지침 한국도로공사_설계실무자료집_2012년_8-4_터널용 강섬유 보강 숏크리트 강섬유 투입 설계 _기준 개선방안
2024.04.24 15:45
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
541
8-4 터널용 강섬유 보강 숏크리트 강섬유 투입 설계기준 개선방안 기술심사처-1129
(2011. 6. 2)
I 추진배경
□ 터널용 강섬유 보강 숏크리트의 강섬유 혼입량 관리방법 및
시방기준 변경 (배합시 투입량 관리 → 타설벽체 혼입량 관리 )
※ 터널설계기준(건교부, 2007), 터널표준시방서(국토부, 2009)
실제 벽면에 타설된 강섬유 혼입량은 30kg/㎥ 이상이 되어야 함.
□ 고속도로 전문시방서(2009) 강섬유 혼입량 관리기준 변경에 따른
배합시 강섬유 투입량 최적화 검토 필요
|
구 분 |
전문시방서(2004년) |
전문시방서(2009년) |
|
|
강섬유 |
배합시 투입량 |
40kg/㎥ 이상 |
40kg/㎥ 이상 |
|
타설벽면 혼입량 |
투입기준량 90%이상 (= 36kg/㎥) |
30kg/㎥ 이상 |
|
II 관련규정 개정현황
|
구 분 |
주 요 내 용 |
|
강섬유 보강 숏크리트 적용기준 (설이16210-144, 1995.6.19) |
◦ 강섬유 투입량 40㎏/㎥이상 기준 수립 - 와이어매쉬와 동일한 에너지 흡수력 확보 |
|
특수공종 시공 및 품질 관리 지침서 (1997.9) |
◦ 강섬유 혼입율 시험기준 수립 - 설계기준량 대비 95% 이상 (씻기시험) |
|
터널 숏크리트 품질기준 개선 (도교시15404-18, 2003.11.25) |
◦ 강섬유 혼입율 시험방법 및 기준 변경 - 투입량 대비 90% 이상 (코아채취) |
|
강섬유 할증율 적용방안 검토 (설계도 10301-323, 2004.09.30) |
◦ 리바운드량이 상대적으로 큰 강섬유의 손실량 감안하여 재료할증 2% 반영 |
|
강섬유 할증율 적용방안 개선 (설계처-4273, 2009.08.17) |
◦ 강섬유 혼입량은 타설벽체 30㎏/㎥이상 적용에 따른 강섬유 할증율(2%) 미반영 |
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
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III 현황 및 문제점
□ 숏크리트 배합시 강섬유 투입량 과다
o 고속도로 전문시방서 강섬유 혼입량 기준(30kg/㎥) 개정에 따른
강섬유 투입량 최적화 필요 (3～5kg/㎥ 감소)
※ 2010년 강섬유 혼입율 시험현황 (현 시공중 13개 노선)
|
공구수 |
시험횟수 |
평균 투입량 |
평균 혼입량 |
|
59개 |
4,072회 |
41.3㎏/㎥ |
37.2㎏/㎥ (투입량 대비 89.6%) |
o 강섬유 혼입률 시험은 터널벽체에 타설된 숏크리트의 유일한
현장시험으로 숏크리트 품질관리에 매우 중요한 지표임.
- 강섬유 투입량 과다시 품질시험 불합격 확률이 극히 적어 시험 및
시공관리 소홀로 숏크리트 휨강도, 휨인성 등에 악영향 우려
o 터널의 취약부위(천단부) 숏크리트 리바운드율(천단부13%), 강섬유
탈락률 등을 고려하여 적정 강섬유투입량 설정 필요
※ 용어정의
- 강섬유 투입량 : 숏크리트 배합시 투입되는 강섬유량 (kg/㎥)
- 강섬유 혼입량 : 타설된 숏크리트 내에 혼입된 강섬유량 (kg/㎥)
□ 강섬유 혼입량 기준 상이
o 노선별 상이한 현장기준 적용으로 품질관리시 혼선을 초래하고
일부 현장 숏크리트 시공시 강섬유 추가 투입 (2~12.5%)
※ 강섬유 혼입량 기준 적용현황 (공사시방서 또는 일반보고서)
|
구 분 |
벽체 혼입량 40kg/㎥ 이상 |
설계기준량대비 90%(36kg/㎥)이상 |
벽체 혼입량 30kg/㎥ 이상 |
|
노선 수(현장) |
4개 노선 (19) |
9개 노선 (54) |
2개 노선 (9) |
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IV 현황시험 시공결과
□ 시험개요
o 시험목적 : 강섬유 투입량 변화(33, 35, 37kg/㎥)에 의한 강섬유
혼입량, 등가휨강도 기준 만족여부 확인
o 시험기간
- 1차 : 2011. 3. 21 ~ 3. 25, 설계량(35, 37, 40kg/㎥) 조정시험
- 2차 : 2011. 5. 23 ~ 5. 26, 설계량(37kg/㎥)에 대한 혼입률 시험
o 대상현장 : 홍천-양양 6, 8, 10, 14, 15공구
o 시행방법 : 도로교통연구원 합동 시험시공 시행
□ 시험결과
o 숏크리트 리바운드율 평균 9%, 강섬유 탈락률은 200%
* 강섬유탈락률 : 리바운드된 숏크리트내 강섬유량(kg/㎥)/강섬유투입량(kg/㎥)의 비율
