KCS27 30 00 터널 지보재 시공
“
1. 일반사항
1.1 적용범위
(1) 이 기준은 터널지보재로 사용되는 강지보재, 숏크리트, 록볼트의 시공 및 천단 또는 막장안정을 위한 보조공법 등의 공사에 적용한다.
1.2 참고 기준
1.2.1 관련 법규
(1) 이 기준의 관련 법규는
1.2.2 관련 기준
(1) 이 기준의 관련 기준은
1.3 지급자재
내용 없음
1.4 용어의 정의
(1) 이 기준의 용어의 정의는
1.5 시스템 설명
내용 없음
1.6 시스템 허용오차
내용 없음
1.7 제출물
(1) 이 기준의 제출물은
1.8 공사기록서류
내용 없음
1.9 품질보증
내용 없음
1.10 운반, 보관, 취급
내용 없음
2. 자재
2.1 재료
2.1.1 강지보재
(1) 강지보재는 연성이 크고 휨과 용접 등의 가공성이 양호하여야 한다. (2) H형강 및 U형강과 같은 강지보재의 재질은 KS D 3503에 규정된 SS275를 표준으로 하며 이와 동등 이상의 성능을 발휘하는 구조용 강재로 하여야 한다. (3) 격자지보형 강지보재의 재질은 항복강도가 500 MPa 이상인 용접구조용 강재를 적용하는 것을 표준으로 하며, 이와 동등 이상의 성능을 발휘하고 부재 간 완전한 용접성능을 발휘할 수 있는 재질과 형상의 구조용 강재를 사용하여야 한다.(4) 강지보재의 재료는 강재를 표준으로 하되, 동등 이상의 성능이 발휘되는 모든 재료를 사용할 수 있다.
2.1.2 숏크리트
(1) 숏크리트는 뿜어붙이기 성능과 초기 및 장기강도, 내구성능을 설정하여야 하며 뿜어붙이기 성능은 반발률(Rebound ratio), 분진 농도, 초기강도 및 장기강도로 설정할 수 있다.(2) 숏크리트에 섬유를 첨가한 섬유보강 숏크리트의 성능은 초기 및 장기강도 이외에 휨강도와 휨인성을 설정하여야 한다.(3) 숏크리트는 일반 숏크리트와 고강도 숏크리트로 구분하며 숏크리트의 설치목적에 맞게 성능과 품질을 확보하여야 한다.(4) 숏크리트의 재령 28일 설계기준강도는 일반 숏크리트의 경우 21 MPa 이상, 고강도 숏크리트의 경우 35 MPa 이상이고 재령 1일 강도는 10 MPa 이상이 되도록 하여야 한다.(5) 고강도 숏크리트를 최종 마감재로 적용할 경우 구조적 안정성과 박락에 대한 저항성을 확보하기 위해 암반 및 숏크리트 각 층 간의 부착강도를 높일 필요가 있으며, 재령 28일 부착강도는 암반에 대하여 0.5 MPa, 숏크리트에 대하여 1.0 MPa 이상이 되도록 관리하여야 한다.(6) 급결제는 요구되는 급결성을 갖는 액상이나 분말형을 사용할 수 있으며 조기강도 발현 효과가 좋고 장기강도에 영향을 작게 미치는 것을 사용하여야 한다.(7) 숏크리트용 시멘트는 KS L 5201의 기준에 적합한 1종의 보통 포틀랜드 시멘트 사용을 원칙으로 하며 이 이외의 시멘트를 사용할 경우에는 규정된 숏크리트 성능기준 만족여부를 사전에 확인하여야 한다.(8) 습식 숏크리트의 성질을 개선하기 위하여 실리카 흄(Silica fume), 메타카올린 및 플라이 애시(Fly ash)와 같은 첨가제를 사용할 수 있으나, 공사 착수 전에 첨가제의 품질, 배합비 및 배합에 따른 혼합물 강도의 변화 등을 고려하여 사용여부를 결정하고, 공사감독자의 승인을 받아 사용하여야 한다.(9) 급결제 및 시멘트는 품질이 변질되지 않도록 보관하여야 하며 동절기 및 혹서기에는 골재가 동해되거나 가열되지 않도록 조치하여야 한다.(10) 급결제는 KS F 2782 규정에 적합하고 인체에 유해한 영향이 없어야 한다.(11) 급결제의 사용량은 환경과 설계기준 강도를 고려하여 시공조건(기온, 지반조건, 용수 등), 사용재료, 급결제의 재질 및 특성에 따라 조정하여야 한다.(12) 유동화제는 사용목적에 적합하고, 숏크리트 또는 급결제 등에 악영향을 미치지 않아야 한다.
2.1.3 록볼트
(1) 록볼트 재질은 항복강도 350 MPa 이상 재질의 인장강도와 연신율이 커서 취성파괴가 발생하지 않는 재료이어야 하며, 이형봉강을 표준으로 하되 원지반 조건과 사용목적에 따라 동등 이상의 다양한 재질 및 형상의 록볼트를 사용할 수 있다.(2) 현장조건 및 시공여건에 따라 봉강, 케이블볼트, 강관 및 섬유강화 복합재료를 사용할 수 있다.(3) 지압판 두께는 6 mm를 표준으로 하되 터널 변형이 큰 조건에서는 9 mm 이상의 두께를 사용할 수 있다.(4) 케이블볼트 재질 및 형상은 원지반 조건 및 사용목적에 따라 정하여야 한다. 일반적으로 공칭지름 12.7 mm 이상 7연선으로 인장강도 및 연신율이 큰 것을 표준으로 하되 이와 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있는 재질을 사용할 수 있으며 1본의 케이블볼트가 지탱하는 소요강도에 따라 다양한 형상의 케이블볼트를 사용할 수 있다.(5) 막장면에 시공되는 록볼트는 필요한 경우 굴착 시 용이하게 제거될 수 있는 재질을 사용할 수 있다.(6) 시공 중 또는 시공 후에 위치, 구멍지름, 깊이 등의 시공정밀도, 충전상태, 정착효과, 지압판의 변형, 록볼트 인발강도, 모르타르의 플로우값 및 압축강도 등에 관한 사항을 일상 및 정기 관리하여야 한다.(7) 록볼트 정착재료는 조기접착력이 크고 취급이 간단하여야 하며, 내구성이 있어야 한다. (8) 정착재료의 종류로는 수지(Resin)형, 시멘트 모르타르(Cement mortar)형, 시멘트 페이스트(Cement paste)형 등이 있으며, 각각의 품질기준은 해당공사의 공사시방서에 따른다. ① 수지형가. 레진은 폴리에스터 레진(Polyester resin)계 및 동등 이상의 재질이어야 하며 캡슐형태로 제공되어야 한다.나. 제조업자가 표시한 보관기간이 경과한 레진을 사용해서는 안 되며, 용수, 염수, 약산, 약알칼리성에 대하여 영향을 받지 않아야 한다.다. 레진은 팽창성 접착재로서 직경 27 mm 이상 이어야 하며, 선단에서 2배 팽창이 되도록 조합하여야 하고 용수조건에서 초기강도가 높아야 한다.라. 레진에 발포성 레진을 사용할 때는 발포배율에 따른 접착력의 감소를 반드시 점검하여야 한다.② 시멘트 모르타르형가. 모르타르는 모래와 시멘트 및 첨가재로 구성되며 물시멘트비(W/C) 40~50%의 배합을 원칙으로 한다.나. 모르타르용 모래로는 2 mm 이하로 입도분포가 좋아야 하며, 모래의 표면수량에 따라서 수량을 조정하여야 한다.다. 모르타르용 시멘트는 보통시멘트와 초조강시멘트를 사용할 수 있으며 보통시멘트를 사용할 때는 반드시 첨가제로서 초기에 정착능력을 발휘할 수 있도록 급결작용을 할 수 있는 급결제를 사용하여야 한다.라. 초조강시멘트를 사용할 때는 지연제를 사용하여 모르타르 경화시간을 조정하되 시공관리에 특별히 유의하여야 한다.마. 모르타르에 의한 그라우트는 용수, 염수, 약산, 약알칼리성에 대하여 영향을 받지 않아야 한다.③ 시멘트 페이스트형가. 시멘트 페이스트는 시멘트 밀크(Cement milk)와 경화제로 구성된다.나. 배합비는 수온, 용수형태 등에 따라 현장실험을 통하여 조정하여야 한다.
2.2 구성품
내용 없음
2.3 장비
2.3.1 숏크리트 타설장비
(1) 숏크리트 타설기계는 기계적 특성 보유 유무, 시공조건 등을 검토하여 선정하여야 하며 내압에 대한 안전성, 내구성을 확보하고 소정의 배합재료를 연속하여 압송할 수 있어야 한다.(2) 숏크리트 타설기계는 굴착면 인접부까지 접근이 가능하여야 하며 요구되는 기능을 발휘할 수 있는 부속기기를 갖추어야 한다.
2.4 부속재료
2.4.1 록볼트 부속부품
(1) 모든 형태의 받침판(Bearing plate)은 지반의 변형을 구속하는 효과를 충분히 발휘하고, 지반 붕락방지 등의 목적을 달성하기 위해 받침판의 각도조절 등을 할 수 있어야 하며, 암석이나 숏크리트 표면의 형태에 관계없이 표면에 밀접하게 완전히 밀착시킬 수 있는 것이어야 한다.
