KCS27 10 05 터널공사 일반
1. 일반사항
1.1 적용범위
(1) 이 기준은 터널공사의 일반사항, 재료, 시공 및 품질기준에 적용한다.(2) 이 기준의 규정을 기준으로 하여 해당 터널공사를 위한 공사 시방서를 작성하여야 한다. 이 경우 이 기준의 내용을 준용하거나 해당 공사에 적합하도록 수정 또는 가감하여 세부내용을 작성할 수 있다.(3) 이 기준에서 규정한 내용과 해당 공사시방서에서 규정한 내용이 서로 상이할 경우에는 해당 공사시방서의 규정 내용이 우선한다.(4) 이 기준은 터널의 시공과정에 필요한 전기, 설비분야 등의 기본사항을 포함하며 이 이외의 사항은 관련 기준에서 정하는 바를 따른다.
1.2 참고 기준
(1) 터널공사 시 제반 법규의 규제사항에 대하여 필요한 조치를 취해야 한다. 이 경우 각종 규제가 공사에 미치는 영향, 규제의 정도, 수속 및 절차 등을 조사하고 대책을 수립하여야 한다. 조사대상이 되는 주된 법규 및 기준은 다음과 같다.
1.2.1 관련 법규
· 환경오염 방지 및 환경보전 관계: 대기환경보전법, 자연환경보전법, 자연공원법, 산림자원의 조성 및 관리에 관한 법률, 야생동물 보호 및 관리에 관한 법률, 소음·진동관리법, 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률, 해양환경관리법, 수도법, 하수도법, 광업법, 지하수법, 철도건설법, 폐기물관리법 및 건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률, 토양환경보전법, 환경정책기본법, 환경영향평가법 등· 재해방지 관계: 사방사업법, 농어업재해대책법, 자연재해대책법, 재난 및 안전관리 기본법, 지하안전관리에 관한 특별법, 지진·화산재해대책법, 소방기본법 등· 국토개발 관계: 국토기본법, 국토의 계획 및 이용에 관한 법률, 택지개발촉진법, 공공주택특별법 등· 하천 관계: 하천법, 공유수면 관리 및 매립에 관한 법률, 지하수법, 온천법 등· 도시계획 관계: 국토의 계획 및 이용에 관한 법률, 도시공원 및 녹지 등에 관한 법률 등· 도로 및 교통 관계: 도로법, 철도건설법, 도시철도법 등· 군사 관계: 군사기밀보호법, 군사기지 및 군사시설보호법 등· 문화재 관계: 문화재보호법 등· 안전보건 관계: 시설물의 안전관리에 관한 특별법, 건설기술 진흥법, 산업안전보건법, 철도안전법 등· 위험물 관계: 총포·도검·화약류 등의 안전관리에 관한 법률 등· 관련 규칙: 도시철도건설규칙, 철도건설규칙, 철도시설 안전기준에 관한 규칙, 도로의 구조시설기준에 관한 규칙, 대기환경보전법 시행규칙, 총포·도검·화약류 등의 안전관리에 관한 법률 시행규칙 등
1.2.2 관련 기준
·
1.3 용어의 정의
· 가인버트(Temporary invert) : 굴착에 따른 지반변위를 억제할 목적으로 터널 바닥부에 설치하는 단면폐합용 임시 지보부재.· 각부보강(Elephant foot) : 지보공 각부의 지반 지지력을 보강하기 위한 대책으로서 일반적으로는 지지면적의 확대, 하향으로의 록볼트나 파일 등을 설치하는 것.· 강섬유보강 숏크리트(Steel fiber reinforced shotcrete) : 숏크리트의 인성(Toughness)을 증가시키기 위하여 강섬유(Steel fiber)를 혼합하여 타설하는 숏크리트.· 개방형TBM(Open TBM) : 무지보 상태에서 기기전면에 장착된 커터의 회전과 주변 암반으로부터 추진력을 얻어 터널 전단면을 절삭 또는 파쇄하여 굴진하는 터널굴착기계.