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요약문
Executive Summary
목차
제1장 수평굴착 기술을 활용한 1차 생명선 설치기술 21
1. 연구개요 21
2. 현장실험 개요 22
3. 철근 콘크리트 구조물 천공시 손상 범위 계측 24
3.1. 실험 조건 24
3.2. 실험 결과 25
3.3. 고찰 29
4. 1차 생명선 설치 기술 30
4.1. 장비 선정 30
4.2. 현장 실험 조건 31
4.3. 현장 실험 결과 33
4.4. 고찰 34
5. 소결 38
제2장 도심지 지히붕괴 대응형 수평굴착 프로세스 개발 39
1. 개요 39
2. 2차 생명선 설치 시나리오 개발 40
2.1. 시나리오 I : 인접건물 지하공간을 이용한 수평굴착 40
2.2. 시나리오 II : 수직구 굴착을 통한 수평굴착 41
2.3. 시나리오 III : 지상에서 경사굴착 41
2.4. 다중 시나리오를 이용한 현장조건별 최적 시나리오 선택 42
3. 도심지 긴급구호용 수직구 굴착공법 개발 44
3.1. 수직구 굴착공법의 검토 44
3.2. Steel Tube 압입공법 45
4. 2차 생명선 확보를 위한 현장 성능평가 48
4.1. 2차 생명선 확보를 위한 공법 검토 48
4.2. 현장 성능평가 개요 54
4.3. 현장 성능평가 결과 57
4.4. 소음/진동 모니터링 62
5. 소결 67
제3장 지하 굴착 주변부 지하수 유입 차단 및 저감기술 개발 68
1. 연구개요 68
2. 지하굴착 주변부 급속 차수 및 안정화 공법비교 68
2.1. 지하수 처리공법 68
2.2. 대심도 진공배수 공법 70
3. 대심도 배수공법의 현장 적용성 평가를 위한 수치해석 78
3.1. 연직방향 대심도 진공배수 공법 79
3.2. 경사방향 대심도 진공배수 공법 적용 81
3.3. 3차원 수치해석 82
3.4. 해석 결과 비교 85
4. 소결 86
제4장 도심지 지하붕괴 매몰공동 안정화 기술 개발 87
1. 개요 87
2. 고화제 성능실험 88
2.1. 균등 배합을 위한 수용성 고화제 88
2.2. 고화제 배합에 따른 성능평가 89
3. 재료원 성능실험 91
3.1. 경량기포 콘크리트 91
3.2. 건조수축 94
3.3. 경화시간 95
3.4. 일축압축강도 100
4. 소결 106
제5장 도심지 지반붕괴 긴급대응 시스템 개발 107
1. 개요 107
2. 시스템의 특징 107
3. 시스템의 구축 범위 109
4. 시스템의 주요 기능 110
5. 소결 121
제6장 인명구조 방식 적용에 따른 사회적 비용 산정 122
1. 개요 122
2. 삼풍백화점 붕괴사고 개요 123
2.1. 삼풍 사고 개요 123
2.2. 사고 원인 123
3. 사회적 비용 산출을 위한 구조 신기술 적용 기본 가정 및 한계 124
3.1. 배경 및 핵심가정 124
3.2. 핵심가정의 한계점 124
4. 사회적 비용에 대한 이론적 검토 126
5. 분야별 사회적 비용 126
5.1. 교통혼잡비용 산정 126
5.2. 주변상권의 매출 감소 비용 산정 128
5.3. 행정비용 증가 산정 129
5.4. 기타 사항 130
6. 소결 131
참고문헌 132
서지자료 134
Bibliographic Data 135
판권기 136
표 1.1. 현장실험 세부 추진 내용 23
표 1.2. 철근 콘크리트 시험체 손상범위 측정을 위한 계측 배치도 24
표 1.3. 철근 콘크리트 손상범위 확인을 위한 계측 항목 및 내용 25
표 1.4. 1번 시험체의 측정 데이터 획득 26
표 1.5. 2번 시험체의 측정 데이터 획득 27
표 1.6. 3번 시험체의 측정 데이터 획득 28
표 1.7. 투입 굴착장비 선정조건 31
표 1.8. 굴진용 비트별 마모도 평가 결과 32
