토사터널에서 강관다단그라우팅의 겹침길이에 대한 연구

Abstract

강관다단그라우팅 공법은 주로 터널을 굴착할 때에 지반을 보강하고 굴진면의 안정성을 증대시킬 목적으로 적용되어 왔다. 그러나 보강효과의 확인이나 예측이 어렵고 강관다단그라우팅의 겹침길이에 따른 굴진면과 주변지반 안정성에 대해서는 재료적인 특성을 고려한 일부 수치해석적 연구를 제외하고는 연구가 매우 부족하여 완전한 기본 이론이 정립되어 있지 않다. 따라서 강관다단그라우팅 보강공법은 대부분 경험에 의존해서 설계·시공하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폭 30㎝, 높이 87㎝, 길이 113㎝의 모형시험기를 이용한 실내모형시험을 통해 굴진면 및 주변지반의 안정성을 분석하여 강관다단그라우팅 보강재의 적정 겹침길이를 제시하고자 수행하였다. 시험에 사용된 모형지반은 주문진 자연사를 사용하여 조성하였으며, 터널의 천단부까지 지반을 조성한 후에 강관다단 보강부를 굴진면 천단부에 10°의 각도로 설치하면서, 상부지반을 조성하였다. 강관다단보강재의 겹침길이(L)를 달리하고 터널굴착에 따른 굴진면의 수평토압과 터널종단상의 토압분포를 측정하여 분석하였다. 연구결과, 굴진면에 작용하는 수평토압은 강관다단 보강재의 중간위치(L/2) 위치 이후에서는 무보강시와 같아져서 보강효과가 없는 것으로 나타났다. 또한 겹침길이를 L/3로 시공할 경우에는 겹침길이를 L/2로 시공한 경우보다 보강효과가 적게 나타났다.