· 경사(Dip) : 주향(Strike)과 직각을 이루는 지질구조면(층리면, 단층면, 절리면 등의 불연속면)의 기울어진 방향과 수평면이 이루는 사잇각.· 계측(Monitoring) : 터널굴착에 따른 굴착면, 주변 지반, 주변 구조물 및 각 지보재의 변위 또는 응력 등의 절댓값이나 시간대별 변화를 측정하는 방법 또는 그 행위.· 공기시험기(Air tester) : 공기압을 이용하여 방수막의 이음상태를 확인하는 시험기기.· 굴진율(Advance rate) : 기계식 굴착장비의 단위시간당 굴진장을 말하며, 굴진장을 굴진시간(작업시간, 휴식시간 등을 모두 포함)으로 나누어 산정.· 굴착공법(Excavation method) : 막장면(굴진면) 또는 터널굴착방향 굴착계획을 총칭하는 것으로서 크게 전단면굴착공법, 수평분할굴착공법, 연직분할굴착공법, 선진도갱굴착공법으로 구분.· 굴착방법(Methods of tunnel construction) : 지반을 굴착하는 수단을 말하며 인력굴착, 기계굴착, 파쇄굴착 및 발파굴착 방법 등이 있음.· 기계굴착(Mechanical excavation) : 쇼벨, 로드헤더, 브레이커, 굴착기, 전단면 터널굴착기계(TBM) 등을 이용하여 터널을 굴착하는 방식.· 내공변위량(Internal displacement) : 터널굴착으로 발생하는 터널 내공의 변화량을 말하며, 통상 내공단면의 축소량을 양(+)의 값으로 정함.· 뇌관(Detonator) : 화약류를 폭발시키기 위해 사용되는 기폭약 또는 첨장약이 장전된 관체.· 다단발파 방법(Sequential blasting method) : 발파 시 진동의 크기를 감소시킬 목적으로 시간차를 둔 뇌관 또는 발파기(점화기)를 사용하여 발파영역을 수 개의 소 영역으로 분할하여 순차적으로 발파하는 방법.· 디스크커터(Disk cutter) : TBM 등의 기계굴착기에 부착되어 회전력과 압축력에 의하여 암반을 압쇄시키는 원반형의 커터.· 로드헤더(Roadheader) : 다수의 피크(Pick)가 부착된 컷팅헤드(Cutting head)로 암석을 절삭하여 암석 및 광물을 굴착하는 장비로, 전기유압 동력부, 커팅헤드, 붐(Boom), 버력이송 배출장치, 자체이동이 가능한 하부체를 모두 갖추고 있는 완성차. · 록볼트(Rock bolt) : 지반 중에 정착되어 지반을 보강하거나 변위를 구속하여 지반의 지내력을 증가시키는 막대기 모양의 부재.· 록볼트 사전인발시험(Rock bolt pre-pull-out test, pre-proof test) : 록볼트의 시공 품질관리를 위한 평가기준인 인발내력을 결정하기 위해 터널 굴착 초기에 수행하는 록볼트 인발시험.· 록볼트 인발시험(Rock bolt pull-out test, proof test) : 록볼트의 인발내력을 평가하기 위한 시험.· 록볼트 축력(Rock bolt axial force) : 지반에 설치된 록볼트에 발생하는 축방향 하중.· 롤링(Rolling) : TBM 장비의 회전축을 중심으로 회전방향과 회전반대방향으로 번갈아가며 장비가 요동하는 현상.· 막장면(굴진면, Tunnel face) : 터널 굴진방향의 굴착면을 말하며, 굴착작업이 주체적으로 실시되는 막장면(굴진면) 후방의 20~30 m 구간을 막장부(굴착부, 굴진구역과 굴착구역을 포함한 구간)라고 칭함. 여기서 굴진구역은 현재 시공의 영향을 받아 지중응력 재분배가 이루어지는 구역이며 굴착구역은 응력 재분배가 대부분 진행되었거나 완료되어 시공의 영향이 작은 구역을 말함.