2.5 배합
2.5.1 숏크리트
(1) 굵은 골재 및 잔골재 규격, 입도기준과 재료별 배합비율은 설계 시방배합에 따라야 하며 현장배합시험 결과에 따라 조정하여야 한다.(2) 재료별 배합은 중량배합을 원칙으로 한다.(3) 숏크리트 휨인장 및 휨인성 증대를 위한 강섬유를 사용할 수 있으며, 재령 28일의 강섬유보강 숏크리트의 휨강도는 4.5 MPa 이상, 휨인성을 나타내는 등가휨강도는 3.0 MPa 이상이 되도록 혼입량을 산정하여야 한다.(4) 습식방식에 있어서 급결제 첨가 전의 베이스콘크리트는 굵은 골재의 최대치수, 슬럼프 및 배합강도를 기초로 정하며 베이스콘크리트를 펌프로 압송할 경우 슬럼프는 120mm 이상으로 한다.(5) 잔골재① 잔골재는 구조물용 모래와 동등의 재질로 깨끗한 모래이어야 한다.② 잔골재율은 60%를 기준으로 한다.
(6) 굵은 골재① 굵은 골재의 최대치수는 10 mm 이하이어야 한다.
(7) 섬유① 강섬유, 합성섬유 또는 기타섬유의 적용이 요구되는 경우는 국내외 연구성과 및 현장적용사례를 충분히 검토하여 적용여부를 결정하고, 공사감독자의 승인을 받아야 한다.
2.6 조립
2.6.1 강지보재 제작
(1) 강지보재는 작용하중, 숏크리트의 두께, 피복두께, 굴착공법 등을 고려하여 소요단면과 설계치수가 확보되도록 제작하여야 한다.(2) 강지보재 이음개소는 거치 및 시공성을 고려하여 정하되 이음개소를 최소화하고 구조적으로 유리한 위치에 견고하게 체결할 수 있도록 제작하여야 한다.
2.7 마감
내용 없음
2.8 조립 허용오차
내용 없음
2.9 자재 품질관리
2.9.1 강지보재
(1) 강지보재의 휨가공, 절단, 구멍내기, 용접 등 가공방법과 형상, 크기 등 품질은 공사시방서에 정하여 관리하여야 한다.(2) 강지보재 재질의 품질관리는 공인시험기관의 시험성적을 확인하는 것으로 대신한다.
2.9.2 숏크리트
(1) 숏크리트 재료는 요구되는 시험과 검사를 통하여 품질을 확인하여야 하며 시험과 검사에 대한 규정은 표 2.9-1을 따른다.표 2.9-1 재료시험 사항
| 시험종별 | 시험내용 | 규정치 | 시험빈도 |
| 일상관리시험 | ·잔골재의 표면수량시험 (KS F 2509) ·콘크리트 모래에 포함되어 있는 유기불순물시험(KS F 2510) |
·골재입하 시 ·필요시 | |
| 정기관리시험 | ·시멘트(KS L 5201) | ·1종 보통 포틀랜트 시멘트 | ·제품의 상표확인으로 대신함 |
| ·물 ·수질시험 ( |
·기름, 산, 유기불순물, 혼탁물 등 콘크리트나 강지보재의 품질에 나쁜 영향을 미치는 물질을 함유해서는 안 된다 ·해수를 사용해서는 안 된다 | ·터널공사 착수 전 1회 ·채취개소 또는 수질변경 시 1회 (음용수는 제외) | |
| ·급결제(제품의 비중, 압축강도비, 응결시간 등의 제품사양과 공인기관 시험성적) (KS F 2782) | ·초결 (5분 이내) ·종결 (15분 이내) |
·제조공장 또는 품질이 바뀔 때마다 ·공인기관 시험성적으로 대신함 (KS L 5103) | |
| ·잔골재 ·체가름시험(KS F 2502) ·밀도시험(KS F 2504) ·흡수율시험(KS F 2504) ·단위용적 질량(KS F 2505) ·0.08mm체통과량(KS F 2511) ·안정성시험(KS F 2507) | ·2.5 이상 ·3.0% 이하 ·3.0% 이하 ·10% 이하 | ·채취장소(납품사) 선정 시 1회 ·채취장소 또는 품질이 바뀔 때마다 1회 | |
| ·굵은 골재 ·체가름시험(KS F 2502) ·밀도시험(KS F 2503) ·흡수율시험(KS F 2503) ·단위용적 질량(KS F 2505) ·입자모양 판정 실적률 (KS F 2527) ·점토덩어리 함유량(KS F 2512) ·0.08mm체통과량(KS F 2511) ·안정성시험(KS F 2507) ·마모감량시험(KS F 2508) | ·2.5 이상 ·3.0% 이하 ·55% 이상(부순돌만) ·1.0% 이하 ·1% 이하(부순돌 1.5% 이하) ·40% 이하 | ·채취장소(납품사) 선정 시 1회 ·채취장소 또는 품질이 바뀔 때마다 1회 |
(2) 시험실은 업무수행상 독립성이 유지되어야 하며, 공사감독자, 수급인과 유기적인 협조체계를 가져야 한다.(3) 사용재료의 품질관리① 숏크리트는 재료, 배합, 기계 및 설비, 시공 등에서 소요의 요건을 만족하도록 품질관리가 되어야 한다.② 재료는 소요의 시험, 검사를 행하여 그 품질을 확인한 것을 사용하여야 하며, 재료는 품질이 변질되지 않도록 보관에 주의하여야 한다.③ 배합은 설계기준 강도를 만족시키고 반발률을 적게 하며 양호한 작업성을 가지도록 관리하여야 한다.④ 시공 중 또는 시공 후에 배합, 숏크리트 두께, 변형, 균열, 강도, 숏크리트의 부착, 반발률, 분진발생 등에 관한 사항을 일상 및 정기 관리하여야 한다.가. 숏크리트의 두께는 설계두께를 기준으로 하여 검측된 평균두께가 설계두께보다 같거나 두꺼워야 하며 검측된 최소 두께는 설계두께의 75% 이상이어야 한다.나. 숏크리트 두께 측정결과 두께가 기준치에 미달한 경우 표본면적으로 대표된 전면적을 설계 두께 이상으로 보완하여야 하며 보완시공의 최소 두께는 30 mm 이상으로 한다.다. 숏크리트의 강도는 터널 내 시공된 숏크리트로부터 원주 공시체를 1회 시험당 3개 채취하여 재령 28일 강도를 기준하여 2개 이상은 설계강도 이상이어야 한다.라. 숏크리트의 강도가 1차 시험에서 미달되는 구간은 좌우 5 m 범위 내에서 재시험용 코어를 채취하여 상기 다 항과 같은 기준으로 판정하고 재시험결과 판정기준에 미달 시에는 보완시공 또는 재시공하여야 한다.
2.9.3 철망
(1) 철망은 타설된 숏크리트가 자중으로 인해 박리될 가능성 등이 있는 경우에 숏크리트 인장강도 및 전단강도의 향상, 숏크리트 부착력 향상, 그리고 분할굴착 시 발생하는 시공이음부 보강 등을 위하여 사용한다.(2) 철망은 KS D 7017에 규정된 용접철망을 사용하되 철망의 지름은 5 mm 내외, 개구 크기는 100 mm × 100 mm 또는 150 mm × 150 mm를 표준으로 한다.(3) 굴착면 자립이 어렵고 숏크리트 타설 시 숏크리트 박리가 발생하는 경우에는 숏크리트와 지반과의 부착을 증진시키기 위하여 개구 크기와 철선지름이 작은 철망을 사용할 수 있다.(4) 철망은 굴착면 또는 이미 타설된 숏크리트면에 밀착시켜 견고하게 고정하여 숏크리트 작업 중 이동이나 진동이 발생하지 않도록 하여야 한다.(5) 철망은 종방향 및 횡방향으로 겹이음을 실시하되 터널 종방향으로는 100 mm, 횡방향으로는 200 mm 이상의 이음장을 표준으로 하되 현장조건에 따라 증감할 수 있다.(6) 1차 철망의 경우 횡방향 2격자(200 mm 이상), 종방향 1격자(100 mm 이상), 2차 철망의 경우 종·횡방향 공히 2격자(200 mm 이상)로 적용한다.(7) 철망의 품질관리는 표 2.9-2와 같이 하여야 한다.
표 2.9-2 철망의 현장 품질관리 사항
| 종별 | 관리항목 | 관리내용 및 항목 | 시험빈도 |
| 일상관리 | 보관 및 청소상태 | ·변형, 녹, 이물질의 부착상태 확인 | 물품반입 후 및 시공 전 |
| 고정상태 | ·콘크리트못, 앵커핀, 록볼트 등에 의해 흔들리지 않게 고정이 되었는지 확인 | 숏크리트 타설 전 | |
| 밀착상태 | ·굴착면 또는 숏크리트면에 밀착되었는지 확인 | 숏크리트 타설 전 | |
| 겹이음상태 | ·겹이음이 확실히 되었는지 확인 | 숏크리트 타설 전 |
(8) 재료는 소요의 시험, 검사를 행하여 그 품질을 확인한 것을 사용하여야 한다.(9) 철망의 배면에는 공극이 남지 않도록 하여야 한다.(10) 강섬유보강 숏크리트를 사용할 경우에는 철망을 생략할 수 있다.(11) 철망은 설계에서 정한 이음을 실시하여 가능한 전체가 서로 연결되도록 하여야 한다.(12) 철망의 최소 숏크리트의 피복두께는 20 mm 이상이어야 한다.(13) 철망의 보관 및 운반 시에는 변형, 유해한 녹, 기타의 이물질이 부착되지 않도록 조치하여야 한다.
