지침 한국도로공사_설계실무자료집_2012년_8-10_터널구간 토질조사 개선방안 검토
2024.04.24 14:02
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2011년도 설계실무자료집 - 터널공
8-10 터널구간 토질조사 개선방안 검토 설 계 처-3127
(2011. 12. 16)
I 검토배경
□ 터널구간은 물리탐사․시추조사 등의 토질조사를 통해 암반예측․
굴착타입 등 상세설계를 추진하나 공사중 설계변경이 많이 발생함
□ 토질조사 실태 및 설계변경 사례 분석 등을 통한 토질조사 강화
및 현실화 방안 등을 검토하여 설계내실화 도모
II 관련기준
□ 토질조사 기준
조사항목 |
조 사 빈 도 |
비고 |
시추조사 |
터널 입출구부 각각 2개소 본선부 300m마다 1개소 |
계획고하 2m까지 (필요시 심도 증감 가능) |
탄성파 탐사 |
터널개소당 입출구부 필요한 연장 |
Cross Hole Test 병행 |
전기비저항탐사 |
터널 전연장 |
심도 250m 미만 |
전자탐사 |
터널 전연장 |
심도 250m 이상 |
화상정보시험 |
터널개소당 입출구부 각각 2개소 |
시․종점부 각각 2개소 |
□ 추진현황
o ‘09.6 : 터널부 토질조사 개선방안 검토(설계처-3330)
- 토질조사 체계 정립 : 물리탐사 先시행 후 시추조사 시행
- 전자탐사 도입(터널 계획심도 250m 이상인 대심도 구간) 등
o ‘11.3 : 설계용역 하도급 관리방안(설계처-701)
- 하도급률 82% 미만시 하도급계약 적정성 검토
o ‘11.6 : 터널 등 물리탐사 측정자료 관리 및 활용방안 검토(설계처-1338)
- 지반조사보고서 구체적 기술, 탐사자료 공사부서 인계 및 활용 방안 제시
o ‘11.6 : 토질조사 관리강화 방안(설계처-1528)
- 책임기술자 현장상주, 조사성과 전문가 검증, 조사비용 현실화 등
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2011년도 설계실무자료집 - 터널공
III 현 실태 및 문제점
□ 현 실태
o 설계발주시 지형적 여건 및 설계비 등을 감안 시추조사(공수) 반영
o 산림훼손, 민원, 장비진입 곤란 등으로 시추조사 불가한 경우 다수 발생
o 토질조사 수행․관리 체계 미흡(감독원, 설계사, 조사업체)
□ 문제점
o 설계변경(‘03~’10) 분석 결과, 터널부 지반조사 불충분 비율이 높음
- 터널 갱구부 등 보강 : 47건 407억원 증가
- 터널 굴착타입 정산 : 49건 115억원 증가
【‘03~’10 설계변경 현황】
현장여건/조사불충분
1,115억원 (59%)
기타/오류
89억원 (5%)
민 원
683억원 (36%)
〔전체 설계변경 현황〕
기타(교량, 절토부 등)
593억원 (53%)
터널보강(갱구부 등)
407억원 (37%)
굴착타입 변경
115억원 (10%)
〔현장여건/조사불충분〕
o 본선부 시추(보링)조사 기준의 현실성 부족
- 짧은 토질조사 기간내(실시설계 14개월 중 3개월 이내 완료) 인허가,
지주협의, 진입로 개설 등의 어려움으로 정상적 시추조사 곤란
- 대심도 구간 시추효과 미흡(일반적 양호한 암질 분포)
o 시추조사 공수와 설계변경(굴착타입 변경) 간의 상관관계 낮음
【현장조사 결과】: 붙임 #1
- 여주-양평(7개터널), 음성-충주(4개터널), 충주-제천(2개터널)
- 설계․시공 굴착타입 변경조사 결과, 전반적 지보패턴 상향 경향
- 시추조사 공수와 굴착타입 변경 간의 상관관계 정립 곤란
․물리탐사(전기비저항) 기술자의 탐사․해석, 상관 분석 능력 등 오차
․시공중 터널 지보패턴 암판정 시 보수적(안전적) 결정 경향
