8-3 터널 갱문형식 다양화방안 검토

설 계 처-2323

(2008. 9. 2)

 

 

 

1. 검토목적

국내․외 터널 갱문 적용현황 조사 및 사례분석 등을 통하여 터널 갱문의

안전성향상 및 형식의 다양화 방안을 검토코자 함

 

2. 추진경위

○ 2002. 1 터널 갱구부 설계기준 검토(기술관리실)

- 터널 갱구 설치위치 : 최소 토피고 2～3m에서 1D 범위내

 

○ 2003. 3 터널 갱문부 설계기준 검토

- Bell Mouth 변형, Bird Beak형, Arch 면벽형 적용

 

○ 2004. 12 터널 갱문부 설계기준 보완

- 갱구위치는 갱구 상단부 토피 3～5m 확보되는 지점에 선정 등

 

○ 2006. 9 터널 입구부 안전시설 개선검토(교통처)

- PC방호벽을 1/20이하 접속설치율 설치

○ 2008. 1 터널 안전시설 설치기준 검토

- 돌출차선 등 터널내부 안전시설 추가․보완

○ 2008. 4 터널갱문 접속방안 검토

- 터널 전․후구간 땅깎기부 주행선측 길어깨폭 조정(4→3m)

- 여건을 고려 갱문 확폭, 가드레일 설치 등 접속방안 강구(접속률 1:30)

 

3. 관련기준 및 적용현황

가. 갱문형식 기준

□ 건교부(도로설계편람)

 

 

 

 

 

 

 

 

☞ 일본도로공단 기준과 동일

 

 

 

 

 

□ 우리공사

 

 

 

 

다. 갱문형식 적용현황

【단위 : 개소수(%)】

 

구 분	전 체	국내(630개소)	국외(14개국 225개소)	비고
계	855(100)	630(100)	225(100)
면 벽 형	404(47.2)	343(54.5)	61(27.1)
원통절개형	211(24.7)	133(21.0)	78(34.7)
벨마우스변형	61(7.1)	55(8.7)	6(2.7)
확 폭 형	21(2.5)	11(1.8)	10(4.4)
기 타	158(18.5)	88(14.0)	70(31.1)

 

 

‣국내는 면벽형이 다수 차지

‣국외는 국내보다 다양한 형태 분포

※ 최근 시공완료 또는 시공중인 국내터널 갱문형식으로도 면벽형(49%),

벨마우스 변형(29%) 분포도가 다소 높음

 

 

 

4. 문제점

□ 대부분 면벽형 등 획일적 갱문형식적용

□ 설치지역 및 위치 특성, 미관을 고려한 다양한 갱문형식 고려 미흡

□ 터널 입구부의 도로폭원 차이(우측 1.65m, 좌측 0.6m)로 주행자에게 중압감을

주고 추돌사고 지속발생

 

 

구 분	세부내용(교통처 자료참조, ’06.9)	비고
사고발생 현황 (’01∼’05)	- 사고건수 : 96건 - 사상자수(총 81명) : 사망 18명, 부상 63명 ‣사상률 : 0.84명/건(전노선 평균:0.5명/건)
주요 사고요인	- 졸음(57%), 과속, 주시태만 등

 

 

☞ 길어깨 폭 변화구간 : 현재 PC, PE방호벽 등으로 다양하게 처리

 

□ 동서방향 노선 경우 터널 출구부에서의 햇빛에 의한 눈부심으로 안전

사고 발생 우려

 

 

 

※ 터널 갱문관련 설문조사 결과(’08. 5)

□ 설문조사 대상

○ 시공사 : 강원건설사업단 현장직원

○ 도로이용자 : 내부직원(충청지역본부)

□ 주요의견

○ 시공사 ⇨ 터널갱문 설계․시공관련 조사

- 현 설계기준 개선 필요 : 25%

- 기준개선이 필요한 부분

․터널진입시 안전성 개선 34%

․주변지형과 조화 39%

○ 도로 이용자 ⇨ 터널이용시 불편사항관련 조사

- 터널진입시 위험 느낀적 있음 : 70%

- 주변경관과 조화측면 개선필요 : 65%

- 터널 진출시 눈부심으로 사고위험 느낌 : 75%

 

 

 

 

 

 

5. 갱문형식 다양화 방안 검토

 

□ 추진방향 : 터널 갱문형식 다양화

○ 지형과 노선특성을 연계한 갱문형식 기준을 마련

 

○ 입구부 중압감 최소화 등 안전성 향상

○ 미관을 고려

 

 

가. 지형특성․노선 연계성을 고려한 갱문형식 기준 재정립

: 터널과 경사면 교차조건에 따라 4가지 TYPE 분류

 

□ 경사면 직교형

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 경사면 평행형

 

 

 

 

나. 터널 입구부 중압감 최소화 등을 통한 안전성 향상

□ 갱문 폭원 확장방안 강구(smooth한 유도기능 확보)

○ 개 요

 

터널 갱문 진입구간에서 주행자 측면 시각인지 특성 검토를 통해 최적의 갱문 폭원 시행방안 정립

 

