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문제 정의
- - 본 설계사례는 기존 재래식 단선터널에 근접하여 터널을 건설하는 과업이며 기존 단선터널을 통하여 열차의 운행이 계속 이루어진다 따라서 신설 터널이 근접하여 시공되는 과정에서 발생할 수 있는 기존구조물의 안정성 저해 및 이로 인한 열차 운행 시의 안전성을 고려하여 기존터널의 건전도 평가를 반영한 터널안정성 검토 및 대책공법을 검토하였다
- 본 논문에서는 OOO 인입철도 건설공사 구간 중 O O 인입도로 개설공사로 인한 대절토사면과 기존 터널 사이를 근접 통과하는 구간에 있어 기존 터널의 안정성 확보를 최우선하기 위해 건전도 평가 결과룰 반영한 안정성 검토 수행 및 터널의 안전확보를 위해 검토 . 반영된 사례 분석올 통해 그 내용올 기술하고자 한다
제안 방법
- - 기존터널의 안정성을 확보하기 위해 과업 전 구간에 대해 선대구경 수평발파공법을 적용하여 막장 전방지질도 파악하고 기존터널에 미치는 영향을 최소화하도록 하였으며 시점부 근접구간에 대해서는 Line Drilling을 병용하여 진동과 소음을 허용치 이내로 제어하도록 계획하였다.
- 6.1 발파진동식 결정 및 진동 규제 기준 선정 경험 식에 의한 발파진동식은 현장 여건을 반영하지 못하므로 시추공 시험발파(2개소) 실시후 진동식을 산정하고 인접현장자료와 비교분석 수행하였으며 암석 물성치를 고려하여 발파진동식을 재산출하였다
- 기존터널의 건전도 평가결과 시점부인 6 km 290 지점에서 건조수축에 의한 횡방향 균열들이 다수 군집해있으며, 종점부 6 km 585 ~6 km 665 구간에서는 신설 터널의 개착에 의한 영향 검토를 위하여 3차원 유한소요해석 프로그램인 VisualFEA를 이용한 연속체 해석을 수행하였다
- 따라서 신설터널 시공 중에 발생할 수 있는 기존구조물에 대한 영향올 평가하여 열차의 운행과 사용중인 구조물의 안정성의 확보를 위하여 그림 6과 같이 Basset System올 계획하였다. 유지관리 계측항목으로는 터널 내 열차 운행에 지장이 없도록 기존터널 구간에 라이닝옹력겨L 내공변위겨L 간극수압계 등올 설치하여 향후 신설 터널 굴착 시 기존터널의 변위 및 옹력올 측정하도록 계획하였다
- 본 과업구간의 수치해석 결과 터널의 안정성에는 이상이 없지만 터널 시점부 근접구간과 종점부 민가 인접 구간에서 허용 진동치를 초과하므로 이에 대한 대책 공으로 표 12와 같이 시점부 근접구간에 라인드릴링 및 선대구경 수평심발을 적용하였고 종점부 민가 인접 구간에 대해서는 무진동 암파쇄공법을 적용하여 신설 터널의 굴착으로 인한 영향을 최대한 경감시켰다.
- 본 구간은 근접도 분류상 요주의 범위로 신설 터널에 대한 대책으로 터널의 안정성을 확보하였으며 대책 공은 적용하지 않았다. 그러나 기존터널이나 근접 공사 측의 대책공사가 불충분한 경우, 또는 각각의 제약조건에 의해 대책공사가 곤란한 경우에는 약액주입공법 및 동결공법 등으로 지반의 강도를 강화하기도 하고 재질 그 자체를 개량해서 영향을 경감하는 방법과 지하연속벽공법, 파이프루프공법 등을 이용하여 공사의 영향을 차단하는 방법이 있다.
- 시점부 해석결과 기존터널 측벽부에서 최대지반진동치가 3.6 kine으로 허용치 2.8 kine을 초과하므로 대개 30% 방진효과가 예측되는 라인드릴링을 적용하였으며 진동최소화를 위해 선대구경 수평심발을 병용하였다
- 영향 예측 방법으로 유사시공 실적올 이용한 경험 적방법과 영향예측의 참고가 되는 비슷한 예가 없는 경우 또는 기존 터널에 악영향이 예측되는 경우 해석적 방법에 의한 영향 예측 방법이 있다 본 연구는 건전도 평가보고서를 바탕으로 후자의 방법올 이용하여 기존 터널의 안정성올 검토하였다
- 계획하였다. 유지관리 계측항목으로는 터널 내 열차 운행에 지장이 없도록 기존터널 구간에 라이닝옹력겨L 내공변위겨L 간극수압계 등올 설치하여 향후 신설 터널 굴착 시 기존터널의 변위 및 옹력올 측정하도록 계획하였다
- 종점부 민가 구간은 기존터널 천단부에서 진동치가 3.2 kine으로 라인드릴링 적용으로 진동제어가 가능하지만 민가의 진동치가 2.4 kine으로 허용치 0.3 kine을 과대하게 초과하므로 무진동 암파쇄공법을 적용하였다.
