제 6 편 터 널 공

 

 

제 1 장 일반사항

제 2 장 기본계획

제 3 장 조 사

제 4 장 굴착 공법 및 발파 패턴의 설계

제 5 장 지보 구조의 설계

제 6 장 콘크리트 라이닝 설계

제 7 장 굴착보조공법

제 8 장 터널안정성 해석

제 9 장 갱구의 설계

제10장 배수 및 방수공의 설계

제11장 계 측

제12장 접속부 및 단면 확폭부

제13장 터널 내장

제14장 터널환기

제15장 터널 방재시설

 

 

제 1 장 일 반 사 항

 

 

1.1 적용범위

(1) 이 지침은 도로법 제8조에서 정하고 있는 도로 중 고속국도의 터널과 관련한 계획, 조사, 설

    계 등에 적용함을 원칙으로 한다.

(2) 본 편의 주요 대상터널은 NATM 공법의 2차로 단면이며 3차로 이상의 단면을 갖는 터널도 이

    에 준할 수 있다.

(3) 전단면용의 TBM(개방형, shield형)공법이나 기타 특수공법을 채택하는 경우, 특수한 지반상태

    를 고려한 지반에서의 특수성을 감안한 터널이 불가피할 경우 별도의 유사규정 및 관련설계

    기준, 시방서 등에 따라 설계하는 것으로 한다.

(4) 재래식 터널 공법에 대한 일반적 사항과 경사갱, 연직갱 설계부분은 터널설계기준(국토해양부,

    2007년) 등의 관련 자료를 참조한다.

 

1.2 계획 ․ 설계 일반사항

(1) 터널의 계획․설계에 있어서는 안전성, 합리성, 경제성 등 터널의 설치 목적을 달성할 수 있도

    록 요구되는 규모(연장)와 기능(단면 공간, 선형, 부대시설)을 구비하도록 해야 한다.

(2) 터널 시공상의 안정성과 운영 및 유지관리에 따른 경제성에 대해서도 사전에 충분히 검토하도

    록 한다.

(3) 터널의 갱구 위치는 건설비뿐만이 아니라 완공 후의 유지 관리비에도 큰 영향을 미치므로 신

    중한 검토가 필요하다.

(4) 터널 내 주행자의 안전을 확보하기 위해 필요한 환기, 조명, 방재 등의 부대 시설을 설치하여

    야 한다.

(5) 터널 부대 시설의 내용 및 규모에 따라 필요한 터널내 공간 규모가 결정되므로 계획 단계에서

    터널의 시공 방법이나 부대 시설 등의 전체적인 것을 포함한 넓은 관점에서 검토하여야 한다.

(6) 터널은 구조물이 위치한 지역의 지형, 지질 등의 원지반 조건은 설계의 전제가 되는 자료로서

    높은 정밀도가 필요하므로 가능한 높은 정밀도의 자료를 취득할 수 있도록 한다.

(7) 터널은 시공법에 따라 굴착 단면의 모양이나 굴착에 따른 원지반의 거동에 차이가 있으므로

    터널 구조의 설계에 있어서는 초기 단계부터 시공법에 대하여 고려하도록 한다.

(8) 터널의 계획․설계에 있어서 터널을 설치하는 목적 및 터널 구조가 갖는 특징을 충분히 이해한

    후에 터널이 설치되는 위치의 지형, 지질, 환경 등 여러 조건을 검토하여 터널이 안전하고 합

    리적으로 시공되어야 한다.

(9) 개통 후의 유지 관리도 포함된 전체적인 관점에서 경제적인 설계가 되도록 하여야 한다.

 

1.3 참조법규

(1) 터널건설시 준수하여야 하는 법규내용을 모두 검토하여 관련 법규에 위배되는 설계가 되지 않

    도록 하여야 한다.

(2) 조사 대상이 되는 주된 법규는 다음의 [표 1.3.1]과 같다.

 

[표 1.3.1] 터널계획관련 주요 법규

 

구 분 관련 법규

공해방지 ․

환경보전

∙자연환경 보전법 ∙자연공원법 ∙산림법 ∙광업법 ∙조수보호 및 수렵에 관한 법률 ∙소음진동 규제법 ∙수질환경 보전법 ∙해양오염 방지법 ∙수도법 ∙하수도법 ∙지하수법 ∙폐기물 관리법 ∙토양환경 보전법 등

재해방지 ∙사방 사업법 ∙택지개발 촉진법 ∙농어업 재해대책법 ∙풍수해 대책법

국토개발 ∙국토건설 종합계획법 ∙국토이용 관리법

하 천 ∙하천법, 공유수면 관리법 ∙지하수법, 온천법

도시계획 ∙종합계획법 ∙국토이용 관리법

도로 및 교통 ∙도로법, 도로교통법 ∙철도법

군 사 ∙군사기밀 보호법 ∙군사시설 보호법

문 화 재 ∙문화재 보호법 ∙전통구조물 보존법

안 전 ∙시설물 안전관리에 관한 특별법 ∙건설기술 관리법 ∙산업안전 보건법 ∙총포 및 화약류 단속법

 

 

제 2 장 기 본 계 획

 

 

2.1 터널계획의 기본

(1) 터널의 계획에서는 노선 전체의 관점과 터널로서의 기술적․경제적 효과를 면밀히 검토하여야

    한다.

(2) 터널 계획은 터널의 환기 등으로 대표되는 유지관리상의 제 설비가 따른다는 점에서 기능이나

    역할을 충분히 인식하여 종합적, 유기적으로 이들을 결부시킴으로써 규모의 경제성을 추구할

    필요가 있다.

(3) 터널 계획은 공사중의 안정성 확보 및 개통 후의 주행 안전성을 고려하여야 한다.

(4) 근래 환경, 자연보호에 관한 의식이 높아짐과 동시에 자연보호 및 보전 대책이 강하게 요구되

    고 있으므로 환경친화적인 도로건설지침의 내용에 의거한 터널계획이 필요하다.

(5) 터널의 위치는 불안정한 지형이나 이미 재해가 발생한 곳은 피하도록 한다.

(6) 터널의 방향은 지층의 방향에 대해 직각으로 굴착하게 되어 있는 것이 바람직하며, 접속도로

    부분의 선형이 무리없이 완성되도록 하여야 한다.

(7) 터널 갱구의 위치는 공사용 설비의 배치, 공사용 도로의 설치, 사토장, 공사용 전력의 확보 및

    장래의 유지 관리를 효과적으로 수행할 수 있도록 계획 시점에서부터 고려하여야 한다.

(8) 갱문을 설치하려 하는 부근의 지반은 암석이 풍화되어 있거나 변질되기도 하여 절리와 균열이

    발달되어 있는 경우와 표층이 미고결 퇴적물에 덮여있는 경우가 많으며, 지층이 복잡하고 지

    표수와 지하수에 의해 영향을 받기 쉽고 지형적으로 토피가 얇고 편압을 발생시키는 경우가

    많으므로 이에 대한 충분한 검토가 요구된다.

 

2.2 터널의 선형

 

2.2.1 평면선형1)

(1) 터널노선은 가능한 한 지반 조건과 시공성이 양호하고 유지관리가 용이하며 주변 환경에 미치

    는 영향이 적은 곳을 통과하도록 결정하여야 한다.

(2) 특히, 편압이 예상되는 비탈면과 습곡지역, 애추(talus) 분포지역, 용출수나 지표수가 많을 것

    으로 판단되거나 조사된 지역, 안정성이 우려되는 단층 및 파쇄대지역 등은 가급적 피하도록

    계획하여야 한다.

(3) 터널 안의 도로 평면선형은 가능한 한 작은 곡선반지름을 피하여야 한다.

(4) 연직갱이나 경사갱, 가로갱을 수반하는 터널일 때는 그 평면 선형의 결정에 있어서 이들의 위

    치도 포함하여 검토해야 한다.

(5) 터널의 갱구위치는 안정된 지반으로 지형 조건이 좋은 위치에 선정하도록 하여야 한다.

    1) 병설터널 이격거리 최소화방안 검토(설심이 13201-104, 2000.05.29)

(6) 토지이용 현황과 토피 등을 감안하고 환경성과 시공성을 우선하여 갱구위치를 결정하되 비탈

    면에 가급적 직교하도록 선정하여야 한다.

(7) 계획된 터널이 기존 시설물에 근접하여 통과하는 경우에는 기존 시설물의 중요도 및 구조적인

    특성에 따라 터널굴착공사로 인한 상호 영향을 검토하여야 한다.

(8) 장래의 지상 및 지하개발계획을 감안하여 필요 시 방호공 등의 사전대책을 수립하여야 한다.

(9) 선형계획 시 편압의 작용, 갱구주변 지반의 비탈면활동, 낙석, 토석류, 홍수, 눈사태 등이 예상

    되는 조건을 가질 경우에는 갱문의 구조 선정에 유의하여야 하고, 방호설비 등을 추가적으로

    검토하여야 한다.

(10) 터널내의 시거는 별도의 규정된 내용에 의하여 검토한다.

(11) 터널을 2개 이상 병렬 또는 인접하여 계획하는 경우

① 터널단면의 크기, 굴착대상 지반의 공학적 특성, 발파진동영향, 터널 전ㆍ후 구간의 용지보

    상 규모, 지장물 및 민원물건 등을 감안해야 한다.

② 터널굴착공사로 인한 주변 지반거동 및 발파진동이 인접터널에 나쁜 영향을 미치지 않도록

    상호 충분히 이격시키는 것이 바람직하다.

③ 갱구부 지형조건과 터널의 구조적 안정성 및 경제성(용지비, 이격거리 축소에 다른 갱구부

    보강공사비 등) 검토결과에 따라 적정 이격거리를 증,감하여 적용하도록 한다.

 

(12) 선형 계획상 터널간 이격거리를 줄여야 할 경우에는 안정성을 확보할 수 있도록 굴착방법,

    굴착공법 및 보강공법 등 적절한 대책을 수립하여야 한다.

(13) 터널을 다른 구조물과 교차시키는 것은 가능한 한 피하도록 한다.

(14) 부득이하게 다른 구조물과 교차 또는 근접할 때는 터널 굴착에 따른 지표면 및 지중의 변화,

    발파 진동 등이 그 구조물에 미치는 영향에 대하여 검토하고 필요한 대책을 강구해야 한다.

(15) 일반적으로 터널이 교차할 경우에는 가능한 한 직교하도록 하여야 하며 신설 터널이 상부에

     위치하도록 하는 것이 유리하다.

 

2.2.3 종단선형

(1) 터널의 종단 선형은 공사 중이나 개통 후의 자연배수, 배기, 환기, 방재 설비 등을 종합적으로

    감안 하여 결정하여야 한다.

(2) 차량의 주행 안정성 확보 차원에서 가능한 한 완만한 기울기로 하는 것이 바람직하다.

(3) 종단선형은 환기 및 배수 등을 감안하여 가급적 일방향 기울기로 계획하여야 하며, 장대터널

    은 오르막경사를 3%가 넘지 않도록 하는 것이 좋다.

(4) 종단계획에 따른 터널의 최소 토피는 터널의 구조적 안전영역의 범위가 확보되도록 지표와 지

    하구조물의 현황, 지반 조건, 시공방법 및 굴착단면의 크기 등을 고려하여 결정하여야 한다.

(5) 최소 토피에는 장래 예상되는 토지이용 한계심도를 반영하여야 한다.

 

 

2.3 터널의 내공단면

 

2.3.1 구성요소

(1) 2차로 터널의 내공 단면은 도로 규격에 따른 소요의 도로 폭원과 시설한계를 만족시켜야 하며

    2-ARCH 및 3차로 이상의 단면의 경우에는 현지여건에 적합하도록 별도의 단면을 설정하여

    적용한다.

(2) 터널내 환기, 방재, 조명, 내장 등 시설대 공간을 확보하고 터널의 안정성, 시공성 및 차량의

    주행성도 고려하여 합리적인 단면 형상․치수로 하여야 한다.

(3) 터널의 단면은 응력, 변형 등에 대하여 구조적으로 안정하고 굴착량 등도 고려하여 선택한다.

(4) 터널 단면의 결정시 내공 단면의 구조적인 안정성과 시공성 및 공사비, 토공부와의 연속성 및

    주행성 등에 대한 충분한 검토 후에 실시하여야 한다.

(5) 터널 단면의 구성 요소 중 차도폭, 측대, 배수구, 공동구, 시설한계 그리고 측방여유 폭 등은

    다음과 같다.

 

<그림 2.3.1> 터널 단면 구성 요소

 

2.3.2 차로폭

(1) 터널에서의 차로폭은 토공부 도로 구간과 동일한 폭을 확보하여 주행의 연속 성을 제공하고

    안전성을 도모하여야 한다.

(2) 상세한 내용은 「도로의 구조․시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침」을 참조한다.

 

2.3.3 측대

(1) 차로이탈 자동차의 안전을 도모, 주행상 필요한 측방여유폭의 일부를 확보함으로써 차도의 효

    용을 유지하기 위해 설치한다

(2) 측대의 설치 폭은 0.25m로 한다.

 

2.3.4 배수구 계획

(1) 터널 주변의 암절리면을 따라 흘러 들어오는 측벽 배수 및 용수를 처리하기 위해 배수구를 설

    치한다.

 

2.3.5 공동구2)

(1) 전기, 소화전, 배수관, 전선관, 통신 등 점용물을 공동 수용하여 터널 구조의 보전과 미관 및

    교통 소통의 원활함을 기하고자 공동구를 설치한다.

(2) 공동구는 추후 예상되는 용량증대에 대하여 충분한 규격을 확보토록 하여 청소 등 유지관리가

    용이한 구조로 계획한다.

(3) 공동구의 규격은 다음과 같다.

① 터널 1㎞ 이하 : 300㎜(폭)×300㎜(높이)

② 터널 1㎞ 이상 : 추월차로측 450(500)×600㎜,

    주행차로측 550(650)×850(단위㎜)

③ 공동구내 설치 시설물에 준한 0.45m(폭)×0.60m(높이) 이상을 기준으로 한다.

④ 저면은 기계화 시공을 위하여 노면과 일치시킨다.

 

(4) 공동구 벽체 규격은 공동구 규격과 검사원 통로 시설한계를 확보할 수 있는 범위에서 결정한다.

(5) 공동구 벽체 단면 형상은 차량 충돌시 전도, 등반, 충격 등을 고려한 콘크리트 중앙분리대 방

    호벽 형상을 준용한다.

(6) 공동구 덮개

① 내화성 ‧ 경제성 등을 고려할 때 콘크리트로 제작함을 원칙으로 한다.

② 경량화를 위하여 최소두께를 60㎜ 이상으로 하여 구조적인 안정성을 확보하여야 한다.

 

2.3.6 시설한계

(1) 시설한계는 도로 위에서 차량의 교통 안전을 위하여 일정한 폭과 높이 범위내에서는 장애가

    될 만한 시설물을 설치하지 못하게 하는 공간 확보의 한계를 의미한다.

(2) 도로의 구조․시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침의 내용을 기준으로 한다.

 

2.3.7 측방여유폭3)4)

(1) 터널 내의 측방여유폭은 차도 끝에서 시설한계선까지로 하며, 길어깨와 같은 폭으로 한다.

(2) 길어깨는 2차로 터널의 경우 좌측길어깨 1.0m, 우측길어깨 2.5m 적용한다.

(3) 3차로 이상의 터널에서는 우측길어깨를 1.0m로 한다.

 

2) 고속도로 건설공사 터널 공동구덮개 개선검토등(건설기 10105-106, 2003.11.11)

3) 터널 측방여유폭 개선방안 검토(설계개 16210-260, 1996.08.22)

4) 편도2차선 터널 오른쪽 길어깨 폭원 검토(설계설 13201-34, 2002.01.03)

 

<그림 2.3.2> 측방여유폭과 시설대 단면

 

2.3.8 검사원통로5)

(1) 검사원통로는 주행차로측에 설치한다.

(2) 1000m 이상 장대터널의 경우 1.0m 높이에 설치하도록 한다.

(3) 1000m 미만의 중 · 소 터널의 경우는 검사원 통로를 설치하지 않는다.

(4) 3차로 이상의 터널에서는 보수점검 및 관리원의 안전을 확보하기 위하여 난간을 설치하도록 한다.

(5) 우측 길어깨 폭이 2.5m인 2차로 터널에서는 난간을 설치하지 않는다.

(6) 난간은 청소가 원할히 될 수 있도록 탈 · 부착이 가능한 구조로 계획한다.

 

<그림 2.3.3> 검사원 통로

 

5) 터널검사원통로 난간설치 검토(설계일 13201-309, 2000.07.27)

 

2.3.9 환기설비에 따른 내공단면

(1) 젯트팬 종류식 환기방식 적용시

① 차도부 시설한계에서 상단 여유 200㎜를 두어야 한다.

② 천장에 매다는 방식을 적용하는 경우 젯트팬 외경과 천장 벽면까지의 이격거리는 0.5D(D:

    젯트팬 내경)를 표준으로 한다.

③ 기술적 검토와 환기용량의 부족이 없는 범위 내에서 가감이 가능하다.

 

<그림 2.3.4> 젯트 팬 부착시의 여유공간

 

(2) 반횡류식 및 횡류식의 환기방식 적용시

① 터널연장, 소요환기량 등에 따라 소요되는 덕트 면적이 필요하다.

② 덕트 칸막이, 덕트 단면적, 시설한계와 덕트 칸막이와의 여유폭 등을 고려하여 결정하여야 한다.

③ 단면적은 터널연장 뿐만 아니라 차도 단면적, 차도 대표치수 등에 영향을 받는다.

④ 필요한 차도 단면적과 덕트 단면적을 여러 차례 반복 비교 평가하여 최적의 터널 단면적을

    산정하여야 한다.

 

2.3.10 비상주차대의 설치6)

(1) 터널에는 사고차량의 2차 사고, 다른 차량의 주행에 방해가 되지 않도록 비상주차대를 설치한다.

(2) 2차로 터널의 우측 길어깨가 2.5m인 경우 비상주차대는 설치하지 않으며, 연장 1km이상의

    3,4차로 터널의 경우 750m 간격으로 설치한다.

(3) 비상주차대와 병행하여 설치되는 피난연결통로의 구조적 안정을 위하여 비상주차대 전체구간

    의 콘크리트 라이닝은 철근 또는 강섬유를 이용하여 보강하도록 한다.

(4) 보강범위는 설치지점의 지반상태별 3차원 구조해석 결과에 따라 조정할 수 있다.

 

2.3.11 피난연결통로7)

(1) 피난통로

① 본선터널에 접속해서 설치되는 통로이며 화재시에 터널안의 운전자를 터널 밖으로 피난시키

    기 위한 설비이며 피난연락갱, 피난갱이 있다.

6) 터널 비상주차대 설치 및 보강방안 검토(설심이13201-242, 2000.12.14)

7) 터널 피난연락갱 설치기준 검토(설계구 10201-311, 2003.08.26)

 

② 피난통로는 「제15장 터널방재설비」설치기준에 따라 계획한다.

 

(2) 피난연락갱

① 병설되는 상․하행 터널 상호간 혹은 본갱과 피난갱간을 연결하는 것으로 차량용과 대인용으

    로 구분한다.

② 피난연락갱 설치기준

 

가. 1,000m 이상의 2차로 병설터널

(가) 750m 간격으로 차량용 피난연락갱 설치한다.

(나) 차량용 피난연락갱 사이에 250m 간격으로 대인용 피난연락갱을 설치한다.

 

나. 500m 이상 1,000m 미만의 2차로 병설터널

(가) 대인용 피난연락갱만 설치하는 것을 원칙으로 하되 터널 전후구간의 우회여건을 고려

     하여 필요하다고 판단되는 경우 차량용 피난연락갱을 설치할 수 있다.

(나) 설치간격은 배치를 고려하여 300m까지 허용된다.

 

다. 500m 미만의 터널

(가) 피난연락갱을 설치하지 않는 것을 원칙으로 한다.

(나) 교통특성, 터널조건 등을 고려하여 필요하다고 판단되는 경우 대인용 1개소를 설치할

     수 있다.

 

라. 특기사항

(가) 갱구부의 위치, 지반조건, 피난조건 등을 감안하여 입구 또는 출구로부터 첫 번째 피

     난연락갱까지의 거리는 300m까지 허용된다.

(나) 병설터널이 아닌 경우, 3차로 이상의 대단면터널, 2차로 터널중 단면형상이 표준도와

     현저히 다른 경우, 별도의 화재특성을 고려할 필요가 있는 경우, 기타 특수한 조건의

     터널에 대해서는 별도로 검토한다.

 

③ 피난연락갱의 단면

가. 차량용 : 4.7m(W) × 3.5m(H)

나. 대인용 : 2.5m(W) × 2.5m(H)

 

④ 피난연락갱내의 경사

가. 1:8 보다 완만하게 설치하는 것을 원칙으로 한다.

나. 부득이한 경우 별도의 시설을 검토하여 적용한다.

 

2.3.12 터널내 안전시설의 설치8)

(1) 터널내 졸음 운전 및 시설물 충돌사고를 예방하고 시선 유도 기능 향상등을 위하여 다음의 시

    설을 터널 내부에 설치한다.

(2) 주행차로측 길어깨 부분은 노면 요철 포장(rumble strips)을 적용한다.

(3) 터널 길 가장자리 구역선은 돌출차선을 적용한다.

(4) 3등급 이상의 터널에는 시선유도표지로 LED를 30m 간격으로 설치한다.

(5) 4등급 이하의 터널에는 시선유도 표지로 데리네이타를 최대 50m 간격으로 설치한다.

8) 터널안전시설 설치기준(설계처-250, 2008.01.30)

 

 

 

제 3 장 조 사

 

 

3.1 기본사항

 

3.1.1 조사 시 고려 사항

(1) 조사는 터널의 노선 선정, 설계, 시공 및 완성 후의 유지관리에 중대한 영향을 미치는 사항으

    로 충분한 기초자료를 얻을 수 있도록 실시하여야 한다.

(2) 터널의 목적, 규모 및 위치 등을 고려하여 조사의 내용, 순서, 방법, 범위, 정도, 수량 및 기간

    등을 결정하여야 한다.

(3) 터널의 설계 및 시공 시 활용방법 등을 고려하여 조사 성과를 정리하여야 한다.

(4) 터널공사는 설계 시의 조사 결과만으로 토질 및 암반 조건, 지질 조건, 지하수 등 지반 조건을

    정확하게 파악하기 어려우므로, 시공 단계에서도 계속적인 조사를 실시하여야 한다.

(5) 또한, 계획 및 설계 단계에서 적용한 암반 분류기준이 시공 시 조사에도 일관성 있게 적용되

    도록 하여야 한다.

 

3.1.2 조사시 포함되는 항목

(1) 조사는 입지환경조사, 지반조사 및 시공 중 보완조사로 구분된다.

(2) 입지환경조사

① 터널 건설에 영향을 미치거나 터널 건설로 영향을 받을 수 있는 사항에 대한 조사를 말한다.

② 지형, 환경, 지장물, 사토장, 수리ㆍ수문특성, 공사용 설비, 보상 및 관련 법규조사를 포함하

    여야 한다.

 

(3) 지반조사

① 아래와 같이 단계를 구분하여 시행함을 원칙으로 한다.

② 예비조사 : 터널건설의 기본계획 및 노선 선정을 위한 조사

③ 본조사 : 터널노선 결정 이후 공사 착공 전의 설계 및 시공계획을 위한 조사

④ 보완조사로 단계를 구분한다.

 

(4) 시공 중 보완조사

① 조사 결과에서 나타난 지반의 문제점과 설계 당시의 사회적 제약 또는 민원 발생으로 실시

    하지 못한 조사 및 시공 중 발생한 문제점에 대하여 추가조사를 계획하여 실시하여야 한다.

 

(5) 공사흐름에 따른 조사 순서 및 방법

 

<그림 3.1.1> 공사 흐름에 따른 조사 순서 및 방법

 

(6) <그림 3.1.2>는 지반조사의 단계, 방법 및 순서를 [표3.1.1]은 지반 조사의 항목과 방법을,

    [표3.1.2]는 지반의 종류에 따른 조사 항목을 나타낸 것이다.

(7) 내진검토를 목적으로 별도의 조사나 시험을 시행할 수 있다.

 

<그림 3.1.2> 지반 조사의 단계, 방법 및 순서

 

[표 3.1.1] 지반 조사의 항목과 방법

 

[표 3.1.2] 지반의 종류에 따른 조사 항목

 

 

3.2 입지환경조사

 

3.2.1 입지환경조사 시 조사내용

(1) 지형의 조사

(2) 환경의 조사

(3) 지장물의 조사

(4) 사토장의 조사

(5) 수리 · 수문의 조사

(6) 공사용 설비의 조사

(7) 보상의 조사

(8) 터널 건설에 있어서 법규에 의한 규제를 받는 경우에는 공사에 미치는 영향의 범위, 이에 대

    한 규제의 정도, 수속, 대책 등에 관한 관계법을 조사하여야 한다.

 

3.2.2 지형의 조사

(1) 터널 건설에 영향을 미치거나 터널 공사로 영향을 받을 수 있는 지형을 대상으로 한다.

(2) 지형도나 항공사진 및 인공위성사진 등을 이용하여 분석하고 현장답사를 통하여 조사하여야 한다.

(3) 급경사, 편토압, 애추(talus), 붕괴지, 계곡 및 매몰된 수로 등 불안정한 지형이나 산사태, 눈사

    태 및 홍수 등 재해가 예상되는 지형에 대하여 자료조사, 현장답사, 측량 및 지반 조사 등을

    병행함으로써 지형 현황과 특성을 파악하고 터널건설에 미치는 영향을 분석하여야 한다.

 

3.2.3 환경의 조사시 고려사항

(1) 환경조사는 아래와 같이 구분하여 실시한다.

① 광역 환경조사 : 기본계획 및 노선 선정 단계에서 실시

② 터널주변 환경조사 : 설계 단계에서 실시

 

(2) 광역 환경조사

① 터널 시공 및 운용으로 인하여 자연 및 사회 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 광범

    위하게 실시하여야 한다.

② 다음 사항을 포함하여야 한다.

가. 수리ㆍ수문 : 지형 및 하곡의 성상, 하천유량, 지하수위, 물이용 상황, 지하수에 영향을

    미치는 타공사의 유무, 대수층의 존재 여부

나. 기상 : 기온, 강우, 강설, 바람 등의 영향, 눈보라와 돌풍의 발생빈도 및 현황

다. 재해 : 산사태, 눈사태, 붕괴, 지진, 홍수 등의 발생지 및 피해 정도

라. 토지 : 토지이용 현황, 주요 구조물, 법에 의한 용도구분의 범위

마. 교통 : 기존 철도, 도로의 규격, 구조, 수송력 등

바. 공공 시설물 : 학교, 병원, 요양소, 자연공원 등의 공공 시설물의 위치 및 규모

사. 문화재 : 사적, 문화재, 천연기념물 등의 위치, 규모 및 법지정 현황

아. 지하자원 : 권리설정 현황, 광산 현황 및 광물의 부존 상태 등

자. 광산개발 : 광산의 갱도나 폐갱도와 지하공동의 위치 및 규모

차. 동식물상 : 주변 동식물의 현황 및 분포와 천연기념물 등 법적 보호종의 현황조사

카. 기타 : 경관, 지역 개발계획 등

 

(3) 터널주변 환경조사

① 터널건설로 인하여 발생되는 터널주변 환경의 변화 예측, 환경보전대책의 입안, 대책의 효과

    확인 등을 위하여 실시한다.

② 다음 사항을 포함 한다.

가. 물이용 현황 : 지표수 및 지하수의 수질ㆍ수원 현황, 탁수 발생가능성이 있는 인접공사,

    유로 및 수위 변화가능성

나. 소음 및 진동 : 소음, 진동, 지형, 지질, 토지이용 현황

다. 지반 침하 및 변형 : 도로, 철도, 도시철도, 건물, 구조물, 지하매설물, 폐광, 토지이용 현

    황, 지형 및 지질, 인접공사 현황

라. 지반과 구조물의 변형 : 건물ㆍ구조물의 상태, 지형 및 지질, 토지이용 현황, 구조물의

    변형발생 가능성이 있는 인접공사

마. 수질오염 : 하천, 배수, 수로, 법규제의 상태

바. 대기오염 : 대기 중의 유해물, 기상 현황

사. 교통장애 : 구조, 교통량 혼잡 상태, 도로관리자, 도로주변의 환경 등

아. 동식물상 : 동식물의 현황 및 분포와 천연기념물 등 법적 보호종의 현황 조사

 

3.2.4 지장물 조사시 고려 사항

(1) 지하지장물의 종류, 평면상 위치 심도 및 크기 등을 파악하여 안전한 시공이 될 수 있도록 하

    여야 한다.

(2) 터널굴착으로 인하여 영향을 받을 수 있는 주변 건물, 교량 및 기타 구조물 등 지상구조물의

    종류, 용도, 특징 및 상태들을 조사하여 터널굴착으로 인한 영향 검토 시 자료로 활용하여야

    한다.

(3) 지장물 조사 결과는 후속 공사 시 지장물 보호를 위하여 활용하여야 한다.

 

3.2.5 사토장 조사시 고려 사항

(1) 지형, 운반방법, 운반거리, 운반도로의 교통규제, 교통안전 등의 운반 조건, 사토장이 주변 환

    경에 미치는 영향, 사토 후의 토지의 형태 변화, 법규에 의한 규제 등에 대하여 사전에 조사하

    여야 한다.

(2) 사토를 위한 용지 취득 및 사토에 따른 보상에 대하여 조사하여야 한다.

(3) 사토장의 계획 시 사토에 따른 지반의 안정성, 토사 유출, 유해광물에 의한 환경오염 방지에

    관한 조사를 실시하여야 한다.

 

3.2.6 수리ㆍ수문 조사시 고려사항

(1) 수리ㆍ수문 조사는 시공 중 발생하는 용출수나 터널공사가 주변의 지표수 및 지하수에 미치는

    영향을 예측하는 데 필요한 정보가 제공되도록 실시하여야 한다.

(2) 터널공사로 인하여 갈수가 예상되는 우물, 저수지, 용천, 하천 등에 대하여서는 그 분포, 수량

    의 계절적 변화, 이용 상황 등을 조사하여 갈수대책의 자료로 이용하여야 한다.

 

3.2.7 공사용 설비 조사시 고려사항

(1) 지형과 지질 및 기상 : 설비기능 저해 혹은 위험가능성이 있는 지형, 지질 및 기상

(2) 주변 환경 : 주변 환경에 영향을 미치는 공사용 설비의 소음, 진동, 배수, 교통, 분진

(3) 전력의 사용 : 이미 가설된 송배전선의 용량, 주파수, 전압, 수변전의 난이, 수전까지의 소요

    시간, 개략산출비용, 발전설비 등의 동력원, 공사용 장비운용 시의 소요 전력량

(4) 화약고 설치계획 : 화약에 관한 법률이나 지방자치단체 조례 등

(5) 용배수 : 콘크리트 혼합용수, 음료수, 기타 잡용수의 취수 조건, 터널시공에 수반한 용출수의

    처리, 세척수의 방류 조건

(6) 자재 및 버력 운반 : 기계 및 반출입, 버력 운반 등에 필요한 공사용 도로, 궤도 등의 규격, 교

    통량, 교통규제의 현황 및 주변 도로 이용 현황

(7) 노무자재 : 터널 외부설비에 관계되는 콘크리트용 골재, 굳지 않은 콘크리트, 기타 자재의 공

    급경로, 공급사정의 현황 및 관리방법, 노무 사정의 현황

(8) 법규, 기타에 의한 규제 : 인접지역의 공사 유무

 

3.2.8 보상조사시 고려 사항

(1) 터널공사에 있어서의 보상대상 사항

① 용지취득에 수반되는 토지, 건물, 수목 등의 매수 및 이전, 각종 권리(지상권, 지하권, 수리

    권, 온천권, 어업권, 광업권, 채석권 등)의 침해, 농림 및 어업 수익의 감소, 영업손실 등

② 이들의 보상을 위한 자료를 얻기 위하여 상세한 조사를 하여야 한다.

 

 

3.3 지반조사1)

 

3.3.1 지반조사 단계별 고려사항

(1) 단계별 지반조사

① 기존자료 조사, 현장답사, 물리탐사, 시추조사, 시험(현장, 실내) 등 단계별 검토결과가 연계

    분석될 수 있는 조사체계 정립하여 수행하여야 한다.

② 선 물리탐사 시행 후, 그 결과를 반영한 시추조사를 시행하여야 한다.

③ 조사단계별 지반조사계획서를 작성하고 감독원에게 사전보고를 의무화하여야 한다.

④ 효과적인 연계분석을 위해 최종 성과분석은 경험이 풍부한 전문가가 수행하도록 한다.

 

[표 3.3.1] 단계별 토질조사의 연계분석을 위한 체계

 

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

1) 터널부 토질조사 개선방안 검토(설계처-3330, 2009.6.17)

 

3.3.2 사전 자료 조사 활용

(1) 광역조사 자료 등을 이용하여 조사지역의 현황을 파악하여야 한다.

(2) 광역조사 자료 : 항공사진, 인공위성사진, 지형도, 지질도, 토양도, 지하 매설물도, 기존 구조물

    도면, 지하수 현황, 폐광 및 지반공동 현황, 터널지역을 포함한 자료를 말한다.

 

3.3.3 현장답사시 고려사항

(1) 현장답사는 야외조사를 통하여 지형이나 지질 및 지반 상태를 확인한다.

(2) 지역 주민들과의 청문을 통하여 과거의 지형 변화 등에 대한 정보를 입수하여 조사 자료에서

    나타난 사항을 확인하고, 도상계획에 참고할 수 있도록 하여야 한다.

(3) 조사 수행에 영향을 줄 수 있는 제반현장 여건을 확인하여 원활한 본조사계획을 수립할 수 있

    도록 하여야 한다.

(4) 현장답사는 반드시 경험 있는 관련 기술자에 의하여 이루어져야 한다.

(5) 현장답사의 결과는 정리하여 계획 및 설계에 반영할 수 있도록 하여야한다.

(6) 이미 계획된 사항에 대하여는 문제점을 파악하여 변경하거나 보완할 수 있도록 하여야 한다.

(7) 현장답사 시 조사하여야 할 주요 내용은 지형, 지질구조, 지표수 및 지하수, 인근 구조물 유지

    상태, 지하매설물, 조사위치, 장비 이동통로 등이다.

(8) 필요 시 삽 또는 핸드 오거 등의 간단한 조사장비를 이용하여 지역 전반에 걸쳐 개략적인 지

    반 조건을 조사하고 시추계획에 반영하여야 한다.

 

3.3.4 지표지질조사시 고려사항

(1) 축척

① 일반적으로 항공사진 판독은 1:10,000 이상의 축적으로 촬영된 항공사진의 이용을 원칙으로 한다.

② 인공위성 사진인 경우에는 별도의 제한이 없다.

③ 지형도의 축척은 1:5,000을 기본지형도로 함을 원칙으로 하되, 지질분포의 복잡성에 따라

    축척은 조정하여 사용할 수 있다.

 

(2) 지표지질조사는 지질구조 및 지질 특성을 파악하고 필요 시 물리탐사 결과와 비교분석하여 큰

    축적의 지질도를 1차적으로 작성한 후 본조사의 효율적 계획 수립에 반영하여야 한다.

(3) 1차적으로 작성된 지질도는 본조사의 시추조사, 시험 결과 및 물리탐사 결과와 비교분석하여

    지질구조의 특성을 보완한다.

(4) 표층지반, 암질, 지하공동, 암종경계, 지하수 등의 사항을 표시한 지질 평면도, 지질 종단면도

    등을 최종적으로 작성하여 터널 설계에 반영하여야 한다.

 

3.3.5 설계 개념에 따른 지반조사

(1) 재래식 터널 공법 : 지층구성상태만 아는 것으로 충분한 설계가 가능하다.

 

(2) NATM 등과 같은 정교한 해석을 토대로 하는 설계

① 지반 자체의 자립성을 이용하는 경제적인 설계를 수행한다.

② 정확한 지층 구성 상태 및 구체적이고 정밀한 지반의 공학적 특성에 관한 자료가 필요하다.

 

(3) 이러한 경우의 지반 조사 계획시 특히 다음 사항에 대해서 유의하여 검토할 필요가 있다.

① 원지반 자립성

 

가. 숏크리트와 록볼트를 주요 지보재로 하는 경우가 해당된다.

나. 굴착 후 1차 숏크리트를 시공하여 그 기능이 발휘될 때까지는 막장 정면이나 천단부 원

    지반의 자립성이 중요하다.

다. 특히 현저한 파쇄대로 구성되어 있고 용수가 발생하는 경우나 가는 균열이 현저히 발달

    된 이암 등은 대체로 원지반의 자립성이 좋지 않으므로 유의하여야 한다.

 

② 터널 용수량 및 용수압

 

가. 숏크리트 및 록볼트는 용수에 취약하다.

나. 즉, 용수가 많으면 숏크리트가 떨어지는 현상이 현저히 증가하게 되고, 록 볼트는 정착

    력이 현저히 저하한다.

나. 터널의 용수량, 용수압이 문제가 되는 경우에는 수문 조사에 외에 전기 검층, 지하수

    조사 등의 방법에 의하여 보다 상세한 대수층의 분포, 지하 수위, 원지반의 투수계수를

    조사하여 대책을 수립하여야 한다.

 

③ 지반 활동(sliding) 및 편압이 작용하는 지형

가. 노선 선정시, 지반 활동 지대는 될 수 있으면 피하여야 한다.

나. 부득이하게 지반 활동 지대, 갱구 부근에 편압이 작용하는 지형은 지형도, 항공사진, 현

    지 답사 등에 의하여 충분히 조사하고 기존의 산사태 혹은 지반 활동 자료 등을

    충분히 분석하여 그 피해가 없도록 하여야 한다.

 

(4) 지보 패턴 결정을 위한 조사 시험

 

[표 3.3.2] 지보 패턴 결정 방법에 따른 조사․시험 항목

 

항 목

지보 패턴의 결정 방법

표준지보 패턴의 적용

유사 조건에서의

설계 방법 적용

해석방법의 적용

암석 종류 ◎ ◎ ◎

탄성파속도(Vp) ◎ ○

단위체적중량(γ) ○ ○ ◎

일축압축강도(qu) ◎ ◎ ◎

변형계수 ○ ◎

정적포아손비(ν) ◎ ◎

초음파속도(Vp) ○ ○

점착력 (C) ○ ◎ ◎

내부마찰각(ø) ○ ◎ ◎

측압계수(Ko) ○ ○

입도조성 ◎

RQD ○

점토광물 함유량 ○

점토광물 종류 ○

투수계수․수위 ◎

침수붕괴도 ◎

N값 ◎

함수비 ○

흡수율 ○

 

3.3.6 시추조사시 고려사항

(1) 시추조사 위치

① 지하매설물의 유무를 확인한 후에 선정하여야 한다.

② 관련 기관으로부터 지장물 매설도를 구하여 참조하고, 유관기관과 협의 후 반드시 인력 터

    파기나 탐사방법 등을 이용하여 실시한다.

 

(2) 시추

① 시추공은 계획된 터널을 직접 관통하지 않도록 위치를 계획하여야 한다.

② 원칙적으로 NX 규격 이중 코아 배럴을 사용하여 실시하여야 하며, 대심도(200m 이상) 시추

    시에는 NQ규격의 와이어라인(W.L)공법 등 효율적인 공법도 사용할 수 있다.

    가. 암석시료의 실내시험 등을 감안 코어직경은 가능한한 50㎜이상으로 한다.

③ 풍화대나 파쇄대 등에서는 코아의 회수율을 높이고 원상태의 시료를 채취하기 위하여 삼중

    코아 배럴이나 D-3 샘플러 등을 사용할 수 있다.

④ 수직으로 실시하는 것을 원칙으로 하되, 조사의 목적과 현장 조건을 고려하여 경사 및 수평

    시추를 할 수 있다.

⑤ 터널 갱구부 및 저토피 구간에서는 충분한 시추조사 및 물리탐사 등을 시행하여 지층 변화

    를 상세히 파악하여야 한다.

⑥ 시추공은 물리탐사 등을 기초로 감독원과 협의하여 지반특성별 시추간격(기준 300m)을 탄력

    적으로 적용하여 파쇄대 ⋅ 연약대 및 지층변화를 확인할 수 있는 위치를 선정하여 시추한다.

 

가. 파쇄대 등 지질이상대 구간은 정밀조사 시행(시추간격 축소 등)한다.

나. 물리탐사 결과에 근거한 시추조사계획서 작성하도록 한다.

 

⑦ 시추심도는 원칙적으로 터널 바닥부의 계획 심도에서 터널 최대 직경의 1/2 이상의 깊이까

    지 실시하는 것을 원칙으로 한다.

⑧ 특정한 목적 또는 물리탐사 등으로 파쇄대 · 연약대 등의 존재 확인 시에는 필요한 심도까지

    증가시킬 수 있다.

⑨ 민원, 환경훼손, 장비진입 곤란 등의 사유로 시추조사가 불가능한 경우

 

가. 현장여건별 시추조사 가능여부, 최근접점 시추 또는 경사시추 등 시추조사계획 수립(감

    독원 검토․확인)한다.

나. 시추조사 불가구간이 1km이상 또는 지질이상대가 예상되는 구간은 헬기활용에 의한 조

    사방안(심도, 공수, 비용 등) 검토한다.

 

(3) 터널 갱구의 적정 위치선정을 위한 시추 조사 기준2)

① 터널 입․출구부 각각 2개소 계획고하 2m 까지 시추 조사한다.

② 토사층 또는 연약층대 등이 존재하는 경우 풍화암층 또는 필요한 심도까지 시추한다.

 

3.3.7 시험 터널조사시 고려사항

(1) 특수한 지반 상태를 직접 확인할 필요가 있거나 특정 원위치 시험을 실시할 필요가 있을 때에

    는 시험터널을 굴착하여 조사할 수 있다.

(2) 시험터널 내에서 각종 원위치 시험이나 계측을 실시할 경우 및 시료를 채취할 경우에는 원지

    반의 교란을 최소화하여야 한다.

(3) 시험터널조사 시에는 터널의 지질도를 작성하여 종합분석에 참고하여야 한다.

2) 터널 갱문부 설계기준 보완 검토(건설술 10105-72, 2004.07.30)

 

3.3.8 지구물리탐사시 고려사항

(1) 암종의 특성, 불연속면의 위치 및 방향, 조성물질 등의 지질특성과 지하수, 지장물 등 주변 여

    건을 고려하여 목적에 맞는 탐사법을 적용하여야 한다.

(2) 지구물리탐사의 결과는 현장측정자료, 자료의 전산처리 결과 및 최종 해석 결과로 나타내어야

    한다.

 

① 결과에는 사용 장비명, 측선 및 측점의 위치도와 현장 탐사 시 특기사항의 자세한 서술이

    포함되어야 한다.

② 탐사 결과를 해석한 단면은 탐사자료를 기초로 해석한 기반암의 분포, 연약대 또는 파쇄대

    의 발달 정도 등 도식적 또는 서술적 해석 결과가 첨부되어 설계 및 시공에 유용한 정보를

    제공할 수 있어야 한다.

③ 시추 결과 또는 지질조사 결과와의 비교해석이 포함되어야 한다.

④ 물리탐사 결과의 해석은 실효성 있는 가탐심도 범위 내에서 시행되어야 한다.

⑤ 해석 결과 이상대가 나타날 경우 보완조사를 시행하여 이상대의 특성과 규모를 파악한 후

    암반 분류 및 지보패턴설계에 반영되도록 하여야 한다.

 

(3) 터널 통과구간에 공동 발생이 예측되는 경우 토모그래피 탐사를 실시하여 그 결과를 설계 및

    시공에 유용한 정보를 제공하여야 한다.

(4) 설계 단계에서 보완조사가 곤란할 경우 공사 중에 시행될 수 있는 조사방법을 제시하고 그 결

    과에 따라 지보패턴이 결정되도록 하여야 한다.

(5) 터널 갱구의 적정 위치선정을 위한 물리탐사 기준

 

① 전연장에 거쳐 250m 미만구간은 전기비저항탐사, 250m 이상구간은 전자탐사를 시행한다.

가. 전자탐사구간 양끝단 100m 구간은 전기비저항탐사와 중복수행하고 상호 연계분석하여

    탐사성과의 신뢰성 향상 도모한다.

나. 전자탐사 적용 구간의 연장이 짧거나, 심도 250m를 초과하는 심도가 얕은 경우에는 전

    기비저항탐사 적용여부 사전 검토한다.

 

<그림 3.3.1> 터널부 물리탐사 기준

 

② 터널입출구부의 탄성파탐사

가. 지형․지질의 변화가 많은 구간이므로 격자상(터널 종․횡방향)으로 실시한다.

 

③ 파쇄대․연약대 등 지질이상대가 예상되는 구간의 물리탐사

가. 지반특성의 입체적 파악을 위해 전기비저항탐사(또는 전자탐사)를 격자상(터널 종․횡방향)

    으로 실시한다.

 

3.3.9 지구물리검층시 고려사항

(1) 지질학적, 수문지질학적, 지반공학적 특성과 연계하여 구성암석, 균열 상태(fracturing), 지하수

    요동과 물리ㆍ화학적 성질 등의 지반정보를 얻을 수 있도록 하여야 한다.

(2) 지구물리검층자료는 해석에 용이할 수 있도록 조밀하게 측정하여야 한다.

(3) 측정 자료의 질을 유지할 수 있도록 안정적인 측정시스템을 적용하여야 한다.

 

 

3.4 시 험

 

3.4.1 현장시험시 고려사항

(1) 현장시험은 시험항목별로 대상지반에서의 적용성을 검토하여 수행하여야 한다.

 

(2) 표준관입시험

① 지층이 변할 때마다 또는 동일층이라도 1.0m 깊이마다 1회씩 실시하여야 한다.

② 관입깊이가 300㎜ 미만이더라도 타격횟수가 50회에 도달할 시에는 타격을 중지하고 그때의

    관입깊이와 타격횟수를 기록 한다.

 

(3) 현장투수시험

① 토사층에서의 투수계수를 파악하기 위하여 시행한다.

② 주입수는 탁한 정도가 낮은 맑은 물을 사용하여야 한다.

 

(4) 암반층의 투수계수를 측정하기 위해서는 팩커를 사용한 수압시험을 수행하여야 한다.

 

(5) 공내재하시험

① 지반 강성에 적합한 허용압력을 가지는 시험기로 수행하여야 한다.

② 압력 조건은 다단계로 하여 반복 시험하는 것을 원칙으로 한다.

 

(6) 공사의 규모나 지역 및 지질구조의 특성상 초기 지압응력을 구할 필요가 있을 경우에는 지반

    상태를 감안하여 적절한 방법을 선정하여야 한다.

(7) 수압파쇄시험3)

① 터널을 설계함에 있어 초기응력인 K0 값

 

가. 터널 해석시 입력자료로 활용되어 지하공동의 방향성 및 단면형상을 결정한다.

나. 터널 지보의 적정성을 판단하게 하는 중요 요소이다.

 

② 터널내 초기응력을 산출하기 위한 시험방법 : 수압파쇄시험, 응력해방법, 응력보상법 등

③ 자료의 신뢰성 및 설계자료 산정을 위한 방법으로는 수압파쇄시험법을 적용한다.

④ 지표지질조사 및 탄성파탐사, 보링시추 등 지질조사를 시행하고 지반조건을 고려하여 토질

    및 지질기술자의 자문을 받아 시행위치 선정한다.

    3) 정지토압계수 산정을 위한 수압파쇄시험 적용(설계이 16204-158, 1996.05.30)

⑤ 1차적으로 시험장비 및 인력을 감안하여 장대터널(1㎞ 이상)에 우선 적용하고 일반터널은

    지역별 시험치를 공유한다.

(8) 시험항목과 빈도는 공사의 특성, 현장 여건 등 제반사항을 감안하여 선정하여야 한다.

(9) 상기의 시험항목 이 외에도 필요한 목적이 있을 경우 목적에 적합한 시험방법을 선정할 수 있다.

 

3.4.2 실내시험시 고려사항

(1) 실내시험은 대상지반에 따라 토질시험과 암석시험으로 구분하여 시행한다.

(2) 지반 조건, 지질구조, 굴착방법, 설계기법 등을 감안하여 적절한 시험방법을 선정하여야 한다.

(3) 원칙적으로 한국산업규격(KS) 및 건설교통부 발행 기술지도서에 제시된 시험방법에 따라서 수행하여

    야 한다. 단, 동 규격에 명시되지 아니한 시험은 국제적으로 인정되는 시험방법을 준용할 수 있다.

(4) 암석시험은 채취된 암석시료의 공학적 특성과 설계정수를 결정하기 위하여 수행한다.

(5) 시료의 제작 및 시험방법은 국ㆍ내외에서 권장하는 시험방법 등 국제적으로 공인된 방법을 적

    용하여야 한다.

(6) 내진검토를 위한 동적지반정수 산정을 위하여 공진주시험, 비틂전단시험, 자유단공진주시험,

    진동삼축압축시험 등과 물리탐사인 다운홀(downhole)탐사, 크로스홀(crosshole)탐사, S-PS검

    층, 음파검층, 밀도검층 등을 설계 목적에 적합하게 선정하여 수행하여야 한다.

 

 

3.5 시공 중 보완조사

 

3.5.1 시공중 보완조사시 고려사항

(1) 시공 중 보완조사의 시행

① 예비조사와 본조사 단계에서 민원 등 부득이한 이유나 기술적 한계 등으로 인하여 충분한

    조사가 시행되지 못한 경우 실시한다.

② 또는 시공 중 지반 변화가 예상되어 추가조사가 필요한 경우에 실시하여야 한다.

③ 현장 여건을 고려하여 필요한 지반정보가 얻어질 수 있도록 조사항목을 선정하여야 한다.

④ 터널입출구부, 저토피구간으로 시추조사 미시행(불충분) 구간의 경우 실시설계시 미시행한

    시추조사, 화상정보시험 등 반영한다.

⑤ 터널시공에 따른 지하수(우물) 등의 고갈로 민원이 예상되는 경우

 

가. 시공전 지하수 등의 변화를 측정할 수 있는 시추공 반영

 

(2) 시공 중 보완조사의 목적

① 굴진면 전방과 굴진면주변의 지반 상태를 파악하는 데 있다.

② 시공 중 관찰되는 노출된 지반 상태를 분석하여 예기치 않았던 지반 변화나 시공 중의 계측

    결과가 이상치를 보일 경우 반드시 필요한 추가 조사 및 시험을 실시하여야 한다.

 

(3) 시공 중 보완조사는 일상적으로 굴진면 지질매핑(geological mapping)이 시행되어야 한다.

(4) 필요한 경우 감지공 천공(feeler hole), 수평시추 및 터널 내 물리탐사 등을 통하여 굴진면 전

    방에 대한 지질특성을 조사할 수 있다.

(5) 경암반 터널의 록볼트를 포함한 지보패턴 변경은 지질매핑 등 시공 중 보완조사 결과에 근거

    하여야 한다.

(6) 필요시 굴진면 전방조사를 통하여 보조공법 적용 여부를 판단하는 등 사전공사 준비를 위한

    자료로 제공되어야 한다.

(7) 터널 전방 지질 예측4)

 

① 실시설계시 수행한 터널의 물리탐사 결과 연약대가 발견된 경우

가. 터널내 막장 탄성파 반사법 탐사를 연약대 위치별로 각 1회를 반영한다.

나. 연약대의 전기비저항치 또는 탄성파 속도가 인접구간에 비하여 매우 작아 암편 확인이

    필요한 경우 선진 수평 시추를 계획한다.

② 계측결과 변위가 과대하거나 막장의 암질이 갑자기 연약화하여 전방의 암질을 예측할 필요

    가 있는 경우는 시공시 탐사를 시행한다.

③ 암종 또는 절리면 상태 확인이 필요한 경우 선진 수평 시추를 시행한다.

 

 

3.6 지반조사 성과의 정리

 

3.6.1 지반 분류시 고려사항

(1) 조사와 시험으로부터 수집된 제반 정보를 종합적으로 분석하여 설계 및 공사 목적에 부합되도

    록 지반을 분류하여야 한다.

(2) 토사층은 흙의 통일분류법(USCS) 등에 따라서 분류한다.

(3) 암반 분류 시에는 다음 사항 중 필요한 사항을 선정하여 분류하여야 한다.

① 압축강도

② 탄성파속도

③ 변형계수

④ RQD

⑤ 불연속면의 간격 또는 빈도

⑥ 불연속면의 상태(거칠기, 풍화도, 연속성, 틈새, 충전물의 두께와 특성 등)

⑦ 불연속면의 주향 및 경사

⑧ 지하수 상태

⑨ 초기응력 상태

⑩ 암석 종류, 풍화도, 수침 시의 특성 등 암반의 거동특성에 영향을 주는 지반특성

 

(4) 지보재설계를 위한 암반 분류는 RMR, Q-시스템 등을 적용할 수 있다.

① RMR의 경우 일축압축강도나 RQD 등 계량화가 가능한 평가요소의 경우는 Bieniawski의 제

    안 그래프(1989)를 이용하여 점수를 산정할 수 있다.

② RMR에 의한 암반 분류는 5등급으로 분류하는 것을 원칙으로 하되, 터널의 크기, 용도 및

    지역특성을 고려하여 5등급 이상으로 세분화할 수 있다.

    4) 터널막장 전방 암질예측 방안 검토(설계구 10201-452, 2003.11.08)

③ 함수미고결지층 등과 같이 특수한 지반 조건이 존재할 경우에는 이를 별도의 지반등급으로

    분류하여야 한다.

④ 가능한 현장 시추자료를 근거로 각각의 암반 분류를 수행한 후 상관관계를 적용하는 것을

    원칙으로 하되, 자료가 부족할 경우 Bieniawski가 1976년에 제시한 RMR=9LnQ+44와

    Barton이 1995년에 제시한 RMR=15logQ+50을 활용하여 상호 보완할 수 있다.

 

3.6.2 조사 결과의 정리시 고려사항

(1) 지표지질조사 결과

① 응용지질도로 정리하여야 한다.

② 응용지질도는 터널구간을 포함하는 광역지질도(1:25,000)와 정밀응용지질도(1:5,000)로 구

    분하여 작성하여야 한다.

 

(2) 시추조사 결과

① 일정한 양식의 시추 주상도에 정리하여야 한다.,

② 지층설명은 색조, N 값, 강도, 풍화도, 균열 상태, 암석명, TCR, RQD 등을 포함하여 상세하

    게 기록한다.

③ 시추 주상도와 지구물리탐사 등 관련 자료를 참고하여 터널구간의 지질단면도를 작성하여야

    한다.

 

(3) 채취된 시료

① 일정한 규격의 시료병이나 시료상자에 정리하여야 한다.

 

(4) 시료상자에 정리된 시추코아

① 암석의 색조, 상태, 절리 등의 관찰이 용이하도록 직상부에서 천연색으로 촬영하여 사진첩에

    정리하여야 한다.

② 대표적인 것은 지반조사 보고서에도 수록하여야 한다.

 

(5) 현장시험, 지구물리탐사의 결과

① 공내재하시험, 수압시험, 투수시험, 초기응력 측정시험 등이 해당된다.

② 각각 그 목적에 적합한 정보가 자세히 기록될 수 있는 일정한 양식에 정리하여야 하며, 조

    사의도가 명확하여야 한다.

(6) 조사 결과에 대한 수량은 반드시 확인ㆍ기록하여야 하며, 조사 자료는 추후 유지관리 시에 활

    용 가능하도록 조치하여야 한다.

 

 

3.7 지반분류

 

3.7.1 지(암)반 분류의 목적

 

(1) 국내에서 적용되는 지(암)반 분류는 공공사업 부분을 포함한 토목공사의 땅깎기 및 흙쌓기, 구

    조물, 기초 굴착, 터널 공사 등에 이용되고 있다.

(2) 일반적으로 발주처에서는 설계, 시공의 품셈 적용시에 이용하고 있다.

(3) 지반 분류의 이용에 대한 흐름 및 시공시의 검증 관계는 <그림 3.7.1>과 같이 나타낼 수 있다.

 

<그림 3.7.1> 현장조사 및 시공의 지반 분류 이용에 대한 흐름도

 

3.7.2 지반 분류시 고려 요소

 

(1) 지반 분류의 기본 방향

① 지반은 지하 굴착이나 지하 공간 설계 및 시공에 영향을 주는 지반의 여러 성질을 등급에

    따라 나누어 분류하도록 한다.

② 계획 단계에서부터 조사, 설계, 시공에 이르는 모든 과정에서 일관성 있게 적용될 수 있는

    기준이 되도록 하여야 한다.

③ 지반 분류와 굴착, 터널 지보 패턴이 가급적 동일한 등급으로 구분되도록 한다.

④ 지반 분류시 객관적 지표를 명시한다. 즉, 지반의 물리적, 역학적 지표인 탄성파 속도(P파),

    압축 강도, 현장 관찰 또는 계측상의 지표를 명시하여 시공시 노출면을 관찰하여 정확하고

    신속한 분류가 될 수 있도록 한다.

⑤ 지반 조사와 시험은 통상 사용하는 방법 중 실행 가능한 방법들이어야 한다.

 

(2) 지반 분류 요소

① 구성 암반의 암종

② 시편의 일축 압축강도, 인장강도, 탄성계수, 포아손비

③ 탄성파 속도(자연 상태 및 암편 상태)

④ 암석의 풍화 정도, 불연속면의 상태

⑤ RQD

⑥ 지하수의 강도에 미치는 영향

⑦ 응력 상태 및 변형 특성 등

 

(3) 암반 분류에 적용되는 기준 요소 검토

① 암반 분류 방법은 경험적인 요소가 지배적인 기준치로 적용되는 방법과 현장에서 시공시 노

    출되어 확인될 수 있는 요소로서 암반을 분류하는 방법으로 대별한다.