3. 시공
3.1 시공조건확인
3.1.1 지보재 일반
(1) 지보재는 지반조건, 지하수 상태 및 터널단면의 크기, 형태, 심도 등을 고려하여 안전하고 능률적인 작업을 할 수 있도록 시공하여야 한다.(2) 지반분류에서 설정한 지반등급에 따라 지보재와 표준지보패턴을 정하고 시공 시에는 계측결과에 따라 필요한 경우 실제 지반조건에 적합하게 변경하여야 한다.(3) 지보재를 생략하는 터널이나 무라이닝 터널의 경우 암판정에 대한 정량적인 시공기준을 마련하고, 현장에서 공사감독자에 의한 암판정을 통하여 적용여부를 결정하여야 한다.(4) 터널지보재는 강지보재, 숏크리트, 철망, 록볼트, 콘크리트라이닝 등으로 구성되며 필요에 따라 조합시켜 적합한 방법으로 적절한 시기와 순서에 따라 시공하여야 한다.(5) 굴착면 주변 지반은 숏크리트, 철망, 록볼트 및 강지보재 등의 조합에 의한 시공으로 안정을 확보하도록 한다. 지반변위가 일정한 값으로 수렴되었다고 판단되는 경우에 콘크리트라이닝을 시공하여야 한다.(6) 지보재의 시공 시에는 지보재가 기능을 잘 발휘하도록 시공하되, 숏크리트, 철망, 록볼트, 강지보재 등으로 구성된 지보재는 지반의 이완이나 침하가 발생되지 않도록 굴착 후 지반의 자립시간 이내에 설치하고, 지반과 밀착 혹은 일체화시켜 지반을 안정시켜야 한다.(7) 지보재 공종 간에는 휴지시간이 없도록 그 설치시기를 계획하여야 하며 가급적 동일 작업조에 의하여 1차 지보재 시공이 완료되도록 하여야 한다.(8) 지보재의 시공순서는 지반조건, 터널 단면의 크기와 형상, 주변 환경, 안전성, 경제성 등을 고려하여 지반의 자체 지보능력이 잘 형성되어 지반이 쉽게 안정될 수 있도록 하여야 한다. 작업 공정 간에는 상호 연속시공이 되도록 적절한 조치를 취하여야 한다.(9) 시공 중 지보재 혹은 지반에 이상 변형이 발생하였을 경우에는 지체 없이 적절한 보강을 시행하여야 한다.(10) TBM 공법에 의한 지보재 시공① 개방형TBM(Open TBM) 터널 시공 시 지반조건이 취약한 경우에는 TBM 본체 직후방의 협소한 공간에서도 조기에 지보재를 설치할 수 있도록 하여야 한다.② 개방형TBM 터널에서 숏크리트를 타설하는 경우에는 숏크리트와 지반과의 부착성을 높일 수 있도록 터널 벽면에 묻어 있는 파쇄암가루를 제거한 후 숏크리트를 타설하여야 한다.③ 지반이 불량하여 강지보재를 사용하는 경우에는 쐐기목 등을 사용하여 지반과 강지보재가 밀착될 수 있도록 하여야 하며, 개방형TBM 터널에서는 원형으로 조기에 폐합시켜야 한다.④ 개방형TBM 터널 굴진 후 작은 낙석들은 록볼트와 철망 등을 이용하여 바닥에 떨어지지 않도록 처리하여야 하며, 향후 이 낙석들은 숏크리트 타설 전에 제거하여야 한다.⑤ 개방형TBM 터널 굴진 시 쐐기형태의 암탈락이 예상되거나 파쇄대가 출현할 때는 응급지보재를 조기에 시공하여 터널의 안정을 확보하여야 한다.⑥ TBM 굴착 중 지보재 설치는 TBM 장비로 인해 사실상 매우 어렵기 때문에 연약지반이 나타나거나 암쐐기의 탈락, 터널굴진에 따른 용수의 과다 발생 시 등을 대비할 수 있는 응급지보 계획을 수립해 두어야 한다. 그리고 강지보재, 록볼트, 콘크리트라이닝 등 2차 지보를 위한 세부계획을 현장여건에 맞도록 수립하여야 한다.⑦ TBM 굴착 중 응급지보는 1~1.5 m 정도의 레진 충전형 볼트인 짧은 록볼트(Short rock bolt)등을 가능한 빨리 설치하여 붕락을 막을 수 있는 방안을 마련하여야 한다.
3.1.2 지보재 시공시기
(1) 지보재는 굴착 후 가능한 한 조기에 설치하여 지반이완이 허용범위 이내에 존재하도록 하여야 하며, 터널굴착 소요 내공단면의 자립상태를 확보하여야 한다.(2) 지보재 시공 공종 간에는 휴지시간이 없도록 설치시기를 계획하여야 하고, 동일 작업조에 의하여 지보재 시공이 완료되도록 하여야 하며, 작업중단 또는 종료 시에는 반드시 지보재 시공이 완료되어야 한다.(3) 지보재 전 공정 시공이 동일 작업조에 의해 수행될 수 없는 경우에는 공종별 작업조 간의 인수인계가 막장에서 이루어지도록 하여야 한다.
3.1.3 지보재 시공순서
(1) 지보재 시공순서는 지반조건, 터널단면 크기와 형상, 주변여건, 안정성 및 경제성 등을 분석하여 결정하여야 한다.(2) 지보재 시공순서 변경이 필요한 경우에는 지보재의 성능발생 특성을 고려하여 지반이 자체 지보능력을 발휘할 수 있도록 시공순서를 결정하여야 한다.
3.1.4 지보재 시공 중 조치사항
(1) 시공 중 지보재 혹은 지반에 이상변형이 발생하였을 경우에는 즉시 공사를 중지하고 지체 없이 록볼트 추가설치, 숏크리트 추가타설 또는 링폐합 등의 보강을 시행하여야 한다. 또한, 계측빈도 증가 및 계측기 추가설치를 통해 변화추이를 감시하고 터널 전문가에 의한 안정성 검토를 실시하여 상세 시공대책을 수립하여야 한다.(2) 시공 중 실제 지반조건이 설계 시 예측된 지반조건과 다를 경우에는 공사감독자의 승인을 얻은 후 지체 없이 실제 지반조건에 적합한 지보방법으로 변경하여 시공하여야 한다.(3) 터널 공사감독자는 강지보재, 록볼트 등의 설치를 확인하여 수량을 정산하여야 한다.
3.2 작업준비
3.2.1 숏크리트 사전준비 및 처리
(1) 굴착면으로부터 뜬돌을 주의하여 제거하여야 하며 숏크리트 부착을 저해하는 요인들을 제거하여야 한다.(2) 숏크리트 골재는 호스가 막히지 않고 먼지 발생이 적도록 표면수를 함유하여야 한다.(3) 굴착면이나 이미 타설한 숏크리트면에 용출수가 있을 경우에는 용출수 대책을 강구한 후 숏크리트를 타설하여야 한다.(4) 용출수 대책으로는 배수관을 이용한 배수, 시멘트량이나 급결제량 증가, 사용수량 감소 등의 방법을 적용할 수 있다.(5) 숏크리트 타설면에 용수가 있는 경우에는 적절한 배수처리를 하여야 한다.(6) 잔골재와 굵은 골재는 분리하여 저장하여야 하며, 빗물로부터 보호하여야 한다.(7) 수급인은 현장타설 전에 공사에 사용할 것과 동일한 재료로 시험배합을 실시하며, 사용된 골재의 입도분포 시험결과와 함께 배합표를 공사감독자에게 제출하여 승인을 받아야 한다.(8) 배치플랜트에는 강섬유 및 합성섬유의 계량을 위한 호퍼(Hopper) 및 자동계량 기록장치를 설치하여야 하며, 계량오차는 ±3% 이내이어야 한다.(9) 강섬유보강 및 합성섬유 숏크리트의 생산은 배치플랜트를 이용하여야 하며, 재료의 투입 순서는 굵은 골재와 강섬유 또는 합성섬유를 투입하여 충분히 혼합시킨 후 모래·시멘트·물 등의 순서로 투입하여야 한다. 특히 강섬유의 분산효과를 높이기 위한 시설을 하여 골고루 분산되도록 하여야 한다.(10) 혼합물의 운반 시에는 재료분리가 발생하지 않도록 교반기(Agitator)를 이용하여야 한다.(11) TBM 공법에 의한 터널공사 시 숏크리트① 숏크리트 타설 전에 굴착면에 남아있는 석분을 제거한 후 타설하여야 한다. 이를 제거하지 않으면 석분으로 인해 숏크리트와 터널벽면의 일체화가 어렵다. ② 일반적인 굴착면의 용수발생, 재료관리 및 계량과 혼합 및 뿜어붙이기 작업 등은 발파굴착 시 적용한 기준에 준한다.③ 숏크리트는 발파굴착에 비해 타설횟수 및 수량이 적고, 특히 장대터널인 경우는 숏크리트의 재료 관리를 위해 습식보다는 건식이 바람직할 것이다.
