KDS 설계기준 275010 터널 계측
터널 계측 시방서
1. 일반사항
1.1 목적
- 본 시방서는 터널 설계 시 고려해야 할 계측에 관련한 사항을 기술합니다.
1.2 적용 범위
- 본 시방서는 터널 굴착에 따른 지반 거동과 지보재 효과를 파악하고 공사 안정성 및 경제성을 확보하기 위한 공사 중 계측과 터널 준공 후 안전 확보를 위한 유지관리 계측에 적용됩니다.
- 공사 중 계측 계획 수립 시에는 터널 기능, 중요도, 지반 조건을 고려하여 계측 항목, 계측기 설치 위치, 측정 빈도 및 관리 기준을 계획해야 합니다.
- 운영 중 유지관리 계측은 터널 기능과 중요도에 따라 계측 목적을 정하고, 목적에 적합한 계측 계획을 별도로 수립해야 하며, 공사 중 계측 계획과 연계하여 관리될 수 있도록 계획해야 합니다.
1.3 참고 기준
- 관련 법규: KDS 27 10 05
- 관련 기준: KDS 27 10 05
1.4 용어의 정의
- 본 시방서의 용어 정의는 KDS 27 10 05를 따릅니다.
2. 조사 및 계획
2.1 조사 및 계획 일반
- 본 시방서와 관련된 조사 및 계획 일반 사항은 KDS 27 10 10(2.1)을 따릅니다.
2.2 조사
- 본 시방서와 관련된 조사는 KDS 27 10 10(2.2)를 따릅니다.
2.3 계획
- 터널 계측 설계에는 계측 항목, 계측 위치, 배치 간격, 계측기 선정과 설치 시기, 측정 기간 및 빈도, 관리 기준, 결과 정리 및 분석 방법을 포함해야 합니다.
- 계측 항목은 KDS 11 10 15(4.1.5)를 따르며, 터널 용도, 규모, 지반 조건, 육상/하저/해저 주변 환경, 시공 방법을 고려하여 터널 굴착에 따른 주변 지반 및 구조물의 거동을 파악하고 지보재 효과와 품질을 확인하는데 적합하도록 선정해야 합니다.
- 계측 위치 및 배치 간격은 KDS 11 10 15(4.1.5)를 따르며, 터널 규모, 지반 조건, 시공 방법을 고려하여 계측 목적에 부합되어야 하며, 계측 항목 간 상호 관련성을 파악할 수 있도록 선정해야 합니다.
- 계측기 선정은 KDS 11 10 15(1.11)를 따르며, 계측 목적, 계측 기간, 계측 항목, 계측 대상, 계측 방법 및 계측 환경을 고려해야 합니다.
- 계측기 설치 시기, 측정 빈도 및 측정 기간은 터널 굴착에 따른 지반 및 지보재의 거동을 파악할 수 있도록 인버트 굴착과 라이닝 타설 시기를 감안하여 계획해야 합니다.
- 계측 결과는 계측값과 경시 변화를 함께 제시하고, 계측 항목별 측정값을 상호 비교하여 지반 거동과 지보재 효과의 상관성에 따른 터널 안정성을 검토하도록 계획해야 합니다.
- 3차원 변위 계측 결과에 대해서는 기존 변위 분석 방법과 함께 터널의 3차원 거동 파악이 가능한 분석 방법을 도입하여 터널 종단선상의 터널 변형 거동 파악 및 막장면(굴진면) 전방 선행 변위 예측이 가능하도록 분석하는 것을 계획해야 합니다.
- 장기간의 터널 공사 중지 시에는 별도의 계측 계획을 수립하여 터널의 이상 유무를 확인하도록 계획해야 합니다.
3. 재료
- 본 장은 내용이 없습니다.
4. 설계
4.1 설계 일반
- 계측은 일상적인 시공 관리를 위한 일상 계측과 지반 거동의 정밀 분석을 위한 정밀 계측으로 구분하여 계획해야 합니다.
