도로건설공사의 주요 구조물인 터널의 경우 건설지역, 지반 환경, 공법 등 다양한 변수에 의해 공사비가 결정된다. 그러나 NATM 터널 초기 공사비를 결정하기 위한 모델에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문은 시스템 사고를 활용하여 터널공사비 예측을 위한 모델을 제시하였다. 기존 문헌 조사를 통해 터널공사비의 영향요인을 파악하고 영향 요인간 상관관계를 고려하여 터널공사비 인과지도를 작성하였다. 그리고 터널공사의 내역서를 활용하여 터널 길이와 굴착량, 암질 등에 의한 터널공사비 변화정도를 분석하였다. 본 연구를 통해 다양한 영향요인을 고려한 NATM 터널공사비 예측에 대한 대안을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.
Time and cost of construction are key factors in decision-making during a tunnel project's planning and design phase. Estimations of time and cost of tunnel construction projects are subject to significant uncertainties caused by uncertain geotechnical and geological conditions. The Gaussian Process Regression (GPR) technique for predicting ground condition and construction time and cost of mountain tunnel projects is used in this work. The GPR model is trained with data from past mountain tunnel projects. The model is applied to a case study in which the predicted time and cost of tunnel construction using the GPR model are compared with the actual construction time and cost for model validation and reducing the uncertainty for the future projects. In addition, the results obtained from the GPR have been compared with to other models of artificial neural network (ANN) and support vector regression (SVR) that the GPR model provides more accurate results.
본 연구는 터널공사를 대상으로 사업 초기단계에서 터널공사의 설계 대안에 대한 공사비를 신속히 추정하고, 사업이 진행되면서 상황변화에 따른 사업비 측면에서의 영향을 파악할 수 있도록 함으로써, 적정한 의사결정을 지원하기 위한 개략적 터널공사비 추정모델 제시를 목적으로 한다. 이를 위해 터널공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 공사비 영향요인별 공사비 변화의 정도를 분석하였다. 공사비 영향요인은 천공방식, 굴착방법, 기폭장치, 적재장비 용량, 버력의 단위중량 및 토량환산계수, 터널 연장을 포함하는 7개의 요인을 대상으로 하여 각 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 크기를 분석하였다. 분석결과는 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 필요한 공사비 추정모델의 구축을 위한 기초정보를 제공할 것으로 기대된다.
본 연구는 터널공사비 영향요인 분석 결과를 이용하여 터널 공사비 예측에 활용될 수 있는 모델을 제시하였다. 이를 위해 공사비 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 지수표를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하였다. 또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 터널 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하였다. 표준단면 및 공사비 변동비를 바탕으로 한 공사비 예측에 있어 실제 프로젝트를 통한 검증결과 실제 설계 예정가격과 비교하여 -5% ~ +11%의 범위에서 추정되었다. 제시된 모델은 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
터널공사는 국내 공공건설공사의 중요한 부분을 차지하고 있으며, 다양한 장비와 기술의 개발로 터널공사 시공방법이 발전하였고 현장에 적용되고 있으나 공사비산정기준은 아직까지 현장실태를 제대로 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 현장실태를 반영한 공사비산정기준 수립을 위하여 관련 문헌조사 및 현장조사를 통해 합리적인 터널공사비 산정기준을 제시하였다. 먼저 현재 건설공사 표준품셈에서 정하는 터널공사비 산정기준의 각 항목들을 분석하고 현장조사를 통한 실제 현장시공의 실태와 비교 분석하였다. 주요 조사내용으로는 암판정 및 내공측량, 천공속도, 버력처리 장비조합 등 싸이클 시간과 관련된 작업 시간에 대한 조사와, 굴착 투입인원에 대한 현장별 적용실태를 확인하였다. 현장 조사결과를 바탕으로 터널굴착 1발파당 싸이클 시간, 천공기계의 천공속도, 버력처리 장비조합, 터널굴착 투입 작업인원에 대한 개선안을 제시하였다. 싸이클 시간의 경우 천공준비 시간에 암판정 및 내공측량 시간을 반영하였으며, 천공기계 속도는 컴퓨터 점보드릴의 천공속도를 반영하였다. 버력처리는 상차장비의 규격을 현장 시공실태에 맞추어 개정하였으며, 터널굴착 투입 작업조를 현장실태에 맞추어 개선안을 제시하였다. 본 연구를 통하여 현장 시공실태를 반영한 공사비산정기준이 제시되었으며, 터널공사 적정공사비 확보에 일조할 것으로 기대된다.
