계 측

1. 개요

터널 굴착 시 지반 및 지보재의 거동은 지반 구조의 불 균일성, 조사 및 시험의 한계성, 모델 및 이론의 단순성 등에 따라 설계 시 예상 거동과 현저한 차이를 보이는 이상 거동을 나타내는 경우가 있기 때문에 경제적으로 안전한 시공을 위해서는 실제의 지반 거동을 정확하게 파악할 수 있는 장치가 필요하다. 이것이 바로 계측이며 다음과 같은 중요성을 가진다.

о 가장 경제적인 지보 결정

о 시공순서, 주 지보재의 적정성 여부 판정

о 추가 보강 여부 결정

о 계속적인 지반 거동 관찰로 지반 안정성 판정

о 설계시의 가정 및 각종 특성 검증

2. 용어정의

о 계측종별 A : 일상의 시공관리를 위해 반드시 실시해야 할 계측

о 계측종별 B : 원 지반 조건에 따라 계측 A에 추가하여 실시하는 계측

о 계측간격

일상의 시공관리를 위한 계측의 간격은 10~50m로 하는 것이 보통이다. 시공의 초기 또는 지질의 변화가 심할 경우에는 계측 간격을 좁게 하며, 양호하고 비슷한 지질이 연속되는 경우는 간격을 넓게 하는 것이 합리적이다.

о 측정 빈도

측정빈도는 계획 시에 지반조건과 시공조건을 함께 고려하여 설정한 뒤 시공 과정에서 계측에 의한 지반 및 지보의 거동 상황을 참조하여 적절한 수정을 가하는 것이 중요하다. 일반적으로 변위와 응력의 변화는 굴착 직후에 크지만 시간이 경과하고 막장이 멀어짐에 따라 감소하는 경향이 있기 때문에 막장에 접근하여 측정하는 초기단계에서는 조밀한 측정빈도로 정한다.

계측의 측정빈도는 매일 2회로부터 주 1회까지 계측항목과 계측시기에 따라 실시하며 어느 값에 수렴되어 더 이상 변위에 진전이 없으면 그 이후 7일간만 더 계측을 실시한 후 중단한다. 계측빈도는 아래 표를 표준으로 하여 실시하되 현장여건, 지질의 변화, 굴착방법, 작업시간, 설치간격 등을 감안하여 변경될 수 있다.

3. 시공특성

3.1 계측의 종류

효율적인 계측항목의 선정에 있어 당면한 시공관리를 위하여 반드시 실시하여야 할 항목은 계측 A로 하며, 지반조건을 고려하여 필요에 따라 계측 A에 추가해서 선택하는 항목은 계측 B로 정한다. 다만, 토피가 얕을 경우와 주변 구조물에 미치는 영향이 문제가 되는 터널에서는 지표침하 측정을 반드시 실시하도록 한다.

(1) 계측 A (일상계측) S.M.S (Standard Measuring Section)

о 갱내 관찰조사

о 내공변위 측정

о 천반침하 측정

о Rock Bolt 인발 시험

(2) 계측 B (주요계측) M.M.S (Main Measuring Section)

о 지표침하, 지중침하 측정

о 지중변위 측정

о 지중 수평변위 측정

о 지반 암석시료 시험

о 록볼트 축력 측정

о 숏크리트 응력측정

о 갱외 측정

о 갱내 탄성파 속도 측정

3.2 터널 구간 계측기 종류

계 측 항 목	사 용 계 기	계 측 장 소	계 측 목 적	계측구분
지표침하 측정	침하측정 Pin과 측량장비	터널 굴착 영향권 지역 지표면	터널 굴착으로 인한 지표면 침하 상태 인접구조물 영향 예측	B
내공변위 측정	내공변위측정기	터널의 내공	막장의 진행에 따른 내공변위를 각 지점별로 측정, 안정성 판단	A
천반침하 측정	Level, 천반침하 측정자 또는 내공변위 측정기	터널의 천반부	막장의 진행에 따른 내공변위를 터널 전단면과 하부 Invert변화 전체를 연속적인 선형(Plot)으로 측정 터널 전체의 안전성 판단	A
지중침하 측정	Magnetic Probe Extensometer	터널 상부 기층	지표면으로부터 터널 위치까지의 지반거동 심도 별 측정	B
지중변위 측정	Probe 삽입식 또는 진동형 침하센스	터널의 주변 지반	터널주변의 이완영역 측정 안정성 검토	B
Rock Bolt 축력 측정	Vibrating wire식 또는 Dial Gauge 계측기	Rock Bolt 설치 지점	Rock Bolt의 축력 측정 터널 지지부재의 평가	B
Shotcrete 응력 측정	Pressure Cell	터널 굴착면과 Shotcrete의 내부	배면 토압 및 부재응력측정/지반응력 및 지지부재 평가	B
변형율/응력 측정	온도계 내장형 Strain Gauge	Shotcrete의 내부	배면 토압 및 Shotcrete변형율/응력측정과 수화열, 양생과정 수축도	-
지중수평 변위측정 경사계	Inclinometer	인접구조물의 영향축선, 터널 Invert에서 최소 1D 깊이 까지	터널 굴착으로 인한 주변 지형의 횡적 거동측정, 인접 구조물 영향 예측	B
갱내탄성파측정과 지보공 비파괴시험	탄성파 측정기와 지보공 비파괴 시험기	발파막장으로부터 일정 축선 및 일정간격의 지점	발파로 인한 갱내 지반 전반의 영향 범위측정, 전리층 등의 느슨한 영역 계측과 지보공(Shotcrete)의 시험	B
작업진동/소음 또는 발파진동 시험	진동/소음 측정기 와 소음 음압 측정용의 각각 별도의 Microphone	작업환경 영향권 내의 우선순위에 따름	환경 영향을 고려한 제어 발파/작업중장비 동원조절을 통하여 작업장 인접 시설물의 위해 방지 및 민원 사전관리	-
구조물 또는 Shotcrete 균열	Crack Gauge 또는 진동형 Strain Gauge	Crack선 기준 좌우 대칭점	작업영향으로 인한 인근 구조물의 균열 영향 및 지보공의 변형 균열 측정	-

4. 설계, 시공의 순서

시공 사진

5. 시공 시 유의사항

(1) 계측의 목적, 문제점 및 계측항목을 명확히 설정한다.

(2) 계측기기의 선정, 설치, 계측빈도 등은 신뢰도가 높도록 계획한다.

(3) 계측결과는 신속히 분석하여 시공에 반영되도록 한다.

(4) 긴급사태에 신속히 대응하기 위해 계측 결과의 분석 후 취할 조치의 내용과 범위를 사전에 고려한다.

CH : Horizontal Convergence measurement 수평 내공 변위 측정 CD : Diagonal Convergence Measurement 대각선 내공 변위 측정 MR : Measuring Rock Bolt Rock Bolt 축력측정

EM : Extensometer 지중변위 측정 R : Radial Pressure cell 반경 방향 응력 측정 T : Tangential Pressure cell 축 방향 응력 측정 CS : Crown Settlement 천반의 침하 측정