발파영향 분석에 따른 발파 방법 선정
그를 위한 시험발파 및 계측

영향원(영향권 범위)을 만들어 이해를 돕는다.

지발당 최대 장약량
누두지수
최소저항선
공간격

터널 Lining 하중 및 응력 분포

(변위)

(축력)

(전단력)

(모멘트)

(하중 분담율)
각자 보강이나 부분이 담당하는 하중의 정도
시공 순서나 지반의 성질에 따라 다름.

굴착 직후 굴착면이 50 정도를 가지면
지보재 시공 완료 이후는
지보배가 100, 지반은 0 을 갖는 형태.

(변위-측압계수 그래프)


안정성 검토 : 지보 패턴별 변위(측압계수 고려, 천단/내공), 지보재 부재력 (숏크리트, 록볼트) 를 허용치 이내로 관리.
(하중분담율 고려)

터널 라이닝 : 연약한지반에서는 강성체로 거동하고, 강성지반에서는 연성체로 거동한다.

라이닝은 모멘트가 Governing 상수이기 때문에 F 값의 검토가 중요하다.


Flexibility Ratio (F) 유연성비
-       라이닝 Bending Stiffness 에 의해 결정되는 요소

-       터널 반경이 크면 유연성비가 크다.
-       라이닝 강성이 크면 F 가 작아짐
-       지반 강성이 작으면 F 가 작아짐.
-       Flexible 과 Stiff의 경계를 F=10 으로 구분하며, F>10 이면 Flexible 하다. 지반이 라이닝보다 유연히 움직인다. 연성으로 라이닝에 하중을 줄 수 있게 한다는 의미.
라이닝의 두께나 강성보다는 철근을 많이 삽입하도록 관리.

Compressibility Ration (C)
-       지반의 압축 강성, 라이닝의 Hoop 강성

-       두께가 두꺼우면 작은값, 토사의 경우 1보다 작게 설계

TBM 공법에서 세그먼트 나 NATM 에서의 라이닝

설계 흐름
1) 기하학적 결정 : 선형, 직경, 라이닝 두께, 폭
2) 지반정보
3) 단면
4) TBM 기계 데이터 : 길이, 구속압, 추진압, 그라우팅
5) 재료
6) 하중 : 토압, 수압, 시공하중
7) 모델 : 수학적/경험적/수치해석적
8) 계산 : 축력/모멘트/전단력/처짐/접합

설계하중
1) 주하중 : 토압, 수압, 라이닝 자중, 기타하중

2) 부하중 : 이렉터(erector) 하중, 설치하중, Jack 추진하중, 그라우팅 압력, 시공장비 하중
3) 지진하중 : 응답변위법, 진도법

구조계산
- 세그먼트 휨응력 계산
- 세그먼트 체결볼트 응력 계산
- 키(Key) 세그먼트 연결부 검토 (최상부나 측벽에 마지막에 끼워넣는


세그먼트 크기/연결/두께
1) 1.2m 길이, 1.2m 폭 정도로.
2) 곡률에 따라 다르고, 곡선부는 작게 하는 것이 유리
3) 강재/RC 의 비교
4) 주입공 필요.
5) 교차구조

6) 연결 : 장볼트, 직볼트 곡선볼트
7) Key Segment

8) 방수 : 코킹, 그라우팅, 개스킷(압축/팽창), Swellable Joint
9) 두께 : 8m 단면 기준 약 40cm. 직경의 1/20 정도로 경험적.

국가 건설 기준 센터에 나온 내용을 요약

암반의 초기 응력
- 굴착 전 원지반이 가지고 있는 응력.

터널 굴착방법의 종류
- 전단면/수평/수직분할/선진도갱굴착
- 인력/기계/파쇄/발파
- 기계의 종류 :
무쉴드 : 로드헤더, 그리퍼
쉴드 : 개방형(그리퍼, 추진잭), 밀폐형(이수,토압,혼합)
연암 이하의 경우 지보가 필요한 경우, 밀폐형 필요.
(압으로 막장면을 유지하면서 굴착 필요.)
- 커터의 종류 : 디스크 커터, 커터비트(크롬몰디브덴강, 니켈크롬몰디브덴강+초경합금 용접), 카피커터

