제 14 장 쉴드 터널

Report
건설교통부
2007 터널설계기준 작성
2007 터널설계기준 개정
2008년 2월
한국터널공학회 이사
(주)에스코아이에스티
대표이사 / 황 제 돈
1
2007 터널설계기준 작성
순
서
1. 기준개정 추진배경 및 개요
2. 진행경과 및 향후 추진일정
3. 집필업무 추진체계 및 구성
4. 각계 의견 수렴
5. 개정 중점 방향
6. 주요 개정 내용
2
2007 터널설계기준 작성
기준개정 추진배경 및 개요
추진배경
1999년 기준 개정 후 8년 경과
국내 터널기술 발전내용의 반영 필요 및 신규 제∙개정된
각종 관련 기준, 지침 등과의 상충문제 해결
다양한 시공방법과 신재료의 도입과 관련장비의 개발 등
신기술 내용 반영 필요
각종 민원, 감사원 지적사항 등
최근 현안 문제에 대한 대처 필요
3
2007 터널설계기준 작성
기준개정 추진배경 및 개요
개 요
사 업 명 : 터널설계기준 개정연구용역
연 구 비 : 일억원 (\100,000,000)
(단, 국고보조금 \ 50,000,000)
연구기간 : ’06. 5 ~ ’07. 12 (19개월)
4
2007 터널설계기준 작성
진행경과
2006. 5.15 : 국고 보조 지원 결정
2006. 6.21 : 건교부 착수보고
2006. 6.29 : 연구집필진 및 자문위원회 조직
2006. 9.26 : 1차 자문회의 및 Workshop
2006.12.22 : 개정초안 1차 취합 및 Review회의(3회 실시)
2006. 1.19 : 개정초안 2차 취합 및 자체축소심의(4회 실시)
2007. 2. 1 : 2차 자문회의 및 연구집필진 2차 Workshop
2007. 3.14 : 건교부 실무 위원회 검토
2007. 3.19~4. 9 : 관련기관 의견수렴
2007. 4.11 : 최종 자문회의
2007. 4.30 : 건교부 평가심의회
2007. 5. 1~ 7.31 : 평가심의 의견 및 감사원 의견 반영
2007. 8. 1~10. 8 : 중앙건설기술심의위원회 심의 준비
2007.10. 9 : 중앙건설기술심의위원회 개최
2007. 12 : 심의의견반영 및 기준서 발간
5
2007 터널설계기준 작성
집필업무 추진 체계 및 구성
총괄
건설교통부
심의
주관
중앙건설기술심의 위원회
한국터널공학회
관계기관
의견조회
외부 자문
외부 자문위원단




건설교통부
감사원
설계, 시공사
공기업, 연구소
타 기준연관성 검토 콘크리트 학회 등
집필체제, 방향 검토 운영위원회(10명)
기준 집필
6
집필 위원회(37명)
2007 터널설계기준 작성
집필진 구성
총 37인:업계 20인
학교, 연구소 및 공기업:17인
지보재/방재분야 집필진 보강
분 야
성 명
소 속
분 야
성명
소속
총괄 책임자
배규진
한국건설기술연구원
제8장
신종호
최해준
건국대학교
㈜청석엔지니어링
총괄 간사
한명식
㈜태조엔지니어링
한국시설안전기술공단
한국시설안전기술공단
제9장
제1장
안상로
신용석
유충식
이명재
성균관대학교
㈜도담E&C
제 10 장
이상덕
전덕찬
아주대학교
㈜서영엔지니어링
제2장
김승렬
황제돈
㈜에스코컨설턴트
㈜에스코아이에스티
한국지질자원연구원
희송지오텍
제 11 장
제3장
신희순
김기석
유한규
안경철
한양대학교
㈜태조엔지니어링
호서대학교
한국철도기술연구원
한서대학교
제 12 장
이승호
오명렬
상지대학교
다산이엔씨
제4장
김상환
이준석
박인준
제 13 장
㈜유신코퍼레이션
건국대학교
한국도로교통기술원
한국건설기술연구원
서울대학교
㈜대한콘설탄트
제5장
문
이
김
김
전석원
지왕률
제 14 장
정경환
이성원
㈜동아지질
한국건설기술연구원
제6장
이두화
구웅회
㈜삼보기술단
㈜삼보기술단
제 15 장
제7장
박광준
유광호
㈜대정컨설탄트
수원대학교
이
남
윤
서
상
석
낙
창
조
원
영
용
7
인
창
원
상
기
호
석
진
㈜하경엔지니어링
㈜범창종합기술
㈜남진설비
상진기술엔지니어링㈜
2007 터널설계기준 작성
각계 의견 조회
의견 조회 기관 및 현장 조사
건교부 및 감사원
연구기관 (3개기관) 및 공기업 (9개기관)
건설회사 (9개사) 및 설계사 (16개사)
국내외 터널 건설 현장 (10개소)
8
2007 터널설계기준 작성
개정 중점 방향
1. 기준체계 확립
2. 설계용어 및 개념 정립
3. 고품질 및 내구성 확보
4. 안전성 제고
5. 환경 친화성 증대
6. 공비 절감 유도
7. 설계 유연성 및 기술 발전도 반영
8. 방재기준의 강화
9. 기계화 시공법 기준 개선
9
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
기준 체계 확립
10
2007 터널설계기준 작성
TBM터널
현재
과거
•TBM 제작기술의 발전
•복합지반에서의 시공 사례 급증
•암반에서도 안정성확보를 위한 쉴드TBM 적
용
암반용/토사용 또는 open TBM/쉴드 TBM의 구분 모호
Open TBM(암반용)
암반용 싱글 쉴드 TBM
쉴드 TBM(토사용)
복합지반용 쉴드 TBM
(Open)TBM과 쉴드 TBM의 통합 필요
(세계적인 추세)
2007 터널설계기준 작성
1. 기준 체계 확립
주요개정항목



