기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 방법의 종류

1. 기계적인 방법

1) TBM

2) Breaker에 의한 방법

3) 유압 잭에 의한 방법

2. 발파에 의한 방법

1) 팽창성 파쇄공법

2) 선균열 발파

3) 미진동 발파

Ⅱ. 각 공법의 특징

1. TBM(Tunnel Boring Machine)

1) 공법개요 : Cutter를 다수 붙임 1개의 Cutter Head를 회전하여 압쇄 혹은 절삭에 의해 굴착하므로 원지반 이완을 최소화 하는 공법

2) 장점 : 기계화 시공으로 굴착속도가 빠르고, 버력처리량이 적다.

3) 단점 : 장비가 대규모이고 장비가격이 고가이며 초기투자비가 크고, 굴착도중 단면변화 곤란

4) 적용

① 500～2,000 kg/cm2의 연암 및 경암에 적용

② 팽창성지반, 풍화암, 단층대, 파쇄대의 지반에서는 적용불가

③ R = 150m이상의 곡률을 가진 선형에만 적용가능

2. Breaker에 의한 방법

1) 공법개요 : 백호에 브레커를 정착하여 암석굴착

2) 장점

① 비석이 적고, 공기가 충분하면 모든 암반에 적용 가능

② 암석조건에 따라 시공속도가 빠르다.

3) 단점 : 소음, 진동 발생

3. 유압 잭에 의한 방법

1) 공법개요 : 피스톤압을 이용하여 암석을 파쇄하는 공법

2) 특징

4. 팽창성 파쇄공법

1) 공법개요 : 팽창시멘트와 같은 팽창성 물질을 이용하여 발생되는 인장응력을 이용하여 암을 파쇄

2) 특징

5. 선균열 발파

1) 공법개요 - 화약을 이용한 제어발파

2) 특징

6. 미진동 발파

1) 공법개요 - 화약을 이용한 제어발파

2) 특징

Ⅲ. 암발파시 소음ㆍ진동 대책

1. 허용관리 기준치

1) 진동관리 기준치(cm/sec, kine)

2) 소음관리

주간 : 70dB, 조석 : 65dB, 심야 : 55dB

2. 암발파시 진동저감대책

Ⅰ. 개 요

발파의 효율증대를 위해 자유면을 확보할 목적으로 심빼기 발파 실시

Ⅱ. 종류

1. 장약량을 집중하는 방법

1) V-Cut

2) 피라밋 컷 : 효율은 좋으나 천공이 어려움

2. 지발뇌관을 이용하는 방법

1) 스윙컷 : 버럭비산이 작다.

3. 수평천공에 의한 방법(Burn Cut)

1) Cylinder Cut : 작약홀 중앙에 직경이 큰 홀을 수평천공하는 방법

2) Creater Cut : 작약홀을 중심으로 직경이 작은 무장약 홀을 여러개 천공하는 공법

Ⅰ. 개 요

발파에 의한 진동제어 및 정밀발파를 위하여 제어발파를 실시한다.

Ⅱ. 터널에서의 발파방법과 여굴

1. 터널에서의 발파패턴

2. 터널의 여굴

1) 터널 굴착계획에 의하지 아니한 천공 및 발파로 불가피하게 발생

2) 터널의 여굴은 재료낭비, 굴착 증가, 토압에 불리, 공사비 증가등의 요인이 되므로 최소화 해야 한다.

3. 여굴의 원인

1) 천공 및 발파 잘못

2) 착암기 사용 부적당

3) 전단력 약한 토질 굴착

4. 여굴 방지 대책

1) 천공각도 정밀

2) 제어발파 공법 선택

Ⅲ. 제어발파의 종류

1. 동시발파 - 라인 드릴링(Line Drilling) ＋ 심빼기 발파

- 쿠션블라스팅(Cushion Blasting) ＋ 심빼기 발파

2. 단계발파 - 프리스필팅(Pre-spliting) ＋ 심빼기 발파

Ⅳ. 라인 드릴링(Line Drilling)

1. 원리

1) 굴삭예정선에 직경 50～75mm, 직경의 2-4배(100～300mm) 간격으로 천공하고,

2) 천공면을 자유면으로 작용되도록 폭파하는 공법

3) 라인드릴링공의 바로 내측에 인접하는 폭파공은 라인 드릴링성에서 최소저항선의 50～70%로 한다.