o 등가휨강도는 투입량 35kg/㎥ 이상시 기준(3.0MPa) 만족하나 강섬유
혼입량은 투입량 37kg/㎥ 이상시 터널천단부 기준(30kg/㎥) 만족
|
강섬유 투입량 (kg/㎥) |
숏크리트 리바운드율 (%) |
강섬유 탈락률 (%) |
강섬유 혼입량 (kg/㎥) |
강섬유 혼입률 (%) |
등가 휨강도 (MPa) |
비 고 |
|
35 |
9.1 |
202 |
28.8 |
82.3 |
3.67 |
1차 |
|
37 |
- |
- |
31.4 |
84.9 |
- |
1차 |
|
32.1 |
86.8 |
- |
2차 |
|||
|
40 |
7.6 |
208 |
34.6 |
86.5 |
- |
1차 |
* 세부내용 [붙임3, 4] 도로교통연구원 검토결과 참조
□ 시험 분석의견
o 숏크리트 타설 노즐맨의 숙련도에 많이 좌우되나 현장시험결과
평균 숏크리트 리바운드율 9%, 강섬유 탈락률 200%로 나타남.
o 강섬유 탈락률은 아치부에서 크고 강섬유 혼입량이 작게(2~4%)
나타나므로 안전율 고려 강섬유 투입량은 37kg/㎥가 적정
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
544
V 개선방안
이론적 추정치와 현장시험 결과 비교
o 등가휨강도는 강섬유투입량 35kg/㎥ 이상시 만족
o 터널벽체 강섬유 혼입량 비교
- 이론적 조건 : 리바운드율 (천단부13%,측벽부10%) 강섬유 탈락률(200%)
|
강섬유 투입량 (kg/㎥) |
터널측벽부 |
터널천단부 |
비 고 (기준) |
||||||
|
이론적 추정 |
현장시험결과 |
이론적 추정 |
현장시험결과 |
||||||
|
혼입량 (kg/㎥) |
혼입률 (%) |
혼입량 (kg/㎥) |
혼입률 (%) |
혼입량 (kg/㎥) |
혼입률 (%) |
혼입량 (kg/㎥) |
혼입률 (%) |
||
|
35 |
31.1 |
88.9 |
29.2 |
83.5 |
29.8 |
85.1 |
28.4 |
81.2 |
강섬유 혼입량 30kg/㎥ 이상 |
|
36 |
32.0 |
88.9 |
- |
- |
30.6 |
85.0 |
- |
- |
|
|
37 |
32.9 |
88.9 |
32.3 |
87.3 |
31.5 |
85.1 |
31.0 |
83.8 |
|
|
40 |
35.6 |
89.0 |
35.2 |
88.0 |
34.2 |
85.1 |
33.6 |
84.1 |
|
※ 이론적 추정 계산사례
강섬유 투입량 최적화
o 취약부위인 터널천단부 강섬유 혼입량을 확보하고 계량오차,
시공 중 손실률 등을 고려하여 강섬유 투입량 37kg/㎥ 설정
o 적용방안
|
구 분 |
전문시방서(2004년) |
전문시방서(2009년) |
최적화방안 |
|
|
강섬유 |
배합시 투입량 |
40kg/㎥ 이상 |
40kg/㎥ 이상 |
37kg/㎥ 이상 |
|
타설벽면 혼입량 |
투입량 대비 90% 이상 (36kg/㎥ 이상) |
30kg/㎥ 이상 |
30kg/㎥ 이상 |
|
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
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강섬유 투입 설계기준 개선
o 강섬유 혼입량 관리기준 변경(배합시 투입량 → 터널벽체 혼입량)에
따라 강섬유 투입량은 설계기준으로 운영하고 고속도로 전
문시방서에는 강섬유 혼입량 기준만 명시
- 강섬유 투입량은 현장특성(시공조건, 장비, 노즐맨 등)에 따라 변화
- 터널표준시방서(2009), 터널설계기준(2007) : 강섬유혼입량 기준만 명시
o 강섬유 투입량 설계 기준 : 본 방침 적용
o 고속도로 전문시방서 개선(안)
|
당 초 |
개 선 (안) |
|
3.2.5 품질관리 (1) 강섬유 ④ 강섬유의 혼입량은 숏크리트 배합시 1㎥당 40㎏ 이상으로 하며, 설계휨강도 및 휨인성을 만족하여야 한다. (2) 숏크리트 ③ 강섬유 혼입량 관리 실제 벽면에 타설된 강섬유 혼입량은 1㎥당 30kg 이상 되어야 하며..... |
3.2.5 품질관리 (1) 강섬유 ④ 강섬유의 투입량은 숏크리트 배합시 설계휨강도 및 휨인성을 만족하여야 한다. (2) 숏크리트 ③ 강섬유 혼입량 관리 실제 벽면에 타설된 강섬유 혼입량은 1㎥당 30kg 이상 되어야 하며..... |
강섬유 혼입량 현장기준 통일
◦ 노선별 상이한 공사시방서의 강섬유 혼입량 기준을 고속도로
전문시방서(2009) 기준에 의거 통일 적용
- 기존 기준(혼입율 90%) 만족을 위한 강섬유 할증 및 추가 투입 방지
※ 고속도로 전문시방서(P7-25) “강섬유 혼입량 관리”
실제 벽면에 타설된 강섬유 혼입량은 30kg/㎥ 이상.