표 1.9. 1차 생명선 확보를 위한 현장 실험 결과 33
표 1.10. 국내 상용시추기를 활용한 1차 생명선 구축 프로세스 37
표 2.1. 다중 시나리오 적용성 평가 43
표 2.2. 수직구 굴착공법 적용성 평가 47
표 2.3. 2차 생명선 수직구 굴착공법 적용성 평가 50
표 2.4. 주요장비의 제원 54
표 2.5. 타격장비 주요 제원 55
표 2.6. 계측 항목 58
표 2.7. 강관 타격기 제원 비교 59
표 2.8. 현장 성능평가 공종별 소요시간 분석 61
표 2.9. 현장 성능평가 총 작업시간 분석 61
표 2.10. 구조물에 대한 진동 규준 안 62
표 2.11. 생활진동 규제기준 62
표 2.12. 진동계측 결과 64
표 2.13. 구조물에 대한 진동 규준 허용 최소거리 65
표 2.14. 소음계측 결과 66
표 3.1. 깊이별 표준 정호 시스템 73
표 3.2. 효과 검증을 위한 시공 전후 조사 및 시험 77
표 3.3. 펌프에 의한 수분유출량 78
표 3.4. SEEP/W 해석 조건 (연직방향) 79
표 3.5. 대상지반의 지층 및 지하수위 조건 79
표 3.6. SEEP/W 해석 조건 (경사방향) 81
표 3.7. 양수정 방향에 따른 결과 비교 (양수량 l,000㎥/day) 82
표 3.8. MIDAS GTS 해석 조건 83
표 3.9. 전체 수두 및 유선 분포도 83
표 3.10. 전체 수두 및 2차원 등지하수위 분포도 84
표 3.11. 전체 수두 및 3차원 등지하수위 분포도 85
표 3.12. 공법에 따른 효율 비교 86
표 4.1. 고화제의 화학조성 88
표 4.2. 고화제 첨가량에 따른 압축강도 90
표 4.3. 공시체 기포량에 따른 수리전도도 94
표 4.4. 공시체 특성 95
표 4.5. 보통 포틀랜드 시멘트 공시체 배합비 96
표 4.6. 보통 포틀랜드 시멘트 공시체의 일축압축강도 97
표 4.7. 수산화칼슘 배합시멘트 공시체 배합비 99
표 4.8. 산화칼슘 배합시멘트 공시체의 일축압축강도 99
표 4.9. 장석 80%, 시멘트 20% 공시체 배합비 101
표 4.10. 장석 70%' 시멘트 30% 공시체 배합비 102
표 4.11. 장석 60%, 시멘트 40% 공시체 배합비 103
표 4.12. 장석 50%, 시멘트 50% 공시체 배합비 105
표 5.1. 정보표출 모듈의 종류 및 기능 111
표 6.1. 신기술 적용 및 효과 발생의 가정 125
표 6.2. 지난 10년간 GDP 대비 전국 교통흡잡비용 추이 분석 127
표 6.3. 도시지역 도로의 교통혼잡비용 127
표 6.4. 도시지역의 지역내총생산(GRDP) 127
표 6.5. 서초구 상권 평균 매출액(2016년 7월기준) 129
표 6.6. 구조일수 감소에 따른 매출액 변화 129
표 6.7. 개발 기술 적용시 사회적 비용 산정액 131
그림 1.1. 현장 실험 위치도 22
그림 1.2. 1차 생명선 확보를 위한 현장 실험 개요도 23
그림 1.3. 전·후방 벽체용 시험체 매설 전경 23
그림 1.4. 철근 콘크리트 벽체 손상범위 확인을 위한 시험체 제작과정 25
그림 1.5. 철근에 대한 응력-변형률 곡선 26
그림 1.6. 1번 공시체의 영향반경 예측 그래프 27
그림 1.7. 2번 시험체의 영향반경 예측 그래프 28
그림 1.8. 3번 시험체의 영향반경 예측 그래프 29
그림 1.9. 1차 생명선 확보를 위한 현장실험 작업 순서 32
그림 1.10. 보급품 캡슐 제작 개념도 34
그림 1.11. 1차 생명선을 이용한 보급품 통과 확인 및 전달 34
그림 1.12. 시작점 천공시 굴진 비트의 안착을 위한 케이싱 롤링 방지용 거치대 36