4.2 일상 계측
- 일상 계측은 일상적인 시공 관리상 반드시 실시해야 할 항목으로서, 터널 내 막장면(굴진면) 관찰 조사, 내공 변위 측정, 천단 침하 측정 및 록볼트 인발 시험을 포함하며, 토피가 얕은 도심지에서는 지표 침하 측정을 추가할 수 있습니다.
- 터널 내 막장면(굴진면) 관찰 조사는 매 막장면(굴진면)마다 실시하는 것을 표준으로 하고, 지반 상태에 따라 유지관리 시의 기초 자료인 터널 지질도를 작성하는데 필요한 빈도로 조정해야 합니다.
- 내공 변위와 천단 침하 측정 시의 측정 단면은 20m 간격을 표준으로 하며, 갱구부 50m 구간과 토피고가 터널 직경의 2배 이하인 구간에 대해서는 10m의 측정 간격을 표준으로 설계해야 합니다.
- 지반 조건이 불량하거나 변화가 심한 구간에서는 계측 간격을 표준 간격보다 좁혀 설계해야 하며, 지반 조건이 양호하고 지반 변화가 적은 구간에서는 사전 검토 결과를 토대로 계측 간격을 표준보다 넓히거나 계측을 생략하도록 설계할 수 있습니다.
- 내공 변위의 측선 수는 그림 4.2-1을 기준으로 하여 배치하되 갱구 부근, 편압 예상 구간, 단층과 파쇄대, 과도한 지하수 용출이 예상되는 구간에서는 측선 수를 조정할 수 있으며, 3차원 거동을 파악할 수 있도록 계측 계획을 수립해야 합니다.
- 천단 침하와 내공 변위는 동일 단면에서 측정하고, 이 측점은 막장면(굴진면)에 근접하게 설치하도록 설계해야 합니다. 또한, 천단 침하는 수준 측량 등을 통하여 하향 방향의 절대 침하량으로 측정하도록 설계해야 합니다. 터널 전체적으로 변위가 발생하는지를 확인할 필요성이 있는 경우 천단 침하와 더불어 터널 바닥면의 변위도 측정하도록 설계해야 합니다.
- 일상 계측으로서 지표 침하 측정이 필요한 경우에는 측점을 내공 변위 측정과 동일한 단면의 터널 중심선상의 지표면에 배치하고 터널 축에 직각 방향으로 여러 개의 측점을 거리별로 배치합니다. 이때 가장 바깥쪽의 측점은 터널 굴진에 따른 변위의 영향을 받지 않는 부동점이 되도록 계획해야 합니다.
- 록볼트 종류를 선정하고 시공 후의 정착 효과를 판정하기 위하여 굴착 초기 단계에서 사전 인발 시험을 실시하도록 설계해야 합니다.
4.3 정밀 계측
- 정밀 계측은 지반 조건 또는 주변 여건에 따라 지반과 구조물의 거동을 보다 상세히 관찰할 목적으로 일상 계측에 추가되는 계측으로서, 현장 조건을 고려하여 지중 변위 측정, 록볼트 축력 측정, 숏크리트 응력 측정 및 지중 침하 측정을 정밀 계측 항목에 포함하도록 계획해야 합니다.
- 갱구부, 특정 구조물 주변, 도심지 공공 주택 또는 다중 이용 시설의 직하부에 터널 설계 시에는 정밀 계측 측선의 간격, 지중 침하 측정 위치, 정밀 계측 항목을 고려하여 설계해야 합니다.
- 정밀 계측 측선의 간격은 500m 간격으로 배치하는 것을 표준으로 하되 터널의 규모나 지반 및 주변 조건에 따라 조정할 수 있으며, 가능한 한 설계 시의 터널 해석 구간에 설치하여 해석 결과와 시공 시의 계측 결과를 비교 검토할 수 있도록 계획해야 합니다.
- 지중 침하 측정 위치는 터널 중심선상의 지표면 또는 측정해야 할 위치에 배치하고 깊이별로 여러 개의 측점을 계획해야 합니다.