· 무라이닝 터널(Unlined tunnel) : 원지반의 자립력 또는 1차지보재만으로 충분한 안정성 확보가 가능하여 콘크리트라이닝을 적용하지 않는 터널.· 물리탐사(Geo-physical investigation) : 지층구성 요소의 물리적 특성 차이를 이용하여 지질이나 암체의 종류, 성상 및 구조를 조사하는 방법으로써 탄성파탐사, 전기비저항탐사, 중력탐사, 자기탐사, 전자탐사 및 방사능탐사 등이 있음.· 발파굴착(Drill and Blast): 착암기나 점보드릴 등 천공장비에 의하여 천공된 공에 화약류를 장약함으로써 그 폭발력을 이용하여 암반을 굴착하는 방법.· 배수형 터널(Drainage tunnel) : 터널 주변의 지하수는 터널 주변으로 연결된 암반의 절리면을 통하여 터널내부로 유입되어 외수압이 해소됨으로서 배수터널과 같은 기능을 갖는 터널.· 배치플랜트(Batch plant): 대량의 콘크리트를 제조하는 설비를 말하며 일반적으로 대규모 공사장 부근에 설치.· 버력(Mucks) : 터널굴착 과정에서 발생하는 암석덩어리, 암석조각, 토사 등의 총칭.· 벤치(Bench) : 터널단면을 상·하로 분할하여 종방향으로 굴착하는 경우의 분할면.· 벤치길이(Bench length) : 분할굴착 시 상부 막장면(굴진면)과 하부 막장면 간의 종방향 이격거리.· 보조공법(Tunnel Reinforcement Method) : 주지보재 혹은 터널 굴착공법 등의 변경으로는 터널 막장면(굴진면) 및 주변지반의 안정성을 확보할 수 없는 경우 터널의 안정성 확보를 위하여 적용되는 보조적 또는 특수한 공법.· 불연속면(Discontinuities) : 암반 내에 존재하는 절리, 층리, 엽리, 단층 또는 파쇄대 등과 같이 암반(Rock Mass)의 물리, 화학적 특성과 공학적 성질의 연속성을 해치는 면 또는 층.· 비배수형 터널(Undrained tunnel) : 터널 내․외부로 물이 통수되어서는 안 되는 경우는 강 라이닝(Steel lining) 또는 별도로 고안된 완전 수밀성의 콘크리트 세그먼트라이닝(Concrete segment lining)을 설치하여 완전방수가 되도록 한 터널· 섬유보강 숏크리트(Fiber reinforced shotcrete): 숏크리트의 인성(Toughness)을 증가시키기 위하여 강섬유(Steel fiber) 또는 기타 재질의 섬유를 혼합하여 타설하는 숏크리트.· 세그먼트(Segments) : 터널라이닝을 구성하는 단위조각의 부재를 말하며, 사용하는 재질에 따라 강재 세그먼트, 철근 또는 강섬유로 보강한 콘크리트 세그먼트 및 합성세그먼트 등으로 구분되고 주로 쉴드TBM터널에 사용.· 숏크리트(Shotcrete) : 굳지 않은 콘크리트를 가압시켜 노즐로부터 뿜어내어 소정의 위치에 부착시키는 콘크리트.· 스프링라인(Spring line) : 터널의 상반 아치의 시작선 또는 터널단면 중 최대폭을 형성하는 점과 만나는 수평선.· 습곡(Fold) : 화성암, 변성암, 퇴적암에서 변형 전 평면에 가까운 면들이 변형에 의하여 물결처럼 굽어 있는 구조.· 쉴드TBM(Shield Tunnel Boring Machine) : 주변지반을 지지할 수 있는 외판(원통형의 판)이 부착되어 있는 TBM.· 신호기(Signal post) : 운행 중인 차량이나 열차에 통행의 우선권 등 포괄적인 지시를 하는 장치.· 시설한계(Tunnel clearance) : 터널 이용목적을 원활하게 유지하기 위하여 내측으로는 시설물을 설치할 수 없도록 규제하는 공간적 한계.· 암판정(Rock class determination) : 터널의 굴착작업 중 나타나는 암선의 결정과 암질 판단을 위한 일련의 행위.· 용출수(Sump water) : 터널의 굴착면으로부터 흘러나오는 지하수.· 압착성 지반(Squeezing ground) : 시간의존성 전단변위의 성질을 가지는 지반.