4) 공의 간격 및 작약량도 작게 한다.

2. 특징

1) 암반의 시험편채취에 적용

2) 균질한 암반에 적용

3) 결이 많은 암반은 적절하지 않다.

4) 터널에 사용되는 일이 적으며

5) 주로 갱외에서 적용한다.

Ⅴ. 쿠션 블라스팅(Cushion Blasting)

1. 원리

1) 굴삭선상에 300～450mm의 간격에 50～175mm의 직경으로 천공하여

2) 구멍내에 직경보다 작은 화약을 스페이셔를 넣어 분산 배치한다.

3) 이 공간을 자유면 혹은 큐션효과로서 작용하도록 한 폭파공법

2. 특징

1) 라인드릴링보다 천공 개수를 줄일 수 있다.

2) 천공비가 절감된다.

3) 견고하지 않은 암질에도 적용 가능

4) 90°직각폭파는 라인드릴링, 프리스프리팅을 병용 실시하여야 한다.

Ⅵ. 프리스프리팅(Presplitting)

1. 원리

1) 굴삭예정선상에 300～450mm의 간격에 50～100mm의 직경으로 천공하여

2) 25～40mm의 폭약을 장전하고

3) 주발파 이전에 굴착선상의 폭약을 1차 발파하고 주발파를 실시한다.

4) 1차발파에 의하여 발생된 균열은 주발파의 자유면 역할을 한다.

2. 특징

1) 라인드릴링과 천공수가 작고

2) 2회로 나누어서 폭파 실시

Ⅶ. 결론

1. 터널 굴착시 여굴(Over Break)을 최소로 하고 안전성ㆍ경제성ㆍ시공성 확보를 위해 Control Blasting공법을 적용하므로써 효과적인 발파가 가능하며

2. Control Blasting공법의 효과로는

1) 여굴(Over Break) 최소화로 경제적 시공

2) 안전 시공확보

3) 버력 처리량 감소

4) 소요 터널단면을 원하는 형상대로 확보가능

5) 상ㆍ하수도 Tunnel의 발파에서 경제적 단면 확보 가능

Ⅰ. 계측의 목적

1. 터널주변 지반거동을 파악하여 Feed Back

2. 지보공의 효과 확인

3. 암반의 구조적 안정상태의 확인

4. 근접 구조물의 안정성 확인

5. 장래 공사계측의 자료축적 및 장래의 공사계획의 자료활용

6. 설계, 시공의 경제성 안전성 도모

Ⅱ. 계측계획시 고려사항

1. 사전조사의 결과를 기초로 하여

2. 계측의 목적, 터널의 용도, 규모, 원지반 조건, 주변환경 조건등을 고려하여 설계, 시공에 적용하는 계측계획 수립

3. 안전하고, 시공에 지장을 주지 않고, 확실하게 실시되도록 충분히 배려

Ⅲ. 계측의 분류 및 항목

Ⅳ. 계측위치 및 배치간격

1. 위치 및 간격 결정시 고려사항

1) 터널의 규모

2) 지반조건

3) 시공방법

4) 계측항목의 상호 관련

2. 계측측선의 간격

1) 측선은 20m 간격을 표준

2) 지반이 극히 불량하거나 변화가 심한 구간은 계측 간격을 좁게

3) 지반조건이 양호하고 구간내 변화가 없는 경우는 계측간격을 넓게

4) 정밀계측선 간격은 200 ～ 500m

Ⅴ. 계측항목별 평가사항

Ⅵ. 계측기기의 설치시 고려사항

1. 정밀 설치

2. 기기의 지침서 검토 및 제반 문제점 파악

3. 공사 진행중 기기설치에 따른 제반문제에 대해 시공자, 감리자와 상호 공조체계 구성

4. 터널내부에 설치하는 기기는 굴착 직후 또는 지보재 설치 직후에 설치

5. 터널 외부에 설치하는 기기는 터널의 굴착 영향이 측정위치에 미치기 전에 설치하여 초기치 측정완료

Ⅶ. 결론

1. 터널의 계측은 주변의 지반거동을 파악하여 Feed Back 반영하므로 안전시공, 경제시공에 대단히 중요하다.

