2. 현황 및 문제점

2.1 현행기준 및 국내외 설치기준

2.1.1 현행기준(터널비상주차대 설치 및 보강방안 검토 [설심이 13201-242, ‘00.12.14])

(1) 보강사유

(1.1) 도로본선 터널에 피난연락갱등의 설치로 인해 평면적으로 접속하는 교차부에는 일반부와 비교하여 국부적으로 응력이 커지므로 보강

(2) 보강범위

(2.1) 지반상태별 3차원 구조해석결과에 따라 보강범위 조정 가능

(3) 보강 방법 : 각 터널별 3차원 라이닝 해석결과에 따라 강섬유 또는 철근으로 보강토록 되어있으나, 암반분류 결과에 의한 지보패턴 보강방법에 대해서는 1단계 낮은 지보패턴 적용에 대한 사례만 언급됨.

2.1.2 국내외 설치기준

(1) 국내의 설치기준

(1.1) 도로설계요령(2001, 한국도로공사) 

(1.2) 터널 설계기준(1999, 대한터널협회) 

(2) 외국의 설치기준

(2.1) 국내외 설치기준에는 터널내 피난연락갱 본선 교차부 굴착 보강방안은 없음

2.2 설계현황 및 문제점

2.2.1 설계현황

2.2.1.1 설계내용

(1) 지반분류에 의한 지보패턴을 그대로 적용

(2) 지반분류에 의한 지보패턴보다 1단계 하향 적용

ex) 지보패턴 Type-II → 지보패턴 Type-III 적용

(3) RP-Type 적용(RP: Reinforcement Pattern)

2.2.1.2 설계적용 현황

(1) 터널별 현황

2.2.2 문제점

(1) 시공중인 터널의 설치기준이 상이함

(1.1) 피난연락갱과 교차되는 본선터널 보강방법이 3가지 유형(지반분류, 지반분류보다 1단계하향, RP TYPE[RP1,RP2])으로 분류되어 혼용 적용 됨으로써 이에 따른 설치기준이 필요한 실정임.

(2) 설계완료 및 설계중인 터널의 보강이 과다함

(2.1) 피난연락갱과 접속하는 본선부 보강에 대한 현행설계는 RP TYPE의 두 가지 형태로만 분류함으로써 암반IㆍII 등급과 같은 양호한 구간에 본선터널이 교차시에는 굴진장 축소, 강지보공 추가설치 등으로 인한 공사비 과다 계상 및 공기 손실이 우려됨.

3. 개선내용

3.1 본선 교차부 검토내용

3.1.1 검토절차

2차로 병설터널내 피난연락갱 본선 교차부에 대해서 경험식을 통한 이론적 방법으로 지보량을 결정하고, 이에 대한 3차원 수치해석 검토를 통해 안정성을 검증

3.1.2 검토내용

3.1.2.1 지보패턴 결정

(1) 경험식의 종류

(2) 지보패턴 결정

(2.1) 교차부의 지보패턴 결정은 경험식에 의한 RMR, Q-system에 의한 방법과 도로공사 본선 터널에 적용되고 있는 지보패턴 및 현행 교차부에 설계 반영된 RP TYPE을 감안하여 결정.

3.1.2.2 3차원 수치해석을 통한 지보량 검증

개선된 지보패턴을 적용하여 차량용과 대인용 피난연락갱 본선 교차부에 대한 3차원 수치 해석을 수행하여 안정성 검토.

(1) 본선 접속구간 지반변위

(1.1) 피난연락갱 굴착 후 변위임(보강록볼트는 3차원 수치해석시 미포함)

(2) 본선 접속구간 지보재 응력

(2.1) 피난연락갱 굴착 후 지보재 응력임(보강록볼트는 3차원 수치해석시 미포함)

(3) 3차원 해석결과 RP-1Aㆍ1Bㆍ2A지보패턴의 교차부 터널 변위는 수렴하는 경향을 보이고 지보재응력은 모두 허용치 이내로 제시된 지보패턴에 의해 교차부 터널의 안정성이 확보되나, 암반Ⅴ등급 구간의 RP-2B 지보패턴은 낮은값의 지반물성치를 적용시에는 지보재응력이 105 ~ 120%까지 허용치를 벗어나는 것으로 분석됨.

3.1.3 경제성 검토

(1) 교차부 현황

(1.1) 현재 시공중인 터널중 미시공 교차부 : 35개소(‘07.1 현재)

설계완료후 공사미발주 노선 교차부 : 592개소

(2) 교차부 개소당 예산절감액 : 35백만원

(3) 검토(안) 적용으로 인한 예산 절감액 추정

(3.1) 설계완료후 공사미발주 노선 적용시

(3.1.1) 고속도로 : 592개소 × 35백만원 = 207억원

3.1.4 가치분석을 통한 적용성 검토

(1) 평가항목

(2) 평가항목에 대한 매트릭스 평가표

(3) 성능 및 가치평가

(4) 가치분석을 통한 적용성 검토

4. 결론

(1) 본 검토는 일방향 2차로 터널의 차량 진행방향과 직각으로 설치되는 차량용 및 대인용 피난연락갱에 관한 사항으로, 본선 교차부의 암반 등급을 고려하여 아래와 같은 3가지 형식의 지보패턴을 설정하여 설계시 적용코자 함.

※ RP-1A？RP-？？, RP-1B？RP-？？, RP-2A？RP-？？ 으로 표기

※ 굴착장은 본선을 우선 굴착시의 굴착장이며, 굴착방법등 현지여건에 따라 변경 가능.

※ 격자지보는 강지보로 변경 가능.

※ 부득이하게 암반Ⅴ등급에 피난연락갱이 설치되는 경우에는 다른 지보패턴에 비해 변위도 상대적으로 크고, 본선굴착후 숏크리트응력 및 록볼트축력이 지반물성치에 따라 설계허용값을 초과하는 경우가 발생되어 세부보강방안이 필요하므로 본 검토안에서는 제외.
 

(2) 단, 일방향 3차로, 4차로터널등은 별도의 설계가 필요하며, 제시된 개선안은 대상터널의 지형, 토질, 교차단면 및 시공조건 등에 따라 차이가 있으므로 설계 적용시에는 3차원수치해석방법 등을 적용하여 안정성을 검증하고 지형 및 토질조건 등이 특수한 경우에는 해석결과에 따라 별도의 본선 교차부 보강방법을 강구.

(3) 피난연락갱은 부득이한 경우를 제외하고는 설치간격등을 기준에 맞게 조정하여 양호한 암질구간에 위치토록 설치함이 바람직 함.

(4) 기대효과

(4.1) 설계기준 명확화에 따른 설계품질 향상

(4.2) 보강부위 표준화에 따른 시공성 향상

(4.3) 보강수량 최적화에 따른 예산절감

(5) 적용방안

(5.1) 설계중 또는 설계완료후 공사 미발주 노선 : 본 방침 적용

(5.2) 공사중인 노선 : 공사주관부서에서 현장여건등을 고려하여 적용여부 판단