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운영중인 지하구조물 누수처리를 위한 유도배수공법 개발 및 성능 검증
김동규,임민진,Kim, Dong-Gyou,Yim, Min-Jin 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3
본 연구에서는 지하 콘크리트 구조물 내로 누수된 지하수를 유도하여 배수하는 유도배수공법을 제시하였다. 유도배수공법은 유도배수판, 철망, 고정핀, 광물질 혼입 모르타르로 구성된다. 시공성 향상을 위하여 유도배수판 및 철망은 공압타카와 고정핀를 사용하여 콘크리트 표면에 부착하였다. 고로슬래그미분말을 30% 혼입한 모르타르는 뿜어 붙임 모르타르 장비를 사용하여 유도배수판 및 철망 표면에 타설하였다. 유도배수공법의 현장 시공성 및 성능 검증을 위하여 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험시공을 수행하였다. 시험시공 완료 3년 후 유도배수공법은 성능저하의 문제점이 없는 것으로 판단되었다. 재령 14일과 3년에 뿜어 붙임 모르타르의 부착력 실험을 수행하였다. 유도배수판 표면에 철망을 적용한 경우 뿜어 붙인 모르타르의 부착력은 재령 14일에 1.04 MPa, 재령 3년에 1.46 MPa로 측정되었다. 철망을 적용하지 않은 경우의 부착력은 재령 14일에 1.13 MPa로 측정되었지만, 재령 3년에는 0.89 MPa로 기준 부착력 1 MPa보다 낮게 측정되었다. In this study, drainage systems were proposed to drain the leakage of groundwater in the existing underground concrete structures. The system consists of drainage board, wire mesh, fixed nail, and mortar with mineral. In order to increase constructability, the drainage board and wire mesh were attached on the surface of cement concrete using the air nailer and fixed nail. The mortar with 30% of blast furnace slag was sprayed on the drainage board and wire mesh using the spray mortar equipment. The field test construction was carried out in a conventional concrete lining tunnel and concrete retaining wall for performance verification of the drainage system in the field. There was no problem with performance degradation in the drainage system for three years after construction. The bond strength tests were performed on the sprayed mortar at 14 days and about 3 years after field test construction. In case of attaching the wire mesh on the drainage board, the bond strengths of the sprayed mortar were 1.04 MPa at 14 days and 1.46 MPa about 3 years. In case of the drainage board without the wire mesh, the bond strengths of the sprayed mortar were 1.13 MPa at 14 days and 0.89 MPa, less than 1 MPa of bond strength criteria, about 3 years.
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운영중인 도로터널의 측벽하부 숏크리트 보강에 의한 단면확대
김동규,신영완,신용석,Kim, Dong-Gyou,Shin, Young-Wan,Shin, Young-Suk 한국터널지하공간학회 2012 한국터널지하공간학회논문집 Vol.14 No.6
도심지내 기존터널을 단면확대 시공하는 경우, 터널내 교통흐름을 유지하기 위하여 '${\sqcap}$'형태의 프로텍터를 설치한다. 터널내 프로텍터를 설치하면 터널 측벽하부에서 작업공간이 협소하여 록볼트 시공이 불가능해 질 수가 있다. 본 연구는 터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않고 숏크리트만으로 보강하여 터널단면을 확대된 할 경우, 터널구조물의 안정성과 보강되는 최적의 숏크리트 두께를 제시하는데 목적이 있다. 본 연구를 위하여 3차선 NATM 도로터널을 4차선 NATM 도로터널로 확대 시공하는 경우에 대하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 4차선 NATM 도로터널의 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않은 경우의 천단변위와 상반 내공변위는 록볼트를 시공한 경우와 거의 유사하였다. 다만, 하반 내공변위 및 숏크리트 응력은 록볼트를 시공하지 않은 경우가 록볼트를 시공한 경우보다 최대 0.57 mm 및 최대 1,300 kN/$m^2$ 크게 나타났다. 터널 측벽하부에서 록볼트를 시공하지 않아 추가 발생한 하반 내공변위와 숏트리트 응력은 25 cm인 기본 숏크리트 두께의 20%(25 cm${\rightarrow}$30 cm)만 증가시켜도 저감시킬 수 있다. The protector with the shape of '${\sqcap}$' in cross section can be set up in the tunnel, which can be constructed for enlargement of cross section, to keep traffic flow in the tunnel. It is impossible to install the rockbolt in the side wall of tunnel due to a limited space between the protector and cutting surface of side wall. The objective of this study is to suggest the optimum thickness of shotcrete lining without rockbolt on the side wall and to evaluate the stability of tunnel enlarged. Numerical analysis was performed to evaluate the displacement at the center of tunnel, the convergence of tunnel, and the stress in shotcrete lining in 4-lane NATM road tunnel enlarged from 3-lane NATM road tunnel. The vertical displacement at the center of tunnel and the convergence of crown in the tunnel with rockbolt in the side wall were almost similar to those in the tunnel without rockbolt in the side wall. The convergence of bench/invert and the stress in shotcrete lining without rockbolt on the side wall were greater maximum 0.57 mm and 1,300 kN/$m^2$ than those with rockbolt in the side wall. The increased convergence and the stress in shotcrete lining can be reduced in incerasing of thickness of shotcrete lining about 20% (5 cm) of standard thickness, 25 cm, of shotcrete lining.