- 정밀 계측의 여러 항목 중 지중 변위 측정, 록볼트 축력 측정, 숏크리트 응력 측정과 같이 터널 내에 계측기를 설치할 필요가 있는 항목에 대해서는 1단면마다 3~5점을 표준으로 터널의 설계 패턴에 따라 효과적인 계측이 가능하도록 적절한 배치를 계획해야 합니다.
- 상기 항목 이외의 지반 침하, 구조물 균열 및 경사도와 같이 터널 공사에서 수반되는 제반 영향을 검토할 필요가 있는 경우에는 관련 계측에 대한 계획을 제시해야 합니다.
- 파쇄대, 습곡, 단층 및 탄층과 같은 연약 지반이 예상되거나 정밀 계측이 필요한 구간에는 가능한 한 터널의 3차원적 거동 파악이 가능한 계측 기법을 적용하도록 계획해야 하며, 필요시 물리 탐사나 선진 수평 시추를 함께 수행하도록 계획하여 계측 결과의 신뢰도를 향상시켜야 합니다.
- 터널 공사로 인하여 환경 피해와 생태계 변화가 우려되는 구간에는 발파 진동과 소음, 지하수위 변동과 같은 환경 영향 관련 계측 계획을 수립해야 합니다.
4.4 공사 시방서 작성
- 계측기 선정, 계측 수행 및 분석에 필요한 사항을 작성하기 위하여 계측의 허용 오차, 계측기의 정도, 내구성, 설치 시기, 측정 기간과 빈도, 계측기의 유지 관리, 계측 결과의 정리와 분석 방안 및 계측 관리 기준값을 반영해야 합니다.
4.5 유지관리 계측
- 터널이 인접 구조물에 영향을 미칠 가능성이 높은 경우, 특수한 구조의 터널인 경우, 산사태나 지반 거동의 가능성이 있는 경우, 지하수위와 지질학적인 문제가 예상되는 지역과 같이 터널 완공 후에 터널과 터널 주변에 위해한 영향이 예상되는 경우에는 준공 후 유지관리 시의 안전성 확보를 위한 유지관리 계측 계획을 수립해야 합니다.
4.6 하/해저 터널의 계측
- 하/해저 터널 계측 항목의 선정 시에는 육상 터널에 적용된 계측 항목을 준용하되, 추가적으로 해수와 유수의 유입 가능성과 유입량을 판단할 수 있는 계측 계획을 수립해야 합니다.
- 하/해저 터널 공사 시 계측기기의 부식 가능성이 존재하므로 내구성이 확보된 계측기를 선정하도록 계획해야 합니다.
- 하/해저 터널은 지반 조사를 통하여 분석된 결과에 근거하여 계측 위치를 계획해야 합니다.
4.7 도심지 터널의 계측
- 지반 침하와 지반 함몰이 예상되는 도심지 터널 시공 시에는 지표 침하를 고려한 계측 계획을 수립해야 합니다.
- 도심지 터널의 지표 침하 계측 계획 수립 시 터널 주변 지하수에 대한 조사와 분석을 포함해야 합니다.
4.8 TBM 터널의 계측
- 기계 굴착의 장점을 고려하여 계측 위치, 계측 항목, 계측 간격 및 측정 빈도를 조정하여 계측 계획을 수립할 수 있습니다.
- 지표 침하, 지중 침하, 세그먼트 응력, 내공 변위 및 간극 수압에 대한 계측 계획의 수립을 검토해야 합니다.
- TBM 굴착 시 굴착 영향 범위에 포함되는 인접 구조물에 대해서는 계측 계획을 수립해야 합니다.
4.9 연직갱, 확폭부, 접속부 터널의 계측
- 구조물에 인접한 연직갱 굴착 시에는 지표 침하의 영향 범위를 검토하기 위하여 지표 침하 및 지중 변위 계측 계획을 수립해야 합니다.
- 확폭부나 접속부와 같은 단면 변화 구간에는 정밀 계측에 대한 계획을 수립해야 합니다.
”