466

8-2 터널부 토질조사 개선방안 설 계 처-3330

(2009. 6. 17)

Ⅰ 검토목적

□ 지하공간의 지반정보(지층구성, 불연속면의 위치 및 방향, 지하수위 등)를

물리탐사, 시추조사 등의 방법으로 조사․분석하여 터널설계를

시행하므로 토질조사의 신뢰성 확보가 중요함

□ 민원, 산림훼손, 장비진입 곤란 등의 현장여건을 감안한 효율적인

토질조사 방안을 마련하여 토질조사의 내실화를 도모코자 함

Ⅱ 관련기준

□ 터널설계기준(건설교통부 ; 2007)

о 시추는 NX규격 이중 코아배럴 원칙, 대심도 시추시 NQ 규격 가능

о 시추는 수직실시 원칙, 현장조건 고려 경사 및 수평시추 가능함

о 산악터널 시추공 간격은 지형조건, 장비접근성 등 고려 증감 가능

о 물리탐사 적용시 지질특성과 주변여건 고려한 탐사법 적용

- 물리탐사 해석은 실효성 있는 가탐심도 범위내에서 시행

о 설계시 부득이한 사유로 충분한 조사를 못 할 경우 시공 중 보완조사 실시

□ 터널부 토질조사 기준(설계처-1503, 2006.6, 기획조정실-2373, 2007.3)

조사항목 실시설계 기본설계

시추조사

․터널 입출구부 각각 2개소

300m마다 1개소

(심도 : 계획고하 2m)

․500m이상 6개소(시․종점, 중앙 상하)

․500m이하 4개소(시․종점 상하)

탄성파 탐사

․터널개소당 입출구부 필요한

연장(Cross Hole Test)

․터널 시종점부 시추조사

미시행구간 전연장

전기비저항탐사 ․터널 전 연장 ․터널 전연장

(분리터널인 경우 한 측선만 시행)

467

Ⅲ 현황 및 문제점

□ 토질조사 사례 검토

노선(공구) 터 널 명 계획 수 행 미수행사유 조치내용

남해고속도로

(냉정~부산간)

제6공구

대동3터널

(1.4km)

16공

7공

(최대심도

23m)

․노선반대 민원

․물리탐사로 지반정보 파악

․시공시 확인조사 반영

(연직시추, BIPS)

춘천~양양간

(진동~서림간)

제14공구

인제터널

(11.0km)

15공

10공

(최대심도

337m)

․산림훼손과다

․장비진입불가

․물리탐사로 지반정보 파악

․시공시 확인조사 반영

(연직시추, 선진수평, TSP탐사)

충주~제천간

제4공구

금성터널

(4.5km)

22공

20공

(최대심도

270m)

․산림훼손과다

․장비진입불가

․물리탐사로 지반정보 파악

․시공시 확인시추 반영

(선진수평보링, TSP탐사)

울산~포항간

제2공구

관문2터널

(2.8km)

15공

12공

(최대심도

131m)

․산림훼손과다

․장비진입불가

․물리탐사로 지반정보 파악

․시공시 확인조사 반영

(연직시추, 선진수평보링)

