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Ⅰ. 개 요

1. 도로 터널 안에서는 화재 및 기타사고 발생시 신속하게 터널관리소에 통보하고 조치가 없을시 2차 재해의 위험이 크다. 따라서 방재설비의 설치 계획의 수립이 필요하다.

1. 터널의 방재설비는 도로구분상 지방지역의 자동차 전용도로에 속하는 2차선 터널의 방재설비 설계에 적용함을 원칙으로 한다.

2. 또한 3차선단면 이상의 터널에서도 대단면터널의 조건을 고려하여 방재설비 설계를 준용할 수 있다.

Ⅱ. 방재설비의 종류

1. 소화설비 : 터널안의 자동차 화재를 소화ㆍ제압하기 위한 설비

1) 소화기 : 소규모 화재의 초기 소화 목적

2) 소화전 : 화재에 대한 주체적인 소화설비로 호스연결식이 주종

3) 물 분무설비 : 자동밸브에 의한 원격조작 분무되는 소화 설비

2. 경보설비 : 화재사고 발생을 신속하게 터널관리소에 통보하고 비상경보의 발령 및 구조활동 요청 설비

1) 비상경보설비(비상벨) : 중앙감시실에서 경보발령 화재통보

2) 화재탐지기 : 화재로부터 발생한 열, 연기, 빛등을 감지하여 자동으로 화재발생 위치를 수신반에 알리는 설비

3) 비상 방송설비 : 중앙감시실에서 방송을 통하여 대피 지시하는 설비

3. 피난설비

1) 비상 조명등 : 정전직후 자가발전에 의한 조명확보 시설

2) 유도 표지판 : 터널내 위치 및 입ㆍ출구, 방향, 거리등을 표시하는 시설

4. 소화활동설비

1) 제연설비 : 터널내의 화재연기를 신속히 강제배연하기 위한 송ㆍ배풍기

2) 무선통신 보조설비 : 화재진압시 무선통신이 가능토록한 설비

3) 연결 송수관 설비 : 소방용수 공급을 위한 송ㆍ배수관과 방수구 등

4) 비상 콘센트 설비 : 화재장소의 전원을 공급받을 수 있는 콘센트 설비

5. 통보, 경보설비

1) 비상전화 : 비상시 연락하기 위한 비상전용 전화기

2) 정보표시판 : 비상사태 발생시 터널밖의 주행차량에 진입을 방지하기 위한 시설로 전광식, 자막식, 신호식이 있다.

6. 기타설비

1) 비상용 전원 설비

2) 라디오 수신 설비(AM, FM)

3) 감시용 텔레비젼(CCTV)

4) 대피시설 : 인접터널로의 피난 연락갱, 가압대피실

5) 비상주차대 : 주행에 방해가 되지 않도록 주차시키는 장소

6) 덕트 냉각설비 : 환기용 송ㆍ배기 덕트를 열적손상에서 보호하기 위한 시설

7) 기타 : 가스발생 경보기, 방수벽, 방화벽, 대피소 등

Ⅲ. 방재설비의 설계 및 설치기준

1. 소화설비

1) 소화기

① 소화성능 및 적용범위를 고려하여 적정기층 선정

목재, 가솔린, 전기화재등에 따라 A,B,C 화재용으로 구분

② 터널연장 2,000m 이상시 설치(50m 간격)

2) 옥내 소화전 설비

① 터널연장 1,000m 이상시 설치

② 옆벽 한쪽에 설치(50m 이내)

3) 물 분무시설(살수기)

① 터널연장 4,000m 이상시 설치

② 옆벽 한쪽에 설치(4～5m 간격)

③ 자동분무살수방식 노면 1㎡당 6L/min 이상

④ 설치높이는 차도면 위에서 3.7m 정도

2. 경보설비

1) 비상경보 설비

① 터널연장 500m 이상시 설치

② 소화기나 소화전함에 병설(비상벨 설비)

③ 화재감지 비상방송설비 등

2) 화재 감지기

① 터널연장 2,000m 이상시 설치

② 화재로부터 발생한 열, 연기, 빛등을 감지하는 설비

3) 비상방송 설비

① 터널연장 1,000m 이상시 설치

② 옆벽상부에 설치, 설치간격 50m

3. 피난설비

1) 비상조명등

① 터널연장 200m 이상시 설치

② 정전직후 자가발전에 의한 조명시설 확보(기존조도의 1/2～1/8 확보)

2) 유도 표지판

① 터널연장 1,000m 이상시 설치

② 대피연결갱 및 중간부 설치, 설치간격 200m

4. 소화활동 설비

1) 제연설비 : 터널연장 1,000m 이상시 설치

2) 무선통신 보조설비 : 터널연장 500m 이상시 설치

3) 연결 송수관 설비 : 터널연장 2,000m 이상시 설치

4) 비상 콘센트 : 터널연장 500m 이상시 설치

5. 기타 시설

1) 비상전원설비, 다리오 재방송 설비 : 터널연장 200m 이상시 설치

2) CCTV, 대피시설, 비상주차대 : 터널연장 1,000m 이상시 설치

Ⅳ. 결론

1. 터널내 방재설비의 설치는 도로 터널안에서의 화재 및 기타 사고가 발생했을 때 신속하게 대응하여 2차적인 재해를 미연에 방지하는데 목적이 있다.

