KCS27 50 10 터널 계측 공사
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1. 일반사항
1.1 적용범위
(1) 이 기준은 터널 시공 시 고려해야 할 계측에 관련한 사항을 기술한다. (2) 계측은 터널시공 중의 안전관리를 위한 계측기기의 설치, 측정, 자료관리를 포함한다.(3) 위 (2)항 이외의 목적에 대한 계측은 별도로 공사시방서에 정하여 관리하도록 한다.
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 용어의 정의
(1) 이 기준의 용어의 정의는
1.4 지급자재
내용 없음
1.5 시스템 설명
1.5.1 계측계획의 수립
(1) 공사착수 전에 설계 시 작성된 계획을 검토하고 현장여건을 반영하여 상세한 계측수행 및 분석계획을 작성하여 공사감독자의 승인을 득하여야 한다.(2) 설계 시 수립된 계측계획은 시공 시 확인되는 현장여건, 지반상태 및 초기 계측결과 등에 근거하여 필요한 경우 보완하여 적용하여야 한다.(3) 계측은 일상적인 시공관리를 위한 일상계측과 지반거동의 정밀분석을 위한 정밀계측으로 구분하여 계획을 수립하여야 한다.(4) 일상계측의 항목은 터널 내·외 관찰조사, 내공변위 측정, 천단침하 측정 등을 포함하며, 토피가 상대적으로 얕은 도심지에서는 지표침하 측정을 일상계측으로 추가할 수 있다.(5) 정밀계측은 지반조건이나 주변여건에 따라 지반 및 구조물의 거동을 보다 상세히 관찰할 목적으로 일상계측에 추가하는 항목으로서 현장조건을 고려하여 지중변위 측정, 록볼트 축력측정, 숏크리트 응력측정, 강지보재 응력측정, 지중침하 측정 등을 포함할 수 있다.(6) 지상에서 수행하는 지표 및 지중침하 측정은 토피나 지상시설물의 유무에 따라 가감하거나 생략할 수 있다.(7) 터널 내부에서 수행하는 터널 내 관찰조사, 지중변위 측정, 내공변위 및 천단침하 측정, 록볼트 축력측정, 숏크리트 응력측정은 실제 노출되는 지반의 상태나 초기의 계측결과에 근거하여 설치간격이나 위치를 조정할 수 있다.(8) 터널의 시공 영향권 내에 특별한 관리가 요구되는 구조물의 안전성을 판단하기 위하여 (4)와 (5)의 계측항목 이외의 지반수평변위, 시설물경사도, 균열폭, 지하수위, 막장면(굴진면)선행변위, 발파진동 및 소음측정도 필요에 따라 계측항목에 추가할 수 있다.(9) 제반 여건상 장기적인 안전관리가 필요하여 계측기기를 설치하는 경우에는, 이에 대한 모든 사항은 준공 시 발주자에게 서면으로 이관하여 시설물 운영 시에도 정기적인 계측이 가능하도록 하여야 한다.(10) 장기간 터널공사 중지 시에는 별도의 계측계획을 수립하여 터널의 이상 유·무를 확인하여야 한다.(11) 계측기기는 한국인정기구(KOLAS) 또는 공인기관으로부터 품질을 인증 받은 제품 중에서 선정하는 것을 원칙으로 한다.(12) 공사에 사용되는 계측기기는 공인기관으로부터 인증 받은 성능검사 확인서를 감독원에게 제출하여야 한다.
1.5.2 계측기기의 선정
(1) 계측기기는 설치, 측정 및 유지관리가 용이하고 측정기간 동안에 내구성이 유지되어야 한다.(2) 계측기기는 계측목적에 적합한 정확도를 가져야 하며 최대 예상변화량 이상의 측정범위를 가져야 한다.(3) 측정시스템은 측정의 편리성, 측정기간 및 빈도, 측정방법, 기기의 호환성 및 경제성을 고려하여 구성하여야 한다.(4) 자동측정기기의 경우 이상 작동에 대비하여 수동측정이 가능하도록 조치하여야 한다. (5) 유지관리 시까지 계측을 하여야 할 계측기기는 계측수행기간 동안 기능을 유지할 수 있는 것으로 선정하여야 하며, 계측기기 수명 내에 교체가 가능한 시스템으로도 계획할 수 있다.(6) 계측기기와 관련된 세부사항은 이 기준의 1.5.3~1.5.6을 따르며, 이외의 사항은 공사시방서에 정하여 관리하여야 한다.