о 민원, 산림훼손, 장비진입 곤란 등으로 시추조사를 시행하지 못함

- 물리탐사 등으로 지반정보 파악, 시공시 확인조사 설계반영

□ 문제점

о 토질조사(물리탐사, 시추조사 등)를 통한 지반특성 파악 한계성 내재

- 조사지반이 입체적(대규모)이고 비균질적인 특성을 지님

- 물리탐사에 의존한 간접적 조사방법, 조사시간 및 공간적 제약 등

о 단계별(예비조사, 본조사, 시공중 보완조사) 조사내용 불명확

- 물리탐사와 시추조사 병행추진으로 효율적 지반조사 불가능

- 단계별 조사결과 검토에 의한 상호 연계적 분석 결여

о 조사방법 및 적용기준 등이 탄력적이지 못함

- 현장여건 고려없이 시추간격 300m마다 1공, 심도는 계획고하 2m 적용

- 보링은 NX규격, 일률적 물리탐사법(전기비저항탐사) 적용

о 토질조사 불충분 구간에 대한 시공중 보완조사 설계반영 기준 불명확

468

Ⅳ 개선방안 검토

1. 단계별 토질조사 수행에 의한 효율성 향상

о 기존자료 조사, 현장답사, 물리탐사, 시추조사, 시험(현장, 실내) 등

단계별 검토결과가 연계분석될 수 있는 조사체계 정립

조사시기 조사항목

기본

설계

단계

예비조사

노선대검토

단계

ㆍ기존자료조사

ㆍ인공위성/항공사진 판독/분석

ㆍ현장답사

ㆍ(필요시) 물리탐사/시추조사

⇓ ← 토질조사계획서 작성 사전협의

개략조사

노선선정

단계

ㆍ지표지질조사

ㆍ물리탐사(가탐심도 고려한 탐사법)

ㆍ(필요시) 시추조사

ㆍ시추조사 불가구간 대안 검토

실시

설계

단계

⇓ ← 상세 토질조사계획서 작성 사전협의

정밀조사

상세설계

단계

ㆍ정밀 지표지질조사

ㆍ시추조사(심도를 고려한 구경선정)

ㆍ지질이상대 정밀조사 수행

ㆍ시험(현장, 실내)

⇓

시공

단계

시공중

보완조사

시공단계

ㆍ시추조사(필요시)

ㆍ현장시험

※ 기본설계와 실시설계 분리발주시는 노선특성에 따라 조정 가능

о 先물리탐사 시행 후, 그 결과를 반영한 시추조사 시행

- 가탐심도를 고려한 물리탐사 시행, 심도 등을 고려한 시추조사

о 조사단계별 지반조사계획서 작성, 감독원 사전보고 의무화

о 효과적인 연계분석을 위해 최종 성과분석은 경험풍부한 전문가가 수행

469

2. 물리탐사 방안 개선

о 물리탐사 비교

- 전기비저항탐사는 심도 약 250m 이내에서 정밀도가 높으나,

그 이상의 심도에서는 정밀도가 매우 떨어짐(가탐심도 200~250m)

- 전자탐사는 전기비저항탐사보다 상대적으로 정밀도(심도250m이내)는

떨어지나 대심도 조사에서는 유리한 탐사법(가탐심도 약 1,000m)

о 가탐심도를 고려한 물리탐사 시행

- 터널계획 심도 250m 이하구간 : 전기비저항탐사 적용

- 터널계획 심도 250m 초과구간 : 전자탐사 적용

☞ 전자탐사구간 양끝단 100m 구간은 전기비저항탐사와 중복수행

상호 연계분석하여 탐사성과의 신뢰성 향상 도모

☞ 전자탐사 적용 구간의 연장이 짧거나, 심도 250m를 초과하는 심도가

얕은 경우에는 전기비저항탐사 적용여부 사전 검토

о 터널입출구부의 탄성파탐사

- 지형․지질의 변화가 많은 구간이므로 격자상(터널 종․횡방향)으로 실시

о 파쇄대․연약대 등 지질이상대가 예상되는 구간의 물리탐사

- 지반특성의 입체적 파악을 위해 전기비저항탐사(또는 전자탐사)를

격자상(터널 종․횡방향)으로 실시

470

3. 현장여건을 감안한 시추조사

о 물리탐사 결과에 의한 지반특성별 시추간격(기준 300m) 탄력적 적용

- 파쇄대 등 지질이상대 구간은 정밀조사 시행(시추간격 축소 등)

- 물리탐사 결과에 근거한 시추조사계획서 작성

о 터널입출구부 및 저토피구간은 가능한 수직시추 시행

- 수직시추 불가시 수평 또는 경사시추 등 조사방안 마련

о 시추조사 지점이 파쇄대․연약대 등 지질이상대 또는 암종 경계부

등으로 지질구조 확인 시에는 필요한 심도까지 시추 가능

о 민원, 환경훼손, 장비진입 곤란 등의 사유로 시추조사가 불가능한 경우

- 현장여건별 시추조사 가능여부, 최근접점 시추 또는 경사시추 등

시추조사계획 수립(감독원 검토․확인)