기준서 내 유사분야
장들의 통합
내진설계 강화를 위한
내진설계 관련 장의 재
작성 및 분산, 편재
부록(1,2)의 삭제 및
본문 내 요약화
세부개정내용
▶
국제화 동향 및 굴착기계의 개발추세
반영 → TBM터널(제13장)과
쉴드터널(제14장)을 통합
기존 “내진설계시 고려사항”(제16장)삭
제,
내진설계부문을 재작성한 후
해당되는 부문을 3장, 4장에 나누어 편재
(4.4 터널내진설계)
▶
해당 기준




▶
RMR방법 및 Q시스템의 일반화 경향과
최근 이들의 수정방법, 신 분류법들의
출현을 고려, 부록 삭제 후
본문 조사 부문에서 요약, 언급
12

제13장 TBM터널
제3장 조사,
제4장 설계일반
제3장 조사,
제13장 TBM터널
2007 터널설계기준 작성
1. 기준 체계 확립
주요개정항목
세부개정내용
▶

편의성을 고려한 제1장
총칙 부문의 보완
▶
▶

단위 환산표의 첨부
▶
해당 기준
부록2의 “쉴드기 개요”는 중요도가 낮아
삭제하고 “세그멘트 설계”분야는
본문에서 요약, 기술
총칙에서 법규 외 인용, 참조한 관련 기준,
규칙, 지침 명기
새로운 기술 제시, 전문용어의 출현,
설계기준의 내용 증가, 국문법 변화 등을
반영하여 잘못된 표현의 수정과
대폭적인 용어의 추가 및 보완 시행
현재 통일된 SI단위와 기존 단위계와의
환산이 용이토록 단위 환산표 작성
13

제1장 총칙

첨부 단위 환산표
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
설계 용어 및 개념 정립
14
2007 터널설계기준 작성
2. 설계 용어 및 개념 정립
주요개정항목

터널의 단면크기, 길이,
세부개정내용
▶
터널의 표준 단면 외에 단면크기에 따라
해당 기준

제2장 계획
형상 등에 따른 명확한
소단면(1차로, 단선), 중단면(2차로 복선),
2.1.6절, 2.1.7절,
설계상 구분 실시
대단면(3차로, 삼선 또는 아치 2개 이상),
2.1.8절
특수단면으로 구분
▶
부 및 접속부
1000m이상을 장대터널, 5000m이상을
11.1.1절
터널 환기, 방재, 유지관리계획, 조사,
해석, 계측 설계→단면크기, 길이, 기울기
등에 따라 달리 적용 조항 명기
▶
제11장 단면 확폭
길이에 따라 1000m미만은 짧은 터널,
초장대 터널로 구분
▶

대단면, 특수단면, 장대터널 이상의 경우
별도 설계기준 마련, 적용가능
15
2007 터널설계기준 작성
2. 설계 용어 및 개념 정립
주요개정항목
세부개정내용
▶
해당 기준
도로, 철도, 지하철, 터널별 단면 확폭부
및 접속부의 세부적 구분을 표로 제시
<표 11.1.1> 단면확폭부와 접속부의 구분
구분
단면확폭부
접속부
• 비상주차대 구간
• 피난연결통로 설치구간
도로
• 오르막 차로 설치구간
• 환기용 터널 설치구간
터널
• 갱구부 확폭 구간
• 수직구 설치구간
• 2 ~ 3 Arch 터널 구간
• 사갱 설치구간
• 분기기 설치 구간
철도
터널
• 구난정거장 구간
• 단복선 변화구간
• 정거장 구간
철도
터널
기타
• 대형대피소 설치구간
• 환기용, 대피용 터널설치구간
• 수직구 설치구간
• 단복선 연결구간
• 신호장 구간
도시
• 변압기 설치구간
• 사갱 설치구간
• 정거장 구간
• 단복선 연결구간
• 유치선 구간
• 신호소 설치구간
• 단복선 변화구간
• 변전실 설치구간
• 대피용 터널 설치구간
• 일반부보다 확폭된 단면이나, 터널간 접속되는 구간
16
2007 터널설계기준 작성
2. 설계 용어 및 개념 정립
주요개정항목

기존에 누락된 조항 신설
~ 하·해저 터널의 계획,
~ 지반조사,
~ 라이닝 방수형식 조항
세부개정내용
해상 지층 탐사의 원점은 WGS-84 국제
공용 좌표계로, 시추위치는 DGPS에 의
해
결정토록 명기
▶ 하·해저터널에서 채용하는 배수형,
비배수형 방식별 설계 고려사항 명기
(방수재의 내구성, 배수기능의 저하 영향
검토 등)
▶
▶
하·해저터널 계획시 내장재의 내화특성,
집수조, 전원, 부식방지설비 등
고려사항 명기
17
해당 기준
제3장 조사
3.3.9절(하·해저터
널의 지반조사)
 제8장 방수및배수
8.6절(하저 및 해
저
터널의 방수 형식)
 제14장 환기·방재·
조명
14.7절

2007 터널설계기준 작성
2. 설계 용어 및 개념 정립
주요개정항목

콘크리트 라이닝의
기능 재정립
세부개정내용
▶
▶
과거 : 특수조건을 제외하고는
비구조체로서 내장재 역할
개정(안) : 내구연한 동안 구조체로서의
역학적인 기능, 내장재 역할
동시에 갖도록 설계
(숏크리트 라이닝을 비영구 지보로 인식)
18
해당 기준

