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. 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. , 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.

 

. 환기방식의 분류

1. 자연환기방식

터널연장 500m 이하

 

 

2. 기계환기

. 종류식 : 500 ~ 1000m Jet Fan

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

. 횡류식 : 2000m 이상 송기 및 배기 두 Duct 이용

 

3. 장대터널

. 5km 이상 수직갱

. 연직 환기터널 설치 고려

 

. 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. 지형지물지질조건

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. , 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.

 

. 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

 

. 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.

 

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. 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.

 

. 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

 

 

. 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

 

. 터널 갱문설계시 고려사항

1. 갱구위치 선정

. 갱구는 계곡의 수로 등과 교차하지 않도록

. 도로 중심선과 자연지형의 경사면이 직각 교차하는 것이 바람직

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

2. 갱문형식 선정

. 갱구 상단 자연지형 경사면의 완급이 갱문부 설계의 주된 요인

. 갱구부 지형 여건을 기초로 갱문부 설계기준 검토

3. 갱구부 절취 최소화

. 갱구상단부 토피가 3m5m정도 확보되는 지점에 갱구 형성

. 토사부 등은 일정구간 지반보강후 굴착

 

 

. 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

. 갱구가 편토압지형에 위치하고, 옹벽형 갱문구조가 유리한 지형

. Arch 면벽형 적용

 

 

. 결 론

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

. 갱구부 사면이 완경사인 경우 : Bell Mouth 변형

. 갱구부 사면이 급경사인 경우 : Bird Beak

. 토류옹벽 구조가 필요한 경우 : Arch 면벽형

. 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 터널내외측의 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.

 

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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,T,L,부벽식,BOX

- 교각 : 중력식,반중력식,T,L,부벽식,BOX

- 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) T: 전도와 활동에 안전

4) L: 전면에 지장물 있을시 사용,설계시 안전에 유의

5) 부벽식 : 높이 11M 이상에 적용

6) BOX: 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

특징

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

종류

독립기초,연속기초,전면기초,복합기초

2) 말뚝기초

특징

시공이 용이하나 선단지지력 확인 곤란

세굴없고 호박돌,전석층이 없는 곳(, 항타 가능한곳)

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

특징 - 강성크고 무소음

- 모든 지반 적용 가능

- 말뚝선단 슬림처리 및 콘크리트 품질 확인 곤란

적용 - 깊이 15M 이상, 상부 하중 큰곳

- 환경 피해 고려 및 근접 구조물 시공시

 

 

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.DΦ500 - 1500MM 굴착

공내 정수압으로 측벽 붕괴 방지하고 굴착 토사와 물을 함께 배출

시공안전성 보통, 굴착깊이 200M, 접근 시공 가능,경사 불가

 

4) 케이슨 기초

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

 

 

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

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. 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

 

 

. 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

5002,000 kg/cm2의 연암 및 경암에 적용

팽창성지반, 풍화암, 단층대, 파쇄대의 지반에서는 적용불가

R = 150m이상의 곡률을 가진 선형에만 적용가능

2. Breaker에 의한 방법

1) 공법개요 : 백호에 브레커를 정착하여 암석굴착

2) 장점

비석이 적고, 공기가 충분하면 모든 암반에 적용 가능

암석조건에 따라 시공속도가 빠르다.

3) 단점 : 소음, 진동 발생

 

 

3. 유압 잭에 의한 방법

1) 공법개요 : 피스톤압을 이용하여 암석을 파쇄하는 공법

2) 특징

장 점

단 점

- 비석이 적고

- 가스가 없고

- 연속작업이 가능

- 파쇄방향 및 양을 조정 가능하다.