1.5.3 계측기기의 보정
(1) 계측기기는 설치 전 및 설치 직후에 작동성능을 검사하고 필요시 보정하여야 한다.(2) 측정시스템은 주기적으로 이상 유무와 정확도를 점검하여야 한다.(3) 계측수행 중 계측치가 특이하게 변화되는 경우 계측기기의 이상 유무를 확인하고 필요한 조치를 강구하여야 한다.
1.5.4 계측기기의 설치
(1) 계측기기는 지반 또는 지보재와 확실하게 부착되어 그 지점의 지반 또는 지보재의 거동을 정확히 측정할 수 있도록 설치하여야 한다.(2) 터널 내부에 설치하는 계측기기는 굴착 직후 또는 지보재 설치 직후에 막장면(굴진면)과 근접하여 설치하여야 하며 터널 외부에 설치하는 계측기기는 터널의 굴착 영향이 측정위치에 미치기 전에 설치하여 초기치 측정을 완료하여야 한다.(3) 계측책임자는 각 기기별 설치지침서를 사전에 검토하여 설치 시 발생될 수 있는 제반 문제점을 파악하고 이에 대한 대책을 수립하여야 한다.(4) 계측책임자는 계측기기의 제작사가 제공한 지침서에 명시된 절차에 따라서 정확하게 기기를 설치하여야 한다.(5) 수급인 및 공사감독자는 계측책임자가 계측과 관련하여 요구하는 제반사항에 적극적으로 협조하여야 한다.(6) 설치된 계측기기는 공사 또는 기타의 영향으로 손상되지 않도록 보호하여야 한다.(7) 지중에 매설되는 계측기기는 지반의 교란을 최소화할 수 있는 천공장비를 사용하여 설치하여야 한다.
1.5.5 계측기기의 관리
(1) 계측기기는 성능보존 및 계측결과의 신뢰성 확보를 위하여 제작사가 제시한 방법과 절차에 따라 관리하여야 한다.(2) 터널 내에 설치된 계측기 주변은 계측기기 관리 및 계측수행을 위하여 필요한 조도를 유지하여야 하며 계측명, 위치, 초기측정일자와 초기측정값이 기록된 표시판을 설치하여 관리하여야 한다.(3) 발파 또는 기타의 이유로 계측기가 손상되었을 경우에는 손상 계측기 인접부에 계측기를 재설치한 후 계측을 계속 수행하여야 한다.
1.5.6 계측의 수행
(1) 계측의 수행과 관리는 계측전담반에 의하여 수행되어야 한다.(2) 계측책임자는 계측기기의 특성과 터널굴진에 따른 지반 및 지보재의 거동을 이해할 수 있는 건설관련분야의 기술자이어야 한다.
1.5.7 계측관리기준
(1) 계측관리기준치는 지반조건, 터널단면의 크기, 시공방법, 지보재량을 고려하고 과거 시공실적과 터널 수치해석 결과를 참조하여 정하여야 한다.(2) 세부계측관리기준치는 현장여건에 따라 공사시방서에서 정하여 관리한다.
1.5.8 계측결과의 정리 및 분석
(1) 모든 계측결과 기록지에는 사업명, 위치, 터널명, 측점, 계측항목, 계측위치, 측정일시, 측정자를 기재하여야 한다.(2) 계측결과는 측정일자, 경과일수, 막장면(굴진면) 이격거리(상반, 하반 구분), 초기치, 금회 측정치, 누계 측정치를 정해진 양식에 계측 항목별로 별도로 정리하여야 하고, ‘시간(경과일수)-계측치’와 ‘막장면(굴진면) 이격거리-계측치’를 그래프로 표시하여 계측치의 변화경향을 신속히 파악할 수 있도록 하여야 한다.(3) 계측결과의 분석은 지반거동을 이해하고 터널건설에 경험이 풍부한 건설 관련분야의 기술자에 의하여 수행되어야 한다.(4) 계측결과는 해당 현장 또는 유사 현장에서 수행한 수치해석 결과, 경험치, 타 계측 결과 및 현장지반조건을 참조하여 분석하며, 계측치의 절대변화량 및 변화속도를 참고하여 안정성을 평가한다.(5) 계측분석 결과 터널의 안정성에 영향이 있다고 판단되는 경우에는 이에 대한 응급조치를 취하고, 그 원인을 규명하여 항구적인 대책을 강구하여야 한다. 이를 위하여 시공책임자는 수급인과 공사감독자, 계측전담반 등 공사관계자가 서로 유기적으로 공조할 수 있는 응급조치 조직 및 대응체제를 공사착공 전 수립하여야 한다.