2. 특히, NATM Tunnel의 설계 시공시 계측 계획이 중요하며 초기 계측값에 의한 매막장 Face Mapping을 실시 관리하여야 한다.

3. 계측관리의 문제점 및 개선대책

1) 발주자의 계측 별도 발주에 의한 정밀계측 관리 유도

2) 계산에 이용되는 지반물성치의 취급방법에 따라 계산결과 차이가 크므로 연구개선 필요

3) 계측기가 고가이므로 국내의 기술개발로 국산계측기 개발이 필요

Ⅰ. 개 요

1. NATM(New Austria Tunneling Method) 공법은 재래의 ASSM(American Steel Support Method)의 원지반 이완을 허용하고 이완된 지반에 작용하는 하중을 지보공 및 Linning Concrete로 지지함으로써 경제성부족 및 굴진속도가 늦은 점을 보완하기 위해 개발된 공법이며

2. 원지반의 이완전에 원지반이 지보의 역활을 담당하도록 Steel Rib, Shotcrete, Rock Bolt 등 원지반과 밀착상태가 좋은 재료를 이용해서 터널을 굴진하는 공법으로 굴진과 동시에 계측 관리를 실시하여 시공의 안전성과 경제성면에서 재래식 공법에 비해 대단히 유리한 공법이며, 국내에서는 70년대이후 지하철, 도로의 터널공사에 많이 이용되고 있다.

Ⅱ. 공법의 원리 및 특징

1. 공법의 원리

1) 원지반 굴착시 응력과 변형의 관계는 시간의 함수로서

2) NATM은 탄성영역내에 원지반 내력이 주지보 역활을 담당

* 강도저하, 이완이 수렴되도록 보조지보공법을 활용 : Rock Bolt, Shotcrete 등

2. 공법의 특징

1) 굴착단면은 arch형으로 형성시켜 응력집중 방지

2) 굴착즉시 Rock Bolt, Shotcrete 시공으로 원지반 이완 방지

3) Prestress를 줌으로써 원지반의 지지력 증대

4) 각종 계측 시행으로 시공안전성 및 경제성 확보

Ⅲ. NATM과 ASSM의 비교

Ⅳ. NATM의 계측 관리

1. 목적

1) 지반거동 확인

2) 지보공 효과 확인

3) 근접 구조물의 안전성 확보

4) 안정 상태 확인

5) 장래 공사 계획 자료 축척

2. 계측항목

1) 반복적 Feed Back에 의한 계측 관리

2) 계측 항목

Ⅴ. NATM 시공시 유의사항

1. 굴착

1) 굴착속도는 일정하게

2) 계측결과를 검토 적절한 지보공 설치

2. 발파

1) 발파의 영향을 최소화하기 위한 공법(Smooth Blasting)

2) 원지반에 적합한 발파 패턴 결정

3. 1차 지보공 설치

1) Shotcrete : 굴착면을 피복 원지반의 응력 집중 감소 시킨다.

