터널 계측

1.1 터널 계측 관리의 목적 터널구조물도 일반구조물과 같이 건설 후 시간의 경과에 따라 노후하게 되며, 개축 및 인접구간에서의 다른 구조물의 건설로 인해 시공 당시의 역학적 조건과는 상이한 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 발생되면 터널구조물에 필히 어떠한 영향을 미치게 되고, 그 정도에 따라서는 구조적인 안전성에도 영향을 미치게 된다. 터널 계측은 터널 구조물의 시공 중 계측뿐만 아니라 구조물 완공 후에도 지속적으로 수행됨으로써 시간경과와 환경변화에 따른 구조물의 이상 및 변화추이를 파악할 수 있게 하며, 결과분석단계를 거치면 구조물의 안전유무도 판단할 수 있게 한다. 구체적인 계측의 목적을 요약하면 다음과 같다. 지반 거동의 관리 지보공 효과의 확인 안정상태의 확인 근접 구조물의 안전성 확인 장래 공사설계의 자료확보   1.2 계측 위치의 선정 계측위치는 구조물의 구조적, 재료적 취약부나 큰 외력 및 내부응력 변화가 예상되는 곳, 또는 지장물이 근접하여 있거나 주변 지반이 열악한 구간 등을 사전에 조사, 분석하여 선정하는 것이 바람직하나 유지관리 터널의 길이가 500m을 넘는 경우는 이러한 문제 구간 외에 일반구간도 계측에 포함시켜 계측을 수행하여 터널의 전체적인 안전성을 관리해 나가는 것이 바람직하다. 일반적으로 내공변위 측정은 10∼30m에서 이루어지고 특히 간격을 짧게하는 지점으로는 갱구부근 지질이 바뀌는 곳, 시공구분이 바뀌는 곳 흙 피복이 얇은 곳(터널 지름의 2배 정도 이하) 지표가 기울어져 있는 곳 지질상 약한 곳 1.3 계측항목의 선정 일반적으로 터널 계측은 일상 계측과 대표단면 계측으로 대별된다. 일상계측이란 터널의 시공관리를 위하여 반드시 실시하여야 하는 계측을 의미하고, 터널 주변지반의 안정확보와 설계시공의 반영을 위하여 터널 종단방향에 일정한 간격으로 실시한다. 대표단면 계측이란 원지반의 조건에 따라 일상계측에 추가하여 수행되는 계측을 의미한다. ◎계측 A(일상계측) 1) 갱내 관찰 조사 2) 내공변위 측정 3) 천단침하 측정 4) 록볼트 인발 시험 ◎계측 B(대표위치에서의 계측) 1) Shotcrete 응력측정 2) 지중변위 측정 3) 록 볼트 축력측정 일반적으로 시행 되는 터널의 항목은 다음과 같다. 시공 관리를 목적으로 한 경우 계측 항목 선정의 사고방식은 관리의 주체로서 터널 전체를 통해서 정기적으로 실시하는 계측항목과 그 판단의 근거를 얻기 위해서 수시로 실시하는 계측항목으로 나눈다 항 목 명 칭 내 용 측 정 계 기 갱내관찰 갱내관찰조사 막장의 안정성, 지질상황, 용수 기존시공 구간의 상황 클리노미터, 픽해머, 천공속도 내공변위 내공변위 측정 터널벽과의 거리 변화 테이프 내공변위계, 3차원 측량 전단면 내공변위계, 광변형 센선 천단침하 레벨, 3차원 측량 지반의 융기 3차원 측량 지중변위 지중변위 측정 터널갱내에서 측정하는 수평변위, 연직변위 지중변위계 지상 등 갱밖에서 측정하는 수평변위, 연직변위 지중변위계, 층별침하계, 지중수평변위계 지중응력 초기지압측정 지중응력변화측정 간극수압측정 초기지압의 크기, 방향 오버코어링법, 플랫잭법, 수압파쇄법 굴착에 따른 주변 원지반 내 응력변화 응력셀 지중의 간극수압의 상태 간극수압계 버팀부에 작용하는하중 및 응력 록볼트축력측정 숏크리트 응력측정 록볼트 축력 분포, 정착효과 판단 록볼트 축력계 숏크리트에 작용하는 응력 및 시공상태 판단 쇼크리트 응력계 주변에 미치는 영향 지하수위 측정 터널 굴착으로 인한 지하수위의 변화 측정 지하수위계     1.4 측정 결과의 분석 및 활용 터널 계측 결과에 대한 분석은 계측결과를 통하여 터널의 안정성을 파악하고, 필요한 경우 시공에 반영하여 보다 경제적이고 안전한 터널 시공을 도모하는 과정이다. 현재 대부분의 계측 결과 분석은 단편적인 수치의 의미 파악 정도에 그치고 있으나, 계측 결과 분석의 원칙은 계측 결과로부터 터널의 지보재 및 주변 지반에서 발생하는 응력-변형율 거동에 대한 종합적 판단이다. 다음 표는 터널 계측으로 판단되는 항목을 나타낸 것이다. 계 측 항 목 취 득 정 보 갱내관찰조사 막장의 자립성 암질, 단층파쇄대, 습곡 및 변질대 파악 내공변위측정 터널 단면의 변형상태에 의한 변위량, 변위속도, 변위수렴상황, 주변지반의 안정성등을 파악한다. 천단침하측정 터널 천단의 절대침하량을 감시하고 단면의 변형상태 및 터널 천단의 안전성 판다. 지중변위측정 터널 주변 지역의 이완영역 판단 록볼트축력측정 록볼트 축력 및 정착 상태 확인, 지중변위 결과와 함께 이완영역 판단 근거로 활용 숏크리트응력 측정 숏크리트에 작용하는 응력의 확인 및 숏크리트 타설 상태 판단