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1. 개요

교량의 하부 구조는 상부로 부터 전달되는 하중을 안전하게 교대,교각을 통헤서 하부 기초 및 지반에 전달하는 기능을 담담 하므로 안전하고 미적 통일을 갖도록 하여야 한다.

1) 하부구조의 분류

- 교대 : 중력식,반중력식,역T형,L형,부벽식,BOX형

- 교각 : 중력식,반중력식,역T형,L형,부벽식,BOX형

- 기초 - 얕은 기초 : 직접기초

- 깊은 기초 : 말뚝기초,현장타설 말뚝,케이슨 기초

2.교대공

교대는 상부에서 작용하는 하중과 토압에 의한 측압을 받으므로 전도,활동,지지력에 대하여 안전해야 한다.

1) 중력식 : 무근콘크리트로 중량으로 하중을 지지

낮은 높이와 양호한 지반시 사용

2) 반중력식 : 균열 방지 위해 인장측에 철근 배치

3) 역T형 : 전도와 활동에 안전

4) L형 : 전면에 지장물 있을시 사용,설계시 안전에 유의

5) 부벽식 : 높이 11M 이상에 적용

6) BOX형 : 송유관,케이블 같은 지장물 통과시 사용

7) 라멘식

3. 교각공

- 교대 사이에 놓인 구조물로서 상부하중을 기초 및 지반에 전달

- 유수의 방해가 적고 오염에 안전한 형식으로 내구성을 갖은 것이어야 한다.

1) 중력식 : 무근콘크리트로 중량으로 하중을 지지

낮은 높이와 양호한 지반시 사용

2) 반중력식 : 원추형으로 외관이 아름답고 유수저항이 적고,거푸집 설치비 적음

3) 트레슬식 : 깊은 수위에 시공 가능하고 내진성 우수

4) 라멘식

4. 기초공

1) 직접 기초

① 특징

양질의 지지층 심도가 5.0M 이내에 존재시 부등 침하,세굴 영향 없는 곳 사용

② 종류

독립기초,연속기초,전면기초,복합기초

2) 말뚝기초

① 특징

시공이 용이하나 선단지지력 확인 곤란

세굴없고 호박돌,전석층이 없는 곳(즉, 항타 가능한곳)

② 종류

- R.C 말뚝 : N ≤ 15, H= 5 - 10 M, 이음 불가, 균열 위험

- P.C 말뚝 : N ≤ 15, H= 5 - 15 M, 이음 불가, 균열 감소

- 강관 말뚝 : N ≤ 30, H= 15 - 30 M, 이음 가능, 부식 위험

3) 현장타설 말뚝

① 특징 - 강성크고 무소음

- 모든 지반 적용 가능

- 말뚝선단 슬림처리 및 콘크리트 품질 확인 곤란

② 적용 - 깊이 15M 이상, 상부 하중 큰곳

- 환경 피해 고려 및 근접 구조물 시공시

③ 종류

- EARTH DRILL공법

회전식 드릴로 Φ500-1000MM 굴삭후 철근 콘크리트 타설,

공내 측벽 붕괴 방지위해 벤토나이트 사용

굴착깊이 24 - 27M, 접근 시공 곤란,경사시공 불가

- BENOTO 공법

케이싱을 좌우 회전 시키며 하향, 콘크리트 타설하면서 강관 제거

(ALL CASING 공법)

시공 안전성 확실, 굴착깊이 20 - 30M

1.9M까지 접근 시공 가능,경사 12°까지 가능

- R.C.D 공법

R.C.D로 Φ500 - 1500MM 굴착

공내 정수압으로 측벽 붕괴 방지하고 굴착 토사와 물을 함께 배출

시공안전성 보통, 굴착깊이 200M, 접근 시공 가능,경사 불가

4) 케이슨 기초

① 오픈 케이슨 기초

원형,사각형등으로 내부굴착하여 자중 또는 재하중으로 지지층에 정착

- 수심이 깊은 곳 시공 가능

- 지지층 확인 가능

- 수평 저항력 큼

- 경사 조정 어려움

② 공기 케이슨 기초

케이슨 하부에 압축 공기 작업실을 두고 여기에 수압에 상당하는 압축공기를 송기하여 지하수 배제후 작업실 바닥 토사 굴착

- 공기 빠름

- 지지층 확인 가능

- 공사비 고가

- 한계수심 35 - 40M (케이슨병)

5. 결론

- 지질 조건 좋은 교량 : 직접 기초

- 최대 30M 이내에 지지층이 존재하는 교량 : 말뚝 기초

- 하중큰 건물 기초 : 현장 타설 말뚝

- 수심 깊고 하천횡단 장대교량 : 케이슨 기초

1. 개요

도로 계획에 있어 교량의 계획은 인간이 지형 극복을 위한 필수적인 부분으로서 교량 계획시는 기능성,조형미,경제성등을 복합적으로 검토하여 최적 형식을 결정하여야 한다.

교량 상부 형식을 분류하면 크게 철근 콘크리트 교량과 강교로 구분 할수 있으며 지간별 적용 가능한 형식을 살펴 보면 다음과 같다.

2. 상부 형식 분류

1) 철근 콘크리트 교

① 소지간 교량 - 슬래브교 : 15M 이하

- 중공 슬래브교 : 15 - 20M

- 라멘교 : 15M이하

- T형교 : 12 - 24M

② 중지간 교량 - P.C 슬래브교 : 15 - 25M

- P.C BEAM교 : 20 - 50M

- P.C BOX교 : 30 - 60M

- PRE-FLEX교 : 30 - 40M

③ 장지간 교량 - 콘크리트 사장교

- 콘크리트 아치교 : 90 - 130M

2) 강교

- 강교

- 트러스교 : 단순트러스교(60 - 100M),연속트러스교(70 - 300M)

- 아치교 : 70 - 350M

- 라멘교

- 사장교 : 150 - 400M

- 현수교 : 300 -450 M

3. 특징

1) 철근 콘크리트교

- 작은 곡선에 적용 불리

- 가설 공법 다양(ILM,FCM,MSM,PSM 등)

2) 강교

- PC교에 비해 사하중이 적다

- 곡선교 등 적용 범위 넓다

- 유지관리(도장,진동,소음)면에서 불리

- 기초 지반 불량한 곳에서 R.C보다 유리

- 사하중 적어 고교각에 유리

4. 주요 교량 형식 일반 현황

1) P.C BEAM 교

- 원래 상부가 압축,하부가 인장 상태이나 PRE STRESS를 주어 하부를 압축 시

킨다.

- 단면 두께를 줄일수 있다.

- 가격이 저렴하여 가장 많이 이용한다.

2) PRE-FLEX BEAM교

① 순서

- 미리 구부린 고강도 STEEL BEAM에 하중을 재하하고

- 인장부 플랜지에 콘크리트 타설

- 하중 제거(콘크리트에 압축응력 작용)

- 현장 설치후 슬래브 타설

② 특징

- 형고를 줄일수 있어 건축한계 확보 필요한 곳 적용(단면 두께 감소)

- 미관이 양호

- STEEL BEAM과 콘크리트의 접착에 주의

3) P.C BOX교

- 형고/지간 비를 상대적으로 낮추어 중량(사하중) 경감

- 미관 양호하나 비싸다

- 엄격한 품질 관리가 필요

5. PC장대교 가설 공법

1) F.C.M : Dywidag 공법, P ＆ Z공법

2) I.L.M 공법(압출공법)

3) M.S.S 공법(이동식 비계 공법)

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

*출처 : 한국산업인력공단