3-Arch터널 시공초기인 1990년대 중반에 시공된 4개소의 3-Arch터널을 대상으로 열화발생여부를 조사하였으며, 그 결과 4개 터널 모두 중앙기둥측 상, 하선 아치부에서 발생형태가 유사한 종방향 균열이 조사되었다. 4개 터널 줄 3개소의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 높고 1개의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 낮아 이 2개군의 시공과정상 차이점을 분석하였으며 비파괴시험 및 정밀육안조사, 지반조건이 취약한 1개의 터널을 대상으로 안전성평가를 실시하여 이러한 열화들의 원인과 이에 따른 안전성여부를 판단하였다. 그 결과 안전성은 확보되었으며 중앙터널 기둥측 상, 하선아치부에 발생한 열화는 중앙터널굴착에 앞서 선시공되는 상, 하선 콘크리트라이닝의 철근배근불량과 이후의 시공단계인 중앙터널 굴착시의 영향이 큰 것으로 분석되었다.
3-Arch터널 시공초기인 1990년대 중반에 시공된 4개소의 3-Arch터널을 대상으로 열화발생여부를 조사하였으며, 그 결과 4개 터널 모두 중앙기둥측 상, 하선 아치부에서 발생형태가 유사한 종방향 균열이 조사되었다. 4개 터널 줄 3개소의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 높고 1개의 터널에서는 종방향 균열의 발생빈도가 낮아 이 2개군의 시공과정상 차이점을 분석하였으며 비파괴시험 및 정밀육안조사, 지반조건이 취약한 1개의 터널을 대상으로 안전성평가를 실시하여 이러한 열화들의 원인과 이에 따른 안전성여부를 판단하였다. 그 결과 안전성은 확보되었으며 중앙터널 기둥측 상, 하선아치부에 발생한 열화는 중앙터널굴착에 앞서 선시공되는 상, 하선 콘크리트라이닝의 철근배근불량과 이후의 시공단계인 중앙터널 굴착시의 영향이 큰 것으로 분석되었다.
This paper studied the cause of the deterioration of the four 3-Arch tunnels built in mid-1990. The common deteriorations of the four 3-Arch tunnels were longitudinal cracks, leakage and efflorescence at the same parts of lining concrete. Three fourths of 3-Arch tunnels, there was high percentage lo...
This paper studied the cause of the deterioration of the four 3-Arch tunnels built in mid-1990. The common deteriorations of the four 3-Arch tunnels were longitudinal cracks, leakage and efflorescence at the same parts of lining concrete. Three fourths of 3-Arch tunnels, there was high percentage longitudinal cracks and a quarter was low frequency about longitudinal cracks. So the material reviewed to find out the differences between two groups in construction process and analysis was conducted such as non-destructive testing, precise visual survey and safety evaluation of one tunnel which had bad ground condition As the result, the tunnels were safety condition and the primary deterioration occurred during the construction process, namely, problems arrangement of rebar and the effects of the blast at middle tunnel.
This paper studied the cause of the deterioration of the four 3-Arch tunnels built in mid-1990. The common deteriorations of the four 3-Arch tunnels were longitudinal cracks, leakage and efflorescence at the same parts of lining concrete. Three fourths of 3-Arch tunnels, there was high percentage longitudinal cracks and a quarter was low frequency about longitudinal cracks. So the material reviewed to find out the differences between two groups in construction process and analysis was conducted such as non-destructive testing, precise visual survey and safety evaluation of one tunnel which had bad ground condition As the result, the tunnels were safety condition and the primary deterioration occurred during the construction process, namely, problems arrangement of rebar and the effects of the blast at middle tunnel.
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제안 방법
3-Arch터널구간 연장은 160 이로 지반조건은 풍화암 지반이며 굴착시 큰 어려움은 없었다 굴착에 따른 주변 지반의 영향을 최소화하기 위해 좌, 우측터널은 Road Header 로 굴착을 했고 중앙터널은 양측터널사이로 Road Header투입공간이 협소하여 발파와 기계굴착을 실시하였다.
범용지빈해석 프로그램 인 MIDAS GTS를 이용하였으며 해석시 지반물성치는 최근시행중인 A터널 인근의 철도시공 현장 자료를 근거로 하였으며 검토는 균열 발생부의 응력이 가장 크게 걸릴 것으로 예상되는 표 1의 시공단계 5~6단계와 최종단계의 콘크리트라이닝응력에 대하여 검토하였다.
본 연구에서는 3-Arch터널 4개소에 대한 정밀 안전진단 결과 구조적균열로 의심이 가는 중앙터널 기둥측 종방향 균열에 대하여 구조안전성평가를 실시하여 안전성을 평가하였고 현장조사 결과와 함께 균열발생 원인을 분석하였다.
비파괴시험은 콘크리트라이닝 강도와 균열깊이 등을 시험하였으며 표 2와 같이 특별한 문제점은 없는 것으로 분석되었다. 다만 균열깊이가 깊은 편이며 철근 피복 두께가 그림 4와 같이 300 mm정도로 설계피복두께 50 mm와 상딩"한 차이를 보여 시공당시 철근배근에 문제가 있었음을 추측할 수 있으며 주철근으로서의 역할이 제한적일 수 있는 상황이다.