Common utility tunnel is essential to the daily lives of people underground utilities (electricity, gas and supply facilities such as water, communication facilities, sewer facilities, etc.) to improve the appearance by co-acceptance and disaster prevention, important for the conservation of the city's population was concentrated road construction the city-based facilities. There is recognition of the importance of the various supply treatment facilities in common utility tunnel as infrastructure to accommodate joint according to the city expanded, the demand for infrastructure. In this paper, a cost-benefit analysis using a one-time occurrence, without simply relying on cost or current cost, project manager for the city-dimensional feasibility study conducted, the user level of the maintenance costs and user costs, including social costs items from various angles can be investigated and proposed a mechanism of economic feasibility common utility tunnel. Evaluation of the proposed technique is cost-benefit and cost caused by installing common utility tunnel the existing pipeline area - was investigated by the benefit analysis, extended and repeated common utility tunnel installation depends much affected by the excavation, so users of reducing the number of repeat excavation convenience can be seen that this occurs.
This is a case history on design and cnostruction of tunnel for under passing an underground transformer substation. The original construction plan was cut & cover method to avoid blasting vibrations and displacements of facilities during the construction stages. But this plan was changed to tunnel because of the difficulties from construction period, cost and the required relocation site. As a results of tunnel construction, the relocation of transformer substation and replacements of transmission cables were not necessary. Therefore about 10 months of construction period and 3.5 billion wonts of construction cost were saved. Additionally, quantitative criterion for blasting was provided through the results of blasting vibration analysis.
The necessity of estimating the time and cost required for tunnel construction has led to extensive research in this regard. Since geological conditions are significant factors in terms of time and cost of road tunnels, considering these conditions is crucial. Uncertainties about the geological conditions of a tunnel alignment cause difficulties in planning ahead of the required construction time and costs. In this paper, the continuous-space, discrete-state Markov process has been used to predict geological conditions. The Monte-Carlo (MC) simulation (MCS) method is employed to estimate the construction time and costs of a road tunnel project using the input data obtained from six tunneling expert questionnaires. In the first case, the input data obtained from each expert are individually considered and in the second case, they are simultaneously considered. Finally, a comparison of these two modes based on the technique presented in this article suggests considering views of several experts simultaneously to reduce uncertainties and ensure the results obtained for geological conditions and the construction time and costs.
터널과 같은 지하구조물의 경우에는 지반의 다양한 변동성과 불확실성으로 인하여 터널 시공단계에서의 위험이 계속적으로 종가하고 있으므로, 터널 설계단계에서 터널 안정성 및 환경성에 영향을 주는 위험요소에 대한 위험도 평가 및 관리가 매우 중요하다. 본 연구에서는 터널굴착으로 인한 안정성에 대한 위험도 분석을 지반자체의 지보능력, 지반침하에 의한 인접구조물 손상, 막장내 지하수 유입량, 지진영향 등의 요소로 구분하여 평가하였다. 또한 환경성에 대한 위험도 분석을 발파로 인한 소음 진동, 운영중 열차운행으로 인한 소음 진동, 지하수위 저하로 인한 환경영향 등으로 평가하였다. 이와 같은 위험요소들에 대하여 위험도를 정량적으로 평가하고 터널 전구간에 걸친 위험도의 분포특성을 파악하였다. 또한 다양한 확률론적 기법과 통계자료를 사용하여 각각의 위험도에 대한 비용(cost)을 분석하므로서 위험도가 터널공사에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 본 위험도 평가기법을 터널설계단계에서 적용하므로서 기존의 방법을 보완할 수 있는 보다 합리적인 위험도 평가방법으로서의 유용성을 검토하였다.
최근 국내에서 프로텍터를 사용하여 터널의 확대 공사기간 동안 기존 교통흐름을 유지할 수 있는 교통류 보존형 터널 확대 시공기술이 개발되었다. 이 공법은 교통의 흐름을 그대로 유지하여 교통정체에 따른 통행자의 시간적, 비용적 손실과 환경적 피해 등의 사회적 손실을 최소화 할 수 있다는 장점이 있다. 반면에 프로텍터의 설치 등으로 공사기간의 연장 및 직접공사비의 증가가 발생된다. 본 논문은 교통류 보존형 터널 확대 시공기술의 직접공사비와 간접적 사회적 비용을 모두 고려하여 경제적 타당성을 분석하기 위한 방법을 제시하는 것을 목표로 하였다. 사회적 비용을 차량운행비용, 시간지연비용 및 환경오염비용으로 구분하여 간접비를 산정하는 방법을 제시하였다. 그리고 기존의 확대공법과 신공법간의 경제성을 비교하기 위하여 남산3호터널을 대상으로 제시된 방법을 적용하여 분석해 보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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