․arch 작용

․원지반의 전단저항 증가

2) Steel Rib : 1차 shotcrete와 밀착 설치, 터널형상 및 안정유지

3) Rock Bolt : 인장력으로 내공변위에 저항

․원지반의 절리나 균열에 대한 슬라이딩 방지

․원지반의 전단파괴면에 저항

4) Wire Mesh : Shotcrete 전단력 증강

4. 막장관리

1) 지질의 상황 및 원지반의 거동을 막장 관찰(Face Mapping)이나 계측결과를 판독

적절한 지보패턴의 결정

2) 반복적 Feed Back에 의한 계측관리

Ⅵ. 결 론

NATM 공법 적용시 개선 사항

1. 계측방법의 개선 및 장비의 현대화

1) 계측의 별도발주

2) 계측 예산 확보

2. Rock Bolt 재질 및 접착제 개발 및 개선

3. Shotcrete의 Rebound량 감소 대책

4. 설계, 시공자료의 data base화로 기술 개발 효과 등

1. 정 의

: 시추공에서 채취된 Core로 부터 암반의 절리 및 풍화정도를 추정하여 암질을 표시하는 한 방법

2. R.Q.D 산정

: 채취된 Core중 길이가 10Cm이상되는 암편만을 골라 이들 길이를 합하고 이를 전체시추길이로 나눈 백분율로 표시

3. R.Q.D에 의한 일반적인 암질분류

4. R.Q.D에 영향을 주는 요소

가. 암질

나. 시추장비의 효율성

다. 기능공의 숙련도

라. Boring공의 크기

마. 시료채취기의 종류(일반적으로 2중관 시료채취기)

Ⅰ. 개 요

1. 터널은 도로구조형식의 하나로 긍정적인 요인과 부정적인 요인 내포

가. 긍정적인 요인

- 바람직한 도로선형의 확보로 자동차 주행편익 향상

- 자연경관 훼손 및 자연생태계 변화 최소화

- 도시부에서는 생활환경의 보전이나 토지이용 입체적 활용

나. 부정적인 요인

- 초기공사비 및 유지관리비 고가

- 심리적 압박감

- 먼지, 분진, 배기가스 등에 의해 신체에 악영향

- 대형사고 가능성이 크고 구난 등의 응급조치가 곤란

2. 따라서 터널계획시 경제적, 기술적, 환경적 측면에서

- 터널을 설치하는 경우와

- 피하는 경우에 대하여 충분한 사전조사와 검토로 바람직한 설계 유도

Ⅱ. 터널계획시 고려사항

1. 노선 선정시 고려사항

: 터널계획시 경제적, 기술적, 환경적 측면에서 다음 사항을 비교검토하여 결정.

가. 평면선형상 우회와 터널 설치시 비교

나. 급한 종단구배 및 오르막 차로 설치시와 터널설치시 비교

다. 높은 교각의 교량설치와 터널 설치시의 비교 : 종단상향 조정시

라. 상기의 비교시 토공균형과 토공처리 문제 고려

마. 특히 문제시 되는 환경적 요인 비교 검토

2. 실시설계시 고려사항

가. 경제적 사항 : 터널시공의 타당성 검토, 터널시공과 대절토 open cat 비교

나. 기술적 사항 : 현장조사, 설계, 구조해석, 계측

다. 환경적 사항 : 환경파괴측면 검토, 자연과의 미적조화 및 안전성 검토

Ⅲ. 설계요소 및 고려사항

1. 선 형

가. 평면선형

1) 가급적 직선 또는 여유있는 곡선

2) 터널간 중심간격

① 일반적인 경우 30M(2차선 기준)

② 완전탄성체인 경우 : 굴착폭의 2배

③ 연약지반인 경우 : 굴착폭의 5배

나. 종단선형

1) 배수영향고려 : 용수가 적은 경우 0.3%이상, 용수가 많은 경우 0.5% 이상

2) 환기영향고려 : 가능한 완만(2%이하), 터널내 종곡선 설치는 가능한 배제

2. 터널의 내공단면

가. 내공단면 결정시 고려사항

1) 차도공간 : 자동차 주행의 안전성, 경제성을 고려

2) 환기필요공간 : 환기량에 의해 결정

3) 건축한계 : 건축한계상부에서 터널 천정까지 여유 20Cm정도

4) 내장에 필요한 공간 : 10Cm

5) 조명설치 공간

6) 측벽부의 여유 : 방재시설 설치공간이 확보되도록

7) 공동구 설치공간

나. 터널단면 형상

Ⅷ. 결 론

1. 터널은 도로선형개량, 지하공간 이용, 환경영향 최소화 등으로 이용이 갈수록 증가 경부고속전철의 경우 410Km중 25%가 터널임.