② 설계시에 조사될 수 있는 자료는 약 9가지로 제한되어 있으므로 가정 및 경험적인 측면에

    치중하기보다 설계 당시 조사될 수 있어 확신성이 있는 요소를 비교, 검토하여 암반 분류의

    기준 요소로 적용하는 것이 바람직하다.

③ 각종 암반 분류 방법의 적용 요소를 비교하면 [표 3.7.1]와 같다.

 

[표 3.7.1] 암반 분류 적용 요소의 비교

 

분류방법 분류 기준 요소 비 고

한국

엔지니어링

진흥협회

∙시추 추진 현황 ∙균열 상태(육안) ∙항타 타격 시험 ∙탄성파 속도

∙풍화 변질 상태 ∙코아 회수 상태 ∙침수 시험 ∙일축 압축강도

탄성파속도 및 일축 압축 강

도 이외에는 주관적인 견해가

지배적임.

RMR

∙일축 압축강도 ∙절리의 간격 ∙지하수 상태

∙RQD ∙절리면의 상태 ∙절리의 방향

절리 간격 및 상태, 방향 등 3

요소를 경험적 판단으로 가정

함

Q-SYSTEM

∙RQD ∙절리면의 상태 ∙지하수

∙절리군의 수 ∙절리의 풍화 정도 ∙응력 감소 요소

터널 시공시 육안으로 식별되

는 요소로 판단

오스트리아 ∙암반 특징(육안) ∙지하수

∙암반의 거동 터널 시공시 육안으로 식별

되는 요소로 판단

일본도로공단

「설계요령」

∙탄성파 속도 ∙코아 채취 상태

∙지질 상태 ∙관찰결과(균열상태 등)

탄성파속도 외에는 육안 판별

요소가 지배적임.

 

3.7.3 터널용 암반 분류 방법

(1) 터널용 암반의 분류는 암석이나 암반에 대한 지질적 분류와는 달리 암반을 그 공학적 특성에

    따라 분류하는 것이다.

(2) 암반은 같은 종류나 구조를 가지고 있어도 단층, 파쇄, 풍화, 변질, 불연속면의 정도 등이 국

    부적으로 변화하는 것으로 이에 따라 암반의 성질도 변화한다.

(3) 이러한 암반의 성질 변화를 공학적 차원으로 구분하고 조사하는 과정은 설계와 시공에 미치는

    영향이 크므로 매우 중요하다.

(4) 암반 분류에 있어서는 분류를 위한 척도, 즉 분류 요소로 무엇을 선택할 것인가가 문제가 되

    는데, 이는 분류 결과를 무엇에 이용하는가에 관계되기 때문이다.

(5) 터널은 지표로부터 일정한 심도를 갖고 설치되므로 계획선상의 암반을 사전에 직접 관찰할 수

    없으므로 지질 조사에 의하여 부근 지질 구조를 분석하고, 분포되어 있는 지질 종류를 추정한

    다음 탄성파 탐사를 통하여 암반 성상을 추정하는 것이 일반적이다.

 

(6) 터널의 암반분류 방법에는 다음과 같은 방법이 있으며 이들의 상세한 분류방법 및 절차는 도

    로설계요령 등의 내용을 참조한다.

① RMR분류(Bieniawski의 암반 분류법)

② Q-System(NGI;Norwegian Geotechnical Institute분류법)

③ 오스트리아의 분류 기준(Rabcewicz-Pacher의 분류)

④ 한국엔지니어링 진흥협회의 분류 기준

⑤ 한국도로공사 분류 기준

 

(7) 상기 분류 기준은 대표적인 분류기준을 나열한 것으로 특수한 지반(팽창성 암반, 미고결 암반

    등)의 경우 별도의 분류 방법을 검토할 수 있다.

 

 

 

제 4 장 굴착 공법 및 발파 패턴의 설계

 

 

4.1 굴착방법

 

4.1.1 굴착방법 일반사항

(1) 굴착방법에는 인력굴착, 기계굴착, 발파굴착, 파쇄굴착 등이 있으며 굴착방법의 선정에 있어서

    는 다음 사항을 고려하여야 한다.

(2) 원지반이 본래 가지고 있는 지지능력을 최대한 보존할 수 있으며 안정성, 경제성 및 시공성이

    우수한 굴착방법을 채택하여야 한다.

(3) 지반 조건, 지하수 유입 정도, 굴착단면의 크기와 형태, 터널연장, 근접 구조물의 유무와 주변

    환경영향(진동, 소음 및 지표침하 등), 보조공법의 적용성을 고려하여야 한다.

 

4.1.2 굴착방법별 고려사항

(1) 인력굴착

① 착암기, 소형브레이커 등 간단한 굴착도구를 사용하여 굴착하는 방법

② 인력굴착의 적용

 

가. 자립시간이 짧은 토사지반을 소규모로 분할굴착하고 조기에 지보재를 설치하여야 하는 경우

나. 진동영향을 크게 받는 지반을 소규모로 분할굴착하고 조기에 지보재를 설치하여야 하는 경우

다. TBM 굴진에 어려움이 발생한 경우

 

(2) 기계굴착

① 기계굴착은 쇼벨(shovel), 브레이커, 로드헤더 등 중장비 혹은 TBM 등 터널굴진 장비를 사

    용하여 굴착하는 방법을 말한다.

② 절리가 심하게 발달한 파쇄암이나 풍화암 등에서 지반이완을 최소화하고 여굴을 억제하는

    데 적용할 수 있다.

③ 굴착 중장비는 시공성과 경제성 있는 기종으로 선정하여야 한다.

 

(3) 발파굴착(drill and blast)

① 가장 일반적인 암반굴착방법이다.

② 발파굴착은 경제성과 시공성은 양호하나 진동과 소음 등이 수반되기 때문에 지반 조건 또는

    주변 여건에 따라서 적용 여부를 결정하여야 한다.

③ 발파설계는 지반 조건을 고려하여 발파진동으로 인한 터널주변 지반의 이완영역을 최소화하

    며 평활한 굴착면이 형성되어야 한다.

④ 버력의 크기는 적재 및 운반에 적합하도록 수행되어야 한다.

⑤ 발파설계시 포함되어야 할 사항

 

가. 굴착단면의 크기 및 형상

나. 굴진장

다. 심발형식

라. 심발공, 발파공 및 주변공의 직경, 배치, 각도 및 천공깊이

마. 화약의 종류와 공당ㆍ지발당 장약량

바. 뇌관의 형식

사. 점화 및 기폭 순서

아. 현장 시험발파계획

 

(4) 파쇄굴착

① 파쇄굴착은 암을 파쇄굴착하는 방법을 말한다.

② 파쇄굴착의 적용

 

가. 인력굴착방법을 적용할 수 없는 견고한 암반에서 기계 또는 저진동 발파굴착을 채택하기

    어려운 경우

나. 진동과 소음을 최소화할 필요가 있는 경우에 적용하여야 한다.

 

 

4.2 굴착공법

 

4.2.1 굴착공법의 분류

 

(1) 전단면굴착

① 지반의 자립성과 지보능력이 충분한 경우에 적용하여야 한다.

② 주로 지반 상태가 양호한 중소단면의 터널에서 적용한다.

 

(2) 수평분할굴착

① 주로 지반 상태가 양호하고 단면적이 큰 경우에 시공성을 높이기 위하여 적용하거나,

② 지반 상태가 다소 불량한 경우에 굴진면의 자립성을 높이기 위하여 적용할 수 있다.

 

(3) 연직분할굴착

① 주로 지반 상태가 불량하거나 단면적이 큰 경우에 적용하여야 한다.

② 안정성 측면에서 임시 지보재 설치를 검토하여야 한다.

 

(4) 선진도갱굴착

① 주로 단면적이 크거나 하저 및 해저 통과 등 특수한 조건하에서 굴진면 전방의 지반 및 지

    하수 상태를 확인할 목적으로 굴착하여야 하는 경우에 적용한다.

② 기계굴착공법을 적용하여 선진도갱하고, 발파공법으로 확장하여 굴착하는 경우에 적용할 수 있다.

 

(5) 지반이 연약하여, 굴착단면의 변형을 억제하거나 벤치의 길이를 길게 할 필요가 있을 경우에

    가인버트 설치를 검토하여야 한다.

(6) 암질별 굴착 공법의 적용예는 다음의 [표 4.2.1]과 같으며 굴찰공법의 적용은 현지 암반의 여건

    과 지보량 결정시 고려된 굴진장 등 여러 요소를 종합적으로 판단하여 결정한다.

 

[표 4.2.1] 암질별 굴착 공법(예시)

 

표준단면 암분류

2차로 기준

비 고

굴착공법 1회 굴진장(m)

표준단면-Ⅰ 경 암 전단면 굴착 3.5

표준단면-Ⅱ 보통암 전단면 굴착 3.5

표준단면-Ⅲ 연 암 전단면 굴착 2.0

표준단면-Ⅳ 풍화암

상․하반

분할굴착

1.5/3.0 상부/하부

표준단면-Ⅴ 풍화암(토)

상․하반

분할굴착

1.2/1.2 상부/하부

표준단면-Ⅵ 갱구보강용

상․하반

분할굴착

1.0/1.0 상부/하부

4.2.2 2-Arch 터널의 굴착1)2)

 

(1) 2-Arch 터널의 적용

① 2-Arch 터널 적용시에는 병설터널과 경제성, 환경훼손의 정도, 편입용지, 지장물 등을 종합

    적으로 비교 검토하여 적용한다.

② 선형 분리구간 최소화를 위해 가급적 직선형 중앙기둥 형식을 적용하되 지질 및 지형여건

    등을 고려하여 아치형 중앙기둥 형식의 적용도 가능하다.

③ 중앙 벽체의 규격은 상부 하중을 고려하여 별도로 검토한다.

④ 중앙벽체 시공방법에 대해서는 현장여건, 시공효율성 등을 고려하여 조정 적용한다.

⑤ 터널 내장재는 [터널내장재 설치기준 검토] 내용에 준하여 변경한다.

 

(2) 터널 지보 패턴 설계방안3)

① 2-Arch 터널 개선방안(설계구 10201-30626, 2003.6.3)에서 제시한 지보패턴은 특정 지

    형 및 암질에 대해 별도의 발파설계와 해석을 통해 선정된 것으로 이를 표준적으로 적용하

    지는 않는다.

② 2-Arch 터널은 대상 터널의 지형조건, 토질조건, 시공조건 등을 종합적으로 고려하고 3차

    원해석방법 등을 적용하여 현장상황을 고려한 별도의 설계를 하도록 한다.

    1) 2-Arch터널 시공방안 검토(건설정 10308-121. 2002.10.14)

    2) 2-Arch터널 시공방안 검토(설계구 10201-150, 2003.05.30)

    3) 2-Arch 터널 지보패턴 설계방안(설계구 10201-209, 2004.07.16)

 

<그림 4.2.1> 2-Arch터널 시공방법(직선형 중앙기둥 형식)

 

<그림 4.2.2> 2-Arch터널 시공방법(아치형 중앙기둥 형식)

 

 

4.3 발파공법4)

 

4.3.1 터널 발파 일반

(1) 발파의 목적

① 터널의 용도에 맞는 공간을 확보하기 위하여 암반의 안정성을 유지시키면서 경제적이고 효

    율성 있게 굴착하기 위하여 발파를 이용한다.

② 화약을 이용하여 발파하는 것을 말한다.

 

(2) 터널 발파 기술의 기술적 주요 요인

① 심발공의 배치 : 심발공은 자유면을 확보하는 발파형태로 터널발파의 성패를 결정하는 중요

    한 요소이다.

② 장약량 : 터널발파는 1자유면 형태 발파이므로 약장약 혹은 과장약시 발파실패율이 높아서

    적정량의 장약량 산출은 중요한 요소이다.

③ 기폭시스템 : 터널발파는 심발공부터 충분한 자유면을 확보하기 위해서는 전열의 발파공이

    파쇄되어 공간이 확보될 수 있는 충분한 지연시차를 갖는 것이 중요하다.

④ 폭약의 선택 : 암반의 강도와 특성에 부합되는 폭약의 선택은 매우 중요하다. 폭약의

    선택이 적합하지 않을 때 발파 효율저하 및 진동증가 요인이 된다.

⑤ 모암손상 및 여굴방지를 위한 조절발파 기술

⑥ 정밀한 천공을 위한 장비선택 및 천공기술

⑦ 발파진동 및 폭음을 저감시킬 수 있는 방지기술

⑧ 터널발파시 사고방지를 위한 안전대책 확보

 

(3) 터널 발파공의 명칭

① 심발공(cut holes)

 

가. 자유면을 형성하기 위해 가장 먼저 발파되는 부분을 말한다.

나. 암석을 압축하고 깨어 표면에 퍼냄으로 자유면을 형성시킨다.

다. 일반적으로 심발공의 면적은 약 2㎡를 기준으로 한다.

라. 심발공의 형태는 수평천공 방법과 경사천공 방법 외 양자를 혼합한 방법으로 구분한다.

마. 심발공에서는 천공밀도가 높고, 장약량은 약 5∼7㎏/㎥이 소비된다.

 

② 확대공(stoping holes)

 

가. 심발공에서 자유면이 형성되어 2자유면 발파형태로 장약량에서도 계단발파와 같은 원리

    이다.

나. 터널에서 장약량을 증가시키는 이유는 계단발파에 비하여 천공오차가 크고 좋은 파쇄입

    도를 얻기 위함이다.

다. 확대공은 수평, 하향, 상향으로 발파공 위치에 따라 세분된다.

라. 하향 확대공은 수평, 상향확대공에 비하여 적은 장약량으로 장약한다.

마. 확대공의 평균 장약량은 0.7∼0.9㎏/㎥정도이다.

4) 발파작업 안전관리 지침(도연건 18702-3157 2000.9.18)

 

③ 외곽공(roof, wall holes)

가. 주변 암반을 최대한 손상시키지 않고 정확하게 파쇄하기 위하여 Smooth Blasting을 적

    용하고 있다.

나. 외곽공에서는 천공각도, 방향, 천공간격은 여굴과 암반의 손상등의 영향을 주기 때문에

    신중한 장약이 요구된다.

 

④ 바닥공(floor holes)

가. 발파형태가 상향으로 발파되므로 다른 공들에 비하여 많은 장약량 필요하다.

나. 바닥공의 천공간격과 장약량은 바닥의 평탄성에 관계되므로 굴착장비의 운행 등에 영향

    을 미친다.

 

<그림 4.3.1> 발파공의 명칭

 

(4) 일반적인 기준

① 터널면적에 따른 ㎥당 장약량

 

<그림 4.3.2> 터널 면적에 따른 비장약량

 

② 터널면적에 따른 천공수

 

<그림 4.3.3> 터널 면적에 따른 천공수

 

③ 터널의 여굴량

 

가. 터널의 설계단면이 좁아지는 것을 방지하기 위하여 외곽공을 약 4°경사지게 천공하여

    발생되는 것을 말한다.

나. 천공장의 길이와 Steel Rib의 설치여부에 따라 다르게 적용되어야 한다.

다. 여굴량의 기준

 

(가) 강지보 없는 경우 : 100㎜+천공장×40㎜/m

(나) 강지보 설치시 : 100㎜+Rib의 두께+천공장×40㎜/m

 

<그림 4.3.4> 외향각 천공(Look Out)

 

④ 천공장과 굴진장의 비율

 

<그림 4.3.5> 천공깊이,백분율의 굴진량과 무장약공과의 관계

 

가. 건설표준품셈의 기준에서는 굴진장에서 천공장의 길이를 일률적으로 100㎜를 가산길이

    로 산정하였다.

나. 일반적으로 천공장 3.5m이내에서 굴진률은 85∼95%정도이므로, 굴진장에서 천공장 가

    산길이는 10∼15%을 적용하는 것이 바람직하다.

 

4.3.2 심발공법

 

(1) 심발공의 일반사항

① 암반이 공기와 같은 외부에 노출된 면을 자유면이라 하는데, 발파효과는 자유면의 수에 따

    라 크게 달라진다.

② 터널굴착시 전단면 발파와 상부반단면 발파는 자유면이 1개가 된다.

③ 인위적으로 자유면을 형성시키기 위한 심빼기발파는 터널발파의 성패를 좌우할 정도로 중요

    한 부분이므로 많은 실험과 경험에 의거 여러가지의 공법을 제시하고 있다.

④ 심발공은 1자유면 발파이므로 구속력이 커서 발파진동이 제일 크게 발생되는 부분이므로 진

    동저감을 위해서도 가장 심도 있게 다루어 져야 한다.

 

(2) 심발공의 분류

① 경사천공 방법

② 평행천공 방법

③ 평행천공과 경사천공을 혼용한 방법으로 구분

④ 각 천공방법에서 원리는 비슷하나, 발파공의 배치방법에 따라 여러가지의 공법으로 분류되

    고 있는 실정이다.

 

[표 4.3.1] 심발공법의 종류

 

대분류 중분류 소 분 류

경사공 심발

(Angel cut)

V-cut

Horizontal V cut, Vertical V cut,

Double V cut, Prism-cut

Pyramid-cut Diamond-cut, Three, Four-holes Pyramid-cut

Fan-cut Double fan-cut, Floor fan-cut

Draw-cut Top-cut, Toe-cut, Step-cut

Swing-cut Sumping-cut, Bench-round, Vertical swing-cut

평행공 심발

(Paralled cut)

Burn-cut

Spiral-cut Single spiral-cut, Double spiral-cut

Finger cut

Coromant-cut, Double finger-cut

Three finger-cut, Five finger-cut

Clover leaf-cut Double clover leaf-cut

Cylinder-cut, Circle-cut, Michigan-cut, Shatter-cut,

Cornish-cut, Seam cut, Box cut, Boring cut

No-cut round

경사공+

평행공심발

Supex-cut Supex-cut

 

(3) V-cut 방법

① 개요

가. 터널의 경사천공법중에서 가장 일반적인 심빼기 발파 공법이다.

나. 경사천공을 위해서는 어느 정도의 터널폭이 필요하다.

 

② 설계방법

가. 터널의 최대 굴진장으로 터널폭의 50%이내

나. 심발공의 각도는 60°이상

다. 심발공은 충분한 자유면 확보를 위해 3조이상

라. 천공각도는 수렴점을 기준

마. 저항선은 1.5m이하로 하며 1.5m이상일 경우는 보조 심발공 배치

바. 장약량 계산방법

 

(가) 전색장(무장약량) : Ho=0.3×B(최소저항선)

(나) 장약량산출

- 천공경 ψ38㎜이하(Leg Drill)경우 : 0.5∼0.7㎏/m

- 천공경 ψ45㎜이상(Jumbo Drill)경우 : 0.8∼1.2㎏/m

사. 발파공의 대칭되는 심발공은 똑같은 단수의 뇌관을 배치

아. 기폭시차는 발파 암석의 이동과 팽창시간을 고려하여 50m/s 이상

 

③ 적용성

가. 국내에서 가장 널리 적용되고 있으며, 천공밀도가 약간 떨어져도 발파효율에 영향이 적

    어서 현장에서 가장 선호하는 공법이다.

나. Leg Drill 이용한 작업장이나 굴진장이 2m 이하의 장소에서 효과적이다.

 

<그림 4.3.6> V-cut 공법

 

(4) Burn-cut

① 개요

가. Jumbo Drill을 이용한 작업장에서 널리 시행하는 방법을 말한다.

나. ψ102㎜ 대구경의 무장약공을 1∼3공을 천공하고 무장약공을 중심으로 장약공을 평행하

게 천공하여 일정한 시차로 발파시킨다.

다. 무장약공을 중심으로 자유면을 확대시키는 공법이다.

 

<그림 4.3.7> Burn-cut 공법

 

② 설계조건

가. 무장약공의 지름

(가) 무장약공의 지름이 크면 클수록 굴착효율은 좋다.

(나) 천공장비등의 여건으로 대구경의 무장약공 천공이 곤란한 경우

- 점보드릴에서 천공이 가능한 ψ102㎜ 무장약공을 2개이상 천공하여 실시하는 경우에는 다음

   과 같은 환산직경 공식으로 계산된다.

 

D = d n [식 4.3.1]

 

여기서, D : 무장약공의 환산직경(㎜)

d : 실제 천공하는 무장약공의 직경(㎜)

n : 무장약공의 천공수

나. 저항선

 

(가) 너무 큰 저항선은 심발공에 균열이 생기고, 너무 짧은 저항선은 무장 약공으로 연결

    되어 터널발파의 전체가 공발이 되어 실패 확률이 높다.

(나) 무장약공과 발파공의 간격은 a=1.5D가 유지되어야 한다.

 

a > 2.1ψ : 균열

a = 1.5ψ : 파쇄

a < 1.5ψ : 완전

 

다. 장약집중도

(가) 무장약공 가까이 있는 구멍은 조심스럽게 장전해야 한다.

(나) 구멍내 장약밀도가 너무 낮으면 암석을 파괴시키지 못하는 반면, 너무 높으면 소결현

     상이 발생된다.

(다) 소결현상 : 대구경 반대편 벽을 향하여 암석이 분출하여 다시 암석이 굳어지는 현상

 

라. 천공의 정밀도

(가) 무장약공과 발파공 사이에는 일정한 간격으로 평행이 유지되어야 한다.

(나) 만일 평행이 유지되지 않고 편차가 발생할 경우에는 소결 및 Rifle 현상으로 발파가

     실패하게 된다.

 

③ 실패 현상

가. 소결현상(recementation)

(가) 심발공에서 폭굉압이 세면 팽창율이 커지게 된다.

(나) 이때 파괴된 암반들이 무장약공을 메우면서 세립된 암이 다시 굳는 것을 말한다.

 

나. Bridge현상

(가) 장약장이 짧은 경우 주로 발생되며 활처럼 휘어지면서 파괴가 일어나게 된다.

(나) 공저에서 발파된 화약이 메지길이 부분의 암을 밖으로 밀어내지 못하는 것이 원인이다.

 

다. Rifle현상

(가) 화약이 암석을 파괴하지 못하고 총을 쏘듯이 유출되는 것을 말한다.

(나) 제1심발공에서 무장약공간의 거리가 너무 멀거나 장약밀도가 작을 때, 메지가 부적절

     할 때 발생되며, 적절한 거리와 메지를 하여야 한다.

 

라. 감응폭발(influenced explosion)

(가) 장약공이 발파시 인접공에 충격을 가하여 폭발을 야기시키는 현상을 말한다.

(나) 절리, 층리 Crack이 발달된 암층에서는 멀리 있는 인접공에서도 감응 폭발이 일어나

     기폭순서가 역으로 되어 발파효율을 감소시킬 수 있다.

 

(5) Supex-Cut(경사+평행천공법)

① 천공순서는 심빼기 수평공, 외곽공, 바닥공, 확장공, 심빼기 각도공순으로 실시하도록 한다.

② 각도공보다 수평공을 먼저 천공하는 것이 보다 효율적이다.

③ 각도공쌍의 갯수와 간격, 각도공의 경사각은 터널의 규격과 암반조건에 따라 정한다.

④ 각도공의 공저간격은 300∼500㎜가 되도록 한다.

⑤ 가능한 각도공쌍의 중앙부분에 심빼기수평공이 위치하도록 하며 심빼기수평공의 공간격은

    최대 600㎜를 넘지 않도록 한다.

⑥ 심빼기공 이외의 공은 기존의 통상거리를 적용하거나 100∼200㎜를 넓게 할 수 있다.

    LINE 1 : 전체 예상 굴진장

    LINE 2 : Main V 발파후 예상 굴진장 (전체 굴진장의 85%)

    LINE 3 : Main V 발파후 심빼기 수평보조공의 절단 부분

 

<그림 4.3.8> Supex-cut 공법

 

(6) 심발공의 비교

 

[표 4.3.2] 심발공의 비교

 

심발공법 특 징

V

-Cut

 

∙ 단공발파나 연암발파에서 효율적이다. ∙ 번컷공법에 비해 천공이 쉽고 천공시간이 짧다. ∙ 발파진동에 따른 주변암반 손상 및 여굴량이 증가한다. ∙ 각도천공을 하   므로 실 천공장이 짧아지고 발파효율이 낮다. ∙ 파쇄암석이 크게 나와 소할 발파하는 경우가 많다. ∙ 심발의 집중발파로 발파진동이 커서 정밀발파에 부적합 ∙ 대괴   의 버력이 나오므로 버력의 비산거리가 짧다.

 

Burn

-Cut

 

∙ 장공발파나 경암발파에 이용된다. ∙ 수평천공을 하므로 1발파당 굴진장을 크게 할 수 있다. ∙ 터널단면 크기에 제약을 받지 않는다. ∙ 고도의 천공기술과 정밀 천공

  장비가 필요하다. ∙ 최초 버력의 비산거리가 길다. ∙ 심발공의 채석용적이 적으므로 폭약사용량이 많다. ∙ 막장면과 주변 암반의 손상이 많다

 

Supex

-Cut

 

∙ 암종과 막장의 단면적 또는 천공장과 관계없이 적용이 가능 ∙ 수평천공을 하므로 1발파당 굴진장을 가장 크게 할 수 있으며 지발당 장약량은 최

  소화 할 수 있다. ∙ 천공이 쉽고 천공시간이 단축된다. ∙ 비 장약량이 적고 발파효율이 높다. ∙ 막장면과 주변암반의 손상이 적어 보강작업이 용이하며 터널의 안정   성이 확보된다. ∙ 부석발생량이 줄어든다. ∙ 버력의 비산거리가 짧고 버력의 크기가 운반에 적당하다. ∙ 천공장과 관계없이 적용가능하다. ∙ 총체적인 굴진작업이 개   선되고 굴진시간이 줄어 경제적이다.

 

(7) 심빼기 공법의 개선

① V-cut 발파방법

가. V-cut의 경우 심발공에서 발파 진동치가 최대로 발생되는데 이는 1자유면 상태에서 구

   속력이 커서 발생되는 결과이다.

나. 심발공의 구속력 저감 방안으로 심발보조공(baby cut)을 적용하면 효과적이다.

 

60。

 

<그림 4.3.9> Double V-cut

 

② Burn-cut 발파방법

가. 심발공의 무장약공이 클수록 자유면의 역할이 충분하여 발파효율 증대와 진동저감 효과

    가 증대된다.

나. 국내에서 ψ350㎜ 대구경으로 무장약공을 활용한 결과에 의하면 심발공에서 25% 이상

    의 진동저감 효과가 있다.

 

 

4.3.3 제어발파 공법

 

(1) 제어발파의 목적

① 폭약 장전량을 줄이고 보다 더 잘 배분함으로써 계획된 굴착선 이상으로는 여굴을 최소화하

    는 것이 주목적이다.

② 많은 제어발파공법이 여굴을 줄이는데 이용되고 있다.

 

(2) 라인 드릴링

① 간격을 좁게 천공하여 발파시 파괴될 수 있는 굴착면을 따라 작은 직경의 구멍들을 천공하

    여 약한 면을 만드는 것을 말한다.

② 대부분 노천발파에 이용된다.

 

(3) 쿠션 블라스팅(cushion blasting)

① 주로 노천발파에 사용된다.

② 한열을 절취면을 따라 1열로 천공하고 장약을 적게, 완전히 전색된 공에 잘 배분하여, 주요

    발파공을 발파 후에 점화시킨다.

③ 소음이나 폭풍의 문제가 없는 곳에서는 도폭선에 의한 발파가 가장 좋다.

④ 장약의 균질한 폭발력에 의해 공간을 균질하게 절단하여 깨끗한 절단면을 형성한다.

⑤ 저항선과 공간격은 주변공의 공경에 따라 변화한다.

⑥ 쿠션발파가 90도 각으로 사용할 경우 프리스프리팅과 결합시키면 더 좋은 결과를 얻을 수 있다.

 

(4) 스므스 블라스팅(smooth blasting)

① 노천 및 지하굴착에 이용된다.

② 원리는 쿠션발파와 거의 같지만, 스무스 블라스팅의 공은 나머지 공과 함께 점화되는 점이

    다르다.

③ 발파부분을 미리 굴착할 필요가 없다.

④ 스무스 발파를 위한 낮은 폭속을 가지고 가스 함유량이 적고 작은 직경 새로운 약들이 개발

    되어 좋은 결과를 얻고 있다.

 

(5) 프리스프리팅(presplitting)

① 프리스프리팅 발파는 발파공이 주발파공보다 먼저 점화되는 것이 스무스발파와 쿠션발파와

    는 다르다.

② 선균열발파는 주발파물과 함께 발파한 경우에는 가장 낮은 단수로 점화된다.

③ 프리스프리팅 발파의 이론은 인접한 발파공내의 폭약이 동시에 폭발하여 발생하여 발생하는

    충격파가 충돌할 때, 암석에 팽창이 일어나고 구멍 사이에 균열을 형성하는 것이다.

④ 그러므로 장약이 동시에 폭발되거나 가능한 한 초시차가 비슷하게 폭발되는 것이 중요하다.

⑤ 가장 좋은 결과를 얻기 위하여 도폭선이나 순발되는 것이 중요하다.

⑥ 프리스프리팅 발파는 차후의 주발파물이 파괴시키는 한계선을 따라 스무스한 벽을 만들어 낸다.

⑦ 좋지 못한 암반에서는 계획된 면을 따라, 절취면을 얻기 위해 장전된 공 사이에 guide

    hole을 천공함으로써 개선될 수도 있다.

⑧ 장약공들 사이에 장전하지 않은 guide hole들은 모든 암질에서 좋은 최종결과를 내지만 천

    공비용이 많이 들어서 거의 이용되지 않는다.

⑨ 프리스프리팅 공들은 스무스 블라스팅에서 보다 간격이 더 좁다.

(6) 제어발파의 공법 비교

 

[표 4.3.3] 제어발파 공법의 특징

 

심발

공법

장 점 단 점

Line

Drilling

∙ 적은 장약으로 굴착선 이상으로 손실을 일으

  킬 때 이용할 수 있다.

 

∙ 균질한 암석외에는 결과 예상 불가 ∙ 공 간격이 좁아서 천공비용이 높다. ∙ 천공수가 많아서 시간이 많이 소비된다. ∙ 천공시 작은 편향도 나쁜 결과 초래

 

Cushion

Blasting

 

∙ 공간격이 넓어서 천공은 줄어든다. ∙ 좋은 암질이 아니더라도 좋은 결과를 얻을

  수 있다.

∙ 쿠션 발파공을 점화하기 전에 주발파를 마칠

  필요가 있다.

 

Smooth

Blasting

 

∙ 공간격이 늘어 천공비용 감소 ∙ 부정합 암반구조에서 결과가 좋다. ∙ 스무스 블라스팅이 전 채굴이 필요없음 ∙ 특수장약이 주변공장약을 잘 배분시킴

∙ 타 조절발파와 비교시 특별한 단점 없음

 

Pre

Splitting

 

∙ 균일한 암질에서 결과가 좋음 ∙ 불균일한 암질에서 guide hole을 천공한다

  면 다른 방법보다 좋은 결과를 낸다.

∙ 스무스 블라스팅에서 보다 천공수가 더 많아

  소음과 진동문제가 발생한다.

 

 

4.3.4 폭약

 

(1) 작업조건과 사용목적에 맞는 폭약을 선택하기 위해서는 이용할 폭약의 기본적인 성능을 고려

    해야 한다.

(2) 폭약의 장단점을 특징짓는 중요 성질

∙ 폭굉속도 (velocity of detonation)

∙ 강도 (strength)

∙ 순폭도

∙ 밀도(density)

∙ 내수성(water resistance)

∙ 예민성(sensitivity)

∙ 동결에 대한 내한성

∙ 산소 균형(oxygen balance)

∙ 내용 년수(life time)

 

(3) 폭 속(velocity of detonation)

① 폭약이 폭굉하는 속도를 말한다.

② 일반적으로 폭속이 빠른 폭약은 폭력이 크고 동일 폭약일지라도 여러 가지 요인에 따라 변

    화한다.

③ 보통은 내경 35㎜ 철관의 밀폐상태에서 측정된 수치를 나타내며, 약경이 작으면 폭속이 저

    하되는 현상을 볼 수 있다.

 

(4) 강도(strength)

① 폭약의 위력을 표시하는 방법은 여러 가지가 있으나 보통은 strength로 비교한다.

② Strength는 weight strength와 bulk strength의 두 가지의 종류가 있으며 주로 weight

    strength가 현장에서 쓰인다.

③ Weight strength란 blasting gelatine(nitroglycerine 92%, nitrocellulose 8%)의 단

    위 중량의 위력과 비교한 수치(%)로 나타낸다.

 

(5) 기타 성질

위 두 가지 이외에도 폭약 선정시 고려해야 할 사항은 다음과 같다.

∙ 비중

∙ 방수

∙ 동결

∙ 폭력

∙ 저장 및 취급의 안전도

∙ 유독 가스 발생량

∙ 순폭도 =

L

=

최대 순폭거리(㎜)

d 시험약포의 지름(㎜) [식 4.3.2]

 

(6) 폭약의 종류

 

[표 4.3.4] 폭약의 종류 및 특성

 

구 분 다이나마이트 함수폭약 에멀젼폭약 ANFO 폭약 정밀폭약 도폭선

폭속(m/s) 5,500∼6,700 4,500∼4,800 4,500∼5,500 2,800 3,900∼4,400 7,000

가비중(g/cc) 1.3∼1.6 1.1∼1.2 1.1∼1.3 0.9 1.0 -

내수성 우수 최우수 최우수 취약 보통 우수

위 력 최우수 우수 우수 보통 보통 우수

내한성(℃) -20 -5 -20 -30 -20 -

후가스(ℓ/㎏) 880∼900 680∼760 810∼890 970 640∼740 -

 

4.3.5 뇌관5)

 

(1) 개요

① 뇌관의 종류에는 공업뇌관, 전기뇌관, 비전기식 뇌관 등이 있다.

② 공업뇌관은 관체를 동으로 제조한 것과 알루미늄으로 제조한 것이 있다.

③ 전기뇌관 중에는 순발용과 1/10초단위를 단차로 하는 DS전기뇌관 및 1/1000초 단위를 단

    차로 하는 MS뇌관 등이 있으며, 이들 뇌관은 기폭역할을 한다.

 

(2) 뇌관의 종류 : 전기뇌관 , 비전기식뇌관, 전자뇌관 등이 있으며 [표4.3.5]는 뇌관의 특징을 비

    교한 것이다.

5) 발파작업 안전관리 지침(도연건 18702-3157 2000.9.18)

 

[표 4.3.5] 뇌관의 특징

 

구분 전기뇌관 비전기뇌관

 

장점

∙ 가격이 저렴 ∙ 소할발파에 간편 ∙ 결선후 확인이 용이 ∙ 보관 및 취급이 용이 ∙ 대중화되어 있어 취급이 용이

∙ 무한 단차대이며 정확한 초시정밀도 확보 ∙ 진동 및 소음이 적어 도심발파에 적합 ∙ 결선이 쉽다(사용이 안전하고 다양) ∙ 시공시간 절감 ∙ 정전기, 낙뢰, 미주전류,   누설전류에 안전 ∙ 순폭거리가 짧아 안전하다(20㎜미만)

 

단점

∙ 대발파에 사용 곤란 ∙ 발파단차가 한정됨 ∙ 도심발파(미진동발파)에 부적합 ∙ 전기적이 위험이 있다. ∙ 중파(AM방송)에 위험 ∙ 발파기 테스터 등 검사계기 필요

∙ 고가이며, 전기발파에 비해 뇌관수 증가 ∙ 결선여부를 육안 확인만 가능

  용도 소발파 대발파, 소발파, 소할발파

 

 

4.3.6 발파소음진동6)

 

(1) 발파소음진동 일반사항

① 발파를 통한 굴착은 화약의 폭발시 발생하는 충격압과 가스압을 이용하여 굴착단면의 암석

    을 제거하게 된다.

② 이 충격압과 가스압은 암반 깊숙이 탄성파의 형태로 전파되어 지반의 진동을 유발하게 된다.

③ 즉, 폭약이 장약공 내에서 폭발하면 강력한 폭굉충격과 함께 에너지가 주위의 암반에 전달된다.

④ 이러한 충격과 에너지는 여러형태의 암반의 파괴를 일으키게 되며, 발파에 의한 에너지의 5

    ∼20%는 탄성파의 형태로 암반중에 전파되어 지반의 진동을 발생시키게 되는 데 이를 발

    파진동이라 한다.

⑤ 발파설계시에는 발파소음이나 진동이 주변환경에 미치는 영향을 고려하여 대책을 수립하여

    야 한다. 엄격한 진동규제를 필요로 할 때에는 방진대책을 제시하거나 미진동 굴착공법, 정

    밀진동 제어발파 등을 검토하여 소음진동 허용기준을 만족시켜야 한다.

 

(2) 발파소음진동에 영향을 주는 요인

① 지질조건(암의 종류, 암의 물리적 특성)

② 벤치의 높이

③ 자유면의 수

④ 구조물을 향한 자유면의 각도

⑤ 최소저항선 및 공간격

⑥ Sub․drilling

⑦ 전색물의 종류 및 전색장

⑧ 한열에 천공된 공수 및 열(row)의 개수

⑨ 화약의 종류에 따른 특성

 

가. 화약의 에너지 및 실제 작용하는 에너지

6) 발파작업 안전관리 지침(도연건 18702-3157 2000.9.18)

 

나. 기폭약의 조성 및 종류

 

다. 전폭약의 조성 및 종류

⑩ 지발당 장약량

⑪ 천공내의 장약의 단수(number of decks)

⑫ 장전의 기하 형태(장전밀도)

⑬ 장약의 길이

⑭ 기폭방법(정기폭, 역기폭) 및 기폭시차의 정확성

⑮ 열∼열간의 지발시간

⑯ 동일공내의 지발시간

⑰ 폭원과 측정간의 거리(구조물과의 거리)

 

(3) 허용 소음진동 기준치

① 터널 갱구부에서 발파소음으로 인한 환경영향이 우려되는 경우 방음시설(방음문, 방음둑, 방

    음벽 등)을 설치하는 등 적극적인 대책을 마련

 

② 소음 ⋅ 진동 규제법

가. 생활소음 규제기준(공사장 소음기준)

 

[단위 : dB(V)]

대상지역

조석

(05:00∼08:00,

18:00∼22:00)

주간

(08:00∼18:00)

심야

(22:00∼

05:00)

비고

주거지역,

녹지지역 등

60이하 65이하(75이하) 50이하

(발파소음)

기타지역 65이하 70이하(80이하) 50이하

 

나. 진동관련 규제기준

 

[단위 : dB(V)]

대상지역

주간

(06:00∼22:00)

심야

(22:00∼06:00)

비고

주거지역, 녹지지역 등 65이하(75이하) 60이하

(발파진동)

기타지역 70이하(80이하) 65이하

[단위 : cm/sec]

구분 가축류 등

문화재 및

진동 예민 구조물

가옥

(조적)

가옥

(RC조)

공업용 건물 철골 구조

발파

진동

속도

0.1 0.2 0.3 0.5 1.0 5.0

 

④ 지하구조물에 대한 영향 및 허용한계

가. 라이닝을 하지 않은 지하터널의 발파진동의 허용치(A.J, Hendron(1997))

(가) 피해의 범위를 완전붕락, 붕락, 부분붕락 또는 낙반 그리고 소규모 낙석발생 구역의

     4개 범위로 나눈다.

(나) 각 영역에서는 환산거리, 변형률, 진동속도 등을 구함.

(다) 여기서 구해진 낙석이 발생할 수 있는 진동속도 허용치는 90㎝/sec 이며 안전율을

     고려할 경우 진동허용치는 46㎝/sec이다.

 

나. 숏크리트 라이닝시 지하구조물의 진동허용치

(가) 발파진동에 의해 영향을 받는데, 숏크리트에 미세균열이 발생하기 시작하는 진동속도

     가 90㎝/sec로 측정한 바 있다.

(나) 또한 지하매설 파이프의 경우 23.0㎝/sec, 지하의 콘크리트의 경우는 25.4㎝/sec의

     균열과 파괴가 일어나지 않는 진동속도 허용치가 제시된 바 있다.

 

⑤ 양생 콘크리트, 기계류 등에 대한 영향 및 허용한계

가. 양생중인 콘크리트

(가) 대개 진동에 대한 콘크리트의 저항력은 그강도에 비례한다고 본다.

(나) 그러나 양생중인 콘크리트 타설 또는 양생중인 콘크리트에서는 진동에 대한 민감한

     시기가 있다.(10∼20시간 사이)

(다) 이때 균열이 발생하는 최저 진동속도는 15.9㎝/sec 이었다.

 

나. 기계류에 대한 영향 및 허용한계

(가) 터빈과 같이 크고 비싼 회전장비 근처에서 발파가 행해질 때, 베어링에 미치는 발파

     진동의 피해문제가 대두된다.

(나) 발파진동의 허용수준에 대한 평가는 기계 자체에 의해서 일어나는 지 속적인 축진

     동의 표준 허용한계로부터 구할 수 있으며, 단일 발파에서 발파진동의 한계는 최소

     한 자체 진동에 대한 제작 허용치이내로 한다.

 

다. 전기장비에 대한 영향 및 허용한계

(가) 전기장비에 대한 미해군의 환경진동한계를 살펴보면 Computer에서 가장 민감한 디

     스크드라이브의 경우 그 한계는 6.0㎝/sec 정도이다.

(나) 전화교환설비의 경우 1.7㎝/sec이다.

 

(4) 발파진동 저감 대책7)

① 발파원으로부터 진동을 억제하는 방법

 

가. 장약량의 제한

(가) 발파진동에 있어서 지발당장약량은 가장 중요한 변수이다.

(나) 지발당장약량을 감소시키기 위해서는 터널발파의 경우에 먼저 LP뇌관을 사용하여 제

     발약량을 감소시킨다.

(다) 진동을 감소시킬 필요가 있을 때는 한 발파당 굴진장을 감소시키거나 단면을 분할해

      7) 터널 갱구부 방음시설 설치기준 검토(설계처-4528, 2009.8.31)

      서 발파하는 것이 효과적이다.

(라) 또한 최소저항선과 공간격을 축소시킴으로서 장약량을 감소시킬 수 있으며, 약경을

     천공지름에 비해 작게 하여 디커플링 효과를 이용하는 것도 유용한 방법이다.

(마) 터널발파에서는 심배기 점화에서 일어나는 진동이 크므로 MS뇌관을 사용하여 진동의

     상호간섭을 이용하여 경감시키거나, 이중 심빼기를 하는 방법이 있다.

(바) 벤치발파의 경우에는 벤치높이를 감소해야 한다.

 

나. 점화 방법의 분활

 

(가) 발파를 몇 개의 구역으로 분할하여 별도로 점화하는 방법과 LP지발뇌관을 사용하는

     방법이 있다.

(나) 그러나 지발시간이 너무 짧은 경우에는 발파진동의 경감효과가 감소하므로 유의해야 한다.

 

다. 저폭속 폭약의 사용

(가) 발파진동은 폭약에너지의 충격파에 의한 동적파괴의 경우에 더욱 커지게 된다.

(나) 발파진동을 경감시키기 위해서는 동적 파괴효과의 비율이 적은 폭약, 즉 저폭속폭약

     을 사용하는 것이 효과적이다.

 

라. MS뇌관의 사용

(가) 지발당장약량을 다시 MS뇌관을 사용하여 점화하면 제발발파에 비하여 진동의 상호

     간섭에 의하여 진동을 경감시킨다.

(나) 제발발파와 같은 효과를 거둘수 있어 벤치발파에 주로 이용된다.

 

② 전파하는 진동을 차단하는 방법

가. 적당한 발파설계를 하여야 한다.

(가) 자유면이 많으면 진동은 흡수되므로 내부에서 발생한 압축파가 인접한 보어홀(Bore

      Hole)에 의해 감소 될 수 있도록 설계를 하여야 한다.

(나) 지연시간을 조절하는 방법이 필요한데 주로 DS뇌관을 이용한 단발발파를 하여야 한다.

(다) MS뇌관을 사용하는 것이 효과적이라고 주장하는 사람도 있으나 너무 지연시간이 짧

     은 MS뇌관은 별로 효과가 없다고 한다.

(라) 미국에서는 MS뇌관의 시차가 8ms(milli-second)이내의 것은 동일 단발로 간주하여

단발의 개념은 8ms이상으로 규정짓고 있다.

 

나. 적당한 비장약(Specific charge)을 사용하여야 한다.

     (가) 과도한 비장약은 발파진동과 폭풍을 증가시키고 지나친 파쇄와 암석의 비산을 유발시킨다.

     (나) 반대로 과소한 비장약은 자유면에서 반사되는 충격파의 효과를 감소시켜 발파효과를

     감소시키고 발파진동을 증가시키는 경향이 있다.

다. 계단발파에서 공간격(spacing) 대 최소저항선(burden)의 비는 같게 하거나 가능하면 1

     보다 크게 한다. 그러나 연약한 암반에서는 그 비율을 1보다 작게 해서 사용한다.

라. 가능한 외주공의 간격을 짧게 하여 천공을 하며 방진공의 천공을 한다.

마. 방진공은 발파공의 깊이 보다 최소한 1.5배 정도를 실시할 경우 효과적이라고 보고되어 있다.

 

③ 갱구부 방음시설 설계적용 절차

터널 발파 설계 장약량 결정, 발파공법 선정 등

⇓

거리별 소음치 산정

(발파소음 추정식)

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P0 : 기준 음압 = 2×10-5pa

D : 폭원으로부터의 거리(m)

W : 최대 지발당 장약량(kg)

⇓

허용기준내 거리산정 보안물건(민가, 축사 등) 포함여부

⇓

방음시설 반영여부 결정 기준초과 범위 내 보안물건 존재(방음시설 적용)

 

④ 방음시설 적용방안

구분 방음문 방음커텐 가설방음벽(판넬)

개요

- 터널 갱구 전면부 설치 - 터널갱구내부 또는 전면

부 설치

- 환경영향평가 등에 의거

터널외부설치

단가

22,400천원/개소

(2차로 기준)

3,610천원/개소

(2차로 기준)

210천원/m

(H=4.0m 기준)

기능

- 터널내부 발파소음 차단 - 소음저감 보완적 기능

- 방음문 병행 설치시 환

기, 통행 등 일부 장애

요인

- 터널외부 발파 소음 및

비산 차단 효과

 

가. 터널내부 발파소음 저감 필요시 : 방음문 적용

    (가) 발파소음 추정식을 이용한 소음영향검토 결과 기준치를 초과하는 경우

    (나) 축사의 경우는 환경영향평가(환경분쟁조정 사례) 등을 참고하여 별도 검토 필요

 

나. 발파소음 저감을 위한 보완적 기능 필요시 : 방음커텐 적용

    (가) 소음기준치를 만족하여 방음문을 미 설치한 경우라도 발파소음으로인해 민원(생활불

          편 등)이 우려되는 경우 : 갱구 전면부 설치 ☞ 방음문 설치시 방음커텐 미적용

 

다. 터널외부(갱구입구, 절토부 등) 발파시 소음․진동저감

    (가) 환경영향평가에 의한 가설방음벽(방음판넬) 등 적용

    (나) 육상부 암발파 설계 및 계측 적용기준에 의한 발파설계

 

4.3.7 발파풍압 경감8)

(1) 발파풍압의 경감의 개요

① 발파풍압의 경감대책은 발파진동의 경감대책과 유사한 점이 많다.

② 둘 다 전파의 매질만 다를 뿐, 파동의 형태라는 것에는 차이가 없기 때문이다.

③ 다만 발파풍압의 경우 바람이나 온도의 영향을 많이 받기 때문에 이러한 점을 고려해야 한다.

④ 터널갱구부에서 발파소음으로 인한 환경영향이 우려되는 경우 방음시설(방음문, 방음둑, 방

    음벽 등)을 설치하는 등 적극적인 대책을 마련하여야 한다.

 

(2) 발파풍압 경감대책

① 각각의 발파공으로부터 발생되는 풍압이 중첩되어 강화되는 것을 피하기 위하여 연속되는

    발파의 시간간격을 다음과 같이 하여야 한다.

 

T ≥ 2 (S / V) [식 4.3.4]

 

여기서, T : Time between hole detonation(sec)

S : Spacing between holes(in)

V : 온도에 따른 음파속도(m/sec)

 

② 벤치높이를 줄이거나 천공지름을 작게하는 등의 방법을 통해 지발당 장약량을 감소시켜, 최

    소한의 필요 화약량을 사용한다.(지발당 장약량)

③ 온도나 바람 등의 기후조건이 인근 구조물에 발파풍압의 집중을 초래할 가능성이 있는 장소

    에서는 발파를 연기하거나 피해야 한다.

④ 기폭방법에서는 정기폭보다는 역기폭을 사용한다.

    (공저기폭에 의해 전색부분에서의 가스분출이 감소한다.)

⑤ 방음벽을 설치함으로써 소리의 전파를 차단한다.

⑥ 불량한 암질, 풍화암 등 폭발가스가 새어 발파풍압이 되는 원인에 주의하고 전색효과가 좋

    은 전색물을 사용하며, 완전전색이 이루어지도록 한다.

    (암분보다는 4∼9㎜의 입도 쇄석쪽이 보다 훌륭한 전색효과를 가져온다)

⑦ 주택가에서의 소할발파에 붙이기발파를 하지말 것과 짧은 천공발파를 하는 경우 모래주머니

    등으로 덮는다. 그리고 도폭선 사용을 피한다.

⑧ 불량한 암질부분, 여굴부분, 토층 부근에서는 가스의 분출에 유의.

    (전기기폭이 허용되지 않을 경우에는 비전기식기폭을 사용하고 부득이 도폭선의 사용시 최

    저 60㎝이상의 모래를 피복하여 흡수체를 만든다.)

    8) 발파작업 안전관리 지침(도연건 18702-3157 2000.9.18)

⑨ 계획된 발파패턴을 유지하기위해 천공의 정밀도를 높인다.

    (하중이 너무 무거울 경우 구멍의 collar에서 가스분출의 경향이 있다.)

⑩ 발파규모를 적게하면 폭풍압이 감소하는 경향이 있다.

⑪ 벤치발파에서는 가능하면 자유면의 방향이 보안물건으로 향하지 않게 한다.

⑫ 균열이나 틈새에 과장약할 위험을 최소한으로 하기 위해 폭약높이의 상승을 체크한다.

⑬ 저항선이 너무 짧지 않게 한다.

⑭ 발파시 방호매트를 덮으면 비석을 억제하고 폭풍을 약화시킨다.

⑮ 바람의 속도와 방향은 폭풍강도에 큰 영향을 미치므로 가능하면 문제가 있는 방향으로 바람

    이 불고 있는 경우에는 발파를 극력 피한다.

⑯ 온도역전이 일어나기 쉬운 조조 또는 오후 늦게나 밤에는 발파를 피한다.

⑰ 주변의 소음레벨이 가장 클 때, 주변의 주민이 바쁠 때, 주변의 주민이발파가 있다고 생각

    할 때에 발파를 하도록 한다.

⑱ 각 발파직전에 경보를 한다.

⑲ 주민과의 관계를 좋게 유지한다.

 

 

4.3.8 여 굴

 

(1) 여굴의 발생 원인

① 사용장비에 의한 원인

② 천공위치 및 천공기능에 의한 원인

③ 천공 로드의 휨에 의한 원인

④ 사용 발파법에 의한 원인

⑤ 지질구조적인 원인

 

(2) 과다 여굴방지를 위한 고려사항

① 스무스 블라스팅공법 채택

② 매 공종별 발파후 가능한 한 조속히 초기 보강(숏크리트 타설) 실시

③ 적정 사용장비의 선정

④ 숙련된 작업원 활용 및 기능교육 실시

⑤ 정밀폭약 사용 및 적정량의 폭약량 사용

⑥ 예상되는 연약지반에는 선진그라우팅 실시

 

(3) 여굴에 관한 규정 및 허용기준

① 여굴에 관한 기준(건교부 표준품셈)

 

[표 4.3.7] 암뚫기 여굴량의 표준

 

구 분 아치부 측벽부 바닥 및 인버트 비 고

여굴두께 (㎜) 150∼200 100∼150 100∼150

 

② 여굴의 설계 반영

가. 통상 터널 굴착공사 설계시에는 건교부 표준품셈에 명시된 수치를 적용하고는 있다

나. 실제 시공에 있어서는 전술한 각종 원인이 복합적으로 작용하여 상당한 차이를 보이고 있다.

 

 

4.3.9 발파 패턴의 결정9)

 

(1) 발파 패턴을 결정할 때는 암질, 굴착면, 천공 비용, 시공성 등 전술한 비교 항목들을 충족하는

    방법으로 단독 선정하거나 조합하여 결정한다.

(2) 굴착 공법과 발파 공법에 대한 보다 상세한 내용은 관련 기술서를 참조하여 설계에 반영할 수 있다.

(3) [표 4.3.8]는 터널 굴착 발파공법 표준안의 설정예로 현지암반의 특징과 사용 폭약의 특징을

    면밀히 검토하여 별도의 발파패턴을 결정할 수 있다.

 

[표 4.3.8] 터널굴착 발파공법 표준 예

 

구분 암종 심발법 굴진장 화약 기폭시스템

TYPE-1 경암 Cylinder Cut 3.5m ANFO 비전기식

TYPE-2 보통암 Cylinder Cut 3.5m ANFO 비전기식

TYPE-3 연암 Cylinder Cut 2.0m ANFO 비전기식

TYPE-4 풍화암 V - Cut 상반:1.5m/하반:3.0m 에멀젼 비전기식

TYPE-5 풍화토 V - Cut 1.2m 에멀젼 비전기식

TYPE-6 갱구부 V - Cut 1.2m 에멀젼 비전기식

9) 터널굴착공법 개선방안(설계개 16210-159, 1996.05.31)

 

 

 

제 5 장 지보 구조의 설계

 

 

5.1 개 요

 

5.1.1 지보 구조

(1) 터널을 굴착하면 굴착면 주변의 응력은 새로운 응력 분포 상태에 이른다.

(2) 지반의 강도가 이 새로운 응력 상태에 대해 충분치 못하거나 지반에 절리 등의 역학적 불연속

    면이 발달하고 있을 때는 지반의 붕괴가 발생하거나 굴착면의 변화가 이상하게 커질 때가 있다.

(3) 터널의 지보 구조는 터널을 안전하게 굴착할 수 있도록 함과 동시에 완성 후에 터널의 단면을

    유지하고 터널의 안정성을 확보하는 역할을 하고 있다.

(4) 지보공은 지보 부재를 조기에 시공함으로써 주변 지반의 지보 기능을 최대한 이용할 수 있도

    록 함과 동시에 작업중 안전을 확보할 수 있도록 설계하여야 한다.

(5) 지보공에 작용하는 하중은 굴착후 시간이 경과됨에 따라 증대하는 경우가 많으므로, 굴착후

    신속히 시공할 수 있는 지보공으로 하여야 한다.

(6) 지보공은 시공이 용이하고 능률적인 갱내 작업을 할 수 있는 것이라야 한다.

(7) 지보공의 종류로는 숏크리트, 록볼트, 강지보재가 있으나 지반 조건이 극히 불량한 경우에는

    라이닝이 지보공의 역할을 담당하는 경우도 있다.

(8) 터널의 지보 구조로는 이들을 적당히 조합하여 사용하며, 조합 방법이나 각 구조 부재의 설계

    는 암질, 초기 지반 응력, 용수 상황 등의 지반 조건에 크게 좌우되므로 그 지점의 조건에 가

    장 적합한 지보 구조를 설계하여야 한다.

 

 

5.1.2 터널 굴착에 따른 지반의 거동

 

(1) 터널 굴착을 역학적으로 보면 단순히 파낸다는 차원보다는 제거되는 암괴가 부담하고 있던 응

    력을 해방시킨다는 것이다.

(2) 터널의 안정은 이 응력 해방이 지보 구조물의 설치에 따른 지반 안정에 기여하는 효과로써 결

    정된다.

(3) 응력 해방에 따르는 응력의 재배분과 지보 효과와의 상호 관계를 해석하는 일이 터널 설계의

    기본이다.

(4) 지반 조건이란 터널을 굴착하려고 하는 지점의 응력 상태와 지반 구조 즉, 지질 분포와 그 경

    계와 절리의 불연속면 분포 및 각 암석이 갖는 탄성계수 등의 역학적 성질을 말한다.

(5) 따라서, 터널에서는 경험적인 방법이나 표준적인 설계 방법이 많이 사용된다.

(6) 그러나 터널의 지보 구조 설계는 터널을 굴착함에 따른 응력의 재배분이 기초가 되므로 개념

    적이나마 그 과정을 이해해 두는 것이 지보 구조 설계를 위해 필요하다.

 

5.2 지보구조의 선정

 

5.2.1 지보공의 설계

(1) 지보공은 터널 주변의 원지반이 보유하고 있는 지보 기능을 최대한 활용할 수 있도록 설계하

    여야 한다.

(2) 지보공의 설계는 지보 부재를 적절히 선정하고 필요한 경우 지보 패턴을 변경할 수 있도록 현

    장 조건에 맞는 지보 패턴을 설정해 놓아야 한다.

(3) 지보 부재로는 숏크리트, 록볼트, 강지보재 외에 지반 조건에 따라 라이닝을 포함할 수 있다.

