. 터널공  개선사례

◦ 터널방수에 대한 문제점 및 해결사례

◦ 터널 천단부 균열발생 예방 사례

◦ 강 섬유 보강 숏크리트 현장배합 사례

◦ 터널 굴착공법 시공 개선사례

◦ 터널환기방식 변경

◦ 터널 방음벽 설치 사례

◦ 와이어 메쉬를 이용한 터널 라이닝 천단부 균열방지

◦ T.S.P를 이용한 지반 탐사

◦ 터널시공의 선진화

Y01A10T3 -터	터널방수에 대한 문제점 및 해결사례

담당 : 보람ENG 책임감리원 강경훈

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 평택-이동간 도로확장 및 포장공사

○ 공사기간 : 1997. 2. 24～2004. 12. 30

○ 사 업 비 : 355,543백만원 (시설비 286,708,용지비 68,835)

○ 사업개요 : 도로확ㆍ포장공사 L=19.976km,B=6차로(26.5m,0+000～8+000)

4차로(18.5m,8+000～19+976),터널분리구간(24m)

토공(절토 2,596,660㎥,성토 3,659,270㎥)

배수공(암거 51개소/2,735m,배수관 214개소/12,858m)

구조물공(22개소/2,690m),터널공(2개소/1,940m)

건축(1식),기계ㆍ전기(1식),가로등(1식)

○ 발 주 처 : 서울지방국토관리청  ○ 시공회사 : 대림산업(주)외 15개사

○ 감리회사 : 보람엔지니어링(주)

○ 설계회사 : 보람엔지니어링(주) 삼안건설기술공사

□ 현황 및 문제점

○ 터널방수공의 부직포 설치시 부자재인 란델을 SHOTCRETE면에 콘크리트못을 이용하여 고정하고 란델위에 방수시트를 열융착시키는 과정에서 수동열풍접합기를 사용함으로서 고열이 란델 외곽까지 전달되어 란델외곽의 부직포 일부가 손상 되는 현상이 발생되었으며, 평균 손상면적은 0.015㎡/1㎡ 임

□ 개선내용

○ 란델부착시 부직포 손상방지를 위해 수동열풍접합기를 사용전 란델주위에 살수를 시행함으로써 부직포의 손상을 방지시킴

□ 결론

○ 시공과정에서 란델과열로 인한 부직포의 손상이 발생하였으나 상기에서와 같이 살수를 시행함으로써 손상을 방지할 수 있었으며 추가로 소요되는 공사비는  없었음

※ 방수재의 특성 및 기능

○ 방수시트 : 차수층으로서 터널내부의 지하수 용출을 차단하여 라이닝 콘크리트 및 터널내부 시설물을 유입수로부터 보호

○  부직포 : 방수시트 내부에서 유입수에 대한 필터층 형성 및 SHOT- CRETE 표면과 방수시트의 접촉으로 인한 시트의 손상을 방지하기 위한 보호층 역할

○ 란    델 : 터널형상에 따라 부직포 및 방수시트를 고정 취부하기 위한 부자재

※ 시공절차

○ SHOTCRETE 면정리 → 용수처리(유도배수관) → 부직포 설치

→ 란델부착(3EA/㎡) → 방수시트 부착 → 방수시트와 란델융착(수동열풍접합기)→ 방수시트 봉합(자동열풍접합기)

Y01A10T3 -터	터널 천단부 균열발생 예방 사례

담당 : 천일기술단 현장대리인 안옥찬

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 일동-영중간 도로확장 및 포장공사

○ 공사기간 : ‘99. 6.23 - ’04. 9. 25

○ 사 업 비 : 88,495백만원 (시설비 : 81,795백만원 , 용지비 : 6,700백만원)

○ 사업개요 : L = 7.11 km, B = 20.0 m, 교량 7개소 / 780m, 터널 1개소 / 1,440m

○ 발 주 처 : 서울지방국토관리청       ○ 시공회사 : 효자건설 외3개사

○ 감리회사 : 천일기술단(주)

○ 설계회사 : (주)천일기술단, 한국종합기술개발공사

□ 현황 및 문제점

○ 터널 굴착시 양측벽부 하단에 발생하는 여굴부는 일반적으로 골재포설(선택층   재등)후 Lining Concrete를 타설하였으나, 골재포설 다짐시 좁은 폭내에서  소형다짐 장비를 이용하여 소요지지력을 확보할수 없고, 압축성 재료를 포설할  경우 0.2～0.3mm의 침하가 발생하므로 Lining 천단부 균열발생 요인이 있음

□ 개선내용

○ 터널 Lining 기초부 여굴을 Lean Concrete를 채워 터널 천단부 균열 발생을 예방하고 시공성 및 구조적 안정성을 확보할 수 있음

□ 결론

○ 터널 발파시 제어 발파의 효율성 향상과 천공장비의 개선 노력, 그리고 계획 굴착선에 근접 발파후 바닥면 정리를 하는등 여굴 발생 최소화를 도모하여야 하며, 부득이 발생한 여굴에 대하여는 라이닝 하부에 폭1.2m로 채움콘크리트를 타설하고, 나머지 부분은 선택재료층을 포설하여 구조적 안정성 확보와 후속공종(철근조립 등)의 시공성을 향상시킬수 있음

Y01A10T3 -터	강 섬유 보강 숏크리트 현장배합 사례

담당 : 평화ENG 책임감리원 신용목

□ 일반현황

○ 공사명 : 남양주시 관내 국도대체 우회도로(사능~호평) 건설공사

○ 공사기간 : '98. 3. 3 ~ '04. 3. 2

○ 사업비 : 120,000 백만원(시설비: 94,000 , 용지비: 26,000)

