• 토지주택연구
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• 제7권4호
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• pp.261-269
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• 2016

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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1585-1592
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• 2008

산업사회의 발전에 따라 사회 기반시설분야도 복잡다양해지고 특히 도시기능이 활발해지면서 지금의 도심지에는 지하철, 상수도, 하수도, 전력구, 통신구, 지하보차도, 지하상가, 지하주차장 등 여러 가지 용도의 지하공간이 요구되고 있으며, 이러한 지하 구조물을 축조하는데 있어 도로상에 차량 증가로 인한 교통 혼잡이나, 지하매설물의 장애로 인하여 기존의 개착식 공법으로 시행하지 못하고 지하터널공사로 시행하는 경우가 빈번하다. 기존 국내 외 터널공법 관련문헌과 현재 사용되는 터널공법의 실제 시공에 관한 정보를 수집하여 장 단점, 시공시 주의사항, 적용조건등의 조사내용을 바탕으로 RPS 공법을 고안하였다. 소규모 지하구조물을 구축하기 위한 RPS 공법은 출발갱내에서 상부에 파이프 루프를 시공한 후 광폭 유압 패널이 장착된 철제 선도관을 추진시켜 선도관을 원압잭에 의하여 압입한 후 P.C. 콘크리트 구조물을 거치하고 원압으로 압입 추진토록 하였다. 또한, 대규모 지하구조물 축조시에는 구조물 예정상단부에 지반조건에 따라 파이프 루프공법 또는 소구경 Semi-Shield 공법을 이용하여 루프를 시공함으로써 상부의 침하를 방지하고, 측벽은 광폭유압 패널을 이용하여 여굴의 최소화 및 곡선부 시공을 용이하게 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.377-387
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• 2016

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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.513-522
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• 2015

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.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제34권1호
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• pp.57-71
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• 2018

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.207-216
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• 2002

기존 국내 터널 시공 시 터널의 갱구부는 터널 천단부의 안전성을 고려하여 충분한 아칭효과를 획득할 수 있는 위치를 선정해왔고 그 토피 두께는 평균 터널지름의 약 1.5배에서 2.0배 정도를 요구한다. 이러한 안정된 지층에 갱구부를 위치하도록 하기 위하여, 많은 환경훼손을 감수하며 대규모의 절토를 수행하였다. 그러나 최근에 이런 환경적인 문제를 해결하기 위한 저토피 터널 공법인 Pipe Roof 공법의 일종으로 AT-casing system이 개발되었다. 본 공법은 기존에 알려진 터널 보강공법에 비하여 기술적인 편이성과 정밀성은 물론이고 구조적으로도 매우 안정적이며, 3~5m의 토피 두께에서도 터널의 갱구부를 시공할 수 있어서 환경친화적인 터널을 형성할 수 있다고 판단된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.546-551
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• 2001

We analysed the affection to subgrade that railway underground crossing construction make with studying displacement of subgrade of each construction methods and processing of Front jacking method and Pipe roof method with already-measured data(during the construction) and additionally-measured field test data in railway underground crossing construction. We measured vertical and horizontal displacement at two construction places of front jacking method and pipe roof method each, and we analysed the results of the measurement at each stage of construction to applied to the excution of construction.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.247-260
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• 2002

본 논문은 대전역사 하부를 대단면 3-arch 터널로 횡단하기 위한 설계사례를 소개하였다. 본 구간의 당초 계획은 파이프루프에 의한 언더피닝 공법이었으나, 시공상의 어려움과 안전상의 문제로 터널공법으로 변경되었다. 터널폭은 약 28m로 현재까지 국내에서 건설된 터널중 최대폭이고 높이는 10m 이다. 지반조건으로 토피는 터널폭보다 작은 23m 에 불과하며 터널 주변지반은 풍화암이다. 또한, 지상의 대전역사와 경부선 선로의 허용침하기준이 매우 엄격하였다. 따라서, 터널안정성 확보와 더불어 지반침하를 최대한 억제하기 위하여 다양한 대책을 적용하였으며, 이를 검토하기 위하여 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다.