- 시공이 간편하고 시공능률이 좋음

- 안전시공 유리

- 공사비가 고가

- 파쇄 후 마무리면의 보완작업이 필요

 

 

 

 

4. 팽창성 파쇄공법

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

2) 특징

장 점

단 점

- 비석이 적고

- 가스가 발생하지 않고

- 파쇄양호 및 조정가능

- 취급이 간편

- 무소음, 무진동 공법

- 안전시공이 가능

- 도심지 발파에 유리

- 약액을 수입하여야 하며

- 온도에 민감한 반응을 일으킴

- 반응대기시간이 소요되고

- 파쇄 후 마무리 작업이 필요

 

 

 

 

5. 선균열 발파

1) 공법개요 - 화약을 이용한 제어발파

2) 특징

장 점

단 점

- 공기가 짧고

- 공사비가 저렴

- 발파 후 경사면 미관이 좋고

- 발파 후 기존암반에는 균열이 발생되지 않는다.

- 비석이 많음

- 비석에 대한 방호시설이 필요

 

 

 

 

6. 미진동 발파

1) 공법개요 - 화약을 이용한 제어발파

2) 특징

장 점

단 점

- 시공이 간편하고 능률이 양호

- 공사비가 저렴

- 무소음, 무진동

- 민원이 문제되는 곳에 유리

- 비석방호시설이 필요

- 고도의 기술이 필요

 

 

 

 

. 암발파시 소음진동 대책

1. 허용관리 기준치

1) 진동관리 기준치(cm/sec, kine)

건물의 등급

1

2

3

4

분 류

문화재

주택, 아파트

상가

철근콘크리트 빌딩

건물기초의

허용 진동치

0.2

0.5

1.0

1.0 4.0

2) 소음관리

주간 : 70dB, 조석 : 65dB, 심야 : 55dB

 

 

2. 암발파시 진동저감대책

진동제어 발파

- 정밀시공과 계측실시

- 대규모 물량에서 확실한 공기를 보장

- 기후, 계절적인 영향을 받음

차단벽을 이용한

진동저감

- 차단벽의 각이 90°이하인 경우 방진의 효과가 거의 없음

- 단층 차단벽의 경우 지하수가 없어야 하며

- 다층 차단벽의 경우 지하수가 있는 곳에서도 사용 가능

팽창성 파쇄공법

- 우기 및 동절기에는 작업진행이 곤란하다.

- 소음, 비석, 분진, 지반진동이 없다.

- 대규모 굴착작업시에는 사용이 곤란하다.

미진동 파쇄기

- 뇌관에 시차를 줄 수 없으므로 1열 발파에 따른 굴착량의 제한을 받는다.

- 작약 후 폭음과 비산을 막기 위하여 공입구를 시멘트로 진쇄하여야 하므로 13시간정도의 양생시간이 요구된다.

- 고열과 가스압을 이용함으로 균열이 심함 암질에는 발파효율이 저하된다.

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. 개 요

발파의 효율증대를 위해 자유면을 확보할 목적으로 심빼기 발파 실시

 

. 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

 

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. 개 요

발파에 의한 진동제어 및 정밀발파를 위하여 제어발파를 실시한다.

 

. 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

 

. 제어발파의 종류

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

- 쿠션블라스팅(Cushion Blasting) 심빼기 발파

2. 단계발파 - 프리스필팅(Pre-spliting) 심빼기 발파

 

 

. 라인 드릴링(Line Drilling)

1. 원리

1) 굴삭예정선에 직경 5075mm, 직경의 2-4(100300mm) 간격으로 천공하고,

2) 천공면을 자유면으로 작용되도록 폭파하는 공법

3) 라인드릴링공의 바로 내측에 인접하는 폭파공은 라인 드릴링성에서 최소저항선의 5070%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.

 

. 쿠션 블라스팅(Cushion Blasting)

1. 원리

1) 굴삭선상에 300450mm의 간격에 50175mm의 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.