○ 사업개요: L=6.1km, B=20m

○ 발주처: 서울지방국토관리청

○ 시공회사: ㈜한진중공업, ㈜태영,흥화공업(주)

○ 감리회사: (주)평화엔지니어링

○ 설계회사: (주)대아, (주)한남

□ 현황 및 문제점

○ 콘크리트 생산시 강 섬유의 뭉침 현상으로 SLUMP의 저하 현상이 발생됨

○ 강섬유 뭉침현상으로 숏크리트 타설시 숏크리트 건(GUN) 노즐의 막힘현상이 발생되어 시공성의 저하를 초래함

○ 강 섬유 뭉침 현상으로 강 섬유가 균등하게 분포되지 않아 휨인성계수(등가휨 강도)의 저하가 발생됨

□ 개선내용

○ 현재 터널공사에는 Wire mesh 공법보다 강 섬유보강 공법을 점차적으로 많이   사용되고 있는 실정이나 품질관리 측면에서 강 섬유의 뭉침 현상으로 인한  숏크리트건의 노즐막힘으로 시공성이 저하되고 또한 휨인성계수(등가휨강도) 시험시 시방규정에 미달되는 경향이 있음

○ 위 사항의 원인으로는 여러가지 많은 이유가 있지만 특히 강 섬유가 숏크리트 배합 과정에서 골고루 분산 배합되지 못하므로 이를 개선하기 위하여 1차 분산기 외 2차 분산기(망구조 스크린)를 설치하여 강 섬유가 골고루 분산되게 함

○ 강섬유를 고르게 분산시켜 배합한 결과 숏크리트 건(GUN)의 막힘 현상이 없어져 시공성이 향상되고 품질관리 측면에서는 휨인성 계수(등가휨강도)시험시 시방규정에 적합한 결과를 얻어 품질관리가 용이하게 되었음

□ 결론

○ 당 현장 호평터널 강섬유 보강숏크리트 시공결과 B/P에 2차 분산기(망 구조형 스크린)를 강섬유의 분산효과를 높혀 뭉침 현상을 최대로 줄여 시공시 숏크리트건 노즐의 막힘 현상을 방지하여 시공성 향상

Y01A11T3 -터	터널 굴착공법 시공 개선사례

담당 : 원주지방국토관리청 도로계획과 주사 김광섭

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 말고개(원평지구)선형개량공사

○ 공사기간 : 2000. 5. 15 ～ 2003. 5. 14

○ 사 업 비 : 16,190 백만원 (시설비: 15,890백만원  보상비: 300백만원 )

○ 사업개요 : 연장 2.04km, 도로폭 11.0m

- NATM 터널 1개소( L= 637 M)

- 강상형교 1개소( L= 95 M)

- PSC SLAB1개소( L= 55 M)

○ 발 주 처 : 원주지방국토관리청  ○ 감리회사 : (주)유신코퍼레이션

○ 시공회사 : 코오롱 건설(주)      ○ 설계회사 : 평화 ENG

□ 현황 및 문제점

○ 개요

본 구간은 주변환경에 대한 영향(소음,진동)을 고려하고 발파의 효율을 높이기 위해V-CUT과 BURN-CUT의 장점을 조합한 SUPEX-CUT (분착식 다단발파)로 설계되었으며, 설계시 개착부를 제외한 619M를 굴착 하기위한 공기는 3개조(1일)를 운영하는것으로 10.2 개월이 산출되었음

○ 지반의 조건

말고개터널에 분포하는 편마암은 춘천측 갱구부를 중심으로 호상 흑운모 편마암 (Banded biotitte Gneiss)과 화천측 갱구부 중심으로 마그마 타이트질 흑운모 편마암이 기반암으로 분포하고, 소습곡 구조가 형성되어 대상구조의 연속성이 단절되는 특징을 보이며, 이는 엽리의 발달이 진행되어 엽리가 약선으로 작용할 가능성이 매우 높은 것으로 판단되며, 시간의 경과후 강도저하 및 풍화가 진행되는 열화작용의 가능성이 있음.

또한 중안부의 단층 파쇄대는 N55°E/70°SW의 방향성이 3-4M 간격으로 나타남

□ 개선내용

○ 상기에서 기술한바와 같이 SUPEX-CUT은 환경의 영향 저감과 발파효율 및 안전성의 증대등 발파의 메카니즘에 많은 장점을 가진 발파공법임은 시험시 공결과 확인이 되었으나,

○ 새벽4～5시까지 3개조로 8시간씩 교대로 굴착, 천공, 발파, 버럭처리, 지보설치 등의 반복공사로 인한 휴식시간부족과 안전의식저하로 인해 Cycle time을 단축하여 1일 2개조만 작업을 하여도 그이상의 효과를 낼 수 있는 “장공심발 공법”을 채택하여 현장에 적용시킴

○ 공법의 개략도 (5 type 적용시)

