유도배수공법을 적용한 지하차도 설계 및 유지관리방안

진규남,이정민,김영진,박재현,조계춘,Jin, Kyu-Nam,Lee, Jung-Min,Kim, Young-Jin,Park, Jae-Hyeon,Cho, Gye-Chun 한국토지주택공사 토지주택연구원 2012 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.3 No.1

For the design of underpass structures, -1.0m(G.L) ground water level guideline for the design of railway, subway, utility tunnel etc, is still being used in Korea. As a result, the underpass structure can be forced by buoyancy, and therefore the in-situ buoyancy anchor method is usually being applied to prevent the uplifting force. For the Yeongjongdo sky city project, the drainage method was applied to remove the buoyancy force. In this study we estimate the efficiency and safety of the applied design and propose the detailed guidelines for standard design and maintenance of the guided drainage technique. Especially, the auxiliary pumping well was operated to maintain the ground water level around the underpass. In the study site, the applied guided drainage method has advantages in both engineering and economic aspects. 현재 지하차도 설계 지하수위는 철도, 지하철 및 공동구의 설계기준과 기존사례를 준용하여 지표면 이하 1.0m를 기준으로 설계하고 있으며, 대부분 과다설계 요인과 친환경적이지 못하다는 지적받고 있는 부력방지 앵커공법이 모든 현장에 획일적으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 영종하늘도시 사업지구에 시공중인 지하차도 구조물과 관련하여 국내외 지하차도 설계, 유지관리 현황을 조사하고 지하수 유도배수계획의 현장 적용성을 검토하여 지하차도 유도배수공법의최적 설계방안 및 유지관리 가이드라인을 제시하고자 하였다. 특히, 본 연구유역을 중심으로한 유출지하수에 대한 대체수자원 활용방안 등은 향후 지하차도 부력방지공법의 가이드라인으로 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Anchored-preloading공법을 이용한 지반개량에 관한 연구

김진원(Jin-Won Kim),김대규(Dae-Kyu Kim),진규남(Kyu-Nam Jin),김형주(Hyung-Joo Kim),이우진(Woo-Jin Lee) 한국지반환경공학회 2001 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2001 No.-

VE/LCC 분석을 통한 공동구 수용시설물의 최적 대안 결정 기법

심영종,진규남,오원준,조중연,Sim, oung-Jong,Jin, Kyu-Nam,Oh, Won-Joon,Cho, Choong-Yeun 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.2

기존의 공동구에 관한 연구에서는 공동구 내부의 수용시설물들의 최적설계 및 타당성 분석 보다는 공동구 설치와 관련된 전반적인 사항에 대하여 검토 하였다. 공동구 도입과 관련된 기본계획 단계에서의 관련 지표 및 자료 등의 부족으로 수용시설물을 결정하기가 어려운 한계점을 해결하고자, 본 논문에서는 공동구 내 수용시설물의 최적 대안 결정을 위하여 VE/LCC 분석 방법을 제시하였다. 개별 수용시설물의 항목에 대한 분석 및 LCC 비용에 대한 가치지수를 종별 대안에 적용하여 검토 하였으며, 각 종별 우선순위를 분석하였다. 또한, 국내 공동구와 각 종별 시설물의 분석된 결과를 비교하였으며, 본 연구의 결과는 공동구의 도입 시에 최초 설계자를 포함한 사용자들이 수용시설물을 결정하는 과정에서 소요되는 시간을 단축하고 편의성을 높이는데 도움이 될 것으로 판단된다. The study on the existing multi-utility tunnel has examined the general aspects related to the installation of multi-utility tunnel rather than the optimal design and feasibility analysis of accommodation facility in multi-utility tunnel. In the basic planning stage related to the introduction of multi-utility tunnel, it is difficult to determine accommodation facility due to lack of relevant indicators and data. In this paper, VE/LCC analysis method is suggested for the optimal alternative decision of accommodation facilities in multi-utility tunnel. The analysis of the items of individual accommodation facility and the value index for LCC costs were applied to the kind alternatives, and the priorities of each kind were analyzed. In addition, the domestic multi-utility tunnel and analysis result are compared. The result of this study will be helpful to shorten the time and convenience of the user in the process of determining accommodation facility including the first designers when introducing multi-utility tunnel.

