Mechanical and Chemical Reinforcements for the Installation of Underground Utilities to Mitigate Underground Cavity

지중 관망 매설 시 지하공동 억제를 위한 물리 및 화학적 보강기법 연구

최근 도심지역에서 지하공동의 발생 빈도가 급증함에 따라 사회적 불안이 야기되고 인적 재해도 발생되고 있는 실정이다. 도심지를 관통하는 철도 노선의 경우, 노선 하부 주변에 지하공동의 주 발생원인인 지중매설관 많이 분포해 있으며 도심지의 지하 공간 개발 또는 지하매설관의 파손 및 노후화에 의한 피해 발생 가능성이 있을 것으로 판단되며 이에 대한 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 철도 노선 주위에 상하수도 관로 매설 시 관로 파손 및 노후화에 따른 지하공동 발생을 억제하기 위한 물리적 화학적 보강기법을 연구하고자 실내실험 및 수치해석을 실시하였다. 실험결과, 관 매설 시 토목섬유와 CLSM을 적용한 경우 관 파손에 의한 지하공동 전이를 억제하는 것을 지표면 침하량 및 파이프 거동을 통해 확인하였고 이를 제한적인 수치해석을 통해 검증하였다.

The deterioration of water and sewage pipes in urban areas has been regarded as the primary cause of underground cavities, which have frequently been occurring in urban areas. It is noted that railways in service through the urban areas travel over the underground utilities, so it is imperative to establish a methodology to mitigate such damages. In this study, we carried out the laboratory test and numerical analysis in order to evaluate the effectiveness of physical and chemical treatments to mitigate underground cavitation caused by pipe breakage and deterioration. The test results had shown that the application of geosynthetic material and controlled low strength material (CLSM) seems to play a significant role in preventing the development of underground cavities from the deteriorated pipe by yielding less ground surface settlement and pipe responses due to repeated loading. A limited numerical analysis confirmed the test results as well.