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KDS_터널 현장타설 라이닝
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현장타설 라이닝 시방서
1. 일반사항
1.1 목적
1.2 적용 범위
1.3 참고 기준
1.3.1 관련 법규
1.3.2 관련 기준
1.4 용어의 정의
1.5 기호의 정의
2. 조사 및 계획
2.1 조사 및 계획 일반
2.2 조사
2.3 계획
3. 재료
3.1 재료 일반
- 현장타설 라이닝에 사용되는 재료는 터널 기능에 적합해야 함
- 일반적으로 현장타설 콘크리트 사용
- 콘크리트 라이닝 역할에 따라 무근 또는 철근 콘크리트 사용
- 현장 여건에 따라 프리캐스트 라이닝 적용 가능
- 균열 억제 및 내구성 증진을 위해 철근, 철망, 강섬유, 합성섬유 등으로 보강한 콘크리트 사용 가능
3.2 재료 특성
- 콘크리트 배합은 소요 강도, 내구성, 시공성을 고려하여 결정
- 사용 골재는 양질이며 내구성이 우수하고 염분, 유기물 등 유해 성분이 허용 기준치 이하
- 콘크리트 라이닝 소요 강도는 지반 특성, 라이닝 형상, 지보재 종류, 라이닝 하중 등을 고려하여 설정
- 재령 28일 강도 24 ~ 27 MPa 콘크리트를 표준으로, 그 이상 강도 사용 가능
- 단위 시멘트량, 물-시멘트비, 슬럼프 등은 강도 외에 재료 및 시공 조건에 따라 달라짐
- 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트 사용, 수축 균열 예방 목적으로 고로 시멘트 및 중용열 시멘트 사용 가능
- 비배수형 방수형식 터널에서는 재령 28일 콘크리트 강도 27 MPa 이상, 수밀 콘크리트 사용 가능
- 터널 장기 안정성이 확보되거나 현장 여건과 구조물 목적에 영향을 미치지 않는 경우 현장타설 라이닝 생략 가능
3.3 품질 및 성능시험
4. 설계
4.1 설계 일반
- 현장타설 라이닝은 터널 사용 목적 및 사용 조건에 적합하도록 설계
- 터널 지역의 지반 조건, 환경 조건, 주지보재의 지보 능력을 고려하여 내구연한 동안 안정성 및 내구성 확보
- 현장타설 라이닝이 보유해야 하는 기능:
- 내구연한 동안 구조체로서의 역학적 기능
- 비배수형 방수형식 터널에서의 내압 기능
- 터널 내장재로서 미관 유지 기능
- 사용 중 점검, 보수 등의 작업성 향상
- 지하수 등 누수 억제 및 수밀성 확보
- 터널 내 전기, 조명, 환기 등 시설물 지지
- 차량 운행 중 전조등에 의한 산란 균등
- 터널 변형이 수렴하지 않은 상태에서 현장타설 라이닝 시공 시 터널 안정에 필요한 구속력 확보
- 굴착 후 지반 및 지보재 지지 능력 저감을 감안하여 조속히 시공될 수 있도록 시공 시기를 계획
- 시공 후 발생 가능한 수압, 상재 하중 등 외력 지지
- 비배수형 방수형식 터널에서는 현장타설 라이닝에 작용하는 수압 고려
- 지반 불균일성, 지보재 품질 저하, 록볼트 부식 등 불확정 요소 고려
- 운용 중 외력 변화와 지반 및 지보재료 열화에 대한 내구성 유지
- 화재로 인한 붕괴․붕락 우려 시 내화 적용 검토 및 내화 설계
4.2 현장타설 라이닝의 형상과 두께
- 현장타설 라이닝 형상은 소요 내공 단면 포함
- 국부적인 응력 집중 방지 및 휨 모멘트 감소를 위해 급격한 만곡, 모서리, 요철 피하고 모따기 등 고려