터널 구성 : 굴진면(막장면), 굴진구역, 굴착구역, 후방구역

터널 조사의 종류 : 입지환경조사(지형도, 항공사진, 인공위성사진, 주변환경, 지장물, 사토장), 지반조사(노선 선정을 위한 예비조사, 계획 후 설계/시공계획을 위한 본조사, 보완조사), 시공 중 보완조사(문제점 해결을 위함. Face mapping 과 연결)
- 본조사 : 지표지질조사, 지구물리탐사, 시추조사(NX 이중 코아배럴, 노선방향 50~200m, 바닥부계획심도+직경/2 깊이까지, 갱구부는 반드시 포함), 현장시험 (표준관입시험, 현장투수시험, 루전시험, 공내재하시험), 실내시험
- 설계정보 : 토사-통일분류법, 암반-압축강도, 탄성파속도, 변형계수, RQD, 불연속면(간격,상태,방향), 지하수 상태, 초기응력 상태
- RMR=9lnQ+44 or RMR=15logQ+50
- 이에 따라 터널크기, 굴착패턴, 지보패턴 결정.
- 계획의 종류 : 조사계획, 계측계획, 갱구부/작업구 계획, 방수형식계획, 환기계획, 방재설비계획


RQD : NX 규격 이상의 코어로 10cm

응답변위법 : 표층 지반의 전단 진동에 따른 변위를 지반 속에 위치한 터널에 입력하여 터널의 변형과 응력을 산정하는 내진설계방법. 지진 시 지층지반의 변위는 일반적으로 수평변위를 대상으로 함. 응답스펙트럼법, 유한요소 진동모델 법.

인버트 : 터널 단면의 바닥 부분을 통칭. 원형 터널의 경우 바닥부 90도 구간의 원호 부분, 마제형 및 난형 터널의 경우 터널 하반의 바닥 부분을 지칭. 인버트의 형상에 따라 곡선형 인버트와 직선형 인버트로 분류. 라이닝 유무에 따라 폐합형 콘크리트라이닝과 비폐합형 콘크리트라이닝으로 구분.

물리탐사 : 탄성파, 전기비저항, 중력, 자기, 전자, 방사능

환기방식 : 종류식 – 제트팬식, 수직갱 송배기식, 집중배기식, 횡류식

계측
- 지중침하 : 인접지반의 침하를 보기 위해 터널 천장을 기점으로 지표로 갈수록 각 지층의 침하량을 확인.
- 지표침하 : 터널 종단/횡단 방향으로 침하판을 설치하여 상대적 침하량 측정

라이닝에 대하여 특별판

1. 라이닝의 목적 : 굴착면 안정성, 사용자의 심리적 안정감, 차수, 철근 콘크리트 or SFRC, 지보재 부식 방지, 터널 부착물 지지공간 확보
2. 두께 : t = 0.19 C r^0.5. (C : 암석계수, 탄성파속도에 따름)
300mm 보통, 부분적 100~200mm, 단면 크기에 따라 다름.
3. 형식 : 측벽형, 인버트형 (폐합), 원형, 마제형
4. 시공 : Caster 가 부착된 Sliding Form 사용. SFRC (30kg of Steel fiber / m3), Joint 관리
필요에 따라 Geotextile 등 토목 섬유나, HDPE sheet 등 설치 (배수/비배수 터널). 수발공/배수측구 유지여부 결정 필요.
- 전권 : 전단면 일시시공 – 작거나 지반 양호
- 역권 : 상부 -> 하부
- 순권 : 하부 -> 상부 – 지반 불량. 측벽선진도갱
- 가권 : 선행복공. 이완영역 방지
5. Bench cut 의 경우 가 Invert 가 형성되기도 한다.

노후 상수도관의 교체가 화두가 되어 가는 요즘.

품질, 안전, 공기, 공비

노후관 개량이 시급한 상황. (20년 이상)

문제점 : 내부 부식, 단면감소, 파손, 균열, 수질문제, 교체나 보수 시 굴착 문제, 인접 구조물 영향, 침하 등

방식 : 교체, 보수, 갱생, 접합부 보강

갱생 : 다른 방법의 비효율성 대응, 라이닝 활용(에폭시 분사, 밀착 후 경화 등), 퍼징, 피그 런칭, 공기압을 이용한 cleaning (단순 cleaning 과 보강이 복합된 방법)
조사 - 두께, 부식 상태, 조사 필요부분 선정

우선 신재료를 이용한 관내부 관리 개발 필요, 유지관리 필요.