대상 데이터
- 기존터널은 1986년 11월에 준공되었으며 길이 452 m, 높이 7.5 m, 폭 6.9 m의 ASSM 형식의 터널이다.
- 본 구간은 OOO 서측배후철도 구간으로 기존에 재래식 단선 철도터널이 위치하고 있으며 우측으로 서 측 배후도로가 시공 중에 있다. 기존터널과 서 측 배후 도로 사이로 증가되는 교통량의 확보를 위하여 신설 터널이 기존 터널과 약 16〜28 m 이격하여 시공된다.
데이터처리
- 신설터널의 발파에 의한 영향 검토를 위하여 3차원 유한소요해석 프로그램인 VisualFEA를 이용한 발파 동해 석을 수행하였으며 표 9는 신설터널 발파 시 터널시점부 인접구간에 대한 발파영향평가 결과를 보여주고 있다. 시점부 해석결과 기존터널 측벽부에서 최대지반진동치가 3.
성능/효과
- - 기존터널의 건전도 평가 결과를 종합해 볼 때 라이닝의 안정성에서 중요한 종방향 균열이 없고 비파괴 조■사 결과 요구되는 강도를 발휘하고 있어, 구조적 안전성을 충분히 확보하고 있는 것으로 판단된다. 그러나 기존터널에 근접하여 새로운 터널이 시공될 때, 발파 등에 의한 진동의 영향을 받아 구조적 문제가 발생될 수 있으므로 새로운 터널 시공 시에 정밀 계측을 통한 균열폭, 변위량 변화에 대한 세심한 주의를 통한 안전성 확보가 요구된다
- 그림 4에서와 같이 채취한 시료와 드릴링한 구멍에 페놀프탈레인 용액을 뿌려 중성화가 진행된 깊이를 확인한 결과 최대 1 cm 이하로 중성화는 거의 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있었다
- 라이닝의 안정성에서 중요한 종방향 균열이 없고 비파괴 조사 결과 요구되는 강도를 발휘하고 있어, 구조적 안전성올 충분히 확보하고 있는 것으로 판단되며 표 3올 참조하여 C등급으로 판정되었다.
- 6 kgf/cm2^ 허용치 이내로 안정하게 나타났으며 종점부 해석결과 천단침하량 04 mm, 내공변위량 1.2 mm, 라이닝 최대 휨압축응력은 虬7 kgf/cm?로 허용치 이내로 안정하게 나타나 신설터널의 시공에 따른 기존 터널의 안정성에는 이상이 없는 것으로 나타났다.
- 설계기준강도 160 kgf/cn?를 초과한 188〜200 kgf/cm2 강도를 보여주었고 콘크리트 라이닝에서 코어를 채취하여 압축강도를 측정한 결과 또한 178 kg^cm2 로 설계기준강도를 초과하여 콘크리트 라이닝은 강도 측면에서 안전성을 확보하고 있는 것으로 판단된다
- 나타내고 있다. 시점부 해석결과 천단침하량 1.8mm, 내공변위량 3.2 mm, 라이닝 최대 휨압죽응력은 12.6 kgf/cm2^ 허용치 이내로 안정하게 나타났으며 종점부 해석결과 천단침하량 04 mm, 내공변위량 1.2 mm, 라이닝 최대 휨압축응력은 虬7 kgf/cm?로 허용치 이내로 안정하게 나타나 신설터널의 시공에 따른 기존 터널의 안정성에는 이상이 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 철저히 하여야 한다. 또한 근접터널의 시공이 진행되는 동안 기존터널의 구조물변위와 라이닝 응력, 발파진동치 등의 유지관리계측을 실시하여 이상이 발생할 경우는 즉시 대책을 강구하여야 할 것이다.
- kg/n? 모다 작아 염해에 의한 부식은 발생하지 않았올 것으로 평가되 었다 그러나 장기적으로는 비래 염분에 의한 철근 부식이 진행될 가능성이 크므로 향후 이에 대한 적절한 대책이 필요하다고 사료되며, 표 2는 라이닝의 염소이온 분석결과룰 모여준다.
- 본 구간은 기존터널 건전도 평가결과 구조적 안전성 올 충분히 확보하고 있고 근접도를 고려하면 대책 공은 필요하지 않지만 신설터널의 발파 등에 의한 진동의 영향 올 받아 구조적 문제가 발생할 수 있으므로 터널 시공 시에 정밀 계측올 통한 안전성 확보가・ 요구된다.
- 본 설계구간은 기존터널과 신설터널의 위치관계상 병설로 시공되며 표 10과 같이 근접도 분류상 요주의 범위에 속하므로 터널굴착시 현장조사나 영향예측을 통하여 신설터널의 영향이 최소화 되도록 배려하여야 하며 기존 터널의 변형이 현저한 경우에 기존 터널에 대한 대책 또한 강구하여야 한다.
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