최근 건설되는 터널은 장대화될 뿐만아니라 파쇠대 등의 불량한 지반을 통과하는 사례가 많아지고 있다. 지반 강도가 좋지 않을 때는 터널의 소성변형이 일어나고 때로는 붕락하는 사례도 발생한다. 지금까지의 터널시공방식은 굴착작업이 완료된 후에 라이닝콘크리트를 타설하는 순차적 시공방법이었다. 이 방법은 공사기간이 길고 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 파쇄대나 소성지반에서 굴착후 장기간 방치했을 때, 터널의 안정을 기대하기 어려운 경우도 있다. 이에 따라 양북터널에서는 터널굴착과 라이닝콘크리트를 동시에 시공하여 공사기간 단축은 물론 심한 파쇄대구간에서 터널을 조기에 안정시키기 위해 동시시공을 계획하게 되었다. 동시시공을 위한 사전 검토사항으로서 발파굴착과 동시에 콘크리트를 타설했을 때 발파진동이 라이닝콘크리트의 강도에 미치지 않는 안전한 이격거리를 산출하기 위한 시험을 현장에서 시행하였다. 또한 동시시공을 위한 라이닝폼의 개선과 콘크리트 타설방법 개선, 집진기를 이용한 환기방식의 개선과 설비의 재배치 등을 동시에 시행하였다.
최근 건설되는 터널은 장대화될 뿐만아니라 파쇠대 등의 불량한 지반을 통과하는 사례가 많아지고 있다. 지반 강도가 좋지 않을 때는 터널의 소성변형이 일어나고 때로는 붕락하는 사례도 발생한다. 지금까지의 터널시공방식은 굴착작업이 완료된 후에 라이닝콘크리트를 타설하는 순차적 시공방법이었다. 이 방법은 공사기간이 길고 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 파쇄대나 소성지반에서 굴착후 장기간 방치했을 때, 터널의 안정을 기대하기 어려운 경우도 있다. 이에 따라 양북터널에서는 터널굴착과 라이닝콘크리트를 동시에 시공하여 공사기간 단축은 물론 심한 파쇄대구간에서 터널을 조기에 안정시키기 위해 동시시공을 계획하게 되었다. 동시시공을 위한 사전 검토사항으로서 발파굴착과 동시에 콘크리트를 타설했을 때 발파진동이 라이닝콘크리트의 강도에 미치지 않는 안전한 이격거리를 산출하기 위한 시험을 현장에서 시행하였다. 또한 동시시공을 위한 라이닝폼의 개선과 콘크리트 타설방법 개선, 집진기를 이용한 환기방식의 개선과 설비의 재배치 등을 동시에 시행하였다.
Tunnels that have recently been constructed are characterized by longer length than ever before and furthermore they frequently go through the ground area with poor conditions such as fractured zones. If ground strength is weak, plastic deformation of tunnel occurs, and occasionally a big fall may b...
Tunnels that have recently been constructed are characterized by longer length than ever before and furthermore they frequently go through the ground area with poor conditions such as fractured zones. If ground strength is weak, plastic deformation of tunnel occurs, and occasionally a big fall may be brought about. Up to now, the construction work of tunneling has been executed as a sequential method placing the lining concrete after completion of excavation. Such a method requires a long time and much money to complete the tunnel. It is hard to ensure the stability of tunnel if tunnel is left undone for a long time after excavation in fracture zones or plastic grounds. For this reason, we tried to take simultaneous construction of tunnel excavation and lining concrete in order to not only shorten construction schedule but also stabilize the tunnel at the highly fractures zone as soon as possible. As preliminary consideration for simultaneous construction, in-situ tests are performed to calculate the isolation distance over which blasting vibration does not influence the strength of lining concrete. Improvement of ling form, placing method of concrete, ventilation using a dust collector, together with equipment arrangement, was made to assure the simultaneous construction work.
Tunnels that have recently been constructed are characterized by longer length than ever before and furthermore they frequently go through the ground area with poor conditions such as fractured zones. If ground strength is weak, plastic deformation of tunnel occurs, and occasionally a big fall may be brought about. Up to now, the construction work of tunneling has been executed as a sequential method placing the lining concrete after completion of excavation. Such a method requires a long time and much money to complete the tunnel. It is hard to ensure the stability of tunnel if tunnel is left undone for a long time after excavation in fracture zones or plastic grounds. For this reason, we tried to take simultaneous construction of tunnel excavation and lining concrete in order to not only shorten construction schedule but also stabilize the tunnel at the highly fractures zone as soon as possible. As preliminary consideration for simultaneous construction, in-situ tests are performed to calculate the isolation distance over which blasting vibration does not influence the strength of lining concrete. Improvement of ling form, placing method of concrete, ventilation using a dust collector, together with equipment arrangement, was made to assure the simultaneous construction work.
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문제 정의
터널굴착을 위한 발파와 라이닝콘크리트를 동시에 시공할 때, 양생중인 콘크리트에 미치는 발파진동의 영향과 이에 따른 이격거리를 측정해서, 안전한 라이닝 콘크리트의 시공을 위해당 현장에 적합한 기준을 마련하고자 현장시험을 실시하였다.
가설 설정
1) 터널내의 온도는 외부와는 달리 거의 일정하다.
제안 방법
거푸집의 조기 탈형을 위한 라이닝 콘크리트의 배합설계를 적용하여야 하지만, 여기서는 강도변화를 비교하는 과정이기에 일반구조물용 배합설계를 적용하였다. 배합설계 결과는 Table 3과 같다.
