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** 각종계측관리

* 계측 계획 FLOW

 

 

 < 계측기기 >

계측 기기별 종류 및 용도


종류: Tiltmeter

용도: 인근 주요 구조물에 설치하여 구조물의 정사각 및 변형상태를 계측, 분석자료에 이용

설치위치: 인접구조물의 골조 및 바닥

설치방향: 접착 또는 Bolting


종류: 균열측정기

용도: 주변 구조물, 지반 등에 균열 발생시 균열크기와 변화를 정밀측정하여 균열발생속도 등을 파악, 다른 계측결과 분석에 자료 제공

설치위치: 균열 부위

설치: 방향균열부 양단에 crack ball 설치후 계속 측정


종류: 진동소음측정기

용도: 굴착, 발파 및 장비이동에 따른 진동과 소음을 측정하여 구조물 위험예방과 민원예방에 활용

설치위치: 인접 구조물 및 필요시

설치: 방향필요시 측정


종류: 탄성파 시험기

용도: 터널배면의 공극상태를 조사하여 지하수의 흐름방향 및 시공성 상태를 평가

설치위치: 콘크리트 타설 조인트양옆 1m이내 부위

설치방향: 탄성파 발생 타격 햄머로써 평균치 작성


종류:Strain guage

용도: 구조물의 응력변위를 조사하고 그 결과치를 내하력 계산시 참조

설치위치: 계측위치에 따라 조정

설치방향: 콘크리트 및 steel용으로 구분하여 순간접착제로 접착시킴


종류: Accelerometer

용도: 구조물에 충격을 가하여 발생된 파장의 가속력을 조사하여 안전 검토시 참조

설치위치: 계측위치에 따라 조정

설치방향: Bolting, 혹은 set anchor등으로 고정


종류: Electric Theodolite 

용도: 구조물의 변위, 침하량 조사

설치위치: 계측위치에 따라 조정

설치방향: 삼각대, 혹은 구조물에 고정

종류: 지중수평변위

용도: 굴토진행시 인접지반 수평변위량과 위치, 방향 및 크기를 실측하여 토류구조물 각 지점의 응력상태 판단

설치위치: 토류벽 배면 인접구조물 주변

설치방향: 굴착심도이상, 부동층 까지


종류: 지중수직변위

용도: 인접지층의 각 지층별 침하량의 변동상태를 파악 보강대상과 범위의 결정 또는 최종 침하량 예측키 위하여 계측자료의 비교검토

설치위치: 토류벽 배면 인접구조물 주변

설치방향: 굴착심도이상, 부동층 까지


종류: 지하수위계

용도: 지하수위 변화를 실측하여 각종 계측자료에 이용, 지하수위의 변화원인 분석 및 관련 대책수립

설치위치: 토류벽 배면 연약지반

설치방향: 굴착심도이상, 대수층 까지


종류: 간극수압계

용도: 굴착에 따른 과잉간극수압의 변화를 측정, 관련대책 수립

설치위치: 배면 연약지반

설치방향: 연약층 깊이별


종류: 지표침하계

용도: 지표면 침하량 절대치의 변화를 측정, 침하량의 속도판단등으로 허용치와 비교 및 안정성을 예측하고 대책을 수립

설치위치: 토류벽 배변 및 인접구조물 주변

설치방향: 동결심도 이상


종류: 토압계

용도: 토압의 변화를 측정하여 부재의 안정상태 파악 및 분석 자료에 이용

설치위치: 토류벽 배면

설치방향: 토류벽종류에 따라


종류: 하중계

용도: strut, earth anchor 등의 축하중 변화상태를 측정하여 이들 부재의 안정상태 파악 및 분석자료에 이용

설치위치: set anchor

설치방향: 각 단계별 굴착시


종류: 변형률계

용도: 토류구조물의 각 부재와 인근구조물의 각 지점 및 타설콘크리트등이 응력변화를 측정하여 이상변형파악 및 대책 수립에 이용

설치위치: H-pile strut 및 wale, 각종 강재 또는 concrete

설치방향: 용접, 접착, Bolting

< 계측 일반원칙 측선간격 >

1. 교계측의 일반원칙 

수중조사(수심 조사)초기치의 측정은 측점설치 직후에 실시하여야 하며, 터널굴착의 영향이 충분히 미치기 이전에 실시하여 굴착에 따른 전 변위량이 측정될 수 있도록 하여야 한다. 또한, 각 계측항목별 측정결과들이 상호보완하여 해석될 수 있도록 동일단면에서 측정될 수 있도록 하여야 한다. 단, 특정 항목에 중점을 두어 계측을 실시하는 경우는 예외이다.


