언더피닝공사 계측시공사례


OO
시 지하철 O호선 OO역 하부통과 구간 계측시공사례..(OO선 O 공구. 2000.5월)

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작성자: 박상혁 (OO중공업)
검토자: hl2dnu

 

1.공사 개요

1) 공 사 명 : OO선 OOO-OO간 복선전철 제 O공구 노반 신설공사
2) 공사기간 : 38개월 ( 계측 착수 시점 ~ OO정거장 공사 완료까지)
3) 공사구간
개착 정거장: 종방향 STA. 6km 592.200 ~ 6km 754.550 (연장 162.35m)
황방향 NO. 0+5.810 ~ 6+10.210 (연장 124.4m) NO. 0+8.110 ~ 6+16.510 (연장 128.4m)

정차장 가시설
- A구역 (종방향) : STA 6km 590.200 ~ 6km 702.650 (연장 112.45m) 폭 26.8m
- B구역 (횡방향) : NO. 0+3.810 ~ 6+14.700 (연장 130.89m) 폭 16.2m OO역사 폭 21.7m
- B구역 (횡방향) : NO. 0+6.810 ~ 6+18.510 (연장 131.7m) 폭 14.2m
- C구역 (언더피닝 구간) : L=19.7m (Center 6k729.3) 폭 NO 2+10.27~4+05.07(연장 34.80m)

변전실
- D구역(변전실 구간) : STA 6K757.02 ~ 6K817.02 (연장 60m) 폭 14.9m

정거장 평면도

 

2.설계 현황

본 공사 구간별로 설계 및 공사 진행중인 굴착 공법은 다음과 같다.

    A구역 구간 ( STA 6K 590.200 ~ 702.650 ) : 굴착면적112.45M * 26.8M 의 개착식 흙막이 공법으로 엄지 말뚝과 토류벽 그리고 이에 대한 지지체로 버팀보 및 어스앵카 공법을 적용하고 있다.

    B구역 구간 ( NO. 0+3.810 ~ 6+14.700, NO. 0+6.810 ~ 6+18.510 ) : 굴착면적130.89M ´ 16.2M, 131.70M ´ 14.2M의 개착식 흙막이 공법으로 엄지 말뚝과 토류벽 그리고 이에 대한 지지체로 버팀보 공법을 적용하고 있다.

    C구역 구간 ( 길이L=19.7M (Center 6k729.3) 폭 NO 2+10.27 ~4+05.07(연장 34.80M) ) : 굴착면적19.7M ´ 34.80M의 언더피닝 구간으로 삼단계(상단,중단,하단) 굴착 공법을 적용하고있다.

    D구역 구간 ( STA 6K 757.02 ~ 817.02 ) : 변전실(면적60M ´ 14.9M) 하부를 통과하는 터널 구간으로서 무진동 굴착 공법을 적용하고 있다.

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3.계측 목적 및 향후 자동화 계측 전망

1) 계측 목적
 본공사는 운행중인 OO시 지하철 O호선 하부를 34m폭으로 가받침을 설치하고 굴착,콘크리트를 타설 하는 공사로서 공사중 여러 가지 위험에 노출되어 있고, 사고발생시 막대한 인명 및 재산의 피해가 예상되는 바 자동화 계측을 시행하여 공사시행에 따른 지하철 O호선 구조물의 거동을 연속된 실시간으로 파악 및 분석하여 안전한 공사시행을 목적으로 한다.
이에 대한 방안으로서 자동화경사계,콘크리트응력계,가속도계,침하계 등의 sensor 401개를 지하철O호선 구조물 및 변전실에 설치하였고 이를 효과적으로 운영하여 성공적인 시공을 하였다.

 구분

계측목적

예상 위험요소 형태

계측 결과 이용방안

비고

B구역

가시설 굴착에 의한 선릉역사 안전성 평가

    역사구조물의 굴착에 의한 좌우 비틀림현상

    역사 구조물 벽체의 가시설 지지체 역할에 따른 전단 균열 발생 현상

    계측시 위험요소를 미리 판단하여 굴착 속도 및 보강 방안을 조속히 강구하여 시공 안전성 도모

     

    기존 역사와 변전실 안전성을 확보하고 서울지하철 O호선 운행 안전성 도모.

 

C구역

언더피닝 굴착에 대한 안전성 평가

    언더피닝 굴착에 의한 역사구조물의 처짐발생

    역사 기초의 전단균열 발생

    굴착 진동에 의한 균열 발생

D구역

터널 굴착에

의한 변전실

안전성평가

    하부 터널 굴착에 의한 부등침하 발생시 발전 기자제의 오류 발생

    지반 변형에 의한 변전실 응력 변화에 따른 균열 발생

    굴착 진동에 의한 균열 발생

 

2) 향후 자동화 계측 전망

구 분

장 점

단 점

비고

수동계측

    자재비 저렴

    측정시 현장 관찰

    계측 오류시 수정 용이

    측정 인건비 많음

    이상변위 발견이 다소 늦음

    많은 측정시간 소요

 