제6장 콘크리트 라
이닝
6.1.3절
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
고 품질 및 내구성 확보
19
2007 터널설계기준 작성
고강도 숏크리트
1. 고강도 숏크리트의 개발 배경
• 싱글쉘터널(single-shell)터널에서 고강도/고내구성의 영구 숏크리트 적용에 의한 경제적 터널 시공
(예: 노르웨이의 NMT공법)
• 대단면터널에서 숏크리트 타설량 저감에 의한 시공성 향상 목적
(예: 일본 초고속도로인 제2동명-명신고속도로 대단면 터널)
• 불리한 지반조건에서 터널의 안정성 향상
• 숏크리트 내구성 향상에 의한 터널의 내구년한 향상
NATM
NMT
(Ne w Austria n Tunne lling Me tho d )
(No rwe g ia n Me tho d o f Tunne lling )
NATM과
NMT의 비교
(구조체? o r 마감재? )
고강도 숏크리트
2007 터널설계기준 작성
2. 고강도 숏크리트의 적용사례
노르웨이 라에르달 터널 - 세계 최장 도로터널
(재령 28일 강도 40 MPa 이상,
NMT공법에 의한 경제적 시공 도모)
일본 대단면 터널 적용 단면(예)
(재령 28일 강도 36 MPa 이상,
타설두께 저감 목적)
고강도 숏크리트
2007 터널설계기준 작성
3. 고강도 숏크리트의 주요 배합기술
• 굵은 골재 최대 치수: 10 mm 이하 (시공성 향상과 리바운드 저감 목적)
• 조기강도 향상과 장기강도 저하를 최소화할 수 있는 친환경 급결제의 적용
- 알칼리프리계 급결제(액상): Base concrete대비 장기강도 저하 최소화 및 인체에 무해
- 시멘트광물계 급결제(분말): 조기강도 및 장기강도 증진 (분말형인 관계로 시공시 유의 필요)
• 장기강도 및 내구성 향상을 위한 미분말 혼화재 의 적용
- 유럽, 미국 등: 고강도 숏크리트에 실리카 흄(silica fume)의 적용 필수
- 국내: 적용 사례 전무 (실리카 흄의 생산에 전력이 많이 소요되어 전량 수입에 의존)
- 기타 미분말 혼화재: 플라이애쉬(fly ash) 등 → 조기강도 발현 지연 → 숏크리트에 적용 불가
- 건설교통부 CTRM사업 “IT 및 신소재를 활용한 급속 안정화 터널시공기술 개발” 연구단
: 저렴한 국산 메타카올린(metakaolin)에 의한 실리카 흄 대체 및 조기/장기강도 향상 가능
• 물/시멘트비 저감(강도 및 내구성 향상)을 위한 고성능감수제(super-plasticizer)의 적용 필수
- 예: 폴리카르본산계 고성능감수제 (우수한 W/C 저감효과 및 유동성 확보 가능)
고강도 숏크리트
4. 고강도 숏크리트의 배합기술의 발전동향 (유럽)
2007 터널설계기준 작성
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
주요개정항목

강지보재 중 격자지보의
재질기준 신설 및
타 재료 활용 인정
세부개정내용
▶
▶
▶
격자지보는 KS D3504에 규정된
SD500W를 표준으로 함
(항복인장강도 500N/㎟)
수입국 독일철도청 기준 참고
강재대신 고강도 플라스틱, 복합 부재도
강재와 동등 이상 성능 발휘하면
사용가능 항목 추가
24
해당 기준

제5장 지보재
5.2.3절
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
주요개정항목

숏크리트의 품질강화
및 내구성 증대
세부개정내용
▶
▶
▶
▶
품질관리용 강도규정의 상향 조정
180kg/㎠ => 21Mpa (국제화 반영)
굵은 골재 최대입경 15㎜에서 10㎜로
강화 (리바운드 감소, 설계강도 발현)
강섬유 규격 신설
(발주기관 기존 지침 반영)
~ 강섬유 인장강도 700Mpa이상,
직경 0.3~0.6㎜, 길이 30~40㎜ 규정
강섬유 숏크리트의 품질기준 강화
~ 현장타설 숏크리트라이닝 내
강섬유 부착량 30kg/㎥이상,
28일 재령 휨강도 4.5Mpa이상,
등가 휨강도는 3.0Mpa이상(최소기준)
(JSCE기준, EFNARC, ASTM 등 참
조)
25
해당 기준

제5장 지보재
5.3.3절,
5.3.4절,
5.3.5절
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
강섬유 보강 콘크리트의 휨인성 시험 방법
1. 시험용 기계 기구
1.1 시험기 시험기는 KS B 5533에 규정한 것으로, 휨시험 장치의 부착이 가능한 것이어야 한다.
1.2 휨시험 장치 3등분점 하중을 재하하기 위한 장치는 소정의 처짐량까지 시험체의 변형을 다소라도 구속
하는 구조이어서는 안 된다.
26
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
2 시편
시험체 단면은 정사각형으로, 한 변의 길이는 150 ㎜ 로 한다.
단, 강섬유의 길이가 35㎜를 넘지 않으면 100 ㎜ 로 한다.
시험체 길이는 단면 한 변의 길이의 3배보다 50 ㎜ 이상 크게 한다.
3 결과의 계산
3.1 휨강도 계산
시험체가 인장측 표면의 지간 방향 중심선의 3등분 점 사이에서 파괴되었을 때,
휨강도는 다음식으로 계산하여 유효 숫자 3자리까지 구한다.
시험체가 인장측 표면의 지간 방향 중심선의 3등분 점 바깥쪽에서 파괴된 경우는 그 결과를 무효로 한다.
27
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
3.2 등가 휨강도 계산
a) 아래그림에 나타난 바와 같이 재하점의 처짐이 지간ℓ의 1/150이 되기까지의 하중-처짐 곡선 아래의
면적 (Ab)을 유효 숫자 3자리까지 구한다.
주지간ℓ의 1/150 처짐이란 지간이 300 ㎜ 인 경우에는 2㎜, 지간이 450 ㎜ 인 경우에는 3㎜를 의미한다.
28
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
b) 등가 휨강도는 다음 식으로 계산하여 유효 숫자 3자리까지 구한다.
29
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
주요개정항목

숏크리트의 품질강화
및 내구성 증대
세부개정내용
▶
▶
장대터널의 숏크리트 품질 확보를 위한
감수제의 사용검토 조항 신설
숏크리트의 최소두께 30→50㎜로 상향
(시공오차, 초기 변형 억제)
▶
대단면, 싱글쉘 터널 건설이 용이 하도록
고강도 숏크리트 관련 규정 신설
~ 35Mpa이상의 고강도 숏크리트 설계
~ 고강도 숏크리트를 사용하는 경우
(무라이닝, 터널조기 안정화, 장기내구성,
숏크리트 두께 축소 등)
(유럽 EFNARC기준 등 참조)
30
해당 기준
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
주요개정항목