· 어깨(Shoulder) : 터널의 천장과 스프링라인의 중간점을 말하며 어깨를 중심으로 좌, 우의 일정구간을 어깨부라고 칭함.· 엔트런스 패킹(Sealing ring) : 쉴드터널의 시점과 종점 입구에 설치하는 패킹으로서 지하수 또는 굴착토사가 터널과 작업구 사이로 유출입하는 것을 방지할 목적으로 설치하는 시설물.· 여굴(Overbreak) : 터널굴착공사에서 계획한 굴착면보다 더 크게 굴착된 부위.· 엽리(Foliation) : 변성암에 나타나는 지질구조로 암석이 재결정 작용을 받아 같은 광물이 판상으로 또는 일정한 띠를 이루며 형성된 지질구조.· 외판(Shield skin) : 쉴드TBM에서 굴진장치, 세그먼트 조립장치 등을 감싸고 있는 원통형 판.· 요잉(Yawing) : TBM 장비의 진행 수직축 방향인 연직 축에 대한 장비의 좌우 방향 왕복 회전현상.· 이수식 쉴드TBM(Slurry Shield TBM) : 소정의 압력을 가한 이수로 굴진면의 안정을 유지하며 이수를 순환하여 굴착토를 함께 액상으로 수송하면서 굴진하는 방식의 쉴드TBM을 말한다. 지반을 굴착하기 위한 굴착기구, 이수를 순환시키고 이수에 일정한 압력을 가하기 위한 가압설비, 이수와 굴착버력을 이송하는 이수수송설비, 수송된 굴착토와 이수를 분리하여 이수를 소정의 소성 상태로 조정하기 위한 이수처리설비 등으로 구성된다. 이수에 소정의 압력을 가하여 굴진면의 안정을 유지하며, 이수의 순환에 의하여 굴착토를 액상수송하여 굴진하는 방식의 쉴드TBM.· 이완영역(Loosened zone) : 터널굴착으로 인하여 터널주변의 지반응력이 재분배되어 지반이 다소 느슨한 상태로 되는 범위.· 인력굴착(Manual excavation) : 삽, 곡괭이 또는 픽햄머, 핸드브레이커 등의 소형장비를 이용하여 인력으로 굴착하는 방법.· 이렉터(Erector) : 쉴드TBM의 구성요소로서 세그먼트를 들어 올려 링을 조립하는 데 사용하는 장치· 인버트(Invert) : 터널단면의 바닥 부분을 통칭하며, 원형터널의 경우 바닥부 90°구간의 원호 부분, 마제형 및 난형 터널의 경우 터널 하반의 바닥 부분을 말한다. 인버트의 형상에 따라 곡선형 인버트와 직선형 인버트로 분류하며, 인버트 부분의 콘크리트라이닝 타설 유무에 따라 폐합형 콘크리트라이닝과 비폐합형 콘크리트라이닝으로 분류함.· 일상계측(Daily monitoring) : 일상적인 시공관리를 위하여 실시하는 계측을 말하며, 지표침하, 천단침하, 내공변위 측정 등이 포함됨.· 장대터널(Long tunnel) : 터널의 연장이 1,000 m 이상인 터널.· 전기비저항탐사(Electrical resistivity survey) : 물리탐사법의 일종으로 지반 내 전류를 흘려보냄으로써 비저항을 측정하여 지반의 지질구조 및 지하수 분포구간 확인 등을 조사하는 방법.· 절리(Joint) : 암반에 존재하는 비교적 일정한 방향성을 갖는 불연속면으로서 상대적 변위가 단층에 비하여 크지 않거나 거의 없는 것을 말하며, 절리의 생성 요인은 암석 자체에 의한 것과 외력에 의한 것이 있음.· 접속부(Tunnel Intersection) : 서로 다른 터널이 접속되는 구간 또는 동일 터널에서 단면의 형태, 규모가 다른 터널 단면이 접속하는 구간.· 정밀계측(Precision monitoring) : 정밀한 지반거동 측정을 위하여 실시하는 계측을 말하며, 계측항목이 일상계측보다 많고 주로 종합적인 지반거동 평가와 설계의 개선 등을 목적으로 수행.· 조도(Illumination) : 장소의 밝기를 의미하며 투사되는 광속을 면의 면적으로 나눈 것을 말한다. 