2. 계측 측선간격의 일반적 기준

2-1) 지표침하측정


1) 지표침하측정은 터널 및 주변지반의 안정성 확인을 위해서 실시

2) 토피를 기준으로한 측점간격 (종단방향)의 일반적 기준

토피(H)와 터널 굴착폭(D)의 관계

측점의 간격 (m)

2D <H

20 - 50

D< H <2D

10 - 20

H <D

5 - 10

 


3) 횡방향의 측정범위는 터널굴착에 의한 지표침하 영향이 없는 넓은 범위까지로 하며 직접 영향이 미치는 구간에서의 측점간격은 5m 이하가 되어야 한다.


2-2) 내공변위 및 천단침하 측정


1) 지표치하 측정위치와 동일 단면상에 위치하여야 한다.

 

터널 입구

토피 (H <2D)
(D;터널쪽)

시공 진행단계
(주) 1,2

단층 등의 파쇄대가 없는 경암

20m

20m

50m 이하

큰소성 지압이 발생하는 연암

20m

20m

30m 이하

풍화암, 토사

10m

10m

20m 이하

 

2) 양호하고 비슷한 지질이 계속될 경우 간격을 늘린다.

3) 지질변화가 심한 경우에는 간격을 줄인다.

2-3) 단표단면 (B계측) 측선

 지반거동의 파악과 그 결과로부터 계획설계의 타당성 혹은 초기단계의 실시설계를 검토하여 아래 내용들을 설계, 시공에 반영하는 것이 주목적이다.

⊙ 시공의 초기단계에 실시한다.

⊙ 계측 단면은 대표적인 지질구간에 설정하는 것이 원칙이다.

1) 지반조건에서 300 - 500m 정도마다 선정 실시하는 것을 기준으로 한다.

2) 터널의 규모나 지반조건 등을 고려하여 결정한다.

ⓐ B 계측을 생략할 수 있는 경우

 시공길이가 짧고 (200m 이하), 유사한 지반조건의 터널이 근접 시공되는 경우

 지반이 안전하여 시공상 문제점이 없는 경우

ⓑ 계측 B를 실시하는 것이 좋은 경우

 지반조건의 변화 등에 의하여 큰 설계 변경을 한 경우


< 계측 빈도 및 계측 단면 >

1. 계측기기의 설치 및 간격

계측기기의 설치 정도에 따라 계측 전반의 효율성이 좌우된다. 따라서, 계측기기는 요구되는 위치에서 그 목적을 충분히 달성할 수 있도록 신중히 올바르게 설치되어야 하며, 측정기간동안 손상받지 않도록 충분히 보호되어야 하고 반드시 접근이 가능한 곳에 설치하여야 한다.


계측 위치를 결정하는데 있어서는 각 계측항목 상호의 관련성을 파악할 수 있도록 터널종단 방향위치, 각 계측단면에 있어서 계측 항목에의 조합, 계측기의 배치를 검토한다. 이때 판단기준이 되는 것은 지질 종단도 및 지보 패턴의 구분, 주변건물 및 지장물 등이다.

1-1) 계측위치를 결정할 때의 요점은 다음과 같다.


① 락볼트 축력, 지중변위, 숏크리트 응력 측정 등 지반, 지보의 거동과 내공변위 측정 등의 일상적으로 행하는 계측과의 관련을 파악함과 동시에 각 지보패턴의 시공 초기에 있어서 계측결과의 판단, 이용할 수 있도록 고려한다. 단, 각 지보패턴의 상호 강성간섭도 피할 수 있도록 지보패턴 변경후 1D ∼ 3D 정도 굴진한 곳에 배치한다.

② 규모가 큰 단층과 파쇄대, 지반 붕괴를 유발하거나, 지상의 구조무리 침하 혹은 경사진 지점 등 문제가 되는 위치를 선정한다.

③ 편압이 예상되는 경우와 쌍굴터널 등 특수한 구축 순서로 시공하는 경우에 있어서 계측기기의 배치는 대칭으로 배치하는 것에 얽매이지 말고, 각 시공단계에 있어서 어느 정도가 문제되는가를 예상해서 결정한다.

④ 공사 착공후, 설계 지보패턴이 변경되는 경우에는 계측위치도 그에 따라 변경한다.


 1-2) 각 계측항목에 대한 계측위치는 다음과 같다.