 

[표 5.2.1] 지반 조건에 따른 지보 부재의 주요 기능

 

구 분 종 류 개 념

1차

지보

∙숏크리트

∙록볼트

∙강지보공

∙터널굴착후 주변지반이 지보기능을 발휘할 수 있도록 지

반거동을 억제하여 안정상태에 이르게 하기위해 설치

∙터널굴착에 의해 발생되는 지반의 거동을 조기에 억제시

켜 지반이 보유하고 있는 지지력 및 강도를 최대한 이용

할 수 있도록 하고 지반을 안정시킴

2차

지보 ∙내부 라이닝

∙배수형 터널의 경우 모든 지반하중을 1차 지보가 담당

하고, 내부 라이닝은 터널 내부 시설물의 보호, 미관유

지, 쾌적한 공간유지 등의 부수적 기능 담당

∙비배수형 터널의 경우 수압을 지지

보조

공법

∙포어폴링

∙다단그라우팅

∙프리그라우팅 등 다수

∙단층파쇄대, 터널 시․종점부, 용수대등 지반이 불량한 경

우 터널굴착의 안정을 위해 설치하는 것으로 1차 지보

의 보강기능

 

 

5.2.2 콘크리트 라이닝

 

(1) 터널의 안정성을 확보하기 위한 지보 구조물로는 최종 단계의 것으로써 다음과 같은 경우에

    사용된다.

① 터널의 안정성에 대한 안전율을 크게 할 때

② 다른 지보 구조물로는 변형을 제어하기가 곤란하고 변형을 제어하기 위해 큰 내압이 필요할 때

 

(2) 토피가 작은 경우 등 지표면 침하를 최소한으로 억제하기 위해 지보 구조를 강한 구조로 할

    필요가 있을 때 콘크리트 라이닝은 거의 ①의 경우에 사용한다.

(3) 안전성 미확보, 지질구성의 불확실성, 지하수의 작용에 의해 장기간에 걸쳐 지반의 변화가 발

    생하는 경우 안전율을 고려한 대책으로 콘크리트 라이닝이 사용된다.

 

5.2.3 지보 패턴의 설정 방법

(1) 여러 시공 실적에 근거하여 지보 패턴을 참고로 하는 방법

(2) 근접된 현장의 사례 혹은 지반 조건이 유사한 경우의 설계 예를 참고로 하는 방법

(3) 해석에 의해 지보 패턴을 설정하는 방법

 

5.2.4 지보패턴의 변경

(1) 지보패턴의 변경이 필요한 경우

① 굴착 구간에서의 계측 결과를 근거로 미굴착 부분의 설계를 변경하는 경우

② 이미 굴착된 구간의 변위가 설계상 산정한 값과 크게 다르고, 지반의 안정에 문제가 있기

    때문에 변경하는 경우

③ 굴착후 변위가 수렴하지 않는 경우 그 대책으로는 숏크리트 두께의 증가, 록볼트의 추가 시

    공 등 지보 부재의 증가 방법과 주입 공법 등에 의한 지반 개량 보조 공법을 고려할 수 있다.

④ 이러한 대책으로도 변위가 수렴되지 않는 경우에는 콘크리트 라이닝 설계시 역학적 개념을

    도입하여 변위를 구속시키는 방법을 고려할 수 있다.

 

(2) 지보패턴의 변경방법

 

[표 5.2.2] 설계의 변경 방법 및 검토 사항

 

현 상 변경방법 특 기 사 항

지보

변위량이

예상

변위량

보다

큰

경우

변형 여유량의

확대

∙ 숏크리트에 균열 등의 변형이 있는 경우 ∙ 록볼트의 축력이 큰 경우 ∙ 변형이 수렴하지 않는 경우

지보 부재의

증가

∙ 숏크리트 두께, 록볼트의 길이 및 본수, 지보 패턴의 간격 ∙ 파쇄대, 소성화가 현저한 지반에서는 지보공의 강성을 다

소 높여도 변위 억제에 효과가 없을 경우가 있다.

단면의 폐합 ∙ 변형 억제에 가장 효과적인 방법이지만 고가임 ∙ 단면은 가능한 한 조기에 폐합함

막장 및

막장 전방의

보강

∙ 경사 볼트, 미니 파이프 루우프, 막장면 숏크리트 타설, 막장

전면 록볼트 타설 ∙ 팽창성 지반, 균열이 현저히 발달된 지반 ∙ 위의 변경으로 효과가 없는 경우의 추가 보조공법

분할 굴착

공법의 변경

∙ 벤치 길이, 벤치 수의 변경 ∙ 링 커트 공법의 채용 ∙ 기계 설비의 변경을 수반하는 경우가 많다.

지보

변위량이

예상

변위량

보다

작은

경우

지보

부재의

감소

∙ 지반 변위량 및 록볼트 및 축력, 숏크리트 응력 등이 작은 경우 ∙ 암괴의 봉합 목적인 록볼트는 균열 상태에 따름 ∙ 강지보재는 붕락 상태나 초기 변위 속도에 의함 ∙ 숏크리트보다 록볼트를 우선적으로 감소시킴 ∙ 지보패턴 간격을 연장하거나 지보패턴을 양호한 지반측으로 조정

  변형 여유량의 감소 ∙ 충분한 정밀도로 검토한다.

 

 

5.3 숏크리트

 

5.3.1 숏크리트 일반

(1) 숏크리트는 굴착후 빠른 시간 내에 지반에 밀착되도록 시공이 가능하고 조기 강도를 얻을 수

    있으며, 굴착 단면의 형상에 크게 영향을 받지 않고 용이하게 시공이 가능하므로, 가장 일반적

    으로 사용되는 지보 부재 중의 하나이다.

(2) 숏크리트 설계에 있어서는 그 사용 목적, 지반 조건, 시공성 등을 고려하여 배합, 강도, 두께

    등을 결정한다.

(3) 지보 부재로서의 필요 요건

 

① 작용 하중에 대하여 충분한 강도를 지닐 것

② 필요한 강도를 조기에 확보할 수 있을 것

③ 지반과의 부착성이 양호할 것

④ 충분한 내구성을 확보하여 터널의 공용기간 동안 소요 기능을 발휘 할 것

⑤ 수밀성이 높을 것

⑥ 반발률(rebound) 및 분진 발생량이 적을 것

⑦ 평활한 굴착면을 확보하여 방․배수 시공이 용이할 것

 

5.3.2 지반조건에 따른 숏크리트 적용 개념

(1) 낙반방지

① 낙반을 방지하기 위한 숏크리트는 굴착 직후, 뜬돌정리를 완료한 다음에 시공하는 1차 숏크

    리트로도 충분한 효과가 있다.

② 1차 숏크리트는 지반의 이완을 조기에 억제하여 지반 자체의 자립력을 높여주는 것은 물론,

    다음 굴착 사이클에서 현장 작업자의 안전 확보에도 큰 역할을 한다.

 

(2) 내압효과

① 숏크리트는 휨압력 및 축력에 대한 저항을 높여 주변 지반에 내압을 발생시킴으로써 지반의

    강도약화를 방지한다.

② 이러한 내압효과는 연암이나 토사 지반등에서 더 큰 효과를 발휘한다.

 

(3) 응력집중의 완화

① 숏크리트는 지반의 오목한 부분을 메우고 연약층을 주변의 보다 양호한 지반과 함께 결합시킨다.

② 응력집중을 막고 연약층을 보강하는 효과를 가진다.

 

(4) 풍화 방지

① 터널을 굴착하면 내부의 지반이 노출되게 되는데 이러한 내부지반을 피복한다.

② 풍화를 방지할 뿐만 아니라 차수, 미립자 유출방지 등의 효과를 발휘한다.

 

(5) 지반아치(ground arch) 형성

① 숏크리트는 지반과의 부착력에 의해 숏크리트에 작용하는 외력을 지반에 분산시킬뿐만 아니

    라 록볼트와 함께 결합되어 시공된다.

② 터널 주변 지반에 있는 흠이나 균열의 전단저항을 증가시켜 터널 주변에 지반 아치를 형성 시킨다.

 

(6) 이외에도 숏크리트는 강지보재와 함께 시공되어 강지보재를 보완할 뿐만 아니라 강지보재의

    좌굴을 방지하는 효과도 발휘한다.

(a) 전단저항 (b) 부착 및 인장 저항

 

<그림 5.3.1> 숏크리트 지지거동

 

5.3.2 숏크리트의 배합 및 강도

(1) 숏크리트의 강도는 뿜어붙이기 방식, 시공 방법, 타설 위치, 숏크리트 두께, 지반 조건, 기온,

    수온 등에 따라 달라진다.

(2) 숏크리트의 설계 강도

 

① 일반 숏크리트 : 일축압축강도 fck=20㎫(f1=10㎫)이상

② 강성유 보강숏크리트 : 휨강도 fbk=4.5㎫ (f1bk=21㎫) 이상

③ 설계강도 결정시 주요 고려사항

 

가. 지반 강도 및 지보 부재로서의 기능

나. 배합 재료의 품질 및 조달의 용이도

다. 시공성 및 기술 수준 등

 

(3) 숏크리트 배합비의 결정

 

<그림 5.3.2> 숏크리트 배합비 결정 흐름도

 

5.3.3 숏크리트 설계

(1) 숏크리트의 설계 두께는 그 사용 목적, 지반 조건, 단면의 크기에 따라서 결정한다.

(2) 경암에서와 같이 토압이 전혀 작용하지 않고 암괴의 붕락 방지만을 목적으로 숏크리트를 시공

    하는 경우에는 설계 두께를 최소로 한다.

(3) 팽창성 지반과 같이 변형이 크게 발생하고 작용하는 토압이 큰 경우, 미고결 지반의 경우, 토

    피가 작아 주변에의 영향을 극소화 할 필요가 있는 경우 등에는 설계 두께를 비교적 크게 할

    필요가 있다.

(4) 지반별, 단면 크기별 뿜어붙이기 콘크리트 두께 적용 실적은 다음과 같다.

 

[표 5.3.1] 지반별 단면 크기별 숏크리트 적용 범위

 

지반구분

단면크기

경암 이상 연 암 풍화암 토 사

30㎡ 이하

30~40㎡

40~80㎡

80~120㎡

50㎜

50~100㎜

50~100㎜

50~100㎜

50~100㎜

100~150㎜

100~150㎜

100~200㎜

50~100㎜

150~200㎜

150~200㎜

150~200㎜

100~150㎜

200㎜내외

200~250㎜

250㎜내외

 

(5) 한국도로공사에서 기준으로 하고 있는 터널 단면별 숏크리트의 두께는 다음과 같다.

 

[표 5.3.2] 터널 단면별 숏크리트 두께(예시)

 

구 분 Type-Ⅰ Type-Ⅱ Type-Ⅲ Type-Ⅳ Type-Ⅴ Type-Ⅵ

두께(㎜) 50 50 80 120 160 160

 

(6) 숏크리트의 조기강도 발현을 위하여 급결제를 사용할 수 있다. 이때 사용되는 급결제의 사용

    량은 시멘트 중량의 5～10%를 표준으로 함을 원칙으로 하며, 다음의 특성을 보유한 것이어야 한다.

 

① 콘크리트의 응결경화를 촉진하여야 함.

② 장기강도의 저하가 적어야 함.

③ 부착성이 우수하여야 함.

④ 강지보재를 사용하는 경우는 강재를 부식시키지 말아야 함.

⑤ 사용상의 안전성이 확보되어 있어야 함.

 

5.3.4 숏크리트의 보강

 

숏크리트 보강재는 철망(wire mesh), 강섬유(steel fiber), 합성섬유(synthetic fiber) 등이 있으며

콘크리트 재료인 숏크리트의 인성을 향상시키기 위하여 사용한다. 현재 국내에서 널리 사용되고 있

는 강섬유보강 숏크리트(SFRS, Steel Fiber Reinforced Shotcrete)의 경우는 일반 숏크리트에 비해

전단강도는 50~70% 정도 개선되고 인장강도나 휨강도는 20~40% 정도로 증가하나 압축강도의

개선효과는 미미한 것으로 보고되고 있다. 숏크리트 보강재의 특징을 비교하면 [표 5.3.4] 같다.

 

[표 5.3.3] 숏크리트 보강재의 특징

 

구 분 철 망 강 섬 유 합성섬유

재 질 강 재 강 재

고성능 폴리머,

폴리프로필렌 등

내구성

불 량

(부식가능성 있음)

불 량

(부식가능성 있음)

우 수

시공성

∙국내 적용사례 다수 ∙ 설치작업이 불편 ∙평면적 보강으로 균열 확

대 억제 가능

∙국내 적용사례 다수 ∙작업성 편이 ∙숏크리트 장비 및 호스

손상 우려

∙국내 적용기준 부재 ∙작업성 편이 ∙다량혼합시 작업성 저하

 

5.3.5 관리 기준1)2)

(1) 터널공사에 적용되는 숏크리트는 습식 숏크리트 타설 공법을 적용한다.

(2) 터널공사에 적용하는 숏크리트는 Type-1을 제외한 나머지 지보패턴에서는 강섬유보강 숏크

    리트 타설을 원칙으로 한다.

(3) 숏크리트의 배합기준은 다음의 표에 의한다.3)4)

 

[표 5.3.4] 숏크리트 배합설계 기준

 

구 분

Gmax

(㎜)

슬럼프

(㎜)

W/C

(%)

S/a

(%)

단위 재료량(㎏/㎥) 강도기준

W C S G 강섬유 급결제 유동화제 (㎫)

일반 10 100 43 60 190 441 1014 694 - 22.05 4.41 fck=20

강섬유 10 100 44 60 211 480 962 659 40 24.00 4.80 fbk=4.5

1) 터널 숏크리트 공법 검토(설계기 16203-111, 1994.07.16)

2) 강섬유 보강 숏크리트 적용방안(설계이 16201-356, 1995.12.29)

3) 터널지보공 관련 품질기준 개정(잠정) 및 시공시 유의사항(도연재 15404-31906, 2002.10.14)

4) 터널 숏크리트 품질기준 개선(안)(도교시 15404-18, 2003.11.25)

 

 

5.4 록볼트

 

5.4.1 록볼트 일반

(1) 층리 및 절리가 발달된 중경암, 경암의 경우에 록볼트의 작용 효과로는 암괴의 붕락이동을 억

    제하고 암반을 일체화시키는 봉합 작용 및 지반 개량 효과 등이 기대된다.

(2) 강도가 작은 연암 이하의 지반에서는 아치 형성 작용, 내압 작용, 지반 개량 작용 등을 기대할

    수 있다.

 

[표 5.4.1] 록볼트의 작용 효과 개념

 

5.4.2 록볼트 형식

(1) 정착 방식에 의한 분류

 

<그림 5.4.1> 정착 방법별 록볼트의 분류

 

(2) 정착 방식별 정착 방법

 

[표 5.4.2] 록볼트의 정착 방식

 

정착

방법

선단정착식 전면접착식 혼합형

정착

재료

쐐기형, 확장형,

레진형

시멘트 몰탈, 고착제,

밀크 및 레진형 등

선단정착식 정착제 +

시멘트 밀크, 몰탈 등

개요

록볼트의 선단을

정착재료로서 정착

록볼트 전장에 걸쳐

정착재료로서 정착

선단정착식 + 전면접착식

시공

순서

1. 천공

2 볼트 삽입

3 Pre-Stress도입

1. 천공

2. 레진 삽입

3. 볼트 삽입

4. 볼트 체결

1. 천공

2. 볼트 삽입

3. Pre-Stress도입

4. 몰탈 주입

 

<그림 5.4.2> 이형철근 록볼트 일반도

 

(3) 록볼트 인발시험

① 록볼트의 정착력이 충분한지 여부는 인발 시험을 통하여 판단한다.

② 인발 내력은 통상 지반과 정착제 사이에 발생되는 마찰력에 의해 얻어지기 때문에 지반 조

    건, 정착 형식, 정착제, 볼트 길이, 공경 등에 따라 달라진다.

③ 록볼트는 지반에 정착되어 주로 인장 부재로 작용하기 때문에 인발 내력은 록볼트 설계에

    있어서 가장 기본적인 사항이 된다.

④ 볼트의 항복 축력 및 정착부의 정착력에 대해서도 충분한 검토가 필요하다.

⑤ 록볼트의 인발 시험 결과는 <그림 5.4.3>과 같이 표시된다.

 

가. 그림의 C영역은 볼트의 정착 효과가 기대되지 않는 영역으로 간주한다.

나. 인발 내력은 D점으로 본다.

 

<그림 5.4.3> 록볼트 인발 시험(하중-변위 곡선)

 

5.4.3 록볼트의 재질 및 강도

(1) 록볼트의 재질

① 록볼트의 재질은 지반 조건과 사용 목적에 따라 필요한 강도 및 신장 특성을 가진 것을 사

    용 한다.

② 록볼트는 인장재로 사용되기 때문에 인장강도가 큰 것을 사용한다.

③ 지반의 급격한 붕괴를 방지하기 위해서는 연성(ductility) 이 큰 신장 특성을 갖는 재료를 사

    용하여야 한다.

④ 원형 강봉은 이형 강봉에 비하여 인발 저항력이 훨씬 작기 때문에 록볼트 재료로는 통상 이

    형 강봉을 사용한다.

⑤ 이형 강봉은 강도 및 신장 특성을 고려할 때 KS D 3504에 규정되어 있는 SD30, SD35,

    SD40 를 사용한다.

⑥ 볼트 직경은 록볼트의 작용 효과, 시공성에 따라 결정되어야 하며 실용적으로 볼 때 D22∼

    D29정도가 무난하며 국내에서는 대부분 D25 규격의 것을 사용한다.

⑦ 록볼트 재료 선정 기준

가. 암괴의 봉합 등 록볼트에 큰 축력이 작용하지 않을 것으로 예상되는 경우 SD30, SD35

    정도의 재질을 사용하며, 직경은 D22∼D25 정도가 적합하다.

나. 내압 효과 및 아치 형성 등을 목적으로 하고 지반의 변형이 그다지 크지 않을 경우

    SD35, D25 정도의 것을 사용한다.

다. 지반의 변형이 클 것으로 예상되는 경우 록볼트에 큰 축력이 발생되어 록볼트의 내하력

    을 향상시킬 필요가 있으므로, 단면적이 크고 인장강도가 큰 재료(D25 이상, SD35 이

    상)를 사용하며, 사용 개수를 늘리는 방안을 검토한다.

⑧ 막장의 안정성을 확보하기 위한 막장 볼트나 확폭 예정 구간에 있어서 굴착중 안정성을 위

    해 사용되는 볼트 등은 시공성을 고려하여 유리섬유(glass fiber)등을 재료로 한 볼트를 사

    용하기도 한다.

 

[표 5.4.3] 록볼트용 이형 강봉의 내력표

 

재 질 규 격

단면적

(㎠)

허용 응력

(MPa)

허용 내하력

(kN)

항복 강도

(MPa)

항복 내하력

(kN)

SD30

D22 3,871 150 58 300 116

D25 5,067 150 76 300 152

D29 6,424 150 96 300 193

SD35

D22 3,871 175 68 350 135

D25 5,067 175 89 350 177

D29 6,424 175 112 350 225

SD40

D22 3,871 180 70 400 155

D25 5,067 180 91 400 203

D29 6,424 180 116 400 257

 

(2) 지압판(bearing plate)

① 지압판은 록볼트와 숏크리트를 일체화 시키는 중요한 부재이므로 예상되는 응력에 대하여

    충분한 면적과 두께, 강도를 가져야 한다.

② 숏크리트가 지압판에 대체적 혹은 부가적인 역할을 담당하는 것도 생각할 수 있으므로 이를

    고려할 필요도 있다.

② 평판을 사용할 경우 10×150×150㎜ 정도의 규격이면 충분하나 지반의 변형이 큰 경우에

    는 록볼트가 파단되는 정도의 축력이 발생되는 경우도 있으므로 이 경우에는 지압판의 두께

    와 강도에 대하여는 별도로 검토한다.

 

5.4.4 록볼트의 배치 및 길이

(1) 설치간격

① 록볼트의 간격을 결정할 때 인접하는 볼트가 서로 유효하게 작용효과를 발휘할수 있도록 이

    들 상호관계를 고려하여야 한다.

② 다음과 같은 경우 록볼트를 추가 설치하는것이 바람직하다.

 

가. 터널벽면의 변형이 록 볼트 길이의 약 6%가 된다고 판단되는 경우

나. 록볼트의 인발시험 결과로부터 충분한 인발내력이 얻어지지 않는 경우

다. 록볼트 길이의 반 이상으로부터 지반 심부까지의 사이에 축력분포의 peak치가 존재하

    는 경우

라. 소성영역의 확대가 록볼트 길이를 넘는다는 판단되는 경우

 

(2) 록볼트의 배치

① 랜덤볼팅

가. 지반이 불량한 부분을 국부적으로 록볼트로 보강하는 개념

나. 굴착후 막장 상태에 따라 볼트 배치를 결정하는 방법

 

② 시스템 볼팅방법

가. 터널 단면에 미리 정해진 형식의 록볼트를 배치하여 지반을 지보하는 개념

나. 지질상태를 상정하고 미리 록볼트의 배치를 결정하는 방법

 

③ 시스템 록볼트의 배치 개념

 

[표 5.4.4] 지반 조건에 따른 시스템 록볼트 배치 개념

 

주요 기능 적용 지반 배 치 개 념 개 념 도

봉합

효과

경암 ≀

연암

∙ 암괴를 봉합하여 붕락방지 ∙ 아치부에만 배치

내압

및

아치형성

효과

연암 ≀

풍화암

∙ 시스템 록볼트로 내압 및 보 형성 효를

기대 ∙ 터널 아치부 및 측벽부에 배치 ∙ 팽창성 지반에서는 인버트부에도 배치

전단

저항

효과

토사

∙ 연약 지반의 전단 파괴가 지하 공동 측벽

부에서부터 발생하므로 초기에 이를 방지

하는 개념 ∙ 아치 천단부를 제외한 아치 및 측벽부에 배치

 

(3) 록볼트의 길이

① 록볼트의 설치간격의 2배 이상인 2.0~4.0m 정도가 가장 많이 사용되고 있다.

② 강도가 작은 지반에서는 표준적으로 설정된 볼트 패턴보다 볼트의 개수를 증가시키거나 볼

    트의 길이를 증가시켜 시공하는것이 적정하다

③ 록볼트의 작용 효과 중 봉합 작용 및 보 형성 효과를 기대하는 경우에는 이완 영역 이상의

    길이를 가진 록볼트를 사용하여야 한다.

④ 내압 효과, 아치 형성 효과 및 지반 개량 효과를 기대하는 경우에는 필요한 정착력을 확보

    하기 위한 길이를 사용하여야 한다.

⑤ 록볼트 길이와 배치 간격(Rabcewicz의 경험적, 실험적 산정식)

 

가. 록볼트의 길이(L)

L ≥

W

3

∼

W

5 또는 L≥t [식 5-4-1]

여기서, W : 터널 단면폭, t : 막장면과 지보 구간과의 거리

 

나. 록볼트의 간격(P)

P≤0.5L 또는 P ≥3D [식 5-4-2]

여기서, D : 블록화할 암괴의 평균 치수

다. [식 5.4.1]의 조건은 이완이 생길 영역에 대한 조건이고 [식 5.4.2]의 조건은 록볼트의

영향범위가 중첩되기 위한 추정이다.

라. 식 P≥3D의 조건은 각 블록 상호간의 볼팅 작용으로써 서로 관련시킬 수 있는 조건이다

 

 

5.4.5 품질 기준5)

 

(1) 이형강봉

    직경(㎜) 재질

    항복강도

    (N/㎟)

    인장강도

    (N/㎟)

    연신율

    (%)

    시험빈도

    φ25㎜ 이상 SD 350 이상 350 이상 490 이상 18 이상 6,000개마다

 

(2) 인발시험은 50본당 1개소 또는 터널 연장 20m마다 천장, 아치, 측벽 각 1개씩 실시한다.

 

(3) 록볼트용 수지(resin)

① 수지(주제+경화제) 길이 : 650㎜

② 수지용량 : φ26㎜일 경우 210㎖, φ32㎜일 경우 325㎖

③ 주제와 경화제의 배합비율(무게비) : 1:1~1:1.2

④ 품질품질 시험은 매 반입시마다, 또는 제조회사별 3개월 이상 저장시 시행g하며 기준은 다

    음과 같다.

    5) 터널지보공 관련 품질기준 개정(잠정) 및 시공시 유의사항(도연재 15404-31906, 2002.10.14)

 

구 분

기 준

실내시험 (예)

색제조사 상

기준(㎖)

[ψ32㎜]

용량 및 배합비(평균, ㎖)

발포

배율

(배)

인발력

(kN)

발포

배율

(하한치)

계 주제 경화제

배합비

(무게기준)

급결용 200 2 325 292 146 146 1:1 3.2 검정

선단용 150 2 325 302 147 155 1:1 3.3 빨강

충전용 100 4 325 304 146 158 1:1 10.5 초록

 

(4) 록볼트 정착 방법6)7)

① 터널 록볼트 정착방법 및 정착재료는 시공시 현장여건을 고려하여 선정한다.

② 시공시 록볼트 시험시공, 인발시험 등을 실시후 기준에 적합한 터널 록볼트 정착방법 및 정

    착재료 선정한다.

③ 선단 정착식은 현재 사용하지 않고, 지반상태에 따라 정착력 감소, 록볼트 부식 우려 등으

    로 선정 제외한다.

④ 수지(레진)형은 용수발생구간에서 정착기능이 미흡하므로 용수발생구간에서는 선정 제외한다.

 

 

5.5 강지보재

 

5.5.1 강지보의 설계 개념

(1) 강 숏크리트, 록볼트를 주로 한 지보로서 이들과 조합하여 터널의 안정을 도모하는 경우

① 초기 지보 효과

 

가. 숏크리트가 충분한 강도를 발휘할 때까지 일시적인 초기 지보 효과를 얻어 굴착한 곳의

    안정을 도모하기 위해 사용한다.

나. 일반적으로 가벼운 강지보를 사용한다.

 

② 내압효과

 

가. 실토압 내지 팽창성 토압이 작용하는 원지반에서 숏크리트와 일체성을 유지하고 내압 효

    과를 기대하기 위해 사용하는 경우 사용한다.

나. 지보재의 주요한 부분으로 사용되는 것이므로 부재 단면이 큰 H형강이 사용된다.

다. H형강을 사용할 경우 지반의 변형이 클 때는 시공 순서․시공 시기에 주의함과 동시에 때

    에 따라 지보공에 축소할 수 있는 기구를 만들어 변형을 조절하는 방법도 검토해야 한다.

라. 갱구에서 토피가 얇고 아치 효과를 기대 할 수 없을 때나 지표면 침하가 많이 발생할 때

    에는 강한 지보 구조로 하고 이때에는 강지보재를 주체로 하는 설계로 하여야 한다.

 

6) 터널 록볼트 접착재료 적용방안(건설기 13105-29, 2002.02.28)

7) 터널 록볼트 정착기준 개선(설계처-1106, 2007.04.17)

 

(2) 강널판 등과 병용하는 경우

① 용수가 특별히 많아 숏크리트를 사용할 수 없을 때 부득이 강지보재와 강 널판류를 병용하

    여 설계하는 것을 말한다.

② 강지보재는 굴착 후 즉시 세울 수가 있고 라이닝 공사 완료시까지의 사이에 하중을 안전하

    게 지탱할 수 있는 것이어야 한다.

③ 터널의 안전을 도모하기 위해 강지보재에 접해 있는 주위의 암석이나 토사를 지지하기 위해

    지반 조건에 따른 강널판류를 설계한다.

④ 강널판을 타입하여 토압을 강지보재에 전달하여 지반이 느슨해짐에 따라 하중이 증가하는

    것을 방지 하여야 한다.

⑤ 이 경우 지반이 이완되는 것을 방지하기 위해 지반과 강지보재 사이의 쐐기로 충분히 다지

    는 것이 대단히 중요하다.

 

 

5.5.2 가공방법 및 재질

 

(1) 강지보재의 가공방법

① 강지보재는 열간 가공보다 냉간 가공 시에 그 흠을 발견하기 쉬우며 열간 가공시에는 열관

    리가 곤란하므로 냉간 가공하는 것을 원칙으로 한다.

② 냉간으로 상당히 큰 원호로 구부려 가공한다는 점에서 연성이 크고 휨과 용접 등의 가공성

    이 양호한 강재를 사용한다.

 

(2) 강지보재의 재질

① H형 및 U형 강지보재의 재질은 KS D 3503에 규정된 SS 400을 표준으로 하며 이와 동등

    이상의 성능을 발휘하는 구조용 강재로 하여야 한다.

② 격자지보형 강지보재의 재질은 소요의 강도를 충분히 발휘 할 수 있는 특수강을 사용하여

    KS D 3504에 규정된 SD500W를 표준으로 한다.

 

 

5.5.3 강지보재의 종류

 

(1) 일반사항

① 단면 형상은 강지보재의 설치 후에도 지반과 강지보재 사이의 공극에 숏크리트 타설이 용이

    하고, 숏크리트와 일체화되기 쉬운 것이 좋다.

② 큰 하중이 작용하는 경우, 좌굴에 대하여 저항성이 큰 형상이 바람직하다.

③ 강지보재로 사용되는 대표적인 단면 형상에는 H형, U형, 격자지보형(lattice girder) 등이 있다.

④ 강지보재의 치수는 작용하중 외에 숏크리트의 두께, 강지보재의 최소 덮개, 굴착공법, 굴착

    방법 등을 고려하여 결정한다.

⑤ 또한, 소요의 강성을 발휘하고, 좌굴 비틀림 및 국부적인 하중에 대하여 저항성이 크고 시

    공능률을 높일 수 있는 것이어야 한다.

 

(2) 격자지보재

① 격자지보의 종류

가. 표준형 3개강봉 : 대각선 모양으로 3개의 강봉으로 구성된 형상

나. 보강형 3개강봉 : 표준형과 형태상 동일하나 상부에 강봉하나를 더 결합한 형태

다. 침하방지용 4개 강봉 : 터널하부 지지지반이 연약한 경우 바닥지지재로 주로 사용

 

② 격자지보의 적용8)

가. 2차로 터널의 강지보재로 H형 강지보재 외에도 격자지보재도 설계에 적용한다

나. 3차로 이상의 대단면 터널은 현장여건에 따라 적용 여부를 검토한다.

 

<그림 5.5.1> 표준형 3개강봉의 단면형상

 

[표 5.5.1] 표준형 3개강봉의 치수 및 단면특성

 

형태

단 면 치 수(㎜) 단면적

(㎠)

단위

중량

(N/m)

단면2차모멘트

(㎝4)

단면계수

(㎤)

S1 S2 H B D Ix Iy Zx Zy

50

18 26 94 100 10 10.4 100 138 89 29 18

20 30 100 100 10 13.6 123 193 106 38 21

70

18 26 114 140 10 10.4 102 223 192 39 27

20 30 120 140 10 13.6 125 306 232 51 33

22 32 124 140 10 15.6 143 375 272 60 39

26 34 130 140 10 19.7 175 501 356 71 51

95

18 26 139 180 10 10.4 107 359 337 51 37

20 26 141 180 10 11.6 117 405 406 53 45

20 30 145 180 10 13.4 131 485 407 66 85

22 32 149 180 10 15.6 149 589 482 78 54

26 34 155 180 10 19.7 182 774 641 92 71

115

18 26 159 220 12 10.4 117 491 521 61 47

20 30 165 220 12 13.6 141 658 634 78 58

22 32 169 220 12 15.6 159 795 752 94 68

130

18 34 175 220 12 19.7 192 1040 1010 109 92

20 26 174 220 12 10.4 117 603 521 69 47

22 30 180 220 12 13.6 141 806 634 87 58

26 32 184 220 12 15.6 159 971 752 105 68

26 34 190 220 12 19.7 192 1264 1010 122 92

 

8) 터널 격자지보재의 적용성 검토(설계기 15212-287, 1998.03.05)

 

(3) H형 강지보재

① H형 강지보재는 국내현장에서 가장 널리 사용되고 있는 강지보재의 한 유형이다.

② 배면에 공극이 발생될 수 있고, 숏크리트의 두께가 얇은 경우에는 숏크리트와 강지보재의

    일체성이 떨어질 수 있는 약점이 있다.

③ 일반적으로 많이 사용되어지고 있는 대표적인 H형 강지보재dml 단면 형상 및 특성은 다음

    과 같다.

 

[표 5.5.2] H형 강지보재의 치수 및 단면 특성

 

치 수

(㎜)

표준단면치수

(㎜)

단위

중량

(N/m)

단면적

(㎠)

단면 2차모멘트

(㎝4)

단면계수

(㎤)

H × B t1 t2 r W A Ix Iy Zx Zy

100×100 100×100 6 8 10 172 21.9 383 134 76.5 26.7

125×125 125×125 6.5 9 10 238 30.3 847 293 136 47

150×150 150×150 7 10 11 315 40.1 1,640 563 219 75.1

200×200 200×200 8 12 13 499 63.5 4,720 1,600 472 160

250×250 250×250 9 14 16 724 92.2 10,800 3,650 867 292

 

<그림 5.5.2> H형 강지보재

 

(4) U형 강지보재

① H형 강지보재의 약점을 보완해 줄 수 있는 이점이 있으나, 강성은 떨어진다.

② 강지보재와 지반사이에 숏크리트 타설이 용이하다.

③ 이음부를 밴드(band) 등으로 고정하는 방법이기 때문에 플레이트를 맞추어 볼트에 접속하

    는 방법보다 시공성이 좋고 가축성 이음이 용이하다.

④ U형 강지보재 중 대표적인 MU-29 형의 단면 형상 및 특성

    <그림 5.5.3> 대표적인 U형 강지보재(MU-29)치수 및 단면 형상

 

[표 5.5.3] 대표적인 U형 강지보재(MU-29)의 치수 및 단면특성

 

단면적

(㎠)

단위중량

(N/m)

단면2차모멘트(㎝4) 단면계수(㎤)

Ix Iy Zx Zy

37.0 290 581.0 634.0 97.4 95.8

 

 

5.5.4 강지보재의 이음 및 설치간격

 

(1) 강지보재의 이음

① 강지보재는 분할 제작하되 이음개소를 최소화 하고 부재 상호간은 견고한 이음이 되도록 설

    계하여야 한다.

② 특히 구조적으로 불리한 위치에서의 이음은 가능한 한 피하도록 한다.

③ 지보재와 이음판과의 접합은 확실히 하도록 설계하여야 한다.

④ 팽창성 지반 등과 같이 내공변위가 크게 발생하는 지역에서는 강지보재의 이음을 가축변형

    이 허용되는 조인트 구조로 할 수 있으나 이 경우에는 가축 허용량 선정에 주의하여야 한다.

⑤ 강지보 종류별 이음 예

    2-Φ22 Holes

    100

    75

    100

    M20x50

    125 125

    A

    A

    단 면 A-A

 

<그림 5.5.4> 격자지보형(표준형 3개강봉) 강지보재의 이음부 설계 예

 

PL-150x120x10

6

M19x50

볼트,너트

PL-150x120x10

120

50 20 50

150

40 70 40

22

볼트구멍

φ

H-100x100x6x8 6

 

<그림 5.5.5> H형(H 100×100) 강지보재의 이음부 설계 예

 

<그림 5.5.6> U형(MU-29) 강지보재의 이음부 설계 예

 

(2) 강지보재의 설치 간격

① 지반특성, 사용목적, 시공법 등을 고려하여 결정하여야 한다.

② 상반과 하반으로 나누어 굴착하는 경우 지반조건에 따라 하반의 강지보재를 일부 생략할 수

    있으며 강지보재의 설치가 필요한 경우에는 그 설치간격을 한 굴진장 이하로 함이 적절하다.

 

 

5.5.5 강지보재의 간격재와 바닥판받침

 

(1) 강지보재의 간격재

① 강지보재는 설치후 숏크리트에 의해 고정되기 전까지 전도를 방지하기 위하여 강지보재 사

    이에 적절한 크기의 강재 간격재를 일정 간격으로 설치하여야 한다.

② 숏크리트와의 일체화에 저해되는 형상을 사용하여서는 안되며 그 설치간격은 1.5∼2.0m로 한다.

 

단 면 A-A

단 면 B-B

1,500

L-40x40x3x50

D16

D16

H-100x100x6x8

L-40x40x3x50

50 50

L-40x40x3x50

H-100x100x6x8

70

B

B

A A

6

용접

용접

H-100x100x6x8

D16

L-40x40x3x50

 

<그림 5.5.7> H형(H 100×100) 강지보재의 간격재 설치 예

 

(2) 강지보재의 바닥판받침

① 작용하중에 의한 침하를 방지하기 위하여 강지보재 하단에는 바닥판을 붙이고 필요에 따라

    받침을 설치한다.

② 강지보재 바닥판 받침에는 목재, 철근 콘크리트 블록, 강판 등을 사용할 수 있다.

③ 강지보재에 작용하는 하중이 큰 경우에는 필요에 따라 바닥보강 콘크리트를 사용하여야 한다.

 

 

 

<그림 5.5.8> 격자지보형(표준형 3개강봉) 강지보재의 바닥판받침 설치 예

 

 

 

<그림 5.5.9> H형 강지보재의 바닥판 받침 설치 예

 

 

5.6 지보구조의 설계방법

 

5.6.1 표준 지보 형식의 적용

(1) 표준 지보 패턴

① 터널 설계 방법

가. 이완하중의 개념에 따라 지보재나 콘크리트라이닝에 작용하는 하중을 추정하는 방법을

    말한다.

나. 터널 굴착에 따른 주변 원지반의 응력 상태를 해석적으로 검토하여 지보 구조를 설계하

    는 방법이다.

 

② 이완하중에 의한 개념은 주로 현장의 관측이나 경험에서 출발하고 지반 조건과 이완 하중의

    크기, 지보 구조의 규모와 관련되는 방법으로 발전하여 과거 가장 실용적인 설계 방법으로

    일반에 보급되어 왔다.

③ 원지반 응력의 해석적 지보구조 설계 방법은 다양한 검토를 했지만 각종 지보재의 작용 효

    과가 명확하게 증명되어 있지 않고 원지반의 성질을 대표하는 물성치의 추정이나 초기 원지

    반 응력의 파악이 어려워 일반적인 설계 방법이라 하기가 힘들다.

 

(2) 수치 해석의 이용 해석적 방법에는 수치 해석법과 라프세비치 등 몇 사람의 연구가 제안하고

    있는 몇 가지 이론적인 해석법이 있다.

① 실용성이 높은 것은 유한요소해석(FEM) 및 유한차분법(FDM)에 의한 수치 해석법으로 해석

    용 프로그램은 범용화되어 있다.

② 적절히 선택하여 사용하면 설계에 큰 도움이 된다.

 

(3) 대단면 및 소단면의 지보 패턴 방법

① 대단면 및 소단면의 지보 패턴에 대해서는 단면의 크기와 모양을 고려하여 별도로 설계하는

    것이 바람직하다.

② 따라서, 설계에서는 앞서 말한 숏크리트, 록볼트의 개개 지보 구조물의 적용 방법에 따라

    가장 합리적인 것이 되도록 하여야 한다.

 

5.6.2 설계의 수정

(1) 설계의 수정과정

 

<그림 5.6.1> 터널 설계의 순서

 

(2) 시공시 발생되는 현상과 관계되는 수정 방법

① 설계 지보량을 경감하는 경우

가. 관찰되는 현상

- 변위량 적음

- 록볼트의 축력이 적음

- 숏크리트에 응력이 작고 또한 변화가 없음

- 막장이 안정되어 있음

 

나. 지보 변경시 검토사항

- 절리의 발달 정도

- 용수의 많고 적음

- 원지반 강도비

 

다. 지보 수정 방법

- 지보 구조의 경감한 1굴진 길이의 연장

- 단면 분할의 변경

- 변형 여유량의 감소

 

② 설계 지보량을 증가시키는 경우

가. 관찰되는 현상

- 변위량이 큼

- 숏크리트에 변화가 있음

- 록볼트에 과대한 축력이 작용하고 있음

- 강지보재에 변화 있음

- 막장이 안정하지 못함

 

나. 지보 변경시 검토사항

- 초기의 변위 속도

- 변위의 구속성

- 원지반의 응력․변위 상태

- 이완 영역의 크기

- 막장의 자립성

- 용수의 과다

 

다. 지보 수정 방법

- 지보 구조의 증가

- 판곳 부근의 보강(포어폴링, 막장 부위의 뿜어붙이기 등)

- 단면의 조기 폐합

- 단면 분할의 변경

- 굴착 단면의 변경(인버트의 곡률을 크게 하는 등)

- 변형 여유량 늘이기

 

(3) 설계수정의 기본적인 방법

 

<그림 5.6.2> 터널 벽면 변위와 지보구조에 작용하는 토압과의 관계

 

① 탄성적 거동을 나타낼 때

가. 주로 굴착면에서의 균열 발달 정도, 즉 층리의 방향이나 절리의 크기 및 빈도를 고려하

    여 원지반의 일체성을 유지한다.

나. 과다한 이완이 생기지 않도록 지보 구조를 설계할 필요가 있다.

다. 지보재에 응력이 발생하지 않는다고 해서 즉시 이들을 생략하는 것은 좋 지 않다.

라. 지보 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 지보 구조를 최소의 설계로 변경하도록 노력하

    는 것이 중요하다.

마. 원지반이 안정되어 있고 굴착한 곳이 충분히 자립되었을 때에는 강지보재는 생략하는 것

    이 바람직하다.

 

② 보통의 지보 구조로 터널을 안정시킬 수가 있을 때

가. 변위량 외에 록볼트의 축력이나 숏크리트 의 응력을 고려하여 변경한다.

나. 변위량에 대해서는 설계 경험에 의한 초기의 변위량과 최종 변위량 사이의 관계를 참고

    하여 굴착 후 빠른 시기에 최종 변위량의 개략치를 추정할 수 있다.

 

<그림 5.6.3> 최대 내공 변위량과 초기 변위 속도의 관계(참고)

 

다. 각 지보 구조물의 역할을 고려하여 기본적인 수정 방법

 

(가) 숏크리트나 록볼트에 적당한 응력이 발생하고 변위가 수렴될 경우

- 굴착한 곳의 안정 정도를 관찰하여 굴착 현장의 보강 증감

- 일 굴착장의 증감, 강지보재의 생략을 검토한다.

 

(나) 변위량의 크기와 비교하여 록볼트의 축력이 아주 작은 경우

- 록볼트에 의한 원지반 강도 개량의 효과가 작다

- 숏크리트나 강지보재를 주체로 한 지보 설계를 검토한다.

 

(다) 반대로 내공 변위가 좀처럼 수렴되지 않아 축력이 크고 볼트에 의한 원지반 강도의

     개선이 인정될 경우

- 원지반 강도를 최대한으로 발휘시킨다.

- 볼트 개수의 증가, 긴 볼트의 사용 등

 

(라) 원지반 강도비가 작고[(qu/γ․h ) < 2 〕또한 내부 마찰각이 작을 때(ø<20°)

- 소성영역이 심하게 확대되고 변위도 크게 되는 경향 발생

- 임의로 록볼트를 늘리지 말고 강성이 높은 지보 구조로 변경하여 내압을 크게 하여

    야 한다.

 

③ 보통의 지보 구조로는 터널이 안정되지 않는 특수한 경우

가. 지보 구조를 큰 내압을 주고 또한 변형 능력이 큰 구조로 변형하는 것이 바람직하다.

나. 단면을 조기 폐합, 대형 강지보재를 사용하는 등 강성이 높은 지보 구조를 채택할 필요

    가 있다.

다. 큰 변형 능력에 대처하기 위해서는 지보 구조에 신축 기구를 주는 등의 검토가 필요하게

    된다.

라. 팽창성 토압의 크기를 지배하는 기본 요소{원지반 강도비(qu/γh ), 원지반의 파괴 이후

    의 강도}를 충분히 고려하여 설계 변경을 해야 한다.

마. 이러한 경우에 있어서는 단면의 조기 폐합, 굴착단면 형상의 변경, 도갱공법 등도 포함

    하여 검토할 필요가 있다.

 

 

제 6 장 콘크리트 라이닝 설계

 

6.1 콘크리트 라이닝 일반

 

6.1.1 개요

(1) 터널의 콘크리트 라이닝은 터널의 사용 조건에 적합한 설계를 하여야 한다.

(2) 장기간 토압 등의 하중에 견디고, 균열, 변형, 붕괴 등이 생기지 않아야 한다.

(3) 누수 등에 의한 침식이나 강도의 감소 등이 없는 내구적인 것이어야 한다.

(4) 장래에 개수를 하는 일이 없도록 충분한 고려를 하여야 한다.

(5) 콘크리트 라이닝을 생략하고 프리캐스트 판으로 라이닝을 대신하는 경우에는 충분한 안정성과

    내구성을 고려할 필요가 있다.

 

6.1.2 콘크리트 라이닝의 목적 및 기능

(1) 공용성 측면

① 지하수 등의 누수가 적고 수밀성이 양호한 구조물이 될 것

② 사용 중 점검, 보수 등의 작업성이 높을 것

③ 터널 내의 가선, 조명, 환기 등의 시설을 지지할 것

④ 차량 운행 중 전조등에 의한 산란이 균등할 것

 

(2) 강도 특성 측면

① 변형이 수렴하지 않은 상태에 라이닝을 시공하는 경우에는 터널의 안정에 필요한 구속력을

    가질 것

② 라이닝 시공 후 수압, 상재 하중 등에 의한 외력이 발생되는 경우 이를 지지할 것

③ 지질의 불균일성, 지보공 품질의 저하, 록볼트의 부식 등 불확정 요소를 고려하여 구조물로

    서의 안전율을 증가시킬 것

④ 사용 개시 후 외력의 변화와 지반, 지보공 재료의 열화에 대한 구조물로서의 내구성을 향상

    시킬 것

⑤ 조립식 라이닝(segment)의 경우 제작, 운반, 취급, 설치와 기타 시공 중에 작용하는 외력에

    견딜 수 있을 것

 

[표 6.1.1] 콘크리트 라이닝의 기능

 

기 능 적 용 대 상 내 용

구조체로서의

역학적 기능

1차 지보재가 영구

구조물로서 안전율

이 없다고 판단되는

경우

숏크리트에 균열이 발생하고 록볼트에 큰 축력이 작용하여

응력 저항부의 크리프나 볼트의 부식에 의하여 1차 지보재

로부터 응력이 2차 라이닝에 전달될 가능성이 있다고 보는

경우

변위가 수렴되기 전

에 2차 라이닝을

시공하는 경우

1차 지보 단계에서 변위가 수렴되어야 하나 공정상의 이유

로 2차 라이닝을 변위 수렴 전에 시공하는 경우 토압을 고

려하여 설계

토사 지반 등에서

토피가 작은 경우

토사 지반 등에서 토피가 작은 경우 지하 공동 구조물이 주

변 환경에 영향을 받기 쉬우므로 적절한 상재 하중에 의해

역학적 검토가 필요하며, 장차 토피의 경감이 예상되는 경

우도 이를 고려하여야 한다.

장래에 수압이 걸릴

것으로 예상되는 경우

지하 공동 시공후 주변 환경 조건에 의해 배수가 불가능해

질 가능성이 있는 경우는 정수압을 고려하여 설계한다.

용수가 있는

터널에서의 내

압 기능

완전 방수가 요구되

는 경우

방수 쉬트를 사용 완전방수를 실시하는 경우는 2차 라이닝

에 정수압이 작용하므로 수압을 고려하여 설계한다.

영구 구조물로

서의 내구성

확보

1차 지보의 내구성

이 우려되는 경우

1차 지보가 시간의 경과에 따라 강도 저하, 박리, 열차진동,

지진 등으로 내구성이 우려되는 경우 영구 구조물 기능에

비교적 신뢰도가 높은 2차 라이닝 설계

유지 관리상 필요한

경우

지하 공동 내의 설비, 전기 등의 유지 관리 또는 미관상 습

도 조절 등의 2차 라이닝 설계

 

 

6.2 재료 및 강도

 

6.2.1 콘크리트 라이닝의 재료

(1) 일반적으로 현장 무근 콘크리트가 이용되고 있다.

(2) 라이닝의 강도가 크게 요구되는 경우에는 철근 콘크리트, 강섬유 보강 콘크리트 등을 이용하

    여 보강하고 인버트를 설치하여 폐합시키는 구조로 설계하며, 지보 기능을 높일 필요가 있다.

(3) 현장 여건에 따라 프리케스트 라이닝도 적용할 수 잇다.

(4) 배합 설계에 있어서는 소정의 강도가 얻어지고, 충분한 내구성과 양호한 시공성을 얻을 수 있

    도록 하여야 한다.

(5) 균열 억제 및 내구성 증진 등을 위하여 철근 이 외에 강섬유 또는 유리섬유를 사용할 수 있다.

 

6.2.2 콘크리트 라이닝의 강도

(1) 콘크리트의 배합은 소요 강도, 내구성 및 양호한 시공성이 얻어질 수 있도록 결정하여야 한다.

(2) 사용골재는 양질이며 내구성이 우수하여야 하고, 염분 및 유기물 등의 유해성분이 허용 기준

    치 이하여야 한다.

(3) 콘크리트 라이닝의 소요 강도는 지반특성, 콘크리트 라이닝의 형상, 지보재의 종류 및 라이닝

    에 작용하는 하중 등에 적합하도록 설정하여야 한다.

(4) 일반적으로, 재령 28일 강도가 21∼24㎫인 콘크리트를 표준강도로 하는 것을 원칙으로 하되,

    경우에 따라서는 그 이상인 고강도 콘크리트를 사용할 수 있다.

(5) 비배수형 터널에서는 방수 목적상 수밀콘크리트를 사용하여야 하며, 이 경우 재령 28일 강도

    는 27㎫ 이상이 되도록 하여야 한다.

(6) 조기에 강도를 얻기 위하여 조강 시멘트 및 급결제를 쓰는 경우 악영향을 미치지 않는가에 대

    해 충분히 검토할 필요가 있다.

(7) 운반 시간이 길어지는 경우에는 단위 시멘트량, 물 시멘트비, 단위 골재량 및 굵은골재 최대치

    수 등을 결정하여야 한다.

(6) 또한 플라이애쉬 등의 혼화재 및 AE제, 유동화제, 급결제 등의 첨가제를 합리적으로 쓰도록

    검토하는 방안도 필요하다.

 

 

6.3 콘크리트 라이닝의 형상

 

6.3.1 형 상

(1) 콘크리트 라이닝의 형상은 소요 내공단면을 포함하며 국부적으로 발생되는 과도한 응력집중을

    방지하고 휨모멘트가 작게 발생하도록 급격한 만곡, 모서리, 요철 등을 피하여야 한다.

(2) 콘크리트 라이닝의 형상을 1심원, 3심원, 5심원 등의 다심원과 직선을 조합하여 아치형으로

    설계하는 경우에는 아치로 무리없이 부드러운 형상이 되게 하기 위해 원, 호, 직선 등이 접속

    점에서 서로 공통 접선을 가지도록 함이 바람직하다.

(3) 동일한 노선 내의 공사에서는 특별한 경우를 제외하고 시공성과 완성 후의 유지관리를 고려하

    여 가급적 동일한 단면형상이 되도록 설계하여야 한다.

(4) 콘크리트라이닝의 형상설계 시 환기, 조명 등의 부속설비와의 관계를 고려하여 계획하여야 한다.

(5) 지반조건과 형상

① 지반 조건이 악화됨에 따라 변하는 순서로 지반 특성과 라이닝 형상 변화

 

<그림 6.3.1> 지반 특성에 따른 콘크리트 라이닝 형상

 

② 약간 곡률이 있는 측벽을 조합하고, 불량한 경우에는 인버트를 설치하는 것이 바람직하다.

③ 토압이 큰 경우에는 원형에 가까운 단면으로 지보 효과를 높일 필요가 있다.

④ 갱구부 등에서는 보강 콘크리트를 타설하는 등의 특수한 경우도 있다. (<그림 6.3.2> 참조)

 

(6) 지반 조건이 불량한 경우

① 인버트 설치가 요구된다.

② 심한 편토압을 받는 경우에는 두께를 증가시키거나 철근 등으로 콘크리트 라이닝의 강성을

    증대시키는 방안을 검토하여야 한다.

③ 인버트 설치시는 원지반의 특성에 따라 터널 단면 형상과 인버트 설치여부를 결정하여야 하

    며 특수한 지반에서는 인버트의 타설 시기도 검토한다.

 

(7) 특히 지반이 불량한 경우

① 숏크리트에 의한 인버트도 고려해야 한다.

② 또한 인버트는 측벽과 일체가 되어 외력에 안전하게 저항할 수 있는 형상이 되도록 해야 한다.

③ 인버트의 두께는 지형과 지반조건에 따라 정하여야 하며, 시공성 및 경제성 등도 검토하여

    야 한다.

 

<그림 6.3.2> 보강 콘크리트(갱구부) 및 인버트 콘크리트 타설 예

 

(8) 피난연락갱의 콘크리트 라이닝1)

① 라이닝 기초부는 구조해석에 영향을 미치지 않는 부분에 해당된다.

② 시공성을 고려하여 라이닝 기초 저면을 포장 단면의 저면과 일치되게 시공할 수 있도록 라

    이닝 기초높이를 축소(H=600㎜→300㎜)한다.

③ 노면 양측에 설치된 노면배수로는 터널벽면 청소용 노면수 배출을 위해 설치된 것이다.

④ 피난연락갱내는 타일 붙임을 하지 않으며 비상시에만 이용하는 점 등을 고려할 때 노면배수

    로는 설치하지 않는다.

⑤ 측방배수관(∅150㎜) 사용시 라이닝 철근과 저촉되므로 시공성 향상을 위하여 현행 측방배

    수관 규격(∅100㎜)을 유지한다.

    1) 터널 피난연락갱 라이닝 기초단면 개선(건설계획처-4471, 2006.12.18)

 

6.3.2 콘크리트 라이닝의 설계 두께

 

(1) 콘크리트 라이닝의 두께는 터널단면의 크기와 형상, 지반 조건, 작용하중, 수압, 사용재료, 시

    공법 등을 고려하여 결정하여야 한다.

(2) 콘크리트 라이닝의 두께는 소단면터널을 기준으로 300㎜를 표준으로 하는 것을 원칙으로 하

    고, 단면적과 지반 조건 등 현장 여건을 감안하여 증감할 수 있다.

 

(3) 철근으로 보강하여야 할 경우

① 시공성을 고려하여 두께를 산정하고 작용하중에 대하여 충분한 구조적 안전성을 보유하도록

    설계하여야 한다.

② 이 경우 시공이음부에 타설된 콘크리트의 품질을 향상시키고 시공성을 증진시키도록 하는

    방안을 강구하여야 한다.

③ 필요에 따라 종방향 철근을 단절시킬 수 있되 단절에 따른 보강조치를 취하여야 한다.

 

(4) 철근으로 보강하여 콘크리트 라이닝을 타설할 경우 철근 처짐 방지대책을 수립하여 소요 피복

    두께와 시설한계를 확보하여야 한다.

 

(5) 두께의 허용량

① 콘크리트 라이닝 두께 내에는 강지보재의 강재는 들어가도 좋으나 목재는 들어가지 않도록

    설계하여야 한다.

② 견고한 원지반의 부분적인 돌출은 억지로 따내기를 해도 도리어 원지반을 흐트러 뜨려 느슨

    한 하중을 증대시킬 때가 있으므로 두께선 내에 들어가는 것을 인정하여야 한다.

③ 이 허용량에 대해서는 터널의 사용 목적이나 암석의 견고성에 따라서도 다르므로 시공시 에

    는 사전에 정해 두어야 하나 여기서는 부분적인 돌출에 한하여 설계 두께의 1/3 정도 또는

    100㎜ 정도를 허용 한도로 한다.

 

(6) 대단면, 소단면 콘크리트 라이닝 두께

① 지하 환기소, 집진기실, 피난갱 및 각종의 연락갱의 환기․방재상 만들어지는 터널은 보통 터

    널에 비하여 그 크기나 기능이 상이하므로 터널 규모에 따라서 필요한 콘크리트 라이닝 설

    계 두께를 정하여야 한다.

② 이 경우 터널의 안정후에 안전율을 높이는 목적으로 설치하는 라이닝은 원지반 조건이나 터

    널의 기능을 고려하여 검토 후 생략할 수도 있다.

③ 대피갱이나 잠정 시공으로 장래 제거할 예정인 소단면 터널에서는 특별히 문제가 있는 구간

    을 제외하고는 라이닝을 생략하는 것이 바람직하다.

 

(7) 콘크리트 라이닝에 재하되는 하중

① 콘크리트 라이닝에 재하되는 하중은 아주 다양하며 지질 상황, 지하수의 상황, 시공법 등에

    따라 크게 변화된다.

② 풍화암과 같이 지반 조건이 나쁜 구간에서 커다란 편토압이 작용할 때, 토피가 얇은 원지반,

    큰 소성토압이 생기는 지반, 팽창성 지반, 수압이 작용하는 지반 등에 대해서는 별도로 검

    토하여 설계 두께를 정하여야 한다.

③ 콘크리트라이닝의 두께를 필요 이상으로 크게 하는 것은 굴착 단면이 커지고 하중이 증가하

    는 등 불리하게 되므로 휨에 강한 철근 콘크리트 구조, 강섬유 보강 콘크리트로 시공하거나

    임시 라이닝을 시공하여 안정하게 한 후 본 라이닝을 시공하는 등의 대안 검토가 필요하다.

 

6.4 콘크리트라이닝의 보강

 

6.4.1 균열 방지 대책

(1) 콘크리트 라이닝에 과도한 하중이 작용한 경우, 변형 형상에 따라 균열과는 별도로 주로 콘크

    리트의 변형이 숏크리트 등에 의해 외부가 구속되어 인장응력이 생기며, 이 응력에 의해 균열

    이 발생하기 쉽다.