UPRS 공법과 프론트잭킹 공법의 파이프루프 주변 현장토압 계측결과 비교

심영종,진규남,송기일,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam,Song, Ki-Il 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.5

본 연구의 목적은 비개착공으로 시공되고 있는 지하차도를 대상으로 지하차도 상부 및 측벽에 작용하는 토압을 계측하여 압입된 강관에 의한 지보효과 확인을 목적으로 하고 있다. 근래의 비개착공법은 파이프루프를 형성하기 위한 강관을 압입한 후 강관과 강관사이를 철근으로 보강하고 모르타르를 타설하는 방식으로 침하에 대한 안정성을 보다 확보하기 위한 노력을 기울이고 있다. 이에 최근 적용되고 있는 UPRS(Upgraded Pipe Roof Structure)공법과 프론트잭킹(Front-Jacking)을 중심으로 강관 압입 후 강관에 의한 토압감소효과를 확인하기 위하여 지하차도 주변의 토압을 계측하였다. 그 결과 UPRS공법의 경우 지하차도에 토압이 상당부분 감소하여 강관보강에 의한 지보강성 효과가 발휘되는 것으로 분석되었다. 프론트잭킹 공법의 경우 지하차도 구조물이 외부에서 제작되어 압입되는 형식으로 강관을 보강시킬 필요가 없기 때문에 강관보강에 의한 토압감소효과는 예측한대로 발휘되지 않는 것으로 분석되었다. This study is to confirm the effect of pre-installed pipe-roof by measuring earth pressure acting on the underpass. In recently developed trenchless methods pre-inserted steel pipes before ground excavation to form pipe-roof are connected each other with re-bars and filled with mortar. In this study, focusing on the Upgraded Pipe Roof Structure method (UPRS) and Front-Jacking, earth pressure around pipe-roof is measured after insertion of steel pipe to ensure the effect of earth pressure reduction. In case of the UPRS earth pressure is considerably reduced because of the reinforced effect of pipe-roof. In case of the Front-Jacking in which the whole underpass structure is pushed into the ground, earth pressure is not reduced as expected, because the pre-installed pipes are not needed to be reinforced.

비개착 일체형 파이프루프 지보효과의 실험적 분석

심영종,진규남,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam 한국터널지하공간학회 2016 한국터널지하공간학회논문집 Vol.18 No.5

최근 비개착공법으로 지하차도 시공시 파이프루프를 형성하기 위해 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 보강하거나 강관과 강관사이를 일체화시켜 시공에 대한 안정성을 보다 증대시키고 있다. 이렇게 일체화된 파이프루프는 지하차도에 작용하는 응력을 감소시킬 것으로 예상이 된다. 이에 본 논문에서는 일체형 파이프루프의 지보효과와 주변의 응력거동을 확인하기 위해 사각형 지하차도 단면과 아치형 지하차도 단면에 대한 축소 실내모형실험을 수행하였다. 실내실험 결과 지하차도에 작용하는 응력과 변형률은 일체형 파이프루프에 의해 감소되는 것으로 나타났으며 파이프루프의 강성이 증대할수록 감소하는 것으로 나타났다. 더 나아가 지하차도 단면설계를 경제적으로 설계할 수 있을 것으로 기대가 된다. In recent, in case that the underpass is constructed by trenchless method, its stability increases by reinforcing steel pipe with re-bar and mortar after propulsion into the ground to form pipe-roof. Therefore, it can be predicted that the integrated pipe-roof decreases the stress acting on the underpass by sharing load. In this study, to analyze the effect of integrated pipe-roof and behavior of stress around underpass, experimental tests for the rectangular and arch cross section of the underpass are performed using soil chamber. As a result, stress and strain acting on the underpass decrease due to sharing load by integrated pipe-roof. This phenomenon is more pronounced by increasing the stiffness of pipe-roof. Furthermore it can be expected that cross-section of underpass can be economically designed.