- 시추조사 불가구간이 1km이상 또는 지질이상대가 예상되는 구간은

헬기활용에 의한 조사방안(심도, 공수, 비용 등) 검토

☞ 백두대간, 녹지자연도8등급, 생태자연도1등급 등은 환경훼손 및

지형적 여건, 관련기관 협의 등을 감안하여 시추조사 현실화

⇒ 물리탐사 결과를 토대로 지질이상대 구간은 최근접점 시추 및 헬기

조사 방안을 검토하고, 기타 구간은 시추공수 최소화 방안 검토

(인제터널[11km]의 경우 : 실시설계시 15공 시추, 턴키설계시 6공 헬기시추)

о 시추규격은 NX를 원칙으로 하되, 대심도(200m이상)의 경우 NQ규격의

와이어라인(W.L)공법 등 효율적 공법 적용 가능

- 암석시료의 실내시험 등을 감안 코어직경은 가능한한 50㎜이상

※ W.L공법 : 비트교환시만 로드를 인발․삽입하므로 심도 200m이상의 균질암반

시추에 효과적(지반조사 표준품셈)

471

4. 시공중 보완조사 설계반영

о 터널입출구부, 저토피구간으로 시추조사 미시행(불충분) 구간

- 실시설계시 미시행한 시추조사, 화상정보시험 등 반영

☞ 지형여건에 따른 지층변화가 심할 것으로 예상될 경우, 시추조사

추가반영 등 예방적 설계추진 검토(설계변경 증액 최소화)

(여주~양평 2-2공구 금사3터널 저토피구간 시추조사 설계 2공 반영, 실제 6공 시행)

о 물리탐사 및 시추조사 결과, 파쇄대․연약대 등 지질이상대 예상구간

- 지질이상대 위치별 터널내 탄성파 탐사 각 1회 반영

- 지질이상대의 전기비저항치 또는 탄성파 속도가 인접구간에 비해

매우 작아 암편확인이 필요한 경우 선진수평보링 반영

※ 터널막장 전방 암질 예측방안 검토(설계구10201-452 ; 2003.11.18) 적용

о 터널시공에 따른 지하수(우물) 등의 고갈로 민원이 예상되는 경우

- 시공전 지하수 등의 변화를 측정할 수 있는 시추공 반영

Ⅴ 검토결론

□ 예비조사, 본조사, 시공중 보완조사 등 조사체계 정립

о 先물리탐사 시행 후, 그 결과를 반영한 시추조사 시행

□ 터널계획 심도 250m 초과구간 : 전자탐사 적용

□ 물리탐사 결과에 의한 지반특성별 시추간격(기준 300m) 탄력적 적용

о 지질이상대 등 지질구조 확인 시에는 필요한 심도까지 시추 가능

о 현장여건상 시추조사 불가능시, 조사계획수립 감독원 검토․확인

о 대심도(200m이상)의 경우 NQ규격의 효율적 공법 등 적용

472

□ 시공중 보완조사 설계반영

о 터널입출구부․저토피구간 설계시 미시행한 시추조사 등 반영

о 파쇄대 등 지질이상대 구간, 터널내 탄성파 탐사 및 선진수평보링 반영

□ 설계발주시 적용 토질조사 기준 개선(안)

조사항목 실시설계 기본설계

시추조사

․ 터널 입출구부 각각 2개소

300m마다 1개소

(심도 : 계획고하 2m)

․ 500m이상 6개소(시․종점, 중앙 상하)

․ 500m이하 4개소(시․종점 상하)

탄성파 탐사 ․ 터널개소당 입출구부 필요한

연장(Cross Hole Test)