 

(2) 콘크리트 라이닝에 신축 변형의 발생 원인

① 콘크리트의 경화 온도의 강하에 의한 온도 신축

② 터널 내 온도의 변화에 의한 온도 신축

③ 터널 내 습도의 저하에 의한 건조 신축

 

(3) 이러한 균열은 콘크리트 라이닝의 강도 특성을 저하시킴과 동시에 콘크리트의 수밀성을 현저

    하게 떨어뜨려 누수, 고드름, 동결 융해 등의 원인이 되며, 라이닝의 내구성, 안정성, 복공의

    내구성, 안전성, 공용성 등을 해치게 된다.

(4) 이와 같은 균열 발생 염려가 있는 경우에는 터널의 사용 목적, 사용 조건, 환경 조건 등을 고

    려하여 적절한 균열 대책을 강구하여야 한다. 특히 용수가 많은 구간 및 외부 기후의 영향을

    받기 쉬운 갱구 부근 및 길이가 짧은 터널에서는 충분한 검토가 필요하다.

 

(5) 균열 방지 대책

① 숏크리트의 절연(외부 구속의 저감)

 

가. 가장 효과적이고 확실한 방법으로 방수 시트 및 절연 시트를 붙이는 시공 예가 많이 있다.

나. 아스팔트, 에멀젼, 발포 모르타르 등의 절연재의 뿜어붙이기에 의한 것도 시도되고 있다.

다. 또, 방수 시트의 사용은 균열의 방지 뿐만 아니라 방수의 효과도 있다.

 

② 콘크리트의 개량(신축 변형의 감소 또는 인장강도의 증가)

 

가. 콘크리트에 팽창제, 유동화제 등을 첨가하고 철망을 넣어서 시행하고 있다.

나. 균열의 발생량을 작게 하는 효과는 인정되었으나 확실성이 부족하므로 사용시에는 충분

    한 검토가 필요하다.

 

③ 균열 유발 줄눈의 설치(균열 발생의 제어)

가. 균열 발생의 위치나 방향을 미리 설치한 줄눈으로 제어하도록 하는 유발 줄눈은 경제적

    이고 균열을 적게 하는 효과는 있지만 품질의 개량과 마찬가지로 확실성에는 부족한 면

    이 있다.

나. 유발 줄눈으로부터 누수가 문제가 될 염려가 있는 경우에는 줄눈부의 도수공 및 콘크리

    트 라이닝 배면에 지수 시트 등을 설치하는 것을 검토할 필요가 있다.

 

④ 라이닝 타설 순서 고려

⑤ 철근이나 철망 배치 및 섬유보강 콘크리트 사용

⑥ 습윤양생 실시

 

6.4.2 콘크리트 라이닝 배면 주입

(1) 배면 주입의 필요성

① 지반과 밀착하지 않은 콘크리트 라이닝

 

가. 설계시에 산정한 조건과 다르므로 휨모멘트나 편토압이 작용하여 작은 하중으로도 균열

    의 발생이 가능

나. 주변의 원지반은 풍화나 열화가 되어 강도를 상실하여 장기간에 걸쳐 하중을 증가시킨다.

 

② 터널의 변형이나 붕괴 요인의 대부분

가. 건설시에 콘크리트 라이닝 배면과 원지반의 공간을 남겼기 때문에 장기간에 걸쳐 원지반

    이 느슨해져 큰 편압이 작용한다.

나. 이와 같은 경우에는 주동토압을 균등하게 분포시켜 수동토압이 유효하게 작용되도록 모

    르타르 충진에 의해 가능한 한 틈을 없애는 것이 좋다.

 

(2) 배면 주입 방법

① 배면 주입 설계 시 주입재의 재료, 배합, 주입구의 구조 및 배열 등을 계획하여야 한다.

② 주입재료로 사용되는 모르터는 주입작업 시의 분리, 특히 고형물의 침전이 적고 주입 후의

    체적 신축이 작아야 한다.

③ 라이닝 천장부 채움 시 주입관과 배기관을 설치하여 공극 채움이 원활히 되도록 하여야 한

    다.(그림 6.4.1∼2참조)

④ 주입작업 시 배수체계의 회손 및 구조물 2차 손상이 발생하지 않도록 주입압에 대하여 검

    토하여야 한다.

 

<그림 6.4.1> 주입관의 배치 예

 

<그림 6.4.2> 주입관의 구조 예

 

6.4.3 터널 Abut부 철근사용2)

(1) 터널 Abut 부위에 작용하는 하중을 고려하여 구조 검토한 결과, 무근 및 철근 콘크리트 라이

    닝 구간 모두 별도의 철근 보강은 불필요하다.

(2) 무근콘크리트 구조물에 온도철근 적용여부는 기 검토 완료한 결과에 의거 온도철근을 적용하

    지 않는다.

(3) 건조수축균열을 예방하기 위하여 콘크리트 라이닝과 같은 간격으로 수축줄눈을 설치한다.

(4) 장대터널의 경우 공동구 벽체 기계화시공을 위한 시공성을 확보하고 구조물의 자립성 확보를

    위해 일부 철근을 반영한다.

 

 

6.5 콘크리트 라이닝 구조 설계

 

6.5.1 콘크리트 라이닝 설계 하중

(1) 콘크리트 라이닝의 설계 개념

① 적용토압은 토압에 대해서는 일반적으로 지반자체의 지보 능력을 고려한 작용토압을 적용하

    는 것이 합리적이다.

② 작용토압의 유무는 지반조건에 따라 다르고, 지반이 양호할 경우는 발생하지 않을 수 있으

    므로 이에 대한 검토후 적용한다.

③ 구조 계산에 있어서는 발생 가능한 다양한 설계하중과 하중조합을 적용하여 상황에 가장 근

    접한 결과를 얻을 수 있도록 하여 콘크리트 라이닝이 견디도록 설계하여야 한다.

 

(2) 콘크리트 라이닝 설계시 적용하는 하중

① 고정하중

② 활하중

③ 토압하중

    2) 터널 Abut부 철근 사용 검토(설계이 13202-403, 2001.08.10)

④ 지반이완하중

⑤ 수압

⑥ 온도하중

⑦ 지진하중

⑧ 터널 내 설비하중

⑨ 기타 콘크리트 라이닝에 영향을 미치는 하중 등

 

(3) 수압에 대한 고려방법

① 비배수형 터널은 전체 지하수위를 고려한 정수압을 적용한다.

② 터널이 불투수층 내에 위치하는 경우

가. 이 층은 함수층에 의해 누중 되어진다.

나. 이때 배수형식에 무관하게 터널 단면에는 수압이 작용하지 않는다.

다. 전체 작용하중은 함수층의 중량을 고려해야 한다.

 

③ 지하수에 의한 2차 효과

가. 지하수는 직접적인 외부하중 외에도 2차 효과를 가지고 있다.

나. 지반 또는 암반의 포화는 고유의 강도를 저하시켜 응력-이완(stress- released)을

    발생시킨다.

다. 따라서 터널에 작용하는 하중은 지반 또는 암반의 포화된 중량을 고려해야 할 경우가 있다.

 

(1) 콘크리트 라이닝의 구조설계는 구조해석과 단면설계의 순서로 이루어진다.

(2) 작용하중으로 인하여 발생하는 응력과 변형을 구조해석으로부터 구하고, 부재단면의 안전을

    검토하여 적합한 단면설계를 하여야 한다.

(3) 콘크리트 라이닝의 해석은 2차원 해석을 원칙으로 한다.

(4) 응력집중이 예상되는 접속부 등은 필요 시 3차원 해석을 실시하여야 한다.

(5) 콘크리트 라이닝의 설계는 강도설계법, 허용응력설계법, 하중저항계수(LRFD : load and

    resistance factor design)설계법 등 가운데 적합한 방법을 선정하여 적용하여야 한다.

 

 

6.6 인버트 설치

 

6.6.1 인버트 형상

(1) 원지반의 특성에 따라 터널 단면의 형상과 인버트 부분에 콘크리트라이닝 설치 여부를 결정하

    여야 한다.

(2) 지형 조건상 편압으로 인하여 터널의 안정성에 문제가 발생될 것으로 예상될 경우 인버트 부

    분의 형상을 곡선형으로 적용하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 인버트는 측벽과 일체가 되어 외력에 안전하게 저항할 수 있는 형상이 되도록 하여야 한다.

(4) 곡선형 인버트의 곡선 부분 깊이는 지형 및 지반 조건에 따라 정하여야 하며, 시공성 및 경제

    성 등도 검토하여야 한다.

 

6.6.2 인버트 보강

(1) 팽창성 지반, 압축성 지반 및 함수미고결층 지반 등 인버트 부분에 콘크리트라이닝의 설치가

    요구되는 지반에서는 인버트 콘크리트라이닝의 설치시기를 추가로 검토하여야 한다.

(2) 특히 지반이 불량한 경우에는 숏크리트에 의한 인버트 부분의 보강도 고려하여야 한다.

(3) 직선형 인버트를 적용하는 터널의 경우도 터널의 용도, 유지관리 등을 고려하여 인버트 부분

    에 콘크리트라이닝을 타설할 수 있다.

 

 

 

제 7 장 굴착보조공법

 

 

7.1 일반사항

 

7.1.1 보조공법의 개념

(1) 보조공법은 굴착시 지반의상황이나 용수에 의해 시공이 곤란해지거나 지보효과가 저하되는 경

    우 안전하고 효율적으로 시공하기 위해 터널의 지보재와 병용하여 사용되는 공법을 말한다.

 

(2) 터널보강의 적용대상

① 토피가 작은 경우

② 지반이 연약하여 지반의 자립성이 낮은 경우

③ 터널 인접 구조물 보호를 위하여 지표나 지중변위를 억제하여야 할 경우

④ 용수로 인한 지반의 열화 및 이완이 진행될 수 있어 터널의 안정성 확보가 필요할 경우

⑤ 편압, 심한 이방성 지반이거나 특수조건에서 터널을 시공할 경우

 

(1) 보강목적에 따른 분류

① 지반강화 및 구조적 보강

② 지수 및 배수를 위한 공법

 

(2) 보강대상에 따른 분류

① 천단부 지반의 안정

② 굴착면 지지

 

[표 7.1.1] 굴착보조공법의 분류

 

대책 막장의 안정 용수처리

목적 천단안정 굴착면 안정 차수공법 배수공법

보조

공법

∙훠폴링 ∙경사볼트 ∙파이프루프 ∙강관다단그라우팅

∙굴착면지지코아 ∙굴착면숏크리트 ∙굴착면록볼트 ∙프리그라우팅 ∙동결공법

∙약액주입공법 ∙동결공법 ∙압기공법

∙Deep Well공법 ∙웰포인트 공법 ∙수발용선진시추

 

 

7.2 굴착 보조공법의 적용

 

7.2.1 지반에 따른 굴착 보조공법의 적용성

 

[표 7.2.1] 굴착보조공법의 적용성

 

대 책 목 적 공 법

원지반 조건

비 고

경암 연암 토사

지 반

강 화

및

구조적

보 강

천단

안정

파이프루프 △ △

경사 록볼트 △

포어폴링 △ △ 철근, 강봉, 강관 등 사용

다단그라우팅 △ ○

약액주입공법 ○

막장면

/

바닥면

막장면 숏크리트 △ ○

막장면 록볼트 △ △

코어 핵 △ △ 링컷

약액주입공법 ○

가인버트 △ △

용수

대책

지수

/

배수

약액주입공법 △ ○ ○

물빼기공 △ ○ ○ 웰포인트, 딥 웰공법 포함

웰포인트공법 ○

딥 웰공법 ○

주) ○ : 비교적 자주 사용되는 공법

△ : 보통 사용되는 공법

 

7.2.2 천단부 보강공법

(1) 포어폴링(forepoling)

① 포어폴링은 일시적 지보재로서 굴착전 터널 천단부에 종방향으로 설치하여 굴착전 단부의

    안정을 도모하고 막장 전반의 지반보강 및 느슨함을 방지한다.

 

가. 지반에 강지보를 밀착시켜 2점 지지가 되도록 하여 터널 막장 전방에 빔을 형성시킨다.

나. 매막장 또는 2막장마다 설치하여 상호 중첩을 통한 강성을 증대시킨다.

다. 천공면은 몰탈 그라우팅 등으로 여굴 및 느슨함을 방지한다.

 

② 설치기준1)

가. 터널 지반조사 결과에 따라 굴착지반의 자립이 불가능하다고 판단되는 지반에 훠폴링 공

    법을 적용할 경우 굴착공법과 연계하여 설계한다.

 

(가) 길 이 : 굴진장의 2.5∼3배

(나) 간 격 : 횡방향 - 0.5m, 종방향 - 매굴진장 마다

(다) 범 위 : 굴착면 천정부에서 좌우 60〫범위

 

<그림 7.2.1> 훠폴링 개요도

 

나. 다음은 2차로터널 기준 훠폴링의 적용 예로서 현지암반의 특성을 고려하여 설치 간격과

    길이, 범위의 조정하여 적용한다.

 

구 분 표준단면-Ⅳ 표준단면-Ⅴ 표준단면-Ⅵ

암분류 풍화암 풍화암(토) 갱구보강용

굴착공법 상․하반 분할굴착

1회굴진장(상부/하부) 1.5/3.0m 1.2/1.2m 1.0/1.0m

훠

폴

링

길 이 4.0m 3.0m 3.0m

간격

횡 0.5m

종 1.5m 1.2m 1.0m

범 위 굴착면(SL) 천정부에서 좌우 60〫범위

※ SL(spring line) : 터널 상반 아치의 시작선, 터널 단면중 최대폭을 형성하는선, 상부․하부 굴착면 기준선

1) 터널 포오폴링 설계기준 검토(설계처-590, 2006.03.10)

 

(2) 파이프루프/강관다단그라우팅

① 파이트루프/강관다단그라우팅 공법은 터널굴착에 따른 변위를 최대한 억제하고, 상부 시설

    물 보호 및 터널의 안정성 확보를 위해 적용하는 공법을 말한다.

② 규격 및 설치조건

가. 재질 : 강관, FRP

나. 길이 : 6m 이상

다. 횡방향 설치간격 : 300∼600㎜

라. 횡방향 설치범위 : 90°∼180°

마. 종방향 설치각도 : 0°∼ 15°(갱구부는 저각 설치 가능)

 

<그림 7.2.2> 파이프루프(강관다단) 개요도

 

③ 중량에 비해 휨강성이 크고 취급이 용이하다.

④ 시멘트 주입 횟수에 따라 1회(일단) 주입시는 파이프루프, 다단주입시는 강관(FRP) 다단 그

    라우팅 공법으로 구분된다.

⑤ 점착력이 작은 토사지반에서도 보강효과가 탁월하다.

⑥ 고각으로 설치할 경우 굴착면 여굴 방지를 위해 훠폴링과 함께 적용한다.

⑦ 토사지반에서 천공홀의 자립의 유지가 곤란한 경우 직천공식 방법도 고려한다.

⑧ 다음과 같은 경우 록볼트 시공을 생략할 수 있다.2)

 

가. 다단 그라우팅으로 고결된 굴착지반에 록볼트 시공시 고결체 지반 및 보강재(강관, FRP

    등) 손상이 예상되는 경우

나. 터널의 지반 및 지질조건, 시공조건 등에 따른 지반 안정성 검토 결과에 따라 다단 그라

    우팅 공법을 적용하고, 록볼트는 중복시공하지 않을 경우(단, 지반 및 지질조건에 따른

    추가 안정성 검토결과(암반블록 형성 및 활동 등) 록볼트 보강이 필요한 경우 현장여건

    에 맞게 록볼트 보강 가능)

 

7.2.3 굴착면 자립공법

(1) 연약한 지반에 위치하는 굴착면이 밀어냄이나 붕괴에 저항할 수 있도록 도와주는 공법을 말한다.

2) 터널 다단 그라우팅 보강구간 록볼트 적용기준 검토(설계처-1210, 2009.3.5)

 

(2) 지지 코아 설치

① 굴착면 중앙부에 지지 코아를 남겨두고 굴착한 후 지보를 설치한다.

② 토사지반에는 필수적이다.

③ 지지코아의 크기 및 후속 작업공정의 원할한 수행이 가능하도록 결정한다.

 

(3) 굴착면 숏크리트 타설

① 미고결 지반이나 팽창성 지반이 1cycle 사이에 현저히 열화하여 작은 붕락으로부터 큰 붕

    괴로의 연결이 예상될 경우 30㎜ 이상(최소 50㎜ 추천)의 숏크리트를 막장면에 타설한다.

② 장기간 공사중지시 필수적이다.

③ 시공이 용이하고 효과가 빠르다.

 

(4) 굴착면 록볼트

① 타설길이는 굴진장의 3배 이상 확보해야 한다.

② 연약지반은 굴착면 숏크리트와 병용하면 효과가 증대된다.

③ 절단이 용이한 록볼트 적용이 바람직하다.

④ 베어링 플레이트를 설치하여 록볼트를 정착한다.

⑤ 천공홀은 모르터나 시멘트 그라우트로 충전이 필요하다.

(5) 기타

① 수발공으로 용수 처리(수압제거)

② 굴착단면 축소(분할굴착) : 무지보 Span 길이를 최소화

 

<그림 7.2.3> 굴착면 자립공법

 

7.2.4 그라우팅 공법

(1) 주입재를 지반에 주입시켜 지반의 강도증진, 지수성 증진, 변위억제 등을 유도하여 구조물을

    보호하고 시공의 용이성, 안정성을 도모하는 공법을 말한다.

 

(2) 적용목적

① 지반의 강도 증진, 기초지반의 지지력 증대, 터널 굴착시 주변지반 붕괴방지, 인접구조물 보

    호, 토압의 경감 등

② 지반의 지수성을 증진시켜 터널 굴착시 용수방지 및 지하수위 저하 방지

③ 지반의 변위 억제

 

(3) 영향 요소

① 대상 지반의 불균질성, 균열, 투수성과 주입재의 종류에 따른 점성, 겔타임, 화학적 성질 및

    주입압력, 시공방법

② 여러 가지 주입재 및 주입방법의 특성을 파악하여 사용 목적과 대상지반에 적합한 공법을

    선정한 후 철저한 시공관리와 주입효과의 확인 필요

 

(4) 주입재의 조건

① 침투성이 좋을 것(토립자 간극에 침투)

② 겔 반응 종료와 동시에 고강도를 발휘할 것

③ 겔화 또는 고화한 주입재는 수축 등을 일으키지 않고 지반을 불투성화 할 것

④ 환경 오염 문제를 일으키지 않을 것

⑤ 취급, 조합 등이 간단하고 겔타임 조정이 용이할 것

⑥ 고화 및 겔화시 지반의 물리 화학적 성질에 대해 영향을 적게 받을 것

 

(5) 주입공법의 분류

① 주입 약액에 따른 분류 : SGR, LW, MSG, 우레탄 등

② 주입관 설치방법에 따른 분류 : 롯드주입, 스트레이너주입, 이중관 더블패커주입, 이중관 롯

    드주입, 이중관 복합주입 등

③ 혼합방식에 의한 분류 : 1.0 shot, 1.5 shot, 2.0 shot

④ 주입방법에 의한 분류 : 상향식, 하향식, 수평식, 상․하향 절충식

⑤ 주입 메카니즘에 의한 분류 : 충전, 할렬 경계, 침투 주입

 

 

 

제 8 장 터널안정성 해석

 

 

8.1 해석일반

 

8.1.1 안정성 해석 목적

(1) 터널건설에 따른 주변 지반의 거동과 주변 시설물에 미치는 영향 및 지보재를 포함한 터널구

    조물의 안정성을 사전에 검토하기 위함이다.

(2) 해석 결과의 분석과 적용에 있어서는 단순히 해석 결과에만 의존하는 설계가 되지 않도록 주

    의하여야 한다.

 

8.1.2 터널 안정성 해석시 고려사항

(1) 해석영역은 터널굴착에 따른 영향을 충분히 파악할 수 있는 범위로 설정하여야 한다.

(2) 해석모델은 단계별 굴착의 영향이 포함되도록 하되 경계요소, 무한요소 등의 탄성경계 조건을

    부여하는 경우를 제외하고는 터널 좌ㆍ우는 터널굴착폭의 3배 이상, 하부는 터널높이의 2배

    이상, 상부는 지표면까지를 해석영역으로 한다.

(3) 상부토피가 매우 큰 경우에는 상부 지반 조건의 영향이 포함될 수 있는 별도의 모델을 적용할

    수 있다.

(4) 해석 시 사용하는 지반특성치들은 해당 지반의 시험 결과를 토대로 추정된 값을 사용하여야 한다.

(5) 공사의 규모 또는 현장 여건상 시험 결과를 얻을 수 없는 경우에는 경험이 풍부한 기술자의

    판단에 의하여 유사지반의 특성치를 제한적으로 준용할 수 있다.

(6) 해석 시에는 지형 및 지반 조건, 지하수 조건, 터널의 형상 및 위치, 시공방법 및 터널주변 지

    반의 지보특성을 고려하여야 한다.

(7) 해석기법은 2차원 해석이나 3차원 해석을 채택할 수 있다.

(8) 2차원 해석을 실시할 경우에는 3차원적 실제 지반거동을 고려하여야 한다.

 

8.1.3 해석프로그램

(1) 수치해석 기법

① 터널 해석에 일반적으로 적용되고 있는 기법이다.

② 크게 연속체 모델, 불연속체 모델 등 두 가지로 나주어진다

③ 유한요소법(finite element method), 유한차분법(finite difference method), 경계요소법

(boundary element method), 개별요소법(distinct element method) 등이 여기에 속한다

 

(2) 해석프로그램의 사용

① 해석 프로그램은 국내외에서 사용된 실적이 있어 그 객관성이 입증되었거나 공인기관에 의

    하여 터널 거동 해석에 적합하다고 인정된 프로그램을 사용한다.

② 굴착 단계에 따른 지반 및 지보재의 변형 및 응력의 변화를 계산하여 터널 설계에 반영할

    수 있는 프로그램을 사용해야 한다.

③ 해석모델은 터널 굴착 영향권을 포함하되 일반적으로 터널 측방으로 4.0D 이상, 터널 하부

    로 3.0D 이상을 영향권으로 하여 지표면까지를 경계로 모델링한다.

 

<그림 8.1.1> FEM 해석을 위한 Model의 예

 

 

8.2 터널 안정성 해석

 

8.2.1 해석절차

(1) 해석은 사전조사, 모형화, 수학적 계산, 결과 출력 및 종합평가 순으로 진행하는 것을 원칙으

    로 한다.

 

(2) 해석 순서

① 사전조사 : 지반 및 지하수위 조사, 터널설계단면, 시공단계, 굴착공법, 표준지보패턴 등의

    자료수집.

② 모형화 : 지반과 지보재의 특성, 해석영역, 크기 및 순서, 경계 조건, 구성모델 등의 결정

③ 수학적 계산 수행

④ 결과 출력 : 지반 및 지보재의 변위, 응력, 및 변형률 등의 수치 또는 분포도, 소성영역 등

    의 출력

⑤ 종합평가 : 터널의 내공변위 및 지보재의 부재력에 근거한 터널안정성 평가 및 주변 구조물

    의 거동 평가

 

8.2.2 해석입력자료

(1) 해석에 필요한 입력자료는 지반특성치, 지반의 초기응력, 지하수위, 지보재특성치, 사용되는 보

    조공법재의 특성치 등이다.

(2) 지반특성치는 터널거동을 나타낼 수 있어야 한다.

(3) 지반의 초기응력은 터널거동에 큰 영향을 미치므로 현장에서 측정한 값, 경험식 또는 추정식

    으로부터 산정하여야 한다.

(4) 보조공법 중 지반보강을 목적으로 주입한 경우에는 보강된 지반특성치가 필요하다.

(5) 기계적 보강을 실시한 경우에는 각각의 재료를 지보재로 보고, 지보재의 특성치를 입력하거

    나, 보강지반으로 환산하여 보강된 지반특성치를 사용하여야 한다.

 

8.2.3 하중

(1) 해석에 사용되는 하중의 종류

① 지반의 초기응력과 지하수위에 의한 수압

② 필요 시 관련 외부하중을 고려할 수 있다.

 

(2) 하중 선정 시 고려사항

① 원지반의 초기응력은 지반의 단위중량, 터널심도, 측압계수 등을 고려하여 결정하여야 한다.

② 수압은 지하수위를 고려하여 결정하여야 한다.

③ 비배수형 터널의 경우에는 지하수위를 고정하여 정수압으로 한다.

④ 배수형 터널의 경우에는 지하수위의 변화를 고려하여 수압을 정하여야 한다.

⑤ 터널 상부에 구조물이나 도로 및 철도의 교통하중이 작용하는 경우에는 외부하중으로 고려

    하여야 한다.

⑥ 지형 및 지반 조건 등의 이유로 터널에 편압이 작용할 우려가 있는 경우에는 편압의 영향을

    고려하여야 한다.

⑦ 갱구부에 대하여는 지역적 특성, 터널 상부의 지층두께, 지형, 지반 조건 등에 따라 지진의

    영향이 예상되는 경우에는 이의 영향을 설계에 반영하여야 한다.

⑧ 장기간에 걸쳐 시간 의존적인 지반의 크리프(creep)현상이 예상되는 경우에는 크리프하중

    을 고려하여야 하며, 일시적인 지보인 경우에는 이를 고려하지 않아도 된다.

 

8.2.4 해석방법

(1) 수치해석적 방법, 이론해를 이용하는 방법, 경험적 방법 등이 있으므로 필요에 따라 적절한 방

    법을 선택하여 사용하여야 한다.

 

(2) 수치해석적 방법을 이용할 경우

① 공학적으로 공인되어 널리 사용되고 있는 방법이다.

② 대상 지반 및 설계 조건들을 적절히 모사할 수 있다.

③ 지반의 거동을 적절히 해석할 수 있는 기능을 보유한 해석 프로그램을 이용하여야 한다.

 

(3) 이론해를 이용하는 방법

① 계산이 간편하여 시간을 절약할 수 있다.

② 한정된 가정 조건하에서만 해석이 가능한 단점이 있다.

③ 수치해석, 계측 결과 등의 설계, 시공사례의 분석을 통하여 유사한 결과를 보일 경우에 한

    하여 사용하는 것을 원칙으로 한다.

 

8.2.5 해석 결과의 평가

(1) 해석 결과는 다음과 같은 적절한 평가를 거쳐 설계에 반영하여야 한다.

① 터널의 안정성 평가

② 유사터널의 계측 결과와 검증 평가

③ 인접 구조물과 상호 영향 평가

 

(2) 터널은 굴착 단계별로 터널주변의 지반 및 지보재에 대한 응력, 변위, 발생 소성영역 등을 검

    토하여 구조적인 안정성을 평가하여야 한다.

(3) 해석 결과는 유사터널의 응력 및 내공변위, 지표침하, 지중변위 등의 계측 결과와 비교ㆍ검증

    하여 평가하여야 한다.

(4) 터널굴착의 영향범위 내에 위치한 인접 구조물에 대하여는 영향 정도와 상호 안전성을 평가하

    여야 한다.

 

8.3 터널의 내진해석1)

8.3.1 기본방향

(1) 굴착하여 시공하는 터널은 터널구조물 전체가 견고한 지반에 둘러쌓여 있어 지진에 대한 영향

    을 적게 받는다.

(2) 비개착 터널에 대해서는 내진설계를 수행하지 않는 것을 원칙으로 한다.

 

8.3.2 내진설계 대상 구조물

(1) 개착하여 시공하는 개착부

(2) 토피가 작고 지반이 연약하거나 편토압이 발생하는 갱구부

(3) 단층대 등 활동성 지각운동이 예상되는 터널부

 

8.3.3 내진해석방법

(1) 터널에 대한 내진설계 방법은 응답변위법을 우선으로 하고 필요에 따라 동적해석법을 수행한다.

(2) 터널은 내공부를 포함한 단위체적중량이 주변지반의 단위체적중량에 비교하여 일반적으로 가

    벼우므로 주변지반에 발생하는 변위, 변형 등이 중요하게 되어 응답변위법을 적용한다.

(3) 다만 구조물 형상 및 지형․지질의 급변화로 지진시 지반의 거동이 복잡한 경우는 구조물 및 주

    변지반을 모델링하여 해석하는 동적해석법을 적용한다.

(4) 내진해석을 위한 지반운동은 지형 및 지반조건과 공간적 변화특성(터널의 길이방향과 횡방향

    의 지반운동 영향)을 고려해야 한다.

(5) 내진검토를 위하여 필요한 경우 동적지반정수 산정을 위하여 설계목적에 부합되도록 실내시험

    이나 물리검층 등을 시행하도록 한다.

    1) 터널내 내진설계 적용방안 수립, 설계처-3023, 2006.11.22

 

 

 

제 9 장 갱구의 설계

 

 

9.1 개 요

 

9.1.1 갱구설계 일반

(1) 갱구의 설계란 터널의 갱구부, 갱문 및 그 전후 도로 구간의 일부 설계를 총괄한 것이다.

(2) 터널은 특수한 도로 구조물이므로 교통흐름의 연속성에 영향을 주지 않도록 해야 한다.

(3) 자연 경관과 갱문과의 조화를 도모하고 주행 차량을 적절하게 유도하여 주행성, 안전성 확보

    에 힘쓰도록 한다.

(4) 갱구부는 갱안의 터널 일반부와는 달리 문제가 생겼을 때는 그 문제가 연속적으로 진행되어

    범위도 넓게 될 가능성이 있다는 것을 염두에 두어야 한다.

(5) 갱구부의 설계 조건을 사전에 정확히 예측하고 그 결과를 설계에 반영 한다.

(6) 사회적인 조건이 터널의 시공이 이들에 미치는 영향을 파악하고 특수한 시공법의 채택, 대상

    구조물의 보강 등 필요에 따라서는 환경 보전상의 대책을 고려하여야 한다.

(7) 부득이하게 안정성이 염려되는 원지반에 갱구를 만들때는 원지반을 우선 안정시킬 수 있도록

    하여야 한다.

(8) 굴착에 의해 원지반을 이완시켜 구조체로서의 재료 강도를 손상시키는 것은 될수록 피해야 한다.

(9) 예측하지 못한 현상의 발생에 대해 정확한 대책을 강구할 수 있도록 갱구부 관측 체제를 충분

    히 해두어야 한다.

(10) 갱구의 설계에는 터널의 규모에 따라서 유지 관리용의 제반 시설을 고려해야 한다.

 

9.1.2 도로 일반부와의 접속

(1) 일반적으로 터널의 길어깨폭은 경제적인 이유로 도로 일반부의 길어깨폭에 비하여 축소 되고

    있다.

(2) 급격한 길어깨폭의 변화는 운전자에 주는 심리적 압박감을 증가시켜 교통흐름 의 연속성에 영

    향을 주게 되므로 될수록 터널 내에 진입을 원활하게 할 수 있도록 터널과 밖의 도로에 접속

    하는 밝은 부분 사이에 적당한 길이의 접속 구간을 만들어야 한다.

(3) 접속 구간의 설계는 원칙적으로 밝은 부분과 같이 하되 접속하는 밝은 부분의 도로 구조물과

    의 위치 관계에 따라 소정의 접속 구간 길이를 정하여야 한다.

(4) 연결부의 접속은 보편적으로 가드레일이나 연석으로 한다.(<그림 9.1.1> 참조)

(5) 가드 레일은 제설 등의 유지 관리상의 편의를 위하여 설치와 제거가 가능한 구조로 하여야

    한다. 이 공간은 차량 점검시 주차 공간으로 이용할 수가 있다.

(6) 조명 및 차량 주행성의 관점에서 터널 갱문의 모양을 확장하고 위에서 언급한 접속 구간을 터

    널 안으로 연장하는 것도 하나의 방법이며, 현지 조건에 적합하고 합리적인 설계가 필요하다.

 

<그림 9.1.1> 가드 레일에 의한 길어깨 접속의 예

 

(7) 터널 갱문 접속 방안1)

① 터널 입구부 도로폭원 감소에 따른 터널갱문 충돌사고 예방, 갱문 미관 등을 고려하여 다음

    과 같이 접속한다.

 

② 터널갱문 접속방안

구 분 내 용 비 고

접속방안

1. 터널 확폭

2. 갱문 하부단면 연장

3. 공동구 벽체 연장

4. 가드레일 설치

( )는 접속설치율 기

준(1:30) 적용 곤란시

접속설치율 1 : 30 (최소 1 : 20)

접속연장 20m (13m)

 

③ 터널갱문 접속방안별 적용구간

접속방안 적용구간

터널 확폭

- 벨마우스, 버드빅형 갱문형식

- 풍화암 이상 양호한 지반

갱문 하부단면 연장

- 벨마우스, 버드빅형 갱문형식

- 하부지반 불량 등으로 터널 확폭 적용 곤란시

공동구 벽체 연장

- 면벽형 갱문형식

- 땅깎기(땅깎기+흙쌓기) 구간

가드레일 설치

- 면벽형 갱문형식

- 흙쌓기 구간(피암터널 등)

 

 

9.2 갱구부의 설계

 

9.2.1 갱구부 설계시 검토사항

(1) 갱구의 위치

(2) 갱구부로 시공되는 범위

(3) 갱구 설치 방법

    1) 터널갱문 접속방안 검토(설계처-1112, 2008.04.12)

(4) 갱구부의 지보 구조와 보조 공법

(5) 갱구 사면의 안정과 필요한 사면 안정 공법

(6) 기상 재해의 가능성과 필요한 대책 공법

(7) 지표면 침하 등 갱구 주변의 구조물에 미치는 영향

 

9.2.2 갱구의 범위

(1) 터널 시공이 사면이나 지표면에 영향을 미치는 범위를 갱구부라 칭한다.

(2) 설계의 합리화, 단순화를 위해 다음과 같이 정의한다. (<그림 9.2.1> 참조)

 

계획면

갱문

구조물

갱구부(1~2D) 터널일반부

1.5D

토피고 3~5m

NATM 터널시점

 

<그림 9.2.1> 표준적인 갱구부의 범위

 

① 보통의 갱구부는 갱문 배면에서 갱내부 주변 지반아치의 형성이 가능한 1~2D(D는 굴착폭)

    정도의 토피가 확보되는 범위로 한다.

② 원지반 조건이 양호한 암석일 때와 홍적층 지대와 같이 지형 경사가 완만할 때에는 각 터널

    의 원지반 조건을 고려하여 별도로 그 범위 를 정한다.

 

9.2.3 갱구와 지형의 위치관계

 

(1) 지형과 터널 중심 축선과는 대체로 <그림 9.2.2>과 같은 위치 관계가 고려되어야 한다.

① 비탈면 직교형

② 비탈면 경사교차형

③ 비탈면 평행형

④ 밑뿌리 진입형

⑤ 골짜기 진입형

 

<그림 9.2.2> 터널 중심 축선과 지형과의 관계

 

(2) 일반적인 특성

① 비탈면 직교형

 

가. 가장 이상적인 터널 축선과 비탈면의 위치 관계이다.

나. 비탈면 중간에 갱구가 계획될 경우는 시공상의 특별한 고려가 필요하다.

 

② 비탈면 경사 교차형

 

가. 터널 축선이 비스듬하게 진입되므로 비대칭의 절취 비탈면이나 갱문이 되는 경우가 있다.

나. 유동 암반인 경우는 편압이 작용하는 경우가 있으므로 편압에 대한 검토가 필요하게 된다.

 

③ 비탈면 평행형

 

가. 경사 교차가 극단적일 때이며 긴 구간에 걸쳐 골짜기 쪽의 토피가 극단적으로 얇아질 때

    가 있어 편압에 대해 특별한 배려가 필요하게 된다.

나. 문제가 생길 때가 많아 될수록 피해야 할 위치 관계이다.

 

④ 골짜기 진입형

가. 일반적으로 애추의 미고결 퇴적층이 두텁게 분포하고 지하수위가 높을 때가 많다.

나. 또한 토사류, 눈사태 등의 자연 재해가 발생하기 쉬운 위치 관계이다.

 

9.2.4 갱구 위치 및 갱구 연결

(1) 터널 축선과 비탈면의 등고선이 직교하기 어려운 경우에도 60° 이상의 교차 각도로 하는 것

    이 바람직하다.

(2) 가설, 공사용 도로의 설비계획을 충분히 감안하고 늪이나 계곡, 강과 평면적으로 교차하는 것

    은 적극 피해야 하다.

(3) 갱구는 갱구 비탈면의 안정도, 지내력, 터널 축선과 비탈면과의 관계, 시공법을 충분히 검토한

    후 적절한 설계를 해야 한다.

(4) 갱구 설치시 일반적으로 땅깎기가 발생되므로 갱구 비탈면에 미치는 영향, 주변 경관과의 조

    화, 갱구부의 시공법 등을 고려하여 적당히 토피를 확보한다. (<그림 9.2.1> 참조).

(5) 터널 길이 감소를 위해 갱구를 산 중앙으로 설치하는 것은 경관과의 부조화, 차량 주행에 지

    장을 초래할 염려가 있다.

(6) 깎기 경사는 갱구 설치부의 시공성을 원지반 조건에 따르나 급경사로 하는 것이 바람직 하다.

(7) 갱구부 비탈면이 양호한 암질이고 적당한 비탈면 경사로 놓여 있을 때는 그 비탈면에 직접 갱

    구를 만들 수가 있다.

(8) 공사중의 비탈면 안정을 위해 사용되는 보조 공법에 대한 설계 방법은 아직 확립된 것이 아니

    며, 과거의 유사 사례를 참고로 하여 경험적인 방법에 의해 설계되고 있으므로 신중한 선택이

    필요하다.

(9) 환경친화적인 터널 갱구부 설계기준2)

 

① 터널 갱구의 설치위치

 

가. 최소토피고 3∼5m에서 1D 범위내에서 검토 · 적용 한다.

나. 개착터널 구간의 복토를 자연지형에 연속되게 수립한다.

 

2) 환경친화적인 고속도로 건설을 위한 터널갱구부 설계기준 검토(기술환 13304-3, 2002.01.14)

    다. 사회적 여건을 고려한 설계시 특수한 지형 · 지질 조건은 예외로 한다.

② 시공시 공사비 절감을 위한 갱구위치의 임의 조정은 지양한다.

③ 시공전 실지형에 맞는 사전조사 및 검토를 의무화 한다.

④ 환경성 강화를 위한 실천적인 노력을 기울인다.

 

9.2.5 지보 구조

(1) 갱구부 설계시 갱속의 터널 일반부와는 달리 될수록 강한 지보 구조로 설치하는 것을 기본으

    로 하여 설계한다.

① 갱구부는 토피가 적고, 적당한 지반아치가 형성되기 힘들다.

② 원지반이 갖는 강도를 효과적으로 이용하기가 힘들다.

③ 전 토피 하중이 토압으로 지보공이나 라이닝에 작용할 때도 있으며, 작용토압의 벡터는 터

    널 축방향과 횡단 방향에 월등하나 일정치가 않다.

④ 간혹 지진 피해가 발생할 때가 있다.

 

(2) 터널의 지보 구조

① 각 터널의 원지반 조건, 시공법, 시공순서, 지보의 목적을 고려해야 한다.

② 숏크리트, 록볼트, 강지보재를 단독 혹은 병합하여 설계하는 것이 일반적이다.

 

(3) 각 터널의 갱구 특성에 맞추어서 적절한 보조 공법을 사용하여 설계하는 것을 원칙으로 한다.

(4) 훠폴링의 재질과 공법의 결정은 현지 조건에 적합한 것으로 해야 하며 시험 시공을 실시한 후

    결정하는 것이 바람직하다.

(5) 갱구부의 콘크리트 라이닝은 철근 콘크리트 구조로 하여야 한다.

(6) 갱구부 연결부 방수는 철저히 하도록 한다.

(7) 강지보재는 지보공 상호간의 타이로드, 간격 고정 이음재로 견고하게 연결한 구조로 하여야 한다.

(8) 갱구부 지보 구조 설계시 예상되는 문제점과 보조 공법

 

[표 9.2.1] 갱구부 지보 구조 설계시 예상되는 문제점과 보조 공법

 

9.2.6 갱구부 콘크리트 라이닝 보강3)

(1) 갱구부의 특성

① 3차원적인 복잡한 응력상태를 가진다.

② 터널 거동은 지반조건, 지질구조, 지하수 등 원지반 내부의 조건 외에도 지형, 기상 등의 외

    적조건에 의해서도 많은 영향을 받게 된다.

③ 콘크리트라이닝 에 적절한 철근 보강이 필요하다.

 

(2) 하중

① 콘크리트 자중, 온도하중, 지반이완하중에 의한 조합을 고려하여 보강한다.

② 지하수가 지반내에 많은 경우는 잔류수압을 추가로 고려하여 보강한다.

 

(3) 보강구간(2차로 터널)

① 지반아치 형성이 가능한 2D의 토피가 확보되는 범위로 한다.

② 기상 등 외적조건에 대한 영향을 고려하여 최소 18m로 한다.

 

(4) 보강구간의 조정

① 3차로 이상의 터널이나 지반조사 결과 필요시 보강구간을 조정할 수 있다.

② 시공시는 현장여건과 설계를 비교하여 검토결과를 적용한다.

 

 

9.3 갱문의 설계

 

9.3.1 갱문 일반 사항

(1) 갱문의 설계에서는 원지반 조건, 주변 경관과의 조화, 차량 주행에 주는 영향, 유지 관리상의

    편의를 고려하여 갱문의 위치, 형식, 구조를 정한다.

(2) 갱문 배면에는 개통 후 낙석, 눈사태 등의 재해를 미연에 방지할 수 있는 대책을 필요에 따라

    고려해야 한다.

(3) 주변 경관과의 조화, 차량 주행에 주는 영향을 고려하고 갱구 설치 비탈면을 필요에 따라 수

    정하는 것이 좋다.

(4) 자연 비탈면으로부터 본선으로 빗물이 들어오는 것을 막기 위해 적절한 배수 공법도 설계해야

    한다.

 

9.3.2 갱문의 위치

(1) 개통 후의 자연 기상재해와의 관계를 고려하여 갱문의 위치를 결정한다.

(2) 산허리 깊숙히 선정하는 것은 공사 진행이 매우 곤란하며, 장래 유지 관리에 도 많은 노력을

    요하게 되므로 가급적 피하는 게 좋다.

(3) 갱문 위치 결정시 고려사항

① 지형의 횡단면과 터널 축선의 관계, 편압 발생 여부

② 늪이나 시냇물과의 교차 여부

    3) 터널 갱구부 라이닝 콘크리트 철근보강(안)(설계설 13201-612, 2001.11.26)

③ 교량 구조물 등과의 근접

④ 갱구 부근에 계획된 장래의 유지관리시설의 배치

⑤ 인접한 도로와 건물 등의 영향, 갱문에 연결되는 교량과의 위치 관계

⑥ 시공에 있어서 불안정한 경우가 많으므로 시공방법

⑦ 시공시나 시공 완료후에 작용하는 토압, 상재 하중, 지진 등의 영향

 

9.3.3 갱문의 형식

(1) 중력형 : 비교적 경사가 급한 지형에 많이 적용

(2) 면벽형 : 면벽에 작용하는 외력은 터널 축방향의 토압과 같으므로 흙막이 벽으로 설계

(3) 돌출형 : 갱구의 지형, 지질, 기상 등에 따라 갱의 라이닝을 채택하고 갱문 옹벽을 설치하지

    않은 구조

 

[표 9.3.1] 갱문의 종류와 특징

 

구 분 중력 옹벽형 원통절개형

종 류 중력형, 면벽형 돌출형

장 점

∙ 시공이 용이 ∙ 상부 되메우기가 불필요 ∙ 지표수에 대한 배수 처리가 용이

∙ 자연스런 접속 유도 가능 ∙ 운전자에게 안정감을 준다. ∙ 주변 지형과 조화, 미관이 수려

단 점

∙ 운전자에게 위압감을 줌 ∙ 주변 경관과의 조화를 이루기 어려움 ∙ 정면 벽의 휘도 저하 고려

∙ 갱구부 개착 터널 길이가 길다. ∙ 갱구부 터널 상부에 성토 필요 ∙ 터널상부 지표수 배수 처리 필요

적용

지형

∙ 횡단상 편측으로 경사진 경우 ∙ 배면 배수 처리가 용이한 지형 ∙ 갱문이 암층에 위치한 경우 ∙ 갱구부 지형이 종단상 급경사인 경우

∙ 편측 경사가 없는 경우 ∙ 갱문 전면 절토가 적어 개착 터널 설치후 자연

스럽게 조화를 이룰 수 있는 지형

 

9.3.4 갱문의 형식 선정4)

(1) 갱문 형식 선정

① 갱구 상단 자연지형 경사면의 완급이 갱문 주위의 배수기능, 낙석․산사태 등의 발생 가능성

    및 자연지형과의 조화 등 갱문부 설계의 주된 요인이 된다.

② 갱구부 지형 여건을 기초로 갱문부 설계기준을 검토한다.

③ 점차 강화되는 환경보호정책 방향에 부응하고 갱구부 사면의 안정성 확보를 위해 갱구 상단

    부 토피가 3∼5m정도 확보되는 지점에 갱구 형성을 표준으로 설계한다.

④ 갱구부의 토질여건상 토피 5m 이내에서 갱구 형성이 어려울 경우는 토사부 등 일정구간을

    지반보강 후 별도 굴착 계획하는 등 검토 결과에 따라 설계하도록 한다.

⑤ 갱문은 지형 여건에 따라 다음의 흐름도와 같이 검토한 후 형식을 선정한다.

    4) 터널 갱문형식 다양화 방안 검토(설계처-2323, 2008.09.02)

 

노 선 확 정

터널 설계기준 검토

현장답사 및 주변 현황파악

지형조건 고려

갱문이 골짜기 지형에

위치하는가?

골짜기 진입형

터널 갱문위치가

입구부인가?

주변 지형조건이 확폭형

갱문적용에 적정한가?

확 폭 형

주변 지형조건이 확폭형

갱문적용에 적정한가?

갱문이 골짜기 지형에

직교하는가?

경사면 직교형

터널 갱문위치가

입구부인가?

자연사면 경사도가

30 이상인가?

확폭형 Bird Beak형 확폭형 Bell Mouth 변형 Bird Beak형 Bell Mouth 변형

Arch 면벽형

Arch 면벽형+재질개선

경사면 교차형 및 평행형

Arch 면벽형

갱문이 골짜기 지형에

위치하는가?

주변 지형조건이 확폭형

갱문적용에 적정한가?

확 폭 형

갱구부가 편토압

지형에 위치하는가?

자연사면 경사도가

30 이상인가?

장기시속형 낙석발생 위험성에

노출되어 있는가?

주변 지형조건이 확폭형

Arch 면벽형+피암터널+Arch 면벽형 재질개선

Bird Beak형

Bell Mouth 변형

 

<그림 9.3.1> 터널 갱문 설계 흐름도

 

(2) 지형여건을 고려한 갱문형식

① 경사면 직교형 갱문의 형식

 

[표 9.3.2] 경사면 직교형 갱문의 형식 선정

 

갱문형식 터널갱문의 위치 자연사면의 경사도

확폭형 Bird Beak 형 입구부에 위치하는 경우 30。 이상

확폭형 Bell Mouth 형 입구부에 위치하는 경우 30。 미만

Bird Beak 형 출구부에 위치하는 경우 30。 이상

Bell Mouth 형 출구부에 위치하는 경우 30。 미만

 

② 골짜기 진입형 갱문의 형식

 

[표 9.3.3] 골짜기 진입형 갱문의 형식 선정

 

갱문형식 터널갱문의 위치 자연사면의 경사도

확폭형 입구부에 위치하는 경우 지형조건이 확폭형 갱문 설치에 적합한 경우

Arch 면벽형 + 재질개선 입구부에 위치하는 경우 지형조건이 확폭형 갱문 설치에 적합하지 않은 경우

Arch 면벽형 출구부에 위치하는 경우 -

※ 확폭형 갱문 적용시는 경사면 직교형 갱문과 동일한 방법으로 검토 적용한다.

 

③ 경사면 교차형 및 평행형 갱문의 형식

 

[표 9.3.4] 경사면 교차형 및 평행형 갱문의 형식 선정

 

갱문형식 터널갱문의 위치 자연사면의 경사도

확폭형 입구부에 위치하는 경우 지형조건이 확폭형 갱문 설치에 적합한 경우

피암터널 + Arch면벽형 입구부에 위치하는 경우

지형조건이 장기지속적 낙석발생 위험지역에 노출된

경우

Arch면벽형 + 피암터널 입구부에 위치하는 경우

지형조건이 장기지속적 낙석발생 위험지역에

노출되지 않은 경우

Arch 면벽형 출구부에 위치하는 경우

자연경사도가 30。 이상 이면서 편토압 지형에

위치하는 경우

Bell Mouth 변형 출구부에 위치하는 경우 자연경사도가 30。 미만

Bird Beak형 출구부에 위치하는 경우

자연경사도가 30。 이상 이면서 편토압 영향이

없는 경우

 

※ 확폭형 갱문 적용시는 경사면 직교형 갱문과 동일한 방법으로 검토 적용한다.

 

(3) 지질조건을 고려한 갱문형식 선정5)

① 기존의 갱문 형식은 터널 갱구 깎기부 비탈면의 지질불량으로 인한 붕괴 발생 등 안정성 저

    하 요인은 감안되지 않은 상태로 단순히 갱문부 상단의 자연지형 등을 고려한 형식으로 선

    정하고 있다.

② 터널 갱문형식 변경시 터널 갱구 절토사면의 지질상태, 지하수, 용수 등 전반적인 상태를

    감안한 형식 선정 필요

 

(4) 갱문 형식 다양화6)

① 터널 갱문의 형식은 지형특성, 노선 연계성을 고려하여 선정한다.

② 터널과 경사면 교차 조건에 따라 경사면 직교형, 경사면 경사교차형, 경사면 평행형, 골짜기

    진입형의 4가지 Type으로 분류한다.

③ 적용빈도가 높은 면벽형 갱문에 대하여는 다양한 형태의 벽면 재질을 적용하여 미관을 증진

    시키고 주변 자연과의 조화로 진입시 중압감을 해소하도록 한다.

 

5) 터널 갱문 개선(안) 세부시행방안(건설계획처-3253, 2006.09.14)

 

6) 터널 갱문 형식 다양화 방안 검토(설계처-2323, 2008.09.02)

④ 터널 입구부의 학폭형 갱문은 9.3.7절의 (7) 터널 갱문 접속방안 내용에 의거 적용한다.

⑤ 터널 출구부 직광위험 대책

가. 직광 영향이 많은 동-서축 노선은 순응시설, 표지판 설치 등의 근본적인 대책을 수립한다.

나. 기타 노선에 대하여는 직광영향이 많을 것으로 예상되는 시간대 분석을 통해 입구측 전

    광표지판에 관련 문구 표출 등 대안을 수립한다.

 

9.3.5 일반형 갱문의 형식 선정시 고려사항

(1) Bell Mouth 변형식 갱문

① 지형여건 분석

가. 갱구 상단의 자연경사면이 완만한 경우로 자연사면의 경사도가 30° 미만으로 비교적 완만

나. 강우시 유속이 느리고 산사태, 낙석발생시 붕괴 토석의 에너지가 비교적 약함

다. 도로의 종단 선형상 일정구간 절취후 갱구에 접속

 

<그림 9.3.2> 표준적인 완만한 경사지형의 예

 

② 갱문부 설계

가. 갱문은 터널 측벽부의 되메우기 및 자연지형과의 조화를 위하여 단면을 45° 내외로 절

    단한 형태로 한다.

나. 단면 절단부를 나팔형태로 추가연장 처리한다.

다. 나팔의 형태

 

(가) 라이닝 내부 천정부에서 높이 1.5m, 수평길이 3m의 경사로 처리

(나) 측벽 밑단에서 연직으로 높이 0.9m가 되도록 부드럽게 변하는 변화 벌림으로 처리

 

라. 터널 라이닝 Con'c 외측상단은 복토 끝 지점부터 노출처리하고 측벽부만 되메움을 실시한다.

마. 갱구상단 막장 절취부

 

(가) 표준성토구배(1:1.5∼1.8)의 경사면으로 복토

(나) 하단부에서 4m 높이 까지는 1:1.3 구배로 돌붙임 시행 또는 옹벽을 설치함으로써 개

    착터널 내민부 연장 적정 조정(개착터널부 지반조건 고려)

바. 터널부와 일반도로구간의 길어깨폭 변화구간에 대하여는 접속설치율 1/10을 적용하여

    접속처리(가드레일 또는 옹벽설치)

 

③ 접속옹벽, 측구, 되메우기

가. 접속옹벽

(가) 옹벽은 노면으로부터 0.9m 높이로 설치

(나) 나팔처리한 라이닝 단면과 연결하여 적정연장 설치

(다) 길어깨 폭원 변화구간 접속설치율 1/10 적용

 

나. 측구

(가) 옹벽 뒷면에 측구를 옹벽 상단에서 300㎜ 하단부에 측구상단과 일치하도록 설치

(나) 측구단면 규격은 U형측구를 표준으로 하되 배수유역 면적을 고려하여 규격 결정

 

다. 개착터널 라이닝 배면 되메우기

(가) 막장 절취부 복토 경사로 연결하여 계획

(나) 상세도는 별도 작성

 

<그림 9.3.3> Bell Mouth 변형식 갱문 조감도

 

(2) Bird Beak형 갱문

① 지형여건 분석

가. 갱구 상단의 자연경사면이 경사도가 30° 이상 급한 경우

나. 경사면이 급한 경우 강우시 유속이 빠르고 낙석․산사태 발생시 붕괴 토석의 에너지가 비

    교적 강함

다. 도로의 종단선형상 절취구간이 짧게 발생한 후 갱구에 접속

 

<그림 9.3.4> 표준적인 급한 경사지형의 예

 

② 갱문부 설계

가. 갱문형식

(가) 터널 상단 원지반의 낙석이나, 산사태․눈사태로부터 차도부를 보호하기 위하여 연직으

     로 단면을 절개한다.

(나) 단면 절단부를 나팔형태로 추가연장 처리한다.

 

나. 나팔의 형태

(가) 라이닝 천단부에서 높이 1.5m, 수평길이 5.0m의 경사로 처리한다.

(나) 측벽 하단부 끝단에서 수평으로 길이 0.9m가 되도록 부드럽게 변하는 변화 벌림으로

     처리한다.

 

다. 터널 라이닝 Con'c 외측상단은 복토 끝 지점부터 노출처리하고 측벽부는 되메움을 실시

     한다.

 

라. 갱구상단 막장 절취부

(가) 표준성토경사(1:1.5∼1.8) 경사면으로 복토한다.

(나) 하단부에서 4m 높이까지는 1:1.3 구배로 돌붙임 시행 또는 옹벽을 설치함으로써 개

    착터널 내민부 연장 적정 조정한다.(개착터널부 지반조건 고려)

 

마. 터널부와 일반도로구간의 길어깨폭 변화구간에 대하여는 접속설치율 1/10을 적용하여

    접속처리 한다.(가드레일 또는 옹벽설치)

 

③ 접속옹벽, 측구, 되메우기

가. 접속옹벽

(가) 터널 갱문부 전면에 옹벽설치시 노면으로부터 0.9m 높이로 설치한다.

(나) 나팔처리한 라이닝 단면과 연결하여 적정 연장 설치한다.

(다) 길어깨 폭원 변화구간 접속설치율 1/10 적용한다.

 

나. 측구

(가) 옹벽 뒷면에 측구를 옹벽 상단에서 300㎜ 하단부에 측구상단과 일치하도록 설치한다.

(나) 측구단면 규격은 U형측구를 표준으로 하되 배수유역 면적을 고려하여 규격 결정한다.

      다. 개착터널 라이닝 배면 되메우기는 막장 절취부 복토 경사로 연결한다.

 

<그림 9.3.5> Bird Beak 갱문 조감도

 

(3) Arch 면벽형 갱문

 

① 지형여건 분석

가. 갱구가 불가피하게 편토압 지형에 위치하는 경우

나. 기타 옹벽형 갱문구조가 유리한 지형인 경우

② 갱문부 설계

가. 갱구별 지형조건에 따라 안전성, 미관 및 경제성이 확보되도록 갱문형식을 설계에 적용

    한다.

나. 옹벽형 갱문구조가 미관 및 낙석․토사유출에 대한 대응측면에서 유리한 경우에는 갱구부

    측면 절취를 최소화할 수 있는 아치형(arch)을 적용한다.

 

③ Arch 면벽형 설계요소

가. 개착터널길이

(가) 중호우로 인한 토석유실 및 표면수에 대한 추가적인 안전성 확보측면을 고려하여

    7m를 표준으로 한다.

(나) 갱문상단부의 절토사면 높이, 토사층 두께, 암질 등을 감안하여 조정할 수 있다.

 

나. 갱문 파라펫트 높이

(가) 집중호우로 인한 토석붕괴․유실시 갱문 월류로 인한 교통차단예방 기능에 효과적인

     규격을 적용해야 한다.

(나) 일반적으로 중앙부 1.5m에서 측면부 1.0m 높이로 변하는 규격을 표준으로 한다.

 

다. 배수계획

(가) U형 측구를 원칙으로 하되 배수유역면적을 고려하여 규격을 결정한다

(나) 특별히 미관을 고려하여 배수관 매입형식을 선정시에는 충분한 배수용량을 확보해야 한다.

 

<그림 9.3.6> Arch 면벽형 갱문 조감도

 

9.3.6 확폭형 갱문형식7)

(1) 터널 입구부에 설치되는 갱문의 지형조건을 고려한 갱문 형식 선정시 확폭형 갱문을 채택하게

    되는 경우 다음의 [표 9.3.5 a, b]의 내용을 고려하여 계획한다.

(2) 설치되는 갱문의 개착터널부의 길이는 지반조건에 따라 20m 내외로 조절한다.