3.3 시공기준
3.3.1 강지보재
(1) 일반사항① 강지보재는 지반조건, 굴착방법, 굴착단면 크기 등을 고려하여 제작하고 신속히 시공할 수 있도록 관리하여야 한다.② 강지보재는 일반적으로 구조용 H형강, U형강, 격자지보 등을 사용하며 굴착면이나 숏크리트에 밀착되어 하중이 강지보재에 고루 분포되도록 하고, 콘크리트라이닝의 두께가 확보될 수 있도록 정확한 제작과 시공을 하여야 한다.③ 강지보재 시공 시에는 지반조건에 따라 적절한 간격을 유지하고 연결재의 시공을 철저히 하여야 한다.
(2) 강지보재 설치① 강지보재는 막장에 근접시켜 굴착 후 즉시 설치하여야 하며 지반조건에 따라 강지보재를 생략할 수 있다.② 강지보재 설치간격은 지반특성, 사용목적, 시공법 등을 고려하여 조정할 수 있다.③ 강지보재 기초부에는 철근콘크리트 블록, 강판, H형강, 격자지보와 같은 받침을 설치하여 강지보재가 견고하게 지지되도록 하여야 한다. ④ 강지보재 기초부에 전달되는 하중이 큰 경우에는 지지력을 확보할 수 있도록 바닥보강 콘크리트 받침 또는 파일 등을 사용하여야 한다.⑤ 굴착면이 튀어나와 강지보재의 설치가 곤란한 경우에는 튀어나온 부분을 제거한 후 설치하여야 하며 여굴에 의해 강지보재가 지반을 지지하지 못하게 되는 부분은 강재 또는 콘크리트 쐐기 등을 일정간격으로 설치하여 강지보재가 굴착면을 지지할 수 있도록 하여야 한다.⑥ 강지보재가 해체되거나 연결되는 곳에는 안정성 확보 및 후속 시공이 용이하도록 조치를 취한 후 숏크리트를 타설하여야 한다.⑦ 강지보재 연결부는 강지보재 기능이 손상되지 않도록 체결 하여야 하며, 강지보재 상호 간은 간격재로 견고하게 연결하여야 한다.⑧ 시공된 강지보재를 수정하여야 할 경우에는 1조 단위로 하여야 한다.⑨ 강지보재는 지보공사를 시행하기 전에 제작 설계도서에 따라 제작하여야 한다.⑩ 수급인은 현장에 충분한 자재를 확보하여 작업이 지연되지 않게 하여야 한다.⑪ 강지보재는 굴착 후 원지반의 이완이 최소화 될 수 있도록 설계도서에 제시된 순서에 의거하여 빠른 시간 내에 설치하여야 한다.⑫ 강지보재는 정해진 위치에 정확히 설치하여야 하며, 지보재 설치 후 위치·고정 등에 대해 검측을 실시하여 공사감독자의 확인을 받아야 한다.⑬ 파이프루프(Pipe roof)공법이나 훠폴링(Forepoling) 등을 시공하는 경우에는 강지보재가 이동하거나 뒤틀리는 것을 막아야 하며, 이때의 설치오차는 100 mm 이내가 되도록 하여야 한다.⑭ 강지보재의 연결볼트 및 연결재는 충분히 조여야 한다.⑮ 강지보재의 바닥지반 지지력이 약하여 상부에서 가해지는 하중을 충분히 지지할 수 없는 경우에는 단위면적에 가해지는 하중이 지반지지력 이하가 되도록 강지보재 바닥면 하부에 바닥면의 크기 보다 더 큰 철근콘크리트 블록, 강판, H형강, 격자지보를 삽입하여야 한다. 상·하반 분할굴착 시 상반굴착 후 상반 강지보재 설치 시에도 충분한 지지력을 발휘할 수 있도록 하여야 하며, 향후 하반 강지보재 설치 시 연결이 가능토록 하여야 한다.⑯ 강지보재에 녹이나 손상이 생기지 않도록 적절한 조치를 취하여야 하며, 콘크리트에 매설되기 전에는 녹, 유류 및 모르타르 등이 부착되어 있어서는 안 된다.⑰강지보재의 변형이 극심하여 교체할 필요가 있는 경우에는 이를 교체하여야 한다.⑱강지보재의 이음위치 및 구조는 단면형상, 크기, 시공방법, 지반조건 등을 고려하여 결정하여야 하며 강지보재의 전도방지를 위해 연결재를 설치하여야 한다.⑲강지보재의 형상은 숏크리트와 일체가 될 수 있는 형상이어야 하며 설치목적을 충분히 달성할 수 있는 형상이어야 한다. ⑳강지보재의 연결부는 후속 연결시공의 시공성을 감안하여 시공하고 필요한 조치를 취하여야 한다.21강지보재는 가능한 한 막장에 근접시켜 굴착 후 즉시 설치하여야 한다.22부재의 연결볼트는 이음이 약점이 되지 않도록 한다.23수급인은 지보공 설치 기록부를 작성하여 공사감독자에게 제출하여야 한다.
(3) TBM 공법에 의한 터널공사 시 강지보재 ① TBM 굴진 중에 나타나는 지반조건을 평가하여, 무지보로도 안정할 것으로 판단되는 경우에는 무지보 굴착을 적용할 수 있다.② 영구지보재로서 강지보재를 설치하는 경우는 지반조건, 굴착단면의 크기를 고려하여 신속히 시공할 수 있도록 제작하여야 한다.③ 강지보재의 형상은 숏크리트와 일체가 될 수 있어야 하며, 인버트 부분은 TBM의 후속설비 운행과의 시공상 문제점을 감안하여야 한다.④ 강지보재 제작은 운반 및 시공이 용이하고 지반이나 숏크리트와 밀착되어 콘크리트라이닝의 소요두께가 확보될 수 있도록 제작하여야 한다.⑤ 강지보재 설치는 원지반에 잘 밀착되도록 설치하여 강지보재 효과가 신속히 발휘될 수 있도록 하여야 하며 필요에 따라 쐐기를 박아 강지보재 효과가 지반에 전달될 수 있도록 설치하여야 한다.⑥ 강지보재 상호간은 연결이 양호하도록 하여야 하며 강지보재를 수정 또는 재시공하여야 할 경우는 1조 단위로 하여야 한다.
3.3.2 숏크리트
(1) 일반 사항① 숏크리트는 작용하는 외력을 지반에 분산시키고, 터널주변의 붕락하기 쉬운 암괴를 지지하며, 굴착면 가까이에 지반아치가 형성될 수 있도록 타설되어야 한다.② 숏크리트는 강지보재 또는 록볼트에 지반압을 전달하는 기능을 발휘하도록 연속적으로 타설되어야 한다.③ 숏크리트는 굴착된 지반의 굴곡부를 메우고 절리면 사이를 접착시킴으로써 응력집중현상을 피하도록 타설되어야 하며 굴착면을 피복하여 풍화, 누수 및 세립자 유출 등을 방지하도록 하여야 한다.④ 숏크리트 타설공법은 지반조건, 터널연장, 단면크기, 굴착공법, 용출수 유무 등을 고려하여 적정성을 검토한 후 결정하여야 한다.⑤ 숏크리트는 배합 및 작업방법에 따라 건식과 습식으로 구분하며 필요에 따라 강재 또는 기타 재질의 섬유도 혼합하여 사용할 수 있으며, 이때에는 철망을 생략할 수 있다.⑥ 고강도 숏크리트가 마감면이 되는 경우에는 숏크리트의 안정성을 확보할 수 있는 대책을 세워야 한다.⑦ 고강도 숏크리트가 최종 마감재로 사용되는 경우에는 소요 두께 및 층별 기능 확보를 위해 각 층별로 다른 성능의 숏크리트를 타설할 수 있다.⑧ 강섬유보강 숏크리트(Steel fiber reinforced shotcrete)를 사용할 경우에는 강섬유의 선정·시공장비·시험방법 등을 충분히 검토하고, 시험시공을 하여 휨강도·휨 인성 등을 확인한 후 시공하여야 한다.⑨ 강섬유의 혼입량은 설계기준강도가 나올 수 있도록 혼입하여야 하며, 숏크리트의 사용목적·효과 및 장비성능에 따라 공사감독자의 승인을 받은 후 강섬유의 혼입량을 조절할 수 있다.⑩ 강섬유 사용 시에는 강섬유의 뭉침현상(Fiber balling)과 노즐의 막힘 현상(Plugging)에 특히 주의하여 시공하여야 한다.⑪ 강섬유보강 숏크리트를 시공하는 경우에는 최종 숏크리트 면에 있는 강섬유로 인하여 방수막이 손상되지 않도록 하여야 한다.⑫ 숏크리트면이 암반인 경우에는 뜬 돌을 제거하고 콘크리트인 경우에는 표면을 거칠게 한 뒤 청소하여야 한다. 뿜칠면이 흡수성이 있는 바위인 경우에는 충분히 흡수시켜야 한다.⑬ 숏크리트 타설 장소의 용수개소에 대한 처리는 공사감독자와 협의하여야 한다.(2) 숏크리트 작업① 숏크리트는 굴착 후 조속히 시공하여야 하며, 지반과 밀착되도록 타설하여야 한다.② 강지보재, 철망, 철근 등이 있는 경우에는 숏크리트와 강지보재가 일체가 되도록 주의해서 타설하여야 한다.③ 숏크리트를 타설한 후 저온, 건조, 급격한 온도 변화 등 해로운 영향을 받지 않도록 보호하고 양생을 하여야 한다.④ 숏크리트 기계작업원과 타설작업원 간의 거리는 상호 수신호가 가능한 거리 이내이어야 한다.⑤ 숏크리트 타설작업 시에는 철망, 철근, 강지보재 등의 배면에 공동이나 틈이 발생되지 않도록 하여야 하며 철망과 철근은 숏크리트 타설로 인하여 이동과 과도한 진동 등이 생기지 않도록 고정하여야 한다.