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격자지보재(Lattice Girder)의 실내성능평가기법 개발
김동규,배규진,Kim, Dong-Gyou,Bae, Gyu-Jin 한국터널지하공간학회 2008 한국터널지하공간학회논문집 Vol.10 No.4
본 연구의 목적은 국내터널현장에서 강지보재로 주로 사용되어지고 격자지보재(Lattice Gilder)의 공학적인 성능을 보다 객관적으로 판단하기 위한 실내성능평가기법의 제안에 있다. 본 연구를 위하여 국내에서 격자지보재로 주로 사용되는 $LG-50{\times}20{\times}30$, $LG-70{\times}20{\times}30$, 및 $LG-95{\times}22{\times}32$를 사용하여 3-point 휨강도 실험 및 4-point 휨강도 실험을 수행하였다. 또한, 하중재하위치에 따른 격자지보재의 하중-변위거동을 분석하기 위하여 각각의 실험방법에서 두 가지 하중재하방식을 사용하여 실험을 수행하였다. 각 부재에 스트레인 게이지를 부착하여 각각의 실험방법에 따라 각 부재에 작용하는 하중분포를 분석하였다. 3-point 휨강도 실험에 적용한 두 가지 하중재하방식으로 측정된 평균 최대하중은 $10%{\sim}33%$까지 차이가 나타났으며, 4-point 휨강도 실험에 적용한 두 가지 하중재하방식에 의해 측정된 평균 최대하중은 거의 차이가 없었다. 4-point 휨강도 실험의 평균 최대하중은 3-point 휨강도 실험보다 $13.56%{\sim}31.55%$와 정도 크게 나타났다. 3-point 휨강도 실험은 주강봉에 주로 하중이 집중되는 반면 4-point 휨강도 실험은 각 부재로 비교적 골고루 하중이 작용하는 것으로 나타났다. The objective of this study is to develop the laboratory testing method for evaluating the loading capacity of lattice girder used for support in tunnel structure. 3-point flexible strength test and 4-point flexible strength test were performed on three types of lattice girder, such as $LG-50{\times}20{\times}30$, $LG-70{\times}20{\times}30$, and $LG-95{\times}22{\times}32$, mainly used in Korea. Two types of loading position for each flexible strength test were used to analyze the behavior of load-deformation. The loading distribution in the lattice girder was analyzed by means of strains measured by strain gauges attached on chords and diagonal bars. In 3-point flexible strength test, the difference of the average of maximum flexible strength according to loading position had the range from 10% to 33%. In 4-point flexible strength test, the average of maximum flexible strength according to loading position was almost no difference. The difference between the average of maximum flexible strengths obtained from 3-point and 4-point flexible strength tests was from 13.56 to 31.55%. The load applied on the lattice girder was concentrated to the main chord in 3-point flexible strength test. The load applied on the lattice girder in 4-point flexible strength test was distributed to three chords and diagonal bars.
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김동규,정호섭,배규진,신휴성,Kim, Dong-Gyou,Jung, Ho-Seop,Bae, Gyu-Jin,Shin, Hyu-Soung 한국터널지하공간학회 2009 한국터널지하공간학회논문집 Vol.11 No.4
터널구조물은 지하공간에 건설되며 육안으로 터널 배면상태를 확인하는 것이 불가능하기 때문에 유지 관리하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 재래식 터널의 주 지보재인 콘크리트 라이닝의 장기 내구성 및 성능저하 원인을 규명하기 위하여 준공된 지 약 40~70년이 경과된 7개의 철도 폐터널을 대상으로 현장조사 및 실내실험을 수행하였다. 그 결과, 조사 대상 터널 구조물의 콘크리트 라이닝은 준공년도에 관계없이 모든 구조물에서 다양한 형태의 균열이 조사되었으며 특히 시공이음부에 열화현상이 심각하게 나타났다. 터널 구조물의 콘크리트 라이닝 주변 지하 공간으로부터 유입되는 침출수의 유해이온은 콘크리트 열화에 직접적인 영향을 미치는 농도는 아니었으나 일정한 농도의 유해이온이 장기간 지속적으로 콘크리트 라이닝에 침식작용을 한 것으로 나타났다. 터널 구조물의 콘크리트 라이닝에서 측정한 비파괴 압축강도와 동일한 위치에서 채취한 코어시편을 대상으로 측정한 일축압축강도는 콘크리트 라이닝의 표면의 건전 여부에 따라 상이한 결과를 나타내었다. The objective of this study is to evaluate the durability and deterioration of concrete lining in the seven conventional tunnels. These tunnels were constructed about 40~70 years ago, and closed about 10~40 years ago. The field investigation and various laboratory testings were performed for this study. It was observed from the visual, examinations that the concrete linings of 7 tunnels were severely deteriorated, such as, cracks, leakages, desquamation, and exploitations. The compressive strengths obtained from rebound hardness method and uniaxial compressive strength test on core specimens largely differed depending on the locations in the tunnel. The maximum compressive strength of concrete lining was greater about 2 times than the minimum compressive strength of concrete lining in the same tunnel. The results of micro-structural analysis showed that the substances deteriorating the concrete lining, such as ettringite and thaumasite, were detected in the concrete lining of tunnel.
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