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546
VI 기대효과
□ 숏크리트 강섬유 투입량 최적화에 의한 예산절감
◦ 공사 중 및 설계 중 노선 적용시 : 공사비 92억 절감
- 1,710,000㎥×0.8(1type 제외)×3kg/㎥×1,500원/kg×1.5(제잡비) ≒ 92억원
□ 강섬유 혼입량 현장관리기준 통일 적용
◦ 시공사 자체 강섬유 추가 투입 방지에 의한 원가절감
□ 합리적 강섬유 투입량 설정에 의한 터널 시공관리 강화
◦ 현장시험 중 가장 중요한 지표인 강섬유 혼입량 관리 강화에
따른 전체 터널의 내구성 증진 효과
VII 적용방안
□ 자체 및 수탁사업 설계VE 검토 노선 : 본 방침 적용
□ 설계 중 또는 설계완료 후 미발주 노선 : 본 방침 적용
□ 공사 중인 노선 : 공사주관(시행)부서 적용방안 마련 시행
붙 임 : 1. 터널용 숏크리트 현황 1부.
2. 2010년 현장 강섬유 혼입량 시험결과 1부.
3. 도로교통연구원 강섬유 설계량 검토결과 1부.
4. 도로교통연구원 강섬유투입량 추가시험결과 1부.
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
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터널용 숏크리트 현황
□ 시공 중 (2011. 2월말 기준)
|
사업단 |
공 구 |
터 널 |
숏크리트 수량(㎥) |
비고 |
||
|
설 계 |
시 공 |
잔 량 |
||||
|
총12개 |
총80개 |
총165개 |
1,524,231 |
687,799 |
836,432 |
|
|
함양성산 |
7개 |
14개 |
104,336 |
69,220 |
35,116 |
|
|
담양함양 |
5개 |
14개 |
54,352 |
23,284 |
31,068 |
|
|
목포광양 |
11개 |
33개 |
235,639 |
233,477 |
2,162 |
|
|
홍천양양 |
10개 |
17개 |
262,510 |
114,324 |
148,186 |
|
|
진주마산 |
4개 |
3개 |
24,539 |
24,539 |
- |
시공완료 |
|
수도권 |
2개 |
7개 |
58,517 |
52,027 |
6,490 |
|
|
삼척속초 |
5개 |
8개 |
65,905 |
22,935 |
42,970 |
|
|
음성제천 |
7개 |
10개 |
126,329 |
44,343 |
81,986 |
|
|
냉정부산 |
4개 |
2개 |
22,816 |
5,735 |
17,081 |
|
|
울산포항 |
10개 |
22개 |
280,559 |
97,915 |
182,644 |
|
|
상주안동 |
8개 |
16개 |
118,120 |
- |
118,120 |
미시공 |
|
안동영덕 |
7개 |
19개 |
170,609 |
- |
170,609 |
미시공 |
□ 설계 중 (2011. 2 기준)
|
노선명 |
공구명 |
터널수 |
연 장 |
숏크리트량(㎥) |
비 고 |
|
총 계 |
26 개 |
53 개 |
81,810m |
692,325㎥ |
|
|
함양울산 |
24 개 |
49 개 |
79,852m |
673,858㎥ |
|
|
당진천안 |
2 개 |
4 개 |
1,958m |
18,467㎥ |
|
□ 설계완료 후 미발주 노선 (2011. 2 기준)
|
노선명 |
공구명 |
터널명 |
연 장 |
숏크리트량(㎥) |
비고 |
|
부산외곽선 |
9개소 |
12개소 |
41,724m |
190,204㎥ |
|
붙 임 #1
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
548
2010년 현장 강섬유 혼입량 시험결과
|
사업단 |
노선 |
공구 |
터널명 |
강섬유 설계량 (kg) |
할증량 (kg) |
강섬유 투입량 (kg) |
강섬유 혼입량 시험결과 |
||||
|
평 균 혼입량(kg) |
현장시행 |
사업단시행 |
|||||||||
|
횟 수 |
혼입량(kg) |
횟 수 |
혼입량(kg) |
||||||||
|
총 계(평균) |
59개 |
107개 |
40.0 |
1.3 |
41.3 |
37.1 |
3,912 |
37.2 |
160 |
35.5 |
|
|
함양 - 성산 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.6 |
40.6 |
34.0 |
459 |
34.1 |
14 |
33.7 |
|
|
지리산 - 성산 |
8공구 |
수동 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
33.9 |
19 |
34.0 |
3 |
33.4 |
|
|
11공구 |
가조 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
32.7 |
198 |
32.7 |
3 |
32.4 |
||
|
12공구 |
가야2 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
33.5 |
21 |
33.5 |
2 |
33.5 |
||
|
가야3 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
33.9 |
20 |
33.8 |
0 |
0.0 |
|||
|
야로1 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
34.3 |
19 |
34.2 |
0 |
0.0 |
|||
|
야로2 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
33.4 |
29 |
33.4 |
0 |
0.0 |
|||
|
13공구 |
고령1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.2 |
35 |
33.1 |
2 |
34 |
||
|
야로3 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.6 |
31 |
33.7 |
2 |
31.9 |
|||
|
14공구 |
고령3 |
40.0 |
1.0 |
41.0 |
38.5 |
57 |
38.5 |
0 |
0.0 |
||
|
고령2 |
40.0 |
1.0 |
41.0 |