1.6 시스템 허용오차
(1) 지표침하는
1.7 제출물
(1) 계측이 종료되면 계측결과를 정리하여 감독원에게 제출하여 확인을 얻은 후 후속작업을 진행하여야 한다.
1.8 공사기록서류
내용 없음
1.9 품질보증
내용 없음
1.10 운반, 보관, 취급
내용 없음
1.11 환경 요구사항
내용 없음
1.12 현장수량 검측
내용 없음
1.13 작업의 연속성
1.13.1 지표침하와 지중침하의 측정기간 및 빈도
(1) 지표 및 지중 침하계의 측정기간은 계측기기 설치 후부터 변위의 수렴이 확인될 때까지로 한다. 단, 변위가 수렴되었다고 판단된 경우에도 최소 30일 동안은 변위 수렴상태가 유지되고 있는지를 확인하여야 한다.(2) 지표 및 지중 침하계의 측정 빈도는 막장면(굴진면) 이격거리, 굴진속도, 지반 및 지보재의 거동상태를 고려하여 결정하되 계측결과에 따라 다음을 표준으로 조정한다. 여기서 D는 터널직경을 말한다.① 막장(굴진부) 전방 3 D~막장(굴진부) 전방 2 D 구간 : 1회/2일② 막장(굴진부) 전방 2 D~막장(굴진부) 후방 1 D 구간 : 1회/1일③ 막장(굴진부) 후방 1 D~막장(굴진부) 후방 3 D 구간 : 1회/2일④ 막장(굴진부) 후방 3 D~변위 수렴 시까지 : 1회/3일
1.13.2 내공변위와 천단침하의 측정기간 및 빈도
(1) 내공변위 및 천단침하의 측정기간은 계측기기 설치 후부터 변위의 수렴이 확인될 때까지로 한다. 단, 변위가 수렴되었다고 판단된 경우에도 최소 30일 동안은 변위 수렴상태가 유지되고 있는지를 확인하여야 한다.(2) 내공변위 및 천단침하의 측정 빈도는 표 1.13-1과 같이 변위속도 또는 막장면(굴진면) 이격거리에 근거하여 결정하되 변위 양상에 따라 조정한다.
| 측정 빈도 | 변위속도 | 막장(굴진부) 이격거리 | 비고 |
| 2회/일 | 10mm/일 이상 | 0D~1D | D는 터널직경 |
| 1회/일 | 10~5mm/일 | 1D~2D | |
| 1회/2일 | 5~1mm/일 | 2D~5D | |
| 1회/주 | 1mm/일 이하 | 5D 이상~수렴 후 30일까지 |
1.13.3 지중변위 측정기간 및 빈도
(1) 지중변위계의 측정기간은 계측기기 설치 후부터 변위의 수렴이 확인될 때까지로 한다. 단, 변위가 수렴되었다고 판단된 경우에도 최소 30일 동안은 변위수렴상태가 유지되고 있는지를 확인하여야 한다.(2) 지중변위계의 측정 빈도는 동일 단면에 설치된 내공변위 및 천단침하 계측기기의 측정 빈도와 같다.
1.13.4 록볼트 축력 측정기간 및 빈도
(1) 록볼트 축력계의 측정기간은 계측기기 설치 후부터 변위의 수렴이 확인될 때까지로 한다. 단, 변위가 수렴되었다고 판단된 경우에도 최소 30일 동안은 변위 수렴상태가 유지되고 있는지를 확인하여야 한다.(2) 록볼트 축력계의 측정 빈도는 동일 단면에 설치된 내공변위 및 천단침하 계측기기의 측정 빈도와 같다.