(3) 확폭부에 대하여는 콘크리트, 캐노피형식 등 적용 재질을 다양하게 계획한다.

 

[표 9.3.5 a] 확폭형 갱문 형식 비교

 

구 분 형식 1 : 돌출 마름모형 형식 2 : 돌출 원형 확폭

개요도

평면도

조감도

특 징

ㆍ미적효과를 고려한 형식

ㆍ주변지형과의 조화 양호

ㆍ적설지에 유리

ㆍ시공성 보통

ㆍ경제성 다소 불리

ㆍ일반적인 갱문의 형태

ㆍ주변지형과의 조화 양호

ㆍ적설지에 유리

ㆍ시공성 양호

ㆍ경제성 보통

7) 터널 갱문 형식 다양화 방안 검토(설계처-2323, 2008.09.02)

 

[표 9.3.5 b] 확폭형 갱문 형식 비교

 

구 분 형식 3 : 돌출확폭형식 1 형식 4 : 돌출확폭형식 2

개요도

평면도

조감도

특 징

ㆍ조형미를 고려한 돌출 확폭 갱문

   구조물형식

ㆍ주변지형과의 조화 양호

ㆍ적설지역에 유리

ㆍ시공성 다소 불리

ㆍ경제성 불리

ㆍ돌출 확폭갱문 구조물의 크기 최소

ㆍ주변지형과의 조화 양호

ㆍ구조물 상부가 가장 많이 Open되어있어

   적설지에는 다소 불리

ㆍ시공성이 다소 불리

ㆍ경제성 양호

 

9.3.7 갱문부 설계 세부 사항

(1) 갱구부의 조사8)

① 터널 갱구의 최적 위치선정 등 효율적인 터널설계를 위하여 시추조사 및 물리탐사 방법을

    조정한다.

② 시추조사 빈도 : 터널 입․출구부 각각2개소

③ 시추조사 심도

 

가. 계획고 하 2m까지

8) 터널갱문부 설계기준 보완 검토(건설술 10201-433, 2004.07.30)

 

나. 토사층 또는 연약층대 등이 존재시 풍화암층 또는 필요한 심도까지

④ 물리탐사 : 탄성파 탐사 (터널입․출구부), 전기 비저항탐사

 

(2) 낙석방지책 설치9)

① 터널 입・출구부 일반 절토부 구간보다 낙석에 의한 교통사고 위험성이 크며 낙석발생시에

    는 교통소통에 지장을 초래하게 된다.

② 낙석에 따른 문제점을 해소하기 위하여 낙석방지책을 설치한다.

가. 주행차량의 안전성 확보 및 유지관리 측면을 감안하여 면벽식 갱문의 경우 터널 입・출

    구부에 낙석방지책을 설치한다.

나. 돌출형 갱문의 경우는 토사유실을 방지토록 파라펫트를 설치한다.

 

(3) 임시비탈면10)

① 터널 갱구부 임시 비탈면

가. 토사 및 리핑암은 한계평형해석으로 안전성을 검토한다.

나. 발파암은 평사투영을 통한 한계평형해석으로 안정성 검토를 시행한다.

 

② 터널 갱구부 임시 비탈면의 안전율

가. 터널굴착, 라이닝설치 등의 공사기간 장기화 등을 고려한다.

나. 영구 비탈면의 안전율을 적용한다.

(건기시 : FS > 1.5, 우기시 : FS > 1.2)

 

③ 터널 갱구부 임시 비탈면 안정성 검토시

가. 비탈면 경사는 터널 갱구부 영구 비탈면 깎기 최소화(터널 갱문부 설계기준, 설계

    도10201-70, ’03.3.14), 터널굴착 및 경제성 등을 고려 1:0.3∼1:0.5를 적용한다.

나. 안정성을 만족하지 못할 경우 지질조건 등을 고려하여 비탈면을 보강한 다.(록볼트, soil

     nailing 등)

④ 터널 갱구부 임시 비탈면의 장기간 노출 등에 따른 안정성을 확보를 위하여 표면보호공법

    (숏크리트+와어매쉬 등)을 적용한다.

⑤ 터널 갱구부 임시 비탈면 보강방안

 

구 분 보 강 방 안

안정성

검토

- 토사 및 리핑암 : 한계평형해석

- 발파암 : 평사투영을 통한 한계평형해석

경 사 1:0.3∼1:0.5

보 강

공 법

- 안정성 검토를 통하여 기준안전율 미달시 비탈면 보강

- 표면보호공법 적용

 

※ 숏크리트(t=100㎜)+와이어매쉬(∅4.8)

 

(4) 갱문부 가시설은 시공이 수월하고 경제적인 Wire mesh+숏크리트 타설에 의한 방법으로 한다. 11)

9) 터널 입출구부 낙석 방지책 설치 검토(설계일 16210-939, 1997.12.17)

10) 터널 갱구부 임시 비탈면 보강방안 검토(설계처 구조설계팀, 2007.12.06)

11) 터널 갱문부 가시설 시공방안 검토(건설관 10105-129, 2003.12.29)

 

(5) 옹벽 뒷채움재12)

① 터널 갱구부 옹벽 뒷채움부는 Drain Board를 옹벽 배면에 설치한다.

② 하단부에 지하배수를 위하여 선택층재를 사용한 맹암거를 설치하고 뒷채움부는 양질의 토사

    를 적용한다.

 

(6) 갱문 날개옹벽 온도철근13)

① 터널 갱구부에 설치되는 콘크리트 면벽식 갱문 및 날개옹벽은 대부분이 깎기 지역에 설치되

    는 사면안정보다 갱구 전면부 토공처리 및 갱구사면 배수처리를 위해 설치되는 중력식 옹벽이다.

② 자중에 의해 안정을 확보하고 있으므로 면벽식 갱문 및 날개옹벽의 철근은 설치하지 않는다.

③ 날개옹벽 부위의 건조수축이나 온도하중에 의한 균열은 6.0m 이하의 간격으로 수축줄눈을

    설치하여 균열을 유도한다.

④ 갱문 및 날개옹벽에 외력이 작용하는 경우는 별도의 구조 검토후 철근배근 여부를 판단한다.

 

(7) 터널 갱문 접속방안14)

① 터널 전,후구간의 도로 횡단은 길어깨 폭원은 3.0m로 하며 다이크+전석쌓기로 마감한다.

 

<그림 9.3.7> 터널 전,후구간 도로횡단 구성

 

② 터널 입구부 도로 폭원 감소에 따른 터널갱문 충돌사고 예방, 갱문의 미관 등을 고려하여

    터널 입구부의 갱문 접속은 다음과 같이 한다.

 

구 분 접 속 방 안 비 고

접속방안

1. 터널 확폭

2. 갱문 하부단면 연장

3. 공동구 벽체 연장

4. 가드레일 설치

접속설치율 1 : 30 (최소 1 : 20)

접속연장 20m (13m)

( ) : 교량 인접 등으로 접속설치율 기준(1:30) 적용 곤란시

12) 터널 입출구부 옹벽 뒷채움재 개선(설계일 15212-1675, 1998.11.28)

13) 터널면벽식갱문 날개옹벽 온도철근 적용방안 검토(설계설 13201-150, 2001.03.17)

14) 터널갱문 접속방안 검토(설계처-1112, 2008.04.22)

 

③ 터널 갱문 접속 방안별 적용 구간

 

접속방안 적용구간

1. 터널 확폭

- 벨마우스, 버드빅형 갱문형식

- 풍화암 이상 양호한 지반

2. 갱문 하부단면 연장

- 벨마우스, 버드빅형 갱문형식

- 하부지반 불량 등으로 터널 확폭 적용 곤란시

3. 공동구 벽체 연장

- 면벽형 갱문형식

- 땅깎기(땅깎기+흙쌓기) 구간

4. 가드레일 설치

- 면벽형 갱문형식

- 흙쌓기 구간(피암터널 등)

본 적용구간은 접속방안 적용시 참조하여 적용하며 현장 여건등을 고려하여 변경 가능하다.

 

④ 터널 전후구간의 길어깨는 터널 구간 길어깨 편경사(2%)의 원할한 접속을 위하여 편경사

변화구간(L=10m)를 설치한다.

 

10m

 

<그림 9.3.8> 터널 전후구간 편경사 변화

 

편경사 : 2%

터

널

부

제9장 갱구의 설계 | 6-9-19

편경사 : 4%

토

공

부

 

<그림 9.3.9> 터널 전후구간 표준 횡단(터널부/토공부)

 

(8) 터널 갱문 충돌 사고 예방을 위한 안전시설15)

① 터널 입구부 전방 300m 구간 주․추월측 길어깨에는 노면요철포장(Rumble Strips)을 적용한다.

② 터널 입구부 전방 100m 구간의 길가장자리 구역선은 돌출차선을 적용한다.

 

③ 포장그루빙(grooving)

가. 터널 입구부 150m 구간은 멜로디홈 및 종방향 C형 그루빙을 적용한다.

나. 소음 민원 예상지역의 멜로디 홈은 검토 후 적용한다.

다. 터널 줄구부는 종방향 C형 그루빙은 적용한다.

 

④ 터널 입구부 표지판 또는 내오염 도장을 이용한 갱문 도장을 한다.

⑤ 터널 입구부에는 방호벽 전면을 내오염 도장 처리한 PC 방호벽을 설치하며 방호벽 수급 곤

    란시 차량 충돌시험을 거쳐 합격한 방호시설을 적용한다.

⑥ 3등급 이상의 터널에는 사고발생시 차량 통행 제한을 위한 터널 진입 차단시설을 설치한다.

 

(9) 면벽 표면 마무리16)

① 일반적인 고속도로 터널의 면벽 표면마무리는 경제성 및 조도순응 측면에서 유리한 무늬거

    푸집에 의한 방법을 적용한다.

② 특별히 미관에 대한 고려가 필요한 터널인 경우에는 화강석 붙임 등의 별도의 표면마무리

    방법을 검토 후 적용한다.

③ 화강석을 갱문부 면벽에 부착시킬 때 앵커지지 방식을 적용한다.

 

 

9.4 개착터널부

 

9.4.1 개착터널의 정의

(1) 개착터널은 갱구부 및 터널중간 계곡부 개착부분이나, 터널과 터널사이의 연장이 짧아 터널로

    연장시키기 위해 지반을 굴착하고 구조물을 설치한 후 복개시키는 모든 터널을 말한다.

15) 터널 안전시설 설치기준 검토(설계처-250, 2008.01.30)

16) 터널면벽 표면마무리 적용기준 검토(설계도 10201-346, 2002.07)

 

(2) 설계시 자연조건, 사회적 조건, 경사의 안정, 편압, 기상재해의 가능성, 주변경관과의 조화 등

    을 고려하여야 한다.

(3) 개착터널부는 특별한 경우를 제외하고는 갱구부 설계에 준하여 설계를 한다.

(4) 개착터널은 터널 본체와 동일한 내공단면인 터널을 연속해서 설치하여야 한다.

(5) 완성후의 성토에 대한 상재하중, 토압 등의 하중을 고려하여야 한다.

(6) 아치 칼버트 구조의 일부가 지상에 노출시에는 온도변화, 건조수축, 지진의 영향 등을 받기 쉽

    기 때문에 필요에 따라 이를 고려하여 설계하여야 한다.

 

9.4.2 개착터널의 종류

(1) 돌출형 갱문에서의 개착터널

① 돌출형 갱문에서의 개착터널은 터널 본체와 동일한 내공단면의 아치칼버트가 터널 갱구부에

    연속해서 만들어진다.

② 완성 후에 성토에 의한 상재하중, 토압, 기타하중(적설하중 등)이 이 부분에 재하된다.

③ 따라서, 개착터널의 설계에서는 이들 하중을 고려해서 단면력, 지반의 지지력을 계산하여야 한다.

 

<그림 9.4.1> 돌출형 갱문에서의 개착터널

 

<그림 9.4.2> 해석 모델

 

(a) 일반도 (b) 배근 예

 

<그림 9.4.3> 돌출형 갱문에서의 개착터널 배근 예

 

(2) 면벽형 갱문에서의 개착터널

① 구조상 터널 본체에서 독립하여 외력에 저항하는 형식이다.

② 입체적 형상을 하고 있으므로 갱문 뒷면의 되메우기 흙에 대한 재하중과 주동토압이 작용했

    을 때 구조적으로 안정하여야 한다.

③ 또한 수직벽에 대해서도 외력에 대해 충분히 저항할 수 있는 단면으로 설계한다.

 

<그림 9.4.4> 면벽형 갱문에서의 개착터널

 

(3) 계곡부 통과시 개착터널

① 상부 토피고가 낮아 붕괴우려가 있는 경우 개착식 터널을 시공하는 경우가 있다.

② 이때 누수가 발생될 소지가 있으므로 누수방지 대책을 수립하여야 한다.

 

<그림 9.4.5> 계곡부 통과시 개착터널

 

(4) 인버트 설치17)18)

① 개착터널은 지반조건(점착력, 내부마찰각, 단위중량 등) 및 구조해석조건(토피고, 지반변형계

    수, 라이닝두께 등)에 따른 허용지지력 확보 유․무 등의 안정성을 검토한다.

② 개착 터널의 지반 안정성을 확보할 수 없을 경우

가. 시공성 및 경제성을 고려하여 인버트 설치, 라이닝 단면 변경, 지반개량공법 등으로 보강한다.

 

③ 개착터널 되메우기시 지형적으로 불가피하게 큰 편압이 발생하는 경우

가. 편압 하중을 고려한 개착터널 지반 안정성 검토후

나. 시공성 및 경제성을 고려하여 인버트 설치, 라이닝 단면 변경, 지반개량공법 등으로 보

    강한다.

 

9.4.3 하중산정

(1) 개착식 터널의 설계시 고려해야 할 하중

① 상재하중

가. 구조물 설치시 구조물의 고정하중을 상부에 분포시킨다.

나. 도로가 놓이는 경우에는 토피에 따른 노면활하중을 작용시켜 해석을 실시한다.

 

② 토피하중

가. 되메움에 의해 개착터널에 작용하는 하중을 말한다.

나. 토피고에 단위중량을 곱하여 계산한다.

 

③ 토 압

가. 굴착사면과 되메움되는 흙에 의해서 터널 측벽에 작용하는 하중을 말한다.

17) 개착터널 인버트 설치기준 검토(설계처-2161, 2005.07.26)

18) 개방형 터널인버트(Invert) 도입방안(기술심사처-2696, 2008.12.4)

 

나. 그 지점의 연직토압과 밀접한 관계가 있다.

④ 수 압

가. 일반적으로 배수조건을 양호하게 하는 경우에는 수압을 고려하지 않는다.

나. 개착터널의 배수형식에 따라 수압을 고려하는 경우에는 지하수위를 고려한다.

 

⑤ 자 중

가. 일반적으로 구조물에 의한 하중으로 자중을 구조해석시 프로그램 내에서 자동으로 고려한다.

 

⑥ 터널 내부의 하중

가. 터널 내부에 설치되는 시설물에 의한 하중을 말한다.

나. 제트팬(jet fan)과 같이 자중이 커서 개착구조물에 영향을 주는 경우에는 반드시 고려해야 한다.

 

⑦ 온도변화 및 건조수축

가. 터널 입출구에 설치되는 개착터널은 구조물 내외면의 온도차에 의해 발생하는 단면력 및

    건조수축의 영향에 의한 부정력을 고려해야 한다.

나. 계절별 온도하중은 일반적으로 부재 단면두께 700㎜를 기준으로 ±15℃~±10℃를 적용

    하고 내외면 온도차는 ±5℃가 발생된다.

다. 건조수축에 의한 변형율은 철근량에 따라 0.00015~0.00020에 대해 온도로 환산하면

    -15℃~-20℃를 적용한다

 

⑧ 지진하중

가. 지중구조물의 경우에는 지반과 일체로 거동하는 것으로 보아 지진하중을 고려하지 않는다.

나. 구조물이 커서 내부에 기둥이 놓이는 경우에만 별도의 해석이 요구된다.

 

⑨ 시공시하중

가. 되메움시 양측이 균형이 되도록 시공하여야 한다.

나. 부득이하게 편압이 발생하는 경우에는 이에 대한 고려가 필요하다.

 

9.4.4 구조 해석

(1) 단계별 시공에 따라 개착터널에 작용하는 하중을 고려한 구조검토를 수행한다.

(2) 지반공학적 모델에 의한 구조물 거동의 파악 및 구조공학적 모델에 의한 구조적 안정성 확보

    가 모두 요구된다.

(3) 개방형 인버트 설계사항

 

① 인버트 안정성 검토시 지점부 내․외측 저판을 점진적으로 연장시키면서 안정성 검토

② 인버트 적용시 지반반력과 침하량이 허용지지력 및 허용침하량을 만족하는 범위까지 철근

    콘크리트로 기초저판과 일체화되게 적용

 

(4) 개착터널 라이닝 상시 설계기준19)

① 하중조합 수평 토압 및 반수평 토압을 적용한다.([표 9.4.1] 참조)

② 개착터널(2차로) 철근콘크리트 라이닝 두께는 최소 500mm를 적용하며, 토피고 증가, 지반

    조건, 활하중, 수압 등으로 단면력 증가시 시공성, 경제성 등을 감안한 최적단면을 산정한다.

③ 철근량은 천장부, 측벽부, 바닥부로 분리 산정하고 시공성 등을 고려 간격 조정

 

[표 9.4.1]개착터널 라이닝 구조계산시 하중 조합

 

case1 comb.U1 =1.4(D+F+Hv)

case2 comb.U21 =1.2(D+F+(T1))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case3 comb.U22 =1.2(D+F+(T2))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case4 comb.U23 =1.2(D+F+(T3))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case5 comb.U24 =1.2(D+F+(T1+T2))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case6 comb.U25 =1.2(D+F+(T2+T3))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case7 comb.U26 =1.2(D+F+(T1+T3))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)

case8 comb.U27 =1.2(D+F+(T1+T2+T3))+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R) 최대값

case9 comb.U3 =1.2D+1.6(Lr or S or R)+(1.0L or 0.65W)

case10 comb.U4 =1.2D+1.3W+1.0L+0.5(Lr or S or R) case9 same

case11 comb.U5 =1.2D+1.0E+1.0L+0.2S case9 same

case12 comb.U61 =1.2(D+F+(T1)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case13 comb.U62 =1.2(D+F+(T2)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case14 comb.U63 =1.2(D+F+(T3)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case15 comb.U64 =1.2(D+F+(T1+T2)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case16 comb.U65 =1.2(D+F+(T2+T3)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case17 comb.U66 =1.2(D+F+(T1+T3)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case18 comb.U67 =1.2(D+F+(T1+T2+T3)+1.6(L+αH*Hv+Hh)+0.5(Lr or S or R)+0.8Hh 반토압적용

case19 comb.U7 =0.9D+1.3W+1.6(αH*Hv+Hh) case19 same

case20 comb.U8 =0.9D+1.0E+1.6(αH*Hv+Hh)

Load Unit Memo Load Unit Memo

D tonf Dead load S tonf Show

Hv m 수직이완하중 R tonf Rain

Hh m 수직이완하중 Lr tonf Live roof

T1 ℃ 계절별온도하중 W tonf Wind

T2 ℃ 내외면온도차 E tonf Earthquake

T3 ℃ 건조수축 L tonf Live

F tonf Flow h m 토피

19) 개착터널 라이닝 설계기준(상시) 개선(설계처-6035, 2009.12.4)

 

9.4.5 접속부 처리

 

(1) 접합부는 분리구조로 하고 조인트를 설치하여 구조물 손상을 방지하여야 한다.

(2) 방수쉬트는 NATM구간과 동일한 종류의 방수쉬트를 적용하는 것이 접합에 유리하다

(3) 종류가 다른 방수쉬트를 적용하는 경우 방수쉬트간 접합이 원활한 재료를 선정하여야 하며 방

    수쉬트 접합은 충분한 겹이음을 하여야 한다.

(4) 방수쉬트는 인장 파손을 막기 위해서는 신장율이 큰 것을 사용한다.

(5) 접합부에서는 누수를 대비하여 구조물 횡방향을 따라 도수로를 설치하도록 한다.

 

<그림 9.4.6> 구조물 접합부 방수쉬트 접합 및 도수로 설치 예

 

 

 

제 10 장 배수 및 방수공의 설계

 

 

10.1 설계일반

 

10.1.1 방수형식

(1) 방수형식은 지하수의 처리방법에 따라 배수형 방수형식과 비배수형 방수형식으로 구분할 수 있다.

 

10.1.2 배수형 터널

(1) 완전 배수형 : 터널부의 전 주면으로 배수를 허용하는 형식.

(2) 부분 배수형 : 터널 천장과 측벽에만 방수막을 설치하여 유입수를 한곳으로 유도하여 배수하는 형식.

(3) 외부 배수형 : 터널 내부 시설물이나 콘크리트라이닝을 보호하기 위하여 콘크리트라이닝 외부

    전체를 방수막으로 둘러싸고 터널 외부에 별도의 배수로를 설치하여 터널로 흘러들어오는 지

    하수를 차집하여 외부로 배수하는 형식.

 

10.1.3 비배수형 터널

(1) 비배수형 방수형식 터널은 배수 시스템을 설치하지 않고, 지하수가 터널 내부로 유입될 수 없

    도록 차단하는 방수형식을 말한다.

(2) 라이닝에 지하수위 조건에 따른 수압을 고려하여야 한다.

 

 

10.2 배수공

 

10.2.1 배수공 일반

(1) 터널에 작용하는 수압을 해소하기 위해 숏크리트를 통과한 유입수를 원활히 유도하여 배수 처

    리하여야 한다.

(2) 터널 배수공의 계획은 터널의 입지 조건,용수량, 종단 경사, 인버트의 유무를 충분히 고려하여

    배수공의 구조, 단면 규격 및 위치 등을 결정하여야 한다.

(3) 터널 배수공의 필요 기능,

① 터널의 내부 콘크리트 라이닝에 작용하는 수압의 완전한 해소

② 터널 내부로의 지하수 유입 최대한 억제

③ 터널 주변 지반의 용수는 집수관으로 유도 처리

 

(4) 배수요령

① 터널 하부에 집수관을 설치하고, 터널 측벽 하단에 유공관을 설치한다.

② 터널 주변의 암반 절리면을 따라 흐르는 지하수를 터널 하부 집수관을 통해 집수정으로 연결 처리한다.

③ 근본적으로 지하수가 터널에 작용하지 않도록 하여야 한다.

④ 종배수관 관경 설계시 배수량(예 2∼3㎥/㎞/min)을 산정한 후 배수에 필요한 최소 관경을

    유지하여야 한다.

 

10.2.2 배수공 세부사항

(1) 세립분이 함유된 지반

① 부직포의 막힘 현상 발생 가능성을 검토한다.

② 필요에 따라 부직포의 두께를 증가시키거나 드레인 보드를 사용한다.

 

(2) 터널 내 유입수의 처리

① 터널 사용 목적에 따라 적절히 처리되도록 하여야 한다.

② 중앙집수관 또는 측방배수관을 통하여 배수되는 것이 일반적이다.

 

(3) 배수재

① 적정한 필터 조건 및 내구성을 고려하여 배수재를 선정하여야 한다.

② 경우에 따라 방수막과 일체형으로 시공할 수 있다.

 

(4) 배수재를 통하여 집수된 지하수를 배수하는 측방배수관

① 직경 100㎜ 이상의 유공관을 사용하여야 한다.

② 측방배수관 설치로 라이닝의 구조적 안정성을 손상시키지 말아야 한다.

 

(5) 인버트의 중앙부 또는 측방에 설치하는 주배수관

① 콘크리트관, 아연도강관, THP관 등을 사용할 수 있다.

② 주배수관의 직경은 200㎜ 이상이 되어야 한다.

 

(6) 콘크리트라이닝에 누수가 발생할 경우에 대비하여 적절한 배수처리시설을 갖추도록 하여야 한다.

(7) 시공 중에도 유입되는 지하수를 배수할 수 있는 적절한 배수시설을 갖추도록 하여야 한다.

(8) 통수능력 저하를 고려하여 적정 거리로 배수 확인공 또는 맨홀을 설치하여 청소가 용이하도록

    하여야 한다.

(9) 갱구부 등 동결이 우려되는 경우에는 배수 시스템 동결 방지대책을 강구하여야 한다.

 

(10) 터널 종배수관 재질1)

① 터널내 배수관은 터널내 대형화재 사고발생시 유출된 기름에 의한 2차 발화에 의하여 유독

    가스가 발생되어 인명피해가 우려되므로 불연성 재질로 설계한다.

② 배수관 재질은 스파이럴 씸 닥트관으로 한다.

③ 설치되는 배수관은 연장 2,000m 이하인 터널은 배수관 규격을 ∅300로 적용한다.

 

(11) 맹암거 적용기준2)

① 터널 맹암거의 유공관은 공용 및 시공시 외압강도에 안정성을 확보할 수 있고 재질,개공율

    등의 품질기준에 만족하는 자재는 모두 사용 가능하다.

② 연장 1㎞이내의 2∼3차로 터널 : ∅150㎜ 유공관 맹암거 적용

1) 터널 종배수관 재질 개선 검토(설심이 13201-400, 1999.04.28)

2) 터널 맹암거규격 적용기준 검토(설계처-3076, 2007.10.31)

 

③ 기타 조건 터널의 경우 ∅200㎜ 유공관 맹암거 적용을 표준으로 한다.

④ 유공관은 시공시 실제 용․배수량에 따라 조정 할 수 있다.

 

ø100

250

250

CL 도로

C.T.C 10.0m

터널세척수 분리 Ditch

60

시 공 이 음

P.V.C PIPE ø50X200

유공관 ø150

배수구

필터콘크리트

고밀도파형폴리에틸렌 유공관

P.V.C PIPE ø100

C.T.C 10.0m

300

(t=0.4mm 씸간격 80mm 씸과 씸사이 골3개)

스파이어럴씸닥트 ø300

<그림 10.2.1> 터널 배수관 표준도

(12) 측방배수관은 시공성 및 경제성을 고려하여 고밀도 파형 폴리에틸렌관(high density

polyethylene)으로 적용한다.3)

 

(13) 배수시설 결빙방지 대책4)

① 터널내 찬외기 유입으로 터널 배수시설(종․황배수관)의 결빙 발생하여 배수기능을 상

    실하고 터널 벽체의 우수 및 노면결빙 등의 문제점 발생할 수 있다.

② 배수곤의 결빙을 방지하기 위하여 수정동결지수가 700℃ㆍ일 이상이고 터널방향 N50°E ~

    N45°W 인 터널에서 입구로부터 200m 구간에 단열재를 삽입시키거나 부착한다.

 

(14) 터널배수구용 Grating Cover는 430*480*75의 규격을 적용한다.5)

 

(15) 타일세척수 배수관로 체계 개선6)7)

① 디치(Ditch)를 통한 타일세척수 분리배수

② 공동구와 디치(Ditch)를 PVC Pipe(ϕ50㎜, 간격 10m)로 연결

③ 배수관로(PVC Pipe ϕ100㎜) 및 월류방지턱 미설치

④ 개선효과 및 관리방안

 

가. 공동구부 세척수 배수관로 및 월류방지턱 미설치에 따른 시공성 향상

나. 타일 세척 등으로 인한 오염물질 육안확인 및 유지관리(청소) 용이

다. 차로내 발생 노면수(노면유입 타일세척수 포함)를 터널 유입지하수와 분리 배수하여 수

질오염 예방가능

라. Ditch내 쌓이는 이물질 타일 청소시 제거 등 주기적인 유지관리 필요

 

3) 터널 측방배수관 재질 개선 검토(설계처-3417, 2005.03.08)

4) 터널내 배수시설 결빙방지대책 검토(설계처-3293, 2006.12.14)

5) Grating Cover 형식 및 규격 검토(설계일 13201-149, 2000.04.15)

6) 터널 타일세척수 배수체계 개선방안(설계처-3868, 2009.7.21)

7) 터널 타일세척수 배수체계 개선방안 보완사항 통보(설계처-1654, 2010.4.6)

 

10.2.3 터널유출수 종합 관리 대책8)

(1) 건설중 터널폐수처리 시설의 운영

① 터널페수처리시럴 유출수 발생원 단위 : 0.3 ㎥/㎞/min/tube

② 터널폐수처리시설 규모에 맞는 환경기술인 자격기준을 적용, 배치한다.

③ 터널폐수처리 시설 운용기간은 터널굴착 완료후 배출수의 수질기준이 만족시까지 운용한다.

 

④ pH 안정화 이전 터널폐수처리 시설 철거시 대책

가. 별도의 pH 저감시설 설치․운영 및 소요비용 설계반영하며 터널유출수 pH가 배출허용기

    준을 만족시까지 운영하도록 한다.

나. 필요시 지속적 pH 관리가 가능토록 유지관리 책임기관에 시설물 인계한다.

다. 설치규모는 우기철 실측 최대 터널유출수량을 기준으로 산정하며 설치위치는 교량하부를

    이용하고 부득이한 경우 별도 부지를 확보한다.

 

⑤ 설계․설치 및 유지관리 시 유의사항9)

가. 터널입출구 지형 및 중앙분리대 처리형식, 종단경사 등의 현장여건과 경제성을 감안한

    연결방안을 마련한다.

나. 유입지하수 pH 측정 등 유지관리의 효율성 등을 감안하여 타일세척수 처리시설 입구부

    에 By-Pass 기능 설치하도록 한다.

다. 터널입출구에 집수정을 설치하여 1차로 미세 침전물을 제거한 후 배수관을 이용하여 타

    일세척수 처리시설로 유도한다.

라. 타일세척수와 터널지하수 배수를 위한 집수정 설치시 단차로 인한 간섭이 발생하지 않도

    록 계획한다.

마. 겨울철 동파 방지를 위하여 동결심도 이하로 배수관 매설한다.

바. 집수정 및 배수관 규격은 터널유입지하수 등 배수용량, 유지관리를 감안하여 설치한다.

 

<그림 10.2.2> 터널공동구 타일세척수 배수관로 설치개념도

 

8) 터널유출수 종합관리 대책(건설환경실-2409, 2007.11.18)

9) 터널 타일세척수 배수체계 개선방안(설계처-3868, 2009.7.21)

 

<그림 10.2.3> 터널공동구 타일세척수 배수관로 설치 상세도

 

(2) 타일세척수 관리대책

① 공사중 터널유입지하수 pH기준(6.5∼8.5) 만족시 배수관로 연결방안

 

가. 공사중 터널유입지하수의 pH치를 지속적으로 모니터링하여 기준치를 만족할 경우, 현장

    여건을 감안하여 세척수처리시설을 통하지 않고 방류 가능하다.

나. 단, 유입지하수와 세척수처리시설간 연결관로(By-Pass 기능 포함) 설치 필요하다(․타일

    청소 이후, 유입지하수를 세척수처리시설 내부로 흘려보내 세척수 처리시설에 오염된 세

    척수가 잔류하지 않도록 조치)

 

② 터널 타일세척수 처리시설

가. 황산 사용에 따른 안전사고 예방대책

(가) pH 저감시설 설치조 상단에 환기구(무동력 벤츄레이터) 설치

 

나. pH 저감시설 설치조 내 전기기기 보호대책

(가) pH 저감시설 설치조 외벽에 월류방지턱(10㎝ 이상) 설치

 

다. 타일세척수 처리시설 여과조에 배수구 추가설치

(가) 타일세척수 처리시설 내에 지하수가 누적되지 않고 바로 배출될 수 있도록 배수구를

     2단으로 설치

(나) 개폐가 가능하도록 설치하여, 터널청소 시에는 상단의 배수구 구멍을 막고 타일세척

      수 처리

 

라. 황산이 직접 접촉되는 침전조(1) 내부 부식방지를 위해“내산성”에폭시 코팅 실시

마. 동계기간 pH 미터 및 약품투입노즐이 동파되지 않도록 보온조치 실시

 

구 분 자연환기 기계환기

단

면

도

평

면

도

단

면

A-A

 

<그림 10.2.4> 터널공동구 타일세척수 배수관로 설치 단면도

 

<그림 10.2.5> 터널공동구 타일세척수 배수관로 상세도

 

 

10.3 방수공

 

10.3.1 방수공법

(1) 방수공법 비교

 

[표 10.3.1] 배수형과 비배수형 터널의 방수공 비교

 

구분 배수형 터널의 방수공(부분 방수) 비배수형 터널의 방수공(완전 방수)

 

형식

방수시트를 터널 아치부와 측벽부만 설치

하고 별도의 배수층을 설치하여 터널 내부

로 유도하여 배수 처리함으로써 근본적

으로 수압이 걸리지 않게 계획된 형식

터널 전단면에 방수 시트에 의한 차수층을

설치하여 지하수의 유입을 완전히 차단하는

형식

 

장점

① 콘크리트 라이닝 수압을 고려하지 않는다.

② 특수 대단면 시공이 가능하다.

③ 누수시 보수가 용이하다

④ 시공비가 적게 든다.

① 유지 관리비가 적게 든다.

② 터널 내부가 청결하며, 관리가 용이하다.

③ 지하수위가 유지되므로 주변 환경에 영향을 주지 않는다.

 

단점

① 집수 용량이 커지며, 유지비가 많이 든다.

② 공사 기간 중 지하수위 저하로 주변 지

    반의 침하와 지하수 이용에 문제가 생길 수 있다.

① 시공비가 많이 든다.

② 특수 대단면에서는 단면이 커져서 비경제적이다.

③ 누수 발생시 완전 보수가 곤란하며, 보수비가 많이 듣다.

④ 2차 라이닝 두께가 커지며, 경우에 따라

 

철근 보강 필요

적용

지질 조건이 양호하며 지형에 따라 자연 배

수가 가능한 지역

도심 등 지하수위가 높거나 지질 조건이 불

량한 경우

 

(2) 방수공 세부사항

① 방수에 사용되는 재료는 일반형 또는 투명형을 사용하며, 사용 재료와 관련된 품질기준은

    고속도로 전문시방서 7-7장 배수 및 방수의 내용에 준하여 사용한다.

② 콘크리트 라이닝에 철근을 배근하는 경우 방수막 파손을 방지하기 위하여 철근의 이음부에

    는 방수막을 보호할 수 있는 조치를 취하여야 한다.

③ 비배수형 방수형식 터널의 경우, 방수막과 함께 콘크리트라이닝의 재료로서 수밀콘크리트를

    사용하여 수밀성을 유지하여야 한다.

④ 콘크리트라이닝의 시공 이음부, 수축 및 팽창 이음부에는 지수판을 설치하여야 한다.

⑤ 부직포와 일체화되면서 방수쉬트 배면 상태을 육안으로 확인 가능한 투명 방수쉬트를 적용

    할 수 있다.10)

⑥ 개착부 터널 외부방수 보호를 위하여 폴리에틸렌 발포단열재를 적용한다.11)

    10) 터널 방수쉬트 설계적용 방안 검토(설계도 10201-393, 2002.08.13)

    11) 개착부 터널 방수기준(설계일 13210-1154, 1999.12.30)

 

10.3.2 하저 및 해저터널의 방수형식

(1) 하저ㆍ해저 터널은 상시 수위가 터널 상부의 지반두께보다 현저히 높게 위치하는 경우로써 지

    반 조건과 재료의 구조적 성능을 감안하여 작용수압과 유입량의 상관관계를 고려하여야 한다.

(2) 하저ㆍ해저 터널을 배수형 방수형식 터널로 선정하는 경우 다음 사항을 고려하여야 한다.

① 지반투수성(혹은 유입량)

② 유입량 저감대책 시행의 용이성

③ 배수 시스템(저류조 및 펌핑 시스템)의 설치가능성 및 유지관리의 경제성

 

(3) 하저ㆍ해저 터널을 비배수형 방수형식으로 선정하는 경우 다음 사항을 고려하여야 한다.

① 단면형상

② 재료의 구조적 저항능력

③ 허용누수량

 

(4) 해저터널의 경우 해수 유입의 가능성을 고려하여 염해에 대한 내구성을 갖는 방수 및 배수 재

    료를 사용하여야 한다.

(5) 수압 및 유입량 저감을 위하여 차수 그라우팅을 실시할 수 있다. 이 경우 장기 유입에 따른 그라우

    팅 차수효과의 내구성과 그라우트재의 열화 이동에 따른 배수기능의 저하 영향을 검토하여야 한다.

(6) 하저ㆍ해저 터널의 경우 장대 터널로 건설되어 유입량 규모가 상당하므로, 이를 저감시키기

    위하여 일반부에 설치되는 터널과 다르게 비배수형 방수형식을 채용할 수 있다.

(7) 배수형 방수형식 채용 시에는 배수 시스템의 규모, 유입수 배제방안 및 유지관리비에 대한 적

    절한 검토가 수행되어야 한다.

 

 

10.4 용수처리공

 

10.4.1 용수처리공 일반

(1) 숏크리트 시공시 굴착면에서 많은 용수가 나올 때에는 숏크리트 시공 전에 용수를 끌어내는

    용수 처리공을 설치한다.

(2) [표 10.4.1]은 일반적으로 적용하고 있는 숏크리트 타설면 용수처리방법의 예이다.

 

[표 10.4.1] 숏크리트의 용수 대책 예

 

대 책 공 법

균열 등

비 교 적

좁은 범

위에서의

용수

배수 구멍에 의해

배수 하는 방법

배수 구멍에서 집수, 배수 시켜 주변으로

뿜어낸다.

반가른 파이프로써

끌어내는 방법

용수 장소에 호스 혹은 반가른 플렉시블

파이프를 배치하여 물을 끌어내고 파이프

위에서 뿜어 낸다.

 

10.4.2 누수처리공

(1) 누수량이 적고 수압이 작은 경우 지수공법을 적용하며 [표 10.4.2]에 제시되고 있는 방법이 있다.

(2) 도수공법

① 누수량이 많고 지수공법으로 누수처리가 곤란한 경우 사용하는 방법이다.

② 절개공법과 통수공법이 있다.([표 10.4.3] 참조)

 

(3) 배면처리 공법

① 누수량이 많고 집중적으로 분출하는 경우 사용하는 누수처리 방법이다.

② 수평시추를 하여 그 속에 유공 집수관을 삽입하여 배수하는 방법을 말한다.

③ 수맥을 찾아 천공하는 작업이 난이하다.

 

[표 10.4.2] 지수공법 비교

 

공법

항목

V-cut 지수 우레탄, 시멘트 도포 모르타르 지수

장 점

소량이 누수되는 곳을

V-cut하고 급결 방수 모르

타르를 시공하여 간단하게

지수할 수 있다.

누수 정도가 경미하고 분포

가 좁은 경우에 용이하게 지

수할 수 있고, 크랙 등의 보

수를 겸하여 할 수 있다.

누수가 어느 정도 넓은 범위

에서 발생되는 곳에 적용가

능 하며 누수에 의한 콘크리

트 열화에 대한 보강 효과도

있음

단 점

V-cut부에 모르타르를 부착

시켜 지수하므로 시공이 부

실할 경우 떨어지기 쉽다.

얇은 피막에 의하여 누수가

견디어야 하고, 도포시 벽면

청소 등의 처리가 필요하다.

인접된 강도가 약한 곳으로

물이 재차 누수되는 경우 도

수 공법과 병용이 필요하다.

 

[표 10.4.3] 도수공법 비교

 

공법

항목

절개공법 통수공법

장 점

콘크리트 라이닝 절개에 의하여 도수 단면

이 크게 되어 메워지는 경우는 적으며, 매설

방수재는 고무 등의 탄성체로 온도 변화에

대응 가능

콘크리트 라이닝를 절개하지 않고 연속 통

구조로 도수하므로 광범위하게 누수 처리가

된다.

단 점

도수 단면이 적은 경우, 메워지기 쉬우며 매

설 방수재로 모르타르를 사용할 경우에는 약

하다.

시설한계선을 침범하기 쉽고, 단면이 작은

경우 메워지기 쉽다.

미관 및 환기에 좋지 않다.

 

<그림 10.4.1> 누수 처리의 실시 예

 

10.4.3 방수등급별 허용 누수량

(1) 터널의 방수설계에 있어서는 터널의 용도에 적합한 방수등급을 정하고 각 방수등급별로 [표

    10.4.4]과 같은 누수량을 허용할 수 있다.

(2) 단, 발주자의 여건에 따라 조정하여 적용할 수 있다.

    [표 10.4.4] 터널의 방수등급별 허용누수량 적용 사례 (STUVA)

 

방수

등급

내부 상태 용 도 상 태 정 의

터널연장을

기준한

허용 누수량

(ℓ/m2/day)

10m 100m

1 완전건조

주거공간,

저장실, 작업실

벽면에 수분의 얼룩이 검출되지 않을 정도의 누수

상태

0.02 0.01

2 거의건조

동결위험이

있는

교통터널,

정거장 터널

벽면의 국부적인 장소에 약간의 수분얼룩이 검출

될 수 있는 정도, 수분얼룩을 건조한 손으로 접촉

하여도 손에 물이 묻지 않을 정도, 흡수지 또는 신

문지를 붙여 보아도 붙여진 부분이 습기로 인하여

변색되지 않을 정도의 누수

0.1 0.05

3 모관습윤

방수 2등급

이상의 방수가

요구되지 않는

교통터널구간

벽면의 국부적인 장소에 수분얼룩이 검출되는 정

도, 수분얼룩에 흡수지 또는 신문지를 붙였을 경우

습기로 인하여 변색되지만 수분이 방울져 떨어지

지 않을 정도의 누수

0.2 0.1

4

물방울이

가끔 떨어짐

시설물 터널

독립된 장소에서 물방울이 가끔 떨어지는 정도의

누수

0.5 0.2

5

물방울이

자주 떨어짐

하수 터널

독립된 장소에서 물방울이 자주 떨어지거나 방울

져 흐르는 정도

1.0 0.5

 

※ 주) 독일의 지하교통시설 연구협회(STUVA)의 추천 값

 

 

 

제 11 장 계 측

 

 

11.1 계측 계획

 

11.1.1 계측 일반사항

(1) 터널 계측은 터널 굴착에 따른 주변 원지반, 주변 구조물 및 각 지보 부재의 변위와 응력의

    변화를 알기 위한 방법 또는 그 행위를 말한다.

(2) 터널에 발생하는 응력이나 지반 강도는 굴착 공법과 지보의 시공 방법에 의해서도 변화하므로

    사전에 터널 및 지반의 거동 특성을 명확하게 파악, 예측한다는 것은 거의 불가능하다.

(3) 따라서 터널 시공시 각종 계측을 실시하고 계측 결과를 종합적으로 분석, 평가하여 설계, 시공

    에 반영해 나가는 일은 공사의 안전성과 구체적인 계측 자료의 확보 차원에서 매우 중요하다.

 

11.1.2 계측의 목적

(1) 안전성의 확인

① 주변 지반의 거동 파악

② 지보재의 효과 파악

③ 반복적인 자동차 주행 구조물로서의 터널 안전성 확인

④ 주변 구조물의 영향 파악

 

(2) 경제성의 확보

① 설계, 시공에 계측 결과를 반영하여 경제적인 공사 유도

② 향후 공사 계획시의 기초 자료로 활용

③ 소송, 보상을 위한 근거 자료로 활용

 

11.1.3 계측 계획의 수립

 

<그림 11.1.1> 계측 계획 절차 흐름도

 

11.1.4 계측 계획 수립시 유의 사항

(1) 계측의 목적, 문제점 및 계측 항목을 명확히 설정한다.

(2) 계측 기기의 선정, 설치, 계측 빈도 등을 신뢰도가 높도록 계획한다.

(3) 계측 결과는 신속히 분석하여 시공에 반영되도록 한다.

(4) 긴급 사태에 신속히 대응하기 위해 계측 결과의 분석 후 취할 조치의 내용과 범위를 사전에

    고려한다.

 

11.1.5 계측 항목

(1) 계측 항목은 그 필요도에 따라 계측 A, 계측 B로 구분한다.

① 당면한 시공 관리를 위하여 반드시 실시하여야 할 항목은 계측 A

② 지반 조건을 고려하여 필요에 따라 추가하여 선택하는 항목을 계측 B로 정한다.

 

(2) 계측 A(일상의 시공 관리상 반드시 실시해야 할 항목)

① 갱내 관찰 조사

② 내공 변위 측정

③ 천단 침하 측정

④ 지표 침하 측정

⑤ 록볼트 인발 시험

 

(3) 계측 B(지반 조건에 따라 계측 A에 추가하여 선정하는 항목)

① 지중 변위 측정

② 록볼트 축력 측정

③ 라이닝 응력 측정

④ 지중 침하 측정

⑤ 갱외 측정

⑥ 갱내 탄성파 속도 측정

 

11.1.6 계측기의 배치

(1) 터널내 관찰 조사

① 막장 관찰은 원칙적으로 각각의 막장에 대하여 실시하는 것으로 한다.

② 관찰 기록 양식에 1회 진행 때마다 막장 상태를 기록하는 것으로 한다.

 

(2) 내공 변위 측정, 천단 침하 측정

① 내공 변위 측정과 천단 침하 측정은 동일 단면에 대하여 실시하는 것을 원칙으로 한다.

② 두 항목 중 한 항목에 중점을 두어 여러 회 측정해야 할 경우는 예외로 할 수 있다.

 

CL CL CL

SL SL SL

 

<그림 11.1.2> 내공변위 계측의 측선 배치 예

 

(3) 지표 침하 측정

① 토피가 얕은 터널은 통상 토사 터널이나 연암 터널이 되는 경우가 많고, 큰 지표 침하가 발

    생하는 경우가 많다.

② 따라서, 터널 및 주변 지반의 안정성을 확보하기 위해 지표 침하 측정은 실시되어야 한다.

③ 토피를 기준으로 한 측점 간격(종단 방향)의 표준은 [표 11.1.4]와 같다.

④ 또 하나의 지표 침하 측정의 측점은 내공 변위 측정, 천단 침하 측정 위치와 동일한 지점으

    로 하는 것이 바람직하다.

 

[표 11.1.4] 지표 침하 측정의 터널 종단 방향 측점 간격

 

터널 h와 터널 굴착폭 D의 관계 측점 간격

2D < h

D < h < 2D

h < D

20∼50m

10∼20m

5∼10m

주 1) 시공 초기 단계나 지질 변화가 심한 경우나 침하량이 큰 경우는 제시한 수치 중에서 작은 값을 취한

        다.(상황에 따라서는 더욱 좁게 한다.)

    2) 영향을 받을 가능성이 있는 구조물의 주변에서는 간격을 좁게 한다.

    3) 어느 정도 시공이 진행되고 지질이 양호하여 변화가 적고 침하량도 적은 경우에는 제시한 수치 중에

        큰 값을 취한다. (상황에 따라서는 더욱 크게 할 수도 있다.)

 

(4) 계측 B

① 계측 B는 지반 거동의 파악과 함께 그 결과로부터 계획 설계의 타당성 혹은 초기 단계의 실

    시 설계를 확인하고 그 후의 설계, 시공에 반영하는 일을 주 목적으로 한다.

② 이를 위해 계측 B는 시공 초기 단계에서 실시하는 것이 바람직하다.

③ 계측 단면은 대표적인 지질 구간에서 설정하는 것을 원칙으로 한다.

④ 단층 등의 특수 구간에서 계측 B를 실시하는 것은 계측 결과의 운용상 바람직하지 않다.

 

11.1.7 측정 빈도

(1) 내공 변위와 천단 침하의 측정

① 기본적으로 변위 속도(1일당 변위량) 및 막장으로부터의 거리에 따라 정 한다.

 

[표 11.1.5] 내공변위, 천단침하 측정빈도 (D:터널 굴착폭)

 

측정 빈도 변 위 속 도 막장으로부터 거리

1∼2 회/일 10 ㎜/일 이상 0∼1 D

1 회/일 10∼5 ㎜/일 1 D∼2 D

1 회/2일 5∼1 ㎜/일 2 D∼5 D

1 회/주 1 ㎜/일 이하 5 D 이상

 

② 변위 속도에 의한 측정 빈도와 막장으로부터의 거리에 의한 측정 빈도 중에서 빈도가 많은

    쪽을 택하는 것을 원칙으로 한다.

③ 변위의 경향이 일정한 경우에는 [표 11.1.5]에 나타낸 빈도에 따르지 않아도 좋다.

④ 내공 변위 측선용 측선의 경우

 

가. 변위 속도는 다르지만 변위 속도가 가장 큰 측선을 고려한 빈도에 맞추다.

나. 같은 단면 내에서는 전측선의 측정 빈도를 같게 한다.

 

⑤ 벤치 컷 공법의 경우

 

가. 막장의 접근에 따라 상반 측선의 측정 빈도를 높게 하여 변위의 변화를 파악할 필요가

    있다.

나. 단선 병렬 터널의 경우나 측벽 도갱 방식인 경우는 선진도갱의 측정 빈도를 도갱이 접근

    함에 따라 증가시킬 필요가 있다.

 

<그림 11.1.3> 측정 기간의 고려 방법

 

⑥ 변위량이 작은 터널의 경우

 

가. 일반적으로 변위의 수렴도 빠르다.

나. 변위량이 일정치에 수렴한 후 1주일 정도 1회/2일의 빈도로 안정 상태를 확인하다.

 

⑦ 반대로 변위량이 큰 터널(내공 변위량이 복선 단면에서 50㎜ 이상, 단선 단면에서 25㎜ 이상)의 경우

 

가. 변위량이 일정하게 수렴한 후

나. 2주간 정도 1회/2일 빈도로 측정하여 확인해야 한다.

 

⑧ 굴착 후 2개월 이상 경과해도 변위가 수렴하지 않는 것은 변위량 100㎜이상의 터널이고, 1

    개월 이상에 수렴하는 것은 변위량이 대개 50㎜ 이하의 터널이다.

⑨ 팽창성 지반에서 장기간(굴착 후 2개월 이상) 변위가 수렴하지 않은 경우

 

가. 계측상 1㎜/30일∼3㎜/30일을 수렴치로 간주한다.

나. 단, 이 값을 콘크리트라이닝의 타설 기간으로 판단하기 위해 사용하는 경우 미리 설계상

    의 검토를 해둘 필요가 있다.

 

(3) 지표 침하 측정

① 지표 침하 측정은 막장 전방의 거리가 H+h1(H:토피, h1:상반의 높이) 또는 2D로 되는 시점

    (큰 쪽을 택함)에서부터 측정을 개시한다.

② 굴착 진행에 따라 지표면 침하가 없을 때까지(일반적으로 막장으로부터 거리가 2D∼5D) 측

    정한다.

③ 단, 시공 실적에 근거하여 측정 개시점에서 침하가 발생하는 것으로 판단되면 더욱 빨리 측

    정 을 개시한다.

④ 측정 빈도는 1회/(1∼2일)임을 원칙으로 한다.

 

<그림 11.1.4> 지표 침하의 측정 구간(종단 방향)

 

(4) 계측 B

① 3개 항목에 대해서는 동일 단면에서 측정되고 있는 계측 A의 내공 변위 측정, 천단 침하 측

    정의 측정 빈도와 같은 빈도로 측정한다.

② 계측 B중 지중 변위 측정, 록볼트 축력 측정, 라이닝 응력 측정이 해당된다.

 

 

11.2 계측 관리

 

 

11.2.1 계측 관리 체제

 

(1) 관측, 계측 관리의 시행 절차

 

<그림 11.2.1> 계측 관리의 시행 절차도

 

(2) 유의해야 할 사항

① 계측 결과는 반드시 공사의 진행 상태와 기온, 강우량 등 중요한 환경 상태와 함께 기록하

    며, 가급적 일목요연하게 도표로 정리한다.

② 유능한 기술자로 구성된 계측반이 계측을 전담해야 하며 계측요원은 현장에 상주한다.

③ 계측 결과는 즉각 검토, 정리, 분석한다.

④ 계측반 책임자의 보고 체계와 책임 한계를 분명하게 한다.

 

11.2.2 계기의 유지 관리

(1) 제조업자 측에서 제공한 매뉴얼로부터 일상 유지 절차를 수립한다.

(2) 터미널은 오염과 습기로부터 보호한다.

(3) 현장 여건에 따라 보호방책을 설치한다.

(4) 설치된 기기와 측정 장치의 보정 상태를 조사한다.

(5) 고장수리지침에는 파괴 형상, 조짐, 수리 등에 대한 내용이 포함되어 있어야 한다.

(6) 섬세한 기기의 경우 패드와 같은 충격 완화제를 설치한다.

(7) 계측 장비 운반시는 눈에 띄는 색깔로 칠을 한 후 시행하는 것이 바람직하다.

(8) 휴대용 장비의 경우, 청결성과 건조 상태를 유지하도록 조치해야 한다.

(9) 기계식 등의 측정 장비는 주기적으로 기름칠을 하고, 전자식 측정 장치의 경우 청결하고 건조

    한 상태를 유지시킨다.

 

 

11.3 계측 시행

 

11.3.1 터널내 관찰 조사

(1) 막장 관찰

① 막장 관찰은 원칙적으로 각각의 막장에 대해 실시한다.

② 단, 지질 변화가 거의 없는 경우에는 1일에 1막장 정도면 좋다.

 

(2) 기 시공 구간의 관찰

① 록볼트

가. 타설 위치, 방향

나. 록볼트, 지지판의 이완

다. 지지판이 지반에 묻힌 정도

라. 두부의 파단

 

② 숏크리트

가. 두께, 지반과의 밀착

나. 균열(발생 위치, 종류, 폭, 길이 등)

다. 누수 발생 위치의 상태 및 누수량

 

③ 강지보재

가. 변형, 좌굴 위치, 상태

나. 지반에 매입된 정도

다. 가축(可縮) 지보공의 축소 상태

 

 

11.3.2 지표침하 측정

(1) 적용범위

① 천단침하 측정과 같이 지반의 안정확인 및 지보효과 파악

② 인접 구조물에 대한 피해 발생의 사전 방지

③ 침하 방지를 위하여 시공된 대책공의 확인

④ 주변 지반의 이완영역을 추정시에 있어서의 유용한 자료 확보

 

(2) 측정방법

① Level로 측정한다.

② 기준점은 움직임이 없는 곳으로 선정한다.

 

<그림 11.3.1> 지표침하 측정 대상 범위

 

11.3.3 내공 변위 측정

(1) 측정 방법

① 목적에 맞는 정밀도를 보장할 수 있는 내공 변위 측정용 기기를 이용한다.

② 측점간 거리를 일정 장력을 주어 계측한다.

 

(2) 초기치

① 굴착 후 가능한 한 조기에 계측점을 설치한다.

② 초기 치는 12시간 이내, 늦어도 24시간 이내에 측정하거나 다음 굴착 때까지는 하여야 한다.

 

(3) 계측점

① 계측점은 계측 도중 장력에 의한 움직임이 없도록 설치한다.

② 인력, 장비 등에 손상되지 않도록 견고하게 설치해야 하며 두부를 보호한다.

 

11.3.4 천단 침하 측정

(1) 측점

① 내공변위 측선이 있는 경우, 천단의 내공변위용 측점을 이용하는 것이 좋다.

② 변위가 큰 지반의 경우와 편압이 현저한 경우에는 아치부에 좌우 측점을 설정하여 침하를

    측정하는 것이 바람직하다.

③ 강지보재를 이용하는 경우에 침하가 크게 발생하면, 적당한 비율로 강지보재에도 측점을 설

    정하는 것이 바람직하다.

④ 팽창성 지반의 경우는 현장 기술자의 판단에 따라 위치를 선정하고 측점을 설치하여 계측한다.

 

(2) 측정법

① 측정은 수준 측량으로 시행한다.

② 갱외나 갱내에 설치한 수준점을 기준으로 절대 높이(표고)를 구한다.

 

(3) 평가시의 주의

① 토피가 얕은 경우는 지표 침하를 우선 좁은 간격(종단 방향)으로 측정한다.

② 막장 전방의 변위를 제어하도록 천단 침하 측정도 병행하여 관리한다.

 

(4) 계측 결과의 정리

① 천단 침하의 계측 결과는 내공 변위와 병행하여 기록한다.

 

11.3.5 록볼트 인발 시험

 

(1) 인발 시험은 다음의 항목을 변수로 하여 비교, 검토한다.

① 정착 재료 및 정착 재료의 재령

② 록볼트 형상 및 재질

③ 록볼트 길이

④ 기타의 볼트 직경, 천공경의 관계, 천공 방법, 프리스트레싱의 유무 등

 

(2) 인발 시험의 재하 속도

① 일반적으로 10kN/min로 한다.

② 시험은 록볼트 시공후 소정의 시간이 경과한 시점에서 실시한다.

 

(3) 록볼트 인발시험 기준1)

① 지반강도, 절리, 균열상태 등을 고려하여 사전에 인발내력시험을 실시한다.

 

가. 인발내력의 80%에 달하면 합격

나. 인발내력은 설계인발강도를 만족

 

② 암질이 불량하여 소정의 인발력이 얻어지지 않거나 과다한 변위가 발생하는 구간

 

가. 인발내력시험을 재실시하고 충전재료의 적정성 검토

나. 록볼트 길이 증가, 록볼트 추가 시공 등의 조치 시행

 

③ 인발시험시 발생 변위

 

가. 5㎜ 이내가 좋음.

나. 자체 변위관리 기준 설정

 

11.3.6 지중 변위 측정

(1) 적용범위

① 내공변위와 천단침하의 측정결과와 연관하여 최심부 앵커의 변위 여부를 판단

② 터널 굴착면 주변 지반의 심도별 반경 방향 변위를 측정

③ 계측 결과로부터 지반이완 영역의 범위를 구한다.

 

(2) 측정방법

① 통상 하나의 시추공에 여러 개의 측점을 측정할 수 있는 지중변위계를 이용하여 측정한다.