- 심발 및 주변공 천공

◆ 작업순서

1. 주변공은 1.2m 천공을 하고, 심발공은 3.6m를 천공함

2. 천공후 조절발파(control blasting)를 하여 심발 및 주변공을 동시에 발파함

3. 버럭을 처리 함

나. 발파 및 주변공 장전

◆  작 업 순 서

1. 주변공을 1.2m 천공함

2. 천공후 주변공만 발파를 하여 버럭처리 함

다.  주변공 천공 및 주변공발파

◆  작 업 순 서

1. 주변공을 1.2m 천공함

2. 천공후 주변공만 발파를 하고 나면 (가)의 그림처럼 주변공1.2m. 심발 3.6m를 천공하여 반복 작업함

○ Cycle time의 비교

- 4 type의 Cycle time 비교

구분	공 종	설 계 ( TYPE -4 상부)				장공심발선진굴착공법 ( TYPE -4 상부)					비고
		시 간			소요시간		시 간			소요시간
	작 업 준 비	7:00	~	7:10	10		7:00	~	7:10	10
	측 량	7:10	~	7:30	20		7:10	~	7:30	20
	천 공	7:30	~	10:00	150		7:30	~	8:40	1:10	설계 + 심발 및
	장약및 발파	10:00	~	10:55	55		8:40	~	9:30	0:50	중앙부천공/발파
	환 기	10:55	~	11:25	30		9:30	~	10:00	0:30
	버 럭 처 리	11:25	~	13:45	140		10:00	~	12:00	2:00
	부 석 제 거	13:45	~	14:05	20		12:00	~	12:30	0:30
	격자지보설치	14:05	~	15:20	75		12:30	~	13:00	0:30
	측 량	15:20	~	15:40	20		13:00	~	13:20	0:20
	1차 S/C(t=5m/m)	15:40	~	16:15	35		13:20	~	14:00	0:40
	R / B	16:15	~	17:15	60		14:00	~	14:40	0:40
	2차 S/C(t=6m/m)	17:15	~	17:45	30		14:40	~	15:10	0:30
	작 업 준 비	17:45	~	17:55	10		15:10	~	15:20	0:10
	측 량	17:55	~	18:15	20		15:20	~	15:40	0:20
	천 공	18:15	~	20:45	150		15:40	~	16:10	0:30
	장약 및 발파	20:45	~	21:40	55		16:10	~	16:50	0:40	주변공천공/발파
	환 기	21:40	~	22:10	30		16:50	~	17:20	0:30	type-4 (1.5 m)
	버 럭 처 리	22:10	~	0:30	140		17:20	~	18:00	0:40
	부 석 제 거	0:30	~	0:50	20		18:00	~	18:30	0:30
	격자지보설치	0:50	~	2:05	75		18:30	~	19:00	0:30
	측 량	2:05	~	2:25	20		19:00	~	19:20	0:20
	1차 S/C(t=5m/m)	2:25	~	3:00	35		19:20	~	20:00	0:40
	R / B	3:00	~	4:00	60		20:00	~	20:40	0:40
	2차 S/C(t=6m/m)	4:00	~	4:30	30		20:40	~	21:10	0:30
합 계					1,290					850	-440

- 5 type의 Cycle time 비교

구분	공 종	설 계 ( TYPE -5 상부)				장공심발선진굴착공법 ( TYPE -5 상부)					비고
		시간			소요시간		시간			소요시간
	작 업 준 비	7:00	~	7:10	10		7:00	~	7:25	0:25
	측 량	7:10	~	7:30	20		7:25	~	7:45	0:20
	천 공	7:30	~	9:50	140		7:45	~	9:25	1:40
	장약및 발파	9:50	~	10:45	55		9:25	~	10:15	0:50	중앙부천공/발파
	환 기	10:45	~	11:15	30		10:15	~	10:35	0:20
	버 럭 처 리	11:15	~	13:25	130		10:35	~	12:35	2:00
	부 석 제 거	13:25	~	13:45	20		12:35	~	14:05	1:30
	격자지보설치	13:45	~	15:00	75		14:05	~	14:55	0:50
	측 량	15:00	~	15:20	20		14:55	~	15:15	0:20
	1차 S/C(t=5m/m)	15:20	~	15:45	25		15:15	~	15:55	0:40
	R / B	15:45	~	16:45	60		15:55	~	16:35	0:40	주변공천공/발파
	2차 S/C(t=6m/m)	16:45	~	17:20	35		16:35	~	17:05	0:30	type-5(1.2 m)
	3차 S/C(t=5m/m)	17:20	~	17:45	25		17:05	~	17:35	0:30
	작 업 준 비	17:45	~	17:55	10		17:35	~	17:45	0:10
	측 량	17:55	~	18:15	20		17:45	~	18:05	0:20
	천 공	18:15	~	20:35	140		18:05	~	19:40	1:35
	장약 및 발파	20:35	~	21:20	55		19:40	~	20:20	0:40
	환 기	21:20	~	21:50	30		20:20	~	20:40	0:20
	버 럭 처 리	21:50	~	0:00	130		20:40	~	21:05	0:25
	부 석 제 거	0:00	~	0:20	20		21:05	~	21:25	0:20
	격자지보설치	0:20	~	1:35	75		21:25	~	21:55	0:30
	측 량	1:35	~	1:55	20		21:55	~	22:15	0:20
	1차 S/C(t=5m/m)	1:55	~	2:30	35		22:15	~	22:55	0:40
	R / B	2:30	~	3:30	60		22:55	~	23:45	0:50
	2차 S/C(t=6m/m)	3:30	~	4:05	35		23:45	~	0:10	0:25
	3차 S/C(t=5m/m)	4:05	~	4:30	25		0:10	~	0:25	0:15
	작 업 준 비	4:30	~	4:40	10		0:25	~	0:35	0:10
	측 량	4:40	~	5:00	20		0:35	~	0:55	0:20
	천 공	5:00	~	7:20	140		0:55	~	1:35	0:40
	장약 및 발파	7:20	~	8:15	55		1:35	~	2:05	0:30
	환 기	8:15	~	8:45	30		2:05	~	2:25	0:20
	버 럭 처 리	8:45	~	10:55	130		2:25	~	3:30	1:05
	부 석 제 거	10:55	~	11:15	20		3:30	~	3:55	0:25
	격자지보설치	11:15	~	12:30	75		3:55	~	4:40	0:45
	측 량	12:30	~	13:50	20		4:40	~	5:00	0:20
	1차 S/C(t=5m/m)	13:50	~	14:25	35		5:00	~	5:30	0:30
	R / B	14:25	~	15:25	60		5:30	~	6:20	0:50
	2차 S/C(t=6m/m)	15:25	~	15:55	35		6:20	~	6:45	0:25
	3차 S/C(t=5m/m)	15:55	~	16:15	25		6:45	~	7:00	0:15
합 계					1,955					1,440	-515

