 P-02-1 P-02-2 P-04-1 P-04-2 최대 각변화량 -0.019 0.018 0.054 -0.050 0.068 0.046 최대 각변위 1/3016 1/3183 1/1061 1/1146 1/843 1/1246 관리기준 각변화량 : ±0.114, 각변위 : 1/500, 1/400, 1/300 P-07-1 P-07-2 P-05-1 P-05-2 P-07-3 P-07-4 -0.003 0.005 0.022 0.021 -0.057 0.083 1/19099 1/11459 1/2604 1/2728 1/1005 1/690 각변화량 : ±0.114, 각변위 : 1/500, 1/400, 1/300 • 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 계측결과 • 지장물침하계

14. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 계측결과 • 진동계측기(전기식 변위계) • 차량의 정체가 예상되는 3구간의 상수도관 및 주형보에 전기식 변위기 설치후 약1시간 간격으로 계측 • 진동변위는 주초에 증가하다가 주말에 감소하는 • 경향을 나타냄 • 최대진폭 (최대진동변위) 결정

15. 지하지장물 변위계측 및 안전성 검토 • 지하지장물의 구조검토 • 진동변위를 고려한 지장물의 구조거동 조사

16. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조검토 • 1안 • 장점 • 지장물 변위 억제 및 견고하게 지지 • 슬래브 부분만 S.R.C. 구조로 환경오염 방지 • 지하공간활용 양호 • 공기단축에 유리 • 지하지장물이 목적구조물에 영향을 미치지 않음 • 지장물이 많고 토피고가 높은 구간에 유리 • 지장물 복구비 저렴 • 단점 • C.I.P. 강재와 횡방향 거더의 연결부 정밀시공필요 • 되메우기 다짐시 정밀시공 요함

17. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조검토 • 2안 • 장점 • 별도의 지지보가 없으므로 다짐관리가 우수함 • 지장물 복구비 저렴 • 공기단축에 유리 • 지하지장물이 목적구조물에 영향을 미치지 않음 • 지장물이 많고 토피고가 높은 구간에 유리 • 단점 • 되메우기 다짐불량시 지장물침하로 인한 변위 우려 • 되메우기 다짐시 정밀시공 요함

18. : 지하지장물의 휨강성 : 처짐량 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조해석 • 해석방법 • 지장물 하부는 되메우기 토사를 고려하여 탄성지반으로 가정 하중 • 지장물의 양 단부는 단순지지로 가정 • 지장물 상부의 하중은 등분포하중으로 가정 • 지배미분방정식(C. K. Wang, 1983)

19. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 되메우기 시공후 지하지장물의 구조해석결과 • 2가지 제안된 비교안의 구조거동을 비교하기 위해 지간길이를 증가시키면서 휨모멘트 변화를 조사 • 매설깊이에 따라 본선구간과 유치선구간으로 구분 • 최대건조단위중량의 90% 및 95% 인 경우의 되메우기 토사에 대해 산출된 지반반력계수를 사용하여 지하지장물의 거동을 비교 및 분석 함 • 탄성지반 위에서는 중앙부의 휨모멘트는 증가하다 감소함 • 지간길이가 증가할 수록 처짐이 증가 함에 따라 지반반력이 증가하기 때문임 • 지간길이가 일정한 길이 이상으로 증가하면 지하지장물의 중앙부에서 상부하중과 지반반력이 평형을 이루어 더 이상 처짐이 발생하지 않음 • 지간길이가 증가할 수록 중앙부의 휨모멘트는 0으로 수렴하고 최대휨모멘트는 양지점부근에서 발생함

20. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 최대건조단위중량의 90%인 경우(본선구간)

21. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 최대건조단위중량의 90%인 경우(유치선구간)

22. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 최대건조단위중량의 95%인 경우(본선구간)

23. 되메우기 시공후 지하지장물의 구조거동 분석 • 최대건조단위중량의 95%인 경우(유치선구간)

24. 관의 종류 : 강관 • 관경(D) : 2400mm • 관두께(t) : 22mm • 토피고(H) : 1.5m • 매설토 단위중량( ) : 2.0t/m3 : 활하중(t/m2) : 후륜하중(DB-24 : 9.6ton) : 충격계수(i=0.5) • 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 상수관(φ2,400mm) • 매설관 형식 및 제원 • 하중계산 • 고정하중에 의한 정토압 • 활하중에 의한 정토압 • 매설관거 상부로 차량등이 통과시 하중에 의한 압력이 토압하중에 가산 • 차량하중은 후륜하중을 사용(전륜하중의 영향 무시) • 도로의 종방향에 타이어 접지폭 20cm에서 45˚ 분산,횡방향에는 차체 점유폭을 2.75m로 분산 가정

25. : 단위길이당 매설토와 활하중에 의한 휨모멘트 합 : 매설토에 읜한 모멘트 계수 : 활하중에 의한 모멘트 계수 : 관두께의 중심반경 : 매설토에 의한 정토압 : 활하중에 의한 정토압 • 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 강도계산 • 관체의 휨모멘트 및 휨응력 • 모멘트 계수 K1, K2 는 받침각의 각도에 따라 결정 • 관정과 관저의 휨모멘트 관정 : 관저 : • 관정과 관저의 휨응력 관정 : 관저 :

26. : 매설토와 활하중에 의한 직경변 형량의 합 : 매설토에 읜한 직경변형량 계수 : 활하중에 의한 직경변형량 계수 : 탄성계수 : 단면2차모멘트 • 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 강도계산 • 관체의 수직방향 변형량 및 변형률 • 직경변형률

27. 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 전력구 • 사용재료 • 강도설계법에 의한 설계 • 콘크리트 • 설계기준강도 : • 턴성계수 : • 철근 • 항복강도 : • 탄성계수 : • 하중조합

28. 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 부재 위치별 모멘트 및 전단력

29. 되메우기 시공후 지하지장물의 안전성 검토 • 전력구 • 우각부 계산 <상부슬래브 우각부> <하부슬래브 우각부> • 우각부까지의 최단거리 • 인장응력

30. 결론 • 계측 및 되메우기 검토 결론 • 유한요소 해석결과 2,400mm 상수도관 및 전력구 박스의 위험단면에서의 보호공은 안전하다고 평가됨 • 계측결과 최대각변화량과 최대각변위는 각각 -0.090ﾟ, -1/637로 나타났으며 발생한 변위는 지하지장물의 안전에 영향을 미치지 않을 정도의 작은 값임 • 진동영향으로 발생되는 최대변위는 4.0mm이고, 최대변위가 발생했을 때 2,400mm 상수도관 및 횡방향 지지보는 안전한 것으로 분석됨 • 구조해석결과 되메우기 시공후 2,400mm 상수도관 및 전력구 박스는 2안은 1안보다 휨모멘트를 더 부담해야 하지만 구조적 안전에는 문제가 없는 것으로 나타남

31. 결론 • 지하지장물의 구조해석 결과