② 터널 측벽과 측정 앵커간의 상대변위로써 측정

③ 측정 앵커는 확실하게 지반에 정착되도록 한다.

    1) 터널지보공 관련 품질기준 개정(잠정) 및 시공시 유의사항, 도연재 15404-31906, 2002.10.14

 

11.3.7 록볼트 축력 측정

(1) 측정 방법

① 변형 게이지를 록볼트에 부착하여 전기적으로 변형을 측정하고 축력을 구하는 방법이다.

② 충진 모르터 등의 경화열에 의한 영향을 제거하고 더미 게이지 (dummy gauge)를 내장하

    고 표면 부착 저하 방지를 위한 마무리가 필요하다.

③ 같은 장소에 측점을 설치하고 롯드 등에 의한 구간 길이의 변화를 기계적으로 측정하는 방

    법으로 실제 시공하는 패턴 볼트와 같은 모양으로 보링공에 변형이 생겨 휨응력이 발생하므

    로 이 같은 영향을 제거할 수 있다.

④ 긴 볼트를 계속하여 추가 설치하는 경우 계측 볼트도 이와 동일하게 타설할 수 있는 구조로

    하는 것이 바람직하다.

⑤ 측점은 볼트 길이에 따르지만 3~4m 길이에 5~7점 정도면 상세한 축력 분포를 얻을 수 있다.

 

(2) 계기 설치시 주의 사항

① 보링공 내의 모르타르는 선단까지 충분히 충진할 것

② 두부에서의 정확한 축하중 측정을 위해서는 압력 지지판과 계측 볼트가 직각이 되도록 한다.

③ 지반과의 간극은 돌이나 급결 모르타르로 정형시킨다.

④ 발파 등에 의한 계기 부두의 파손을 방호하기 위한 대책 수립 필요

 

11.3.8 라이닝 응력 측정

(1) 1차 라이닝 응력을 측정하는 방법

① 숏크리트 시공시에 계기(응력계, 토압계 등)를 매설하는 방법

② 숏크리트 표면에 측점을 설치하여 표면 변위로부터 응력을 산출하는 방법

 

(2) 계기 매설법

① 터널 주변 지반으로부터 숏크리트에 작용하는 배면 토압과 숏크리트 내에 발생하는 응력을

    매설된 계기에 의해 직접 측정하는 방법이다.

 

<그림 11.3.2> 계기를 매설하는 방법

 

② 토압계는 숏크리트 시공전에 지반을 모르터, 석고 등으로 표면처리하고 여기에 밀착시켜 설치한다.

③ 응력계는 접선방향 응력을 측정할 수 있도록 금속류 등을 이용하여 소정의 위치에 고정 시킨다.

④ 숏크리트는 계기를 설치한 후 공극이 생기지 않도록 신중하게 타설하여야 한다.

 

(3) 표면 변위에 의한 방법

① 숏크리트의 표면에 설치한 변위 측점에 의해 숏크리트의 축 변형과 휨 변형을 구하고 내부

    에 발생하는 축력(N)과 휨모멘트(M)를 산정하는 방법이다.

 

  



 



 



  



   

 

[식 11.3.1]

 

여기서, ℓ은 L의 변화량, f는 F의 변화량

 

<그림 11.3.3> 표면 변위 측정점

 

② 숏크리트 배면 토압은 식에서 제시한 휨모멘트와 축력의 분포 상황을 고려, 추정 한다.

③ 이 방법에서는 숏크리트의 단면적(A), 탄성계수(E), 단면 2차 모멘트(I)를 정확하게 설정할

    필요가 있다.

 

 

11.4 계측 결과의 활용

 

11.4.1 계측 결과의 설계․시공에의 반영

 

(1) 계측 결과를 설계, 시공에 반영시키는 목적

① 시공의 안전성을 확인

② 경제성을 확보

 

(2) 계측 결과의 반영

① 신속한 반영을 위해서는 터널 전장에 대해 실시하는 계측 A을 적극적으로 활용한다.

② 다른 항목의 계측 결과도 병행하면서 지반 조건, 설계(지보 형태), 시공법 등을 종합적으로

    평가할 필요가 있다.

 

(3) 계측 관리 기준과 이에 대응하는 대책(설계, 시공법의 수정)

① 이론 해석, 수치 해석 또는 유사 조건하에서 시공된 터널 실적 등을 참고한다.

② 계획 단계에서 준비하는 것이 바람직하다.

 

(4) 종합적인 판단

① 계획 단계에 설정된 관리 기준은 시공의 초기 단계의 표준이다.

② 시공중에는 여러 가지 단면에 대한 지반 조건, 계측치의 경사 변화, 계측 항목간의 상호 관

    계 등으로부터 지반 공학적인 검토를 추가하여 종합적으로 판단하는 것이 중요하다.

③ 아울러 계측 결과에 기초하여 계획 단계에서의 관리 기준 자체나 계측 계획을 개선시키는

    것이 바람직하다.

 

<그림 11.4.1> 계측흐름 순서도

 

 

 

제 12 장 접속부 및 단면 확폭부

 

 

12.1 일반사항

 

12.1.1 접속부와 단면 확폭부의 일반사항

(1) 접속부와 단면 확폭부는 터널 일반구간에 비하여 단면이 크고, 복잡하며 특수한 형상이 된다.

(2) 접속부와 단면 확폭부는 기능과 목적, 지반조건을 감안해서 터널과 주변지반의 안정을 충분히

    확보하도록 설계해야 한다.

(3) 지반의 조건이 가장 양호하다고 예측되는 위치에 설치하는 것이 중요하다.

(4) 지반의 상황에 따라서는 위치의 변경이 가능하도록 계획한다.

(5) 위치 변경이 불가한 경우 접속부와 확폭부의 형상, 시공방법 및 순서, 지보재, 콘크리트 라이

    닝, 보강공법 등을 검토해야 한다.

(6) 지반조건이 불량한 경우와 접속부와 확폭부의 형상이 특수한 경우에는 지반의 조사를 상세히

    실시하고, 터널의 안정성에 관해 충분한 검토를 한다.

 

12.1.2 접속부와 확폭부를 가진 터널의 대표적인 예

(1) 접속부의 대표적인 예

① 도로터널의 집진기기실과 환기갱 설치부

② 도로터널의 분기 및 합류점

③ 수직구와 환기갱 접속부

④ 피난연락갱과 비상주차대(혹은 본선) 터널

⑤ 기타 터널간 연결터널

 

(2) 확폭부의 대표적인 예

① 도로터널의 비상주차대

② 2-ARCH, 3-ARCH 터널

 

 

12.2 분기 ․ 확폭부의 설계

 

12.2.1 설계 일반

(1) 설계 목적, 형상, 지반조건, 시공법, 시공기간 등에 유의해야 한다.

(2) 시공시 및 완성후의 모든 단면이 안정해지도록 시공방법, 지보재, 콘크리트 라이닝, 보강공법

    등을 검토해야 한다.

(3) 접속부와 확폭부는 시공과정에서 단면의 형상이 변화하고, 불안정한 구조가 되기 쉽다.

(4) 설계에 있어서는 변화하는 어느 단면에 있어서도 터널과 주변지반이 안정한 것을 확인해야 한다.

 

(5) 접속부와 확폭부에는 <그림 12.2.1>과 같은 종류가 있다.

① 접속부 터널(a), (b)에서는 단면의 폭이 점차 확대되고 편평해진다.

② 그 결과, 터널과 주변지반이 불안정해지기 쉬으므로 적절한 보강공법이 필요하다.

 

분 기 터 널 확 폭 터 널

(a) 양측분기 (b) 편측분기 (c) 우회분기 (a) 양측확폭 (b) 편측확폭

 

<그림 12.2.1> 분기․확폭 터널 차이

 

12.2.2 접속부 필러부 설계

(1) 접속부의 2개의 터널에 끼워진 필러 일부는 터널의 굴착에 따라 응력이 가장 집중되는 장소이다.

(2) 접속부의 터널은 지반조건에 따라 1D~4D(D는 터널폭)의 이격거리까지 상호간에 영향을 미치

    고, 필러 일부의 안정을 꾀하기 위한 보강이 필요하다.

(3) 보강공법으로는 록볼트, 숏크리트 증타, 치환(콘크리트)등이 있다.

(4) 접속부 터널 (C)는 집진기실과 환기갱의 설치부와 연락갱 등으로 계획되지만 본선터널이 통과

    하고 막장이 충분히 진행할 시점에서 굴착된 경우가 많다.

(5) 접속부 터널의 설계에서는 지반의 안정성은 분기각도가 가능한 한 직각에 가까운 것이 바람직하다.

(6) 보강범위는 본선터널의 축방향으로 전후 1D∼2D 정도로 하는 경우가 많다.

(7) 집진기실과 환기갱의 설계에서는 공기 역학상 기류의 흐름을 고려해서 접속부의 형상을 정한다.

 

12.2.3 확폭 터널

(1) 확폭 터널 (a)은 양측 비상주차대 시공 등으로 이용된다.

(2) 지반이 양호한 경우에는 전단면으로 확폭을 하는 것도 가능하다.

(3) 일반적으로 단면이 크기 때문에, 중앙과 측벽부를 3부분의 터널로써 굴착하고, 최후에 격벽을

    철거하는 방법이 자주 이용된다.

(4) 확폭 터널(b)은 비상주차대 등으로 계획되지만, 확폭 범위가 그다지 크지 않으므로 지보패턴의

    변경으로 대처하는 경우가 많다.

 

12.2.4 설계 방법

(1) 유사조건에서 기 시공된 사례를 이용한 설계

① 지반의 안정성을 확보하기 위해 가능한 원지반 조건이 양호한 장소에 선택한다.

② 본선터널의 영향을 고려하여 과도한 이완하중이 작용하지 않도록 록볼트와 숏크리트를 이용

    하여 적절히 지보한다.

③ 교차부의 보강범위 및 대책

 

가. 아래사항을 참조하여 설계하나 소성이 발생하기 쉬운 지반에서는 과거유사 시공사례를 참조한다.

나. 교차부에서 원지반의 집중상태는 일반구간에 비해 교차각이 90°인 경우 약 1.6배,

    60°인 경우 약 2배, 30°인 경우 약 2.7배가 되어 교차각이 작을수록 커진다.

다. 원지반의 증가범위는 60°일때는 약 2배, 30°일 경우는 약 4배정도 증가하는 것으로 알려져 있다.

 

④ 교차부의 콘크리트 라이닝 응력

 

가. 라이닝에 작용하는 이완하중은 본선부에 비해 최대 2배 정도 크게 작용한다.

나. 기하형상의 아치구조가 파괴되어 축력부재로 작용하지 않고 휨부재로 작용하기도 한다.

다. 아치형상이 깨어지면서 절단된 부분의 하중이 인접부의 콘크리트 라이닝에 축력으로 작용한다.

라. 축력의 작용으로 축력이 증가하는데 최대 약 2.5배까지 증가하며 영향범위는 터널의 지름 정도이다.

 

(2) 수치해석 방법에 의한 설계

① 단면형상과 지반조건이 특수하고 기존 사례를 참고로 하는 설계에서는 검토가 불충분하다고

    생각되는 경우에는 수치해석이 유용하다.

② 접속부와 확폭부의 형상과 구조는 복잡하고 지반 아치도 일반부와 다르므로 지반을 포함한

    유한요소법 등의 연속체 해석 방법이 유효하게 이용된다.

③ 접속부와 확폭부의 해석

 

가. 기본적으로 굴착과정을 포함한 3차원 문제인 것을 인식해야 한다.

나. 해석의 전제조건과 입력 파라메타를 항상 유념하면서 결과를 종합적으로 판단하는 것이

    필요하다.

 

④ 접속부와 확폭부의 굴착을 위한 보강공법

 

가. 터널굴착에 일반적으로 사용되는 보조공법이 이용되는 경우가 많다.

나. 즉, 록볼트의 본수와 길이의 증가, 숏크리트의 증가, 강지보재의 크기 변경 등의 강성강

    화가 주로 이용된다.

다. 지반에 따라서는 약액주입공법, 동결공법 등이 필요에 맞게 이용된다.

 

⑤ 접속부와 확폭부의 보강방법과 보강영역의 크기 등

 

가. 전술한 설계에 의해 결정된다.

나. 수치해석결과를 참고로 하는 경우는 입력 파라메타가 불명확한 보조공법이 많아 여러 가

    지 검토결과를 종합적으로 판단할 필요가 있다.

 

12.2.5 시공방법

(1) 보강대책

① 숏크리트와 콘크리트 라이닝의 파손 등을 방지하기 위해 본선구간의 거동 파악이 필수적이다.

② 지반의 일체화를 위해 록볼트와 숏크리트로 보강하는 것이 효과적이다.

③ 기타의 유효한 방법을 적용할 수 있으나 이완하중의 크기나 응력집중 상태를 고려하여 지보

    량을 결정한다.

④ 교차부의 라이닝은 아치형상이 파괴되어 횜모멘트가 국부적으로 커지는 경우가 있으므로 철

    근 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다.

⑤ 접속부와 확폭부는 특수한 단면으로 특수한 응력상태에 있기 때문에 시공시의 계측에 따라

    터널 굴착시의 안정, 지보재와 보강재의 타당성 등을 확인하는 것은 불가능하다.

⑥ 이상시에 대비해 계측결과를 신속히 설계․시공에 피드백하는 체제를 갖출 필요가 있다.

 

(2) 피난연결통로 및 비상주차대 보강1)

① 2차로 터널은 피난연결통로 접속부 중심에서 양쪽으로 10m 씩 보강한다.

② 3,4차로 터널의 경우 비상주차대 전체구간을 보강한다.

③ 피난연락갱 구간은 본선 접속단부에서 각각 6m 구간을 보강한다.

④ 본 보강범위는 비상주차대 및 피난연락갱 설치지점의 지반상태별 3차원 구조해석 결과에 따

    라 보강범위는 조정할 수 있다.

⑤ 콘크리트라이닝 보강방법은 강섬유 또는 철근으로 보강한다.

 

(3) 피난연락갱 설치구간의 지보패턴2)

① 일방향 2차로 터널

가. 차량 진행방향과 직각으로 설치되는 차량용 및 대인용 피난연락갱 본선 교차부의 지보패

    턴은 암반등급을 고려한다.

나. 아래와 같은 3가지 형식의 지보패턴을 설정하여 설계시 적용한다.

 

구 분

암반

등급

굴착 숏크리트

R/B

격자지보

시스템 보강

RP-1

Ⅰ 전단면

(3.5/3.5m)

강섬유

80㎜

종2.0m

횡2.0m

L=3.0m

종: 2.0m

횡: 2.0m

L=3m

-

Ⅱ

RP-2 Ⅲ

전단면

(2.0/2.0m)

강섬유

120㎜

종2.0m

횡1.5m

L=4.0m

종2.0m

횡1.5m

L=4m

50×20×30

간격 : 2.0m

RP-3 Ⅳ

반단면

(1.5/3.0m)

강섬유

160㎜

종1.5m

횡1.5m

L=4.0m

종1.5m

횡1.5m

L=4m

70×20×30

간격 : 1.5m

※ RP-1A⇨RP-1, RP-1B⇨RP-2, RP-2A⇨RP-3 으로 표기

※ 굴착장은 본선 우선 굴착시의 굴착장이며, 굴착방법등 현지여건에 따라 변경가능.

※ 격자지보는 강지보로 변경 가능.

※ 부득이하게 암반Ⅴ등급에 피난연락갱이 설치되는 경우에는 다른 지보패턴에 비해 변위가 상대적으로

    크고, 본선굴착후 숏크리트응력 및 록볼트축력이 지반물성치에 따라 설계허용값을 초과하는 경우가

    발생되어 세부보강방안이 필요하므로 본 검토안에서는 제외.

 

1) 비상주차대 설치 및 보강방안 검토(설심이 13201-242, 2000.12.24)

2) 터널 피난연락갱 설치구간의 본선 교차부 굴착 보강방안(기술심사실-1640, 2007.10.02)

 

② 일방향 3차로, 4차로 터널 등

 

가. 대상터널의 지형, 토질, 교차단면 및 시공조건 등에 따라 차이가 있으므로 설계 적용시

    에는 3차원 수치해석방법 등을 적용하여 해당 단면에 대한 안정성을 검증하는 등 별도

    의 설계를 시행한다.

나. 지형 및 토질조건 등이 특수한 경우에는 해석 결과에 따라 별도의 본선 교차부 보강방법

    을 강구한다.

 

③ 피난연락갱

 

가. 부득이한 경우를 제외하고는 설치간격 등을 기준에 맞게 조정한다.

나. 가능한 양호한 암질구간에 설치하는 것이 좋다.

 

 

 

제 13 장 터널 내장

 

 

13.1 일반사항

 

13.1.1 내장의 목적

(1) 조명 효과를 크게 하고 터널 안의 시각 환경을 양호하게 유지한다.

 

(2) 터널의 벽면을 한 가지로 하여 미관을 갖춘다.

① 배선, 배관을 가능한 노출시키지 않음

② 피복면의 고르지 않은 부분을 조정함

③ 누수 등을 벽면에 노출시키지 않음

 

(3) 터널 안의 소음을 흡수한다.

 

13.1.2 내장의 효과

(1) 장시간 주행이나 고속 주행이라는 조건에서는 터널 측벽부의 조명 반사율을 유지한다.

(2) 동시에 여러 가지 부대 시설물의 은폐에 의해 터널 안의 시각 환경을 개선한다.

(3) 운전자에 대한 불필요한 시각 자극의 방지, 장애물의 조기 발견과 안정된 추적을 용이하게 하

    고 안전 주행 확보의 한 요소로서 커다란 의미가 있다.

 

13.1.3 내장의 구비조건

(1) 내장 설치폭은 터널단면의 감소를 최소화하면서 좁은 범위에 시공할 수 있을 것.

(2) 내장 표면의 반사율은 장기적으로 양호할 것.

(3) 내장 표면은 매연 등의 오염물이 부착되지 않고 또한 부착된 오염물은 물로 청소하기 쉬울 것.

(4) 내장은 구조상 어느 정도 이상의 강도와 내식성 및 내후성을 가지고 있고, 미관이 양호할 것.

(5) 내화성이 양호할 것.

(6) 흡음 내장은 흡음률이 높을 것.

(7) 경제적인 시공과 유지가 가능할 것

 

13.1.4 내장재 선정시 고려사항1)

(1) 도로 통과지역의 문화, 지리, 전통이 영향(예, 도자기고장의 경우 타일 또는 도자기 재질의 내장재 적용)

(2) 지역특성 및 유지관리 편의성(연중 강설량 등)

(3) 터널 연장이 길어 안전성 확보가 필요한 경우

(4) 기타 현장 여건을 고려하여 적용

    1) 터널 내오염도장 확대시행(건설계획처-4472, 2006.12.18)

 

 

13.2 일반내장

 

13.2.1 설치기준2)

(1) 내장재 적용 기준3)

 

터널연장 설치높이(m) 재질

300m 미만 미설치(설치시2.0m) -

300m이상∼1,000m 미만 2.0m 내오염도장

1,000m 이상 3.0m 타 일

 

(2) 연장 300m미만의 터널이라도 종단구배 3%이상, 평면 곡선반경 500m이하, 대형차 혼입율이

    높을것으로 예상되는 경우, 터널이 연속되어 있는 구간에서는 내장재를 설치할 수 있다.

(3) 검사원 통로 설치시 청소차량의 작업효율 등을 고려하여 검사원 통로 하단에는 내장재를 설치

    하지 않는다.

(4) 분리형 터널이 아닌 2-Arch 터널과 같이 차량 진행방향 좌측에 설치되는 벽체의 경우는 내장

    재 설치여부와 높이를 별도로 검토하여 적용한다.

(5) 터널 내장 디자인은 지역여건 특색에 따라 다양한 형식을 적용한다.

(6) 벽면 디자인 적용시 이에 대한 용역을 시행하고 설계심의 후 적용한다.

(7) 외형만 중시하면 경우 운전자의 눈의 피로를 가중시킬 수 있으므로 단순하면서도 기본적 기능

    을 발휘할 수 있는 디자인을 선택한다.

 

(8) 터널 벽면 표면 마무리4)

① 터널 내부

가. 사용재료 : 조명등, 디자인된 타일, 외부마감용 판넬 등

나. 유 · 출입구 200m를 제외한 구간은 일정간격으로 디자인된 타일 부착(유 · 출입구 200m

    구간은 기존과 동일하게 일반 타일 부착)

다. 방재 및 안전시설 설치 등에 저해되지 않도록 미관 검토시 유의하도록 한다.

 

② 갱문부

가. 무늬목, 도료, 돌붙임 타일, 외부마감용 판넬 등의 재료를 사용한다.

나. 터널 입출구 갱문 전면부의 가시가 확보된 부분과 좌 · 우 날개벽에 설치

 

13.2.2 피난연결통로부의 내장 계획5)

(1) 피난연결통로의 내장타일 붙임은 적용하지 않는다.

(2) 내장 타일붙임은 연계성과 미관 등을 고려하여 피난연결 통로 헌치부까지 시공한다.

    2) 터널 내오염도장 확대시행(건설계획처-4472, 2006.12.18)

    3) 터널 내오염도장 적용방안 개선(건설계획처-115, 2008.01.10)

    4) 구조물 표면 마무리 개선방안(설계처 1832, 2005.06.28)

    5) 장대터널 피난연결통로의 타일 시공기준 적용 검토(건일이 13105-78, 2001.06.15)

 

13.2.3 타일 내장6)

(1) 타일의 종류

① 호칭명에 따른 구분 : 외장타일

② 타일 질은 물을 거의 흡수하지 않는 자기질 타일의 흡수율은 1.0% 미만이어야 한다.

 

(2) 형상 및 치수

① 타일규격 : 3종 - 90×190×11, 100×200×10, 100×230×10

② 타일이 충분한 접착이 될 수 있도록 뒷굽을 붙인다.

③ 뒷굽의 높이는 1.2㎜이상, 안쪽으로 오목하게 들어간 길이는 1㎜이상 이어야 한다.

 

(3) 겉모양

① 금 ‧ 박리층 ‧ 금 갈라짐 ‧ 깨어짐 ‧ 현저한 뒷면 흠집은 없어야 한다.

② 색점 ‧ 표면 흠집 ‧ 유약 벗겨짐 ‧ 부착 흠집 ‧ 소지 떨어짐 ‧ 속금 ‧ 핀홀 ‧ 귀떨어짐 ‧ 부착물과 광택의 불균일 ‧ 

    색조의 불균일에 대해서는 약 3m 거리에서 바라보았을 때 현저하게 눈에 띄지 않아야 한다.

③ 2종류 이상의 결점이 존재하는 경우에는 그것을 종합해서 판정한다.

④ 타일의 뒷면에 접착에 지장을 줄 수 있는 정도의 유약이 부착되어서는 안된다.

 

(4) 색 상

① 타일의 색상은 순백색을 원칙으로 적용한다.

② 디자인 등을 도입시 터널내의 조도 등의 영향을 고려한 색상을 적용할 수 있다.

 

(5) 허용오차

① 190㎜×90㎜ 타일에 대한 길이의 허용차는 ±3.0㎜ 이다.

② 너비의 허용차는 ±2.0㎜ 이다.

③ 타일의 두께는 제작치수로 정한 부분의 두께를 말한다.

④ 두께의 제작 치수는 일반적으로 뒷굽까지의 두께가 포함되고 두께의 허용차는 ±1.5㎜이다.

 

13.2.4 판 내장

(1) 설치 폭

① 최대 100㎜로 한다.

② 보통의 터널 내 배관․배선류는 그 안에 설치한다.

③ 특히 지름이 큰 관은 라이닝공 내에 매입하는 방법을 택한다.

 

(2) 표면 페인트

① 내장에 의한 조명 효과는 밝은 내장면에 의해 조명 효과를 향상시켜야 한다.

② 차량의 장애물 인지에 대해서는 일반적으로 터널의 옆벽 부분을 밝게 하는 것이 장애물의

    크기나 모양, 거리의 판단이 쉽게 된다.

③ 이러한 효과를 얻기 위해서는 밝은 색조의 반사율이 높은 내장판이 바람직하다.

④ 반사율은 최근 사용 실적이 있는 각종 제품의 실측 값을 참고로 하여 최저 60 % 이상으로 한다.

⑤ 반사율에는 거울면 반사율과 확산 반사율이 있고, 후자의 것이 시각에 주는 영향이 좋으므

    로 45°확산 반사율로 나타낸다.

    6) 터널 내부타일 규격 조정시행(설계도 10201-38, 2003.01.29)

 

(a) 내장에 의해 벽면을 밝게 했을 때 노면, 벽면,

    천정의 밝기 대비가 커져 투시도형의 윤곽이

    명확하게 되고 장애물을 정확하게 인지하기가쉽다.

(b) 내장이 없어 벽면이 어두울 때 벽면, 노면, 천

    장의 밝기 대비가 작아지고 또한 벽면이 어둡

    기 때문에 장애물을 정확히 인지하기가 힘들다.

 

<그림 13.2.1> 터널 안의 시각 환경 개선에 따른 장애물이 보이는 방법의 차이

 

(3) 내장판의 도료

① 종류

 

가. 유기질계

    (가) 아크릴수지 도료, 에폭시수지 도료, 아크릴우레탄수지 도료

    (나) 청소 효과가 뛰어나며 옆벽을 청소하는 작업량이 줄어든다.

    (다) 최근에는 옆벽 청소에 의한 오염배수 처리 문제가 발생되고 있다.

나. 무기질계

    (가) 기본제에 무기안료를 혼합한 도료

    (나) 경제적이다.

 

② 사용 후 10 년간에 대한 경제성 비교 결과는 두 판에 대한 우열을 가리기 힘들다고 한다.

③ 무기질 도료의 판재를 사용했을 때는 청소 작업량과 오염 배수 발생량이 줄어 유지 관리비

    가 적게 소요되므로 종합적으로는 무기질 도료의 판재가 유리하다.

④ 따라서 내장판의 도료는 무기질 도료를 표준으로 한다.

 

(4) 내화성

① 터널 안 화재발생시 공간이 좁으므로 내장 설비에 불이 급속하게 번져 2차적인 재해가 커

    진다고 예상할 수 있다.

② 내장판은 열에 충분히 견디고 많은 연기나 해로운 가스가 발생하지 않는 것이 바람직하다.

③ 건축 기준법에 규정하는 불연재를 사용해야 한다.

 

(5) 내장판의 강도 및 기타의 물성

① 석면 시멘트계의 판재

 

가. 특성상 외력이 휨파괴 하중에 이르면 균열이 생기고 동결 융해에 의한 강도가 떨어진다.

나. 파괴의 안전율을 약 1.5로 하여 그 강도를 정한다.

 

② 금속판계의 판재

가. 외력이 휨파괴 하중에 이르는 균열 파괴를 일으키는 일이 없고 휨량이 증가할 뿐이며 구

    조적으로 비교적 안전하다.

나. 안전율이 1.0을 밑돌지 않을 정도로 하여 판재의 강도를 정한다.

 

③ 바닥 구조

 

가. 가로 바닥 배열로 하고, 시공성과 경제성을 고려하여 바닥 간격을 60∼750㎜의 범위한다.

나. 이들 조건에 내장판을 연속 슬래브라 생각하여 판의 휨 파괴 하중과 바닥 간격의 관계를 구한다.

 

④ 내장판에 대한 기타의 물성 기준 값

 

가. 석면 플레이트의 기준 값 및 현재 사용하고 있는 여러 가지 내장판의 재료 시험 값을 참

    고로 하여 정한다.

 

[표 13.2.1] 내장판의 휨파괴 하중과 바닥 간격

 

내장판의 종류

바 닥 간 격

600∼700㎜ 700∼750㎜

석면 시멘트판계

금 속 판 계

400 kN 이상

250 kN 이상

450 kN 이상

300 kN 이상

 

(6) 바닥구조

① 바닥재의 배열은 가로 바닥 배열로 한다.

② 주요 부재는 부재두께 5㎜ 이상의 형강을 표준으로 한다.

③ 강재는 평균 도금부량 5.5 N/㎡ 이상의 용융 아연 도금재를 표준으로 한다.

④ 바닥 간격은 600㎜∼750㎜ 간격을 표준으로 한다.

⑤ 앵커볼트의 강도는 내장을 지지하는 데 충분한 것이어야 한다.

 

13.2.5 도료 내장7)

(1) 내오염 도장

① 터널 내장기법의 다변화 및 경제성 , 시공성, 유지관리(청소) 향상을 도모하기 위하여 내오

    염 도장을 고려한다.

② 내오염 도장은 발수성 도장보다는 친수성 도장이 오염물질이 부착이 어렵다는 발상에서 개

    발된 도장이다.

③ 내오염 도장은 다음의 도장재 종류에서 품질기준을 만족하는 재료를 사용한다.

 

(2) 내오염 도장재의 종류

① 폴리우레탄계

② 불소수지계

③ 세라믹계

 

(3) 다음의 도장 재료는 외국의 적용 사례등을 참고하여 시험시공등을 통한 성능 검증 후 적용 여

    부를 결정한다.

① 에폭시 수지계

    7) 터널 내오염도장 적용방안 개선(건설계획처-115, 2008.01.10)

② 미네랄 도장

 

(4) 터널 연장 1,000m 이상의 장터널에서는 타일을 시공을 원칙으로 한다. 단, 터널이 설치되는

    지역의 문화특성, 현장여건 등을 고려하여 도장 또는 타일을 선택하여 적용 할 수 있다.

(5) 터널 입 ‧ 출구부 50m 구간의 상부도장은 최근 시공되고 있는 콘르리트라이닝 표면의 마감상

    태가 양호하므로 별도의 도장을 실시하지 않는다.

(6) 내오염 도장의 디자인은 5가지 시험시공된 사례를 참조하여 개선 적용하며 본 사례 외에도 현

    장 여건을 감안하여 다양한 디자인을 적용하도록 한다.

(7) 내오염 도장재료의 에인트 성분에 대한 품질 기준은 적용하지 않으며 확산 반사율 값은 80을

    적용한다.

(8) 디자인을 도입한 경우 디자인 비용 색도에 따라 작업 난이도를 고려 디자인 면적만큼 별도의

    단가를 고려한다.

(9) 터널의 내구성 증진을 위하여 입 ‧ 출구 라이닝 콘크리트에 우수침투 방지용 물끊기(면목,

    notch)를 시공한다.

 

13.3 흡음 내장

(1) 흡음내장 설치시 갱구의 소음을 충분히 줄일 수 있도록 내장 재료와 구조를 선정해야 한다.

(2) 터널이 위치하는 지역에 따라서 소음 감소 대책의 일환으로 터널 출입구 부분의 흡음 내장이

    필요할 때가 있다.

(3) 갱구 부근의 소음 대책은 터널 안의 흡음 내장뿐만 아니라 갱구 부근의 흡음벽을 기타의 대책

    공법과 아울러 종합적으로 하는 것이 바람직하다.

(4) 흡음 내장의 경우에도 그 재료의 내화성, 내구성에 대해서는 일반 내장에 준하는 것이어야 한다.

(5) 이 외에 조명 효과가 양호하고 청소하기 쉬운 재료를 사용한다.

 

 

 

제 14 장 터널환기

 

 

14.1 적 용

 

14.1.1 목 적

(1) 본 지침은 고속도로 터널 환기 시설의 설계 및 유지관리를 위한 일반적인 고려 사항과 설계요

    령을 제시하는 것이다.

(2) 도로터널의 환기시설은 도로의 구조 ‧ 시설 기준에 관한 규칙에 나와 있는 ‘터널에는 안전하

    고 원활한 교통을 확보하기 위해 필요하다고 인정하는 경우에는 도로의 계획교통량, 설계속도

    및 터널길이를 참작하여 환기시설 및 조명시설을 고려하여 설치하여야 한다’라고 규정한 제

    반 시설을 의미한다.

(3) 따라서, 터널환기 설비시설의 계획, 조사, 설계, 시공 및 유지관리를 할 때에는 본 기준을 이해

    하고, 종합적으로 검토하여 적절한 설비계획을 수립하여야 한다.

 

14.1.2 적용 범위

(1) 본 지침은 2002. 10월 제정한 고속도로 터널 환기시설 설계기준의 내용으로 고속도로 터널의

    환기시설 계획 및 설계와 기 설치된 환기시설의 유지관리 기준으로 준용한다.

(2) 본 지침에서는 가장 일반적인 2차로 산악 터널을 주요 대상으로 하고 있다.

(3) 터널의 시공법, 차로수 등이 변해도 설계 요령은 대부분 유사하므로 이들 터널에 대해서도 적

    용할 수 있다.

(4) 도로의 성격, 터널의 규모, 교통조건, 입지조건 등이 보통의 경우와 현저히 다른 경우에는 본

    기준에서 제시한 요령을 참고하여 해당 터널의 특수성에 따른 검토가 필요하다.

(5) 또한 본 기준은 제작차 배출량 저감추세와 오염물질 배출량 규제치 강화경향을 반영하여 환기

    량 산출기준의 주기적인 검토가 있어야 할 것으로 판단된다.

 

14.2 환기계획

14.2.1 일반 계획

(1) 도로 터널에서는 통행하는 자동차의 배출가스에 의한 터널 내 공기의 오염을 제어하기 위하여

    환기가 필요하다.

(2) 터널연장이 길고 교통량이 많은 터널에서는 기계 환기시설이 필수적이다.

(3) 환기계획은 터널 전체 계획의 일환으로서 면밀히 계획할 필요가 있다.

(4) 환기 계획은 목적을 달성할 수 있는 가장 경제적인 방식이 되도록 기계설비 및 본선 터널을

    검토해야 한다

(5) 단계적인 건설이 요구되는 경우 양방향 통행에서 일방향 통행으로 변경을 고려하여 최종단계

    에서의 계획과 조화를 이루도록 해야 한다.

(6) 동시에 일방향 터널의 이점을 충분히 고려하여 행하는 것이 중요하다.

(7) 교통 방식의 변경을 수반하지 않는 경우라도, 교통량 변화에 따라 환기시설을 단계적으로 증

    가시킬 경우에는 최종단계의 설비를 충분히 고려해 둘 필요가 있다.

(8) 특히 터널 터널의 구조는 시설변경이 매우 곤란하므로 여유있게 계획하는 것이 바람직하다.

 

14.2.2 계획 순서

(1) 터널의 노선 선정

① 일반적으로 노선의 편익, 지형, 지물, 지질 등을 고려하여 검토한다.

② 터널이 긴 경우에는 입갱, 경사갱의 위치 선정, 환기규모 등의 환기계획이 노선선정시 중요

    한 항목이 된다.

③ 이 때는 각각의 대안에 대한 환기계획은 개략 검토하여 노선결정을 위한 요소로 사용한다.

 

(2) 환기 설계시 필요한 자료 수집

① 교통관계 자료

② 기상관계 자료

③ 환경관계 자료

④ 지형, 지물, 지질관계 자료

⑤ 관련법규

 

(3) 소요 환기량 산정

① 터널의 교통량 및 토목제원 등을 바탕으로 필요한 환기량을 산출한다.

 

(4) 환기의 기본계획 작성 (환기방식의 선정)

① 소요환기량 및 기상, 환경조건 등 터널의 입지조건에 따른 환기방식 등의 기본계획을 작성

    한다.

② 기본계획시에는 환기시설의 필요성 유무, 즉 자연 환기로 처리할 수 있는지를 우선 검토한다.

③ 환기시설이 필요한 경우에는, 각종 환기방식의 장단점을 비교하여 검토한다.

④ 이 때에는 경제성뿐만 아니라 안정성과 주위환경에 대한 영향을 포함한 종합적인 평가를 행

    한다.

 

(5) 단면계획 및 환기력계산

① 환기설비 기계실, 덕트 등의 공간 계획과 소요 환기력의 상세한 검토를 행한다.

② 기본계획 단계에서 개략적인 검토를 하고, 여기서는 결정된 항목에 대해 다른 항목과 관련

    지어 상세하게 검토한다.

 

(6) 설비제원의 결정

① 전 항목의 검토결과에 입각하여 덕트설계, 환기기사양, 배치계획, 환기소 건물계획 등의 설

    계를 한다.

② 설비제원은 정상 및 비상시의 운전조건 등을 고려하며 환경감시, 계측, 운전, 제어 등의 설

    비설계도 행한다.

 

(7) 환기 기기의 제작, 시공

① 설계기준에 준하여 환기 기기, 덕트 등을 제작, 시공한다.

 

(8) 운전 조정

① 환기설비는 완성된 단계에서 각 설비가 설계에서 요구되는 능력을 만족하는지 여부에 대한

    종합적인 검사와 조정을 수행한다.

② 개통 후에 재확인하여 필요할 경우에는 재조정을 한다.

③ 각종 계측기는 터널개통 후에 소정의 점검기간을 두어 조정을 실시하여 계측데이타의 신뢰

    성을 확보하여야 한다.

 

(9) 데이터베이스 구축

① 터널내 각종 계측데이터 및 환기기 운영상황을 판단할 수 있는 데이터 베이스를 구축한다.

② 환기기 운영평가 및 향후 터널 설계를 위한 기초자료로 활용할 수 있도록 한다.

 

 

14.3 조 사

 

14.3.1 교통 조사

(1) 설계년도의 차종별 추정교통량

① 설계년도의 일 교통량 및 첨두시간 교통량을 적용한다.

 

(2) 설계년도 차종별 구성비

① 차종별 오염물질 배출량이 서로 상이하기 때문에 필요하다.

② 부득이한 경우 차종별 구성비를 조사할 수 없는 경우에는 디젤연료를 사용하는 대형차와 가

    솔린 사용하는 소형차로 구분하여야 한다.

 

(3) 연도별 교통상황

① 단계건설계획을 수립하기 위해서 연도별 일추정 교통량을 조사한다.

 

14.3.2 환경 조사

(1) 자연풍에 의한 환기력

① 자연풍 풍향풍속은 산악터널의 경우에 환기기 용량에 중요한 영향을 미치게 된다.

② 가능한 정확한 조사 및 평가를 수행하여 적정 규모 환기기 용량을 산정하도록 한다.

 

(2) 갱구 및 환기탑에서의 배기의 확산

① 도심이나 청정지역에서의 터널로부터 배출되는 오염공기의 확산이 환경에 미치는 악영향을

    최소화해야 한다.

② 오염물질이 집중적으로 배출되는 지역의 기상상황 자료를 고려한다.

③ 환기탑 위치를 선정하며 갱구에서의 오염확산 방지를 위한 대책을 수립한다.

 

(3) 갱구에서의 오염물질 재유입

① 흡입갱구 주변의 오염상태나 인접 갱구에서의 오염공기 재유입 등에 의해 터널내 공기의 오

    염도가 영향을 받는다.

② 오염물질 재유입에 대한 평가가 필요하다.

 

(4) 환기소의 소음

① 소음이 주변 환경에 미치는 영향을 충분히 고려하여야 한다.

② 환기소 내에 환기 기기를 설치할 경우가 해당된다.

 

14.3.3 지형, 지물, 지질 조사

(1) 지형, 지물, 지질 조사는 모든 조사의 기초가 된다.

(2) 목적에 따른 축척 조사가 필요하다.

(3) 지형, 지질 조사는 환기용 입갱, 경사갱의 배치 계획의 기초 자료로 이용된다.

(4) 갱구 부근의 환경 조사에서는 지형 외에 인근 건축물에 영향을 검토할 필요가 있는 경우도 있다.

 

14.4 환기설계

다음의 설계와 관련된 내용은 2002년 10월 제정된 고속도로 터널 환기시설 설계기준의 내용을

준용하도록 한다.

 

14.4.1 환기량

 

14.4.2 터널에서의 승압력과 환기저항

 

14.4.3 환기방식

 

14.4.4 방재용 환기설비

 

14.4.5 계측기

 

14.4.6 설계

 

 

 

제15장 터널 방재시설

 

 

제 15 장 터널 방재시설1)

 

15.1 일반사항

(1) 터널방재시설은 사고예방, 초기대응, 피난대피, 소화 및 구조활동, 사고확대방지를 기본목적으

    로 한다.

(2) 터널방재시설은 사고에 대한 예방적인 조치 및 사후조치 전반에 걸쳐서 방재시설의 역할을 정

    확하게 인식하고 시설간의 연계성과 설치목적을 고려하여 관리운용을 명확하게 계획하여야 한다.

(3) 터널방재시설은 관리체계에 영향을 주게 되므로 관리체계와의 관계를 고려하여 계획되어야 한다.

(4) 터널화재상황의 발전단계

 

① 화재초기 도로 이용자자 스스로 상황을 판단하여 피난대피 등 대응조치를 취해야 하는 자기

    구조단계

② 도로 관리자와 경찰, 소방 등의 관계기관의 관련자가 현장에 도착하여 본격적으로 소화나

    구조활동을 펼치는 소화 및 구조단계

(5) 방재시설을 설치하거나 계획할 때에는 이점을 고려하여 화재의 시간적 경과에 따른 대응책을

    마련해야 한다.

(6) 터널방재시설 중 환기방식별 제연(배연)설비 규모, 배치, 운영 등의 계획은 실험적인 방법이나

    수치해석적인 방법을 통해서 신뢰성을 검증하여 설치목적에 부합되도록 계획한다.

(7) 터널간의 이격거리가 짧은 연속터널 구간 등에서는 노선 전체의 방재 대책을 고려하여 터널

    방재시설의 설치를 계획하여야 한다.

(8) 터널과 유사하게 지하에 자동차의 통행에 사용되며 차로로 구성된 지하차도 등과 같은 구조물

    은 터널과 동일한 방재시설의 설치를 계획하여야 한다.

 

15.1.1 사고예방계획

(1) 사고예방은 터널방재시설에 있어서 중요한 요소로 인식되어야 하며, 이를 위해 터널의 구조적

    인 측면과 교통시스템 등 예방을 위한 시설의 확보뿐만 아니라 이들의 운용 및 법적인 규제와

    이를 준수하도록 하기 위한 대책 등을 계획한다.

(2) 터널의 구조적인 측면에서의 사고예방대책은 도로의 적정 설계속도의 산정 및 이에 따른 도로

    의 선형 및 구조, 비상주차대나 비상차로 등이다.

(3) 교통시스템은 각종 법적규제에 대한 준수조치 등 사고예방을 위한 각종 교통표지판과 터널입

    구의 정보표시판, 차로이용규제신호등 등 안전운전을 위한 시설 등이 있다.

(4) 터널내 차량사고의 대부분이 운전자의 과실에 의해서 비롯되며, 시설의 부적절한 운용이 사고

    의 확대의 가장 큰 원인이 될 수 있다.

(5) 따라서 시설관리자의 배치 및 운영기술에 대한 교육훈련과 이용자의 안전의식 및 터널의 잠재

    적인 위험성을 인식시키기 위한 홍보계획을 수립하여야 한다.

1) 고속도로 터널 방재시설 설치기준 개정(시설처-3976, 2009.11.16)

 

15.1.2 초기대응계획

(1) 초기대응 수단으로 비상경보설비 및 감시체계, 대피의 유도를 위한 시설 및 피난대피시설을

    들 수 있다.

(2) 초기대응 수단은 화재초기 자기구조단계에서 위험상황에 처한 인명의 손상을 최소화하기 위한

    수단이란 측면에서 신속한 대피 및 대피유도에 중요성을 두어 계획하여야 한다.

(3) 자기구조단계에 터널이용자의 판단 및 대피를 도울 수 있는 경보설비 및 피난유도설비는 효율

    적인 운영이 인명피해에 가장 큰 영향을 미치게 되므로 초기대응 시설 및 운영에 신중을 기하

    여 계획하여야 한다.

(4) 차량 화재시 본격적인 화재로 확대될 때까지의 시간은 일반적으로 10분 정도로 비교적 짧으므

    로 통보, 경보, 초기소화 등의 초기대응은 한정된 시간 내에 주로 사고 당사자 또는 현장을 통

    행중인 도로 이용자 등에 의하여 수행될 가능성이 높다.

(5) 터널내 대피자가 연기에 노출되지 않도록 하기 위한 적정용량의 제연 또는 배연시설의 설치,

    운용의 중요성을 강조하여 계획하여야 한다.

(6) 화재의 초기진화에 가장 효과적인 것으로 알려진 소화기 등은 일반도로 이용자가 시설에 접근

    하기 용이하도록 접근성을 고려하여 계획하여야 한다.

(7) 또한 화재초기단계에 터널내로 차량 진입을 금지하여 피난이 필요한 요소를 최소한으로 억제

    하여야 하고 피난시 혼란을 피하기 위한 통보나 경보설비는 도로 이용자 등이 쉽게 인지할 수

    있도록 계획하여야 한다.

 

15.1.3 소화 및 구조활동 계획

(1) 소화 및 구조활동 시설은 인명이 대피한 후에 소방대에 의한 본격적인 소화활동과 구조활동을

    지원하기 위한 시설로 사고의 확대방지를 위해서 소방대의 접근성을 우선적으로 고려하여 계획한다.

(2) 아울러 소화활동을 원활하게 수행할 수 있도록 소화활동설비의 적절한 배치 및 운영계획이 수

    립되어야 한다.

(3) 화재의 확대로 인한 구조물의 손상으로 터널의 장시간 폐쇄되는 경우 막대한 경제적인 손실을

    초래하게 되므로 특히, 차량의 통행량이 많은 터널의 경우에는 적극적인 소화활동을 위한 방

    재시설의 설치 및 운영계획을 수립한다.

(4) 터널 방재대책은 제반시설과 이를 운용하는 운용능력 및 시스템이 유기적으로 기능하는 것이

    중요하며, 전체적으로 총합이 이루어질 수 있도록 계획한다.

(5) 터널 방재대책 수립시 시설관리자 뿐만 아니라 소방, 경찰, 구조대 등 관계기관간의 유기적인

    협력체계를 구축하고, 관계기관간의 충분한 조정과 정기적인 종합훈련을 의무화하며 이에 대

    한 계획이 수립하여야 한다.

 

15.1.4 피난시설의 계획

(1) 피난은 화재 및 기타 재해 등의 비상시 생명을 보존하기 위해 안전지역으로 이동하는 행위이

    며, 터널의 경우에는 기본적으로 도로 이용자가 현장상황을 스스로 판단하여 피난 여부를 결

    정해야 하는 경우가 많다는 점을 인식하여 피난을 유도하기 위한 적절한 시설 및 피난시설을

    계획하여야 한다.

(2) 피난환경은 화재의 종류, 판단시기 등에 따라서 큰 차이가 있으므로 방재시설의 가장 큰 목적

    인 초기피난을 확보하기 위해서는 일정수준의 피난가능환경을 일정시간동안 유지할 필요가 있

    으며, 이를 위해 터널의 특성을 고려한 제연 및 배연시설을 계획한다.

(3) 피난시설은 명료하게 하여 대피자가 인지하기 쉽도록 하며, 혼란을 야기할 수 있는 복잡한 조

    작을 필요로 하는 것은 부적당하다. 특히 터널의 경우에는 보행에 의해서 빠른 시간내에 안

    전지역으로 대피할 수 있도록 계획하여야 한다.

(4) 피난시설로 피난연락갱 및 피난갱의 시설이 효과적이며, 이에 대한 시설 계획은 대피인원의

    산정, 대피소요시간, 화재확산시간 등을 면밀히 검토하여 설치하여야 할 것이다.

 

15.1.5 방재시설 운용계획

(1) 방재시설의 운용은 방재시설의 규모 및 종류에 따라서, 상시 감시체제를 요구하는 시설과 그

    렇지 않은 시설로 구분하여 계획한다.

(2) 제연설비의 경우에는 자동운전이 가능하나 일반적으로 관리자가 상황파악을 한 후에 수동운전

    을 기본으로 하며, 피난환경을 유지하기 위해서 필요로 하는 정보를 적절하게 수집하지 못하

    면 설치목적에 따른 효과의 발휘가 어려울 뿐만 아니라 역효과가 발생할 가능성도 있다. 따라

    서, 이와 같은 방재시설에 대한 계획시 운용을 위해서 필요로 하는 터널내 환경정보를 얻기

    위한 데이터 수집장치 및 감시장치에 대한 사항도 동시에 고려하여 계획한다.

(3) 물분무설비는 대피자가 완전히 대피한 후에 작동을 원칙으로 하고 있기 때문에 이와 같이 관

    리자가 대피환경을 확인한 후에 조작하여야 하는 방재시설이 설치되는 터널은 상시관리체계의

    구축을 계획하여야 한다.

(4) 방재시설은 시설간의 연동관계나 관리체계 및 운용체계 등을 충분히 고려하는 동시에 각 방재

    시설의 기능 한도에 유의하여 운영시설의 규모 및 효율적인 관리체계를 구축될 수 있도록 계

    획하여야 한다.

 

15.1.6 화재시 대응계획

(1) 터널 화재시 초기대응 대책이 인명의 보호 및 사후 피해 정도에 미치는 영향이 가장 크기 때

    문에 본 지침에서 화재시 적정한 대응을 위해서 다음과 같은 기본사항을 제시한다.

(2) 화재감지는 자동화재 탐지설비에 의해서 수행되는 것을 기본으로 하나, 터널 이용자에 의해서

    화재시 사용빈도가 가장 높은 소화기의 탈착 및 소화전함 문의 개방을 자동 감지하여 화재를

    감지할 수 있도록 하며, 또한 CCTV나 주행속도 감지기에 의해서 이상상황을 감지할 수 있도

    록 한다.

(3) 화재감지기 등의 이상신호가 수신반에 수신되면, 비상경보설비에 의해서 자동으로 경보를 발

    하고, 신호발신구역의 CCTV가 연동하여 집중감시가 될 수 있도록 구성한다.

(4) 관리자가 상주하는 터널에서는 관리자에 의해서 확인할 수 있도록 하며, 원격관리를 수행하는

    경우에는 해당 관리기관에 자동 통보될 수 있도록 한다.

(5) 관리자는 터널내 비상상황이 접수되면 터널입구 정보표지판에 의해서 차량의 진입을 차단하고

    라디오 재방송 설비 등 통보수단을 이용하여 터널내 이상 상황을 통보하며, 전원이 정상적으

    로 공급되고 있는 상황하에서는 터널내 조명을 모두 점등하여 최대한의 조도를 확보할 수 있

    도록 한다.

(6) 관리자가 상주하는 터널의 경우에는 관리자가 제연설비를 화재발생 시나리오에 의해서 수동조

    작 하도록 하며, 관리자가 상주하지 않는 터널의 경우에는 제연운전모드에 의해서 우선적으로

    자동운전 되도록 제어 로직을 구성하고, 관리자에 의해서 후 조치하도록 한다.

 

15.2 방재시설의 분류

 

15.2.1 소화설비

(1) 소화설비 일반사항

① 도로터널내 소화설비는 차량 화재시 화재의 진압․소화를 위한 설비로 소화기, 소화전, 물분

    무설비가 있다.

② 도로 이용자 등이 실시하는 초기 소화활동을 위한 것과 소방대가 실시하는 본격적인 소화활

    동을 위한 것으로 구분할 수 있으며, 초기소화활동을 위한 것을 소화설비라 한다.

 

(2) 소화기구

① 소규모 화재의 초기소화를 목적으로 사람이 직접 조작하여 소화약제를 방출하는 기구이다.

② 주 사용대상이 도로 이용자나 비전문가라는 점을 고려하여 운반 및 취급이 용이하도록 선

    정하고 접근성을 고려하여 설치한다.

 

(3) 옥내소화전설비

① 보통의 화재에 대한 주체적인 소화설비이다.

② 호스 및 노즐을 이용하여 소화용수를 방출하는 소화설비로 터널내 소화전은 호스연결식 옥

    내소화전을 말한다.

 

(4) 물분무설비

① 물분무설비는 물분무헤드에서 미세한 입자상의 물을 방출하여 질식․냉각작용에 의해서 화재

    의 연소 및 확대를 억제하고 소화활동을 지원하기 위한 방재시설이다.

② 터널에서는 대피자가 있는 공간에 방출하면 대피에 곤란을 초래할 수 있는 것으로 보고 되

    고 있으며, 효용성, 경제성, 운영상의 적합성을 검토하여 설치여부를 검토한다.

③ 본 지침에서는 교통량 및 터널연장을 고려하여 설치할 것을 권장한다.

 

15.2.2 경보설비

(1) 경보설비 일반사항

① 경보설비는 화재나 사고 등의 발생을 도로 관리자 및 소방대 또는 경찰에게 전달하는 동시

    에 도로 이용자 등에게 사고의 발생을 전파하기 위한 설비이다.

② 화재나 사고사실을 관리자에게 통보하는 목적으로 시설되는 설비로 비상경보설비, 비상 전

    화 및 자동화재 탐지설비가 있다.

③ 관리자가 상황을 접수 후에 이를 터널이용자에게 알리기 위한 경보설비로는 비상경보설비,

    비상방송설비, 정보표시판, 라디오 재방송설비가 있다.

 

(2) 비상경보설비

① 사고 당사자 또는 발견자가 수동 조작하여 사고를 통보하여 사고발생위치를 인식할 수 있도록 한다.

② 터널내에 경보를 발하여 터널 부근 및 터널내의 도로 이용자에게 사고발생을 신속하게 통보

    하기 위한 설비로 발신기(누름 버튼)와 비상벨로 구성된다.

 

(3) 자동화재 탐지설비

    화재로부터 발생하는 열, 연기, 빛 등을 자동감지하여 화재 발생 위치를 수신반을 통해 도로

    관리자에게 알리기 위한 설비이다.

(4) 비상방송설비

    화재시에 차량에서 탈출한 도로 이용자 등에게 스피커를 통해 대피지시 등 적절한 정보를 제

    공하기 위한 확성 방송설비이다.

(5) 비상전화

    사고 당사자 또는 발견자가 사고 발생을 도로 관리자 등에게 연락하기 위한 전용전화이다.

 

(6) CCTV(폐쇄회로 감시장치)

① 터널내 재해 발생시 상황을 파악하기 위한 감시장치이다.

② 피난대피시설 및 터널에 일정간격으로 설치하여 터널전체를 사각지대 없이 감시할 수 있도

    록 설치하며, 화재차량의 규모나 위치를 확인하여 제연시설의 운전 및 피난을 유도하기 위

    한 장치이다.

③ 평상시에는 터널내의 교통 흐름 감시에 활용할 수 있으며, 향후 터널내의 교통 정보를 입수

    할 수 있는 설비로 활용할 수 있다.

 

(7) 라디오 재방송 설비

    라디오 재방송 설비는 방송이 불가능한 터널내에 유도안테나를 포설하여 방송파를 수신․증폭

    하여 터널내부로 송신하므로서 터널내에서 라디오 방송을 수신할 수 있도록 하기 위한 설비이다.

(8) 정보표지판

    정보표지판은 터널내 화재등 비상시와 유지관리 공사등 터널내 이상상황을 터널내․외의 차량

    운전자에 전달하기 위한 설비로 터널입구 정보표지판과 터널내 정보표시판 등이 있다.

 

15.2.3 피난설비

피난설비는 터널 내에서 화재 및 기타 사고에 직면한 도로 이용자 등을 터널 밖으로 안전하게 유

도하고 피난시키기 위한 기능을 가진 설비이며, 피난을 직접적으로 지원하는 피난대피시설과 간

접적으로 지원하는 비상조명등, 유도표지판으로 분류된다.

 

(1) 비상조명등

    터널 정전시 위험을 방지하기 위하여 정전직후 부터 비상발전설비나 무정전전원설비에 의해서

    점등되는 최소한의 조명이다.

(2) 유도표지판

    터널내 도로 이용자에게 소방시설, 터널 입․출구 및 피난연락갱의 위치 표시 및 거리와 방향

    등의 정보를 표시하여 터널내 도로 이용자를 안전지역으로 유도하기 위한 설비이다.

 

(3) 피난대피시설

① 피난대피시설은 대피자의 안전확보가 확실하다는 점에서는 방재시설의 전반적인 신뢰성을

    향상할 수 있는 가장 필수적인 수단이다.

② 피난대피시설은 터널내 사고시 대피자를 안전한 구역으로 유도하기 위한 시설로 피난연락

    갱, 피난갱, 피난대피소, 비상주차대가 있다.

③ 피난연락갱은 본선터널과 병설된 상대터널이나 본선과 평행한 피난갱을 연결하기 위한 연결통로이다.

④ 피난갱은 본선터널과는 별도로 설치하여 화재시 대피자를 안전지역으로 유도하기 위한 통로

    이며, 피난갱은 일반적으로 건설에 막대한 비용을 필요로 하기 때문에 경제성을 검토하여

    설치하도록 한다.

 

15.2.4 소화활동 설비

    소화활동설비는 화재를 진압하거나 인명 구조 활동을 위해서 사용하는 설비이며, 제연설비, 무선

    통신 보조설비, 연결송수관 설비, 비상콘센트 설비로 구분된다.

 

(1) 제연 설비

① 터널에서 화재가 발생하는 경우, 연기의 확산을 최소한으로 억제하거나 제어하기 위한 환기

    설비로 피난활동 및 소화활동을 용이하게 하고, 진화 후의 터널내 연기를 터널 밖으로 강제

    적으로 배연하기 위한 설비이기도 하다.

② 터널에 설치되는 환기설비는 화재시 환기방식의 특성상 제연(smoke control)을 목적으로

    하는 경우와 배연(smoke exhaust)을 목적으로 하는 경우로 구분될 수 있다.

③ 전자는 종류환기방식의 화재시 대응 개념으로 화재지점으로부터 대피자가 없는 지역으로 기

    류를 형성하여, 연기류를 대피 반대방향으로 제어함으로서 대피자의 안전을 확보할 수 있도

    록 하는 것이다.

④ 후자는 횡류 또는 반횡류식 환기방식의 화재시 대응개념으로 화재지역으로부터 덕트를 통

    해서 연기를 배기하여 안전을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

⑤ 기계환기를 수행하는 터널에서는 환기설비를 제연설비로 병용할 수 있다.