37.6 |
11 |
37.7 |
1 |
36.4 |
|||
|
영동 - 옥천 |
1공구 |
영동2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
37.0 |
15 |
36.9 |
1 |
38.5 |
|
|
영동3 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
37.1 |
4 |
37.1 |
0 |
0.0 |
|||
|
담양 - 함양 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.6 |
40.6 |
35.6 |
102 |
35.6 |
102 |
35.6 |
|
|
담양 - 함양 |
2공구 |
주생 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
36.9 |
51 |
36.9 |
51 |
36.9 |
|
|
5공구 |
번암1 |
40.0 |
3 |
43.0 |
37.6 |
15 |
37.6 |
15 |
37.6 |
||
|
6공구 |
백전1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
32.2 |
7 |
32.2 |
7 |
32.2 |
||
|
백전2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.2 |
24 |
33.2 |
24 |
33.2 |
|||
|
7공구 |
병곡1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.0 |
5 |
33.0 |
5 |
33.0 |
||
|
목포 - 광양 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
2.9 |
42.9 |
39.4 |
1,297 |
39.4 |
0 |
0.0 |
|
|
목포 - 장흥 |
1공구 |
영암1 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
39.0 |
27 |
39.0 |
0 |
0.0 |
|
|
영암2 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
40.0 |
21 |
40.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
영암3 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
40.0 |
11 |
40.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
2공구 |
밤재 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.0 |
31 |
37.0 |
0 |
0.0 |
||
|
오산 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.0 |
53 |
37.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
4공구 |
강진1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.7 |
57 |
37.7 |
0 |
0.0 |
||
|
강진2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
38.5 |
55 |
38.5 |
0 |
0.0 |
|||
|
강진3 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
38.3 |
75 |
38.3 |
0 |
0.0 |
|||
|
장흥1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.7 |
16 |
36.7 |
0 |
0.0 |
|||
|
장흥2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.8 |
32 |
36.8 |
0 |
0.0 |
|||
|
장흥3 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.7 |
26 |
36.7 |
0 |
0.0 |
|||
|
장흥 - 광양 |
5공구 |
월만1 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
39.2 |
19 |
39.2 |
0 |
0.0 |
|
|
월만2 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
38.0 |
23 |
38.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
정암 |
40.0 |
4.0 |
44.0 |
39.0 |
78 |
39.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
6공구 |
배산 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
42.3 |
29 |
42.3 |
0 |
0.0 |
||
|
조양 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
43.2 |
7 |
43.2 |
0 |
0.0 |
|||
|
대야 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
43.4 |
45 |
43.4 |
0 |
0.0 |
|||
|
노동1 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
42.7 |
26 |
42.7 |
0 |
0.0 |
|||
|
노동2 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
42.9 |
16 |
42.9 |
0 |
0.0 |
|||
붙 임 #2
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
549
|
사업단 |
노선 |
공구 |
터널명 |
강섬유 설계량 (kg) |
할증량 (kg) |
강섬유 투입량 (kg) |
강섬유 혼입량 시험결과 |
||||
|
평 균 혼입량(kg) |
현장시행 |
사업단시행 |
|||||||||
|
횟 수 |
혼입량(kg) |