2. NATM 공법은 국내에서도 충분한 기술보유하고 있어

3. 장대터널이 늘어남에 따라 환기 문제 : 연직환기터널(수직갱)설치 필요

4. 피난갱, 연락갱, 터널내 대피차선, 비상연락시설 등이 필요(특히 도시부터널)

Ⅰ. 서 론

1. 도로토공시 생성되는 자연사면, 절토사면, 성토사면에서는

내,외적 불안전요인에 의해 사면의 파괴가 일어나게 된다.

가. 내적 불안정 요인

1) 진행성 파괴

2) 풍화작용(동결융해, 건조수축 등)

3) 물의 침투에 의한 침식작용(융해에 의한 침식, Pumping 등)

나. 외적 불안정 요인

1) 지형의 기하학적 변화(인위적인 절토, 유숭에 의한 침식 등)

2) 하중의 제거(침식, 절토 등)

3) 충격 및 진동

4) 함수비 증가

2. 이러한 불안정 요인을 감안하여

- 도로설계시에는 충분한 사전조사를 통한 안정검토를 시행하고 적절한 비탈면 보호공법을 적용하여야 하며,

- 사면붕괴시에도 이의 효율적인 처리를 위한 적용공법을 선정하여야 한다.

Ⅱ. 조 사

: 예비조사, 현지조사, 본조사 순으로 시행

1. 예비조사

가. 자료수집

나. 지형도 및 항공사진 검토

다. 기존 시공자료 검토

2. 현지조사

가. 기존 절토 및 성토 비탈면 조사

나. 인근 현장의 시공방법 조사

3. 본조사

가. 물리탐사(탄성파 탐사, 전기탐사)

나. Boring 및 Sounding

다. 토질 및 암석시험

라. 지하수 조사

마. 성토재료 시험(흙의 다짐, 강도 특성 등)

Ⅲ. 비탈면 구배결정시 유의사항

1. 안정검토

여기서 Fs : 안전율

W : 절편의 중량(t/m)

θ : 경사각(。)

Φ : 내부마찰각(。)

μ : 단위면적당 공극수압(t/m2)

C : 흙의 점착력(t/m2)

L : 절편의 원호길이(m)

위식에서 안전율(Fs)이 1.2이상이면 사면은 안정하다

2. 성토비탈면 : 안정계산에 의해 구배 결정

가. 점착력이 없는 사질토 구배

: 구배 변화부에 침식방지를 위한 배수구 또는 표면피복

나. 2종이상의 재료성토시

- 상부 : 조립재

- 하부 : 세립재

3. 절토비탈면 : 표준구배 적용

가. 풍화가 심한 비탈면 절토(붕적토 등)

: 대규모 절토, 지하수위 저하, 옹벽에 의한 토류벽 설치, 활동방지 말뚝공 등

나. 침식하기 쉬운 비탈면 절토(사질토 등)

: 비탈면 상단과 하단에 배수시설, 소단배수 시설

다. 균열이 많은 암

: 비탈면구배를 완만하게 처리

라. 비탈면이 활동면으로 되는 경우

: 활동면을 고려하여 완만하게 처리

마. 지하수위가 높은 경우

: 지하배수시설, 집수정 설치

Ⅳ. 비탈면 보호공법

1. 비탈면 시공법

2. 붕괴시 대책공법

Ⅴ. 결 론

1. 사면이 불안정하여 붕괴할 경우 재산피해는 물론 인명피해가 예상되는 점을 고려하여

- 설계시에 충분한 사전조사를 통하여 사면안정 검토를 시행하고

비탈면의 구배 결정 및 사면보호공법을 적용해야함은 물론,

- 공용시에도 수시로 법면조사를 통하여 사전에 붕괴를 막고 조기에 대책을 강구하여 재산 및 인명피해가 없도록 하여야 할 것이다.