도심지 공동구 최적 설계를 위한 평가 모델 개발

심영종,진규남,오원준,조중연,Sim, Young-Jong,Jin, Kyu-Nam,Oh, Won-Joon,Cho, Choong-Yeun 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3

현재 도시형태나 규모, 주변 도로기능이나 공동구 건설형식에 따른 타당성 및 경제성 평가 방법, 공동구내 수용시설물의 최적 배치 등을 고려한 공동구 설계 평가모델은 개발되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 도심지 공동구 도입결정과 도입 결정 이후 적용할 수 있는 공동구 최적 설계를 위한 평가모델을 개발하였다. 이를 위해 본 논문에서는 여러 개의 의사결정 방법 중 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 직선의 방식이 아닌 순환의 방식이 적용 가능한 데밍사이클(Deming cycle)을 선정하였다. 공동구 도입과 설계시 다양한 인자의 반영을 위하여 11개의 상위지표를 설정하여 보다 구체적인 접근을 유도하였다. 또한 Plan-Do-Check-Action(PDCA)의 순환 방식을 기반으로 1차 구상단계, 2차 최적화 단계를 통한 공동구 도입과 설계를 보다 효율적으로 구현할 수 있도록 하였으며, 이를 위한 최적화 평가 프로그램을 개발하였다. In current, there has not been the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel by considering urban type and size, the function of surrounding road and feasibility analyses with respect to construction method, and arrangement of accommodation facilities inside multi-utility tunnel. Thus, in this study, we developed the evaluation model for the optimum design of the multi-utility tunnel before and after the decision of the multi-utility tunnel installation. In this paper, we have selected the Deming cycle which is used in various fields among several decision methods for optimizing the design. For the purpose of reflecting the various factors in the design of the multi-utility tunnel, 11 higher indicators were set up to lead to more detailed approaches. In addition, based on the "Plan-Do-Check-Action (PDCA)" circulation method, we can realize the installation of the multi-utility tunnel and design more efficiently through the first phase for conception and the second phase for optimization, and develop the program for the evaluation model accordingly.

일체형 강관 파이프루프 시공에 따른 주변 지반의 토압 분포 특성 분석

심영종,진규남,송기일,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam,Song, Ki-Il 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.5

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다. In recent, various types of steel pipe-roof methods, which is reinforced by mortar after propulsion of steel pipe into the ground, have been used for the construction of trenchless underpass. Integrated steel pipe-roof has flexural stiffness and can resist against overburden load and reduce the stress acting on the concrete underpass structures. Due to arching effect, vertical and horizontal stress distribution around the steel pipe-roof is changing. In this study, therefore, the characteristic of stress distribution around the underpass induced by the construction of integrated steel pipe-roof is investigated by using numerical method. To examine the soil-structure interaction, interface element is introduced. Results show that vertical stress acting on the concrete structure placing inside the steel pipe-roof is significantly reduced due to arching effect and flexural stiffness of integrated steel pipe-roof. Design load can be reduced and effective design of underpass will be available if the earth pressure reduction due to arching effect is considered in the design stage.

파이프루프공법이 적용된 터널의 지반거동 유한요소 해석

조선아,진규남,심영종,Jo, Seon-Ah,Jin, Kyu-Nam,Sim, Young-Jong 한국토지주택공사 토지주택연구원 2016 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.7 No.4

파이프루프 공법은 개착공법 및 다른 비개착공법에 비해 경제적이고 시공이 비교적 단순한 공법으로 도심지 도로를 횡단하는 신규노선이나 상하수도 등 지하구조물에 적용 사례가 증가하고 있다. 국내외 연구 및 시공사례증가로 공법에 대한 기술적 발전 및 파이프루프의 성능 개선이 이루어지면서 단순 사전보강공법이 아닌 영구 지보재로서 활용가능성이 제기되었다. 따라서 본 연구에서는 파이프루프의 지보효과를 분석하고자 3차원 유한요소 수치해석을 수행하였으며 파이프루프 적용유무와 터널 단면 형상에 따른 지반의 거동을 변위와 응력 변화관점에서 분석하였다. 수치해석 결과 파이프루프를 적용할 경우 터널 상부 지반에서 뚜렷한 변위제어 효과와 함께 터널 단면형상이 지반 및 파이프루프 거동에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. Pipe-roof method is one of the mostly used method to prevent the ground subsidence during the tunnel construction. As pipe-roof method has made technical advancement and performance improvement, it suggested to utilize pipe-roof to a permanent support system rather than a temporal pre-reinforcing method. Therefore, in this study, pipe-roof method is numerically simulated using finite element method to evaluate effects of pipe-roof on behavior of ground and structure. Analyses are performed considering two major conditions that are with and without the application of pipe-roof and the shape of tunnel cross section. The results are presented with respect to variation of settlement and vertical stress distribution. Based on this results, it is found that ground settlement above the shallow tunnel can be considerably reduced by application of pipe-roof system. Also, the shape of tunnel cross section can influence on the mechanical behavior of ground and structure.