 

(2) 무선통신 보조 설비

① 무선통신 보조설비는 소방대가 터널내부에서 구조 및 소화활동 수행시 터널 외부 및 내부에

    있는 대원간의 상호통신이나 라디오재방송설비나 확성방송설비와 연계하여 터널상황을 전파

    하기 위한 설비로 일반적으로 누설 동축케이블과 부수장비로 구성한다.

② 이외에 터널의 양 갱구 부근에 설치하여 터널의 내․외부와 연락하기 위한 전화로, 통상적으

    로는 유지관리에 이용하며 화재 발생시에 소방대가 이용할 수 있는 갱구전화가 있다.

 

(3) 연결송수관설비

① 소방대가 본격적으로 소화작업을 수행시 소화용수의 공급을 목적으로 한다.

② 터널의 외부에서 내부의 화재장소 부근 소화전이나 소방차의 소방용수를 공급할 수 있도록

    설치하는 배관, 송수구, 방수구 등으로 구성된다.

 

(4) 비상콘센트 설비

    화재장소에서 인명구조에 필요한 전동공구 등의 사용을 위한 전원을 공급할 수 있도록 설치하

    는 콘센트 설비이다.

 

15.2.5 비상전원설비

    비상전원설비는 터널내 정전상황에서 비상조명 등의 기능을 유지하기 위한 전원을 공급하기 위한

    설비이다.

 

(1) 무정전 전원설비

    정전 직후부터 정해진 시간동안 비상조명등, 유도표시판 및 기타 방재시설의 기능을 유지하기

    위한 무정전 전원설비이다.

 

(2) 비상발전설비

    원동기에 의해서 발전기를 구동해 발전하여 장시간 동안 방재시설의 기능을 유지하기 위한 전

    원을 공급하기 위한 발전설비이다.

 

15.3 방재시설 설치계획

 

15.3.1 방재시설 설치기준

(1) 방재시설별 설치기준은 터널연장 및 위험도지수 산정 결과에 따른 터널등급에 따라 [표

    15.3.1]과 같이 적용한다.

 

[표 15.3.1] 방재시설별 설치기준

 

터널등급

방재시설

1등급 2등급 3등급 4등급 비고(주관부서)

소화

설비

소화기구 ● ● ● ● 시설처(설비팀)

옥내소화전설비 ● ◯ ● ◯ 시설처(설비팀)

물분무설비 ◯ 시설처(설비팀)

경보

설비

비상경보설비 ● ● ● 시설처(전기팀)

자동화재탐지설비 ● ● △1) 시설처(전기팀)

비상방송설비 ● ● ● ITS처

긴급(비상)전화 ● ● ● ITS처

CCTV ● ● ● ● ITS처

영상유고 △ △ △ △ ITS처

라디오재방송 ● ● ● △2) ITS처

정보표시판 ● ◯ ●◯ ITS처

진입차단설비 ● ◯ ●◯ 시설처(전기팀)

피난

대피

설비

및

시설

비상조명등 ● ● ● △2) 시설처(전기팀)

유도표지등 ● ● ● 시설처(전기팀)

피난

대피

시설

피난연결통로 ● ● ● 설계처

피난대피터널(피난갱) ◯4) △4) 설계처

피난대피소 ◯2) △2) 설계처

비상주차대 ● ◯ ● ◯ 설계처

소화

활동

설비

제연설비 ● ◯ ● ◯ 시설처(설비팀)

무선통신보조설비 ● ● ● △2) ITS처

연결송수관설비 ● ◯ ● ◯ 시설처(설비팀)

비상콘센트설비 ● ● ● 시설처(전기팀)

비상

전원

무정전전원설비 ● ● ● △3) 시설처(전기팀)

비상발전설비 ● ● ● 시설처(전기팀)

비고

● 기본시설 : 연장기준등급에 의함 ◯ 기본시설 : 위험도지수기준등급에 의함

△ 권장시설 : 설치의 필요성 검토에 의함

1) 제연설비가 설치되는 터널에 설치(영상유고감지 설치시까지)

2) 연장 200m 이상 터널에 설치

3) 연장 200m 이상 터널에 방재시설이 설치되는 경우에 시설별로 설치

4) 피난연결통로 설치가 불가능한 터널에 적용

 

(2) 방재시설 설치위치 및 간격은 “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침(국토부, 2009. 5)에 따

    르며 [표 15.3.2]와 같다.

 

[표 15.3.2] 방재시설 설치위치 및 간격

 

방재시설 설치위치와 설치방법 설치간격

소

화

설

비

수동식 소화기

․ 일방통행터널 : 4차로 미만의 일방통행터널은 주

행차로 우측 측벽, 4차로 이상의 터널은 양쪽 측

벽에 설치 ․ 대면통행터널 : 양쪽 측벽에 교차하여 설치, 격납

상자를 설치하여 내부에 2개 1조로 비치

50m 이내

옥내소화전설비

․ 4차로 미만의 일방통행터널은 주행차로 우측 측벽 ․ 편도 2차로 미만의 대면통행터널은 한쪽 측벽 ․ 4차로 이상 일방통행터널 및 편도2차로 이상의

대면통행터널은 양쪽 측벽

50m 이내

물분무설비 ․ 측벽설치(도로면 전체에 균일하게 방수되도록 한다)

방수구역 :

25m 이상,

3구역 동시방수

경

보

설

비

비상경보설비 ․ 수동식 소화기 또는 옥내소화전함에 병설 50m이내

자동화재탐지설비 ․ 최적성능을 확보할 수 있는 위치

환기방식별

필요인식 범위

비상방송설비 ․ 터널 측벽과 피난대피시설(피난대피터널, 피난대

피소, 비상주차대)에 설치

50m 이내

긴급전화 ․ 터널입구와 출구부, 터널 측벽과 피난대피시설(피

난대피소, 피난대피터널, 비상주차대)에 설치

250m 이내

CCTV ․ 터널측벽설치(피난대피시설 및 터널 전구간 감시

가 가능하도록 설치함)

터널내 :

200∼400m간격

터널외부 :

500m이내

영상유고

감지설비 ․ 터널 전구간 감시가 가능하도록 설치간격을 정함 100m 간격

라디오

재방송설비 ․ 터널 전구간에서 청취 가능하도록 설치

정

보

표

시

판

터널입구

정보표지판 ․ 터널 전방 500m 이내

터널진입

차단설비 ․ 터널 전방 500m 이내

차로이용

규제신호등

400∼500m간격

 

방재시설 설치위치와 설치방법 설치간격

피난

대피

설비

및

시설

비상조명등 ․ 야간점등회로를 병용하여 설치

유 도

표지등

A ․ 대피시설 부근

B ․ 대피시설이 설치된 측벽설치 약 50m 간격

피난

대피

시설

피난

연결통로 ․ 쌍굴터널(차단문 설치) 250~300m이내

피난

대피터널 ․ 본선터널과 평행하게 설치하는 것을 원칙으로 함.

피난

대피소

․ 본선터널의 측벽이나 하부에 안전공간을 확보하여

설치

250~300m이내

비상

주차대 ․ 주행차선 길어깨, 대면통행 터널은 양쪽 측벽 750m이내

소화

활동

설비

제연설비 ․ 환기설비와 병용

무선통신보조

설비 ․ 라디오재방송설비와 병용

연결송수관설비 ․ 송수구 터널입출구부 ․ 방수구 옥내소화전설비와 병설

50m 이내

비상콘센트설비 ․ 소화전함에 병설 50m 이내

비상

전원

설비

무정전전원설비 ․ 시설별 설치 시설별

비상발전설비 ․ 별도로 구획된 실내에 설치

 

15.3.2 터널 방재등급

터널 방재등급, 위험도지수 산정 및 방재등급 조정은 “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침(국토

부, 2009. 5)에 따른다.

 

(1) 터널 방재등급은 터널연장 기준등급 및 위험도지수 기준 등급으로 구분한다.

 

[표 15.3.3] 터널 방재등급

 

등급 터널연장(L) 기준등급 위험도지수(X)기준등급

1 3,000m 이상 (L≧3,000m) X > 29

2 1,000m 이상, 3,000m 미만(1,000≦L<3,000m) 19 < X ≦ 29

3 500m 이상, 1,000m 미만(500≦L<1,000m) 14 < X ≦ 19

 

(2) 터널 위험도지수는 주행거리계(터널연장×교통량), 터널제원(종단경사, 터널높이, 곡선반경), 대

    형차혼입률, 위험물의 수송에 대한 법적규제(대형차통과대수, 위험물수송차량에 대한 감시시스

    템, 위험물수송차량에 대한 유도시스템), 정체정도(터널 내 합류/분류, 터널전방 교차로/신호등

    /TG), 통행방식(대면통행, 일방통행)을 잠재적인 위험인자로 하여 산정한다.

 

(3) 각 위험인자별 위험도 산정 세부기준은 [표 15.3.4]와 같이 정하며, 산정방법은 다음과 같다.

① 위험도지수기준등급은 일방통행의 경우, 터널튜브별로 산정하여 상하행 중 등급이 높은 것

    으로 터널등급을 정한다.

② 주행거리계는 교통량과 터널연장을 곱한 값이며, 교통량은 목표 연도(터널 준공 후 20년

    후)에 예상되는 연평균일교통량을 기준으로 하며 튜브당 교통량을 적용한다. 단, 중방향계수

    는 고려하지 않는다.

③ 표고차는 입출구 표고와 터널의 최저지점과의 높이차로 터널의 구간별 경사도와 연장을 곱

    하여 이의 총합으로 구한다. 단, V자형 경사터널의 경우에는 위험도지수를 2로 한다.

④ 진입부 경사도는 터널 전방 1,000m 구간에 대해서 거리가중평균으로 구한다.

⑤ 터널높이는 도상에서부터 터널 천장의 최대높이로 하며, 횡류환기방식을 적용하는 터널과

    같이 터널 천장부에 배연을 위한 유로를 설치하는 경우에는 유로의 높이까지를 터널부 높이

    로 한다.

⑥ 대형차혼입률은 도로설계 시 적용하는 대형차혼입률을 적용한다.

⑦ 대형차 주행거리계 산정을 위한 대형차의 기준은 중형트럭, 대형트럭, 특수트럭을 말하며,

    연평균일교통량을 기준으로 하여 튜브당 대형차통과 대수를 산정하고 여기에 터널연장을 곱

    하여 주행거리계로 구한다.

⑧ 위험물수송차량에 대한 감시시스템 및 유도시스템은 위험물 통과를 규제하거나 선도차량의

    유도에 의해서 통과하는 시스템을 말한다.

⑨ 터널진출부의 교차로/신호등 여부는 터널진출부에서 1,000m 이내의 거리를 기준으로 한다.

⑩ 길어깨는 최소폭원이 2.0m 이상인 경우에 한하여 길어깨가 있는 것으로 한다.

⑪ 중분대는 폭원 1m 이상으로 이중가드레일 형식 이상의 안전성을 확보할 수 있는 경우에 한

    한다.

 

[표 15.3.4] 터널위험도 평가기준

 

세부평가항목 범위 위험도지수

사고

확률

주행거리계

(교통량×연장)

(Veh․km/tube․day)

8,000 미만 1.5

8,000 이상~16,000 미만 2.5

16,000 이상~32,000 미만 5.0

32,000 이상~64,000 미만 7.5

64,000 이상 10.0

터널

특성

표고차

및

경사도

입출구

표고차(m)

10 미만 0.5

10 이상~20 미만 1.0

20 이상~30 미만 1.5

30 이상 2.0

진입부

경사도(%)

3.0 미만 0.5

3.0 이상 1.0

터널높이(m)

7.5 이상 1.0

5.0 이상~7.5 미만 2.0

5.0 미만 3.0

터널곡선반경(m)

1,800m 이상 0.5

1,800m 미만 1.0

대형

차량

위험물

수송

관련

대형차

혼입률

(%)

10 미만 0.5

10 이상~17.5 미만 1.0

17.5 이상~25 미만 1.5

25 이상 2.0

대형차

주행거리계

(대 · km/tube · 

day)

500 미만 0.5

500 이상~1,000 미만 1

1,000 이상~2,500 미만 2

2,500 이상~5,000 미만 4

5,000 이상 6

감시시스템

있음 0

없음 1

유도시스템

있음 0

없음 1

정체

정도

서비스 수준

LOS A~LOSC 1

LOS D 2

LOS E~LOS F 3

대면통행 3

터널 내 합류/분류

없음 0

있음 2

교차로/신호등/TG 등

없음 0

있음 2

통행

방식

구분

시설

-

길어깨 중분대

일방통행

○ - 1

× - 2

대면통행

○ ○ 3

× ○ 4

○ × 5

× × 6

 

15.3.3 터널 방재등급 조정

 

위험도지수기준등급은 연장기준등급에 대해서 다음과 같이 상향 또는 하향하여 적용한다.

(1) 위험도지수기준등급은 연장기준등급 대비 1단계를 상향 또는 하향할 수 있다.

(2) 연장기준등급 대비 위험도지수기준등급의 상향 및 하향은 500m 이상(연장기준 3등급 이상)

    의 터널에만 적용한다.

(3) 연장기준등급이 2등급 이상인 터널 중 위험도지수기준등급이 3등급 이하로 평가되는 경우에

    는 정량적 위험도 평가를 실시하여 터널의 안전성이 확보가 되는 경우에 등급을 하향할 수

    있다.

 

15.4 소화설비

 

15.4.1 소화기구

(1) 일반사항

① 소화기구는 화재 초기단계에 사용하는 소화기로 화재가 다양해지고 복잡해짐에 따라 다양한

    기종이 시판되고 있으므로 소화성능, 적용범위를 고려하여 유효 적절한 기종을 선정해야 한다.

② 특히, 터널내 화재시 소화기의 사용빈도가 가장 높으므로 일반도로이용자가 사용하기에 적

    합하도록 한다.

③ 터널에 설치되는 소화기는 수동식 소화기를 말한다.

④ 소화기라 함은 물이나 소화약제를 가압하여 방사하는 기구로서 사람이 직접 조작하여 소화

    하는 기구이다.

⑤ 본 지침에 언급되지 않은 사항은 소화기구의 화재안전기준(NFSC 101)에 준한다.

 

(2) 기기 사양

① 터널내 소화기는 다음과 같은 조건을 고려하여 선정한다.

 

가. 터널에서의 화재는 대부분이 자동차 화재라는 특수성을 고려하여 특히, B급 화재에 대한

    소화능력이 큰 것으로 한다.

나. 터널 안의 좁은 공간을 고려하여 격납, 운반, 소화조작이 용이한 것으로 한다.

다. 유독 가스를 발생하지 않는 것으로 한다.

라. 온도, 습도의 변화에 의해 소화약제가 변질되지 않고 장기간 보존되며, 유지 관리가 쉬

    운 것으로 한다.

마. 터널내 소화기는 소화기구의 화재안전기준에서 정한 분말 소화기로 소화능력이 A급 화

    재에 대해서 소화능력이 3 단위 이상의 ABC급 사용한다.

 

② 소화기함

가. 소화기함은 내․외함은 스테인레스 재질로 제작한다.

나. 외함은 차량의 운행에 의한 파손의 우려가 있으므로 망입유리는 설치하지 않는다.

다. 외함의 개폐장치는 한번의 동작으로 개폐가 가능하고, 손쉽게 파손되지 않는 구조로 한

다. 누름 손잡이형은 긴급상황에서 신속한 동작이 원활하지 않으므로 적용하지 않음을

    원칙으로 한다.

 

(3) 설치지침

① 소화기구

가. 소화기구는 전터널에 설치한다.

나. 소화기구의 설치간격은 50m 이내로 하며 주행차로의 측벽(우측)에 설치한다.

다. 2개 1조로 소화기구함에 설치하며, 소화기구함은 “소화기”라고 반사식 표지판을 부착

    하여 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 한다.

라. 대면통행터널은 터널의 양측벽에 교차하여 설치한다.

 

② 소화기구함

가. 소화기구함의 설치는 터널 라이닝 벽체에 매립하여 설치함을 표준으로 하며, 기존 터널

    에 설치하는 경우에는 노출하여 설치할 수 있다.

나. 비상경보설비 및 비상콘센트, 옥내소화전과 함께 설치되는 경우에는 일체형으로 설치한다.

다. 소화기 설치시 화재사실의 통보 목적과 분실방지 및 유지관리를 위하여 소화기함 문의

    개방이나 거치대에서 탈착되는 경우, 화재사실을 자동통보 할 수 있도록 조치할 것을 권

    장한다.

라. 또한 CCTV가 설치되는 터널에서는 CCTV와 연동하여 경보발생구역에 대한 집중감시가

    이루어지도록 한다.

마. 단터널내 소화기함 설치기준2)

 

(가) 소화기함 설치형식 및 간격

구 분

설치간격(m)

주행로측 추월로측

500미터 미만

터 널

2차로 32 -

3차로 26 -

4차로 54 54

소화기함 형식 소화기 전용 소화기함

500미터 이상

∼

1,000미터 미만

터 널

2차로 32 -

3차로 26 -

4차로 33 33

소화기함 형식 전기소방설비 내장형 소화기함 소화기 전용 내장형

 

(나) 설치간격은 터널별 폭원에 따라 변경될 수 있다.

(다) 설치간격은 콘크리트 라이닝 등 현장여건에 따라 다소 축소될 수 있으나 설치간격을

    넓히는 것은 소방규정에 위배되므로 곤란하다.

    2) 단터널내 소화기함 설계지침 검토(시설설 09205-473, 2002.11.05)

 

소화기 전용 소화기함 전기소방설비 내장형 소화기함

소

기

화 소

기

화

500(W)×600(H)×200(D) 500(W)×900(H)×200(D)

 

③ 터널조건을 고려한 소화기함3)

    고속도로 터널내 열악한 환경을 고려하여 소화기함은 설치대상 터널을 감안하여 다음과 같

    은 규격의 소화기(전)함을 표준화한다.

 

구 분 설치대상 터널 규 격

옥내소화전함

(기본형)

∙ 1,000m이상 ∙ 1, 2등급

1580(W)×1330(H)×230(D)

소화기함

(발신기 내장형)

∙ 500m이상∼1,000m미만 ∙ 3등급

650(W)×1040(H)×230(D)

소화기함

(기본형)

∙ 500m 미만 ∙ 4등급

560(W)×610(H)×230(D)

 

④ 소화기전앞 접근시설 개선4)5)

가. 비상시 소화전함 접근이 용이하고 문짝을 전면 개방할 수 있도록 소화전함 전면 안

    전난간부에 개구부 설치(소화전함 문짝을 중심으로 폭 1.0m 규격)

나. 소화전앞 공동구 벽체에 「장대터널 비상시설용 계단 설치」규정의 블록아웃홈 설치

(가) 터널내 비상시설은 사고, 화재 등 긴급상황시 접근이 용이하여야 하나 검사원통로가

    필요한 장대터널(1,000m이상)은 공동구벽체(H-1.0m) 및 난간으로 인하여 접근이

    용이하지 않다.

(나) 공동구 벽체 전면에 블록아웃으로 올라갈 수 있는 홈을 구축하고 검사원 통로 난간

    의 접근로 부위는 난간을 제거하여 개구부를 형성한다.

    3) 고속도로 터널내 열악한 환경을 고려한 소화기(전)함 구조개선(시설처-983, 2006.04.13)

    4) 터널내 소화전앞 접근시설 보완검토(시설설 09205-474, 2002.11.05)

    5) 장대터널 비상시설용 계단설치(안)(설계설 13201-737, 2001.12.27)

 

구 분

정면도

측면도

2차로 3차로 이상

계단

설치

(블록

아웃홈)

1000

550 350

100

200

1000

1000

400 400

200

「장대터널 비상시설용 계단설치」규정 준용

항 목 내 용 비 고

소화전앞

안전난간

개구부설치

화

기

소

구

함

기

수

방

소

전

화

소화전함 소화기함

1000

880 500

200 750 300

15.4.2 옥내소화전설비

 

(1) 일반사항

① 화재가 발생하는 경우, 화재 발생 초기에 자체 요원에 의하여 신속하게 화재를 진압할 수

    있도록 구조물 내에 설치하는 고정식 물소화 설비이다.

② 소화용 수원, 가압송수장치, 배관, 옥내소화전함, 전원(상용전원, 비상전원), 방수구, 소방용

    호스, 방사노즐 등으로 구성된다.

③ 터널내 소화전의 설치는 옥내소화전 설비의 화재안전 기준(NFSC 102)에 준하여 설치한다.

 

(2) 기기 사양

① 방수구 구경 40㎜의 단구형으로 한다.

② 노즐선단의 방수압력은 3.0 ㎏/㎠ 이상, 방수량은 190 ℓ/min이상이 되도록 한다.

③ 소화전의 비상전원은 소화전을 40분 이상 작동할 수 있어야 한다.

④ 옥내소화전의 수원은 전용수조를 설치하여 확보한다.

 

(3) 설치지침

① 옥내소화전의 배치

가. 연장이 1,000 m이상의 터널에 설치함을 표준으로 한다.

나. 주행차로 측벽(우측)에 50 m이내의 간격으로 설치한다.

다. 방수구, 호스 및 노즐은 소화전함에 설치한다.

 

② 옥내소화전의 수원은 다음 조건을 만족하도록 산정한다.

가. 동시 사용 소화전의 개소는 3개소로 한다.

나. 터널의 지역적인 특성상 소방차의 출동시간을 고려하여 산정하며, 방수지속시간은 최소

    40분 이상으로 한다.

 

③ 소화전함
가. 소화전함은 스테인레스 강판으로 제작하며, 밸브의 조작, 호스의 수납 등에 충분한 여유

    공간을 확보할 수 있도록 제작한다. 소화전함에는 “소화전”이라는 표시를 하여 인지할

    수 있도록 한다.

나. 소화전함의 설치는 터널 라이닝 벽체에 매립하여 설치함을 표준으로 하며, 기존 터널에

    설치하는 경우에는 노출하여 설치할 수 있다.

다. 소화기, 비상경보설비 및 비상콘센트와 함께 설치되는 경우에는 일체형으로 설치한다.

라. 소화전함의 문개폐시 수동발신기 조작시와 동일하게 경보를 발할 수 있도록 구성하며,

    수신반의 지구표시등이 점등되도록 한다.

마. 또한 CCTV가 설치되는 터널에서는 CCTV와 연동하여 경보발생구역에 대한 집중감시가

    이루어지도록 한다. 화재시 CCTV가 화재감시를 수행하고 있는 경우에는 수동으로 연동

    을 해제할 수 있도록 한다.

 

15.4.3 물분부 설비

(1) 일반사항

① 화재시 직선류 또는 나선류의 물을 물분무헤드에 충돌․확산시켜 미립상태로 분무하여 화재

    를 진압함과 동시에 화재시 발생하는 열에 의해서 터널시설이 손상되지 않도록 냉각 보호하

    고 복사열을 차단하여 화재의 확산을 방지하는 적극적인 화재진압수단이다.

② 물분무헤드라 함은 화재시 직선류 또는 나선류의 물을 충돌․확산시켜 미립상태로 분무함으

    로서 소화하는 노즐을 말한다.

③ 급수배관이라 함은 수원 및 옥외송수구로부터 물분무헤드에 급수하는 배관을 말한다.

④ 일제개방밸브라 함은 화재발생시 자동 또는 수동식 기동장치에 따라 밸브가 열려지는 것을

    말하며, 방수구역을 선택적으로 변경할 수 있는 밸브폐쇄기능도 보유하여야 한다.

⑤ 본 설치지침에서 언급되지 않은 사항은 물분무설비의 화재안전기준(NFSC 104)에 준한다.

 

(2) 설치지침

① 물분무설비는 터널연장이 3,000 m이상의 터널로 일방통행 터널의 경우에는 목표연도의 연

    평균일교통량과 터널연장의 곱이 90×103 대․㎞/day․tube 이상인 터널, 대면통행 터널의 경

    우에는 60×103 대․㎞/day․tube 이상인 터널에 대해서 위험도 및 화재로 인한 터널폐쇄에

    따른 경제성 등을 검토하여 설치할 것을 권고하다.

② 물분무헤드의 설치간격은 4~5 m정도로 하며, 살수구역을 50 m 이내로 한다.

③ 물분무설비는 작동은 관리자가 CCTV에 의해서 방수대상구역에 대피자가 없는 것을 확인하

    고 방수함을 원칙으로 한다.

④ 방수는 2구역을 동시에 방수될 수 있도록 하며, 노면 1㎡ 당 6ℓ/min 이상의 수량을 노면

    에 균일하게 분산시켜 방수할 수 있도록 한다.

 

 

15.5 경보설비

 

15.5.1 비상경보설비

(1) 일반사항

① 비상경보설비는 화재발생시 화재장소 또는 중앙감시실에서 터널내에 경보를 발령하여 화재

    를 통보할 수 있는 설비로 비상벨설비, 발신기, 중계기 및 수신기 등으로 구성된다.

② 비상벨설비는 터널 내의 화재발생상황을 경종으로 경보하는 설비를 말한다.

③ 발신기는 화재발생 신호를 수신기에 수동으로 발신하는 장치를 말한다.

④ 수신기는 발신기에서 발하는 화재신호를 직접 수신하는 장치를 말한다.

⑤ 본 지침에 언급되지 않은 사항은 비상경보설비의 화재안전기준(NFSC 201)에 따른다.

 

(2) 기기사양

① 발신기

가. 발신기는 일반적으로 지구경종, 위치표시등과 일체화하여 패널형태의 단독형 또는 소화

    전함과 일체형으로 설치한다.

나. 발신기의 위치를 표시하는 표시등은 부착면으로 부터 15°이상의 범위안에서 부착지

    점으로 부터 10 m이내의 지점에서 식별이 가능하여야 한다.

 

② 음향장치

가. 지구음향장치는 모터 구동형으로 하며, 음향장치의 음량은 음향장치의 중심으로부터 1

    m 떨어진 위치에서 90 폰 이상이 되어야 한다.

나. 음향장치는 정격전압의 80% 전압에서 음향을 발생할 수 있어야 한다.

 

③ 수신

가. 발신기의 발신위치를 인식할 수 있는 것으로 한다.

나. 발신기와 전화통화가 가능한 구조로 한다.

다. 수신기는 감지기, 중계기 또는 발신기가 작동하는 경계구역을 표시할 수 있는 기능을 갖

    도록 한다.

라. 수신기는 터널규모에 따라 R형수신기 또는 P형수신기를 시설한다.

 

(3) 설치지침

① 공통사항

 

가. 연장이 500 m이상의 터널에 설치한다.

나. 비상경보설비에는 감시상태를 60분간 지속한 후 유효하게 10분 이상 경보할 수 있는 축

    전지를 갖춘다.

다. 전원회로의 배선은 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102)에 준하여 내화배선으로

    하며, 그 밖의 배선은 내화배선 또는 내열배선으로 한다.

 

② 발신기 및 음향장치

가. 발신기 및 음향장치는 주행차로 측벽에 50 m 이내가 되도록 설치한다.

나. 발신기는 소화기함이나 소화전함 상부에 수평으로 설치하며, 좌로부터 발신기, 음향장치

    (경종), 음향공(158㎜Bell), 위치표시등의 순서로 설치한다.

다. 발신기의 조작스위치는 점검로 바닥으로부터 0.8m이상 1.5m 이하의 높이에 설치한다.

 

③ 수신기

가. 수신기는 관리자가 경보인지가 용이한 장소에 설치하여야 한다.

나. 비상전화에 의해서 비상상황이나 화재상황이 통보되는 경우 관리자에 의해서 수동으로

    비상벨로 경보할 수 있도록 한다.

다. 2개 장소 이상에서 수신기를 운용하는 경우에는 반드시 상호통신이 가능한 시설을 갖춘다.

라. 수신기를 옥외에 설치할 경우에는 온도 및 습도에 대한 보호대책을 강구하여야 한다.

 

15.5.2 자동화재탐지설비

(1) 일반사항

① 화재시 발생하는 열, 연기, 불꽃 또는 연소생성물을 화재발생 초기에 자동으로 감지하여 화

    재사실을 관리자에게 자동 통보할 수 있는 설비이다.

② 화재발생장소를 알리는 수신기, 열 또는 연기, 화염 등을 감지하기 위한 감지기, 화재신호를

    발신하는 발신기, 중계기, 비상벨․사이렌 등의 음향장치 등으로 구성한다.

③ 자동화재탐지설비중 수신기, 발신기, 음향장치 등은 “4.1 비상경보설비” 항목을 준용한다.

④ 본 설치지침에 언급되지 않은 사항은 자동화재탐지설비의 화재안전기준(NFSC 203)에 따른다.

 

(2) 기기사양

① 자동화재감지기는 감지하는 대상이나 작동원리에 따라서 많은 종류의 감지기가 사용되고 있

    으나, 터널에 설치되는 감지기는 화재안전기준(NFSC 203)에 제시되어 있는 화재감지기중

    감지범위 및 감지능력은 다음 조건을 만족하여야 한다.

② 터널에서는 항시 기류가 존재하고 있기 때문에 화재감지기 성능은 화재강도가 1.5 MW(면

    적 2㎡에서 10 리터의 알콜화재에 상응)의 화재시 종방향의 풍속이 3 m/s인 상황에서 화재

    발생 후 1분 이내에 화재를 감지할 수 있는 능력의 것을 표준으로 한다.

③ 자동화재탐지설비의 경계구역은 자동화재 탐지설비의 화재안전기준(NFSC 203)에 준하나 수

    분무설비가 설치되는 경우는 당해 소화설비의 방사구역과 동일하거나 짧아야 한다.

④ 화재지점에 대한 인지능력은 환기방식에 따라서 고려한다. 즉, 종류환기방식에서는 화재부근

    의 젯트팬의 가동은 연기의 성층화를 교란하여 피난 및 대피에 악영향을 주게 되므로 젯트

    팬의 가동에 필요한 범위내에서 화재지점을 인지할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

⑤ 반횡류와 횡류 환기방식에서는 배연구역을 구분하는 경우에는 구역제어를 위해서 필요한 범

    위에서 화재지점을 인지할 수 있도록 한다.

⑥ 대배기구 방식을 적용하는 경우에는 화재지점의 원격제어 댐퍼의 개폐 조작을 위해서 댐퍼

    의 설치간격이내로 화재지점을 인지할 수 있는 감지능력이 있어야 한다.

⑦ 자동차의 배기가스에 의한 열기류와 갱구부에 가까이 설치되는 경우에는 자연광에 의한 영

    향을 받지 않아야 한다.

 

(3) 설치지침

① 자동화재 탐지설비는 제연 또는 배연설비가 설치되는 터널에는 기본적으로 설치함을 표준으

    로 한다.

② 터널내 화재감지기는 화재발생을 가장 신속하게 감지할 수 있는 위치에 설치한다.

③ 터널 위험도 및 터널폐쇄로 인한 경제적인 손실 등을 고려하여 2,000 m이상의 터널에서는

    사전경보 및 관리자의 상황 판단을 위해서 가시도 측정장치와 병용하거나 CCTV 및 감시모

    니터를 이용한 화재감시 시스템을 병용하는 것을 고려한다.

④ 자동화재 탐지설비가 작동하면 CCTV와 연동하여 CCTV에 의해서 화재구역에 대한 감시가

    자동적으로 이루어질 수 있도록 한다.

⑤ 중규모터널(500~1,000 m)에는 기기사양에서 제시한 화재감지조건을 만족하는 범위에서 자

    동화재탐지설비 이외에 CCTV와 교통량감시체계에 의해서 구축되는 사고감지기로 자동화재

    탐지설비를 대체할 수 있다.

 

15.5.3 비상방송설비

(1) 일반사항

① 관리사무소에서 터널내 사고 발생시 터널에 설치된 스피커를 통하여 터널내부에 비상방송을

    할 수 있도록 한다.

② 비상방송설비는 화재시 화재수신기와 연동하여 자동으로 비상방송이 가능하도록 하여야 한다.

③ 비상방송설비는 비상방송이 가능하도록 60분 이상 기능을 유지할 수 있는 축전지를 갖춘다.

④ 본 지침에서 언급하지 않은 사항은 비상방송설비에 대한 화재안전기준(NFSC 202)에 준한다.

 

(2) 기기사양

① 비상방송설비는 power amp, tunner, CD player, tape recorder, emergency 유니트,

    matrix logic 유니트 등으로 구성한다.

② 확성방송장치와 라디오재방송설비는 상호연동하여 비상방송시 터널내 라디오방송 채널에도

    일괄 비상방송이 동시에 가능하도록 구성한다.

 

(3) 설치지침

① 비상방송설비는 터널연장이 500 m이상으로 제연시설이나 피난대피시설이 설치되는 터널에

    설치함을 원칙으로 한다.

② 스피커는 주행차로 측벽 상부에 설치하며, 터널내 소음을 80~90 dB정도로 고려하여 터널

    의 전체에서 확성방송을 청취할 수 있도록 설치한다.

③ 확성기에서 방송되는 내용은 차량이 창문을 열고 저속으로 주행중일 때 내용을 청취할 수

    있어야 한다.

④ 피난대피시설 부근 및 비상주차대와 피난통로에는 반드시 설치한다.

⑤ 터널은 습도 및 먼지등의 영향이 많으므로 방수용 옥외설치형을 기본으로 한다.

⑥ 터널에서의 확성방송은 스피커 상호간의 간섭 및 공명현상으로 인해서 음성의 명료도가 저

    하하는데, 음성의 명료도를 높이기 위해서 2웨이 스피커의 사용을 표준으로 한다.

⑦ 확성기를 통해서 직접방송하거나, 녹음된 내용을 방송할 수 있도록 한다.

⑧ 확성기는 구역별로 작동할 수 있도록 하며, 라디오 방송이나 터널내 관리자의 지시사항이

    확성기를 통해서 방송될 수 있도록 한다.

 

15.5.4 비상전화

(1) 일반사항

① 비상전화는 터널 내부에 설치되는 비상전화기 및 관리실에 설치되는 비상전화 주장치와 접

    수대로 구성된다.

② 비상전화라 함은 이용자가 별도의 다이얼조작 없이 관리자와 직접 통화가 가능한 전화를 말

    한다.

③ 비상전화 주장치란 현장의 비상전화기와 접수대를 연결하여 통신할 수 있도록 하는 장치를

    말한다.

④ 접수대라 함은 터널 내부의 비상전화기로부터 송신되는 신호를 수신하여 비상전화 이용자와

    통화를 하며, 해당위치를 파악할 수 있는 장비를 말한다.

⑤ 비상전화는 비상시 60분 이상 기능을 유지할 수 있는 축전지를 갖춘다.

 

(2) 기기사양

① 비상전화기

가. 비상전화기는 송수화기와 호출버튼이 있는 구조로 한다.

나. 전화기 부스를 설치하고 문을 부착하여 소음을 차단할 수 있도록 한다.

다. 호출버튼을 누르면 전화연결음이 들려야 하며 송수화기로 접수자의 음성을 확인할 수 있

    어야 한다.

라. 부스의 문이 열리면 감지기가 작동하여 접수대에서 전화기의 위치 및 사용여부를 확인할

    수 있어야 한다.

마. 전원은 AC220V 60Hz를 공급할 수 있도록 하며, 전화기 부스는 조명장치가 내장된 비상

    전화표지판을 설치하여야 한다.

 

② 비상전화 주장치

 

가. 함체는 전면에는 도어를 장착하여 내부의 장비를 보호할 수 있도록 한다.

나. 주 장치에는 전원 공급 장치, 현장 비상전화기와 통신하는 통신모듈, 음성신호 송수신

    및 위치신호를 데이터 통신할 수 있는 통신 모듈 등이 구비되어야 한다.

 

③ 접수대

가. 접수대에는 호출응답 스위치에 비상전화기의 위치를 표시하는 LED 램프가 장착되어 있

    어야 한다.

나. 비상전화기로부터 착신이 되면 해당 표시램프의 단속점등과 부저음이 발생하고, 부저

    On/Off 기능을 갖추어야 한다.

다. 관리자가 해당버튼을 누르고 응답을 하면 램프가 점등되고 부저는 Off 되며, 통화상태가

    이루어지도록 한다.

라. 접수대의 액정표시판에는 비상전화기 전원의 On/Off 상태, 통신선의 단선 ‧ 단락 등 터널

    내 비상전화기의 작동상태를 표시하고, 이상 발생시에는 경고음과 함께 이상발생 전화기

의 위치를 확인할 수 있어야 한다.

마. 자체진단 표출기능이 장착되어야 한다.

 

(3) 설치지침

① 연장 500 m이상의 터널에 설치한다.

② 비상전화의 설치는 터널의 입․출구부와 도로의 우측에 250 m이내의 간격 또는 피난대피시

    설에 설치함을 원칙으로 한다.

③ 비상전화는 바닥으로부터 1.0 ~ 1.5m 이하의 높이에 설치한다.

④ 터널 측벽에 매립설치하거나 방음을 위해 부스를 설치하여 비상전화를 설치하고 문을 두어

    소음을 차단할 수 있는 구조로 한다.

⑤ 비상전화의 설치위치를 분명하게 할 수 있도록 내조식 조명의 표지판에 ‘비상전화’라고 표시

    하여 먼 곳에서도 식별이 가능하도록 한다.

⑥ 일정시간동안 관리자가 응답하지 않는 경우에는 또 다른 관리체계에 자동으로 연결될 수 있

    도록 한다.

 

15.5.5 CCTV(감시용텔리비젼)

(1) 일반사항

① CCTV는 터널에 설치되는 카메라, 관리실에 설치되는 모니터 및 녹화장치로 구성된다.

② CCTV라 함은 카메라 및 모니터를 통하여 터널 입출구 및 내부의 상황을 감시하고, 동시에

    녹화할 수 있는 설비를 말한다.

③ 터널내의 교통상황을 실시간으로 감시할 수 있도록 구성되어야 하며, 필요시 특정 부분만을

    확대 감시할 수 있는 기능을 보유하도록 한다.

④ 관리사무소에서 CCTV 시스템에 대한 원격 제어가 가능하여야 한다.

⑤ CCTV는 비상시 최소 3시간 이상 기능을 유지할 수 있도록 비상발전기에 의한 비상전원시

    설을 갖춘다.

 

(2) 기기사양

① 카메라

가. 터널내부에 설치하는 카메라는 일반적으로 1/3“ CCD 카메라를 사용하며, 터널과 같은

    저조도환경에서 영상의 끊김이나 번짐현상을 최소화할 수 있는 기종을 적용한다.

나. 카메라 하우징은 터널 입출구에 일반적으로 사용하고 있는 일반용 카메라 하우징을 사용

    한다. 터널내부의 경우, 각종 분진 및 차량매연으로부터 카메라를 보호할 수 있는 하우

    징을 사용한다.② 모니터 : 20〃 또는 21〃 TV 모니터 표준

③ 녹화장치 : CCTV 영상을 저장하는 디지털 방식인 DVR로 한다.

 

(3) 설치지침

① 카메라

가. 제연설비가 설치되는 터널에 화재상황 감시를 위해서 설치하는 것을 표준으로 한다. 지

    방지역의 일방통행 터널은 연장이 1,000 m이상, 대면통행 터널 및 도시지역의 터널은

    500 m이상의 터널에 설치한다.

나. CCTV는 터널 입․출구 및 터널내 가시거리의 확보가 용이한 장소에 설치한다.

다. 터널내 설치간격은 200~400 m를 표준으로 하며, 터널의 선형 및 종단경사, 식별 가능

    한 화상의 크기, 렌즈의 초점거리를 고려하여 결정해야 한다.

라. 터널 외부는 터널 입 ‧ 출구의 교통흐름을 잘 파악할 수 있는 터널구부 300~400 m

    이내 지점에 설치한다.

마. 감시용 CCTV 설비는 터널에서 발신되는 모든 비상신호(자동화재탐지설비, 비상경보설비,

    비상전화, 소화기, 소화전)와 연동하여 비상신호 발신구역의 카메라 및 모니터가 자동으

    로 활성화되어 집중감시가 이루어지도록 한다.

바. 터널내 카메라의 설치높이는 3.5 ~ 4 m 내외에 설치하며, 조명 및 역광의 영향과 대형

    차량에 의한 시야저해가 최소화 될 수 있도록 한다.

사. 터널 외부 카메라는 터널 입출구부의 상 ‧ 하행 차로의 교통흐름을 동시에 파악 할 수 있

    는 높이에 설치하도록 한다.

아. 터널내 CCTV카메라는 시공성, 유지보수성 등을 감안하여 주행차로 측벽에 설치한다.

 

② 영상전송 및 저장

가. 현장의 카메라와 터널에 설치되는 CCTV 제어장치간의 선명한 화상전송이 이루어 질수

    있도록 한다.

나. 영상은 각종정보를 제공할 수 있도록 저장을 원칙으로 하며, 저장시간은 6시간 이상으로

    하며, 최근상황을 연속적으로 갱신할 수 있도록 한다. 단, 화재상황에서는 화재원인 및

    대처상황 등의 기록을 위해서 자동갱신 기능을 해제할 수 있도록 한다.

 

(1) 일반사항

① 터널내 재난 발생시 긴급방송(라디오) 및 공중파방송의 중계를 위한 설비로 긴급라디오 방

    송기능을 포함한 라디오(공중파방송) 중계장치 및 누설동축 케이블과 부대설비로 구성한다.

② 소방법에서 요구하는 무선통신보조설비와 겸용하여 설치하며, 이 경우에 소방무선통신에 영

    향을 주지 않도록 설치하여야 한다.

③ 라디오 중계장치라 함은 AM/FM 공중파방송을 수신하여 터널내 설치된 누설동축케이블 등

    을 통하여 재송신하여 터널내에서 공중파 방송의 청취가 가능하도록 함은 물론 터널내 재난

    발생시 공중파 방송 주파수로 긴급라디오방송을 하여 신속하게 대처할 수 있도록 유도하는

    장치를 말한다.

④ 누설동축케이블이라 함은 동축케이블의 외부도체에 가느다란 홈을 만들어서 전파가 외부로

    누설될 수 있도록 한 케이블을 말한다.

⑤ 분배기라 함은 신호 전송로가 분기되는 개소에 설치하는 것으로 신호 균등분배를 위해 사용

    하는 장치를 말한다.

⑥ 증폭기라 함은 신호 전송시 신호가 약해져서 수신이 불가능해지는 것을 방지하기 위해서 증

    폭하는 장치를 말한다.

⑦ 소방합성기라 함은 무선기기접속 단자함을 상호간섭 없이 임피던스 정합하여 누설동축 케

    이블에 FM방송신호를 접속할 수 있도록 하는 장치를 말한다.

 

(2) 기기사양

① 라디오 중계장치

가. 터널 외부에서 양호하게 수신되는 AM/FM 공중파 방송을 터널내에 중계할 수 있도록 한

다. (지역 특성에 맞추어 중계할 주파수를 별도 지정할 수 있도록 한다.)

나. 재난 발생시 중계 가능한 모든 주파수로 긴급라디오방송을 할 수 있어야 한다.

다. 확성방송설비와 라디오 재방송설비는 상호 연동하여 긴급 할입방송(노측방송)시 터널내

    확성기를 통하여 비상방송이 가능하도록 구성한다.

라. 무인운전이 가능하여야 한다.

 

② 누설동축케이블

가. 누설동축케이블은 불연 또는 난연성의 것으로써 무선통신보조설비와 겸용하여 사용한다.

나. 누설동축케이블 또는 동축케이블의 임피던스는 50 Ω으로 하고, 이에 접속하는 공중선 ‧ 

    분배기 기타의 장치는 당해 임피던스에 적합한 것으로 하여야 한다.

다. 누설동축케이블은 소방전용 무선통신보조설비 주파수 대역을 수용할 수 있어야 한다.

 

③ 분배기, 분파기, 혼합기는 먼지 ‧ 습기 및 부식 등에 의하여 기능에 이상이 발생하지 않도록

    하여야 한다.

 

④ 증폭기

가. 증폭기는 비상전원이 부착된 것으로 하고, 당해 비상전원 용량은 무선통신보조설비를 유

    효하게 60분 이상 작동시킬 수 있어야 한다.

나. 증폭기의 전면에는 주 회로의 전원이 정상인지의 여부를 표시할 수 있는 표시등을 설치

    한다.

 

(3) 설치지침

① 공통사항

가. 라디오 재방송설비는 방재목적상 500 m이상의 터널에 설치함을 원칙으로 하나, 터널이

    용자에 대한 서비스측면에서 200 m이상의 터널에 설치를 권장한다.

나. 200 m미만 터널의 경우 라디오 중계장치 없이 AM방송은 수신이 불가능하므로 지역적

    특성과 교통량 등을 감안하여 설치여부를 검토할 수 있다.

 

② 라디오 중계장치는 점검이 편리하고 먼지, 습기 등으로 인한 피해의 우려가 없는 장소에 설

    치한다. (예: 관리사무소, 전기실, 변전실, 옥외보호함등)

 

③ 누설동축케이블

가. 누설동축케이블은 화재에 의하여 당해 케이블의 피복이 소실된 경우에 케이블 본체가 떨

    어지지 않도록 금속제 또는 자기제 등의 지지금구로 벽 ‧ 천장 ‧ 기둥 등에 견고하게 고정시

    켜야 한다.

나. 누설동축케이블의 말단에는 무반사 종단저항을 견고하게 설치하여야 한다.

다. 터널이라는 특수성을 고려하여야 하며, 본선터널, 피난연락갱, 피난갱, 터널내 기계실, 전

    기실 등에 상시 제공될 수 있도록 한다.

 

④ 분배기, 분파기는 점검이 편리하고 화재 등의 재해로 인한 피해의 우려가 적은 장소에 설치

    한다.

 

15.5.7 정보표지판

(1) 일반사항

① 정보표지판은 비상시 뿐만 아니라 유지관리, 보수공사 등 터널운행의 안전을 확보하기 위해

    각종 정보를 운전자에 전달하는 수단으로 터널입구 정보표지판과 터널내 정보표지판으로

    구분한다.

② 정보표지판은 터널입구 정보표지판(VMS), 차로이용규제신호등(LCS), 제어장치 및 전원 공급

    장치로 구성되며, 차량의 운전자들에게 터널내 고장차, 추돌사고, 보수공사 등의 요인으로

    차선이 통제될 경우, 통제차선을 인식시켜 주며, 기타 외부 요인에 의한 사고 정보를 제공

    하여 운전자들이 적절한 행동으로 각종 상황에 대처하여 사고를 미리 예방할 수 있도록

    하는 장비이다.

③ 정보표지판은 시인성, 정보 갱신이 용이한 전광식을 원칙으로 한다.

④ 터널입구 정보표지판은 제한속도, 추월금지, 차선운영 상황, 라디오 채널 정보등 일반적인

    사고예방을 위한 정보와 사고발생시 사고 상황을 알리고 진입금지를 지시하는 등 각종 지

    시사항을 표시할 수 있도록 한다.

⑤ 터널입구 정보표지판이라 함은 터널 내부의 교통상황을 가시적인 문자 또는 그래픽 형태로

    표시하는 장치를 말한다.

⑥ 차로이용규제신호등이라 함은 터널 내부의 사고 또는 작업시 차량의 진입 통제 및 운행가능

    차선을 표시하는 장치를 말한다.

⑦ 제어장치라 함은 위 전광판들에게 명령을 주거나 제어하는 장치를 말한다.

 

(2) 기기사양

① 터널입구 정보표지판

가. 전광 표지판은 옥외용 고휘도 LED DOT Matrix Module로 LED소자는 직사광선하에서도

    선명한 화면이 표출될 수 있어야 한다.

나. 크기는 가로 10 × 세로 2 Module이상을 표준으로 한다.

다. Module의 크기는 600×600㎜이상으로 제작하며, 16×16 DOT이상의 Matrix로 구성함

    을 표준으로 한다.

 

② 차로이용규제신호등 (LCS : Lane-use Control Signal)

가. LCS 표시판은 옥외용 고휘도 LED DOT Matrix Module로 설치하며, 가로 1×세로 1

    Module이상을 표준으로 한다.

나. Module의 크기는 600×600㎜이상으로 제작하며, 16×16 DOT이상의 Matrix로 구성함

    을 표준으로 한다.

 

③ 경고안내전광판 (QWS : Queue Warning Sign)

가. LCS 표시판은 옥외용 고휘도 LED DOT Matrix Module로 설치하며, 가로 4×세로 1

    Module을 표준으로 한다.

나. Module의 크기는 600×600㎜이상으로 제작하며, 16×16 DOT Matrix로 구성함을 표준

    으로 한다.

 

④ 제어장치

가. 제어장치는 중앙장치(컴퓨터), 통신장치 및 제어기로 구성된다.

나. 중앙장치(컴퓨터)는 VMS/LCS 시스템의 스케쥴, 홍보 및 안내 문안의 계획 ‧ 편집, 휘도 조

    절, 통신장치 및 제어기의 기능 감시, 전광판의 표출내용 감시 기능 등을 갖추어야 한다.

다. 제어기는 중앙장치의 명령에 따라 각종 메세지 및 그래픽 등을 전광판에 표현하고, 자체

    진단 결과를 중앙장치로 송출하는 기능을 갖추도록 한다.

 

(3) 설치지침

① 터널입구정보표지판 (VMS : Variable Message Sign)

 

가. 연장이 1,000 m이상인 터널에 설치한다.

나. 터널안내 전광판은 터널 입구 500 m 정도의 전방에 설치함를 표준으로 한다. 단, 시야

    가 확보되지 않는 곳은 설치위치를 변경할 수 있으며, 회차로가 있는 경우에는 정차한

    차량이 회차로를 이용할 수 있는 위치에 설치한다.

다. 터널이 연속적으로 위치하고, 터널간의 간격이 300 m 이하인 경우에는 전방 터널에만

    설치할 수 있다.

라. 터널에서 화재가 발생하는 경우, 미리 준비된 메세지를 수동 또는 자동으로 표시할 수

    있도록 한다.

마. 터널입구전방에 긴급상황시 차량의 정지를 유도하기 위해서 차단막을 설치할 수 있다.

 

② 차로이용규제신호등 (LCS : Lane-use Control Sign)

가. 연장이 1,000 m이상의 터널에 설치한다.

나. 차로이용규제신호등은 터널입구정보표지판과 터널입구 사이에 설치한다.

다. 터널 내부에는 400~500m 간격으로 설치한다. (단, 곡선터널일 경우에는 시야확보 범위

     이내로 간격을 축소하여 설치한다.)

 

③ 경고 안내 전광판 (QWS : Queue Warning Sign)은 비상주차대 및 피난연락갱에 설치한다.

 

④ 제어기

 

가. 제어기는 보호함에 설치하여야 하며, 보호함은 전광판 설치위치 근처에 설치한다.

나. 보호함의 전 ‧ 후면에는 문 및 시건장치를 설치하고, 방우 ‧ 내진동형의 구조를 갖추어야 한다.

다. 후면도어 하반부에 공기흡입구를 설치하고, 내측에는 재사용이 가능한 필터를 분리 가능

     한 구조로 장착하여 먼지의 침입을 방지한다.

라. 후면도어 상반부에 소형의 환기용 팬을 설치하고, 온습도 조절장치를 부착하여 보호함

     내부를 일정 환경으로 유지하도록 한다.

마. 보호함 내부에는 야간작업 및 유지보수를 위한 AC 전원 콘센트(2구)를 설치한다.

바. 보호함의 외부 모서리는 낙뢰방지를 위하여 둥근형으로 하고, 접지봉 또는 접지판을 매

     설하여 외함을 직접 제3종 접지한다.

 

(4) 정보표지판 운영

① 터널입구 및 터널내 정보표지판은 실시간으로 정보를 입력할 수 있도록 원격관리시스템을

    도입함을 원칙으로 한다.

② 원격감시시스템을 통하여 가변적 메세지를 관리자가 입력하여 표시하거나 사전에 준비된 표

    준 메세지를 선택하여 표시 가능하도록 한다. 또한 실시간으로 전광판에 표시되는 메세지를

    감시할 수 있도록 한다.

③ 제어기는 중앙장치의 명령에 따라 정형화된 경보 메세지중 교통량 감지시스템 및 수동발신

    기에서 감지된 신호를 이용하여 자동으로 “차량정체” 또는 “소통원활”을 표시할 수 있

    으며, 이런 신호를 관리자가 감지하였을 경우 터널 상황을 확인하여 수동으로“화재발생”

    또는“차량사고”등의 경보 메세지를 표시할 수 있게 한다.

 

 

15.6 피난설비

 

15.6.1 비상조명등

(1) 일반사항

① 터널은 사고나 화재로 인해서 정전이 되면 이차적인 사고를 유발할 위험성이 크며, 신속한

    대피에 가장 크게 영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 화재 등으로 인한 정전시 이차적인

    사고를 방지하고 안전하고 원활한 피난활동을 할 수 있도록 조명을 확보하기 위한 설비이다.

② 비상조명등이라 함은 야간 점등회로를 이용하여 화재발생 등에 의한 정전시에 안전하고 원

    활한 피난활동을 할 수 있도록 피난통로 등에 설치되어 자동 점등되는 조명등을 말한다.

③ 본 설치지침에 언급되지 않은 사항은 비상조명등의 화재안전기준(NFSC 304)에 따른다.

 

(2) 기기사양

① 무정전전원설비에 의한 비상조명의 밝기는 기본부 조명의 최저 1/8 이상의 조도를 확보하여

    야 한다.

② 비상발전기에 의한 비상조명의 밝기는 기본부 조명의 최저 1/2 이상의 조도를 확보하여야

    한다.

 

(3) 설치지침

① 연장 200 m이상의 터널에 설치한다.

② 예비전원을 내장하는 비상조명등에는 평상시 점등여부를 확인할 수 있는 점검 스위치를 설

    치하고, 해당 조명등을 60분 이상 유효하게 작동시킬 수 있는 용량의 축전지와 예비전원 충

    전장치를 내장하여야 한다.

③ 예비전원을 내장하지 않는 경우에는 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102) 제8조 제3

    항의 규정에 의한 비상전원을 설치하여야 한다.

 

15.6.2 유도표지판

(1) 일반사항

① 유도표지판은 터널내 대피자를 대피 장소로 유도하기 위해 피난대피시설이나 출구까지의 거

    리와 방향, 위치 등의 정보를 제공하기 위한 표지판이다.

② 유도표지판(A)는 용도에 따라 갱문형, 벽부형, 천정형으로 구분한다.

③ 유도표지판(A)는 피난대피시설(피난연락갱, 피난갱, 피난대피소, 비상주차대)의 위치표시를

    위한 유도표지판을 말한다.

④ 유도표지판(B)는 터널 측벽에 일정간격으로 설치하여 피난대피시설이나 안전지역까지의 거

    리와 방향을 지시하는 표지판를 말한다.

⑤ 유도표지판은 비상시 60분 이상 기능을 유지할 수 있도록 비상전원시설을 갖춘다.

 

(2) 설치지침

① 유도표지판은 연장 500 m이상의 터널에 설치한다.

② 유도표지판은 원거리에서 식별이 용이하도록 내부에 조명시설을 구비하거나 전광식으로 제

    작하며, 설치높이는 화재시 연기의 영향 및 유지관리를 고려하여 설치함을 표준으로 한다.

③ 유도표지판(A)는 피난대피시설(피난연락갱, 피난갱, 비상주차대, 피난대피소 등)을 알리기 위

    한 것으로 피난대피시설에 근접한 지점에 원거리에서 식별이 가능하도록 연기에 의해서 빛

    이 차단되지 않는 위치에 돌출형으로 설치한다.

④ 유도표지판(B)는 피난대피시설의 방향 및 거리를 표시하여 근접한 안전지역으로 대피를 유

    도할 수 있도록 하며 설치높이는 차도면에서 1.5 m높이 정도로 한다.

⑤ 유도표지판(B)는 피난대피시설이 설치되는 방향의 측벽에 설치함을 원칙으로 한다.

⑥ 유도표지판(B)는 피난대피시설(피난연락갱, 피난대피소)간에 최소 4개소 이상 설치하는 것을

    표준으로 한다.

⑦ 유도표지판은 경년변화가 적고 최대 30 m의 거리에서 문자 및 색채를 식별할 수 있어야

    한다.

 

15.6.3 피난대피시설

(1) 일반사항

① 터널에서 화재시 터널이용자의 대피를 위한 시설로 피난연락갱, 피난갱, 피난대피소, 비상주

    차대를 말한다.

② 피난갱이라함은 대면통행터널에서 화재시 터널로 부터 안전지역으로 대피자를 탈출시키기

    위한 터널로 본 터널과 평행한 서비스터널이나 경사갱 및 연직갱 등을 의미한다.

③ 피난연락갱이라 함은 쌍굴터널에서 상대터널을 연결하는 대피통로와 피난갱과 본 터널을 연

    결하기 위한 대피통로를 의미한다.

④ 피난대피소이라 함은 피난연락갱이나 피난갱이 확보되지 못하는 상황에서 화재시 임시로 대

    피하기 위한 대피장소를 의미하며, 피난대피소는 생명유지에 필요한 시설을 갖춘다.

⑤ 차단문 피난연락갱을 통한 연기의 유출입 방지 및 평상시 환기의 신뢰성확보를 위해서 설치

    하는 문으로 방화문 역할을 수행할 수 있도록 하며 정전시에도 동작이 용이한 무동력 자폐

    기능을 보유한 문을 말한다.

⑥ 비상주차대는 터널내 고장 또는 사고차량이 2차 사고를 유발하지 않도록 하고 화재발생시

    구급차량이나 소방차량의 정차 및 소화활동을 위한 지역을 말한다.

 

(2) 설치지침

① 피난연락갱

가. 피난연락갱은 연장 500 m이상의 터널 및 피난갱이 있는 대면통행 터널에 설치한다.