⑥ 숏크리트를 나누어 타설하는 경우에는 숏크리트 각층이 서로 확실히 부착되도록 타설하여야 한다.⑦ 숏크리트 타설 시 반발된 숏크리트가 혼합되지 않도록 반발된 숏크리트는 모두 제거하여야 한다.⑧ 시공된 숏크리트면은 평탄하게 하되 각 경우별로 평탄성의 허용치를 설정하여 관리할 수 있다.⑨ 노즐의 방향은 숏크리트면에 직각이 되도록 유지하고 굴착면과의 거리는 반발량이 최소화 되도록 유지하여야 한다.⑩ 숏크리트 타설작업은 하부로부터 상부로 진행하되 강지보재 부분을 먼저 타설하여 강지보재와 숏크리트의 일체성을 증진하여야 한다.⑪ 건식타설 방법에 있어서 물의 압력은 압축공기의 압력보다 100 kPa 정도 높게 되도록 유지하여야 한다.⑫ 숏크리트 타설작업원은 골재 반발이나 분진 위해가 있을 경우에 대비하여 보호장비를 착용하여야 한다.⑬ 숏크리트 타설은 굴착 후 가능한 한 신속히 하여야 한다. 이를 위해서는 미리 철저하게 준비해 두어야 한다.⑭ 숏크리트 작업은 시공의 정확성과 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 장비를 선정하여 공사감독자의 확인을 받은 후 실시하여야 한다.⑮ 노즐의 방향은 숏크리트 면에 직각이 되도록 유지하고, 타설면과 노즐간의 거리는 1 m 정도로 하며, 숏크리트의 분사압력은 200~500 kN/m2 정도로 유지하여 효율적인 시공이 되도록 하여야 한다.⑯ 숏크리트 타설 후 불량한 부분이 발견되었을 경우에는 공사감독자의 지시에 따라 조치를 하여야 하며 불량구간이 국부적인 경우에는 불량구간을 제거하고 양호한 숏크리트로 재시공하여야 한다.⑰ 숏크리트의 1회 타설두께는 100 mm 이내로 하여야 한다.⑱ 2차 숏크리트 작업 시에는 1차 숏크리트 면에 부착된 이물질을 완전히 제거하여야 한다.⑲ 숏크리트 시공 시 측벽은 아래에서 위로, 천정은 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 연속하여 시공하여야 한다.⑳ 터널내부 온도가 5 ℃ 이하일 때는 별도의 보온 대책을 마련한 후 작업을 하여야 한다.21 작업장 주위의 조명은 작업에 지장이 없도록 충분한 조도를 유지하여야 한다.22 숏크리트의 이음부는 이음을 하여야 하는 부위의 300 mm 전부터 두께를 얇게 하여야 한다.23 기존 숏크리트면에 타설하는 경우는 약화부분을 제거하고, 면을 물로 깨끗이 청소한 후 타설하며, 강지보재가 있는 경우에는 콘크리트와 강지보재가 일체가 되도록 주의해서 뿜어붙여야 한다.
(3) 분진 및 반발량 처리① 숏크리트 타설작업장은 분진처리를 하여야 하며 양호한 작업환경을 유지하여야 한다.② 숏크리트 타설 시 발생된 반발재는 굳기 전에 제거하여야 한다.③ 숏크리트 반발재는 버력으로부터 선별 분리하여 폐기물관리법에 따라 보관 및 처리하여야 한다.
(4) 용출수지역 숏크리트 시공① 용출수가 있는 경우에는 원칙적으로 용출수를 처리한 후 숏크리트를 시공하여야 하며 필요한 경우 차수그라우팅 또는 배수공법 등을 적용한다.② 용출수로 인해 숏크리트 타설이 어려운 경우에는 급결제 등을 추가로 적용할 수 있다.
(5) 막장면(굴진면) 숏크리트 시공① 시공 중 막장면 자립이 어렵거나 막장면이 터널 내로 밀려들어 오는 경우 또는 장기간 굴착을 중지하여야 할 경우에는 막장면에 숏크리트를 타설하여야한다.② 막장면의 안정효과 증진을 목적으로 막장면 록볼트 및 지지코어 등과 병행하여 시공할 수 있다.③ 막장면에 용출수가 발생하는 경우에는 물빼기공을 설치한 후 숏크리트를 타설하여야 한다.④ 막장면 숏크리트의 두께는 최소 30 mm 이상이 되도록 하여야 한다.⑤ 숏크리트는 막장면에 밀착되어 공동이 없어야 하며 일반 숏크리트로 시공 시 숏크리트가 박리되는 경우에는 굴착면에 철망을 설치한 후 숏크리트를 타설하여야 한다.⑥ 터널 막장에서의 응력집중을 완화시키고 전단 저항력을 증가시키기 위해 막장면에 숏크리트를 타설할 경우에는 지반이 이완되기 전에 시공하여야 한다. ⑦ 막장면의 숏크리트는 굴착단면의 크기, 코어의 유무, 막장면의 구배에 따른 안전대책 등을 함께 고려하여 굴착 후 가능한 빨리 시공하여야 한다.
3.3.3 록볼트
(1) 일반사항① 록볼트는 굴착면 주변에 설치되어 이완된 암괴 또는 절리면들을 꿰매어 지반을 보강하거나 내압을 가하여 지반이 아치나 보를 형성하도록 시공하여야 한다.② 록볼트 설치는 지반조건을 분석하여 록볼트의 효과와 기능을 발휘할 수 있는지 여부를 검토하여 소요의 기능을 발휘할 수 있는 록볼트를 시공하여야 한다.③ 록볼트가 인장력을 발휘하도록 시공할 경우에는 발생축력을 검토하여 록볼트 재질과 형상을 결정하고 인발내력을 확인하여야 한다.④ 록볼트 재질, 지압판, 정착형식 및 정착재료 등은 록볼트 시공성을 고려하여 선정하여야 한다.⑤ 록볼트에 프리스트레스를 도입할 경우 프리스트레스는 록볼트 항복응력의 80% 이하가 되도록 하여야 한다.⑥ 록볼트 천공 시 지반조건상 공벽 자립성이 불량한 경우에는 자천공 록볼트를 사용할 수 있으며, 용출수 구간과 같은 긴급한 록볼트 기능 도입이 요구되는 경우에는 마찰력을 즉시 발휘시킬 수 있는 구조의 록볼트를 사용하여야 한다.⑦ 8 m 이상 긴 록볼트를 설치할 필요가 있는 경우에는 일반 록볼트와 함께 긴 케이블볼트를 조합하여 사용할 수 있다.⑧ 천공기계는 지반조건, 터널단면 크기와 형상, 연장, 굴착공법, 천공길이, 본수 등을 고려하여 선정하여야 한다.⑨ 천공 도중 천공각도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기계를 선정하여야 한다.⑩ 록볼트의 삽입, 정착, 조이기 등에 사용하는 기계는 록볼트 정착형식에 적합한 것을 선정하여야 한다.⑪ 지반조건 및 암판정 결과를 분석하여 록볼트가 불필요하다고 판단되는 경우에는 공사감독자의 확인을 통하여 록볼트 설치여부를 결정할 수 있다. ⑫ 록볼트의 정착형식은 선단정착형, 전면접착형, 혼합형, 마찰형으로 구분하며 원지반 조건 및 사용목적에 따라 정착형식을 선정할 수 있다.⑬ 선단정착형 록볼트는 록볼트 선단을 지반에 정착한 후 프리스트레스를 도입하여 굴착면 주변 지반에 내압이 작용하도록 하여야 한다.⑭ 전면접착형 록볼트는 수지(Resin) 또는 모르타르 등을 사용하여 록볼트 전장을 지반에 정착시키는 형식으로서 굴착면 주변지반의 지보능력을 향상시키도록 하여야 한다.⑮ 혼합형 록볼트는 록볼트 선단을 지반에 정착시키고 프리스트레스를 도입한 후 록볼트 전장과 지반과의 공극을 정착재료로 충전하는 형식으로서 선단정착형식과 전면접착형식의 기능을 모두 발휘할 수 있도록 하여야 한다.⑯ 마찰형 록볼트는 전체길이 또는 일부가 팽창하는 등의 방법으로 공벽에 밀착하여 마찰저항으로 지반에 정착시키는 형식으로서 설치 즉시 지보효과를 발휘하여야 한다.⑰ 정착재료에는 수지, 시멘트 모르타르, 시멘트 페이스트 등이 있다.⑱ 록볼트의 선정은 지반강도, 절리, 균열상태, 용수상태, 천공경의 확대유무, 설치방향, 시공관리의 용이성, 정착의 확실성, 경제성 등을 고려하여 선택하여야 한다. 이때에는 두 종류 이상의 록볼트를 선정하여 시험시공, 인발시험 등을 실시하고, 그 결과를 제출하여 공사감독자의 승인을 받은 후에 시공하여야 한다.⑲ 록볼트는 지질상태 및 굴착형태에 따라 시공을 다르게 할 수 있으나, 시공 중에 록볼트 설치기록부를 작성하여 공사감독자의 제출요구 시에는 이를 제출하여야 한다. 또한 터널이 관통된 후에는 터널 전 연장에 대한 록볼트 설치기록을 정리하여 공사감독자에게 제출하여야 한다.⑳ 록볼트는 굴착 후 가능한 한 조기에 설치하는 것을 원칙으로 하며 막장면에 근접하여 시공하고 절리의 발달상태에 대응하여 시공하는 것이 바람직하다. 21록볼트는 통상 구조용 철근이나 강관 혹은 팽창성 강관을 사용할 수 있으며 지반과 일체로 거동하도록 설치하여야 한다.