즉 조사되는 면의 생각하고 있는 점에서의 광속밀도이며 단위는 룩스(lux), 기호는 (lx)를 사용. · 주지보재(Main support materials) : 굴착 후 굴착면에 붙여 지반과 일체가 되도록 시공하는 숏크리트, 강지보재 및 록볼트로 조합된 지보체계를 말하며, 콘크리트라이닝으로 이와 같은 지보체계의 역할을 대신하는 경우에는 콘크리트라이닝을 주지보재에 포함할 수 있음.· 주향(Strike) : 불연속면(층리면, 단층면, 절리면 등)과 수평면의 교선방향을 진북방향 기준으로 측정한 방향과 사잇각.· 지반(Ground) : 건설공사와 관련한 지구의 표층부분을 말하여, 구조물의 기초나 굴착의 대상이 되는 부분.· 지반조건(Ground condition) : 터널주변 지반의 지형, 지질, 수리·수문조건 등을 말함.· 지보재(Support materials) : 굴착 시 또는 굴착 후에 터널의 안정 및 시공의 안전을 위하여 지반을 지지, 보강 또는 피복하는 부재 또는 그 총칭.· 지보패턴(Tunnel support patterns) : 터널막장면(굴진면)의 지반상태와 터널 천장부 및 그 상부의 지반상태, 시공성 등을 고려하여 터널의 안정성이 확보되도록 미리 설정해 놓은 지보 형태를 말하며, 터널굴착 후 조기에 설치하여 터널의 안정을 꾀하기 위하여 설치하는 숏크리트, 록볼트 및 강지보재와 보조공법 등을 조합한 것.· 지중변위(Ground displacement) : 터널굴착으로 인하여 발생하는 굴착면 주변 지반의 터널반경방향의 변위.· 지중침하(Ground settlement) : 터널을 굴착할 때 굴착면 인접지반에는 침하가 발생하며 터널 천장부를 기점으로 하여 지표로 갈수록 각 지층의 침하량은 깊이별로 서로 다르게 나타나는데 이때의 깊이별 침하. · 지지코어(Support core) : 토사지반 또는 연약한 지반에서 터널굴착 시 막장면(굴진면)의 밀려나옴을 억제하기 위하여 막장면 중앙부에 일부 남겨둔 미굴착 부분.· 지표침하(Surface settlement) : 터널굴착으로 인하여 발생하는 지표면의 침하를 말하며, 지표침하는 터널의 종단 및 횡단방향으로 여러 곳에 침하판을 설치하여 터널굴착 시 변화되지 않는 기준점에 대한 상대적인 침하량을 측정하여야 함.· 지하매설물(Underground utilities) : 지표하부에 묻혀 있는 인공구조물로서 지하지장물이라고도 부름.· 진공시험기(Waterproofing membrane vacuum tester) : 부분적으로 접합된 방수막의 접합상태를 확인시키는 기기.· 진원유지장치(Ring holder) : 쉴드TBM터널에서 세그먼트의 시공정밀도를 높이기 위하여 직전에 조립한 세그먼트링의 형상을 유지하는 장치를 말한다. 상하확장식과 상부확장식이 있으며 내장된 유압잭을 이용하여 확장 및 수축이 이루어진다. 진원유지장치는 쉴드외경 5 m 이상에서 주로 사용됨.· 천단침하(Crown settlement) : 터널굴착으로 인하여 발생하는 터널 천단의 연직방향 침하를 말하며, 기준점에 대한 하향의 절대 침하량을 양(+)의 천단침하량으로 정의.· 천장부(Crown) : 터널의 천단을 포함한 좌우 어깨 사이의 구간.· 추력(Thrust force): TBM 굴진을 위하여 커터헤드에서 굴진면으로 가해지는 추진력.· 측벽부(Wall) : 터널어깨 하부로부터 바닥부에 이르는 구간.· 측선(Measurement line) : 계측을 위하여 설정한 측점 사이의 최단거리에 해당하는 가상의 선.· 층리(Stratification, Bedding): 퇴적암이 생성될 때 퇴적조건의 변화에 따라 퇴적물 속에 생기는 층을 이루는 구조.· 카피커터(Copy cutter) : 곡선부에서 쉴드 TBM의 원활한 추진을 위하여 내측곡선 부분에서 곡선반경방향으로 확대 굴착하기 위하여 쉴드 TBM 커터헤드의 측면에 설치한 커터.· 커터(Cutter) : TBM의 커터헤드에 토사 또는 암반의 굴착을 위하여 부착하는 금속재질의 소모품을 말하며, 디스크커터, 커터비트, 카피커터 등이 있음.