나. 일방통행터널에서 대인용 피난연락갱의 설치간격은 250 m이하로 하며, 3개소 마다(750

    m이하의 간격) 구급차량이 통과할 수 있는 차량용 피난 연락갱을 시설한다.

다. 터널연장이 1,200 m이하의 터널에서는 최대 설치간격을 300 m로 할 수 있다.

라. 차량용 피난연락갱 맞은 편에는 차량의 회전 및 고장차량의 정차를 위해서 비상주차대를

    시설하며, 3차로 이상의 터널 및 도로 우측어께의 폭이 2.5 m이상인 터널은 비상주차대

    를 생략할 수 있다.

마. 피난연락갱은 평상시 환기의 신뢰성과 화재시 연기의 유입을 막기 위해서 차단문을 시설한다.

바. 피난연락갱에는 비상전화 및 비상조명을 시설한다.

사. 피난연락갱에는 위치표시를 위한 유도표지판(A)를 설치하며, 터널 측벽부에 피난연락갱

    으로 유도할 수 있도록 유도표지판(B)를 설치한다.

아. 대인용 피난연락갱의 차단문은 양갱구간에 차압이 작용하는 상태에서도 작은 조작력에

    의해서 열릴 수 있도록 한다.

 

② 피난갱

가. 터널연장이 3,000 m이상의 대면통행터널과 터널연장이 3,000m이상인 피난연락갱 설치

    가 불가능한 일방통행터널로 터널 위험도가 2.0을 초과하는 경우에 설치한다.

나. 터널연장이 1,000 m이상인 대면통행 터널과 정체가 심할 것으로 예상되는 1,000 m이

    상의 도심터널의 경우, 설치를 검토하여 필요시 설치할 수 있다.

다. 피난갱과 본 터널은 피난연락갱을 설치하여 연결하며, 피난연락갱 설치간격 및 설치는

    일방통행 터널에 준한다.

라. 피난갱에는 비상조명을 설치하여 조도를 확보하고 사고시 자동점등 되도록 하며, 3시간

    이상 점등이 가능하도록 비상전원을 확보한다.

마. 피난연락갱과 연결하는 연결부에는 가까운 출구로의 방향과 거리를 표시한 유도표지판을

    설치하여 대피를 유도한다.

바. 피난갱은 생명유지를 위한 최소한의 공기를 공급하며, 가압을 목적으로 가압설비를 시설

    하여 연기의 유입을 충분히 막을 수 있도록 한다.

사. 피난갱을 연결하는 통로는 연기의 유입을 차단하기 위해서 대인용 피난연락갱의 차단문

    설치지침에 준해서 차단문을 설치한다.

 

③ 피난대피소

가. 피난대피소는 대면통행 터널에 피난갱을 시설하여야 하나 경제성이나 토목기술상 피난갱

    을 시설할 수 없는 경우에 설치한다.

나. 피난대피소는 피난연락갱 설치간격에 준하여 설치함을 원칙으로 한다.

다. 피난대피소는 덕트 등을 통해서 신선공기를 공급하고 이를 통해서 가압 할 수 있도록 한다.

라. 피난대피소는 비상조명, 비상전화, 소화전 및 CCTV를 설치하며 정전시 자체 축전지에

    의해서 3시간 이상 기능을 유지할 수 있도록 하여야 한다.

마. 피난대피소를 연결하는 피난연락갱의 차단문은 대인용 피난연락갱 차단문의 설치지침에

    준하여 설치하며, 2중으로 한다.

 

④ 비상주차대

가. 비상주차대는 연장이 1,000 m이상인 터널에 차량용 피난연락갱 맞은편에 설치함을 표

    준으로 한다.

나. 대면통행 터널의 경우에는 750 m이내의 간격으로 터널의 양측에 설치함을 원칙으로 하

    며, 마주보게 설치하여 차량의 회전이 가능하도록 한다.

다. 비상차로가 확보된 터널이나 3차로 이상의 터널은 생략할 수 있다.

라. 터널내 비상주차대의 설치규격은 도로설계기준의 비상주차대 설치기준에 준하여 설치한다.

 

(3) 설치사양

① 피난연락갱

가. 피난연락갱은 대인용과 차량용으로 구분하며 차량용 피난연락갱의 단면은 최소 4.7

    (폭)×3.5(높이)m이상, 대인용은 최소 2.5(폭)×2.5(높이)m이상으로 한다.

나. 피난연락갱 차단문의 개구부는 대인용의 경우에는 최소 1.35(폭)×2.0(높이) m이상를

    확보하며, 차량용의 경우에는 구급차량이 통과할 수 있도록 3.2(폭)×3.5(높이)m이상으

    로 한다.

다. 피난연락갱의 설치간격은 터널연장을 감안하여 다음과 같이 설치한다.6)

 

(가) 1,000m 이상의 터널

- 750m 간격으로 차량용 피난연락갱 설치

- 차량용 사이에 250m 간격으로 대인용 추가 설치한다.

 

<그림 15.6.1> 피난연락갱 설치간격(1000m 이상)

 

(나) 500m 이상 1,000m 미만의 터널

- 대인용 피난연락갱만 설치하는 것을 원칙으로 하되 터널 전후구간의 우회여건을 고

  려하여 필요하다고 판단되는 경우 차량용 피난연락갱의 설치도 가능하다.

- 간격은 배치를 고려하여 300m까지 허용대피거리가 250m 미만이 되도록 대인용 피

  난연락갱만을 설치한다.

 

(다) 500m 미만 터널은 설치하지 않는 것을 원칙으로 하되 교통특성, 터널조건 등을 고

     려하여 필요하다고 판단되는 경우 대인용 1개소를 설치할 수 있다.

 

(라) 기타사항

- 갱구부의 위치, 지반조건, 피난조건 등을 감안하여 입구 또는 출구로부터 첫 번째 피

  난연락갱까지의 거리는 300m까지 허용

  6) 터널 피난연락갱 설치기준 검토(설계구 10201-311, 2003.08.26)

- 병설터널이 아닌 경우, 3차로 이상의 대단면터널, 2차로 터널중 단면형상이 표준도

  와 현저히 다른 경우, 별도의 화재특성을 고려할 필요가 있는 경우, 기타 특수한 조

  건의 터널에 대해서는 별도 검토

 

라. 피난연락갱의 단면은 다음 규격 이상으로 한다.7)

(가) 갱문 유효 개구부 규격은 인력작동이 원활하면서도 비상차량 통행이 가능하도록

      「3.2m(폭)×3.5m(높이)」이상으로 설치

(나) 갱문형식은 화재시 방재기능이 우수한 슬라이딩 타입을 적용한다.

(다) 피난연락갱의 부분확대가 어려운 경우 롤링업 형식을 적용하되 시범운영결과 나타난

     유지관리 개선을 위하여 수동작동 형식을 적용한다.

 

구 분 차 량 겸 용 대 인 전 용

단 면

설치규격 4.7m(W) × 3.5m(H) 2.5m(W) × 2.5m(H)

 

<그림 15.6.2> 피난연락갱 설치규격

 

② 피난갱

 

가. 피난갱은 구급차량의 주행이 가능한 경우와 인도용으로만 사용하는 피난갱으로 구분하

     며, 경제성 및 위험도를 고려하여 결정한다.

나. 본 터널과 피난갱은 피난연락갱으로 연결하며 피난연락갱의 구배는 10%를 넘지 않도록

     한다.

다. 대피자 대피목적의 피난갱의 단면은 최소 2.5(폭)×2.5(높이)m이상이어야 하며, 피난갱

     과 연결하는 피난연락갱의 차단문은 최소 1.35(폭)×2.0(높이)m이상이 되도록 한다.

라. 구급차량의 주행이 가능한 피난갱의 단면은 최소 2.8(폭)×2.8(높이)m이상이 되어야 하

     며, 피난갱과 연결하는 피난연락갱은 대인용을 기준으로 설치한다.

 

③ 피난대피소

 

가. 피난대피소는 바닥면적이 50 ㎡이상이 되도록 하며 최소폭은 4 m, 최소높이는 2.2 m이

    상을 확보한다.

    7) 터널 피난연락갱문 설치기준 검토(시설설 09205-404, 2002.10.02)

나. 향후 일방통행터널로 운영 전환할 계획이 있는 경우에는 피난연락갱으로 활용할 수 있도

    록 계획한다.

다. 차단문은 자동폐쇄기능을 보유한 형식과 기밀이 유지될 수 있는 차단문을 각각1개식 설

    치한다.

 

④ 피난연락갱 및 피난대피소의 차단문

 

가. 터널에 설치되는 피난연락갱의 차단문은 작은 조작력에 의해서도 열 수 있는 구조이어야

    하며, 평상시에는 항시 닫혀있는 구조로 한다.

나. 양터널 사이에 압력차가 발생할지라도 개폐가 용이하며 전원 차단시에도 자동폐쇄기능을

    보유하여야 한다.

다. 대형버스의 화재강도(20 MW)를 고려하여 1시간이상의 내열성능을 갖는 구조로 한다.

    단, 피난대피소는 3시간 이상으로 한다.

라. 평상시 배기가스, 분진, 습기차단과 화재시 화재연기와 열기류로 부터의 노출을 고려하

    여 스테인레스 재질을 사용하고 기밀구조로 한다.

 

15.7 소화활동설비

 

15.7.1 제연설비

(1) 일반사항

① 도로터널의 화재시 제연은 화재지역으로부터 연기를 배기하거나 대피방향의 반대 방향으로

    연기류를 형성함으로써 화재초기 자기구조(self rescue)단계에서 이용자 스스로가 안전을

    확보할 수 있도록 해주는 가장 중요한 설비이다.

② 터널내 화재시 연기의 배기 및 제어는 평상시 환기시스템에 의해서 수행되며, 연기를 화재

    공간에서 완전히 제거하는 배연(smoke exhaust)을 목적으로 하는 횡류식 또는 반횡류식과

    대피방향 반대방향으로 기류를 제어하여 대피안전을 확보하도록 하는 제연(smoke control)

    개념의 종류식 환기시스템으로 구분된다.

③ 본 지침에서는 배연과 제연을 구분하지 않고 제연설비라 칭한다. 환기시스템별 일반적인 제

    연특성은 [표 15.7.1]과 같다.

 

(2) 화재발생시 환기계획

① 화재단계

 

가. 차량 화재 발생시의 환기에 적용되는 요구 사항들은 다음의 두 단계로 구분된다.

(가) 제 1 단계 : 화재 발생 후 초기 약 10~15분 동안 터널 안에서 대피하는 사람들을

      연기의 영향으로부터 보호해야 한다. 환기설비는 수동가동을 원칙으로 하며, 설정풍

      속의 유지는 제어로직에 의해서 자동으로 유지할 수 있도록 제연팬에 대한 제어시스

      템을 구성한다.

(나) 제 2 단계 : 화재 진압을 지원하기 위한 제연이 수행되어야 하는 시기로 제연설비는

      소화활동을 지원하기 위한 운전을 수행하며, 제연설비를 가동하거나 정지시킬 때에는

      소방대원의 지시에 따른다.

 

구 분 횡류식(또는 반횡류식) 종류식

연기의

제어개념

화재지역으로부터 연기를 배연(Exhaust

Smoke)하는 방식으로 연기 및 열기류의

방향성 제어가 곤란하여 화재규모가 큰 경

우에는 적용성이 떨어진다.

화재지역으로부터 일방향으로 연기 및 열

기류를 제어(제연, Smoke Control)하는

방식으로 열기류의 유동방향 제어가 용이

하다.

환기팬의

운전제어

송기 반횡류식의 경우, 화재시 배연모드로

전환하기 위한 대기시간과 역전운전 후에

정상가동에 필요한 시간지연이 길다.

일반적으로 30초에서 1분 이내에 젯트팬

정상운전속도에 도달하며, 터널내 풍속이

정상상태에 도달하기 위해서 시간지연이

필요하다.

통행

방식에 따른

적용

일방통행 터널의 경우에는 차량의 운행에

의해서 발생하는 피스톤효과에 의한 풍속

이 상시 존재하므로 열기류의 방향성 제어

가 곤란하며, 일방통행 터널보다는 대면통

행 터널에 대한 적용성 우수하다.

대면통행 보다는 일방통행 터널에 대한 적

용성 우수함

교통정체시에는 연기가 화재하류 지역의

차량이나 대피자를 덮칠 수 있다. 이와 같

은 이유로 외국에서는 단순히 젯트팬에 의

한 종류환기방식은 정체빈도가 높은 도시

지역의 터널과 대면통행 터널에 대한 적용

을 금지하는 경우도 있다.

배연을 위한

환기기 용량

산정

화재강도에 따른 연기발생량 및 연기의 확

산을 억제할 수 있도록 최소한의 풍속을

얻기 위한 풍량에 의해서 배연량을 결정한

다.

연기의 역류를 억제하기 위한 임계풍속을

유지할 수 있도록 젯트팬 설치 댓수 결정

한다.

배연 또는

제연

능력 향상을

위한 방안

대배기구 방식에 의해서 화재지점에서 집

중적으로 연기를 배기할 수 있는 시스템

구축이 필요하다.

제어의 정확성이 요구되며 배기구의 개폐

조절을 위한 전동댐퍼의 설치로 인하여 설

치비용 및 유지관리 비용 증대한다.

연기가 전구간으로 확산되는 것을 억제하

기 위해서 일정간격으로 연직갱 또는 배연

용 덕트를 설치하여 연기의 배기능력을 증

대할 필요가 있다.

비상

전원

배기 또는 급기목적의 대형 축류팬은 비상

전원시설에 의한 가동이 가능하나 발전실

규모와 용량이 증대한다.

종류식 환기의 주 제연설비인 젯트팬은 비

상 발전기에 의해서 가동되도록 시설하고

있어, 정전등의 비상시 제연이 가능하다.

 

[표 15.7.1] 횡류환기방식 및 종류환기방식의 일반사항

 

② 화재강도 설정

 

가. 제연설비 용량은 설계화재강도와 임계풍속, 연기발생량에 따라서 차이가 발생한다. 일반

    적인 설계화재강도 및 이에 따른 연기발생량은 [표 15.7.2]에 나타낸 바와 같다.

나. 본 지침에서는 설계화재강도를 20 MW로 하며, 이때의 연기발생량은 80 ㎥/s로 할 것을

    권장한다.

다. 또한 화재강도가 설계화재강도보다 증가할 것으로 예상하여 설계화재강도을 높게 설정하

    고자 하는 경우에는 위험도분석을 수행하여 시행한다.

 

적용차종 승용차 버스 트럭 탱크롤리

화재강도 (MW) 5이하 20 30 100

연기발생량 (㎥/s) 20 60~80 80 200

 

[표 15.7.2] 설계화재 강도 및 연기발생량

 

③ 터널내 임계풍속

가. 임계풍속은 다음식으로 계산하며, 현재 임계풍속에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며,

     논란의 여지가 많으므로 β값은 설계자가 수치시뮬레이션 등을 수행하여 신뢰성을 검증

     한 후에 적용함을 원칙으로 한다.

 

V r= K g Frc

-

1

3 ( gHQ

β ρ oCpA rT f )

1

3

 

[식 15.7.1]

 

T f=

Q

β ρ oCpA rVrc

+ T o [식 15.7.2]

 

여기서, Fr C=4.5, H:화점에서 터널천정까지의 높이이다.

 

나. 종단경사보정계수는 다음식으로 계산한다.

    K g= [ 1+0.014 tan - 1 (⌐e/100) ] [식 15.7.3]

 

③ 환기시스템 계획

 

가. 화재에 대비한 환기시스템은 화재시 터널내 대피인원의 분포특성을 고려하여 터널의 연

    장 및 터널의 교통특성에 따라 결정하며, [표 15.7.3]에 제시한 환기방식의 적용을 권장

    한다.

나. 기본적으로 대면통행 터널 및 정체빈도가 높은 일방통행 터널에 대해서는 횡류(또는 반

     횡류)환기방식을 적용하는 것이 바람직하며, 종류환기 방식의 적용은 종방향의 풍속이

     충분히 낮고 피난연락갱의 간격이 충분히 짧을 경우에 한해서만 위험도 평가를 수행하여

     제한적으로 적용할 것을 권고한다.

 

통행방식 및

교통류

터널길이 화재시 적용 환기방식 및 방법

대면통행 터널

및 정체빈도가

높을 것으로

예상되는

도시지역의

일방통행 터널

500 m 이하 · 자연환기방식

500~1,000 m미만 · 기계환기방식 적용

1,000 m이상

‧ 횡류 또는 반횡류 환기방식 ‧ 2,000 m이상의 터널은 배연능력을 향상하기 위해서 대배기

구 방식을 권장한다. ‧ 약 800 m이내의 간격으로 집중배기가 가능한 시설을 설치하

여 배연능력을 향상할수 있는 방안을 강구할 것을 권장함.

지방지역의

일방통행 터널

500 m미만 ‧ 자연환기방식

500~1,000 m미만 ‧ 터널위험도 2이하 : 자연환기방식 ‧ 터널위험도 2초과 : 기계환기방식 적용

1,000~5,000

m미만 ‧ 기계환기방식 적용

5,000 m이상

‧ 기계환기방식 적용 ‧ 집중배기방식이나 대배기구 방식에 의한 배연능력 향상방안

강구하는 것이 바람직함

 

[표 15.7.3] 터널특성별 권장 환기방식

 

(3) 방재용 환기기 용량 설계

① 횡류식 환기방식

 

가. 횡류 환기방식은 천정에 설치된 덕트를 통해서 배연을 수행하는 방식으로 배기구에 대한

    개폐조정이 불가능한 균일배기방식과 배기구에 전동댐퍼를 설치하여 화재시 선택적으로

    배연을 수행할 수 있는 대배기구방식으로 대별된다.

나. 횡류환기방식의 배연량산정

 

(가) 화재시 배연은 주행 공간에서 이루어지기 때문에 연기 뿐만 아니라 주변의 공기가

      유입되게 되므로 배연량은 연기발생량(화재강도 : 20 MW 기준, 80 ㎥/s)보다 현저히

      증가한다.

(나) 배연용량( Qb)은 터널내 유속과 연기발생량( Qs)을 바탕으로 산정하며, 산정공식은

      다음과 같다.

 

Qb=Ar ⋅ Vr+Qs [식 15.7.4]

 

(다) 여기서, Ar ⋅ Vr 은 주변공기의 유입으로 인해서 증가하는 풍량으로 Vr은 종방향

      기류를 제어하기 위한 풍속개념에서 도입된 것으로 배연방식에 따라서 달라지며, 다

      음과 같이 적용할 것을 권장한다.

 

- 균일 배기방식(횡류 또는 반횡류방식)의 배연량은

 

QE=80+3.0Ar이상 [식 15.7.5]

 

- 대배기구 방식의 배연량은

 

QE=80+1.0Ar이상 [식 15.7.6]

 

(라) 상기에 제시된 결과는 터널의 단면적, 종단경사 및 터널내 풍속에 따라서 달라지

      므로 수치시뮬레이션 등을 통해서 신뢰성을 확인한 후에 적용한다.

 

다. 대배기구 방식은 다음과 같은 원칙을 적용하여 설계한다.

 

(가) 터널 갱구부근에서의 배연은 일반적으로 효과적이지 못하다. 그러므로 터널 갱구부와

      배기구 사이의 거리는 최소 100m정도가 되어야 한다.

(나) 배연구역은 터널내 풍속상태에 따라서 달라지나 일반적으로 화재 발생지점으로부터

      대칭적으로 200~300 m정도로 한다.

(다) 배기구의 형상 및 설치간격은 기본적으로 다음사항에 준해서 설계할 것을 권장한다.

      그러나 배연효율은 터널내 풍속 및 단면형상에 영향을 받으므로 수치시뮬레이션을

      통해서 검증후 적용한다.

 

- 배기구의 형상은 배연효율을 향상하기 위해서 단면전체에 개구부가 형성될 수 있도

  록 종횡비를 정한다.

- 배기구에서의 면풍속은 15 m/s을 이하로 한다.

- 배기구 댐퍼는 각각 개별적으로 조절이 가능해야 한다.

- 배기구의 설치간격은 50~100 m정도로 하며, 터널특성에 따라서 조정한다.

- 댐퍼는 충분한 밀폐성이 확보되도록 한다.

 

라. 터널내 유속의 제어

(가) 배기구를 통한 배연은 종방향 풍속이 작을수록 효과적이다.

(나) 따라서, 터널연장이 2,000 m이상인 경우에는 종방향 풍속을 제어하기 위한 조치를

     검토하는 것이 바람직하다.

(다) 풍속제어방법으로는 일반적으로 젯트팬을 설치하거나 환기구역을 구분하여 구역별로

     급기량과 배기량을 조절하는 방식이 적용되고 있다.

 

② 종류식 환기방식

 

가. 화점부근의 연기가 역류하는 것을 방지하기 위한 최저유속인 임계풍속을 유지할 수 있도

    록 시스템을 계획한다. 임계풍속은 전술한 계산식을 적용하여 계산하며, 수치시뮬레이션

    등의 수단으로 신뢰성을 검토하여 적용함을 원칙으로 한다.

나. 화재시 제연용 환기기 용량 산정

 

(가) 젯트팬 수의 계산은 터널내 차량이 터널전체에 정체되어있다는 가혹조건에서 산정함

     을 원칙으로 한다.

(나) 화재시 터널내 정체차량수

- 화재시 터널내 정체차량수는 일반적으로 화재발생후 터널이 차단될 때까지 시간을 3

  분을 고려하여 주행속도별로 교통밀도(N대/㎞)를 구하여 다음식에 의해서 구한다.

 

n =

N ⋅ L

Vt

+ N ⋅ 

3

60

 

[식 15.7.7]

 

- 여기서, 우변의 제 1 항은 화재발생시점에서 터널에 존재하는 차량의 수이며, 우변

   의 2 항은 화재 발생후 3분 동안에 터널에 진입한 차량수이다.

- 화재시 터널내 차량수는 화재지점과 화재직전의 터널내 평균주행속도에 따라서 차이

   가 있으며, 본 지침에서는 화재직전의 차량주행속도는 도로의 특성을 고려하여 선정

   하도록 한다.

 

(다) 화재시 젯트팬의 소손을 고려하여 예비용 젯트팬을 설치한다.

      

다. 방재용 젯트팬의 설치

 

(가) 방재용 젯트팬은 화재시 가압 및 화재안전성을 위해서 터널의 입출구부에 분산하여

     설치함을 원칙으로 한다.

 

(나) 분산설치가 곤란한 경우에는 성층화 교란방지 및 젯트팬의 소손을 최소화할 수 있도

     록 설치위치를 정하며, 이를 검증한 후에 설치할 것을 권장한다.

 

(4) 화재시 환기기의 운용

① 일반사항

 

가. 제연설비가 설치되는 터널은 관리소 또는 관리사무소의 설치를 원칙으로 한다.

나. 제연설비의 자동운전을 위해서 자동화재탐지설비와 교통량 감지시설, 터널내 풍속계를

    설치해야 한다.

다. 환기방식에 관계없이 화재시 실행되는 제연설비의 운용기준을 화재발생 시나리오(화재의

    위치, 화재차량의 종류)에 따라서 작성하고 자세히 설명해 놓아야 한다.

라. 화재경보와 연동하여 제연설비가 가동될 수 있도록, 제어로직을 구성하는 것이 바람직하

    나 현재 국내 기술능력은 검증되지 않은 단계로 판단되므로 관리인이 상주하는 경우에는

    수동조작을 원칙으로 한다.

마. 관리인이 상주하지 않는 터널에서는 우선 자동으로 가동한 후, 관리자에 의해서 운전될

    수 있도록 제어로직을 구성한다.

바. 관리사무소가 없는 경우에는 터널입구에 제어반을 설치할 수 있다.

사. 제연설비의 조작은 수동조작에 우선권을 부여한다.

아. 비상사태시 제연설비는 운전 명령에 최대한 신속하게 가동될 수 있도록 하여야 하며, 급

    기 반횡류방식의 경우에는 화재시 배연을 위해 역전운전이 요구되므로 신속한 배연운전

    이 되도록 조치를 강구한다.

 

② 종류환기방식의 환기기 운영

 

가. 정체가 발생하지 않는 일방통행 터널

(가) 화재초기에는 차량주행방향으로 임계풍속을 유지할 수 있도록 제연설비를 운전한다.

(나) 터널내 풍속제어를 위해서 풍속제어로직 및 제연팬 운전모드의 설정이 필요하다. 따

      라서, [표 15.7.4]에 예시한 바와 같이 화재위치, 화재발생차종에 따른 제연팬운전모

      드를 작성하여 운영한다.

(다) 상대터널의 젯트팬 또는 환기시설은 피난연락갱으로의 연기유입을 방지하기 위해서

      가압운전모드로 운전한다.

(라) 화재터널의 젯트팬이 터널입구 및 터널출구부에 분산 설치된 경우에는 터널 출구의

      젯트팬을 가동하여 화재터널의 압력이 부압이 되도록 운전하는 것이 바람직하다.

(마) 또 화재주위의 젯트팬의 가동은 연기의 성층화를 교란하게 되므로 가동하지 않는다.

 

화재발생차량의 종류

화재강도

(MW)

화재발생위치 화재운전모드

승용차 5

입구부 1-1

중앙부 1-2

출구부 1-3

중형 15

입구부 2-1

중앙부 2-2

출구부 2-3

버스 20

입구부 3-1

중앙부 3-2

출구부 3-3(기본운전모드)

대형, 탱크롤리 100

입구부 4-1

중앙부 4-2

출구부 4-3

 

[표 15.7.4] 종류식 환기방식의 환기팬 운전모드예[참고사항]

 

나. 대면통행 터널 및 정체현상이 발생할 것으로 예상되는 일방통행 터널

(가) 교통이 정체된 경우, 초기단계에는 화재 전후방에 대피자가 존재하게 되므로 최대한

      낮은 풍속을 유지할 수 있도록 젯트팬의 가동을 정지하여, 성층화를 교란하지 않도록

      한다.

(나) 대피자가 안전한 장소에 대피한 것이 확인된 후에는 차량 주행방향으로 임계풍속을

      유지할 수 있도록 운전한다.

③ 횡류환기방식의 운영

 

가. 정체가 발생하지 않는 일방통행 터널

    구역제어 또는 대배기구에 의한 선택배기를 하는 경우, 차량의 주행방향으로 기류가 형

    성될 수 있도록 배연계획을 수립하고 운전한다.

나. 대면통행 터널 및 정체가 예상되는 일방통행 터널

    차량의 정체에 의해서 화재 상하류에 대피자가 존재할 가능성이 있으므로 화재 지점의

    풍속을 최대한 낮게 유지할 수 있도록 환기기를 운전계획을 수립하여 운전한다.

 

⑤ 환기시설의 온도저항

 

가. 연기를 주행 공간으로부터 직접 배출시키는 제연용 젯트팬은 250℃의 온도에서 60분 이

     상 정상 가동상태를 유지할 수 있어야 한다.

나. 화재에 간접 노출되는 횡류식(또는 반횡류식) 및 대배기구방식의 배연용 팬은 덕트의 길

     이등에 따라서 노출온도가 달라질 수 있으므로 수치해석등을 통해서 내열온도 등을 검토

     한 후에 적용한다.

다. 또한 대배기구의 개폐용 전동모터는 250℃이상의 온도에서 60분 이상 정상 가동되어야

     하며, 정전 등 전원이 차단되는 경우에도 조작된 상태를 유지할 수 있어야 한다.

라. 주행 공간 내의 전원 공급라인과 젯트팬과 전원연결장치들은 250℃의 온도에서 60분 이

     상 운전상태를 유지할 수 있도록 한다.

 

15.7.2 무선통신 보조설비

(1) 일반사항

① 터널내 구조활동 및 소화활동시 터널 내․외부간의 무선통신을 위한 설비이다.

② 무선통신보조설비는 누설동축케이블과 무선기기 접속단자함 및 증폭기 등으로 구성하며 라

    디오 재방송설비와 겸용하여 설치할 수 있다.

③ 누설동축케이블이라 함은 동축케이블의 외부도체에 가느다란 홈을 만들어서 전파가 외부로

    새어나갈 수 있도록 한 케이블을 말한다.

④ 증폭기라 함은 신호 전송시 신호가 약해져서 수신이 불가능해지는 것을 방지하기 위해서 증

    폭하는 장치를 말한다.

⑤ 본 지침에 언급되지 않은 사항은 무선통신보조설비의 화재안전기준(NFSC 505)에 따른다.

 

(2) 기기사양

① 누설동축케이블

가. 누설동축케이블은 불연 또는 난연성의 것으로서 습기에 의하여 전기적인 특성이 변질되

     지 않아야 한다.

나. 누설동축케이블 또는 동축케이블의 임피던스는 50 Ω으로 하고, 이에 접속하는 공중선 ‧ 

     분배기 기타의 장치는 당해 임피던스에 적합한 것으로 하여야 한다.

다. 누설동축케이블은 소방전용 무선통신보조설비 주파수 대역을 수용할 수 있어야 한다.

라. 누설동축케이블은 라디오 재방송설비와 겸용하여 설치할 수 있다.

 

② 무선기기접속단자함

가. 단자를 보호하기 위하여 견고하고 임의로 개폐할 수 없는 구조의 보호함을 설치하고, 먼

     지 ‧ 습기 및 부식 등에 의하여 영향을 받지 아니하도록 하여야 한다.

나. 무선기기를 접속하기 용이하도록 5 m이상 길이의 연장케이블을 포함하여야 한다.

     다. 여러 가지 형태의 무선기기 출력단자와 연결할 수 있도록 시중에 통용되는 형태의 연결

     용 커넥터를 갖추어야 한다.

 

③ 증폭기

가. 증폭기는 비상전원이 부착된 것으로 하고, 당해 비상전원 용량은 무선통신보조설비를 유

    효하게 60분 이상 유효하게 작동시킬 수 있어야 한다.

나. 증폭기의 전면에는 주 회로의 전원이 정상인지의 여부를 표시할 수 있는 표시등을 설치한다.

 

(3) 설치지침

① 공통사항

 

가. 무선통신보조설비는 방재목적상 500 m이상의 터널에 설치하는 것을 원칙으로 하며,

     500 m이하의 터널의 경우, 라디오 재방송설비가 설치되는 터널의 경우에는 이를 겸용

     하여 설치할 수 있다.

나. 누설동축 케이블은 소방전용주파수대에서 전파의 전송 또는 복사에 적합한 것으로 소방

     대 상호간에 무선연락에 지장이 없도록 라디오재방송설비와 겸용하여 설치한다.

다. 누설동축케이블은 말단에는 무반사 종단저항을 견고하게 설치하여야 한다.

라. 성능저하를 일으키지 않는 범위에서 터널에서 화재의 영향을 가장 적게 받는 위치에 설

     치한다.

마. 터널이라는 특수성을 고려하여야 하며, 터널본갱, 피난연락갱, 피난갱, 터널내 기계실 등

     에 상시 제공될 수 있도록 한다.

바. 터널내 무선통신 설비는 소방전용채널을 운용한다, 다만 필요에 따라 무선통신 설비에

     간섭을 주지 않는 범위내에서 경찰전용 및 유지관리자 전용의 주파수 대역을 이용할 수

     있다

사. 누설동축 케이블의 시점에는 관리용 무선기와의 공용기를 접속하고, 터널내 휴대용 무선

     기와 상호연락이 가능한 기능을 갖도록 한다.

 

② 누설동축케이블

    누설동축케이블은 화재에 의하여 당해 케이블의 피복이 소실된 경우에 케이블 본체가 떨어

    지지 아니하도록 4 m 이내마다 금속제 또는 자기제 등의 지지금구로 벽 ‧ 천장 ‧ 기둥 등에 견

    고하게 고정시켜야 한다.

③ 무선기기 접속단자

 

가. 단자는 한국산업규격에 적합한 것으로 하며, 바닥으로부터 높이 0.8 m 이상 1.5 m 이

     하의 위치에 설치한다.

나. 단자를 보호하기 위하여 견고하고 함부로 개폐할 수 없는 구조의 보호함을 설치하고, 먼

     지 ‧ 습기 및 부식 등에 의하여 영향을 받지 아니하도록 하여야 한다.

다. 터널 입구 및 출구 10 m 이내에 각각 설치하여야 한다.

라. 단자 보호함 표면은 적색으로 도색하고 “무선기 접속단자”라고 표시한 표지를 한다.

 

15.7.3 연결송수관 설비

(1) 일반사항

① 연결송수관설비의 설치는 터널내부의 화재진압을 위해 소화용수를 공급하기 위한 배관으로

    송수구 및 방수구와 배관으로 구성된다.

② 송수구라 함은 소화설비에 소화용수를 보급하기 위하여 건물 외벽 또는 구조물의 외벽에 설

    치하는 관을 말한다.

③ 방수구라 함은 소화설비로부터 소화용수를 방수하기 위하여 건물내벽 또는 구조물의 외벽에

    설치하는 관을 말한다.

④ 본 기준에서 언급되지 않은 사항은 연결송수관설비의 화재안전기준(NFSC 502)에 준한다.

 

(2) 설치지침

① 송수구

 

가. 연장 1,000 m이상의 터널에 설치함을 표준으로 한다.

나. 송수구는 터널의 입출구부에 소방차의 접근이 용이한 지점에 설치한다.

 

② 방수구

가. 연장 1,000 m이상의 터널에 설치함을 표준으로 한다.

나 방수구는 50 m이하의 간격으로 옥내소화전함에 병설한다.

 

15.7.4 수원

(1) 수원

① 터널 방재용의 수원은 일반적으로 물이 마르지 않는 안정된 수량이 확보되는 공공용 상수도

    로 하며 필요에 따라 전용 관정등을 이용할 수 있다.

② 도시 근교에 근접하여 건설된 고속도로는 공공용 상수도로 수원 확보가 비교적 쉽게 얻을

    수가 있지만 근래 이와 같은 입지 조적이 좋은 터널은 감소되고 있다. 따라서, 입지 조건이

    나빠 수원의 확보가 곤란할 때는 터널 용수, 하천 및 늪, 우물 등에서 물을 얻도록 한다.

③ 또한 터널 용수, 하천 및 늪, 우물물로 수원을 확보 할 때는 연간 조건이 가장 나쁜 갈수기

    의 물량을 조사하여 주수조에 12시간 이내에 만수가 되는 수량을 원칙으로 한다.

 

(2) 수조

① 주 수조의 용량은 소화전, 살수기 설비 용수를 동시 사용하는 조건에 따라 사용분 만큼 확

    보해야 하며 안정도를 고려하여 여유를 주기로 한다. 또한 덕트 냉각 설비가 있을 때는 이

    것도 포함하여 고려해야 한다.

② 수조의 깊이 한도는 펌프 흡입 위치에서 수조 및 바닥판 상단까지의 실제 깊이와 배관의 마

    찰 손실 수두의 합계가 6㎜Aq를 넘지 않도록 한다.

③ 저수조는 지진, 바람 및 부식 작용에 의한 누수가 생기지 않는 것이어야 하며, 일반적으로

    철근 콘크리트제로 하고, 필요에 따라서 점검구, 사다리 및 수위 표시기를 만든다. 또, 급수

    방식은 저수조의 수위가 낮아지면 자동적으로 급수하는 방식으로 한다.

④ 호수조는 화재시에 소화 활동을 신속히 하기 위하여 배수관을 항상 채우고 아울러 자동 밸

    브 작동의 유지 및 펌프의 호수용으로 설치하는 수조이다.

⑤ 호수조를 단독으로 설치할 때의 저수 용량은 1㎥ 정도가 바람직하다. 또, 호수조는 동결 방

    지를 고려해야 한다. 호수조의 수위 결정은 자동 밸브 장치의 동작 수압 유지를 위해 정수

    두로 15m 이상 잡을 수 있는 위치가 바람직하다.

⑥ 주 수조 용량

    주 수조 용량은 터널 길이에 의해 설치되는 설비의 내용에 따라 다르기 때문에 그 필요에

    따라 결정한다.

 

[표 15.7.5] 주 수조 용량(계산예)

 

터널길이 설비명 필요수량 주 수조 용량

1,000m

이상

소화전 130ℓ/min ‧ 개 × 5개 = 650ℓ/min

(650)ℓ/min×

20min×1.2=15.6㎥

4,000m

이상 터널 중

물분무기가

있을때

소화전

물분무

130ℓ/min ‧ 개 × 5개 = 650ℓ/min

2,640ℓ/min ‧ 구획 × 2구획 =

5,280ℓ/min

(650+5,280)ℓ/min×20

min×1.2≒ 142.32㎥

 

※ 환기 방식에 의한 송배풍기 보호용 덕트 냉각 설비가 필요할 때는 이를 가산해야 함

 

(3) 펌프

① 펌프선정 조건

 

가. 펌프는 양수량, 양정, 효율, 출력, 기종 등 여러 가지 조건을 충분히 검토한 후 선정한다.

나. 가압 펌프의 양정 허용 한도는 관로 각부에서 100㎜Aq 이하가 되는 것이 원칙이다.

다. 취수 펌프 능력은 주 수조를 12시간 이내에 만수시킬 수 있는 것이 원칙이다.

 

② 펌프종류

 

가. 취수 펌프 : 수중 터빈 또는 소용돌이

나. 가압펌프 : 가로형 터빈 또는 소용돌이

다. 호수펌프 : 수중터빈 또는 소용돌이

 

③ 펌프 효율은 기존, 양수량, 양정, 회전 수 기타 여러 가지 조건에 따라 변하므로 일단 <그

    림 15.7.5>에 표시한 효율을 기준으로 전동기 출력을 산출해야 한다.

 

단, A 효율 : 펌프 특성 곡선이 나타나는 최고 효율

B 효율 : 펌프의 사양 수량의 기준 효율

 

<그림 15.7.5> 토출량과 펌프 효율의 관계도

 

④ 펌프의 양정, 유량, 축 동력, 전동기 출력 등은 아래의 식으로 구할 수가 있다.

 

가. 전 양정

H = ha + Σhf + ho [식 15.7.8]

여기서, H : 전양정(m)

ha : 실양정(m)

Σhf : 관로의 손실 수두의 합(m)

ho : 관로 말단의 잔류 속도 수두(m)

나. 흐름량

Q=

π

4

․D 2V×60 [식 15.7.9]

여기서, Q : 흐름량(㎥/min)

D : 관지름(m)

V : 흐름 속도(m/sec)

다. 축동력

PS=

r․Q․H×0.163

ηP

[식 15.7.10]

여기서, Ps : 펌프 축 동력(㎾)

r : 양수의 단위 체적당 중량(㎏/ℓ)

ηP : 펌프 효율

라. 전동기 출력

P m=

r․Q․H×0.163

ηP

×(1+α)=P s(1+α) [식 15.7.11]

여기서, Pm : 전동기 출력(kw)

α : 여유도(0.10∼0.20)

 

(4) 관로

① 관의 종류는 경제성, 시공성 및 유통성을 고려하여 선정해야 하나 과거의 실적을 고려하여

    [표 15.7.6]를 표준으로 한다.

 

[표 15.7.6] 관의 종류

 

시공장소 관 종 규 격

터널 안 및 터널 밖 배수 주관

수도용 T형

원심력 덕타일

주철관

KS F 4412 - 87

취수관(취수조∼주수조)

호수배관(주수조∼호수조)

비닐 라이닝

강관

규격품의 관 및 이음 내면에 경질염화 비닐관

및 수지를 라이닝 한 것

펌프 실내 배관

비닐 라이닝

강관

규격품의 관 및 이음 내면에 경질염화 비닐관

및 수지를 라이닝 한 것

 

② 관의 지름, 유량 및 평균 유속, 마찰 손실 수두에 대해서는 여러 가지 실험식이 있지만 현

    재는 일반적으로 Hazen-Williams의 공식이 많이 사용되고 있어 이 식을 이용하는 것이 바

    람직하다. 또한 이 공식의 유속 계수 값은 관의 사용 연수가 지남에 다라 차차 작아지는 경

    향이 있으므로, 새로운 관을 설계할 때에는 유속 계수 값으로 20년 후를 생각하여 [표

    15.7.7]의 값으로 한다.

 

[표 15.7.7] 유속계수 값

관 종 류 C 값

강 관 100

모르타르라이닝 주철관 103

도 금 강 관 130

Hazen-Williamns의 공식

d = 1.6528 C-0.38․Q 0.38․I-0.205 [식 15.7.12]

Q = 0.27853 C․d2.63․I0.54

V = 0.35464 C․d2.63․I0.54

I = h/ℓ = 10.666 C-1.85․d-4.87․Q1.85

여기서, d : 관의지름(m)

Q : 유량(㎥)

V : 평균우속(m/sec)

I : h/ℓ= 동수 경사

C : 유속 계수

h : 관로의 길이(ℓ)에 대한 마찰 손실 수두(m)

 

[표 15.7.8]는 관 내의 평균 유속의 최대 한도를 나타낸 것이다.

 

[표 15.7.8] 관내의 평균 유속의 최대 한도

 

관 내면 상태 평균 유속의 최대 한도(m/sec)

모르타르 또는 콘크리트

강 또는 주 철

3.0

6.0

 

③ 급수관의 부설은 루프 배관을 원칙으로 하나 터널의 지형상 부득이할 때는 제한을 두지 않

    는다. 또, 한랭지에서는 동결 방지 대책면에서 관 내 유체를 순환하게 하거나 흐르게 하도

    록 해야 한다.

④ 관로의 시설시 터널부와 밝은 곳의 경계 및 구조물과 토공의 경계 등 부등 침하의 발생이

    예상되는 장소에서는 연성 이음부에 의한 완충 효과를 고려해야 한다.

⑤ 토공에 시설하는 관로의 굽어지는 부분, 분기점 등은 수압 및 부등 침하에 의한 관의 변형

    을 방지하기 위해 콘크리트로 타설하는 것이 바람직하다.

 

15.7.5 비상콘센트설비

(1) 일반사항

① 인입개폐기라 함은 전기설비기술기준 제190조의 규정에 의한 것을 말한다.

② 변전소라 함은 전기설비기술기준 제2조 제1호의 규정에 의한 것을 말한다.

③ 본 설치지침에 언급되지 않은 사항은 비상콘센트설비의 화재안전기준(NFSC 504)에 따른다.

 

(2) 기기사양

① 터널에 설치되는 비상콘센트설비는 구조활동이나 소화활동을 위해 필요한 전원을 공급할 목

    적으로 시설하며, 3상 4선에 의해 3상 교류 380V, 단상220V를 표준으로 한다.

② 콘센트마다 배선용 차단기를 설치하여야 하며, 충전부가 노출되지 않도록 한다.

③ 비상콘센트설비의 전원부와 외함사이의 절연저항은 전원부와 외함사이를 500 V 절연저항체

    로 측정할 때 20 ㏁ 이상이어야 한다.

 

(3) 설치지침

① 터널연장이 500 m이상인 터널에 설치한다.

② 설치간격은 50 m이내로 하여, 소화기 또는 소화전함에 병설하며, 피난연락갱, 피난대피소,

    비상주차대에 설치한다.

③ 비상콘센트는 보호함에 내장설치하여야 하며, 소화기함이나 소화전함에 일체형으로 병설한다.

④ 1개의 전용회로에 설치할 수 있는 비상콘센트의 수는 터널 화재시 동시 사용율이 아주 낮

    다는 점을 고려하여 결정한다.

⑤ 전압강하 계산시 배전거리는 등가평균 거리로 한다.

⑥ 허용전압강하는 내선규정(대한전기협회제정) 제120절에 준하여야 한다.

 

 

15.8 비상전원설비

 

15.8.1 무정전전원(UPS)설비

(1) 일반사항

① 무정전전원설비는 터널내 화재등 비상사태로 인하여 터널내 정전상황이 발생하는 경우에 비

    상발전기의 전원공급 개시전 및 비상발전기 가동 정지후 일정시간동안 비상조명등, 유도표

    지판 등에 대하여 비상전원을 공급하기 위한 시설이다.

② 본 설계지침에 언급되지 않은 사항은 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102) 제8조 내

    지 제10조의 규정에 따라 설치한다.

③ 무정전 전원설비라 함은 보통 UPS(uninterruptible power system)라고 부르며, 상용 전원

    의 정전 등에 대비하여 항상 안정된 전원을 부하에 공급하기 위한 장치로 콘버터, 인버터,

    축전지, 전환스위치 등으로 구성된다.

 

(2) 기기사양

① UPS의 동작방식은 인버터 및 콘버터에 IGBT(insulated gate bipolar transistor)반도체를 채

    용한 ON-LINE Type이어야 한다.

② UPS용 축전지는 2V 또는 12V의 무보수 밀폐형을 사용하여 큐비클내부에 내장하여 설치할

    수 있어야 한다.

 

(3) 설치지침

① 연장 200m 이상의 터널에 본 지침에서 정하는 방재시설이 설치된 모든 터널에 비상전원

    공급용으로 설치한다.

② 무정전 전원설비는 비상조명 및 유도표지판에 대하여 전원을 공급할 수 있는 적정한 용량으

    로 선정하여야 한다.

③ UPS는 옥내설치를 원칙으로 하며, 옥외설치시에는 단열 및 냉난방 시설을 갖춘 큐비클내부

    에 설치하여야 한다.

④ 무정전전원설비는 화재안전기준에서 20분을 표준으로 하고 있으나, 터널의 경우, 소방서와

    일반적으로 원거리에 위치한다는 점에서 접근성 등을 고려하여 60분 이상 비상전원을 공급

    할 수 있도록 시설한다.

 

15.8.2 비상발전기설비

(1) 일반사항

① 비상발전기설비는 터널내 화재등 비상사태로 인해서 터널내 정전상황이 발생하는 경우 옥내

    소화전설비, 제연설비 등의 방재설비에 비상전원을 공급하기 위한 시설이다.

② 본 설계지침에 언급되지 않은 사항은 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102) 제8조 또

    는 제10조의 규정에 따라 설치한다.

③ 비상발전설비라 함은 상시전원이 차단 또는 정전된 경우에 원동기와 발전기에 의해서 전력

    을 생산하기 위한 장비로 원동기, 발전기, 제어장치 및 부속장치 등으로 구성된다.

 

(2) 기기사양

① 비상발전기는 연료종류에 따라 디젤 발전기, 가솔린 발전기, 가스터빈 발전기, 스팀터빈 발

    전기 등이 있으나, 디젤 발전기사용을 원칙으로 한다.

② 비상발전기의 운전은 정전시 자동으로 가동하여야 한다.

③ 옥외에 설치하는 비상발전기는 소음을 최대로 줄일 수 있는 형식을 사용한다.

 

(3) 설치지침

① 연장이 500 m이상의 터널로 제연설비가 설치된 터널에 설치함을 원칙으로 한다. 다만 하나

    의 변전소로부터 전력의 공급이 중단되면 자동으로 다른 변전소로부터 전원을 공급받도록

    상용전원을 설치한 경우에는 발전기 설치를 생략할 수 있다.

② 비상발전설비는 터널내 설치되는 방재시설을 충분히 가동할 수 있는 용량으로서 화재안전기

    준에서 요구하는 비상전원 공급시간을 고려한 비상출력용량으로 시설하여야 한다.

③ 비상발전기는 옥내설치를 원칙으로 하며, 옥외설치시에는 발전기 및 원동기 내부에 수분, 먼

    지 등 유해한 물질이 들어가지 않도록 방호시설을 설치하여야 한다.

④ 발전기운전은 정전검출계전기에 의하여 한전측과 발전측으로 자동절체가 가능하도록 제어회

    로를 구성한다.

⑤ 한전측 전원과 발전기측과의 절체는 자동절체(ATS)방식으로 인터록을 구성한다.

 

 

15.9 관리시스템 설치지침

 

15.9.1 일반사항

(1) 관리사무소는 터널에 설치되는 방재시설 및 관리사무소에 설치되는 시설에 따라서 무인관리사

    무소(이하 관리소라 함)와 관리인이 상주하는 관리사무소, 관리소와 관리사무소를 통합하여 지

    원하는 통합 관리센터로 구분한다.

(2) 관리소 및 관리사무소는 전기실, 중앙제어실, CO2실, 기계실, 비상발전기실, 경유탱크실, 대기

    실, 화장실, 염화칼슘창고 등으로 구성하며 터널의 규모 및 시설규모에 따라서 변경 적용할 수

    있다.

(3) 관리소는 무인관리를 목적으로 터널의 방재시설 및 환기시설의 유지관리 및 운전제어를 위한

    최소한의 시설을 갖추도록 하며, 전기실, 변전실, 비상 발전기실, 중앙제어실 등의 실을 갖춘

    건축물을 말한다.

(4) 관리사무소 터널의 방재시설 및 환기시설의 유지관리 및 운전제어를 위한 전기실, 변전실, 비

    상 발전기실, 중앙 제어실 등을 갖추고 있으며, 상주관리자에 의해서 상시 터널내 상황을 감시

    할 수 있도록 하기 위한 시설을 갖추고 있으며, 근접한 관리소의 상황파악을 하기 위한 통합

    관리센터로 운영될 수 있다.

(5) 통합관리센터는 근접한 관리소나 관리사무소로부터 터널상황을 파악하고 터널내 방재시설 및

    환기시설에 대한 점검을 위한 인원이 상주하는 사무소를 말한다.

 

15.9.2 관리시스템 계획

(1) 관리소, 관리사무소, 통합관리센터는 터널 규모 및 관리자의 효율적인 관리를 고려하여 설치

    운영한다. 관리소 및 관리사무소에 설치되는 시설은 [표 15.9.1]과 [표 15.9.2]에 제시한 예

    시를 참조하여 결정한다.

(2) 관리시스템은 주변노선현황과 개별터널의 통합범위를 고려하여 선정하며, 단기적, 중기적, 장

    기적 계획을 고려하여 관리소, 관리사무소, 통합관리센터를 계획한다.

(3) 관리시스템 구성은 통합감시시스템, 제어시스템, 방범시스템, 관리시스템 등으로 기능적인 측

    면을 고려하고, 각종장애에 의한 업무의 중단이 최소화될 수 있도록 구성한다.

(4) 관리시스템은 통합관리시스템, 개별관리시스템 등 계층구조를 가지고 있어서 각 계층간 제어

    의 충돌문제가 발생할 수 있으므로 제어계층을 고려 유고발생시 각 시스템별 운영자측면에서

    처리해야 하는 부분으로 업무를 분장하고 이에 대한 대응방안을 정의하여야 한다.

(5) 관리시스템의 인터페이스방안은 RTU에 의한 방법을 원칙으로 하며 개방형프로토콜을 채택한다.

 

15.9.3 설치지침

(1) 관리소

① 관리소는 제연시설이 설치되는 3등급의 터널에 설치함을 원칙로 하며, 터널의 사고 상황시 통

    제에 필요한 설비와 터널통합관리를 위한 통신 관련시설 등 최소한의 설비만을 갖출 수 있다.

② 관리소는 터널 입구․출구 또는 터널내부에 공간을 확보하여 설치할 수 있으며, 관리소 자체

    의 화재에 대비하여 소방차의 접근이 용이하도록 설치한다.

③ 터널내부에 설치할 경우에는 자체화재로 인해 발생하는 연기가 터널내로 유입하지 않도록

    별도의 자동소화시설을 한다.

 

(2) 관리사무소

① 관리사무소는 2등급 이상의 터널에 관리인이 상주할 수 있는 시설로 계획함을 원칙으로 한다.

② 향후 터널통합관리 시스템의 도입에 따른 무인화를 고려하여 설계하며, 근접한 지점의 관리

    소를 통합하여 운영할 수 있도록 계획한다.

③ 관리사무소를 계획하는 경우에는 근접거리(20분내에 출동 가능한 지역 및 반경 30 ㎞정도)

    있는 관리소를 통합 운영할 수 있도록 계획한다.

④ 정기점검에 필요한 각종시설 및 보고서 등을 비치한다.

⑤ 관리소를 통합하여 운영하는 경우에는 통합된 관리소 전용의 감시시설 CCTV모니터, 화재

    경보설비는 터널별 전용으로 원격운영 할 수 있도록 한다.

⑥ 관리사무소는 근접지역의 통합관리 센터로 운영될 수 있다.

⑦ 통합 운영되는 관리소의 제연시설을 원격 운영할 수 있도록 한다.

 

[표 15.9.1] 관리사무소 기능실별 기능 및 설치예

 

구분

면적

(㎡)

시 설 물 기 능

개별

관리

사무소

통합

관리

사무소

전

기

실

233

(71)

수변전 설비 ∙한전전기인입(고압→저압) ○

UPS 설비 ∙방재시설별 축전기에 의한 무정전전

원설비(40분)

○

분전반 ∙각종설비 동력 분배 ○

제

어

실

82

(25)

화재수신반 ∙터널내 화재감시 ○ △

비상전화설비 접수대 ∙비상시 관리동, 센터 통화시설 ○ ○

비상방송설비 제어반 ∙터널내 비상시 방송 송출 ○ ○

라디오

재방송

설비

제어반

AM/FM송수신기

∙터널내 상황을 라디오등을 통한 송출

○

무선통신중계기 ○ ○

긴급방송유니트 ○ ○

원격감시 및

제어설비

RTU

∙터널내 각종설비 감시제어

○

그래픽판넬 △ ○

Op. Station ○ ○

CCTV

제어판넬 ∙터널내․외부상황 감시 녹화 ∙개별터널 각종설비 감시제어

○ △

모니터 ○ ○

통합관련설비 ∙개별터널 각종설비의 감시제어 요소

를 통합센터에 중계

○ ○

통합방범설비 ∙무인운영 관리동감시(CCTV, ACU) ○ ○

발전

기실

77

(24)

비상발전기설비 ∙정전시 비상전원 공급 ○

○

(자체)

유류탱크실 ∙비상발전기 연료공급 ○

구분

면적

(㎡)

시 설 물 기 능

개별

관리

사무소

통합

관리

사무소

기

계

실

67

(21)

소화전 펌프 ∙소화용수 가압공급(펌프등)설비 ○

히팅케이블 제어반 ∙소화배관 동파방지 설비 ○

분전반 ∙각종설비의 동력공급용 ○

급수설비 ∙화장실, 항온 항습기, 급수용 시설

및 물탱크

△

CO2실

41

(13)

CO2 저장용기 ∙전기실,발전기실등의 화재진압 ○

○

(자체)

저수조

21

(7)

소화용수 저장탱크 ∙터널내 소화전설비 용수 저장 ○

창 고

10

(4)

- ∙각종설비 예비부품,공구류보관 △ ○

기 타

54

(17)

계단실외 각종 - △

화장실,복도, 홀등 - △

<범례> 개별 관리사무소 : 관리소와 관리사무실을 의미함.

△ : 관리소 설치제외

 

(3) 통합관리센터

① 통합관리센터는 관리소 및 관리사무소를 군 관리하기 위한 시설로 근접지역(20분이내에 출

    동할 수 있는 지역 및 반경 30 ㎞정도의 지역)의 터널현황 등을 고려하여 계획하고 설치한다.

② 통합관리센터 운영시 CCTV모니터 및 경보설비는 터널별 전용으로 원격 운영할 수 있도록 한다.

③ 터널내 경보신호 및 방재시설에서 부터의 경보신호와 해당터널을 정확하게 파악할 수 있도

    록 감시판넬을 구성하여 운영한다.

④ 제연시설은 원격제어 될 수 있도록 시스템을 구성한다.

 

[표 15.9.2] 관리소,관리사무소,통합관리센터 계획 예

 

구 분 관리소 관리사무소 통합관리센터

터널연장 500~1,000m 1,000m 이상 -

개 요

무인관리를 목적으로 3등

급(연장500~1,000m)터널

의 방재시설 및 환기시설의

유지관리 및 운전제어를 위

한 최소한의 시설을 갖추도

록 하며, 전기실, 변전실, 비

상발전기실, 중앙 제어실등

의 실을 갖춘다.

상주관리자에 의해서 상시

터널내 상황을 감시할 수

있도록 하기 위한 시설을

갖추고 있으며, 근접한 관

리소의 상황파악을 하기

위한 통합관리센터로 운영

될 수 있다.

근접한 관리소나 관리사무소

의 통합운영을 목적으로 터

널내 방재시설 및 환기시설

에 대한 점검을 위한 인원이

상주하는 사무소이며, 별도

의 통합관리소 설치와 관리

사무소에 통합기능을 추가하

는 경우로 구분된다.

건물규모

자연환기 : 옥외형

기계환기 : 지상1층

지하1층, 지상1층

별도 : 지하1층,지상1층

통합 : 지하1층,지상1층

건축면적

자연환기 : 30평 내외

기계환기 : 40평 내외

180평 내외

별도 : 180평 내외

통합 : 200평 내외

 

[표 15.9.3] 단기,중기,장기 운영 계획 예

 

구 분 단기적 중기적 장기적

개 요

관리소만 설치되는 중규모터

널을 운영인원이 상주하는

인접한 관리사무소에서 원격

관리시스템을 이용한 운영

관리사무소가 설치되는 1㎞

이상 터널을 운영인원이 상

주하는 인접한 관리사무소

에서 원격관리시스템을 이

용한 운영

관리소 와 관리사무소가 설

치되는 1㎞ 이상 터널을 지

역단위별로 관리하는 통합계

획을 수립하고 원격관리시스

템을 이용한 운영

관리

개수

관리소 6개소 내외 관리사무소 2~3개소 관리사무소 4개~6개

관리

주체

위탁운영 위탁운영 직영+위탁운영

인접

거리

30 ㎞ 이내 30 ㎞ 이내 30 ㎞ 이내

긴급

출동

시간

20분 이내 20분 이내 20분 이내

대상

터널

운영중인터널,

설계중인터널

운영중인터널,

향후 설계중인터널

운영중인터널,

향후 설계중인터널