○ 장공 심발 선진 굴착 공법 시험발파 결과표

구 분	설계 cycle time	장공 심발 선진 굴착공법	절약시간
type 6	-	-	-
type 5	1,955분	1,427분(평균3회)	528
type 4	1,290분	850분	440분
type 3	-	-	-

-  상기시험 발파 결과 cycle time에 현격한 절약시간이 발생하여 터널   굴착 공정이 개략 4개월 정도 단축되었음

○ 화약류 소비량 비교

- 4 Type

구분	품 명		규격	supex - cut 설계			장공심발선진굴착공법			비고
				상반	하반	계	상반	하반	계
4 Type	Dynamite	Φ32	kg	-	-	-	146.25	21.8	168.05
		Φ28	kg	54.6	-	54.6	-	-	-
		Φ36	kg	-	68.5	68.5	-	-	-
	소 계			123.1			168.05			증 44.95
	정밀폭약	Φ22	kg	6.375	3.0	9.375	-	1.0	1.0
		Φ17	kg	5.6	4.0	9.6	16.25	1.6	17.85
	소 계			18.975			18.85			감 0.125
	전기뇌관	MS	EA	9	0	9	27	-	27
		LP	EA	90	40	130	156	40	196
	소 계			139			223			감 84

- 5 Type

구분	품 명		단위	supex -cut(설계)			장공심발선진굴착공법			비고
				상반	하반	계	상반	하반	계
5 Type	Dynamite	Φ28	kg	44.4	21.8	66.2	-	-	-
		Φ32	kg				159	21.8	180.8
	소 계			66.2			180.8
	정밀폭약	Φ17	kg	5.6	1.6	7.2	17	1.6	18.6
		Φ22	kg	4.25	1.0	5.25	16.25	1.0	1.0
	소 계			12.45			19.6
	전기뇌관	MS	EA	9	0	9	27	-	27
		LP	EA	90	40	130	156	40	196
	소 계			139			223

- 굴착량대 화약 소비량 비교

구분	설계 총연장	품명	규격	설 계	시공	비고
				1.5m당	3.0m당
4 Type	190m	Dynamite	kg	15,597	10,638	감 4,959
		정밀폭약	kg	2,404	1,193	감 1,211
		전기뇌관	EA	17,611	14,116	감 3,495
5 Type	110m	Dynamite	kg	6,071	5,532	감 548
		정밀폭약	kg	1,142	600	감 542
		전기뇌관	EA	12,746	6,824	감 5,922

- 상기비교표와 같이 비교로는 오히려 장공 선진심발굴착공법이 소비량이 큰듯하나, 굴진장이 다르므로 단순비교가 어렵고, 비교표와 같이 총연장대 소비량으로 계산하면 많은량의 화약 및 뇌관의 절감 효과가 있음이 확인되었음

□ 공법 특징 비교(장,단점)

구 분	분착식 다단 발파 공법			장공심발 선진공법
Cycle time	관통까지 10.2개월 소요되며 일정에 다소 무리가 있어 촉박한 일정대로 작업추진시 안전사고 발생 우려			1) 약 4개월 단축은 물론이며 cycle time 단축으로 인한 인부들의 휴식기간이 늘어 안전 측면에서도 사고발생 가능성 감소 효과 2) Cycle time 단축에 의한 장비비, 노무비, 관리비 절감 효과
전방 지질 예측	․다음막장 암질 확인 불가			․장공심발 팔파시 다음 막장의 암질 확인가능
화약 및 뇌관수량	구 분		설 계		시 공
	4 Type	다이나마이트	1		0.68
		정밀폭약	1		0.49
		전기뇌관	1		0.80
	5 Type	다이나마이트	1		0.91
		정밀폭약	1		0.53
		전기뇌관	1		0.54

□ 결론

○ 상기 검토서와 같이 현장에서 여러차례 시험발파한 결과 cycle time 측면과 화약 소비량에서 현격한 절감 효과가 있었고 전방 지질에 대한 예측이 미리 가능하여 터널안정 측면에서도 고무적인 공법으로 사료됨

○ 그러나, 아직까지 신공법의 구조적인 해석 결과가 이루어지지 않아 전격적으로 신뢰할수 있는 입장은 아닌 것으로 판단되며, 연약지반 및 파쇄대가 있는 지질 또는 변화가 심한 암석에서는 발파비 패턴 및 장약량 산정시 더욱 주의를 해야할 필요성이 있다고 사료되며, 적용성은 가급적 연암정도 이상의 강도를 지닌 지질에 무리가 없을것으로 판단됨

○ 더욱 정확하고 정밀한 계측이 선결적으로 이루어지고, 체계적인 Know -How가 축적된다면 국가적 사업의 견지에서 볼 때 안전성이나 경제적인 차원에서 상당한 이득을 가져올 수 있을 것으로 사료됨