(2) 천공 및 청소① 록볼트 시공을 위한 천공은 소정의 위치, 직경, 깊이를 준수하여 굴착면에 직각이 되도록 천공하여야 한다. 단, 암괴 탈락이 예상되는 주절리면이 파악된 경우에는 절리면 직각방향으로 록볼트 추가설치를 위한 추가공을 천공하도록 한다.② 록볼트 삽입 전 천공된 구멍에 돌가루 등 록볼트 정착에 유해한 물질이 남지 않도록 청소하여야 한다.③ 록볼트는 삽입 전에 유해한 녹, 기타 이물질이 부착되지 않도록 관리하여야 한다.④ 록볼트를 시공할 때에는 현장시험을 실시하여 록볼트의 인발강도를 확인하고 시험성적을 제출하여 공사감독자의 확인을 받아야 한다.⑤ 숏크리트를 먼저 시공하는 경우 록볼트의 시공은 숏크리트 경화 후 가능한 한 빠른 시기에 시공하여야 한다.
(3) TBM 공법에 의한 터널공사 시 록볼트① 록볼트는 설치기능을 숙지하여 부여된 기능을 발휘할 수 있도록 시행하여야 하며, TBM 굴착과 같이 굴착면이 매끄럽고 절리상태를 육안으로 판단 가능한 경우 절리의 발달상태에 대응하여 시공하여야 한다.
(4) 정착재료 및 충전① 록볼트의 정착재료는 유동성 및 접착성이 우수하고 조기강성을 가지며 장기 안정성이 있는 것이라야 한다.② 록볼트는 소정의 깊이까지 삽입하여야 하며 소정의 정착력을 얻도록 시공하여야 한다.③ 전면접착형 록볼트는 천공구멍과 록볼트 사이 공극에 정착재가 완전히 채워져 록볼트가 소정의 정착력을 발휘할 수 있도록 하여야 한다.④ 록볼트 정착재로서 시멘트 모르타르 등을 사용하는 경우 시멘트는 일반적으로 포틀랜드 시멘트를 사용하며, 조기에 접착능력을 발휘하여야 할 경우에는 급결제 등을 혼합하거나 조강 시멘트를 사용하여야 한다.⑤ 록볼트 정착재용 시멘트 모르타르에 사용하는 모래는 최대 직경이 2 mm 이하인 입도가 양호한 모래를 사용하여야 하고 시멘트와 모래의 배합은 1:1로 한다.⑥ 록볼트 정착재용 시멘트 모르타르의 물과 시멘트의 비는 40∼50%를 표준으로 하고 시멘트 모르타르가 천공된 구멍에 밀실하게 충전될 수 있도록 적절한 유동성을 유지하여야 한다. 단, 지하수, 지반조건 및 현장여건에 따라 동등 이상의 품질을 확보할 수 있도록 배합비를 조정할 수 있다.⑦ 록볼트 정착재용 시멘트 모르타르의 충전은 모르타르 피더를 이용하거나 캡슐형을 사용할 수 있다.⑧ 현장여건상 록볼트 정착재료로서 시멘트 페이스트를 사용할 경우에는 시멘트 모르타르와 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있어야 한다.⑨ 록볼트 정착재료로 수지를 사용하는 경우에는 폴리에스터(Polyester)계 및 동등 이상의 재질이어야 하며 캡슐형태로 제공되어야 한다.⑩ 용출수가 과다하게 발생하는 구간에서 록볼트 정착이 되지 않아 인발내력을 확보할 수 없는 경우에는 록볼트 정착재료로 수지를 사용할 수 없다.⑪ 록볼트 정착재료용 수지는 제조업자가 표시한 보관기간이 경과하거나 변질 또는 용량이 불충분한 것을 사용하지 않도록 하여야 한다.⑫ 록볼트 정착재료용 수지는 용출수, 염수, 산, 약 알칼리성에 대하여 영향을 받지 않아야 하고 보관 및 이동에서 영상 50 °C 이상 및 영하 30 °C 이하의 조건이 발생되지 않도록 하여야 하며 색깔이 변질된 것을 사용하여서는 안 된다.⑬ 록볼트 정착재료로 수지를 사용한 경우 조기에 접착력을 발휘하여야 하며, 인발내력은 이 기준의 3.6.4를 따른다.⑭ 수지에 대한 현장 품질관리의 일반시험으로서 소정의 설계 인발력 이상이 됨을 확인하여야 한다. 단, 토사 및 완전 풍화된 암반구간에는 수지를 사용하지 않도록 하여야 한다.⑮ 록볼트 정착재료 충전 시 소정의 인발내력과 장기내구성 확보를 위하여 정착재료가 흘러내리지 않도록 하여야 한다.
(5) 록볼트 조이기① 록볼트 조이기는 록볼트 항복강도를 넘지 않는 범위 내에서 견고하게 조여야 한다.② 전면접착형 록볼트는 정착 후 지압판 등이 숏크리트 면에 밀착되도록 너트 등으로 조여야 한다.③ 선단정착형 록볼트의 경우에는 확고한 정착부를 형성하도록 하여 프리스트레스 도입 후에도 록볼트에 긴장응력이 유지되어야 한다. 지반조건상 시간이 경과하여 정착부가 느슨해질 우려가 있거나 록볼트 부식이 크게 우려되는 곳에는 프리스트레스 도입 후 록볼트와 지반 사이의 공극을 시멘트 페이스트 혹은 모르타르로 충전하여야 한다.④ 프리스트레스 록볼트의 경우는 록볼트 조이기를 실시한 후 1일 정도 후에 다시 조여야 한다. 또 그 후에도 정기적으로 점검하여, 소요 긴장력이 도입되어 있는지를 확인하고, 이완되어 있는 경우에는 다시 조여야 한다.⑤ 프리스트레스(Prestress)가. 선단정착형 및 혼합형인 록볼트는 선단정착부의 모르타르가 경화 후 4시간 또는 수지를 삽입하고 1시간이 경과한 후에 적정장비로 록볼트 항복 강도의 80% 이내의 힘으로 인장하여 고정시켜야 한다. 록볼트를 고정시킨 후에는 필요에 따라 그라우팅을 하여야 한다.
(6) 용출수지역 록볼트 시공① 용출수가 있는 경우에는 원칙적으로 용출수를 처리한 후 록볼트를 시공하여야 하며 필요한 경우 차수그라우팅 또는 배수공법 등을 적용한다.② 용출수로 인해 록볼트 충전이 어려운 경우는 급결제 등을 사용하거나 팽창성 강관 록볼트 등을 사용할 수 있다.
(7) 막장면(굴진면) 록볼트 시공① 막장면 록볼트는 파쇄가 심하고 연약한 지반일 경우에는 막장면에 직각으로 시공하여야 하며, 뚜렷한 불연속면이 존재하는 경우에는 불연속면에 직각으로 시공하여야 한다.② 막장면 보강을 위한 록볼트에는 선단정착형 록볼트를 사용하여서는 안 된다.③ 막장면 록볼트는 막장면의 안정을 저해하는 불연속면이 출현한 경우와 막장면 지반이 터널 내로 밀려들어 오는 경우에 시공하여야 한다.④ 막장면 록볼트의 직경과 길이는 막장면의 크기에 따라 결정하고 막장면의 국부적인 파괴를 억제할 수 있는 간격 이내로 설치하여야 한다.⑤ 막장면 록볼트는 안정효과 증진을 목적으로 막장면 숏크리트 및 지지코어와 병행하여 시공할 수 있다.
3.4 시공 허용오차
3.4.1 록볼트
(1) 수지형 록볼트① 천공할 때 천공지름은 보통 레진일 때는 볼트지름 +(6~8 mm), 발포성 레진일 때는 볼트지름 +(10~15 mm)이어야 하며, 깊이는 설계깊이에 대하여 ±50 mm 이내의 오차이어야 한다.② 레진 삽입 체적계산에 의하여 적절한 양의 레진을 투입한다.③ 오거, 픽해머와 드리프터 등을 이용하여 1,000 rpm 이상으로 20~30초간 록볼트를 회전하면서 삽입한다.④ 록볼트 삽입 후 현장실험에 의해 확인된 경화시간 이후에 록볼트를 조인다.