1.13.5 숏크리트 응력 측정기간 및 빈도
(1) 숏크리트 응력계의 측정기간은 계측기기 설치 후부터 변위의 수렴이 확인될 때까지로 한다. 단, 변위가 수렴되었다고 판단된 경우에도 최소 30일 동안은 변위 수렴상태가 유지되고 있는지를 확인하여야 한다.(2) 숏크리트 응력계의 측정 빈도는 동일 단면에 설치된 내공변위 및 천단침하 계측기기의 측정 빈도와 같다.
2. 자재
내용 없음
3. 시공
3.1 시공조건 확인
3.1.1 지표 및 지중침하 측정
(1) 터널상부 토피가 얕고 지표상에 지반의 연직변위로 인하여 피해 가능성이 있는 구조물이 있는 경우에는 지표 및 지중침하를 측정하여야 한다.(2) 지중침하는 반드시 지표침하 측정과 함께 시행되어야 하며 지표침하 측정과 동일한 정확도로 심도별 지반의 연직변위 양상을 확인할 수 있도록 하여야 한다.
3.1.2 내공변위 및 천단침하 측정
(1) 굴착에 따른 터널 벽면의 변위를 측정하여 터널거동을 파악하고 안전시공을 도모하기 위하여 내공변위 및 천단침하량을 측정하여야 한다.(2) 천단침하 측정은 터널 외부에 설치한 수준점을 기준으로 측정하여 지표침하량과 상대비교가 가능하도록 하여야 한다.
3.1.3 지중변위 측정
(1) 지중변위계는 터널굴착면 주변지반의 심도별 반경방향 변위를 측정하기 위하여 설치하며 계측결과로부터 지반이완 영역의 범위를 확인한다.
3.1.4 록볼트 축력측정
(1) 록볼트 축력계는 터널반경방향의 변위에 수반하여 발생하는 록볼트의 축력을 측정하여 록볼트의 지보 효과를 확인하기 위하여 설치한다.(2) 축력 측정용 록볼트의 재질, 규격, 충전재는 실제 시공되는 록볼트의 경우와 동일하여야 한다.
3.1.5 숏크리트 응력측정
(1) 숏크리트 응력계는 터널주변 변위에 수반하여 발생하는 숏크리트의 응력을 측정하여 허용응력과 비교함으로써 부재의 적정성을 확인하기 위하여 설치한다.(2) 터널반경방향 숏크리트 응력계는 숏크리트의 건조수축 등에 관계 없이 지반과 확실하게 접촉되어 응력이 전달될 수 있도록 설치하여야 한다.
3.1.6 유지관리계측
(1) 터널완공 후에 터널과 터널 주변에 위해한 영향이 예상되는 경우에는 준공 후 유지관리 시의 안전성 확보를 위한 유지관리 계측을 고려한 시공 중 계측계획을 수립하여야 한다.
3.1.7 하․해저터널의 계측
(1) 하･해저터널 계측항목의 선정은 육상터널에 적용된 계측항목을 준용하되, 추가적으로 해수 및 유수의 유입 가능성과 유입량을 판단할 수 있는 계측이 추가되어야 한다.(2) 하･해저터널 공사 시 계측기기에 대한 부식 가능성이 존재하므로 선정된 계측기기는 내구성을 확보하여야 한다.(3) 하･해저터널은 지반조사를 통하여 분석된 기반암의 형태와 지반조건을 검토한 후 그 결과에 근거하여 계측위치를 선정한다.
3.1.8 도심지터널의 계측
(1) 지반침하와 지반함몰이 예상되는 도심지터널 시공 시에는 지표침하를 고려한 계측계획을 수립하여야 한다.(2) 도심지터널의 지표침하 계측계획 수립 시 터널 주변 지하수에 대한 조사와 분석을 포함하여야 한다.
3.1.9 TBM 터널의 계측
(1) 기계굴착의 장점을 고려하여 계측위치, 계측항목, 계측간격 및 측정빈도를 조정하여 계측계획을 수립할 수 있다.(2) 지표침하, 지중침하, 세그먼트 응력, 내공변위 및 간극수압에 대한 계측계획의 수립을 검토하여야 한다.(3) TBM 굴착 시 굴착영향 범위에 포함되는 인접구조물에 대해서는 계측계획을 수립하여야 한다.
