기술사 공부하는 자료 공유

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

Ⅰ. 개 요

1. 도로터널 계획 및 설계시는 터널의 위치와 단면 결정을 위해서는 도로의 선형과 기하구조, 계획 교통량 등을 고려해야 하며

2. 특히 터널의 설계시는 경제적, 환경적, 기술적 측면에 대한 충분한 사전조사와 검토를 통해 바람직한 설계가 되도록 해야 한다.

Ⅱ. 터널 설계시 사전 검토사항

1. 기술적 검토 : 현장 조사, 구조 해석, 설계, 계측

2. 경제적 검토 : 대절토 구간에 대한 터널시공 및 개착식 공법 비교 검토

3. 환경적 검토 : 환경영향의 저감방안과 주변과의 조화 검토

Ⅲ. 터널설계 FLOW

Ⅳ. 조사 및 시험

1. 목적 : 지층상태, 암층의 강도평가, FEM 해석자료, 터널단면 및 굴착방법 검토

2. 조사

1) Boring 조사 : 터널의 입출구 및 연약대, 최고정부 등에 시굴하여 지하수위 관측, 공내재하시험, 표준관입시험 등의 조사 병행

2) 탄성파 조사 : 터널지역내 전반적인 암반의 분포상태 파악, 표면 지진파 탐사와 공내 탄성파 검사

3. 시험 : FEM 해석자료로 이용하기 위해 암석의 물리적 성질 규명

1) 토성시험 : 체가름, 입도, 액성 및 소성한계, 비중

2) 물리시험 : 탄성파속도, 일축ㆍ삼축압축강도, 포아슨비, 탄성계수, 내부마찰각(φ)

4. 조사 및 시험에 의한 암의 분류

1) 색, 절리, 균열, 탄성파 속도, 강도에 의한 분류

→ 풍화암, 연암, 보통암, 경암, 극경암

* RQD, RMR, Q-System 활용

2) 계산의 기초자료로 활용

Ⅴ. 터널의 설계

1. 설계 개념

사전 설계, 예비적 설계, 미확정 설계 또는 계측결과에 의한 Feed Back을 전제로 한 설계

2. 설계 방법

1) 경험에 의한 방법

2) 수치해석에 의한 방법

3) FEM 해석에 의한 방법

3. 굴착공법 선정

1) 공법 선정 : 굴착방법 및 지보방법 검토와 경제성ㆍ안정성ㆍ시공성 유지공법 채택

2) 공법의 종류

① 개착식(Open Cut) : 토사 지형에 적합

․H < 20 m

․방수 및 시공관리 철저 및 주변 지형영향 고려

② ASSM(American Steel Support Method) : 굴착과 동시에 강지보공 설치

․대형기계 사용하여 1.5m ～ 2.5m/일 작업

․단순공법

․시공 경험이 많다.

․지질변화가 심한 곳 불리

③ NATM(New Austria Tunneling Method) : 터널의 원지반 지보력을 이용 1차 지보공 설치

․터널 원지반 자체가 터널의 주지보재로 작용

․시공성 우수

․계측관리 중요(계측에 의한 Feed Back으로 안전시공 가능)

․정확한 지질조사

․지질의 변화가 심한 곳 유리하고 연약지반에서 극경암까지 적용

④ TBM(Tunnel Boring Machine) : 전단면 굴착기 이용 원지반 변형없이 막장 자립 유지하면 비발파 작업

․원형 굴착으로 구조적 안정

․장비가격 고가로서 초기 투자비가 크다

4. 계측

1) 목적 : 터널굴착에 따른 주변지반의 거동 파악과 주변구조물 및 각 지보재의 변위와 응력을 알고 지보패턴을 결정하기 위해 실시

Ⅵ. 설계시 고려 사항

1. 터널의 단면

1) 응력ㆍ변형등에 대하여 구조적으로 안정할 것

2) 차량 주행 및 부속설비 설치 공간

3) 유지관리 작업 공간

4) 최근 도로터널에서는 난형 채택

터널단면의 구성요소

2. 지보재 결정

1) 지보재의 크기 결정 : 단면크기, 초기 응력, 암반 물성, 지보재 종류 및 규모

2) Rock Bolt, Shotcrete, Steel Rib, Concrete Lining

3. 굴착 및 발파공법

1) 발파공법 (Smooth Blasting), TBM

2) 전단면, 반단면 분할 굴착 등

4. Lining Concrete

1) ASSM : 주요 지보재

2) NATM : 외력 미고려 설계, 최소두께 30cm이상 유지

5. 시설한계

1) 차량이나 보호자의 교통안전을 보호하기 위한 일정폭과 높위 범위의 공간확보한계

2) 통과높이(4.8m)

