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터널 다단그라우팅 보강구간 록볼트 적용기준 검토
한국도로공사
1. 일반현황

(1) 터널의 다단 그라우팅* 보강구간에 대한 지반 안정성 검토를 통한 록볼트** 적용방안을 검토코자 함
(2) 감사 지적사항(감사실-1656, 2008.10.8)
(2.1) 터널 다단 그라우팅 보강구간 록볼트 시공에 대한 기준 수립
* 다단 그라우팅 : 터널 갱구부 및 막장전방 지반안정를 위하여 굴착전 종방향으로 보강재(강관, FRP 등)를 설치하는 공법
** 록볼트 기능 : 봉합ㆍ보형성ㆍ내압ㆍ아치형성ㆍ지반개량 작용효과
공사 > 한국도로공사
터널공
건설일반
시설물분류>운송 교통시설>터널시설>도로터널

2. 현황 및 문제점


2.1 관련기준


(1) 터널설계기준(건설교통부, 2007)


(1.1) 점착력이 적거나 파쇄 혹은 팽창성 등이 심하여 굴착면의 자립시간이 짧은 지반에서는 굴진면의 안정을 위한 보조공법(천장부 보강용 강봉 및 강관보강공법 등)을 적용함


(1.2) 강관보강공법 적용구간이 록볼트에 의한 보강효과가 없거나 매우 저감되는 경우, 지반조건 검토 후 록볼트를 생략할 수 있음


(2) 국도건설공사 설계실무요령(국토해양부, 2008.3)


(2.1) 강관보강형 그라우팅 등 보강공법이 적용된 구간에서는 록볼트를 시공하지 않음


(3) 도로설계요령(한국도로공사, 2002)


(3.1) 강관보강형 다단 그라우팅은 터널 천단부 지반강화 및 구조적 보강을 위해 연암 및 토사지반을 대상으로 적용


 


2.2 현 실태 및 문제점


(1) 설계 및 시공 현황


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* 2009.2월 현재 대안입찰 발주진행중 노선 터널 미반영


 


(1.1) 2005년이전 설계준공노선은 다단 그라우팅 보강구간 록볼트를 설계반영하였으나, 일부노선만 중복 시공


(1.2) 2006년이후 설계준공노선은 록볼트 설계 미반영


(2) 문제점


(2.1) 다단 그라우팅으로 고결된 굴착지반에 록볼트 시공시 고결체 지반 및 보강재(강관, FRP ) 손상


(2.2) 다단 그라우팅 보강구간 록볼트 보강효과 및 안정성 검토 없이 록볼트 설계반영 및 시공 사례 발생

3. 개선내용
 


3.1 안전성 검토


(1) 검토방법


(1.1) 터널 갱구부 다단(강관) 그라우팅 보강구간 록볼트 설치와 미설치시 안정성 비교


(1.1.1) 양방향 2차로 터널기준, 시공단계별 3차원 수치해석


(1.1.2) 천단변위 및 내공변위, 숏크리트 및 강관 휨응력 비교


(1.2) 불연속면을 고려한 암반블록 형성 및 활동 안정성 검토


(1.2.1) 불연속면 방향성과 다단그라우팅 보강 효과 고려


(1.2.2) 암반블록 형성시 활동 안정성 검토


(2) 해석단면


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(3) 해석결과


(3.1) 다단 그라우팅 보강구간 록볼트 보강효과는 발생변위, 숏크리트 및 강관 휨응력 검토 결과 미미함


(3.1.1) 천단변위 : 록볼트 보강시 0.004 ~ 0.016mm 감소


(3.1.2) 내공변위 : 록볼트 보강 및 제외시 변동 없음


(3.1.3) 숏크리트 휨응력 : 록볼트 보강시 0.0008MPa 감소


(3.1.4) 강관 휨응력 : 록볼트 보강시 0.003MPa 감소


(3.2) 암반블록 형성 및 활동 안전성 검토결과 안정성 확보


(3.2.1) 최소안전율(F.S) 1.50 이상

4. 결론


(1) 터널의 지반 및 지질조건, 시공조건 등에 따른 지반 안정성 검토 결과에 따라 다단 그라우팅 공법을 적용하고, 록볼트는 중복시공하지 않음


(1.1) , 지반 및 지질조건에 따른 추가 안정성 검토결과(암반블록 형성 및 활동 등) 록볼트 보강이 필요한 경우 현장여건에 맞게 록볼트 보강 가능


(2) 적용방안


(2.1) 설계 중 노선 : 본 방침 적용


(2.2) 설계완료 후 미발주 노선 또는 공사 중 노선 : 공사시행부서에서 안정성 검토 후 록볼트 삭제 등 조치

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