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문제 정의
따라서 OO터널에 대해 터널 안정성이 확보되고 공사기간 단축 및 민원 발생 최소화가 가능하며, 시공성 및 경제성이 우수한 굴착공법 선정이 필요함에 따라 이에 대한 대체공법을 중점적으로 검토하였다
후)본고에서는">본 고에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 개발된 급속 카린시안 공법(Rapid Carinthian cut-and-cover tunnelling Method, 급속 반개착 터널공법)의 적용사례에 대해 소개하고자 한다.
후)본절에서는">본 절에서는 급속 반개착 공법의 강지보+숏크리트 아치구조물 시공 후 되메움 시 OO터널 안정성이 충분 히 확보될 수 있도록 강지보(H-형 강지보)의 적정 규격 및 기초부 보강 형식을 검토하였다. 강지보의 설치 간격은
철도터널인 OO터널 저토피 구간 중 가시설 설치 후 개착터널 공법이 적용 계획된 중앙선 도담~영천 복선전철 제O공구 노반신설 기타공사 OO터널 굴착공법을 급속 카린시안공법(RCM, Rapid Carinthian cut– and-cover tunnelling Method)으로 변경 설계한 사례를 소개하고자 한다.
제안 방법
OO터널은 개착공사 중 시도 14호선, OO축협 한우마을 및 OO마을 진입도로가 단절됨에 따라 우회도로 설치 및 주변영향 최소화를 위해 그림 6과 같이 가시설 설치, 구조물 설치, 가시설 철거, 되메우기의 단계별 시공계획을 수립하였다.
8m 로 설정한 상태에서 강지보 적정규격 검토를 수행하였다. 강지보 적정 규격 및 기초부 보강형식을 위한 검토 시, 설계에서 예상할 수 없는 숏크리트의 비균질한 타설조건 및 균열에 의한 지보력 감소를 고려하여 되메움 하중을 강지보가 모두 지지하는 안전측 검토를 수행하고 해석 방법은 하중 조건 특성에 대한 모사가 용이한 빔-스프링 모델을 활용한 구조해석 방법을 적용하였다
후)충분히">충분 히 확보될 수 있도록 강지보(H-형 강지보)의 적정 규격 및 기초부 보강 형식을 검토하였다. 강지보의 설치 간격은 지반조건인 풍화토임을 고려하여 당초 설계 PD-6-1(토사 및 풍화암)의 지보설치간격과 동일하게 0.8m 로 설정한 상태에서 강지보 적정규격 검토를 수행하였다. 강지보
후)터널 내">터널내 굴착이 불필요하여 시공성, 경제성 및 공기단축 효과가 우수한 것으로 판단되었다. 따라서 강지보+숏크리트의 지보력 발휘시간이 짧아 시공성 및 공사기간 단축효과가 우수하고 터널 내에서는 하반굴착만 필요함에 따라 굴착이 용이할 뿐만 아니라 민원을 최소화할 수 있는 급속 반개착 공법을 적용하였다
후)민원이">민원 이 예상됨에 따라 굴착공법 변경이 요구되었다. 따라서, OO터널 시공여건, 지반조건 및 지장물 현황 등을 종합적으로 고려하여 당초 개착터널 공법을 강지보+숏크리트 아치를 적용한 급속 반개착 공법으로 변경계획 하였다.
따라서, 터널 안정성 확보가 가능하고 시공성이 우수하며 공기단축이 가능한 급속 반개착 공법(RCM, Rapid Carinthian cut-and-cover tunnelling Method) 적용 및 시공계획을 수립하였다
또한, 구조해석으로 결정된 강지보 규격 및 기초부 보강형식에 대해 터널 주변지반과 지보재의 상호작용 및 시공단계를 고려할 수 있는 지반-구조물 상호작용을 고려한 연속체 수치해석을 이용하여 적정성을 검증하였다
또한, 평면선형 계획이 시도 14호선, OO축협 및 OO마을 진입로와 교차함에 따라 공사 중 기존 도로 및 사유지 점유를 최소화하기 위해 노선 좌·우측 모두 가시설을 설치하는 것으로 계획되었다.