6. 방수 및 배수

1) 방수 : 수밀 콘크리트포 시공 및 Sheet 방수

2) 배수 : 내부완전배수, 종단배수 →노측 측구설치, 용수지점 Invert 설치

7. 갱문설계

1) 옹벽식, Bell Mouth식

2) 자연환경 영향 저감, 안전성, 경제성등 고려

8. 환기시설

1) 터널 연장, 교통량, 선형고려 결정

2) 자연환기 : 터널 연장 500m 이하

3) 강재환기 : 종류식, 반횡류식, 횡류식(2,000m 이상)

9. 조명시설

1) 교통상황, 터널의 구조, 부대시설 유지관리등 고려

2) 입구, 출구, 갱내 조명

10. 안전설비

1) 경비초소, 주차장, 비상전화, 소화전 및 각종 안전표지 설치

Ⅶ. 결 론

1. 노선선정 및 선형 설계시부터 터널지점 및 터널을 전제로한 선형을 사전에 고려해야 하며, 시공중 변경은 공기, 공사비, 주변 선형 설계에 큰 차질이 발생 된다.

2. 터널의 굴착방법 선정은 지질조사에 따라 안전하고 경제적인 공법선택이 중요하다.

3. 특히, 근래 장대터널이 늘어남에 따라 화재등의 사고대비를 위해 연직환기터널의 설치가 필요하며 이에 대한 기준정립과 피난갱, 연락갱, 터널내 대피차선 비상연락과 구호체제의 확립이 필요하다.

Ⅰ. 개 요

1. 도로터널은 대절토에의한 환경영향 저감, 주행거리 단축등 긍정적인 효과와 추기공사비 고가, 유지관리비 고가, 운전주행 사고발생등의 가능성등 불리한 점도 있으므로 터널 계획시 터널설치와 회피방법을 충분히 검토후 결정하여야 한다.

2. 터널계획은 터널건설의 목적 및 기능의 적합성, 공사의 안전성 및 시공성, 공법의 적용성을 우선하여 수립하되 건설비 및 유지관리비를 포함하여 경제성이 있도록 하여야 한다.

Ⅱ. 터널 계획시 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. 터널의 계획과정

1) 각종 설계 기준의 작성1. 기본계획

2) 터널의 위치 선정(지형, 지질, 갱구부, 터널 연장, 기준계획)

3) 선형요소의 검토

4) 단면 계획

2. 타당성 검토

1) 경제적 사항 : 비용/편익분석, 대절토 구간에 터널시공 및 개착식공법 검토

2) 기술적 사항 : 현장조사, 구조해석, 설계, 계측등 검토

3) 자연ㆍ환경적 사항 : 환경파괴, 자연과의 조화, 안전성 유지 등 검토

3. 조사 및 시험

1) 입지환경조사 : 터널건설로 영향을 받는 사항에 대한 조사

2) 예비 조사 : 터널건설의 기본계획 및 노선선정

3) 지반조사 및 시험 : 설계 및 시공을 위한 본조사

4. 단면형상 및 굴착공법의 선정

터널의 단면형상 및 굴착공법은 지반조건에 따른 굴착방법 및 경제성 등을 비교 검토하여 선정한다.

5. 터널 굴착공법의 종류

1) 발파굴착공법

① N.A.T.M공법

② 재래식(ASSM)공법

2) 기계굴착공법

① T.B.M공법

② Shield공법

Ⅳ. 결론

1. 터널의 계획시 환경영향 저감과 주행거리가 단축되는 등 긍정적인 효과와 교통사고 위험 등 부정적인 영향을 비교 검토하여야 한다.

2. 그러므로 터널의 계획시에는 터널을 계획하는 대안과 터널을 건설하지 않고 우회도로를 개설하는 대안을 충분히 검토해야 한다.

3. 장대터널이 늘어남에 따라 연직환기 터널(수직갱) 설치 필요 : 이에 대한 기준과 터널굴착방법의 개발이 필요하며 피난갱, 연락갱, 터널내 대피차선, 비상연락시설 등이 필요

*출처 : 한국산업인력공단

*출처 : 한국산업인력공단

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)