동일단면에서 측정하는 것을 원칙으로 하며, 지중변위, 숏크리트 응력 등을 측정하는 대표단면에서는 필수적으로 수행하도록 한다. 벽면간의 상대변위 측정은 수평측선을 기본으로 하고 편압 등의 영향을 파악하기 위하여 필요에 따라서는 사측선을 추가한다. 연약지반 등 변위량이 큰 경우에는 종방향의 측정간격을 좁게 하고, 지반이 양호하여 변위량이 작다고 판단되는 경우에는 간격을 넓히도록 한다.

1-3) 갱내에서의 지중변위, 락볼트축력, 솟크리트응력

시공의 초기단계, 지반조건이 변화할 때, 지보패턴이 변할 때 배치하여 측정한다.

1-4) 갱외에서의 지표침하, 지중침하, 지중수평변위, 구조물 거동측정

막장의 접근에 따라 3차원적인 거동파악을 고려해서 결정한다.

1-5) 일반적인 계측간격의 예는 다음과 같다.


내공변위측정, 천단침하측정의 계측간격

조건

갱구 부근

토피 2D이하
( D: 터널 폭)

시공의 초기단계

어느정도 시공 진행된 단계

암반 지반
(경암, 연암,풍화암)

10m

10m

20m

30m

토사 지반

10m

10m

10m ~ 20m

20m

 


지표침하측정시 터널 종단방향의 측정간격

토피(H)와 터널폭(D)의 관계

측점의 간격

2D <H

20 - 50

D< H <2D

10 - 20

H <D

5 - 10

 


< 각국 내공변위 평가기준 >

1. 일본 비도건설의 관리기준

여기서 직경 10m 정도의 터널에 대하여 내공변위 계측결과를 토대로 관리기준을 설정하여 두 단계로 나누어 운용하였다. 

 

::: 일본 비도건설 관리기준 :::

 

주 의 레 벨 I

주 의 레 벨 II

내공변위

변위속도

내공변위

경암지반

2 ~ 3cm

5mm/day가 3일 계속

3 ~ 5cm

애추 (talus) 지반

2 ~ 3cm

5mm/day가 3일 계속

5 ~ 7cm

토사
지반

사질토

2 ~ 3cm

5mm/day가 3일 계속

3 ~ 5cm

점성토

3 ~ 5cm

5mm/day가 3일 계속

5 ~ 7cm

팽창성지반

10cm

5mm/day가 3일 계속

20 ~ 30cm

대응책

계측결과 현장의 상황을 종합적으로 판단하고
대책을 결정한다.
계측횟수를 많게 하고 주의해서 시공한다.

시공법의 변경, 보조공법의 추가, 지보부재의 추가 등의 대책을 세운다

 


2. 오스트리아 alberg 터널의 관리기준

이상적인 내공변위량을 록볼트 길이의 3 ∼ 4% 이내로 설정하고, 내공변위의 최대허용량을 터널반경의 10% 혹은 사용된 록볼트의 10% 이내로 설정하였다. 또한 계측 결과로부터 록볼트의 증가타설 시기는 굴착후 10일의 상대변위 (d10) 가 150mm 이상이거나 10일째의 변위량 (d10')이 10mm/day 이상일때로 2차 복공의 타설시기는 굴착후 100일 경과후 30일간의 상대변위가 7mm 이하 (d' = 0.23/day)로 설정하였다.


※ 내공변위속도에 따른 2차 복공용 콘크리트의 강도는 다음과 같이 정하였다.

  1) 0 ∼ 1mm/30일 혹은 0 ∼ 0.03mm/일 : 200kg/cm2

  2) 1 ∼ 3mm/30일 혹은 0.03 ∼ 0.1mm/일 : 240kg/cm2

  3) 3 ∼ 5mm/30일 혹은 0.1 ∼ 0.17mm/일 : 320kg/cm2


3. 프랑스 공업성의 관리기준

관리기준은 터널의 단면적이 50 ∼ 100㎥ 정도에 대한 터널 천단부 (archcrown)의 절대변위를 기준으로 설정했다. 일반적으로 최대 허용변위량은 토피에 따라서 달라지지만 대체로 토피의 1/1000 정도이다. 그러나 최대 허용변위량의 결정은 지반의 거동을 충분히 고려하여야 한다. 1일 허용변위량은 막장 통과시에 전체 허용변위량의 1/5 ∼ 1/4 정도이고, 1주일 경과후에는 1/20로 감소하여 최종 변위속도는 완전히 수령하여야 한다.

::: 프랑스 공업성 관리기준 :::

토피 (m)

천단 최대 허용변위량

경암지반

소성지반

10 ~ 50

1 ~ 2

2 ~5

50 ~ 100

2 ~ 6

10 ~20

100 이상

6 ~ 12

20 ~ 40

 

 


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