터널 계측 관리

계     측

계측은 일상 계측 (SMS 계측- Standard Measuring Section (A계측))과 대표단면 계측 (MMS 계측- Main Measuring Section (B계측))으로 나누어 진다.
일반적으로 터널 굴착에 따라 SMS 계측이 이루어지나 일정한 빈도내에서 MMS 계측이 수행된다.
단, MMS 계측은 터널의 갱구의 입출구부의 3D 범위내에서 또는 3D 범위와 동일한 토피고를 가지는 지점을 포함하는 것이 일반적이다.

1. 일상 계측

일상계측은 갱내관찰조사, Rock bolt 인발시험,내공변위 측정과 천단침하 측정으로 이루어진다. 내공변위 측정은 터널 내부가 지반의 응력변화에 따라 압축과 인장을 같은 여부를 판단하는 것으로 변위의 방향성을 보 기 위해 대각변위를 추가실시하는 경우도 있다.

내공변위 측정은 장력계를 이용하여 초기값 측정시 가진 장력과 동일한 값의 장력으로 변위값을 측정하게 되며 계측값은 1/100 m/m로 관리한다.

천단침하 측정은 내공변위와 동일하나 초기값은 물론 추후 변위량 관리 시에도 레벨로 측정하여 계측값을 관리하게 된다.

갱내관찰조사는 매 발파시 암질과 절리 방향 등을 관찰하여 굴착에 따 른 단층발생여부, 붕락발생여부 등을 예측하게되나 실지 갱내 관찰조사 에 따른 단층 및 붕락 발생여부 예측은 전문가의 판단을 요구하게 된다.

Rock bolt 인발시험은 록볼트의 정착효과를 확인키위해 실시하는 시험 으로 원지반의 강도, 공벽의 상태, 정착방식등 주위조건에 의해 지배되 므로 사전시험을 통해 인발내력을 설정하여야 하며 설정된 인발내력의 80%에 달하면 합격으로 본다.

2. 대표단면 계측(MMS 계측)

대표단면 계측은 SMS계측을 수행함은 물론 추가로 록볼트 축력, 지중 변위, 숏크리트 응력등을 계측하게 된다.
임고터널의 경우 MMS 계측의 경우 록볼트 축력과 숏크리트 응력, 지중 변위 측정은 자동화 계측을 실시하게 된다.

가) 록볼트 축력
록볼트 축력은 현재 시공중인 록볼트의 길이 및 수량이 적정한지를 파악하는 계측으로 록볼트 축력계의 각 측점별로 지반의 변위를 측정 하여 현 시공중인 록볼트의 길이 범위내에 지반의 변위가 발생하면 현 시공중인 록볼트의 길이가 적정하나 록볼트 길이 범위 밖에서 지 반 변위가 측정되면 록볼트 길이를 연장하여 시공할 필요가 있다. 따 라서 일반적으로 록볼트 축력계는 현시공중인 록볼트 길이의 1.2 ～ 1.5배 이상되는 길이를 시공한다.

나) 지중변위 측정
지중변위 측정은 현 지반의 변위 발생 지점을 파악하는 것으로 지반 변위에 따른 각 지점별 진동현의 떨림을 측정하는 방식(전기식)과 지 중변위계의 길이변위를 다이알게이지로 측정하는 방식(기계식)이 있다.

임고터널의 경우 자동화 계측에 따라 진동현의 떨림에 의한 지중변위 측정하는 방식을 택하고 있으며, 지반거동의 영역의 심도를 판단하여 Rock bole 축력, 내공변위 등과 연관하여 Rock bolt 길이 및 갯수의 적정을 판단하는 자료로 활용한다.

다) 숏크리트 응력 측정
숏크리트 응력측정은 숏크리트 배면에 작용하는 지반변위에 따라 이 변위값이 숏크리트에 미치는 영향을 측정하여 이 값이 숏크리트의 지 보 역할 가능 여부를 측정하고 있다. 일반적으로 숏크리트면의 Tangential 값과 radian 값을 측정하여 숏크리트 두께 방향으로 미치 는 힘과 내공 둘레 방향으로 미치는 힘을 측정하게 되어 있으며, 내공 변위와 종합하여 숏크리트의 타설시기와 두께 등을 판단하는 자료로 활용한다.

3. 관리기준 설정

현재 우리나라의 경우 뚜렷한 계측관리 기준을 설정되어 있지 않은 상 태이므로 일반적으로 서울 지하철과 일본등 서방선진국의 값을 유용하 거나 또한 경험의 의거 관리하고 있으며 각국마다 관리기준이 조금씩의 차이가 있으므로 일반적으로 일정기간의 터널계측관리를 통해 터널별로 관리 기준을 재설정하여 계측관리를 행하는 실정이다.

구 분	일반적 관리 기준	비 고
내공변위	2-3cm	암반의 종류에 따라 관리기준 을 달리하고 있으며 일반적으 로 변위 속도가 3mm/day 시 점부터 주의가 요구됨
천단침하	2-3cm
록볼트 축력	사용록볼트 항복 하중의 80% 값은 상한값으로 설정 관리
지중변위	1-2cm
숏크리트 응력	50kg/㎠	0.4σck (210)=84kg/㎠(설계응력) 이하의 값을 설정 관리

< 관리 기준 설정 표>

4. 주의사항

내공변위측정이나 천단침하 측정은 터널 굴착후 가급적 빠른 시간내 계 측기를 매설하여 지반의 변위를 측정하여야하나 현장작업여건상 숏크리 트 타설에 의한 계측기 매몰과 막장면의 불안정에 의한 매설시 위험 그 리고 발파 비산석에 의한 계측핀의 파손 등을 고려하여 가급적 빠른시 기에 계측기를 매설 하여야하며 또한 계측기는 숏트면에 노출되지 않게 매설하여 차후 발파시 비산석에 의한 파손으로 재설치에 따른 초기값 재설정 등의 문제점이 발생치 않도록 주의하여야 한다.

또한 록볼트 축력계의 경우 숏크리트 타설전 설치해야하는 어려움이 있 으므로 주변의 용수에 주의해야 한다. 주변의 용수가 있을시는 복공응력 의 증가가 없으나 계측기 측정값으로는 계속된 응력 증가가 측정되므로 항시 용수발생에 주의하여야 하며 숏크리트의 밀실한 시공에도 주의하여야 한다.

invalid-file