2. 따라서 방재설비는 해당 터널의 이용도, 터널의 관리방식, 화재 유관기관의 접근성 정도, 교통방식등을 감안하여 안전하게 설계되어야 하며 초기경보 및 진화등이 매우 중요하며 이를 위한 초기진압설비에 주력하여야 한다.

Ⅰ. 개 요

1. 기계설비에 의한 환기는 일반적으로 터널밖의 신선한 공기를 기계환기력으로 유입시켜 오염공기를 희석하는 것으로

2. 환기방식의 종류는 공기흐름 방향에 따라 종류식, 반횡류식, 횡류식과 같은 기본환기 방식과 조합환기방식으로 분류된다.

3. 환기방식의 특징은 터널의 교통방식에 따라 크게 달라진다. 즉, 일방향 교통에서는 교통환기력을 유효하게 이용할 수 있는 종류식 환기방식이 유리하며, 양방향 교통의 경우에는 교통환기력을 기대할 수 없으므로 횡류방식이나 집중배기방식을 선택하는 것이 유리하다. 따라서 터널의 각종 조건에 따라서 각 방식을 조합하여 설계하여 보다 합리적인 방식을 선택하여야 한다.

Ⅱ. 환기방식의 분류

1. 자연환기방식

터널연장 500m 이하

2. 기계환기

가. 종류식 : 500 ~ 1000m Jet Fan

나. 반횡류식 : 1000 ~ 2000m 송기 또는 배기 한쪽 Duct만 사용

다. 횡류식 : 2000m 이상 송기 및 배기 두 Duct 이용

3. 장대터널

가. 5km 이상 수직갱

나. 연직 환기터널 설치 고려

Ⅲ. 환기방식의 선정

1. 교통조건

1) 교통조건에는 교통방식(일방향교통, 양방향교통), 교통량, 주행속도, 차종구성 등이 있다.

2) 교통방식은 일방향교통터널에서는 교통환기력을 유효하게 이용할 수 있는 종류환기방식이 유리하다.

3) 양방향교통터널에서는 교통 환기력을 기대할 수 없으므로 횡류방식이나 집중배기방식을 선택하는 것이 유리하다.

4) 디젤차 혼입율이 높고 매연에 대한 소요환기량이 Co나 질산화물보다 크고 터널길이가 긴 경우 매연을 제거할 수 있는 전지집진기를 종류환기방식과 조합하는 방식에 대한 검토를 실시해야 한다.

2. 지형ㆍ지물ㆍ지질조건

1) 수직갱과 사갱에서 환기구간을 분할하므로서 보다 경제적인 환기방식을 선정할 수 있다.

3. 환기의 질

1) 터널의 중요도에 따라서 교통조건등의 변동에 영향을 받지 않는 안정성이 높은 환기방식이 요구된다.

2) 일방향 터널일 경우 최대 12m/s이하를 상한기준으로 하며 10m/s를 표준으로 한다. 즉, 10m/s 이상으로 발생되는 터널은 환기방식의 변화에 따른 건설조건 및 건설비, 유지관리비, 방재조건등을 충분히 검토한 후 결정한다.

3) 양방향 교통터널일 때는 8m/s이하를 표준으로 한다.

4. 환경조건

1) 갱구에서 배기가 적은 환기방식을 검토하는 경우, 일방향교통터널에서는 선택배기 종류환기방식과 출구 부근에서 강제배기하는 종류식 적용

2) 양방향교통터널에서는 집중배기 종류환기방식과 송기 반횡류와 수직갱 집중배기를 조합한 환기방식 등이 대상이 된다.

5. 화재시의 환기기 운용

환기시설은 화재 발생시에 배연시설로서 운용되는 수가 있으므로 환기방식 선정단계에서 비상시 안전성에 대해서도 검토해 두어야 한다.

6. 유지관리 : 젯트팬의 경우 일상점검이 곤란

7. 단계건설

환기시설도 단계건설을 실시할 수 있으며 이 경우에는 단계건설을 하기 쉬운 유연한 시스템이 되도록 고려할 필요가 있다. 젯트팬은 터널 개통후 교통량 추이에 따라 단계건설이 쉬운 환기시설이다.

8. 경제성 비교

상기 여러 조건을 충분히 검토한 후 적절한 환기방식에 대해서 공사비, 유지비, 동력비, 유지관리비 등을 경제성을 비교하여 환기방식을 선정한다.