횟 수 |
혼입량(kg) |
||||||||
|
목포 - 광양 |
장흥 - 광양 |
7공구 |
도개1 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
41.7 |
38 |
41.7 |
0 |
0.0 |
|
도개2 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
40.1 |
5 |
40.1 |
0 |
0.0 |
|||
|
8공구 |
겸백 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
38.2 |
147 |
38.2 |
0 |
0.0 |
||
|
조성1 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
39.7 |
10 |
39.7 |
0 |
0.0 |
|||
|
조성2 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
38.0 |
53 |
38.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
벌교1 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
39.4 |
20 |
39.4 |
0 |
0.0 |
|||
|
벌교2 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
39.1 |
46 |
39.1 |
0 |
0.0 |
|||
|
9공구 |
벌교3 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
40.2 |
37 |
40.2 |
0 |
0.0 |
||
|
벌교4 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
40.1 |
24 |
40.1 |
0 |
0.0 |
|||
|
10공구 |
벌교5 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
42.0 |
68 |
42.0 |
0 |
0.0 |
||
|
별량1 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
42.0 |
30 |
42.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
별량2 |
40.0 |
3.0 |
43.0 |
42.0 |
39 |
42.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
11공구 |
별량3 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
42.3 |
65 |
42.3 |
0 |
0.0 |
||
|
12공구 |
해룡 |
40.0 |
5.0 |
45.0 |
37.8 |
68 |
37.8 |
0 |
0.0 |
||
|
홍천 - 양양 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.8 |
671 |
36.8 |
24 |
36.8 |
|
|
동홍천 - 양양 |
5공구 |
화촌 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.9 |
19 |
37.9 |
1 |
37.8 |
|
|
6공구 |
장평1 |
40.0 |
0.5 |
40.5 |
37.2 |
62 |
37.2 |
2 |
36.8 |
||
|
장평2 |
40.0 |
0.5 |
40.5 |
36.9 |
19 |
36.9 |
1 |
36.7 |
|||
|
8공구 |
행치1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.1 |
50 |
36.1 |
2 |
36.2 |
||
|
내촌5 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.1 |
8 |
36.0 |
1 |
36.8 |
|||
|
9공구 |
행치2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.2 |
9 |
37.2 |
1 |
36.9 |
||
|
상남1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.9 |
53 |
36.9 |
1 |
36.1 |
|||
|
10공구 |
하남 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.2 |
59 |
37.2 |
2 |
37.0 |
||
|
상남3 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.4 |
9 |
36.4 |
1 |
36.8 |
|||
|
12공구 |
현리3 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
37.3 |
4 |
37.4 |
2 |
37.2 |
||
|
현리4 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
37.5 |
14 |
37.5 |
2 |
37.2 |
|||
|
13공구 |
방동2 |
40.0 |
1.2 |
41.2 |
36.1 |
51 |
36.1 |
2 |
36.2 |
||
|
14공구 |
인제 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.4 |
108 |
36.4 |
1 |
36.0 |
||
|
서림2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.8 |
14 |
36.8 |
1 |
36.4 |
|||
|
15공구 |
영덕3 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.3 |
26 |
37.3 |
1 |
36.2 |
||
|
16공구 |
범부1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.1 |
35 |
37.1 |
1 |
37.1 |
||
|
범부2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.0 |
131 |
37.0 |
2 |
37.4 |
|||
|
