시뮬레이션 기반 도심지 지하철 터널 공사 계획 모델 개발 : NATM 공법을 대상으로 = Development of simulation model for urban subway tunnel construction based on simulation : focused on NATM
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2008
학위논문사항
학위논문(석사) -- 인하대학교 대학원 , 토목공학과 건설관리 , 2008. 2
발행연도
2008
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
인천
형태사항
xii, 61 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:우성권
소장기관
Planning a process on a construction project is a important procedure that affects the success of entire construction work. To achieve the goal of construction process such as "cut down on construction fees, reduction on construction time and productivity enhancement." we need to predict appropriate construction time, expenses at the initial step.
To predict appropriate construction time and expenses, reasonable construction process is essential, thus simulation technique is used. Simulation technique is a rational and scientific equipment to predict the result and analyze also measure the problems that would occur, by using different situations and conditions on a computer spaces. But construction business, not like the manufacturing industry or others using simulation actively, they have peculiarity and repetitiveness. To design complicated processes was difficult so that there was a limit to adapt simulation. But most of the resources were repeated by reiterative process, and such that they have a risk due to uncertainty, we predict adapting simulation program would enhance the effectiveness of construction business. This project is based on building a simulation model with all of the downtown area subway tunnel construction using NATM process. Choosing a construction are using NATM, analyze the process of that construction and collected several datas and finally built a modeling. Development of Model was using Areana, also reflected by the cases that could occur on real construction areas. Developed models were tested by comparing with the real construction time, thus showed that it had an conformity. Also, to adapt simulation model to other construction areas, we made it possible to modify the limited figures. On the foundation of construction model, we want to arrange an objective and rational basis to compare, analyze, and adopt various suggestions by using computer simulation process. Also as a result, managing efficient and beneficial construction process would be possible and we expect enhancement on productivity and efficiency in point of construction expense and time.
건설 사업에서의 공정계획은 공사 전반의 성패에 영향을 미치는 중요한 절차이다. “공사비 절감, 공사 기간 단축, 생산성 향상”이라는 공정 계획의 목표를 달성하기 위하여 건설공사의 초기 단계에서 적절한 공사기간 산정과 공사비용의 예측이 필요하다.
건설 사업은 고유성 또는 비반복성의 특성을 가지고 있으며, 사업수행과정에서 많은 불확실성과 다양한 변수들의 발생 가능성을 내포하고 있기 때문에 규격화 및 정형화가 어렵다는 특성을 가지고 있다. 또한, 기존 건설공사의 계획 및 수행 과정은 과학적이고 체계적인 분석과 계획이 이루어지기 보다는 많은 부분이 과거의 관습과 경험에 근거하여 계획이 수립되고 의사결정이 이루어지는 실정이다. 이러한 현실 속에서도 과학적인 분석 및 관리기법의 적용을 통한 건설공정 수행의 효율성과 생산성을 향상시키고자 하는 노력은 계속되어 왔으며, 그 대표적인 예가 시뮬레이션 기법의 적용이다.
시뮬레이션 기법은, 다양한 유형의 건설공사들 중에서도, 선형(linear) 공사의 형태이며 몇 가지 단순 공정이 반복되는 특성을 가진 터널 공사에 매우 적합한 기법이다. 터널공사 중에서도 현재 가장 많이 사용되는 공법의 하나인 NATM(New Australian Tunneling Method) 공법은 천공 발파, 버럭 처리, 쇼크리트(shotcrete), 록볼트(rock bolt)의 개별 공정들이 한 사이클을 구성하며, 터널공사가 완료될 때까지 이 사이클이 반복적으로 진행되기 때문에 시뮬레이션의 적용에 매우 적합한 공종이라 할 수 있으며, 전 공정에 대한 시뮬레이션 모델링과 분석을 수행함으로써 얻게 되는 총체적인 생산성과 효율성의 향상 정도에 대한 효과 또한 타 공사유형에 비해서 크다고 할 수 있다.
본 연구는 그 동안의 선행연구에서 진행되었던 일부 공정에 대한 모델 개발이나 확률분포 특성에 관한 연구가 아닌, NATM 공법으로 시공되는 도심지 지하철 터널의 전 공정을 대상으로 시뮬레이션 모델을 구축하고 이에 기반한 공정 계획 및 분석이 가능한 의사결정의 지원 도구를 제시하는 것을 목적으로 한다. 구축된 모델은 또한 발생 가능한 제한 사항을 반영하고 조건들을 수정 가능하게 하여 본 연구의 대상 사례 현장뿐만 아니라 타 현장에도 적용할 수 있는 일반성을 부여하였다.
시뮬레이션 모델은 각 작업 별로 확률분포를 활용하여 데이터의 변동성을 최대한 반영하였으며, 양방향 굴착 터널에 적합하도록 작업 구간을 막장 A와 막장 B로 나누었다. 또한 발파 상황에 따른 변동성을 반영하기 위하여 모델을 Type1과 Type2로 나누어 발파상황에 따른 전체 작업의 변화를 반영하였다. 구축된 모델을 활용하여 예측공기를 산정하였으며, 현장의 예정공기와 실제 진행 공기와의 비교 검증을 실시하여 개발된 모델의 적정성도 검증하였다. 본 연구를 통해 개발된 모델은 과학적이고 합리적인 분석을 통한 현실적인 공사 완료 시점을 예측하게 하고, 계획 수립과정에서 의사결정을 지원함으로써 건설사업의 총체적인 생산성과 효율성 향상 효과를 기대할 수 있다.
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