(2) 모르타르형 록볼트① 천공할 때 천공지름은 볼트지름 +(10~16 mm)이어야 하며, 그 깊이는 설계 깊이에 대하여 －50 mm~+100 mm 이내의 오차이어야 한다.② 모르타르 주입시 저압주입기(0.3 MPa 이하)를 사용한다. 특히 캡슐형 선단급결제를 사용할 때는 1차 모르타르 압입 및 홀(Hole) 선단에 급결제 캡슐을 끼워서 1차 모르타르 속으로 넣으면서 2차 모르타르 주입을 행하여야 한다.③ 픽해머, 드리프터와 가이드셀 등을 이용하여 록볼트를 박아 넣는다.④ 록볼트 삽입 후 현장실험에 의해 확인된 경화시간 이후에 록볼트를 조인다.
(3) 시멘트 페이스트형 록볼트① 천공할 때 천공지름은 볼트지름 +(10~15 mm)이어야 하며, 깊이는 설계 깊이에 대하여 -50 mm~+100 mm 이내의 오차이어야 한다.② 록볼트를 삽입할 경우 시멘트 페이스트가 흘러나오는 것을 막고 록볼트를 임시 고정시키기 위해 반드시 실(Seal)을 록볼트에 부착하여야 한다.③ 시멘트 페이스트를 주입할 경우 배기 파이프로 페이스트가 나오면 주입을 중단한다.④ 록볼트 삽입 후 현장실험에 의해 확인된 경화시간 이후에 록볼트를 조인다.
3.5 보수 및 재시공
3.5.1 록볼트의 추가시공
(1) 록볼트 시공방법은 설계도서에 제시된 것을 기준으로 하며, 인발시험·록볼트축력 시험 등의 계측결과로부터 다음 사항에 해당할 경우에는 록볼트를 추가 시공하거나 길이를 증가시켜야 한다.① 터널벽면의 변형이 록볼트 길이의 약 5% 이상이 된다고 판단되는 경우② 록볼트 인발시험 결과 충분한 인발내력이 얻어지지 않는 경우③ 록볼트 길이의 절반 이상에서부터 지반심부까지의 사이에 축력분포의 최대치가 존재하는 경우④ 소성영역의 확대가 록볼트 길이를 넘는다고 판단되는 경우⑤ 숏크리트의 균열, 받침판의 변형, 과다한 변위나 응력발생 등 록볼트의 추가시공이 필요하다고 판단되는 경우
3.6 현장 품질관리
3.6.1 강지보재
(1) 강지보재의 품질은 표 3.6-1과 같이 관리하여야 한다.표 3.6-1 강지보재의 현장 품질관리 항목
| 관리항목 | 관리내용 및 시험 | 시험빈도 |
| 형상 및 치수 | 소정의 형상 및 치수대로 가공되었는가의 확인 | 물품반입 시 |
| 변형 및 손상 | 변형 및 녹 등의 이물질 부착여부 확인 | 시공 전 |
| 시공정확도 | 소정의 위치, 수직도, 높이 등을 확인 | 시공 직후 |
| 밀착 | 원지반 또는 숏크리트와의 밀착여부 확인 | 시공 직후 |
| 이음 및 연결상태 | 이음볼트, 연결재 및 용접상태 등의 시공상태 확인 | 시공 직후 |
3.6.2 숏크리트
(1) 숏크리트는 설계기준강도가 발휘되도록 하고 반발률을 적게 하며 양호한 작업성을 갖도록 관리하여야 한다.(2) 숏크리트의 품질관리는 표 3.6-2와 같이 하여야 한다.
표 3.6-2 숏크리트의 현장 품질관리 사항
| 종별 | 관리항목 | 관리내용 및 시험 | 시범빈도 | 비고 |
| 일상관리 | 배합 | 배합비 및 사용량 검사 | 매 타설 시 | 현장배합시험물 기준 |
| 시공상태 | 숏크리트의 부착, 성상, 반발, 분진발생 등의 관찰 | 매 타설 시 | ||
| 두께 | 핀 등에 의한 확인 | 매 타설 시 | ||
| 변상 | 변형 및 균열 등의 관찰 | 매일 | 현장계측 결과에 따라 대책을 강구 | |
| 정기관리 | 두께 | 숏크리트 두께의 검측 | 터널연장 20m마다 | 아치부 5개소 측벽 좌우 각 1개소 |
| 강도 | 재령 1일 강도 | 압축강도시험 | ·빔거푸집 : 1회/200m2 | 현장타설 숏크리트에 대한 핀관입시험으로 대체 가능 |
| 재령 28일 강도 | 압축강도시험, 휨강도 및 휨인성시험 (보강섬유를 사용할 때) | ·빔거푸집 : 1회/200㎡ ·코어채취 : 1회/1,000㎡ | ①빔거푸집(KS F 2422) ②직접코어채취 ③압축강도시험 (KS F 2405) ④휨강도시험 (KS F 2408) ⑤휨인성시험 (KS F 2566) | |
| 기타 | 강도 | 단기재령압축강도시험 장기재령압축강도시험 | ·공사착수 전 ·골재원, 급결제 및 현장배합설계가 변경될 때마다 1회 ·필요할 때마다 | 빔거푸집(KS F 2422) |
| 반발률 | 반발률 측정 | |||
| 주) 핀관입시험은 공기압식 핀관입시험을 표준으로 하여 현장 적용 시 초기압축 강도와 핀관입 깊이의 상관성을 검증한 후 적용하도록 한다. |
(3) 숏크리트 두께는 시공 시에는 핀 등을 이용하여 측정하고 정기관리를 위해서는 천공하여 측정하여야 한다.(4) 숏크리트 두께는 설계두께를 기준으로 하여 검측된 평균두께가 설계두께 이상이어야 하며 검측된 최소두께는 설계두께의 75% 이상이어야 한다.(5) 숏크리트 두께 측정결과 설계두께에 미달되는 구간은 좌우 1 m 범위 내에서 재측정하여 상기 (4)와 같은 기준으로 판정하고 재측정결과 판정기준에 미달하면 표본면적으로 대표된 전면적을 설계두께 이상으로 보완하여야 하며 보완시공의 최소두께는 30 mm 이상으로 하여야 한다.(6) 숏크리트 시공 전 강도시험용 시료성형은 콘크리트 휨강도시험용 몰드(150 × 150 × 530 mm KS F 2422)를 사용하여 반발재가 유출되도록 70° 정도 경사지게 한 후 뿜어붙인다. 뿜어붙인 후 몰드 윗부분을 조심하여 평탄하게 고르고 압축강도시험 및 휨강도 시험용 공시체로 사용하도록 한다.(7) 숏크리트 시공 후 압축강도시험용 시료채취는 숏크리트 타설 후 28일 경과 시 코어보링머신을 이용하여 100 × 200 mm 또는 50 × 100 mm 의 규격으로 1회 시험당 3개씩의 원주형 시료를 채취하고 시료의 양 단면은 콘크리트 절삭기 등으로 직각으로 절단하거나 KS F 2403에 준하여 캡핑하여야 한다.(8) 숏크리트의 시간에 따른 강도발현 상태를 파악하기 위하여 단기 및 장기재령 강도시험을 시행하여야 하며 단기재령 강도시험은 24시간, 장기재령 강도는 28일로 하여야 한다. 숏크리트 기준강도는 150 × 300 mm 규격의 성형시료를 기준으로 한 값이며, 시험시료 크기가 달라질 경우에는 보정하여야 한다.(9) 현장채취코어를 통한 숏크리트 및 강섬유보강 또는 합성섬유보강 숏크리트의 압축강도 시험은 1회 시험당 3개의 코어시료를 채취하고, 채취한 모든 시료의 시험강도는 설계강도의 75%보다 작아서는 안 되며, 산술평균강도는 설계강도의 85% 이상이어야 한다. 또한 시료를 성형하는 경우는 3개의 시험결과 중 2개 이상은 설계강도 이상이어야 하며 나머지 1개는 설계강도의 85%보다 작아서는 안 되며, 평균강도는 설계강도 이상이어야 한다.(10) 숏크리트의 단기 및 장기재령 강도시험에서 미달되는 경우는 재료 변경 또는 현장배합설계를 조정하여 설계강도를 확보할 수 있도록 하여야 한다.(11) 시공된 숏크리트의 재령 28일 압축강도가 1차 시험에서 미달되는 구간은 좌우 5 m 범위 내에서 재시험용 코어를 채취하여 상기 (9)와 같은 기준으로 판정하고 재시험결과 판정기준에 미달 시에는 보완시공 또는 재시공하여야 한다.(12) 숏크리트의 반발률 측정은 현장에서 숏크리트를 타설하고 바닥에 떨어진 숏크리트(반발재)를 수거, 계량하여 반발률을 산출하여야 한다.(13) 상기와 같은 현장 품질관리시험이 종료되면 수급인은 시험결과를 각 항목별로 일정양식에 정리하여야 한다.(14) 강섬유혼입량시험은 터널 내에 시공된 숏크리트에서 직접 코어(100 mm 이상)를 채취한 후 KS F 2781 강섬유보강 습식 숏크리트의 강섬유 혼입률 시험방법에 따라 시험을 실시한다. 단, 적용된 숏크리트가 목표로 하는 휨강도, 휨인성을 만족할 경우 혼입량 검사를 생략할 수 있다.(15) 검사공은 충격식 착암기나 다이아몬드 드릴을 사용하여 천공하며, 직경 32 mm 이상을 천공한다.(16) 반발률의 측정① 현장에서 숏크리트를 타설하고 바닥에 떨어진 숏크리트(반발재)를 계량하여 다음 식에 의해 반발률을 산출한다.