 

 

. 프리스프리팅(Presplitting)

1. 원리

1) 굴삭예정선상에 300450mm의 간격에 50100mm의 직경으로 천공하여

2) 2540mm의 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

 

. 결론

1. 터널 굴착시 여굴(Over Break)을 최소로 하고 안전성경제성시공성 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) 하수도 Tunnel의 발파에서 경제적 단면 확보 가능

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. 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

 

. 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

 

 

. 계측의 분류 및 항목

일 상 계 측(A계측)

대 표 계 측(B계측)

일상 시공관리를 위해 반드시 실시

지반조건에 따라 일상계측에 추가하여야 할 항목

1. 갱내 관찰조사 2. 내공변위 측정

3. 천단침하 측정 4. 락볼트 인발시험

1. 지표, 지중의 침하 측정 2. 지중변위 측정

3. 락볼트의 축력 측정 4. 라이닝 응력 측정

 

 

. 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

 

. 계측항목별 평가사항

계 측 항 목

주요 평가 사항

계측종별

갱내관찰조사

- 막장의 안정성

- 암질, 파쇄대, 변질대등의 지반상태 및 용수상태

- 기 시공구간의 안정성

- 지반 재분류 및 재평가

일상

내공변위 측정

변위량, 변위속도, 변위수렴상황에 의해

- 주변지반의 안정성

- 1차지보 설계, 시공의 타당성

- 콘크리트 라이닝 타설시기 판단

일상

천단 침하 측정

터널의 절대침하량을 측정

- 단면의 변형상태를 파악하고

- 터널천단의 안정성을 판단

일상

락볼트 인발시험

- 적절한 락볼트의 선택

일상

지표지중의 침하측정

터널의 굴착에 따른 지표 및 지중 침하량을 측정

- 굴착이 주변에 미치는 영향을 평가

- 지상에서 굴착영향범위 파악

대표

지중변위 측정

- 주변지반의 이완영역 범위를 판단

- 설계 및 시공성의 타당성을 평가

대표

락볼트의 축력측정

- 락볼트의 보강효과 확인

- 락볼트의 시공 타당성 평가

대표

라이닝 응력측정

터널의 안정성 평가

대표

 

 

. 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

 

. 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

 

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. 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.

 

. 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

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

 

. NATMASSM의 비교

구 분

N A T M

A S S M

지보재의

역 활

Shotcrete

- 굴착면 밀착 이완 방지

- 응력 집중 완화

- 피복 효과

 

 

Rock Bolt

- 내공변위 저항

- Arch 형성 효과

- 전단저항 및 보형성 효과

강지보재

- 낙석방지 및 지반하중지지

 

 

Lining con'c

- 이완하중 지지

 

 

시 공 성

대형장비 사용

여굴량이 적다

변화 단면 시공 용이

막장 안정성 양호

대형장비 사용 곤란

종이 단순하다. 굴진속도

빠르다

변경시공 곤란

- 강지보재, Lining지보

안 전 성

계측실시로 지반거동 파악

용이

- 사전대책강구

지반 이완 미허용으로 지표

침하가 없다.

현장 기술자의 경험에 의한

안전 관리

경 제 성

지보공 규모가 적어 경제적

계측 결과에 따라 시공

구성 및 유지보수면에서

경제

지보재의 규모가 커 비경제적

con'c Lining의 두께 증가

 

 

. 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

구 분

항 목

간 격

일상 계측

(A 계측)

지표 침하 측정

1050m 간격

천단 침하 측정

1050m 간격

내공 변위 측정

1050m 간격

막장 관찰 조사

전연장

Shotcrete 응력측정

1050m 간격

Rock Bolt 인발시험

1050m 간격

정밀 계측

(B 계측)

지중변위 측정

200500m 간격

지중변위 측정

200500m 간격

지하수위 조사

200500m 간격

Rock Bolt 축력측정

200500m 간격

지하수위 측정

200500m 간격

Concrete Lining응력측정

200500m 간격

 

 

 

. 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 : 1shotcrete와 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

. 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. ShotcreteRebound량 감소 대책

4. 설계, 시공자료의 data base화로 기술 개발 효과 등

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