Ⅳ. 환기방식 선정시 고려사항

1. 터널길이, 환기량 산정

2. 교통조건 : 교통방식(일방향, 양방향), 교통량, 주행속도, 차종구성

3. 지형, 지물, 지질조건

4. 자연환기 및 기계환기방식 검토

5. 화재시의 환기기 운용 : 비상시 안전성

6. 환기방식에 의한 환기 Duct 및 연락 Duct 등 환기계 검토

7. 환기기 관련 전기설비및 환기소등 검토

8. 환기운용, 기타사항 검토

Ⅴ. 결 론

1. 터널에는 안전하고 원활한 교통을 확보하기 위해 해당도로의 계획교통량, 설계속도 및 터널길이를 고려하여 환기시설을 설치하여야 한다.

2. 다차로 도로에서는 교통량 추이에 따라 환기시설의 단계건설을 검토하여야 하고, 최종 계획도로 공용시 쾌적한 환경을 조성토록 하여야 한다.

3. 환기시설대상 유해물질의 매연 및 일산화탄소의 설계농도는 설계속도에 따라 80km/hr 이상 → 매연농도 50%, 일산화탄소 농도 100ppm 기준치 이하 확보됨.

Ⅰ. 개 요

1. 갱문의 설계시 원지반 조건, 주변 경관과의 조화, 차량 주행에 주는 영향, 유지관리상의 편의를 고려하여 갱문의 위치, 형식, 구조를 정한다.

2. 특히, 해빙기와 집중호우시 낙석, 눈사태 등의 재해로부터 도로의 안전을 확보할 수 있는 터널 갱문설계를 도모하여야 한다.

3. 본문에서는 갱문부 수해 원인분석, 기존터널 갱문부 문제점 및 개선방안 위주로 기술하고자 한다.

Ⅱ. 갱문부의 수해원인

1. 개념

1) 경제성에 치중하여 갱문부를 짧게하여 주변지형과의 부조화 및 대절토사면 인한 취약성 내포

2) 갱문상단부 완충공간의 협소, 노면상에 낙석 발생

3) 현재의 낙석방지책 또는 파라펫트는 소규모 토석붕괴시에도 대처기능 결핍

4) 면벽형 갱문은 집중호우시 PE관 막힘현상 발생으로 사면유실 초래

Ⅲ. 기존터널 갱문부 문제점

1. 면벽식과 원통절개형으로 획일화

2. 경제성 중시로 갱문 상단부 과다절취 및 환경훼손 과다

3. 개착식터널 복개, 갱문되메우기부 다짐불량

4. 면벽식 갱문의 경우 진입부 중압감 내포

5. 터널 진입부의 Smooth한 유도기능 미흡

Ⅲ. 터널 갱문설계시 고려사항

1. 갱구위치 선정

가. 갱구는 계곡의 수로 등과 교차하지 않도록

나. 도로 중심선과 자연지형의 경사면이 직각 교차하는 것이 바람직

다. 직광위험도 분석을 통항 태양광에 의한 눈부심 영향이 적은 곳에 위치 선정

2. 갱문형식 선정

가. 갱구 상단 자연지형 경사면의 완급이 갱문부 설계의 주된 요인

나. 갱구부 지형 여건을 기초로 갱문부 설계기준 검토

3. 갱구부 절취 최소화

가. 갱구상단부 토피가 3m～5m정도 확보되는 지점에 갱구 형성

나. 토사부 등은 일정구간 지반보강후 굴착

Ⅳ. 갱구 및 갱문부 형식선정

1. 갱구상단의 자연경사면이 완만한 경우 (자연사면 경사도 30°미만)

: Bell Mouth 변형 적용

2. 갱구상단의 자연경사면이 급한 경우 (자연사면 경사도 30°이상)

: Bird Beak 형 적용

3. 기타지형의 경우

가. 갱구가 편토압지형에 위치하고, 옹벽형 갱문구조가 유리한 지형

나. Arch 면벽형 적용

Ⅴ. 결 론

1. 획일적인 면벽형 또는 돌출형 적용을 지양하고 갱문설치조건에 적합한 형식을 선정

가. 갱구부 사면이 완경사인 경우 : Bell Mouth 변형

나. 갱구부 사면이 급경사인 경우 : Bird Beak형

다. 토류옹벽 구조가 필요한 경우 : Arch 면벽형

라. 기타 특수지형 및 지질조건인 경우 : 별도의 갱문형식 검토 적용

2. 산지부와 계곡부 통과시 터널 입출구부에 강풍에 의한 사고가 예상되는 지점에는 파풍벽을 설치한다.

3. 터널 입구부에서 시거 미확보 및 터널내․외측의 명암차이로 사고가 자주 발생(영동고속도로 강릉방향 마석터널)

4. 따라서, 향후 설계시에는 직광위험도 분석을 실시하여 필요한 경우 조도순응시설을 설치하고, 터널 입구부 전방에 횡방향 그루빙을 설치하여 운전자에게 경각심을 주어 안전 운향을 도모하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.

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. 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