자동계측

    실시간 계측 가능

    이상변위 발생시 원인규명 용이

    측정 시간 단축

    자재비 고가

    현장 관찰 횟수 적음

    계측 오류시 수정이 다소 어려움

향후 전망

    난공사 지역이거나 특수 계측이 요구되는 현장의 경우 즉각적인 이상변위 발견 및 조속한 안전 조치를 하기 위해서는 자동화 계측이 요망

    일반적인 공사 지역의 경우 자동화 및 수동 계측을 병행하여 계측 효율성을 극대화하는 것이 안전 시공에 도움이 될 것으로 예상됨

 

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 4.계측기기 설치위치 및 현황
<사진을 클릭하면 큰 사진으로 보입니다>

       1) 자동화 계측 설치 현황

    자동화 경사계

    Con’C응력계

    가속도계

    수위식 처짐계

 
        2) 수동 계측 설치 현황

    건물기울기

    균열측정기

    지중수평변위계

    지중층별침하계

 
        3) 선릉정거장 본선구간 자동화 계측 흐름도

 
        4) OO정거장 변전실구간 자동화 계측 흐름도

    

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5. 계측실 운영

      1) OO정거장 본선구간 자동화 계측 현황

      2) OO정거장 변전실구간 자동화 계측 현황

 
        3) 자동화그래프. 수동데이타 입력 작업


      4) 계측 분석 현황

 

6. 계측 관리 현황
        1) 계측 데이타 출력
 계측시스템을 운용함에 있어 관리기준치를 설정하고 이에 접근(80%)하거나 초과하면 황색 및 적색으로 표시되어 계측담당자가 이를 즉시 알 수 있도록 하였으며 단계별 비상소집 수준 및 대처방안을 설정하여 효과적으로 굴착공사를 시행하였음.
또한 1달간의 각 센서별 거동을 pc통신을 통하여 관련자간에 공유하고 있음.(천리안 ID:cheonhe , password:12369).
 본 내용은 Excel로 작성되어 있으며 평면도상에 나타나는 해당 센서를 클릭하면 최근의 측정치를 그래프 및 수치로 읽을 수 있음.

    측정화면 사진

    E- mail 전송화면

    보고서 양식


      2) 관리치 운용

    프 로 그 램 관 리 치 산 정

    이상변위 발생시 화면
    좌측 상단 에 붉은색으로 표시됨


    3) 관리기준 및 비상연락망
      관리기준

    계측항목

    관리기준치

    단위

    비 고

    자동화경사계

    2

    mm/m

    구조물의 허용 각변위 한계 1/500 적용

    Con'c응력계

    96

    kg/㎠

    콘크리트의 허용 휨응력

    가속도계

    3.92

    gal

    문화재에 대한 허용한계치

    수위식처짐계

    시점쪽 -2.36
    중앙   -1.95
    종점쪽 -2.49

    mm

    전산 해석치

 

       비상 연락망

    생략

     

      4) 관리치 적용

    관리등급

    조치사항

    대책위원

    안전단계
    (관리치 80% 미만)

    정상작업

    계측반

    주의단계
    (관리치 80~100 %)

    1.대책위원 소집
    2.원인분석 및 안전조치
    3.위험단계로 이행여부 주의관찰

    계측반
    감리단
    시공사

    위험단계
    (관리치 100% 이상)

    1.철도청,감리단,시공사 긴급연락
    2.대책위원 긴급소집
    3.원인분석 및 복구대책수립
    4.OO역 긴급연락
    5.열차운행통제
    6.공사일시중지 및 안전보완

    계측반
    감리단
    시공사
    OO청 지원업무수행자

 ▲top 

 

7. 계측 시스템 운용 사례
계측업무 수행중 발생한 이상상황에 대한 실제 사례 2건을 나타내었음.
         1) 열차 운행 및 평상시 데이타

    열차운행시

    평상시


      2) 계측 사례 1

    이상변위 발생시 그래프

    계측누적 그래프

    원인

    1998년 10월 18 ~ 19일
    가속도계 6.56 gal(기준대비 최대 167%)
    관리기준 3.92 gal
    OO정거장과 변전실을 연결하는 고압선 덕트 제거시 발생한 충격으로 파악됨

    조치사항

    1.시공사는 계측값이 안정을 회복한 이후 굴착작업을 진행함.
    2.이후 굴착진동이 OO정거장에 영향을 주지 않는 범주내에서 작업함

    분 석


    3) 계측 사례 2

    이상변위 발생시 그래프

    계측 누적 그래프

    원   인

    1999년 7월 22일
    con'c응력계 145.942 kg/㎠(기준대비 152%)
    관리기준 96 kg/㎠
    언더피닝 1단계 굴착중 중앙쪽 암반제거에 따른 OO역사 기초의 응력분포가 일시적으로 과도한 집중을 보였음

    조치사항

    1.이상변위 발생시 암반에 숏크리트 씰링 실시
    2.굴착공사 일시 중지
    3.실무자 회의후 이상변위 응력 발생지점 직하부 지지체  Jackup 실시(잭 하중 60 ton)
    4.H.R.S 공법 시공중 천공수를 늘여 안전시공

    분 석

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