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터널공사지침서

1. 적용범위 및 목적

본 장은 시공에 관한 절차와 재료의 공급, 저장, 취급 등을 문서화하여 체계적인 품질관리를 하는데 그 목적이 있다.

2. 책임과 권한

2.1 현장소장

현장전체의 작업 및 터널공사의 구체적인 계획을 수립한다.

2.2 공사과장

터널공사의 진행과정을 관리, 감독, 검사하는 책임이 있다.

2.3 품질담당

각종 자재 및 완성품의 품질검사를 하는데 그 목적이 있다.

3. 작업지침 및 절차

3.1. 공사과장은 장비 및 인력 계획을 수립하여 현장소장에게 보고한다.

3.2 현장소장은 전체적인 공정에 맞추어 재료 및 장비의 운영을 지시한다.

3.3 품질담당자는 진행과정상 품질검사 및 재료검사의 책임을 진다.

4. 품질관리 LIST

4.1. 지형 및 지질

4.1.1. 조사방법과 순서

지형 및 지질조사는 그 목적과 터널의 규모에 따라 조사사정, 순서, 방법, 범위, 정밀도, 기관 등을 정한다. 조사단계는 일반적으로는 계획조사, 정밀조사 및 필요에 따라서 보완조사 등 3단계로 구분된다. 계획조사는 우선 자료조사와 현지답사를 주체로 한다. 자료조사는 지질도, 학술논문 등은 물론이고, 현지에 가까운 각 기관에 문의하는 것이 가장 현실적인 접근방법이다. 현지답사는 지질, 암석의 분포, 성공, 균열, 단층 등은 물론이고, 애추, 활동등 지형지질의 관찰을 포함한다.정밀조사는 노선의 최종적인 결정과 이 노선에 대한 시공방법, 공정설계, 공사량 선정등의 자료를 얻기 위한 조사로서 계획조사의 단계보다 정밀도를 높인다.

이상과 같은 조사의 주요 내용은 다음과 같다.

① 답사

답사는 노선의 결정, 기타의 필요한 조사계획을 위해 지형, 지질 및 예정터널의 갱구, 공사용 작업갱의 갱구, 토사장, 갱외설비부지, 공사용 도로 등의 지형, 지질 등을 파악하기 위한 것이다. 이는 주로 노선의 관찰에 의하여 필요한 자료를 얻는 방법이다.

② 탄성파탐사

탄성파탐사는 중력탐사, 전기탐사, 방사능탐사, 물리검층 등과 같은 물리 탐사의 일종이다. 탄성파탐사는 굴절파 방법과 반사판 방법의 2가지가 있는데, 터널조사에는 보통 굴절파 방법에 의한 종파측정이 이용된다. 이는 인공지진을 일으켜 이 기진점에서 어느 간격을 취하여 배치된 애진기로 탄성이 다른 지층의 경계면에서 반사, 굴절한 탄성파의 초동을 기록하여 그 주시곡선의 해석에 의하여 지증의 구분, 지하의 구조 등을 판별하는 것이다.탄성파의 전달속도는 지층의 물리적 강도에 비례하므로, 탄성파속도로부터 지층의 고결, 균질, 풍화, 습질등의 정도를 추정할 수 있다.

③ 전기탐사

전기탐사는 지층에 따라 전기상황과 자연전위가 다른 것을 이용하여 지하의 구조를 파악하는 방법이며, 이에는 비저항법과 자연 전위법이 있으나, 터널조사에는 일반적으로 비저항법이 사용된다. 또, 비저항법은 수직탐사법과 수평탐사법의 2가지가 있는데, 수직탐사법이 주로 사용된다. 비저항법은 전극을 지반에 설치하고 이에 전압을 주었을 때의 전류를 측정하여 지하수직방향의 지층변화에 따른 비저항의 차이를 구하여 지층의 구분, 함수비 상태등을 추정하는 조사법이다. 그러나 20m이상 깊은 곳의 정밀조사는 곤란하다.

④ 보링시험

답사, 탄성파탐사 등의 간접적인 방법으로는 터널예정지점의 지하 상황을 정확하게 판단하기 어려우므로, 보링에 의하여 채취한 코어의 관찰, 물리적 시험성 등을 종합하여 보링지점의 지질과 지하수상태를 조사하며, 필요한 경우는 보링조사 결과에 따라 정확한 지질도를 만들 수 있다.

⑤ 선진보링

전술한 바와 같은 여러 가지 조사에 의하여 미리 지질, 용수량등을 고려하여 굴착한 터널도 예상치 못한 지질의 변화와 갑작스런 대용수 등에 의하여 사고나 재해를 일으킨 예가 많다. 그러므로 선진보링(수평보링)을 하여 굴착전에 지질, 용수유무를 확인하고 필요시에는 지하수를 저하시켜 굴진을 안전하게 하는 공법을 채용하고 있다. 최근에는 보링 기계와 굴착 기술의 발달로 장대터널, 해저터널 등에 선진보링이 이용되어 전방의 지질, 용수 등을 조사 확인하면서 안전하게 굴진을 할 수 있게 되었다

4.2. 터 널 굴 착

4.2.1. 굴착형식

터널굴착 형식은 미국식(bench식), 상부개착식, 전지도갱식(pionia식), 일본식, 오스트리아식, 신오스트리아식(NATM), 독일식, 벨기에식, 영국식, 이탈리아식 등이 있다. 굴착 형식의 결정은 공사 전체를 지배하므로 신충히 검토해야한다. 특히 주의할 사항은 여굴을 적게 하는 수단의 강구와 발파공법으 개선에 있다.우선 터널의 단면형상, 연장, 공기등에 따라서 지질, 토피 등의 조건에 적합한 가장 안전하고 경제적으로 빨리 시공될 수 있는 형식을 선정해야 한다.