- 현장타설 라이닝 두께는 터널 단면 크기, 형상, 지반 조건, 작용 하중, 수압, 사용 재료, 시공법 등을 고려하여 계획
- 300 mm를 표준으로, 단면 크기, 형상 및 지반 조건 등을 감안하여 증감 가능
- 동일한 노선 내 공사에서는 시공성 및 유지관리를 고려하여 가능한 한 동일한 단면 형상
- 환기, 조명 등 부속 설비와의 관계 고려
- 지반 조건이 불량한 경우 인버트 설치 검토
- 편토압이 큰 경우 두께 증가 또는 철근 보강 등 강성 증대 방안 검토
- 철근 보강 시 구조적 안정성과 시공성 고려하여 라이닝 두께 산정
- 이음부에 타설하는 콘크리트 품질 향상 및 시공성 증진 방안 강구
- 필요에 따라 종방향 철근 단절 가능, 단절에 따른 보강 조치 취함
- 철근 보강 시 철근 처짐 방지 대책 수립, 소요 피복 두께 및 건축 한계 확보
- 콘크리트 라이닝 거푸집 계획 시 타설량, 길이, 속도 등을 고려하여 타설된 콘크리트 압력에 견딜 수 있는 구조
- 터널 내 이동 등 시공성 고려
4.3 설계하중
- 콘크리트 라이닝 설계 시 고려하는 하중:
- 고정 하중
- 활하중
- 토압 하중
- 지반 이완 하중
- 수압
- 온도 하중
- 지진 하중
- 터널 내 설비 하중
- 기타 콘크리트 라이닝에 영향을 미치는 하중
- 발생 가능한 다양한 하중 조합 적용
- 배수형 방수형식 터널의 경우 배수 시설 배수 능력 부족 또는 저하 시 수압 영향 고려
- 비배수형 방수형식 터널의 경우 지하수 배출 차단으로 인한 수압 고려
4.4 구조해석
- 현장타설 라이닝 구조 설계는 구조 해석과 단면 설계 순서로 진행
- 작용 하중으로 인한 응력 및 변형을 구조 해석으로 구하고 부재 단면 안정성 검토
- 2차원 해석을 원칙으로 하며 응력 집중이 예상되는 접속부 등에 대해 3차원 해석 실시
- 강도 설계법, 허용 응력 설계법, 한계 상태 설계법(LSD) 중 적합한 방법 적용
- 다중 아치(multi-arch) 터널에서는 시공 단계별 작용 하중 고려하여 현장타설 라이닝 및 지지 구조물에 대한 구조 검토 수행
4.5 연직갱의 현장타설 라이닝 설계
- 연직갱 라이닝에 사용되는 재료는 터널 사용 목적에 적합해야 함
- 콘크리트를 기본으로, 지반 조건에 따라 콘크리트 블록, 세그먼트, 라이너 플레이트 등 사용 가능
- 연직갱 용도에 적합한 단면 크기 및 형상, 지반 특성, 심도, 작용 하중, 재료, 시공법, 시공성, 기존 시공 실적 등 고려하여 길이 및 두께 설계
- 지질 구조가 복잡하지 않은 경우 하중이 균등하게 작용하는 것으로 간주하여 설계
- 지질 구조가 급격히 변하거나 지형 및 지반 특성이 비대칭인 경우 편하중 고려
- 하향 굴착 시 발파 및 버력 처리 후 즉시 측벽을 현장타설 라이닝으로 유지하는 경우 라이닝이 지반 하중을 지지하는 것으로 설계
- 지반이 불량한 경우 측벽 붕괴 방지를 위해 라이닝 1회 타설 길이를 짧게 하고 강지보재 추가 등 대책 강구
- 굴착과 현장타설 라이닝을 20~30 m 이격하여 시공하는 경우 굴착 후 지반 변형을 숏크리트 등으로 억제
- 지반 상태에 따라 일정 구간을 일시에 현장타설 라이닝 시공 가능
- 숏크리트와 록볼트 시공 시 현장타설 라이닝 두께는 시공성, 단면 크기 등 고려하여 설계
- 단면 크기 증감을 고려하여 숏크리트 두께도 적합하도록 증감
- 사용되는 콘크리트 배합은 소요 강도, 내구성, 양호한 시공성을 고려하여 설계
4.6 경사갱의 현장타설 라이닝 설계