Y01A14T3 -터	터널환기방식 변경

담당 : (주) 다산이엔씨 이사 양유철

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 법전-소천간 도로개수 및 포장공사

○ 공사기간 : 1995. 4. 18 ～ 2001. 12. 31

○ 사 업 비 : 64,207 백만원(시설비 59,447  용지비 4,760)

○ 사업개요 : - 도로개수 및 포장 : 4.76Km(B=10m)

- 교            량 : L=165m/3개소

- 터            널 : L=1,660m/1개소(상.하행선)

○ 발 주 처 : 부산지방국토관리청    ○ 시공회사 : 극동건설(주)

○ 감리회사 : (주)다산이엔씨        ○ 설계회사 : (주)다산이엔씨

□ 현황 및 문제점

○ 본공사의 노루재터널 환기방식은 당초 터널내 무동력(팬설치 없음) 수직갱을 설치하여, 온도차에 의한 기류이동을 이용하는 자연환기 방식으로 설계되어  있음

○ 수직갱 공사는 산정상 부근내 시굴하여 공사를 시행하여야 함으로 시공의 어려움과 별도의 공사용 임시도로로 인한 자연환경 훼손이 크고 공사비가 과다

○ 터널내 교통량, 환기처리량을 감안하여 현재 국내 도로터널 대부분에 적용  하고있는 강제식(젯트팬) 환기방식으로 변경함

□ 개선내용

○ 당초 설계안에 대한 문제점 검토

- 수직구만 시공하여 환기하는 경우 대면 교통에서는 차량에 의해 발생되는 오염물질의 배출이 차량의 승압력만으로는 어려움

- 터널내 화재시 안전한 피난통로 확보를 위한 배연 풍속을 확보할 수 없어인명 피해가 클수 있음

○ 처리방안

- 교통량 분포 및 환기 신뢰성 측면에서 수직갱 시공을 통한 환기방식보다 강제환기 방식으로 변경하였으며 젯트팬 소요대수는 6대가 필요한 것으로 산정함

○ 시대의 흐름에 따라 환경규제가 강화되고 자동차 엔진의 기술발달과 매연제거장치등의 개발로 오염배출량이 급격히 감소하는 추세이며, 터널 화재발생시에 대비한 방재 시설을 고려한 환기방식 개념으로 검토

○ 공사비 증감대비표

(단위 : 백만원)

구 분	당 초	변 경	증․감	비 고
수 직 갱	4,843	-	△4,843
환기설비	-	1,327	1,327
전기설비	-	1,248	1,248
공 동 구	-	315	315
합 계	4,843	2,890	△1,953

□ 결론

○ 공사비 절감으로 “도로의 구조․시설기준에 관한 규정”에 의해 당초에 계획되어 있지 않은 방재설비(발신기, 비상콘센트, 비상방송, 라디오 재방송SYSTEM, CCTV,전광판, 1,122백만원)를 추가 설치할 수 있었음

○ 환경규제의 강화, 자동차 엔진의 기술발달, 매연제거장치등의 개발로 오염배출량이 급격히 감소하는 추세로, 수직갱 공사는 시공의 어려움과 별도의 공사용 임시도로로 인한 자연환경 훼손이 크고 공사비가 과다하여, 현재 국내 도로터널 대부분에 적용하고 있는 강제식(젯트팬) 환기방식으로 설계시부터 적극적으로 검토하는 것이 타당할것으로 생각됨

○ 환기방식비교

당초 : 수직구에의한 자연환기

변경 : JET-FAN에 의한 강제환기

Y01A14T3 -터	터널 방음벽 설치 사례

담당 : (주)대한건설ENG 전무이사 박권오

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 현동-내서간 도로4차선 축조공사

○ 공사기간 : 1997. 3. 28 ～ 2006. 1. 13

○ 사 업 비 : 145,981백만원(시설비 111,603  용지비 : 34,378)

○ 사업개요 : 도로축조 및 포장 (L=6.36km, B=18.5m)

○ 발 주 처 : 부산지방국토관리청 ○ 시공회사 : 동아건설산업(주)외 13개사

○ 감리회사 : (주)대한건설ENG    ○  설계회사 : (주)대한건설ENG

□ 현황 및 문제점

○ 사회 발전에 따른 생활 수준의 향상으로 쾌적한 생활 환경에 대한 욕구가 급신장되어 공사현장 주변 주민들도 진동, 소음 및 분진등에 대해 직접적인 피해 외에도 간접적인 피해에 대해서도 보상 요구등 민원 야기로 권리를 행사하는 추세임

○ 특히 발파와 관련된 공해는 매우 민감하게 반응하여 건물 이나 가축의 피해와 관계없이 미세한 폭음과 진동의 감지로도 쉽게 집단 민원의 발생 요인이 되는 실정임

○ 조사실태

- 쌀재터널(NATM터널, 상행:L=1420m, 하행:L=1,430m) 굴착을 위한 발파 공사를 시행함에 있어 터널 갱구로부터 최소 400m 인근에 마을과 축사가 산재되어 있어 사전 민원 발생 예방을 위하여 시험 발파를 실시하였으며,

- 초기 터널 굴착을 위한 주간 시험 발파시 발파원에서 가장 인접한 가옥과 축사에서 소음 및 진동을 측정한 결과 62.6～78(dB) 및 0.01～0.07(cm/sec)로 『소음.진동 규제법』소음 기준 (70dB) 및 노동부 고시(94-16호) 진동기준(0.2cm/sec)과 비교하여 소음은 규제치를 약간 상회하였으나 진동은 극히 미미한 것으로 조사됨