이를 통해 공통적인 열화발생유무를 조사하였고 중요한 열화에 대하여 발생원인 분석 및 안전성평가를 실시하였다
준공 후 약11년이 경과된 3-Arch터널 4개소를 대상으로 외관조사와 간단한 비파괴시험을 병행하였다. 이를 통해 공통적인 열화발생유무를 조사하였고 중요한 열화에 대하여 발생원인 분석 및 안전성평가를 실시하였다
대상 데이터
시공과정상 특이점은 좌, 우측터널 콘크리트라 이닝에 손상을 최소화하기 위해 비전기다단식 Excel뇌관을 사용한 것으로 조사되었다.
안전성검토 대상터널은 지반조건이 가장 불리한 A 터널로 선정하였다. 단면상세제원은 그림 7과 표 3 ~표 4 와 같다.
조사대상터널은 개착식공법과 함께 구성된 도심지 철도 정거장으로 각각의 구성연장은 그림 1과 같다.
성능/효과
가. 4개소의 3-Arch터널 현장조사결과 좌, 우측터널과 중앙터널 연결부위의 누수와 백태, 중앙터널 기둥 상단 아치부의 연장이 긴 종방향균열이 공통적으로 조사되었다.
같다. A, B, C터널에서의 각 종방향 균열 면적율이 D터널 종방향 균열 면적율보다 월등히 많이 조사되었다. 또한 종방향 균열 이외의 열화는 일부 횡방향 균열과 누수, 백태로 조사되었다-
A터널의 주된 열화는 사진 1, 그림 3과 걑다 중앙터널 기둥측 아치부에 종 사방향 균열과 누수 및 백태가 조사되었다 특히 중앙터널 기둥측 아치부의 종방향 균열은 전체연장 55 m중에 30.7 m에서 발생하였으며 모두 균열폭이 0.4 mm 이상으로 크다. 전체 12스팬 중에 우측의 9개 스팬에서 균열이 조사되어 시공 중 어떤 일관성이 있는 영향인지.
나. 관련자료, 시공단계와 현장조사 분석결과 중앙 터널 연결 부위의 누수와 백태는 시공단계5단계인 기등과 양측터널의 콘크리트라이닝 시공단계, 시공단겨 16단계인 중앙터널상부 굴착 및 양측터널 강지보설치단계의 방수공정의 어려움과 시공단계7단계인 중잉터널 콘크리트라이닝시공 및 양측터널 강지보 해체과정 중에서 방수지손상과 시공난점이 주된 원인으로 분석된다 이에 대한 대책으로는 A터널의 시공 관련 자료에서 언급한 내용과 함께 중앙터널부위 아치부는 방수지를 절단하지 않고 2중으로 방수지를 시공하거나 방수지를 보호하기위한 동판등을 설치하는 방안도 효과적일 것으로 분석된다.
균열깊이 측정결과 90-206 mm로 분석되었으며 철근 배근 탐사 결과 A터널의 경우와 마찬가지로 철근 피복 두께가 상당히 깊은 것으로 분석되었다
기둥상단 거더측면, 균열면 하부, 균열면에서 피복 두께를 측정한 결과 그림 5와 깉이 49~73 mm, 130-160 mm, 230 mm로 점차 깊어져서 아치부 철근과 기둥부철근시공이 미흡하거나 콘크리트 타설시 유동이 있었던 것으로 분석된다.
본 연구에서 초기에 시공된 3-Arch터널을 선정하여 점검한 결과 공통적인 열화현상이 조사되었는데 대표적인 열화가 중앙터널 기둥측 기하학적인 형상과 배수 시스템 시공어려움에 의한 누수, 백태가 조사되었고 역시 중앙터널 기둥측 상단 아치부에 균열폭이 크고 연장이긴 종방향 균열이 조사되었다.
시공시 작용하는 일시하중 중 인접구조물에 영향을 미치는 가장 큰 요인은 중앙터널 굴착시 혹은 발파의 영향이며 이러한 영향으로부터 기 시공된 콘크리트라 이닝을 보호하기 위한 방안으로는 소형화된 브레이커 등으로 기계굴착을 하거나 정밀제어발파, 굴진장을 준수하는 것이 효과적일 것으로 분석된다.
실제 종방향 균열 발생부위 주변의 철근배근 탐사 결과 주철근의 깊이가 매우 불규칙적으로 조사되어 시공 중 일시적으로 발생히는 중앙터널 굴착에 의한 영향을 부담하기에는 단면내력이 부족했을 것으로 분석된다.
안전성 검토시는 A터널과 B터널의 균열발생부위 철근 배근 탐사 결과 주철근의 피복두께가 230 ~300 mm로 인장철근으로서 의 역할이 제한적이므로 무근 콘크리트라 이닝으로 검토를 하였고 전단응력을 참고할 경우엔 전단 철근을 감안하여 분석하였다
일부개소 중앙터널 기둥측의 종방향 균열은 사진 5와 같이 승강장방향의 아치부위를 기준으로 주입보수가 실시된 곳과 미 실시된 곳이 조사되었으며 근접확인 조사 결과 보수부에서는 재균열이 조사되지 않았다.
콘크리트라이닝에 가장 큰 응력이 발생할 것으로 예상되는 시공단계인 5~7단계의 콘크리트라이닝 휨응력을 검토한 결과 안전성에 영향은 없는 것으로 분석되며 전단응력을 검토한 결과 양측 기둥상단 일부에서 최대값을 기록하며 허용전단응력을 약간 상회하지만 전단 철근을 고려한다면 허용범위이므로 현재 상태에서는 안전성을 확보하고 있는 것으로 분석된다. 그러므로 균열의 발생은 시공당시 일시적 하중에 의한 것으로 판단된다.
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