(17) 숏크리트 혼합물내의 강섬유 실제 혼입량은 투입 기준 혼입량의 75% 이상이어야 한다.(18) 숏크리트 혼합물의 강도는 표 3.6-3에 따른다.
| 구분 | 1일 | 28일 | 비고 |
| 압축강도 (MPa) | 10 | 21 | 일반 숏크리트 |
| 휨강도 (MPa) | 2 | 4.5 | 강섬유보강 숏크리트 |
(19) 숏크리트의 휨인성은 재령 28일에 시험하여 시편의 처짐이 L/150(L : 지간길이, mm)이 될 때까지의 인성을 휨인성계수(등가휨강도)로 표시한 것인데, 이 등가휨강도가 휨강도 시험을 통해 측정한 최대휨강도의 68% 이상이어야 하며, 이 때의 최대휨강도는 표. 3.6-3의 혼합물 강도 이상이어야 한다.① 시료제작방법가. 모서리가 45°로 경사진 500 × 500 × 125 mm의 목재나 강재 거푸집을 수직으로 세워서 강섬유 보강 숏크리트를 타설한 후 습윤양생을 한다. 숏크리트를 친 후에는 24시간 동안 거푸집에 충격을 가해서는 안 된다.② 시료채취 방법가. 시료를 거푸집에서 떼어내는 시기는 숏크리트를 타설한 후 24시간 이상 48시간 이내이어야 한다. 숏크리트를 타설한 후 재령 6일에 콘크리트 절삭기를 사용하여 규정된 치수로 절단하여 시편을 제작하며, 시편은 거푸집의 모서리를 피하여 채취하여야 한다.③ 양생가. 제작된 시편은 콘크리트 양생 수조에서 양생시킨 후 재령 28일에 시험을 실시한다.④ 판정기준가. 강섬유를 사용한 숏크리트에 대해 3번의 휨인성 시험을 실시하여 3개의 시험결과에서 2개 이상은 설계기준강도 이상이어야 하며, 1개 이상이 설계기준강도의 85%보다 작아서는 안 된다.
(20) 용수가 다소 있는 경우에는 물구멍을 만들어 적절한 배수처리를 한 다음 시공해야 하며, 용수가 거의 없다고 생각되는 비탈면에도 2 m에 1개소 정도의 비율로 대나무 또는 파이프 등으로 물구멍을 만들어 두는 것이 좋다. 용수가 많은 개소에는 동상, 동결의 피해를 받지 않는 공법을 고려하여 공사감독자와 협의하는 것이 좋다.(21) 보강용 철망은 비탈면의 요철에 맞추어 펴 깔고 앵커로 고정하며 철망의 중첩은 종방향으로 10 cm, 횡방향으로 2 cm 정도 실시하는 것이 바람직하다.(22) 타설방법은 비탈면 상단에서 하부로 차례로 진행하여야 하며 어떤 경우라도 비탈면 상부로 진행하여 시공하여서는 안 된다. 숏크리트를 2층 이상으로 나누어 시행할 때에는 다음 층을 1시간 이내에 시행치 않으면 안 된다.
3.6.3 강섬유
(1) 강섬유는 건조한 상태로 녹이 없고, 기름이나 다른 이물질에 의해 오염되지 않은 것이어야 하며, 표면이 코팅되지 않은 상태이어야 한다.(2) 강섬유는 번들(Bundle) 형태로 제조된 것이어야 하며, 동시에 숏크리트 혼합물 내에서는 완전하게 분산될 수 있는 것이어야 한다.(3) 강섬유는 분산성과 정착성이 좋아야 한다.(4) 강섬유의 형상비 (A)는 다음과 같이 계산한다. (3.6-2)
: 섬유의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지의 직선거리로 측정한 섬유길이
: 섬유형상이 원형일 경우에는 직경, 이외의 경우에는 환산 직경
(5) 강섬유의 길이는 숏크리트 타설 시 뭉침현상이나 막힘현상이 일어나지 않을 정도의 적정한 길이어야 한다.(6) 굽힘강도는 60 ℃ 이상의 온도에서 지름안쪽 90°방향(곡선반경 3.18 mm)으로 굽혔을 때 부러지지 않을 정도의 크기이어야 한다.(7) 규격측정은 10개 이상의 견본을 무작위로 채취하여 90% 이상이 합격하여야 한다.(8) 강섬유의 허용오차는 표 3.6-4에 따른다.
표 3.6-4 강섬유의 허용오차
| 길이 | 직경 |
| -측 : 2% 이내, +측 : 관계없음 | -측 : 관계없음, +측 : 2% 이내 |
3.6.4 록볼트
(1) 록볼트의 품질관리는 표 3.6-5와 같이 하여야 한다.
표 3.6-5 록볼트의 현장 품질관리
| 종별 | 관리 항목 | 관리내용 및 시험 | 시범빈도 | 비고 |
| 일상관리 | 시공정밀도 | 소정의 위치, 천공지름, 깊이로 시공되어 있는가의 확인 | 매 타설 시 | 록볼트의 검측 |
| 충전상태 | 충전재가 록볼트와 원지반 사이에 확실히 채워져 있는가를 확인 | 매 타설 시 | 해머 타격 확인 | |
| 정착효과 | 시공 후의 정착효과를 확인(토크렌치로 조임 등) | 매 타설 시 | 해머 타격 확인 | |
| 변형 | 지압판의 변형 등을 관찰 | 매일 | 현장계측 결과 등에 의하여 대책을 강구 | |
| 정기관리 | 강도 | 록볼트 인발시험 | 터널연장 20m 마다 | 3개/20m (천장, 양측벽 각 1개) |
| 기타 | 유동성 | 모르타르의 컨시스턴시 측정 | 필요할 때마다 | KS F 2432 |
| 강도 | 모르타르의 압축강도시험 | KS F 2426 |
(2) 록볼트의 인발내력을 구하기 위하여 지반의 불확실성이나 측정오차를 감안하여야 하며, 이를 위해 통계적 분석이 가능하도록 사전 인발시험을 10회 이상 수행하여야 한다.(3) 록볼트의 항복하중을 결정하기 위하여 P-S 분석법 이외에도 P-ΔS/Δlog(t) 도해법을 활용할 수 있다.(4) 인발시험을 실시할 록볼트는 시험구간 내에서 임의로 선택하며 선정된 록볼트의 지압판은 록볼트의 축과 직각을 이루도록 석고 또는 모르타르 등으로 처리하여야 한다.(5) 숏크리트가 시공되어 있을 경우에는 숏크리트를 제거하여 암반면을 노출시키거나 미리 인발시험을 할 록볼트에 숏크리트 부착을 방지할 수 있도록 천으로 보호하여 시험하여야 한다.(6) 인발시험 빈도는 터널연장 20 m 마다 3개소로 하며, 시험위치는 천장부, 어깨부, 측벽부 각 1개소 씩으로 하여야 한다.(7) 인발시험은 충분한 정착효과가 얻어진 후에 실시하여야 하며 인발하중 재하속도는 분당 10 kN 내외로 하여야 한다.(8) 인발시험은 하중 단계별로 변위를 측정하여 하중변위곡선을 작성하고 하중변위곡선을 분석하여 록볼트 품질관리를 위한 인발내력을 결정한다.(9) 록볼트 인발시험은 사용된 록볼트와 동종인 록볼트 자체에 대한 사전인발시험을 실시하여 인발내력을 확인하고, 시공된 록볼트에 대한 실제 시험 시에는 인발내력의 80% 에 달하면 합격하는 것으로 한다.(10) 사전인발시험을 실시하지 않는 경우 록볼트 인발내력은 록볼트 항복점 내력과 같은 정도가 되도록 정할 수 있으나 이 경우 시험조건과 현장조건의 록볼트에 작용하는 하중상태가 다르고, 지반조건에 따라 록볼트 정착효과가 다르므로 이를 고려하여 선정하여야 한다.(11) 인발시험 결과 불합격인 경우는 불합격 부위(천장, 아치, 측벽)에서 5개를 추가로 인발시험을 시행하여 5개 중 3개 이상이 불합격되면, 표본구간으로 대표된 전 구간에 대하여 설계와 동일수량의 록볼트를 재시공하여야 한다.(12) 내공변위 또는 지중변위 측정 등의 계측결과 터널측면의 변형이 과다한 경우, 록볼트 두부로부터 록볼트 길이의 1/2지점과 록볼트 단부 사이에 록볼트 축력의 최대치가 발생하는 경우, 소성영역의 확대가 록볼트 길이를 넘는다고 판단되는 경우, 숏크리트 균열, 지압판 변형 등이 발생하는 경우에는 록볼트 추가 시공 등 보강을 시행하여야 한다.(13) 지반조건이 매우 불량하여 특정구간 전체에서 소요 인발내력이 얻어지지 않거나 록볼트 시공이 곤란한 경우에는 공사감독자와 협의하여 다른 조치를 강구할 수 있다.(14) 록볼트에 대한 현장 품질관리시험이 종료되면 수급인은 시험결과를 각 항목별로 일정 양식에 정리하여야 한다.
“