셀프센싱 상시계측 기반 CFRP보강 콘크리트 구조물의 손상검색

김영진,박승희,진규남,이창길,Kim, Young-Jin,Park, Seung-Hee,Jin, Kyu-Nam,Lee, Chang-Gil 한국토지주택공사 토지주택연구원 2011 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.2 No.4

본 논문에서는 콘크리트 보의 표면에 부착된 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) 보강재의 박리 손상 진단을 위한 구조 건전성 모니터링 기법을 소개한다. 이를 위해 압전 능동 센서를 이용한 셀프센싱 회로 기반의 다중 스케일 계측 기법이 적용되었다. 다중 스케일 계측 시스템으로부터 셀프센싱 임피던스 계측을 통한 주파수 영역 구조 응답 및 셀프센싱 유도 초음파 계측을 통한 특정 주파수에서의 구조 응답을 획득할 수 있다. 박리 손상의 정량화를 위하여 임피던스 및 유도 초음파 신호로부터 추출된 손상 특성을 이용하여 2차원 손상 지수를 도출하고 이를 지도학습 기반 확률론적 패턴인식 기법에 적용하였다. This paper reports a novel structural health monitoring (SHM) technique for detecting de-bonding between a concrete beam and CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) sheet that is attached to the concrete surface. To achieve this, a multi-scale actuated sensing system with a self-sensing circuit using piezoelectric active sensors is applied to the CFRP laminated concrete beam structure. In this self-sensing based multi-scale actuated sensing, one scale provides a wide frequency-band structural response from the self-sensed impedance measurements and the other scale provides a specific frequency-induced structural wavelet response from the self-sensed guided wave measurement. To quantify the de-bonding levels, the supervised learning-based statistical pattern recognition was implemented by composing a two-dimensional (2D) plane using the damage indices extracted from the impedance and guided wave features.

요소분해효소에 의한 탄산칼슘 침전을 통한 지반 개량 평가

송준영,심영종,진규남,윤태섭,Song, Jun Young,Sim, Youngjong,Jin, Kyu-Nam,Yun, Tae Sup 한국지반공학회 2017 한국지반공학회논문집 Vol.33 No.9

This study presents the experimental results of $CaCO_3$ formation in sand by the Enzyme Induced Carbonate Precipitation (EICP) method. Concentration of $CaCO_3$ with elapsed reaction time is calibrated by standardized procedure by measuring $CO_2$ pressure, and it increases with time towards asymptotic value. Jumunjin sand saturated with EICP solution shows that both shear wave velocity and electrical conductivity sharply increase as the reaction starts to approach to the constant values after 50 hours of reaction time. Urease concentration of 0.5 g/L exhibits 224% higher final shear wave velocity than that of 0.1 g/L. The nucleation models hint that carbonate tends to precipitate not only at grain contacts but also at grain surfaces. Regardless of urease concentration, electrical conductivity and shear wave velocity follow the unique path. The scanning electron microscopic images and X-ray computed tomographic images validate the spatial configuration of produced $CaCO_3$ in soils. 본 연구에서는 사질토에서의 EICP에 의한 탄산칼슘 침전량을 정량적으로 평가하였다. 생성된 탄산칼슘은 염산과의 반응에 수반되는 이산화탄소 기체 압력 증분을 통해 간접적으로 측정하였으며, 이는 반응이 진행됨에 따라 특정 값으로 수렴하는 경향을 보였다. EICP 용액으로 포화된 주문진표준사의 전단파 속도 및 전기전도도값은 측정된 탄산칼슘량의 수렴시간보다 선행하여 일정한 값에 도달함을 확인하였다. 결정화 모델은 탄산칼슘이 흙 입자간 접촉점과 입자표면에서 생성됨을 나타내며, 이를 통해 최종 전단파 속도 및 최종 전기전도도에 도달하는 시간과 탄산칼슘 생성량의 수렴시간 간의 불일치가 설명 가능함을 보였다. 또한, 용액 농도 0.5g/L를 이용한 최종 전단파 속도는 0.1g/L의 것보다 224% 높은 효율을 나타내었다. 더불어 효소의 농도와 무관하게 전기전도도와 전단파 속도의 상관관계가 있음을 확인하였으며 주사전자현미경과 X-ray CT 이미지 분석을 통해 생성된 탄산칼슘의 공간적 분포를 확인하였다.