후)허용응력(210MPa)을">허용 응력(210MPa)을 초과하는 것으로 검토되었다. 반면, H-150의 경우 휨압축응력 및 전단응력 모두 허용응력 이내로 상부 되메움 시 강지보 안정성을 확보하는 것으로 검토되어 이를 설계에 반영하였다. 그러나 H-150 적용 시 강지보 기초부의 경우
본 검토 시 적용된 연직하중과 수평하중은 되메움 하중 높이 2.0m와 H-형 강지보의 종방향 설치간격 0.8m를 고려하여 산정하였다(표 4 및 그림 8).
후)본과 업구간인">본 과업구간인 OO터널은 낮은 토피조건 및 풍화토 이하의 매우 불량한 지반조건을 고려하여 당초 설계 시 가시설 설치 후 개착터널 공법으로 계획되었다.
후)본절에서는">본 절에서는 H-형 강지보의 적정규격을 선정하기 위해 구조검토를 수행하고 허용응력을 만족하는 규격을 선정하였으며 검토 case는 표 5와 같다
성능/효과
OO터널에 대한 굴착공법 검토 결과, 당초 설계 시 계획한 개착터널 공법과 기존의 카린시안 공법에 비해 강지보+숏크리트 아치를 적용한 급속 반개착 공법이 시공성, 경제성 및 공사기간 측면에서 전반적으로 우수한 것으로 판단되었다.
후)강지보+숏 크리트 아치 구조물을 이용한 급속반 개착 공법의 주요 특징을 설명하면, 강지보 및 숏크리트">강지보+숏크리트 아치구조물을 이용한 급속 반개착 공법의 주요 특징을 설명하면, 강지보 및 숏크리트 적용에 따라 시공이 간편하고 지보력 발휘 시간이 짧아 공사기간 단축효과가 매우 우수함에 따라 일반 개착공 법이나 기존 반개착(카린시안) 공법에 비해 민원 발생 최소화가 가능하다. 강지보
과업구간에 대한 내진 안정성 검토 결과 철근 보강을 통한 설계강도가 지진하중으로 인해 발생하는 계수강도 이상으로 충분한 안정성을 확보하는 것으로 검토되었다.
후)가 시설">가시설 설치 후 개착터널로 계획되었다. 그러나 OO터널은 전반적으로 토피 고가 낮고 시추조사 결과 매립층은 지표하 1.8~2.4m의 층후로 분포하고, 풍화토층은 매립층 하부로부터 10.6~16.2m 층후를 나타내며, 풍화암층은 약 2.0m의 층후로 분포하는 것으로 확인되었다. 터널 주변 지반은 전 구간 풍화토 조건이었다.
급속 반개착 공법은 개착공법에 비해 환경훼손 면적이 적고 개착공사 기간이 짧으며 경제성 및 공기단축 효과가 우수한 것으로 검토되었다.
급속 반개착 공법은 개착공법에 비해 환경훼손 면적이 적고 개착공사 기간이 짧으며 경제성 및 공기단축 효과가 우수한 것으로 검토되었다. 또한, 기존의 콘크리트 아치 반개착 공법에 비해 콘크리트 구조물 미설치, 터널 상반 지보재 추가설치 및 터널상반 터널내 굴착이 불필요하여 시공성, 경제성 및 공기단축 효과가 우수한 것으로 판단되었다. 따라서
또한, 당초설계 시 가시설을 이용한 개착터널 공법으로 계획되어 ① 우회도로 설치, ② 좌·우측 가시설 설치, ③ 굴착 및 가시 설 지보재 설치, ④ 굴착 완료 후 구조물 시공, ⑤ 되메움 및 도로 복구의 순서로 구간별 단계 시공됨에 따라 시공공정이 복잡하여 시공성이 불량하고, 공사기간 단축이 곤란하며, 공사 중 극심한 민원이 예상되었다.