- 마을 주민 및 축사 소유주들이 집단 민원을 제기할 조짐이 보여 주간(08:00～18:00)에만 작업토록 하였고, 아울러 별도의 소음 저감 대책을 마련할 필요성이 대두되었음

○ 원인조사

- 발파작업시 민원의 경향은 건물이나 시설물등의 물적 피해보다는 인체의 감응도에 따른 보상 또는 반대 급부의 기대 심리를 물적 피해로 연관시켜서 민원 제기

- 발파 작업이 경험만을 위주로 하는 기능공의 재량에 좌우되어 시행하므로서 발파기술 개발이나 소음 저감 대책 수립이 미흡

□ 개선내용

○ 마을 주민들과의 협의로 일출전, 일몰후 발파를 중지하고 주민 입회하에 계측을 실시하는 등 적극적인 대민 설득 작업 실시

○ 진동은 인체 감지수준 이하의 극히 미미한 상태이므로 소음저감에 대한 대책으로서 이동식 방음벽을 제작 설치하여 발파시 소음을 70dB이하로 줄임으로서 민원 발생 소지를 현저히 줄임

○ 이동식 방음벽의 효과

- 발파작업시 발파원에서부터 터널 입구 방향으로의 순간적인 반발 충격음을 차단 분산시켜 소음 저감 및 인체가 느끼는 불쾌감 감소

- 발파시 발생되는 저주파 발파 풍압으로 인한 건물 및 창문의 진동을 지반 진동으로 오인하여 주된 민원의 대상이 되었으나 이를 감소시켜 민원 발생 소지를 제거

□ 결 론

○ 최근 도로 터널 굴착 현장의 발파로 인근 시설물의 피해와 인체에 미치는 영향등을 최소화 하기 위한 방안으로 이동식 방음벽을 설치함으로써 민원으로 인한 공정지연을 사전에 예방하고, 공사로 인한 주민들의 불편을 최소화하기 위하여 적극적인 소음, 진동 감소대책을 수립 시행하여야 할 것임

Y01A40T3 -터	와이어 메쉬를 이용한 터널 라이닝 천단부 균열방지

담당 : 현대건설(주) 상무 김인섭

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 경부고속철도 제2-2 공구 노반신설 기타공사

○ 공사기간 : 1994. 12. 31 ～ 2001. 9.30

○ 사 업 비 : 286,033백만원(시설비274,892백만원, 용지비 11,141백만원)

○ 사업개요 : 연장 19.7㎞

- 토공 9.9㎞, 교량 8개소(7.7㎞), 터널 2개소(2.1㎞)

○ 발 주 처 : 한국고속철도건설공단

○ 시공회사 : 현대건설, 고려개발, 국제종합건설

○ 감리회사 : DEC, 벽산 ENG

○ 설계회사 : 대우엔지니어링, 우보엔지니어링, 동일기술공사

□ 현황 및 문제점

○ 터널의 시공시 내부 라이닝의 균열은 거의 필연적으로 발생하며, 특히 천단부 종방향 균열이 대부분을 차지하고 있음

일반적으로 내부 라이닝의 균열은 작용하중으로 인한 응력에 의해 발생하는 것보다 건조수축, 온도변화, 변위구속 등의 2차적인 효과에 의하여 주로 발생함. 이러한 2차적인 효과로 인한 콘크리트의 인장응력이 콘크리트의 인장강도와 같아질 때 균열이 발생하며 철근 보강등을 하더라도 균열이 전혀 발생하지 않도록 할 수는 없음. 그렇지만 적절한 보강을 통하여 균열의 폭과 균열의 분포를 통제할 수는 있음

따라서, 경제성과 시공성을 겸비한 시공방안을 마련하기 위하여 시험시공을 실시하여 최적의 균열제어 방안을 찾았음

□ 시험시공 개요

○ 방법

- 복철근, 단철근, 와이어 메쉬 50x50, 와이어 메쉬 100x100, 무근 다섯가지 타입으로 분류하여 시공 후 0.2mm이상 균열 발생을 지속적으로 체크 분석하였음

○ 시험시공 현황(무근 구간의 T/L 라이닝 CON'C 균열제어를 위한 보강)

- T/L 제원

․ 서봉 1 T/L : L=1,670m D=14.00m t=40㎝

․ 서봉 2 T/L : L=  690m D=14.00m t=40㎝

- 시험시공

․ 신축이음 : 갱구부에서 50m 구간 : C.T.C 10m

기               타 : C.T.C 30m

․ 보강방법 : W/M 보강법은 T/L crown부의 Crack Zone(폭7M)에만 설치

① Wire mesh 100x100 m/m

② Wire mesh  50x50  m/m

○ 시험시공 결과

- 1차 균열체크(2000.4)                       (1 Lot : 10m)

보강방법	총수량 (LOT)	시공량 (LOT)	균열발생수량 (LOT)	균열폭 (mm)	균열길이 (m)	비 고
복철근	58	42	0	-	-
단철근	57	56	0	-	-
무근	64	64	33	0.3 ～ 1.2	1 ～ 10	종방향 균 열
와이어매쉬 (100×100)	23	23	3	0.1 ～ 1.0	2.5 ～ 10	〃
와이어매쉬 (50×50)	4	4	0

- 2차 균열체크(2001. 1)                             (1 Lot : 10m)

보강방법	총수량 (LOT)	시공량 (LOT)	균열발생수량 (LOT)	균열폭 (mm)	균열길이 (m)	비 고
복철근	58	58	0	-	-
단철근	57	57	5	-	-
무근	64	64	53	0.3～1.2	5～10	종방향 균 열
와이어매쉬 (100×100)	23	23	13	0.1～1.0	2.5～10	〃
와이어매쉬 (50×50)	4	4	3	0.1～0.3	3.0～10	〃