· 커터비트(Cutter bit) : 풍화암 이하의 지반을 굴착하기 위하여 쉴드TBM의 커터헤드에 부착하는 칼날형의 고정식 비트를 말하며, 본체와 팁으로 구성됨.· 커터헤드(Cutter head) : TBM의 맨 앞부분에 배열 장착되는 디스크커터 또는 커터비트 등 각종 커터를 부착하여 회전·굴착하는 부분.· 케이블볼트(Cable bolt) : 굴착지반의 보강이나 지지를 위해 시멘트 그라우트된 천공 홀에 강연선을 삽입한 보강재.· 콘크리트라이닝(Concrete lining) : 터널의 가장 내측에 시공되는 무근 또는 철근보강 콘크리트의 터널부재.· 테일 보이드(Tail void) : 세그먼트로 형성된 링의 외경과 쉴드TBM 외판의 바깥직경 사이의 환상형의 공극을 말한다. 즉, 테일 스킨의 두께와 테일 클리어런스의 두께의 합.· 테일 스킨(Tail skin) : 쉴드TBM 테일부의 외판(Skin)을 말하며 일반적으로 외판보다 약간 두꺼움.· 테일 클리어런스(Tail clearance) : 테일 스킨의 내면과 세그먼트 외면 사이의 간격.· 토압식 쉴드TBM(Earth pressure balance shield TBM) : 커터헤드로 굴착·교반한 토사를 굴진면과 격벽 사이에 있는 챔버(Chamber)에 채우고 쉴드TBM의 추진력으로 굴착토를 굴진면에 가압함으로써 굴진면의 안정을 유지하면서 스크루컨베이어(Screw conveyer) 등으로 굴착토를 배토하는 쉴드TBM.· 토피고(Overburden depth) : 터널 천장으로부터 지표면까지의 연직높이(두께).· 파쇄굴착(Crushing excavation) : 유압장비, 가스, 팽창성 모르타르, 특수 저폭속화약 등을 이용하여 암반을 파쇄시켜 굴착하는 방법.· 팽창성 지반(Expansive soil) : 터널시공 및 운영 시 팽창으로 인하여 문제를 일으키기 쉬운 지반으로, 제3기층의 열수변질을 받은 화산분출물, 팽창성 이암 및 온천여토 등이 있음.· 편압(Unbalanced earth pressure) : 터널의 좌우 또는 전후 방향으로 불균등하게 작용하는 지반압력.· 표준지보패턴(Standard support pattern) : 지반의 등급에 따라 미리 표준화한 지보패턴.· 피칭(Pitching) : TBM 장비의 진행 축방향으로부터 수평축에 대한 장비의 상하 방향의 회전현상.· 허용편차(Permissible deviation) : 변형 여유량에 시공상 피할 수 없는 오차를 합한 값.· 환기설비(Tunnel ventilation system) : 터널 내 공기질을 유지하기 위하여 신선공기를 유입 또는 급기하거나 오염공기를 배출하기 위한 설비.· 회전력(Torque) : 커터헤드를 회전시키는 힘의 크기.· 훠폴링(Forepoling) : 불량한 지반조건에서 주로 국부적인 천장부 지반붕락을 방지하기 위하여 굴착하기 전에 터널진행 방향으로 천공 후 강관 또는 철근을 삽입하는 보조공법.· 휨인성(Flexural toughness) : 숏크리트에 균열이 발생한 후 숏크리트가 하중을 지지할 수 있는 능력을 말하며 에너지 흡수능력이라고도 함.· TBM(Tunnel Boring Machine) : 소규모 굴착장비나 발파방법에 의하지 않고 굴착에서 버력처리까지 기계화 및 시스템화 되어 있는 굴착기계를 말하며, 일반적으로 개방형 TBM (Open TBM)과 쉴드 TBM으로 구분.
1.4 지급자재
내용 없음
1.5 시스템 설명
내용 없음
1.6 시스템 허용오차
내용 없음
1.7 제출물
(1) 시공계획서(2) 시공상세도(3) 시험보고서(4) 현장에 반입된 모든 재료의 종류와 수량을 기재한 서류
2. 자재
2.1 재료
(1) 공사용 자재 및 재료는 품질기준에 적합하고 가능한 한 친환경적인 것을 선정해야 한다.
3. 시공
내용 없음