터널 지보재로서 케이블
볼트 항목 신설
세부개정내용
▶
▶

콘크리트 라이닝의
고품질 확보 및
내구성 증대
▶
▶
▶
시공성 및 안전성을 고려,
8m이상의 록볼트를 대신할 수 있는
케이블볼트 규정 명기
볼트 재질은 Φ12.7㎜이상의 7연선으로
인장강도와 연신율이 큰 것으로 사용
콘크리트 균열억제 및 내구성증대
→ 철근 외에 강섬유, 유리섬유 사용 명기
대단면 터널에서 발생하는 철근 처짐 대
책을 마련토록 명기
콘크리트라이닝 천장부 채움 조항 신설
31
해당 기준


제5장 지보재
5.4.1절
제6장 콘크리트
라이닝
6.2.2절, 6.3.8절,
6.8절
2007 터널설계기준 작성
3. 고 품질 및 내구성 확보
주요개정항목

배수재료의 성능기준
도입 및 방, 배수시스템
개선
세부개정내용
▶
▶
▶
▶
터널의 장대화에 따른 배수 재료 성능
기준 → 즉, 통수능 및 내구성 확보,
수리특성에 안정 등의 항목 신설
침전물의 퇴적 등에 의한 통수능력 저하
를 고려, 배수확인용 또는 맨홀 설치항목
신설
방수막 두께는 기존 2㎜이상→2㎜이상
을 원칙, 인장강도 16Mpa이상, 인열강
도
6Mpa이상, 가열 신축량이 신장 및 수축
시 각각 2.0㎜ 및 4.0㎜이하로 하고
동등 성능 이상의 경우 두께 조정 가능
토록 규정 보완
갱구부 동결 우려되는 경우 배수 시스템
동결 방지대책 마련조항 신설
32
해당 기준

제8장 배수및방수
8.3.4절, 8.3.9절,
8.3.10절, 8.4.2절
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
안전성 제고
33
  강 여수로 터널 붕락 사례 (2007)
2007 터널설계기준 작성
붕락 현황
•굴착종료 1년 경과후 숏크
지표함몰부
리트 파괴와 대규모 낙반 발
생 (지표함몰)
붕괴 주요 영향인자
•붕괴후 파악된 대규명 충상
OO강 여수로 하부 1터널 붕락구간(갱내)
하부 1터널 상부 지표 함몰부 전경
단층 및 2개의 고각단층
(F9,F10)
•기반암인 운모편암은 풍화
에 약하며 큰 변형을 수반하
지 않고도 절리간 결합력 이
약화 되는 특성
단층대
(흑연)
•낙반 2개월전 900mm/월
엽리가 발달한
편암
정도의 집중호우 발생
•지하수 유입으로 인한 이완
붕락구간의 시공당시 막장상태
붕락구간 주요 단층대 분포
대 및 단층 가우지 침식 현
상 및 지반강도 저하
2007 터널설계기준 작성
D-1, 2터널 붕락(지표함몰) 사례 (2007)
지반 특성
•단층이 발달된 편마암 사면
(암질 IV 등급)
•단층이 지각운동 및 지하수
에 의해 상당히 풍화가 진행
된 상태
•상부 두터운 단층파쇄대를
D-1, 2터널 갱구부
(굴착 및 갱구보강전 전경)
D-1, 2 터널 갱구부 시공 완료
(갱구사면 앵커보강)
통해 유로형성 및 침식 추정
붕괴 원인 및 메카니즘
•터널 천단 직상부에서 새롭게 파악
된 점토 협재된 두터운 단층 파쇄대
와 집중호우가 주 원인
•집중호우 => 파쇄대 전단저항력 약
화 및 파쇄대 유로형성 (토사침식 )
=> 시간의존적 사하중 증가 => 지보
재 파괴 및 지반함몰
D-1, 2터널 갱구부 동시 함몰
(관통후 8개월 경과 후)
M-1, 2 터널 붕락 및 보강사례 (2007)
2007 터널설계기준 작성
사고 현황
•M-1터널: 숏크리트 타설 완
료후 내공변위 100mm이상
까지 진행 => 진행성 숏크리
트 균열 발생 => 임시보강작
업 준비중 붕괴
•M-2터널: 내공변위
(1) 터널 관통후 진행성 대형변위 인지 (계측)
(2) 대형 숏크리트 균열 발생
100mm 발생 =>측벽보강
=> 추가변위 100mm발생 및
강지보재 이탈(붕락)
현장 파악 및 분석
•터널 종방향과 교차하는 수
직 주향의 대형 단층파쇄대
영향 (양방향 터널에 모두 영
향=>대형 사하중 작용 )
6m 록볼트
콘크리트 블록
(3) 측벽부 록볼트 추가 타설 및 끝
단부 콘크리트 블록 설치 (M-2터
널)
• 교훈: (1) 지속적 계측관리
(4) 보강후 변위진행 지속 및 붕락
발생
(2) 정확한 원인과 연계된 최
적 보강안 마련 및 조속 투입
Y-2터널 운행중 인버트부 융기 (2007)
2007 터널설계기준 작성
사고 현황
•시공완료후, 2년 6개월간
공용중이던 터널이 집중호우
직후에 터널 내부 인버트부
에 대형 균열과 포장체 들뜸
현상 및 지하수 용출 발생
현장 파악 및 분석
Y-2터널(좌: 제천방향, 우; 태백방향)
인버트 융기 및 지하수 유출 관경
•본 현장은 석회암 지대로
화학적 풍화 진행으로 대수
의 공동 내재(시공중 22개
대형 공동 발견)
•배수관의 정기적 점검과 배
수집수구 관찰을 통해 원할
한 배수상태 확인필요
•배수관의 막힘은 터널 구조
시공 중 대규모 공동 발견
막힘현상 배수관로
체에 상당한 국부적 수압으
로 작용할 가능성 큼
2007 터널설계기준 작성
터널 붕괴/붕락 재해
국내,외 적으로 붕괴 사전 예측
기술발전에도 불구하고
및 시공관리 체계 전무
터널 붕괴사고는
(객관적인 붕괴확률 평가 및 안전
시공관리 체계 절실)
지속적으로 발생
BR 터널 붕괴(2003년)
(붕괴확률 저감 방안 마련 필요)
터널 붕괴 위험도 지수 정의 및
객관적 지수 산정 체계 마련
→ 계측값과 연계한 붕괴 예방
개념의 막장관리 가능해짐
• 연간 평균 약 20개소 중대형
붕괴 사고 발생 추정
YK터널 기초부 융기(2007년)
• 터널 붕괴시 복구액:
약 1000억원/년
(개소당 평균 50억원)
• 인명손실 및
막대한 공기 손실 발생
JH터널(속초) 막장 붕괴(2007년)
터널 붕괴 위험도 지수 현장적용 사례
(00강 여수로 터널 현장, 2007)
시공 중 인버어트 설치
연약단층대 구간의
터널 안정성 확보와
공기단축용 급속시공
(마츠모토 터널, 일본)
2007 터널설계기준 작성
연약 단층대의 일부 구간 인버어트 시공
급속시공을 위한 라이닝 병행시공
2007 터널설계기준 작성
4. 안전성 제고
주요개정항목