○ 시험시공 결과분석

- 복철근 구간과 단철근 구간의 경우는 시간 흐름과 무관하게 균열이 발생하지 않음

- 단철근 구간의 경우 일부 구간에서 집중되어 균열이 발생하였으며 원인은 동절기 공사에 따른 시공상의 문제로 파악되며 전체적으로는 균열 제어 효과가 있음으로 판단됨

- 와이어 매쉬 100x100을 사용한 경우 초기에는 3개소만 균열이 발생하였으며, 고품질 확보를 위해서 와이어 매쉬 50x50을 사용하여 시공함. 이 경우 균열이 초기에는 전혀 발생하지 않아 고품질의 결과를 얻었으나 1년 후 점검결과에 따르면 균열의 폭과 길이를 많이 감소 시켰으나 최종적으로 균열을 방지하지는 못함

- 와이어 매쉬의 설치는 균열발생을 완전하게 제어할 수는 없지만 약 35%정도 감소시켜 품질의 향상을 가져올 수 있음

□ 추후 균열저감 방안

○ 균열의 발생은 구조물의 외관상의 문제뿐 아니라 구조적인 안전성이나 내구성 저하의 원인이 될 수 있으므로 여기서는 설계시, 시공중, 시공후 3단계로 구분하여 원인 및 대책을 제시하도록 함

○ 설계 시 고려사항

원 인	대 책
∙지보재 및 배수능력 저하로 외부응력 증가 ∙입. 출구부 콘크리트 라이닝에 온도변화에 따른 신축이음 설치 누락 ∙기초지반 불균질에 따른 부등침하 예상	∙설계시 지반 이완하중, 온도 변화하중, 건조수축 고려 ∙잔류수압 등 외력적용 ∙온도영향을 많이 받는 갱구부에는 5m span (3개), 10m span(3개 이상)을 적용하고 나머지 일반구간은 30m span마다 적용 ∙양호한 지반에 위치하도록 계획 ∙불균질한 기초지반은 Invert 설치, 빈배합 콘크리트 타설

○ 시공 중 고려사항

원 인	대 책
∙천단부 라이닝 배면의 공극발생에 따른 응력집중 ∙과대한 여굴로 인한 응력집중 ∙콘크리트 재료 특성 ∙거푸집의 조기탈형 ∙양생 시 건조수축 및 수화열 ∙철근배근 시 처짐현상 발생으로 인한 피복부족 ∙콘크리트 타설 길이	∙콘크리트 라이닝 상부 배면공극 뒷채움 그라우팅 실시 ∙설계굴착 전열공 도입 - Smooth Blasting 등 제어발파적용 ∙엄격한 재료관리 - 골재원에 대한 알카리 골재반응시험 실시 - 배합시 과다한 단위시멘트 사용방지 ∙fck = 30 kgf/cm^2 이상 도달 후 탈형 ∙노출된 표면이 급속히 냉각되지 않도록 주의 ∙양생제(Curing Compound) 사용, 습윤양생 실시 ∙격자지보 이용 C.T.C 4M 마다 설치 ∙1회 타설길이는 10M를 초과하지 않도록 하며 타설은 연속작업으로 시행

○ 시공 후 고려사항

원 인	대 책
∙배수재 및 배수관등의 기능 저하로 인한 배면 수압 증가	∙간극압계, 복공응력계, 철근온도계 등 영구계측을 실시, 유지관리 시 발생하는 원인에 따라 보강공법 제시

□ 결    론

○ 터널 라이닝의 균열 폭과 위치를 제어하는 것은 외관적인 문제 뿐 아니라 구조물의 구조적인 안전성과 내구성차원에서 중요한 사항으로 이를 가장 경제적이며, 시공성이 좋은 방안을 검토함

○ 당 현장에서 복철근, 단철근, 와이어매쉬-100x100, 와이어매쉬-50x50으로 시공하여 본 결과 복철근과 단철근의 경우 균열이 거의 발생하지 않았으며, 와이어 매쉬를 설치한 경우는 균열이 60%정도로 감소하는 효과가 있었으나 완벽하게 제어할 수는 없는 방법임. 외관조사 초기에는 대부분 균열이 없었으나 시간이 지남에 따라 균열이 발생됨

○ 균열의 제어는 어떤 한가지 사항이 아니므로 위에서 언급한 설계시 고려사항, 시공시 고려사항, 재료상의 고려사항들을 숙지하여 최상의 구조물을 생산하도록 노력함

○ 현재까지의 데이터를 분석한 결과 개선방향으로는 최적의 균열제어를 위해서는 단철근을 D13@400로 천단부 7M에 설치하고 와이어매쉬(50x50)를 병행하는 방법이 좋을 것으로 판단됨

□ 설치도

Y01A40T3 -터	T.S.P를 이용한 지반 탐사

담당 : (주)엘지건설 부장 한성재

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 경부고속철도 제6-5공구 노반신설 기타공사

○ 공사기간 : ‘99. 5. 21 ～ ’02.  7. 20

○ 사 업 비 : 90,233백만원 (시설비 87,637, 용지비 2,596백만원)

○ 사업개요 : 연장 3.6km

- 토공 1.0km, 교량 2개소(0.6km), 터널 1개소(1.0km)

○ 발 주 처 : 한국고속철도건설공단

○ 시 공 사 : LG건설(주)

○ 감리회사 : (주)유신코퍼레이션 + 한국철도기술공사(재)