후)지보재부재력">지보재 부재력 및 응력은 허용값을 모두 만족하여 터널의 구조적 안정성을 확보하는 것으로 검토되었다. 또한, 시도 14호선 및 현장사무소에 대한 손상도 평가 결과 경미한 것으로 검토되어 주변 지 장물 안정성을 확보하는 것으로 검토되었다.
후)시추 조사">시추조사 결과 표 1과 같이 매립층은 지표 하 1.8~2.4m의 층후로 분포하고, 풍화토층은 매립층 하부로부터 10.6~16.2m 층후를 나타내며, 풍화암층은 약 2.0m의 층후로 분포하는 것으로 확인되었다.
지하수위 측정결과 지하수위는 시추심도 이하로 터널 계획고하 약 6.0~7.0m에 위치하는 것으로 확인되었다.
터널 주변 지반조건 및 주요지장물 현황을 고려한 대표단면에 대해 연속체 수치해석을 통한 변경 굴착계획 적정성 평가 결과, 지보재 부재력 및 응력은 허용값을 모두 만족하여 터널의 구조적 안정성을 확보하는 것으로 검토되었다. 또한, 시도 14호선 및
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
카린시안 터널 굴착 공법이란 무엇인가?
또한 최근 들어 NATM 또는 개착식 터널의 적용이 곤란한 저토피 및 갱구부 구간에 대한 카린시안(반개착) 터널굴착 공법 적용에 대한 관심이 증가되고 있다. 카린시안 터널 굴착 공법은 터널 굴착부 상부 지반조건이 불량 한 저토피 및 성토지반 등의 NATM 굴착 시 지반의 아칭효과를 기대하기 어려운 경우와 같은 지반조건에서의 상부지반 일부를 굴착하여 현장에 적합한 형상(아치형 또는 슬래브 형 등)의 콘크리트 구조물로 원지반과 결속 시공한 다음 굴착부를 되메움하고 터널내부를 굴착하는 방법으로 터널 굴착 시 아칭효과를 발휘하여 상부토압 감소 및 하중 분산이 가능하고 개착터널에 비해 원지반 훼손면적 축소와 시공성이 우수한 공법이다.
OO터널 굴착공법을 급속 카린시안공법으로 변경한 이유는?
OO터널을 전통적인 방식의 가시설 설치 후 개착터널 공법으로 시공할 경우 공사기간이 길고, 공사기간 동 안 OO마을 및 OO축협 한우프라자 진입로와의 시공간섭이 발생됨에 따라, 극심한 공사 중 민원이 예상되었다. 또한, 공사 전용지 매입 등 협의가 지연되어 계획공기보다 약 6개월 이상 착공이 늦어지고 있었고, 조기개통 요구로 OO터널 공사기간 단축이 필요한 상황이었다.
카린시안 터널 굴착 공법의 장점은?
또한 최근 들어 NATM 또는 개착식 터널의 적용이 곤란한 저토피 및 갱구부 구간에 대한 카린시안(반개착) 터널굴착 공법 적용에 대한 관심이 증가되고 있다. 카린시안 터널 굴착 공법은 터널 굴착부 상부 지반조건이 불량 한 저토피 및 성토지반 등의 NATM 굴착 시 지반의 아칭효과를 기대하기 어려운 경우와 같은 지반조건에서의 상부지반 일부를 굴착하여 현장에 적합한 형상(아치형 또는 슬래브 형 등)의 콘크리트 구조물로 원지반과 결속 시공한 다음 굴착부를 되메움하고 터널내부를 굴착하는 방법으로 터널 굴착 시 아칭효과를 발휘하여 상부토압 감소 및 하중 분산이 가능하고 개착터널에 비해 원지반 훼손면적 축소와 시공성이 우수한 공법이다.
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