취약지반에 대한 굴착
터널의 안전성 증대
세부개정내용
▶
▶
▶
▶
▶
대규모 단층대, 3차로 이상의 대단면,
공동을 갖는 석회암 지층, 함수 미고결지
층 등의 특수 지반→별도의 지반 분류 및
지보 패턴 설계가 가능토록 명기
굴착지반이 연약할 경우 지지효과가 큰
가인버이트 설치 항목 신설
지반 등급 분류시에 각 항목별 적용치가
경계치에 해당→ 계량화가 가능한 RMR
평가 요소(RQD, 일축압축강도 등)는
Bieniawski 제안 그래프(1989) 이용
점수 산정
계측기간은 인버어트 굴착 및 라이닝
타설시기까지를 감안한 계획을 명기
파쇄대, 탄층, 습곡, 단층 등의 연약 지반
예상되거나 정밀계측이 요구되면 3차원
거동 파악되는 계측기법 적용 조항 추가
(필요 시 선진보링, 물리탐사 병행)
40
해당 기준
제3장 조사
3.6.1절
제4장 설계일반
4.2.4절
제5장 지보재
5.1.6절
제9장 굴착 및 계측
9.2.1절, 9.3.1절,
9.3.4절

2007 터널설계기준 작성
4. 안전성 제고
주요개정항목


콘크리트 라이닝
타설시기에 대한
계획 규정 신설
터널 접속부의
보강 범위 규정
세부개정내용
▶
▶
굴착 및 지보 후 라이닝의 조속한 타설이
이루어지도록 라이닝 계획 항목 신설
~ 굴착 후 지반 및 지보재의 안전성과
지보능력 열화를 감안
~ 취약지반에 대한 안전조치
접속각도 90도에서 접속터널 크기의
1D를 보강범위 표준 (본선터널의 경우는
본선터널크기 1D기준) 으로 하고
응력 검토를 통해 세부 보강 범위를
정하도록 하는 항목 신설
41
해당 기준

제6장 콘크리트
라이닝
6.1.4절
제11장 단면확폭부
및 접속부
11.3.6절

2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
환경 친화성 증대
42
2007 터널설계기준 작성
친환경 터널 건설
사회적 배경
환경 문제제기
공사 중단사례 사패산,
천성산 터널 등)
• 친환경 터널 건설의 필요성 증대
- 국민들의 환경에 대한 욕구 증대
상
행
선
- 권리 의식의 증가로 다수의 민원 발생
하
행
선
• 건설에 대한 각종 기준 강화
- 친환경 도로건설 지침 (건설교통부,2005)
- 친환경적 철도건설 지침 (철도시설공단, 2007)
- 국책 사업의 사전 환경성 검토 강화 (환경부, 2006)
국내터널 발파소음 처리 사례
터널시공시 고정식 전극법을 이
용한 지하수의 흐름 특성 영상화
소음 대책용 터널 방음문 시공예
터널 갱구부 급비탈면 및 비탈면 처리 사례
2007 터널설계기준 작성
시공 현황
•저가 일반입찰 현장
•절리많고 풍화가 심한 지반
(국부적 단층파쇄대 존재)
•토공량 저감 및 최소 보강
안 마련 노력
•갱구 비탈면 인장균열 발생
OO터널 갱구부 전경(2007)
OO터널 갱구부 비탈면
및 갱구부 터널내 (70m 내부)
터널 막장 붕락 발생 => 공
기손실, 공사비 증가
고찰 및 교훈
인장균열
•산악터널 공사중 사고가 갱
문 및 터널 갱구부(150m 이
내)에서 50%이상 발생
•탄탄한 갱문 처리 및 비탈면
OO터널 갱구부 비탈면
인장균열 현황
OO터널 갱문
숏크리트부 인장균열 발생
처리는 오히려 공기손실 및
공사비 저감효과 가져옴
2007 터널설계기준 작성
5. 환경 친화성 증대
주요개정항목



터널 굴착에 따른
생태계 변화 가능성
예측 조치
터널발파 소음의
저감대책 강구
발파진동 허용 기준
일부 보완
세부개정내용
▶
▶
▶
▶
환경피해 우려구간 → 생태계변화, 발파에
따른 환경영향, 지하수 측정계획 등을
수립토록 조항 신설
갱구부에서의 방진 대책이나 진동규제 외에,
발파소음을 저감시키는
방음벽, 방음문, 방음둑 시설 등의
적극적인 대책을 마련하도록 명기
허용치 적용구조물에 대한
애매한 구분 삭제 및 조정
(포괄적 구분 : 상가, 공장, 양옥 등 삭제)
구조물 구분을 명확히 정하기 어려우면
시험발파 등을 통해 별도 진동규제치
정할 수 있도록 명기
45
해당 기준