- 용도, 기울기, 지반 조건, 시공법 및 시공 시기 등을 고려하여 설계
- 수평 터널 설계에 준하지만 기울기가 급한 경사갱이나 수압 관로의 현장타설 라이닝은 주변 지반 상태와 수압 크기 및 형태에 따라 적절한 두께 및 구조 확보
- 현장타설 라이닝 두께는 단면 형태 및 크기, 라이닝 하중, 지반 조건, 라이닝 재료, 시공성 등을 고려하여 결정
- 사용되는 콘크리트 배합은 소요 강도, 내구성, 품질 및 시공성을 고려하여 설계
4.7 TBM 터널의 현장타설 라이닝 설계
- 현장타설 라이닝 (2차 라이닝) 설치 시 지보 특성, 지반 및 환경 조건, 시공 방법 등을 고려하여 사용 목적에 맞도록 설계
- 세그먼트를 사용하는 쉴드 TBM에서는 세그먼트 종류, 특성, 세그먼트와 현장타설 라이닝 접합 상황 등도 고려
- 현장타설 라이닝 두께는 터널 사용 목적, 시공성 및 안정성 고려하여 결정
- 현장타설 라이닝을 구조체로 사용하는 경우 작용 하중 등을 고려하여 단면력 및 응력 계산하여 안정성 확보
- 세그먼트 라이닝을 설치하는 쉴드 TBM 터널의 경우 방수 처리 등의 제반 조치 후 현장타설 라이닝 생략 가능
4.8 인버트 라이닝
- 원지반 특성에 따라 인버트 부분에 콘크리트 라이닝 설치 여부 결정
- 팽창성 지반, 압축성 지반 및 함수 미고결층 지반 등 특수한 지반에서는 인버트 콘크리트 라이닝 타설 시기 추가 검토
- 지반이 불량한 경우 지보재에 의한 인버트 부분 보강 고려
- 지형 조건상 편압으로 인하여 터널 안정성에 문제 발생 가능성 시 인버트 부분 형상을 곡선형으로 하고 현장 조건에 따라 다른 형상 적용 가능
- 인버트는 측벽과 일체가 되어 외력에 안전하게 저항할 수 있는 형상
- 곡선형 인버트 깊이는 지형, 지반 조건, 시공성, 배수 체계, 경제성 고려하여 계획
- 직선형 인버트를 적용하는 경우에도 터널 용도, 유지관리 등을 고려하여 인버트 부분에 현장타설 라이닝 설치 가능
4.9 균열 방지대책
- 현장타설 라이닝에 유해한 균열 발생 가능성 시 균열 방지 대책 강구
- 터널 내부 및 외부 온도차이 또는 단면 변화로 인한 영향으로 균열 발생 가능성 시 신축 이음 설치
- 단면 변화 부, 지층의 급격한 변화 구간 및 철근과 무근 콘크리트 라이닝간 접합부 등에 신축 이음 설치 가능
- 현장타설 라이닝 균열 원인: 콘크리트 경화 온도 강하에 의한 수축, 터널 내 온도 변화에 의한 온도 신축, 터널 내 습도 저하에 의한 건조 수축
- 현장타설 라이닝 균열 방지를 위한 설계 시 고려 사항:
- 숏크리트와 현장타설 라이닝의 평활한 접속
- 콘크리트 배합 시 팽창재, 혼화제 및 유동화제 등을 첨가하여 수화열 및 건조 수축량 감소
- 현장타설 라이닝 콘크리트 타설 순서 조정
- 필요시 누수 대책이 고려된 균열 유발 줄눈 설치
- 철근 및 철망 배치 및 섬유 보강 콘크리트 사용
- 습윤 양생 실시
4.10 천장부 채움
- 현장타설 라이닝 천장부 채움 설계 시 주입재 재료, 배합, 주입구 구조 및 배열 등 계획
- 천장부 채움에 사용되는 주입 재료는 주입 작업 시 분리 및 고형물 침전이 적고 주입 후 체적 수축이 작아야 함
- 주입관 및 배기관 설치하여 공극 채움이 원활히 되도록 함
- 주입 작업 시 배수 체계 훼손 및 구조물 이차 손상 발생 방지를 위해 주입 압에 대한 검토 필요
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