진주 - 마산 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
2.2 |
42.2 |
39.7 |
367 |
39.7 |
2 |
42.0 |
|
|
진주 - 마산 |
2공구 |
진주1 |
40.0 |
5 |
45.0 |
42 |
43 |
42.0 |
2 |
42.0 |
|
|
3공구 |
진주2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.8 |
61 |
36.8 |
0 |
0.0 |
||
|
7공구 |
산인 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
40 |
263 |
40.0 |
0 |
0.0 |
||
|
수도권 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
1.2 |
41.2 |
37.7 |
301 |
37.7 |
0 |
0.0 |
|
|
여주 - 양평 |
2공구 |
금사1 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.6 |
21 |
37.6 |
0 |
0.0 |
|
|
금사2 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.6 |
9 |
37.5 |
0 |
0.0 |
|||
|
금사3 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.3 |
26 |
37.3 |
0 |
0.0 |
|||
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
550
|
사업단 |
노선 |
공구 |
터널명 |
강섬유 설계량 (kg) |
할증량 (kg) |
강섬유 투입량 (kg) |
강섬유 혼입량 시험결과 |
||||
|
평 균 혼입량(kg) |
현장시행 |
사업단시행 |
|||||||||
|
횟 수 |
혼입량(kg) |
횟 수 |
혼입량(kg) |
||||||||
|
수도권 |
여주양평 |
2공구 |
금사5 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.6 |
96 |
37.6 |
0 |
0.0 |
|
3공구 |
강상1 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
37.6 |
61 |
37.6 |
0 |
0.0 |
||
|
강상2 |
40.0 |
2.0 |
42.0 |
37.9 |
88 |
37.9 |
0 |
0.0 |
|||
|
신갈호법 |
1공구 |
마성 |
40.0 |
1.0 |
41.0 |
40.7 |
202 |
40.7 |
0 |
0.0 |
|
|
2공구 |
양지 |
40.0 |
3.9 |
43.9 |
41.0 |
33 |
41.0 |
0 |
0.0 |
||
|
삼척 - 속초 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.1 |
40.1 |
37.2 |
107 |
37.2 |
2 |
37.2 |
|
|
삼척동해 |
1공구 |
맹방 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
37.0 |
22 |
37.0 |
0 |
0.0 |
|
|
2공구 |
적노1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
36.4 |
8 |
36.4 |
0 |
0.0 |
||
|
적노2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
36.5 |
10 |
36.5 |
0 |
0.0 |
|||
|
3공구 |
북평1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
38.6 |
18 |
38.6 |
0 |
0.0 |
||
|
주문진속초 |
5공구 |
양양2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
37.1 |
47 |
37.1 |
2 |
37.2 |
|
|
6공구 |
주봉 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
36.8 |
2 |
36.8 |
0 |
0.0 |
||
|
음성 - 제천 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.6 |
40.6 |
34.5 |
171 |
34.7 |
16 |
33.1 |
|
|
음성충주 |
3공구 |
신생 |
40.0 |
0.8 |
40.8 |
36.3 |
18 |
36.3 |
0 |
0.0 |
|
|
4공구 |
신니 |
40.0 |
0.0 |
40 |
37.2 |
16 |
37.1 |
1 |
38.0 |
||
|
6공구 |
동막 |
40.0 |
0.0 |
40 |
36.4 |
59 |
36.3 |
4 |
36.7 |
||
|
충주제천 |
2공구 |
삼탄1 |
40.0 |
1.0 |
41 |
31.4 |
22 |
31.5 |
6 |
30.8 |
|
|
3공구 |
삼탄3 |
40.0 |
1.0 |
41 |
32.6 |
30 |
32.6 |
2 |
32.0 |
||
|
4공구 |
금성 |
40.0 |
1.0 |
41 |
33.0 |
26 |
33.1 |
3 |
31.8 |
||
|
냉정 - 부산 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.6 |
31 |
31.6 |
0 |
0.0 |
|
|
냉정부산 |
6공구 |
대동2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.6 |
31 |
31.6 |
0 |
0.0 |
|
|
울산포항 |
소 계(평균) |
|
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.3 |
406 |
33.3 |
0 |
0.0 |
|
|
울산포항 |
1공구 |
다운1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
32 |
28 |
32.0 |
0 |
0.0 |
|
|
2공구 |
입화1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