제3장 조사
3.2.5절,
제9장 굴착 및
계측, 9,3,4절
제9장 굴착 및
계측
9.1.4절
2007 터널설계기준 작성
5. 환경 친화성 증대
주요개정항목
세부개정내용
▶
해당 기준
생활공해 방지를 위한 발파진동 허용치는
환경부 제정 “진동과 소음 관한 규정” 준수,
단, 특수조건의 경우에는 해당 전문가 자문
이나 기존 판례 고려하여 정하도록 명기
〈표 9.1.1〉구조물의 손상기준 발파진동 허용치
구
분
허용
입자
속도
(cm/
sec)
문화재
등 진동
예민구
조물
조적식(벽돌
,석재등)벽
체와 목재로
된 천정을
가진 구조물
지하기초와
콘크리트 슬
래브를 갖는
조적식 건물
철근콘크리
트 골조 및 슬
래브를 갖는
중소형 건축
물
철근콘크리트
, 철근골조 및
슬래브를 갖
는 대형 건축
물
0.3
1.0
2.0
3.0
5.0
46
2007 터널설계기준 작성
5. 환경 친화성 증대
주요개정항목

갱구부의 환경 훼손
최소화 유도 및 갱구부
최소 토피 기준 신설
세부개정내용
▶
▶
특수 지형 및 지질을 제외하고는 갱구부
상단 토피가 3~5m 확보되는 지점에 (또
는 암토피고 1~2m 지점) 갱구부를 형성
하도록 갱구부 최소 토피 기준을 신설
갱구부는 갱문으로부터 터널 직경의 1~
2배 정도의 범위 또는 터널 직경 1.5배
이상의 토피가 확보되는 범위로 정의
(원지반 조건이 양호한 암반층 또는 붕적,
충적층 등의 미고결층에서는 별도정의)
47
해당 기준

제10장 갱구부
10.1.3절, 10.2.1
절
2007 터널설계기준 작성
5. 환경 친화성 증대
주요개정항목

터널 굴착에 따른
오탁수의 처리 규정
신설
세부개정내용
▶
오탁수의 자연 방류 시는
환경정책 기본법 상의
“배출수 수질기준 이상”으로
처리 계획토록 규정 신설
48
해당 기준

14장 환기, 조명,
방재설비
14.5.3절
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
공비 절감효과
49
2007 터널설계기준 작성
상하반 분리 설계
지반조건에 따른
상,하반 분리설계 사례
현장조사 (일본)
쯔쿠미 터널
(국도 도로터널, 일본)
쯔쿠미 터널
(국도 도로터널, 일본)
희고 터널
(국도 도로터널, 일본)
2007 터널설계기준 작성
6. 공비 절감 효과
주요개정항목



터널의 근접 시공시
이격거리 감소에 따른
용지보상비 절감
지보재의 이중 설계 생략
프리케스트 콘크리트
라이닝의 설계 허용
세부개정내용
▶
▶
▶
2개 이상 병렬 또는 근접한 터널 경우
적절한 보강 따르면 이격거리 줄일 수
있는 근거 조항 명시
터널상부 강관보강공법이 적용된 구간의
록볼트 보강효과가 미소하면
설계 생략 명기
무근 및 철근 콘크리트 라이닝 외에도
현장 여건에 따라 프리케스트 라이닝도
적용할 수 있도록 명기
51
해당 기준



제2장 계획
2.2.2절
제5장 지보재
5.4.4절
제6장 콘크리트
라이닝
6.2.1절
2007 터널설계기준 작성
6. 공비 절감 효과
주요개정항목

경,암반 터널에 대한
설계기준 보완
세부개정내용
▶
경,암반에서는 콘크리트라이닝 미설치
여부 검토토록 조치
기존:RMR 기준으로 5등급 지반분류 원
칙
보완:RMR, Q시스템 동시 적용 가능토록
조치
▶
해당 기준



▶
절리 발달한 경,암반에서는 록볼트를
절리면을 고려한 방향으로 설치토록 조치
(당초 : 굴착면에 직각으로 타설)
52
제4장 설계일반
4.1.9절
제5장 지보재
5.4.4절
제3장 조사
3.6.1절
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
설계 유연성 및 기술 발전도 반영
53
2007 터널설계기준 작성
7. 설계 유연성 및 기술 발전도 반영
주요개정항목



시추코아 배럴규격의
현실화
우수 재료 개발에 따른
비 배수형 터널의 채용
범위 확대
단면 확폭부 및 분기부의
위치변경 허용
세부개정내용
▶
▶
▶
시추는 NX규격의 이중코아 배럴 사용
(약 76mm, 코아54mm) 을 원칙으로,
수백m의 대심도 시추 시는
NQ규격(와이어라인 코어배럴) 사용을
허용하는 항목 명기
지하수압 4kg/㎠ 이상에선 배수형 터널
→ 지하수압 0.6Mpa (6kg/㎠) 이상에서
배수형터널로 설계토록 수정
확폭 및 분기부는 지반조건이 양호한
해당 기준
제3장 조사
3.3.5절

제8장 배수 및 방수
8.2.2절

제11장 단면확폭부

곳에 설치 → 불량지반에 놓여도 설치
및 분기부
목적에 위배되지 않는 범위 내에서
11.1.2절
위치 변경 가능토록 명기
54
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
방재기준의 강화
55
2007 터널설계기준 작성
터널 화재
밀폐된 지하공간의 특성상,
화재발생시 급격한 온도상승
(심각한 인명/구조물 손실)
국내 터널 방재 및 내화기준 미흡
RWS
대구지하철 참사(2000년)
ISO 834
• 연간 약 3건의 터널 화재
사고 발생 (1996~2007)
• 터널의 장대화와 교통량
달성2터널 화재(2005년)
증대로 인해 화재사고 급증
• 전체 사고 가운데 도로터널
화재가 전체의 89% 차지
(충돌 또는 추돌)
통영2터널 화재(2007년)
RABT
외국의 터널 화재시나리오
(내화성능 관련)
→ 국내 터널 내화기준 전무
터널 내진설계
2007 터널설계기준 작성
터널의 진동특성
- 지반운동에 순응하여 구조물이 진동 + 증폭현상 없음
- 지반에 대한 상대적 진동이 작고 진동도 빨리 소멸
→ 교량, 건물 등의 지상구조물보다 피해가 적음
→ 지진으로 인해 지반에 발생하는 변위 및 변형이 중요한 고려 대상
(지상구조물에서는 관성력이 중요 고려대상)
일본 니이가타현 주에쯔(中越) 지진 사례 (2004년 10월)
터널 붕괴가 발생하지는 않지만, 심각한 손상/변상 발생
(a) 터널축 연직방향으로의 지반활동에 의해 라이닝의 횡단면 하중 크게 증가
(b) 터널 축방향 지반활동에 의해 횡단균열 및 이음부 개구 발생
터널은 중요한 국가 사회기반시설
지진 발생시 터널구조물 손상 최소화 필요
2007 터널설계기준 작성
터널 내진설계
일본 주에쯔
지진으로 인한
터널 피해
우오누마 신칸센 터널
(상행선 콘크리트 박락)
에노키토오게 철도 터널
(갱구부 붕락)
기자와 도로 터널
(측벽부 손상)
하구로야마 도로 터널
(천장부 손상)
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목