․ 터널 시종점부 시추조사

미시행구간 전연장

전기비저항탐사 ․ 터널계획심도 250m 이하구간

전연장

․ 터널계획심도 250m 이하구간

(분리터널인 경우 한 측선만 시행)

전자탐사 ․ 터널계획심도 250m 초과구간

전연장

․ 터널계획심도 250m 초과구간

(분리터널인 경우 한 측선만 시행)

Ⅵ 적용방안

□ 2009.6 현재 설계 중인 노선부터 적용

о 노선별 토질조사 추진일정에 따라 적용방안 검토

붙임 : 1. 전기비저항탐사와 전자탐사 비교

2. 개선사항 적용에 따른 신규단가 검토

473

【붙임 #1】

□ 전기비저항탐사와 전자탐사 비교

구 분 전기비저항탐사 전자탐사

탐사

원리

․한쌍의 전류전극을 통하여 직류

또는 저주파수의 교류를 땅속에

흘려보내고, 다른 한쌍의 전위전극에서

두지점사이의 전위차를 측정함으로써

지하의 전기비저항 분포를 결정하고

지하 지질구조를 해석하는 방법

․지하에 흐르는 대규모 자연전류

(지전류)에서 유도된 전자기파를

측정하거나, 전자기파를 입사하여

유도된 산란전류를 이용하여 이상체

및 지질구조에 대한 정보를 얻어내는

방법

탐사

종류

․전극배열방법에 따라 웨너, 슐럼

버저, 쌍극자, 단극배열 등 방법

․MT법, AMT법,

CSAMT법, CSMT법 등

탐사

심도

200m ~ 250m 약 1,000m

습득

정보

․지층분포, 단층파쇄대, 풍화대,

대수층, 열수변질대

․지층분포, 단층파쇄대, 풍화대,

대수층, 열수변질대

조사

방법

․전원, 전류송신기, 전위측정기,

전선, 전극절환장치 사용

․송신루프, 수신루프, 수신코일

사용

조사단가

약 790만원/km

(부산외곽순환선 설계가)

약 1,000만원/km

(견적단가)

적용상

장 점

가탐심도내에서 다른 탐사법에

비해 정밀도가 높음

가탐심도가 깊고, 탐사여건이

열악한 하부지역 정보획득 가능

적용상

문제점

․측선방향으로 지층구조가 현저하게

변하는 경우 성과 신뢰도 떨어짐

․송전선, 철도, 철구조물 등에

의해 이상 측정이 발생하기도 함

․고압선, 발전소, 무선중계소 등의

전자기 잡음에 의해 측정 정밀도가

떨어질 우려가 있음

적용사례 ․현재 대부분 적용

․대심도 터널 턴키설계 적용

인제터널, 배후령터널 등

474

【붙임 #2】

□ 개선사항 단가 검토

о 물리탐사 단가 검토

물리탐사 단가(km) 근 거 비고

전기비저항탐사 7,907천원 부산외곽순환 실시설계

전자탐사 약 10,000천원 견적처리

о 헬기이용 시추초사 추가비용(사례조사)

고속도로명 터널명 헬기이용

시추공수

평균시추

심도

헬기비용

(1공)

비고

춘천~동홍천 인제터널 6공 340m 2,000만원

턴키, 실비정산

시추비용 별도

【헬기사용 단가구성 (예)】

- 회송료 : 헬기기지 ↔ 현장 운항비용(시간당 단가)

(설치 및 철거시 각 1회 왕복시간 반영)

- 장비운반료 : 현장 ↔ 시추위치(운반회수당 단가, 유류대 포함)

(장비중량, 헬기적재량, 운반거리의 함수)

※ 시추심도에 따라 장비중량이 증가하여 장비운반 회수 증가

о 시추조사 NQ규격 단가

- 현 설계서상 시추조사(NX규격, 연암층이상) 단가는 심도 40m이상

경우, 심도와 상관없이 동일단가 적용

- NQ규격 단가는 200m이상의 대심도에 적용되는 현장여건(작업효율성)과

현 NX규격의 적용단가 등을 감안하여 NX규격과 동일한 단가 적용