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2011년도 설계실무자료집 - 터널공
IV 개선방안
□ 터널 입출구부
조사항목 |
현 행 |
개 선 |
시추조사 |
- 입출구부 각각 2개소 |
- 좌 동 |
물리탐사 |
- 탄성파 탐사(해머) |
- 탄성파탐사(다이나마이트) |
선진수평보링 |
- 미반영 |
- 반영(시․종점부 각각 50m) |
화상정보시험(BIPS) |
- 시․종점부 각각 2개소 |
- 좌 동 |
o 현행 탄성파탐사시 해머에 의한 탄성파가 약하여 신뢰도 저하 문제 발생 ⟶ 발파(다이나마이트)에 의한 탄성파탐사 적용(격자형 실시)
o 터널 입출구부는 지형․지질변화가 심하고 설계변경이 많은 구간임
⟶ 선진수평보링 추가(시․종점부 각각 50m) 반영 신뢰도 향상
□ 본선부
조사항목 |
현 행 |
개 선 |
시추조사 |
- 300m마다 1개소 |
- 1km미만 1공, 1km이상 2공 - 저토피․암종변화 구간 반영 |
물리탐사 |
- 전기비저항탐사(심도250m이하) - 전자탐사(심도250m초과) |
- 좌 동 |
선진수평보링(공사중) |
- NATM 연장의 10% 반영 |
- 저토피 및 연약대구간 반영 |
TSP(공사중) |
- 암반등급 Ⅳ이하 연약대 구간 |
- 좌 동 |
선진수평보링(공사중) - NATM 연장의 10% 반영 - 저토피 및 연약대구간 반영
TSP5)(공사중) - 암반등급 Ⅳ이하 연약대 구간 - 좌 동
o 산지부 시추조사의 현실적 여건 반영
⟶ 전기비저항 탐사결과와 상관분석이 가능한 수준의 시추조사 추진
단, 저토피구간 및 지질(암종) 변화 구간 시추조사 추가
o 공사 중 사전조사 시행 ⟶ TSP(터널내 탄성파반사법 탐사) : 현행 적용
⟶ 저토피 및 연약대구간 선진수평보링 반영
5) TSP(Tunnel Seismic Profiling, 터널 탄성파반사법 탐사)
터널 내부에서 탄성파를 발생시켜 약 100~400m 막장 전방의 불연속면에서 반사된 신호를 분
석하여 불연속면의 위치와 암질을 간접적으로 파악하는 탐사방법
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2011년도 설계실무자료집 - 터널공
□ 토질조사 관리시스템 강화
o 기 방침 수립된 ‘토질조사 관리강화 방안’․‘하도급 관리방안’․
‘탐사자료 관리 및 활용방안’ 등에 따른 관리 철저
⟶ 토질조사 측정․분석 실명제 및 사후관리 강화
⟶ RMR - 전기비저항 상관분석 신뢰도 향상
- 물리탐사 先시행 후, 그 결과에 따라 시추조사 시행
- 토질조사시 책임기술자 현장 상주
- 감독원 현장조사(최소 2회)
- 토질조사 체크리스트를 통한 관리
- 적정 수준의 하도급업체 선정 유도
- 지반조사보고서 상세기술(탐사기술자, 위치, 방법, 해석방법 등 제반사항)
- 물리탐사 자료 공사부서 인계 공사중 재해석 활용
- 조사성과 전문가(도로교통연구원) 검증 등
□ 기대효과
o 입출구부 조사기준 강화를 통한 설계내실화 및 설계변경 최소화
o 본선부 조사기준 현실화 및 시공중 사전조사 강화
o 조사업체 책임 및 정밀조사 유도로 조사결과 신뢰도 향상
V 적용방안
o 본 방침 이후 실시설계 발주 노선 : 개선방안 적용
o 설계중인 노선(함양~울산, 아산~천안)
: 토질조사비 범위내 개선방안 별도 검토 적용
붙임 : 1. 시추(보링) 공수와 굴착타입 변경사례 비교
2. RMR-전기비저항 상관분석 및 지질개요도 작성 예
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붙 임 #1
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RMR-전기비저항 상관분석 및 지질개요도 작성 예
□ RMR 평가기준
분 류 기 준 |