화재 대비, 터널 내
부착물 및 시설물의
내화 재료 사용 명시
내진설계관련 기준보완
세부개정내용
▶
▶
▶
관계법령에 따른 피난계획의 수립과
터널 내 부착물 및 시설물에 대한
내화 재료의 사용 조항 신설
기존 기준은 내진설계를 하지 않는 것을
원칙으로 함 (특별한 경우만 검토할 수
있다는 정도의 불명확한 규정임)
현 기준은 내진성능수준 (붕괴방지수준)
에 따른 터널 내진등급의 부여
(내진 1, 2등급)
59
해당 기준


제4장 설계일반
4.1.10절
제4장 설계일반
4.4절 터널내진
설계,
제3장 조사
3.4.2절,
제6장 콘크리트
라이닝
6.5.4절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화

주요개정항목
세부개정내용
내진설계관련 기준보완
<표4.4.1> 터널의 내진등급과 재현주기
해당 기준
내진등급
터널
평균재현
주기
내진1등급
‣ 고속철도 및 지하철 터널‣ 고속도로, 특별시도
로, 광역시 도로 또는 일반국도상의 터널‣ 지방도,
시도 및 군도 중 지역의 방재 및 국방계획상 필요
한 도로상에 건설된 터널‣내진1등급으로 건설되
는 구조물에 영향을 줄 수 있는 터널
1000년
내진2등급
‣내진 1등급에 속하지 않는 터널
500년
~ 지진구역계수 활용
(내진1등급,0.11g, 내진2등급, 0.07g)
~ 재현주기 및 위험도 계수 적용
(내진 1등급, 1000년, 1.4)
60
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목
내진설계관련 기준보완

세부개정내용
▶
▶
▶
▶
내진 설계대상 구간 및 구조물의 제시
~ 지반이 취약한 터널의 갱구부 및
주요 접속부
~ 대규모 단층대 및 파쇄대 통과구간
~ 천층 터널 및 비대칭 지형 구간
~ 액상화 우려되는 연약지반 터널 구간
내진설계방법 및 액상화 해석방법 제시
~ 응답 변위법, 동적 해석법 적용 기준
터널 내진설계 시 액상화 평가는
터널 입출구부 및 연약지반에서
지하수의 영향을 받는 구간에 실시
액상화 가능성 평가는 3단계로 구분
예비평가, 간편평가 및 상세평가
61
해당 기준
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목
세부개정내용
내진설계관련 기준보완

해당 기준
액상화예비평가
(지반의 주상도, 입도분포 등
지반자료의 수집 및 분석)
Yes
액상화 발생가능성 없음
No
액상화 간편 평가법
(SPT- N치)
Yes
FS ≥ 1.5
대책공법 마련
No
액상화 상세 평가법
(진동삼축시험 권장)
FS ≥ 1.0
No
Yes
액상화에 안전함
<그림> 국내 액상화 평가방법의 흐름도
62
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목


내진설계관련 기준보완
계절변화 및 집중호우에
대한 갱구부의 안정성
확보
세부개정내용
▶
▶
▶
▶
내진설계에 필요한 동적지반정수 산정을
위한 시험 및 조사에 대한 세부규정 신설
~ 공진주시험, 비틂전담시험, 자유단공
진주시험, 진동삼축시험
~ 다운홀탐사, 크로스홀탐사, S-PS검층,
음파검층, 밀도검층 등
해빙기, 집중호우시 낙석, 눈사태, 산사
태
로부터 이용자의 안전을 확보할 수 있는
갱문형식 선정토록 항목 신설
계곡부 터널은 수리, 수문학적인 검토로
지표수와 배면 침투수의 배수가 원활히
되도록 항목 명기
갱구부, 저토피구간 등에 대한 터널배수
시스템의 동결방지 대책마련 항목 신설
63
해당 기준


제3장 조사
3.4.2절
제10장 갱구부
10.2.1절, 10.3.4
절,
10.3.5절
제8장 배수 및
방수
8.3.10절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목
세부개정내용
▶

터널 용도별 방재기준의
상이성을 반영,
관리주체별 별도기준을
마련할 수 있도록 하고,
없는 경우에는
관련법규나 국가기준을
준용토록 기준 개정
▶
▶
▶
▶
갱문 구조물의 기초 안정성 검토 조항
및 개착 구조물의 바닥슬라브 설치 여부
검토 조항 명기
도로터널 : 건교부 도로설계기준
철도터널 : 건교부 철도시설 세부 안전
기준
지하철 터널 : 건교부 도시철도건설규칙
전력구 터널 등 기타 터널 : 소방방재청
이 국가화재 안전 기준을 준용
64
해당 기준
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목

도로터널 내
소요 환기량 산출방법의
개선
세부개정내용
기존 기준은 소요 환기량 산출방법으로
PIARC방식을 적용토록 규정
▶ 현 기준은 환기대상 오염물질에 대한
차종별 배출량 기준은
“대기환경 보전법 시행규칙”을 준용
~ 오염 물질별 허용농도기준은
관리주체가 정하는 바에 따르면서
기준이 없는 경우만 PIARC 권고치를
고려토록 보완
~ 환기설계 목표 연도는 공용 개시 후
20년 후를 원칙, 교통량의 변동이
심하면 단계건설을 계획토록 명기
▶
65
해당 기준