 

 

 

○ 주요 분석내용

 

 

○ 터널 갱문변화에 따른 시각 범위별 인지기능 분석

 

 

 

 

※분석 인자 : 터널구조물 인지율, 길어깨 인지율, 인지변화 급변율

 

 

 

 

 

구분	심리적 요인	터널 확장폭원		터널 확장길이
		감소시	증가시	감소시	증가시
터널구조물 인지율	압박감	낮음	높음	높음	낮음
길어깨 인지율	안정감	낮음	높음	낮음	높음
터널구조물 인지변화 급변율		낮음	높음	-	-
길어깨 인지변화 급변율		낮음	높음	-	-

 

 

○ 3차원 모델링

 

 

 

 

○ 확장폭원 및 확장길이 단면유형 설정 및 주행 시뮬레이션 결과

- 확장폭원의 단계별 변화에 대한 검토 : 5개 유형으로 구분(0.0m～3.0m)

【대표적인 유형】

 

 

 

 

․ 터널 확장폭원 관련 분석

⇨ 심리적 요인에 따른 인지성능 지수화

 

 

 

 

⇨ 인지성능의 안정감 환산지수

 

 

 

 

․ 분석결과

확장폭원이 “1.5m”인 경우 최적의 인지성능을 나타낼 것으로 분석됨

 

 

 

 

 

 

 

- 확장길이의 단계별 변화에 대한 검토 : 9개 유형으로 구분(0.5～15.0m)

【대표적인 유형】

 

 

 

 

․ 터널 확장길이 관련 분석

 

 

 

 

 

 

 

 

▷ 확장길이가 증가하면서 점차 압박감 지수의 감소폭이 축소

▷ 확장길이가 10m이하인 경우에는 확장길이 증가에 따라 압박감지수가 감소,

확장길이 10m부터는 압박감지수의 감소추이가 완만히 진행되며 확장

길이 14m에서는 변화가 없음

 

․ 분석결과

시공성 및 경제성 등을 고려시 최적 확장길이로는 “10m”가 바람직

 

 

 

 

□ 갱문 설치위치 특성 고려

○ 직광에 의한 위험율 분석을 통한 안전성확보 방안 강구

: 터널 출구부의 직광노출에 대한 시각적 장애 유발 우려

 

 

 

※ 글레어현상 : 태양광 등의 빛이 눈에 들어와 일시적으로 발생하는 시각

장애현상

 

○ 주행 방위별 직광 영향검토

 

 

 

 

○ 분석 Flow

 

 

 

 

 

 

 

 

구 분

주 요 내 용

 

 

 

 

 

 

※ 직광 순응시설 설치시(사례)

 

 

 

 

 

 

다. 미관을 고려

○ 면벽식 갱문 벽면재질 다양화

국내터널 갱문형식으로 적용빈도가 높은 면벽형에 대해서는 다양한 형태의

벽면재질 적용으로 미관 증진 및 주변 자연과 조화로 진입시 중압감 해소

 

 

 

 

6. 갱문형식 다양화 방안 검토결과

□ 지형특성․노선 연계성을 고려하여 갱문형식 기준 재정립

○ 터널과 경사면 교차조건에 따라 4가지 TYPE 분류

⇨ 경사면 직교형, 경사면 경사교차형, 경사면 평행형, 골짜기 진입형

 

□ 터널 갱문 적용형식 다양화 및 미관개선 등을 추진

○ 적용빈도가 높은 면벽형에 대해서는 다양한 형태의 벽면재질 적용

: 미관 증진 및 주변 자연과 조화로 진입시 중압감 해소

 

 

 

○ 터널 입구부의 “확폭형 갱문” 은 기방침(터널갱문 접속방안 검토, 2008.

4.25 설계처)을 적용

- ｢TN 갱문설계 흐름도｣에 따라 설계추진

- 시뮬레이션 분석을 통한 본 검토내용(최적 확장폭원 및 길이 : 1.5m, 10m)은

 시험시공을 통한 검증이후 적용여부 판단

 

【 향후 추진계획(본 검토내용 : 확장 1.5m, 10m) 】

․2009. 1 ～ 6 : 시험시공 대상구간 선정

․2009. 6 ～ 2010. 12 : 시험시공 시행

․2011년 ～ 2012년 : 확폭터널에 대한 추적조사(사고발생 등)

⇨ 변경여건 발생시 시기를 조정하여 시행

․2013년 : 효과분석 시행 및 적용방안 수립 추진

 

○ 터널 출구측은 직광에 의한 위험율 분석결과에 따라 다음과 같이 적용

- 직광영향이 많은 동-서축 노선은 순응시설, 표지판설치 등의 근본적

대책강구

- 기타 노선에 대해서는 직광영향이 많을 것으로 예상되는 시간대 분석을

통해 입구측 전광표지판에 관련 문구표출 등 대안을 설계시 제시

 

7. 적용방안

□ 설계중인 노선 : 본 방침 적용

 

□ 공사중인 노선 : 공사주관부서에서 적용여부 판단