공사계획대로 진행하였다. 또한 숏크리트 타설과 록볼트 등의 지보보강도 공사계획대로 진행하였다. 따라서 발파와 중장비의 통과과정에서 발생하는 진동은 콘크리트의 양생과정에서 타설된 콘크리트에 그대로 전달되 었다.
라이닝콘크리트의 양생방법을 수립하기 위하여 3월 23일~ 29일까지 일주일간 터널내 . 외부의 온도를 측정하였다.
발파원으로부터 계획된 이격거리별로 콘크리트를 타설한 지점에서 진동측정기로 발파진동을 측정하였다.
시험발파는 3회에 걸쳐 시행하였다. 최대지발당 약량은 1, 2회는 1.
일주일간 터널내 . 외부의 온도를 측정하였다. 온도 측정 결과 터널외부는 주간은 약 20℃ 정도이고야간은 약 0℃ 정도이나 터널 내부는 10~12℃로 일정하였다(Fig.
터널내에서 발파지점으로부터 후방으로 일정 거리 (50m,100 m, 150 m, 200 m, 250 m, 300 m, 400 m, 500 m)를 이격하여 굴착된 터널바닥의 공동구 위치에 콘크리트를 타설하고, 막장에서는 발파와 버럭처리 및 지보보강 과정을 평상시대로 진행하였다. 이 과정에서 콘크리트를 타설한 위치에서 발파시 마다 진동을 측정하였고, 일정기간 경과후에 콘크리트의 강도를 시험하여 비교하였다(Fig. 2). 시험은 Fig.
진동과 코아강도의 관계를 추정하기 위해 거리별 진동치와 거리별 코아강도를『코아강도-진동치』로 나타내보았다. Fig.
터널내에 타설한 콘크리트를 양생하는 과정은 터널굴착과 라이닝콘크리트의 동시시공을 모사하기 위하여 콘크리트를 타설하고 난 뒤 터널의 굴착 공정에 따라 발파 굴착을 공사계획대로 진행하였다. 또한 숏크리트 타설과 록볼트 등의 지보보강도 공사계획대로 진행하였다.
반영하였다. 터널내에서 발파지점으로부터 후방으로 일정 거리 (50m,100 m, 150 m, 200 m, 250 m, 300 m, 400 m, 500 m)를 이격하여 굴착된 터널바닥의 공동구 위치에 콘크리트를 타설하고, 막장에서는 발파와 버럭처리 및 지보보강 과정을 평상시대로 진행하였다. 이 과정에서 콘크리트를 타설한 위치에서 발파시 마다 진동을 측정하였고, 일정기간 경과후에 콘크리트의 강도를 시험하여 비교하였다(Fig.
대상 데이터
시험발파는 3회에 걸쳐 시행하였다. 최대지발당 약량은 1, 2회는 1.50kg, 3회는 2.25 蛇을 사용하였으며 시험 발파에 적용한 장약량은 Table 1과 같다.
2) 터널내에서 이격거리 300 m 이상에서 타설한 콘크리트는 발파진동의 영향을 거의 받지 않는다.
3) 코아압축강도로서 비교하면 발파원과 라이닝 콘크리트의 이격거리는 300m 이상이면 기준강도를 발현할 수 있다.
4) 진동치가 4.2 mm/sec 이하이면 기준강도를 발현할 수 있다.
5) 따라서, 진동치와 코아압축강도 모두를 감안하면 발파 원으로부터 라이닝콘크리트의 이격거리는 300 m 이상이면 기준강도를 발현할 수 있다.
3월 23일~29일까지 일주일간 터널내 . 외부의 온도를측정한 결과, 터널외부의 온도는 0~20℃로 변화가 심하였으나, 터널내부의 온도는 lO-lTC 정도로 일정하게 유지되었다. 이는 터널내에서는 온도가 거의 일정함을 보여준다.
코아압축시험 결과 다소의 차이는 발생하였으나 발파 원으로부터 멀어질수록 강도가 증가하였고, 이격거리 300 m 이상에서는 강도가 비슷하게 발현되었다. 이는 300 m 이상에서는 발파진동의 영향이 별로 미치지 않는 것으로 추정된다.
터널 막장에서 발파한 발파진동은 장약량에 따라 진동의 크기가 차이가 나고, 발파원으로부터 거리가 멀어짐에 따라 진동의 크기는 점차 적게 측정되었다. 또한, 이격거리 250m 이상에서는 진동치가 Imm/sec 정도로 거의일정하게 측정되었다.
참고문헌 (7)
일본철도건설공단, 1984, NATM에 있어서 2차복공에 관한 조사연구중간보고서
일본터널기술협회편, 1982, 경암 NATM에 있어서 2차복공의 설계시공에 관한 조사연구보고서
건설성토목연구소, 1981, 터널 지보구조에 관한 연구보고
Fernandez-Delgado, G., Mahar, J. W. and Parker, H. W., 1976, Structural bahavior of thin concrete liners obtained from large scale tests, Shotcrete Concrete, 399-411
Fernandez-Delgado, G., Cording, E. J., Mahar, J. W. and M. L. VAN SINT JAN, 1979, Thin concrete lining in loosening rock, RFTC-1979 Proceedings obtained from large scale tests, Shotcrete Concrete, 399-411
Goodman, R. E., 1976, Methods of geological engineering in discontinuous rocks. Berkeley: West Publishing Company
Ito, T. and M. Hisatake, 1981, Ground pressure acting on arbitrary shaped tunnel lining in visco-elastic ground, Proc. Japan Society of Civil Engrs., 307
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