제14장 환기, 조명,
방재 설비
14.2.1절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목


철도터널의 환기 설비
기준 개선
기타 터널의
환기설비 기준 개선
세부개정내용
▶
▶
철도터널은 관련 법규(철도 안전법)를
바탕으로 환기량 산정 및 환기방식 선택
조항 명기
~ 오염물질 배출차량 운행시 환기 대상
물질제시 및 환기설비 계획 수립 명기
기타 터널(전력구, 통신구 등)의
환기설비기준 명기 →
~ 30분 내 환기 완료되는 용량,
~ 환기 풍속 2m/sec 이하,
~ 환풍기 소음 75db 이하
66
해당 기준

제14장 환기, 조명,
방재 설비
14.2절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목

조명설비의 기준개선
세부개정내용
▶
터널의 조명설비기준은
도로, 철도, 전력구, 지하철 등
시설물별 기준이 상이함
~ 도로터널의 경우
→ 건교부 도로터널 조명시설 설계기준,
~ 지하철 터널의 경우
→ 도시철도 건설규칙
~ 철도터널의 경우
→ 철도건설규칙
상기 기준에 부합하도록 수정, 보완
~ 세부규정사항은 이들 규칙 및 기준을
준용토록 본 기준에 명기
67
해당 기준

제14장 환기,조명,
방재 설비
14.3절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목


공사 중 조명에 대한
기준 강화
세부개정내용
▶
방재설비의 기준 개선
▶
기존 기준(공사 중 어두운 통로구간 조
도를 10룩스 이상)을 노동부 고시로 변
경
~ 터널 입,출구부 : 30룩스
~ 터널 중간부 : 50룩스 이상으로 명기
터널의 방재설비기준은
도로, 철도, 전력구, 지하철 등
시설물별 기준이 상이함
~ 도로터널의 경우
→ 소방 방재청의 국가화재 안전기준
~ 지하철 터널의 경우
→ 도시철도건설규칙
~ 철도터널의 경우 → 철도건설규칙
~ 기타 전력구 등은
→ 국가화재안전기준에 부합토록 보완
68
해당 기준


제14장 환기, 조명,
방재 설비
14.3절
제14장 환기, 조명,
방재 설비
14.4절
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목
세부개정내용
▶
~ 세부규정사항은 이들 규칙 및 기준을
준용토록 본 기준에 명기
~ 터널 내 비상사태 대비,
비상안내 전광판,
비상경보시설 외에
비상차단시설도 설치토록 추가 명기
69
해당 기준
2007 터널설계기준 작성
8. 방재기준의 강화
주요개정항목


터널의 침수방지를
위한 수방대책 규정
신설
해·하저 터널의
방재대책 규정 신설
세부개정내용
▶
▶
공사 중 및 공사 후 유입수로 인한
터널 피해 방지용 수방대책
(최대홍수위 이상의 출입시설 높이유지
등)을 마련토록 항목 신설함
염해와 지진, 화재 피해를 최소화 할 수
있는 해·하저 터널 계획 수립 항목을
신설
70
해당 기준


제14장 환기,조명,
방재 설비
14,4절
제14장 환기,조명,
방재 설비
14,4절
2007 터널설계기준 작성
주요개정내용
TBM 터널 기준의 개선
71
2007 터널설계기준 작성
9. TBM 터널기준의 개선
주요개정항목

환경보전 및 부산물
처리
세부개정내용
▶
▶

굴진 성능의 예측, 평가,
시험 규정
▶
▶
▶
시공 시 주변 자연환경보전, 건설 부산물
의 재활용, 처리 및 처분계획 수립 조항
신설
버력 외부 반출 시 환경문제 고려한
대책수립 조항 신설
TBM 디스크커터 및 커터 비트의
선정 기준 조항 신설
TBM의 정확한 공사기간 산정을 위한
커터 성능시험 및 지반 강도, 팽윤성
등에 대한 규정 추가
설계단계에서 TBM의 굴진율, 공사기간,
커트비트의 마모수명예측 위해 시험,
예측모델, 유사시공 사례 활용토록 규정
72
해당 기준

제13장 TBM터널
13.2.13절,
13.11.5절
13.6.4절
13.3.6절,
13.6.9절
2007 터널설계기준 작성
9. TBM 터널기준의 개선
주요개정항목

신 장비 반영
세부개정내용
▶
▶


막장안전 및 이수처리
기준
경제성 반영
▶
▶
▶
고출력 TBM의 경우
소규모 반력대(thrust block) 설치하여
직접 굴착하는 조항 신설
벨트 컨베이어 시스템의 설계사항 신설
해당 기준

제 13장 TBM터널
13.10.7절
13.11.7절
이수식 쉴드TBM에서 이수의 처리,
운송 및 압력 저하 방지 조항 신설
13.11.8절,
13.12.8절
세그멘트라이닝 설치 시
방수대책 마련되면 2차 콘크리트라이닝
생략 가능 조항 신설
TBM 구경의 표준화 검토 및
TBM 재활용 규정 신설
13.15.4절
73
13.2.5절
2007 터널설계기준 작성
주요 개정 내용
기존목차
제 1장 총칙
제11장 단면확폭부 및 분기부
제12장 수직갱 및 사갱
제13장 TBM터널
제14장 Shield터널
제15장 환기, 조명, 방재설비
제16장 내진설계시 고려사항
부록1 RMR방법 및 Q-System 에
의한 지반분류와 지보패턴
목 차 개 정 (안)
제`1장 총칙
제10장 갱구부
제 2장 계획
제11장 단면 확폭부 및 접속부
제 3장 조사
제12장 수직갱 및 사갱
제 4장 설계일반
제13장 TBM 터널
제 5장 터널 지보재
제14장 환기, 조명, 방재설비
제 6장 콘크리트 라이닝
< 단위 환산표 >
제 7장 터널 안정성 해석
제 8장 배수 및 방수
제 9장 굴착 및 계측
부록2 쉴드기개요 및 세그먼트 설치
74
2007 터널설계기준 작성
감사합니다.
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