4.2.2. 기계굴착

터널의 굴착은 대부분 발파공법에 의하나, 최근에는 기계굴착공법도 많이 개발 이용되고 있다. 기계에 의한 굴착은 발파공법에 비해서 여굴이 적고 보다 평활한 굴착면을 얻을수 있으며, 주변의 원지반에 미치는 영향이 적어서 안전성이 높고 지질에 따라서는 공기면에서나 경제적인 면에서 유리한 점이 많기 때문에 구미를 비롯하여 일본에서 상당히 광범위하게 사용되고 있다. 셔블 계류의 굴착기는 지질조건만 잘 고려하면 터널의 막장 전단명의 굴착이 가능하다.굴착기계를 선정할 때는 다음 사항을 고려하여야 한다.

(1) 굴착하고자 하는 터널원지반의 일축압축강도를 조사하고 경제성을 검토한다.

(2) 굴착단면과 굴착기계의 작동범위를 고려하여 인력굴착이 가장 적게 되는 기종을 채용한다.

(3) 버력 적재 반출기 및 기타 적용기 등과의 작업성, 작업장소 등을 고려한다.

(4) 예상되는 지질의 변화에 대처할 수 있는 조치를 사전에 고려하여 선정한다.

(5) 발파공법과의 적용 기타 공법변경에도 대처할 수 있는 기종을 선정한다.

(6) 분해조립이 쉬운 기종을 선택한다.

4.2.3. 여굴과 혹따기

여굴이란 굴착에서 라이닝의 설계 두께보다 외측의 여분의 굴착을 말하며 일반공법에서는 피할 수 없다. 반대로 암반이 설계 굴착선보다 내측에 남는 일이 있으므로, 이것이 천정에 달려 있어 장해가 되고 또 설계단면 대로 복공을 하자면 떨어버려야 한다. 이것을 혹따기라 부른다. 이와같은 여굴과 흑따기는 터널공사비에 큰 영향을 주므로 주변 구명의 천공때는 특히 신중히 다루어야 한다. 여굴을 적게 하기 위하여 최근에는 조절발파(controlled blasting) 공법을 이용하는 경우가 많음은 제3장에서 설명한 바 있다.

4.2.4. 버력운반

천공발파로 발생된 버력을 생 밖으로 반출하는 작업을 버력처리라 말하고, 싣기, 운반, 버리기의 3작업으로 이루어진다. 버력처리는 천공, 폭파, 동바리공 등의 터널 굴착작업 중에서 시간을 차지하는 비율이 가장 크므로, 버력처리는 터널굴진속도를 지배하는 주요한 요소가 된다. 따라서, 싣기 기계, 운반방식, 운반차의 크기, 버력버리기 설비등은 안전을 고려해야 하며 작업 공정이신속하도록 충분히 검토하여 처리 계획을 세워야 한다.

4.3. 동바리공(지보공)

4.3.1. 동바리공의 목적과 종류

안정되어 있는 원지반속에 터널을 굴착하면 단순한 터널벽면의 흙 붕괴뿐 아니라, 터널공간을 폐쇄하려는 작용 즉 지압영향권의 확대를 유발하므로 굴착 후 즉시 콘크리트치기를 하여 영구라이닝하는 것이 이상적이다. 그런데 작업을 진행하면서 그때마다 콘크리트 라이닝을 한다는 것은 실행상 불가능하여 굴착이 끝난 후 라이닝을 완성할 때까지이 기간에 터널의 굴착면을 어느 정도 버티어주어서 굴착한 터널 공간을 보존하기 위해 임시로 설치하는 구조물이 동바리공이다. 지질에 따라 지압영향권의 확대에 시간의 차이가 있고 또 연한 점토와 같은 지질과 견고한 암석 지질과는 굴착후 큰 변화가 일어나기까지 시간 차이가 있다. 즉 굴착과 동시에 동바리 공을 필요로 하는 경우와 오랜 동안 동바리 없이 방치할 수 있는 경우가 있으므로 이들에 대응하여 원지반을 지지하는 목적을 충분히 고려한 동바리 공의 재료와 형식을 선정해야 한다.일반적으로 사용되고 있는 동바리 공에는 강제 아치 동바리공, 록볼트 (루프볼트), 숏크리트 등이 있다.

4.4. 라이닝(복공)

터널 굴착 후 특별한 경우를 제외하고 라이닝(lining)을 해야 한다. 그 재료는 현장타설 콘크리트로 하는 것이 상식으로 되어 있다. 특히 내압이 큰 수압 터널의 경우와 지질이 극히 연약하여 의부하중이 큰 경우 등에는 철근 콘크리트를 사용한다. 라이닝은 터널의 구조상 중요한 요소를 이루는 것으로 토압, 수압 등의하중에 장기적으로 견디어 내고 균열, 변형, 파괴등을 일으키지 않으며 내구성, 수밀성, 평탄성 등의 성질을 가짐과 동시에 터널로서의 필요 공간에 기능을 확실하게 확보유지하여야 한다. 현재는 대부분의 라이닝을 갱 밖의 전자동식 콘크리트 플랜트에서 혼합된 콘크리트 혹은 구입한 레디믹스트콘크리트를 에지테어터트럭으로 운반하여 이동식 강제 거푸집(center form)을 설치한 곳에 콘크리트펌프 프리스크리트(prescrete) 또는 콘크리트플레셔 등으로 타설하고 있다.