32.2 |
25 |
32.2 |
0 |
0.0 |
||
|
3공구 |
관문1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
32.2 |
12 |
32.2 |
0 |
0.0 |
||
|
관문2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.8 |
20 |
31.8 |
0 |
0.0 |
|||
|
4공구 |
외동 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
34.4 |
70 |
34.4 |
0 |
0.0 |
||
|
6공구 |
양남 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.1 |
18 |
31.1 |
0 |
0.0 |
||
|
7공구 |
양남(본선) |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.3 |
8 |
31.3 |
0 |
0.0 |
||
|
양남(사갱) |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.6 |
18 |
31.6 |
0 |
0.0 |
|||
|
9공구 |
용동1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
37.2 |
30 |
37.2 |
0 |
0.0 |
||
|
용동2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
37 |
32 |
37.0 |
0 |
0.0 |
|||
|
10공구 |
양북 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.3 |
48 |
31.3 |
0 |
0.0 |
||
|
진전1 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.3 |
9 |
31.3 |
0 |
0.0 |
|||
|
진전2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
31.5 |
26 |
31.5 |
0 |
0.0 |
|||
|
11공구 |
진전3 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
34.4 |
19 |
34.4 |
0 |
0.0 |
||
|
오천 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.3 |
23 |
33.3 |
0 |
0.0 |
|||
|
갈평2 |
40.0 |
0.0 |
40.0 |
33.5 |
20 |
33.5 |
0 |
0.0 |
|||
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
551
붙 임 #3
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
552
I 검토목적
□ 기술심사처-472(2011.03.09)로 요청된 터널용 강섬유 보강 숏크
리트의 강섬유 혼입량 조정 시험시공
□ 터널용 강섬유 보강 숏크리트의 강섬유 혼입량 관리방법 및
시방기준(터널표준시방서, 고속도로 공사 전문시방서) 변경 에
따른 설계 강섬유 혼입량 조정 검토
|
구 분 |
개정 전(2004년) |
개정 후(2009년) |
추진방안 |
|
|
강섬유 혼입량 |
배합시 투입량 |
40kg/㎥ 이상 |
40kg/㎥ 이상 |
적정 설계량 |
|
타설벽면 혼입량 |
투입량 90%이상 |
30kg/㎥ 이상 |
30kg/㎥ 이상 |
|
II 리바운드를 고려한 강섬유 혼입량 추정
□ 숏크리트 시공현장의 리바운드율 및 강섬유 탈락율은 노즐맨의
숙련도, 급결제 종류 등에 따라 다름
□ 추정을 위한 기본가정
◦ 리바운드량, 탈락 강섬유량 가정
◦ 탈락 숏크리트량 = 설계 단위용적질량 - 리바운드량
◦ 탈락 강섬유량 =(설계강섬유량×리바운드율)×강섬유 탈락율/100
◦ 벽면 잔존 숏크리트량 = 설계 단위용적질량- 탈락 숏크리트량
◦ 벽면 잔존 강섬유량 = 설계 강섬유량 - 탈락강섬유량
□ 검토변수
◦ 리바운드율 : 6, 8, 10, 12, 15%
◦ 강섬유 탈락율 : 100, 150, 200, 250%
◦ 강섬유 설계량 : 33, 35, 37, 40kg/㎥
◦ 강섬유 보강 숏크리트 단위질량 : 2,355kg/㎥
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
553
□ 강섬유 혼입량 추정결과
◦ 강섬유 설계량 33kg/㎥
- 리바운드율 6 및 8%, 강섬유 탈락율 200% 이하까지 30kg/㎥ 확보
- 리바운드율 8, 10 및 15%, 강섬유 탈락율 150% 이하에서 30kg/㎥ 확보
◦ 강섬유 설계량 35kg/㎥
- 리바운드율 6 및 8%, 강섬유 탈락율 250% 이하까지 30kg/㎥ 확보
- 리바운드율 10 및 12%, 강섬유 혼입율 200% 이하까지 30kg/㎥ 확보
- 리바운드율 15%, 강섬유 혼입율 150% 이하까지 30kg/㎥ 확보
◦ 강섬유 설계량 37kg/㎥
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
554
- 리바운드율 6, 8, 10%는 전 구간에서 30kg/㎥ 확보
- 리바운드율 12, 15%, 강섬유 혼입율 200% 이하에서 30kg/㎥ 확보
◦ 강섬유 설계량 40kg/㎥
- 리바운드율 15%, 강섬유 탈락율 250% 제외하고 30kg/㎥ 확보
◦ 강섬유 설게량 증가에 따라 강섬유 혼입율 증가
◦ 통상 시공조건 (리바운드율 15%, 강섬유 탈락율 170%)을 고려할 때
설계 강섬유량은 35kg/㎥가 적정한 것으로 판단됨
◦ 통상시공의 판단근거 : 2003년 자체 감사 처분장
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
555
IV 현장시험결과
□ 현장시험개요
◦ 강섬유 설계량 변화에 따른 강섬유 혼입율, 휨인성 시험 실시
◦ 인제-양양 14공구 인제터널 3구간 숏크리트 시공현장
□ 검토사항
◦ 강섬유 보강 숏크리트 리바운드율
◦ 급결제 종류에 따른 리바운드율
◦ 탈락 숏크리트중 강섬유 혼입율