그림 1.13. 롯드의 연결 및 분리를 위한 케이싱 그립 36
그림 1.14. 원활한 생명선 설치를 위한 기타 보완 방안 36
그림 2.1. 2차 생명선 설치 시나리오 I(인접건물 지하공간을 이용한 수평굴착) 40
그림 2.2. 2차 생명선 설치 시나리오 II(수직구 굴착을 통한 수평굴착) 41
그림 2.3. 2차 생명선 설치 시나리오 III(지상에서 경사굴착) 42
그림 2.4. 도심지 지하붕괴지역 인명구호를 위한 다중 시나리오 43
그림 2.5. 일반적인 수직구 굴착공법 44
그림 2.6. Steel Tube 압입공법 46
그림 2.7. 2차 생명선 굴착 후보공법 48
그림 2.8. 경사식 타격 강관추진 방안 51
그림 2.9. 타격식 추진장비 받침대 상세도 52
그림 2.10. 고압분사에 의한 배토방식 53
그림 2.11. 인력굴착+진공흡입에 의한 배토방식 53
그림 2.12. 강관 내부 토사 배토를 위한 소형 대차 53
그림 2.13. 현장 성능평가에 사용된 주요 장비 55
그림 2.14. 준비 작업 56
그림 2.15. 타격장비 거치 57
그림 2.16. 강관의 추진속도 저하 원인(지반조건) 59
그림 2.17. 연결장치 개선 방안 60
그림 2.18. 관 선단부 막힘현상 개선 방안 60
그림 2.19. 소음/진동 모니터링 63
그림 2.20. 진동 회귀분석 결과 65
그림 3.1. 지하수 처리공법의 종류 69
그림 3.2. 흙 입자의 크기와 배수공법 69
그림 3.3. Well point 공법 71
그림 3.4. Deep well 공법 71
그림 3.5. Vacuum deep well 공법 72
그림 3.6. 대심도 진공배수 공법 72
그림 3.7. 대심도 진공배수 공법의 시공흐름도 74
그림 3.8. 지하수 처리공법 개요 76
그림 3.9. 대심도 진공배수 공법 적용 현장 (일본 미야기현) 76
그림 3.10. 공법 적용에 의한 작업성 및 주행성 개선 효과 78
그림 3.11. 시간 경과별 지하수위 저하 해석 결과(연직, 500 ㎥/day) 80
그림 3.12. 시간 경과별 지하수위 저하 해석 결과(연직, 1000 ㎥/day) 81
그림 3.13. 시간 경과별 지하수위 저하 해석 결과(경사, 1000 ㎥/day) 82
그림 4.1. 경량기포토 공시체 89
그림 4.2. 고화제 첨가량에 따른 강도증가 90
그림 4.3. 고화제 첨가에 따른 일축압축강도 90
그림 4.4. 경량기포량에 따른 밀도 변화율 91
그림 4.5. 경량기포 혼합 공시체의 SEM 사진 92
그림 4.6. 경량기포 혼합 공시체의 투수실험 장면 93
그림 4.7. 경량기포 변화량에 따른 투수 계수 상관 그래프 94
그림 4.8. 석고 혼합에 따른 건조수축량 변화 95
그림 4.9. 공시체 파괴 형상(보통포틀랜드시멘트) 97
그림 4.10. 수산화칼슘 배합시멘트 수화반응 과정 개략도 98
그림 4.11. 공시체 파괴 형상(수산화칼슘시멘트) 99
그림 4.12. KS F 2314 규격 일축압축시험기 100
그림 4.13. 장석 80% 시멘트 20% 공시체 압축강도 그래프 101
그림 4.14. 공시체 파괴 형상(장석 80% : 시멘트 20%) 101
그림 4.15. 장석 70% 시멘트 30% 공시체 압축강도 그래프 102
그림 4.16. 공시체 파괴 형상(장석 70% : 시멘트 30%) 103
그림 4.17. 장석 60% 시멘트 40% 공시체 압축강도 그래프 104
그림 4.18. 공시체 파괴 형상(장석 60% : 시멘트 40%) 104
그림 4.19. 장석50% 시멘트 50% 공시체 압축강도 그래프 105
그림 4.20. 공시체 파괴 형상(장석 50% : 시멘트 50%) 105
그림 5.1. 시스템 구성도 108
그림 5.2. 시스템 연계도 109