3.1.10 연직갱, 확폭부, 접속부 터널의 계측
(1) 연직갱 굴착 시 지표침하의 영향범위를 검토하여 지표침하 및 지중변위 계측을 수행한다.(2) 확폭부나 접속부의 특수 구간에는 정밀계측 계획을 제시할 수 있다.
3.2 작업준비
3.2.1 설치시기
(1) 지표 및 지중 침하계는 설치위치로부터 터널직경의 3배에 해당하는 위치까지 터널의 막장(굴진부)이 도달하기 전에 초기치를 측정하여야 한다. 단, 지반조건상 터널굴진의 영향이 터널직경의 3배 거리 이상까지 미치게 될 것으로 예상되는 경우는 변위의 발생 전에 기기를 설치하고 초기치를 측정하여야 한다.(2) 내공변위 및 천단침하 측점은 실링 숏크리트가 타설된 직후 설치하고 다음 막장면(굴진면)의 굴착이 진행되기 전에 초기치를 측정하여 터널굴진에 따른 변위를 최대로 측정할 수 있도록 하여야 한다.(3) 지중변위계는 1차 숏크리트가 타설된 직후 설치하고 다음 막장면(굴진면) 굴착이 진행되기 전에 초기치를 측정하여 터널굴진에 따른 변위를 최대한 측정할 수 있도록 하여야 한다.(4) 록볼트 축력 측정계는 1차 숏크리트가 타설된 직후 설치하고 지반과 확실히 부착된 후 다음 막장면(굴진면) 굴착이 진행되기 전에 초기치를 측정하여 터널굴진에 따른 축력변화를 최대한 측정할 수 있도록 하여야 한다.(5) 숏크리트 응력계는 숏크리트 타설 시에 설치하고 다음 막장면(굴진면)굴진이 진행되기 전에 초기치를 측정하여 터널굴진에 따른 응력변화를 최대한 측정할 수 있도록 하여야 한다.
3.2.2 지표침하와 지중침하의 측정위치 및 배치
(1) 계측기기의 설치 위치는 터널 상부의 지표 또는 지중으로써 지표면 조건, 지반상태, 터널의 규모, 시공법 등에 따른 터널굴진의 영향범위를 고려하여 선정하여야 한다.(2) 지표침하 측정이 필요한 경우에는 측점을 내공변위 측정과 동일한 단면의 터널 중심선상의 지표면에 배치하고 터널 축에 직각방향으로 여러 개의 측점을 거리별로 배치하여야 한다. 이 때 가장 바깥쪽 측점은 가능한 한 부동점이 되도록 계획하여야 한다.(3) 지반상태가 양호하고 기 시공구간의 계측결과에 의하여 안정성이 확인된 경우 또는 측정이 곤란한 산, 논, 장애시설물 등에는 지형여건을 고려하여 측선간격을 넓게 조정할 수 있으며, 지반조건이 불량한 구간이나 변화가 심한 구간에 대하여는 계측간격을 좁혀서 계측결과의 수렴 여부를 확인하여야 한다.(4) 지표침하의 횡방향 측정범위는 터널하부 좌우 모서리에서 연직선과 45°를 이루는 선들로 포함된 지표부로 하며, 5~10 m 간격으로 측정을 실시하여 횡단방향의 침하곡선이 작성될 수 있도록 하여야 한다. 단, 뚜렷한 층리, 엽리, 절리 등의 발달로 인하여 터널굴착의 영향범위가 상기 범위를 벗어난다고 판단되는 경우에는 계측범위를 확대하여야 한다.(5) 지중침하계는 침하양상을 심도별로 측정할 필요가 있는 곳이나 주요 구조물 하부지반 등 특별한 계측관리가 필요한 지점에 설치한다.(6) 지중침하 측점 중 최하단 측점은 가능한 한 터널 천장부에 근접되게 설치하여야 한다. 단, 여굴, 록볼트, 경사볼트 등 터널 내의 작업에 의해 손상되지 않도록 하여야 한다.