◦ 벽면 부착된 숏크리트중 강섬유 혼입율
◦ 숏팅된 시험체의 등가휨강도
□ 시험결과
◦ 설계량에 따른 숏크리트 리바운드율 및 강섬유 탈락율
◦ 10공구 시험결과는 1차 실링 숏크리트로 실험한 결과임
◦ 급결제 종류에 따른 리바운드율 차이는 거의 없음
◦ 2003년 감사처분 시험결과 보다 강섬유 탈락율이 증가한 것은
노즐맨의 숙련도와 관계가 깊은 것으로 판단됨
|
설계량(kg/㎥) |
리바운드율(%) |
강섬유 탈락율(%) |
비고 |
|
35 |
9.1 |
202.5 |
시멘트 광물계 (인제-양양 14공구) |
|
40 |
7.2 |
250.8 |
알루미네이트계 (인제-양양 10공구) |
|
40 |
8.0 |
208.0 |
알루미네이트계 (인제-양양 15공구) |
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
556
◦ 벽면에 타설된 숏크리트 코어의 강섬유 혼입율
|
설계량(kg/㎥) |
강섬유 혼입율(%) |
강섬유 혼입량(kg/㎥) |
비고 |
|
35 |
81.2 |
28.4 |
아치부 |
|
83.5 |
29.2 |
측벽부 |
|
|
37 |
82.8 |
30.6 |
아치부 |
|
86.7 |
32.1 |
측벽부 |
|
|
40 |
84.1 |
33.6 |
아치부 |
|
88.1 |
35.2 |
측벽(우) |
|
|
87.9 |
35.2 |
측벽(좌) |
|
|
85.5 |
34.2 |
측벽 (인제-양양 10공구) |
◦ 강섬유 보강 숏크리트의 휨인성 시험결과
|
설계량(kg/㎥) |
등가휨강도(MPa) |
강섬유 혼입량(kg/㎥) |
비고 |
|
35 |
2.65 |
31.1 |
|
|
3.03 |
31.2 |
|
|
|
3.85 |
31.8 |
|
|
|
3.83 |
33.8 |
|
|
|
3.87 |
30.9 |
|
|
|
3.78 |
32.4 |
|
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
557
VI 검토결론
□ 노즐맨의 숙련도에 따라 달라지나 숏크리트 리바운드율 9%,
강섬유 탈락율 200% 정도로 나타남
□ 급결제 종류(시멘트 광물계, 알루미네이트계)에 따른 숏크리트
리바운드율, 강섬유 탈락율 차이 거의 없음
□ 아치부에서 강섬유 탈락이 더 많이 발생되었음(2～4%)
□ 휨강도는 숏크리트 배합(물-결합재비)의 적정성, 휨인성(등가휨
강도)은 강섬유 혼입율, 분포 등에 따라 변화됨
□ 아치부의 강섬유 탈락율이 큰 점, 설계량 35kg/㎥일 때 아치부
강섬유 혼입량이 30kg/㎥ 미만인 점을 고려할 때 안전율을 고
려한 강섬유 설계량은 37kg/㎥가 적정한 것으로 판단됨
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
558
붙 임 #4
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
559
강섬유 설계량 조정에 대한 추가 시험결과
□ 검토목적
o 강섬유 설계량(37kg/㎥)에 대하여 타설된 숏크리트 중에 잔존하는
강섬유량의 변동성 추가시험 검토
□ 시험결과
o 시험일정
- 1차시험 : 2011. 03. 21 ～ 03.25, 설계량(35, 37, 40kg/㎥) 조정 시험
- 2차시험 : 2011. 05. 23 ～ 05.26, 설계량 37kg/㎥에 대한 혼입율 시험
o 강섬유 혼입량 통계량(상세내용 첨부 참조)
|
구분 |
6공구 |
8공구 |
14공구 |
평균 (kg/㎥) |
표준편차 (kg/㎥) |
|
아치 |
31.3 |
30.9 |
30.6 |
31.0 |
0.32 |
|
측벽 |
32.9 |
31.7 |
32.1 |
32.3 |
0.84 |
□ 통계 검토결과
o 강섬유 혼입량은 정규분포를 따르는 것으로 가정
o 총시료수(18개)가 적으므로 계산된 표준편차에 1.15 할증
o 코어시편의 강섬유 혼입량이 30kg/㎥ 미만일 확률을 계산
|
구분 |
평균 (kg/㎥) |
표준편차 (kg/㎥) |
표준편차 할증 (kg/㎥) |
30kg/㎥ 미만 확률 (%) |
|
아치 |
31.0 |
0.32 |
0.37 |
0.24 |
|
측벽 |
32.3 |
0.84 |
0.96 |
0.93 |
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
560
그림 1. 아치부 강섬유 혼입량 시험결과 통계분석
그림 2. 측벽부 강섬유 혼입량 시험결과 통계분석
□ 결론 및 향후 계획
o 측벽에서 표준편차가 증가하나 이는 33, 34kg/㎥ 등 혼입량이 높은
결과가 포함되어 나타난 것임 (8공구 결과 참조)
o 아치에서 표준편차가 적은 것은 콘크리트 배합, 쇼팅장비, 노즐맨의
숙련도에 영향을 적게 받는 것을 알 수 있음
o 강섬유 혼입량에 대한 시방기준 변경에 대한 설계량 조정 37kg/㎥은
적정한 것으로 판단됨
o 타설된 강섬유 보강 숏크리트의 강섬유 혼입률 시험결과를 계속적으로
추적조사 실시예정
2011년도 설계실무자료집 - 터널공
561
강섬유 혼입량 시험결과
|
공구명 |
아치부(kg/㎥) |
측벽부(kg/㎥) |
||||
|
시편 1 |
시편 2 |
평균 |
시편 1 |
시편 2 |
평균 |
|
|
6공구 |
30.6 |
30.9 |
30.7 |
31.7 |
32.0 |
31.8 |
|
31 |
31.2 |
31.1 |
32.3 |
31.7 |
32.0 |
|
|
30.9 |
30.6 |
30.8 |
31.2 |
31.4 |
31.3 |
|
|
31.2 |
31 |
31.1 |
31.5 |
31.7 |
31.6 |
|
|
8공구 |
31.4 |
30.9 |
31.2 |
32.6 |
31.2 |
31.9 |
|
32.3 |
30.5 |
31.4 |
32.0 |
34.3 |
33.2 |
|
|
31.8 |
31.3 |
31.6 |
35.0 |
32.9 |
34.0 |
|
|
31.2 |
30.7 |
31.0 |
32.0 |
33.3 |
32.7 |
|
|
14공구 |
30.5 |
30.6 |
30.6 |
31.9 |
32.3 |
32.1 |
|
평균(kg/㎥) |
- |
- |
31.0 |
- |
- |
32.3 |
|
표준편차 (kg/㎥) |
- |
- |
0.32 |
- |
- |
0.84 |