□ 현황 및 문제점

○ 6-5공구 도덕터널구간중 NATM부의 굴착시 존재할 수 있는 암반의 파쇄대를 예측하거나 이에 대한 사전안전관리에 어려움이 있음

□ 개선내용

○ 도덕터널 종점부에 지질 변화 및 파쇄대를 예상하기 위한 TSP 탐사 실시

○ 탐사 실측치를 바탕으로 미굴착 전방(약150~200M)에 대한 암반을 해석

○ 해석된 자료에 의해 암반의 특성을 파악 시공방법 및 속도 등을 사전 계획

○ 예측된 자료를 통한 작업원들의 안전확보

□ 결 론

○ 시추조사 또는 선진보링에만 의존하던 터널공법은 암반예측에 어려움이 있고 그 예상범위가 8M내외였으나, T.S.P(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 이용한 예측공법을 도입하여 불확실한 암반을 굴착하는 공법에 따르는 어려움을 최소화함. 이로 인해 발파패턴 및 시공속도등의 실질적인 예측자료를 준비하는 효과를 얻을 수 있었으며 예상치 못한 암반의 층리등도 예측 분석하여 작업원들의 안전을  사전에 대비하는 효과를 얻을 수 있었음

Y01A40T3 -터	터널시공의 선진화

담당 : (주)대우건설 이사 양종화

□ 일반현황

○ 공 사 명 : 경부고속철도 제8-1공구 노반신설 기타공사

○ 공사기간 : ‘96. 4.20 ～ ’00. 11.30

○ 사 업 비 : 196,646백만원 (시설비 196,013백만원, 용지비 663백만원)

○ 사업개요 : 연장 11.1km

- 토공 0.4km, 교량 1개소(0.7km), 터널 1개소(10.0km)

○ 발 주 처 : 한국고속철도건설공단

○ 시 공 사 : (주)대우건설, 쌍용건설(주), 성지건설(주), (주)동양고속건설

○ 감리회사 : 대한콘설탄트 + ingerop(프랑스)

□ 현황 및 문제점

○ 재래식 장비를 이용한 굴착방식은 작업효율이 저하됨

○ 산악 장대터널의 특성을 고려하여 기존 장비를 이용한 굴착방식으로는 효율저하로 공정추진에 애로가 많음

□ 개선내용

○ 측량 : Total Station (Geodimeter 486DR), 인공위성측량(GPS)

- Laser Beam을 이용 자동측량기로 무타켓으로 터널내 200m까지 측량 가능

- 고정 Laser Beam 막장투사로 선형 및 굴착정밀도 확보

- 터널내공단면을 정밀측량으로 굴착단면을 최소화

- 인공위성을 이용한 GPS 측량으로 정밀도 확보(1/1,000,000)

○ 선진천공 사전조사 : 선진보링기록장치(FORALIM-Ⅰ)

- 천공장비인 3-Boom 점보드릴에 선진천공기록장치 부착

- 굴착전방의 암반을 20m 길이로 선진천공

- 천공시 속도, 시간, 타격수, 회전수 등을 자동으로 측정기록함으로써 암반의 상대적인 연경도를 파악하며, 천공홀로부터의 용수량 확인으로 용수상황 및 Water Pocket 출현을 사전 예측

○ 천공 : 3-Boom점보드릴(Boomer 353E-1838)

- 자동천공각도조절장치인 TAS 부착, 정밀천공

- 3-Boom 동시 천공으로 천공능률 극대화

- Eagle Type의 Boom으로 전단면 천공 가능

○ 발파 : 다단발파기

- 뇌관 고유지연시간을 2차로 재분배함으로써 발파시간 조절

- 지발당장약량 최소화로 발파진동 저감

○ 버력처리 : Wheel Loader(TORO 501, 7.4㎥), Dump Truck(TORO 40, 40ton)

- 사갱굴착시 -12% 구배에 사용

- 작은 회전반경, 작업능력 극대화

- 배기가스 특수처리(정화장치가 로우더에 설치)로 작업환경 개선

- 특수브레이크 장착으로 경사지 안전운행

○ 숏크리트 : Shotcrete Machine(Spraymec 9140)

- 습식 숏크리트 타설용 로봇식 장비

- 반발율(Rebound) 최소화로 경제성 및 작업환경개선

- 균일한 타설로 품질확보

○ W/M, R/B, 장약 : 유압자동작업대차(Charmec 9900)

- 상하좌우 이동대차로 공기절감

- 고소 안전작업

- 작업환경 개선

□ 결 론

○ 산악 장대터널의 특성을 고려하여 기존 장비를 이용한 굴착방식으로는 효율저하로 공정추진에 애로가 많아 효율적인 장비조합을 거쳐 굴착 시행을 하였으며, 선진화된 터널장비를 조합, 투입함으로써 고품질의 균일하고 정밀한 품질관리를 실현하였음. 또한 최적화된 장비조합으로 굴착공기를 12개월 이상 단축하여 10km에 이르는 장대터널을 안전하게 굴착 완료하였음

재래식 장비조합과 비교

구 분	선진화된 장비조합	재래식 장비조합
특 징	공사기간 단축된다	공사기간이 길어진다
	적은 인원으로 시공성 우수(시공성)	많은 인원이 소요
	사이클타임 단축(시공성)	사이클 타임 길어짐
	고소작업 안전(안정성)	작업대차 불안전
	경비절감 효과(원가절감)	원가가 비싸다
	과학적 품질관리(품질관리)	변동조건이 많아 품질관리 난이
	정밀측량 실현	정밀측량이 어려움