3.2.3 내공변위와 천단침하의 측정위치 및 배치
(1) 내공변위 및 천단침하 측정 시 측정단면은 20 m 간격을 표준으로, 갱구부 50 m 구간과 토피가 터널직경의 2배 이하인 구간은 10 m 간격을 표준으로 하여야 한다.(2) 지반조건이 불량한 구간이나 변화가 심한 구간에 대하여는 계측간격을 표준간격보다 좁혀야 하며, 지반조건이 양호하고 구간 내에서 지반 변화가 적을 때에는 사전검토 결과를 토대로 계측간격을 표준보다 넓히거나 계측을 생략할 수 있다.(3) 측선의 배치는 전단면 굴착의 경우에는 3측선, 반단면 굴착의 경우에는 4측선 또는 6측선을 표준으로 하며, 지반상태, 굴착방법, 굴착단면적을 참고하여 측선 수를 조정할 수 있다.(4) 내공변위량이 과다할 것으로 예상되는 경우나 파쇄대, 습곡, 단층, 탄층 등 편압 현상의 우려가 있는 경우 또는 확폭부나 접속부 등의 특수구간에는 필요에 따라 측선수를 조정하거나, 3차원 계측을 적용할 수 있다.(5) 가능한 한 절대좌표를 사용하도록 하나 장대터널이나 곡선터널에서는 거동이 수렴된 구간에 기준점을 설치할 수 있다.(6) 3차원 계측에는 자동 광파기, 3D영상촬영장비, 레이저스캐닝 등의 최신기법을 사용할 수 있다.(7) 필요 시 자동화 계측을 적용하여 계측의 신뢰도를 높이도록 하여야 한다.
3.2.4 지중변위 측정위치 및 배치
(1) 지중변위계 측선의 간격은 500 m 간격으로 배치하는 것을 표준으로 하되, 터널의 규모나 지반 및 주변 조건 등에 따라 조정할 수 있으며, 가능한 한 설계 시의 터널해석 구간에 설치하여 해석 결과와 시공 시의 계측 결과의 비교검토가 되도록 하여야 한다.(2) 측정단면의 좌우 측벽부 및 천장부 등 3개소에 3~5 측점의 심도별 다중측점 지중변위계를 설치하며 터널규모나 지반조건을 고려하여 증감한다.(3) 지중변위계의 측점은 터널 벽면에서 터널직경의 0.5배 범위 또는 예상되는 이완영역을 포함하는 범위까지 배치하여야 한다.
3.2.5 록볼트 축력측정 위치 및 배치
(1) 록볼트 축력계는 터널의 규모, 단면당 록볼트 수, 지반조건 등 터널상황에 따라 측정이 필요한 곳에 설치하되, 지중변위, 숏크리트 응력, 내공변위 및 천단침하측정 단면과 동일한 단면에 설치하여 다양한 계측결과를 종합적으로 분석하도록 하여야 한다.(2) 록볼트 축력은 축력 측정용 록볼트를 실제의 록볼트 설치 위치에 동일한 방법으로 설치하여 측정하며, 측정단면의 좌우 측벽부 및 천장부 등을 포함하는 3~5개의 측정용 록볼트를 설치한다.(3) 축력 측정용 록볼트는 측점 간격이 1.0 m 이어야 한다.
3.2.6 숏크리트 응력측정 위치 및 배치
(1) 숏크리트 응력계는 터널의 규모, 지반조건 등 터널상황에 따라 측정이 필요한 곳에 설치하고, 지중변위, 록볼트 축력, 내공변위 및 천단침하측정 단면과 동일한 단면에 설치하여 다양한 계측결과를 종합적으로 분석하도록 하여야 한다.(2) 숏크리트 응력계는 숏크리트에 발생하는 응력과 배면 지반압의 크기 및 그 분포상황을 종합적으로 파악할 수 있도록 측정단면의 좌우 측벽부 및 천장부 등을 포함하는 3~5개소에 설치하여야 한다.(3) 터널반경방향 및 접선방향의 숏크리트 응력을 측정하기 위하여 각 측점에는 반경방향 및 접선방향에 직각이 되도록 2개의 응력계를 설치하여야 한다.
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