값 의 범 위 |
|||||||||
1 |
신 선 암 강 도 |
점하중강도지수 [MPa] |
> 10 |
4 ~ 10 |
2 ~ 4 |
1 ~ 2 |
이 범위에서는 일축압축강도시험이 필요함 |
|||
일축압축강도 [MPa] |
> 250 |
100 ~ 250 |
50 ~ 100 |
25 ~ 50 |
5~ 25 |
1~ 5 |
<1 |
|||
점 수 |
15 |
12 |
7 |
4 |
2 |
1 |
0 |
|||
2 |
R Q D |
90~100% |
75~90% |
50~75% |
25~50% |
< 25% |
||||
점 수 |
20 |
17 |
13 |
8 |
3 |
|||||
3 |
절리면의 간격 |
> 2.0m |
0.6~2.0m |
0.2~0.6m |
60~200mm |
< 60mm |
||||
점 수 |
20 |
15 |
10 |
8 |
5 |
|||||
4 |
절리면의 상태 |
매우 거칠다 불연속 이격없음, 신선 |
다소거칠다 이격<1mm 약간 풍화 |
다소거칠다 이격<1mm 심한풍화 |
매끄럽다 홈<5mm,두께이격1~5mm연속된 이격 |
연약함 홈>5mm 두께이격>5mm 연속된 이격 |
||||
점 수 |
30 |
25 |
20 |
10 |
0 |
|||||
5 |
지 하 수 |
터널길이 10m당 유 입 량 |
없 음 |
< 10.0 (liter/min) |
10~25 (liter/min) |
25~125 (liter/min) |
>125 (liter/min) |
|||
절리수압/ 최대주응력의 비 |
0 |
0.0 ~ 0.1 |
0.1 ~ 0.2 |
0.2 ~ 0.5 |
> 0.5 |
|||||
일반적인 조건 |
완전건조 |
습기가 있음 |
젖어 있음 |
물방울이 떨어짐 |
물이 흐름 |
|||||
점 수 |
15 |
10 |
7 |
4 |
0 |
* RMR 평가 예
공번 |
구분 |
분류 구간 (GL.-) |
R M R 분 류 |
점수 보정 |
합계 |
RMR |
||||||||
암석 강도 |
RQD |
절리 간격 |
절리상태 |
지하수 상태 |
||||||||||
연장성 |
틈새 |
거칠기 |
충진 |
풍화 |
||||||||||
|
|
m |
MPa |
% |
㎝ |
m |
mm |
mm |
||||||
TB-1 |
터널통과 |
3.1 ~ 11.1 |
41.1 |
0~39 |
6~10 |
10~20 |
1~5 |
약간 거침 |
<5 |
심한풍화 |
젖어 있음 |
유리 |
26~34 |
Ⅳ |
5 |
3~8 |
5~8 |
1 |
1 |
3 |
2 |
1 |
7 |
-2 |
|||||
터널하부 |
11.1 ~ 14 |
41.1 |
25~55 |
8~13 |
3~20 |
1~5 |
약간 거침 |
<5 |
심한풍화 |
젖어 있음 |
유리 |
32~38 |
Ⅳ |
|
5 |
6~11 |
8 |
1~2 |
1 |
3 |
2 |
1 |
7 |
-2 |
붙 임 #2
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2011년도 설계실무자료집 - 터널공
□ RMR-전기비저항 상관분석
RMR과 전기비저항 상관 그래프 RMR과 전기비저항 상관식
∙ Ln(비저항) =
0.0423(RMR)+5.005
(R2=0.845)
∙ 결정계수(R2) 0.845로
신뢰도 높음
< RMR과 전기비저항 상관관계 >
◦ 터널구간 암반분류
등 급 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅴ |
RMR |
> 80 |
60 ~ 80 |
40 ~ 60 |
20 ~ 40 |
< 20 |
전기비저항값 |
> 4,400 |
1,900 ~ 4,400 |
810 ~ 1,900 |
350 ~ 810 |
< 350 |
□ 지질개요도 작성 예