터널의 설계개념과 안전한 터널시공을 위한 고려사항

목차

1. 서언

2. 터널설계
가. 터널계획개요
나. 지보계획 개념
다. 단면계획시 고려사항
라. 굴착계획
마. 보조공법의 계획
바. 수치해석에 의한 검증사항
사. 콘크리트 라이닝의 기능 및 역할

3. 터널시공의 취약요인
가. 개 요
나. 터널파괴와 관련한 요인
다. 지반조건
라. 굴착방법
마. 유입수
바. 지보재 시공관리
사. 보조공법
아. 터널발파
자. 터널상부의 침하로 인한 주변시설물의 영향
차. 작업대차
카. 기타 숏크리트 배합 및 타설장비관리

4. 결 론
참 고 문 헌

본문내용

rhead cranes
Tilting of high rigid building becomes visible
Considerable cracking of panel and brick walls
Danger of structural damage to general buildings
Safe limit for flexible brick walls, L/H>4
1/750
1/600
1/500
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1/300
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1/250
1/150
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차. 작업대차
지하철, 전력구, 통신구 등의 소규모 터널에서 강재로 제작한 무거운 고정식대차를 사용하여 장약용 천공, 지보설치, 록볼트, 보조공법 등을 시공하는 사례가 많다. 이러한 고정식대차는 작업공간이 고정되어 있어 설계상의 천공각도나 천공홀의 위치를 맞추는데 어려움이 많아 시공부실의 한 요인이 되고 있다. 또한, 운반에 시간이 필요하므로 연약지반 막장에서는 대차운반에 시간이 지체되면 적정시간에 지보를 설치하지 못하므로 터널안정에 위협요인이 될 수가 있다.
따라서, 고정식대차사용은 가급적 사용을 금하고 높낮이를 임의로 조정할 수 있는 가동식 대차활용이 바람직하다. <그림 17>은 대차전용의 장비를 보이고 있다.
<그림 17> 고정식대차 및 가동식대차
카. 기타 숏크리트 배합 및 타설장비관리
숏크리트 배합은 중량배합 원칙이 대체로 잘 시행되고 있으나 간혹 숏크리트 장비의 예비장비 확보, 기습적인 기온강하에 대비한 배합관리에 허점이 들어나는 경우가 있으므로 정기적으로 점검이 요구된다. 굴착상태에서 숏크리트 장비가 고장나면 연약지반터널에서는 막장붕락을 방치하는 결과를 초래하게 되고, 기온이 급격히 떨어지는 경우에도 골재표면수가 얼게되어 숏크리트의 워커빌리티 및 응결시간에 영향을 주게 되므로 취약한 막장에서는 막장이 위험해 질 수 있다.
4. 결 론
터널은 굴착지반이 응력-변형의 변화에 의해 거동하게 되므로 굴착방법, 유입수처리, 지보시공이 적절치 못하면 터널파괴로 진행될 수 있다. 국내 시공은 일반적으로 계측의 활용, 발파굴착, NATM지보재관리, 관련장비 적용등에 취약성을 보이고 있다. 도심지 터널은 지반조건이 취약하고 수많은 교통량, 건물밀집지역, 지하매설물 등이 혼재한 지역에 건설되기 때문에 시공 여건도 취약 요인이 되고 있다. 제2기 서울지하철 사례에서도 많은 노력을 기울였음에도 불구하고 여러번의 터널 붕락사고를 경험하였고 취약한 지반조건의 사전대처 기술력 미흡, 기능인력의 미숙한 대처, 무리한 굴착진행 등이 터널사고의 주요원인으로 지적된 바 있다.
다른 토목구조물에 비하여 터널의 굴착 및 지보설계는 원지반의 특성에 절대적으로 영향을 받기 때문에 설계의 정확성은 습득할 수 있는 지반정보의 정확성과 정보분석 능력에 좌우된다. 그러나 터널설계는 대상구간에 대한 소수의 표본조사자료와 유사시공사례 등을 바탕으로 이루어지기 때문에 설계당시에 지반의 굴착특성, 자립성, 투수성 등을 정확하게 예측하기는 매우 어렵다. 따라서 대부분의 현장에서 터널의 설계조건과 시공조건에는 차이가 발생할 수 밖에 없으며 이는 불충분한 조사수량이 원인이 될 수도 있으나 현재까지 개발된 조사방법의 한계성에도 그 원인이 크다. 따라서 터널의 설계는 교량이나 개착식 지중 구조물과 달리 시공중 조사, 시공 성과의 분석을 전제로 한다.
터널설계에서는 해당구간에 적용될 표준지보패턴과 각각의 지보패턴에 대한 적용조건을 제시하고 있으므로 시공과정에서 지반조건이 설계조건과 상충되지 않는 경우에는 해당조건에 맞는 지보패턴으로의 변경을 검토하여야 한다. 즉 터널설계는 대상구간의 정확한 위치별 지보계획보다는 실제로 발생할 가능성이 있거나 지질학적, 지형적 요인에 의하여 예상되는 다양한 지반조건에 대응할 수 있는 굴착 및 지보에 대한 패턴을 설계하는 패턴대응 설계 개념이 강하다. 또한 보조공법의 적용에 있어서도 설계상에서 기대하는 효과가 충분히 구현될 수 있도록 현장 시험시공, 효과 확인 시험 등을 통하여 설계내용을 보정하여야 한다. 터널설계는 다양한 공정의 시공이 양호하게 이루어졌다는 전제하에 성립되므로 시공시에는 굴착 및 지보 등의 시공 Cycle을 준수하고 지보재 시공관리에 만전을 기해야 설계단계에서 기대하는 터널 안정성을 확보할 수 있다.
참 고 문 헌
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4. 서울시 지하철 건설본부(1996), "지하철건설공사 안전관리편람(Ⅰ)"
5. 서울시 지하철건설본부(1996), "서울특별시 제2기 지하철 구조물 안전진단 연구보고서"
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11. Bieniawski, Z.T.(1989), "Engineering Rock Mass Classification, John Wiley ＆ Sons
12. Hoek, E.＆Brown, E.T(1980), "Underground Excavations in Rock" IMM.

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