KR100572990B1 - Verification method optimum spacing distance between excavation and concrete lining in tunnel construction - Google Patents
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Abstract
터널굴착 작업과 그 내부의 콘크리트 구조물 병행시공시, 터널 막장과 콘크리트라이닝이 시공되는 최소의 이격거리를 산정하기 위한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 제공하기 위하여,In order to provide the optimal separation distance between excavation and concrete lining in the tunnel construction to calculate the minimum separation distance between the tunnel face and the concrete lining at the time of tunnel excavation work and the concrete structure inside it,
터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법에 있어서,In the method of verifying the optimum separation distance between excavation and concrete lining during tunnel construction,
검증을 위한 모형라이닝의 타설은, 영향권 분석을 토대로 산정된 최대 이격거리를 기준(=0m)으로 -400m, -200m, -100m, -50m, 0m, 50m, 100m(터널 막장방향을 -, 갱구방향을 +로 표기) 지점의 터널내 바닥에 제1모형라이닝을 타설하고, 발파진동의 영향을 받지 않는 터널 내부의 임의의 위치에 제2모형라이닝을 타설하고, 터널 외부의 실험실에서 표준 원형몰드를 타설하는 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 제공한다.The casting of model lining for verification is -400m, -200m, -100m, -50m, 0m, 50m, 100m (tunnel face direction-, shaft) based on the maximum separation distance (= 0m) calculated based on the influence zone analysis. Direction is marked with +). First model lining is placed on the floor in the tunnel at the point, second model lining is placed anywhere in the tunnel which is not affected by blasting vibration, and standard round mold in the laboratory outside the tunnel. It provides a method for verifying the optimal separation distance between excavation and concrete lining during the tunnel construction.
터널굴착,콘크리트라이닝,모형라이닝,이격거리Tunnel Excavation, Concrete Training, Model Lining, Spacing
Description
도 1은 본 발명에 의한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 설명하기 위한 공정도.1 is a process chart for explaining the method for verifying the optimum separation distance of the excavation and concrete lining during the tunnel construction according to the present invention.
도 2는 본 발명의 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 설명하기 위하여 터널이 시공되는 것을 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing that the tunnel is constructed in order to explain the method for verifying the optimum separation distance of the excavation and concrete lining during the tunnel construction of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 A-A선 단면도 및 B-B선 단면도.3A and 3B are cross-sectional views taken along line A-A and line B-B of Fig. 2.
도 4는 본 발명을 실시하기 위하여 터널 내부에 모형 라이닝이 타설된 터널 의 사시도.Figure 4 is a perspective view of a tunnel in which the model lining is placed inside the tunnel to implement the present invention.
본 발명은 터널시공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널굴착 작업과 그 내부의 콘크리트 구조물 병행시공시, 터널 막장과 콘크리트라이닝이 시공되는 최소의 이격거리를 산정하기 위한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel construction, and more particularly, in the case of tunnel excavation work and the concrete construction therein, the tunnel construction and the concrete lining of the tunnel construction to calculate the minimum separation distance between the tunnel face and the concrete lining An optimal separation distance verification method is provided.
최근 들어 자연훼손을 최소화 할 수 있는 장대(長大)터널 건설이 증가하고 있는데, 장대터널은 공사기간의 증가로 공사비용이 증대되므로 공사기간을 단축할 수 있는 방안이 절실히 필요하다.In recent years, the construction of pole tunnels that can minimize natural damage is increasing. As the construction cost increases due to the increase in the construction period, there is an urgent need for a method to shorten the construction period.
장대 터널의 시공에 있어서 공사기간에 가장 큰 비중을 차지하는 것이 굴착이며, 굴착완료 후 콘크리트 구조물(콘크리트 라이닝)을 시공하고 있다. 콘크리트 구조물은 터널내부의 전 구간에 대한 굴착이 완료된 후에 시공하는 것이 일반적인 방법인데, 굴착작업과 콘크리트 라이닝 시공작업을 병행한다면 터널의 공사기간을 상당히 단축시킬 수 있는 장점이 있다.In the construction of the long tunnel, excavation is the biggest part of the construction period, and after completion of the excavation, concrete structures (concrete lining) are constructed. Concrete structures are generally constructed after the excavation of the entire section of the tunnel is completed. If the excavation work and the concrete lining work are performed in parallel, the construction period of the tunnel can be considerably shortened.
그러나 암반 굴착작업과 콘크리트 라이닝 시공작업을 병행하여 터널시공을 할 경우에는, 터널 굴착에 따른 발파작업으로부터 발생하는 진동이 타설되는 콘크리트 구조물에 균열을 발생시키거나 강도를 저하시킬 가능성이 있다. 특히 터널 발파와 콘크리트 라이닝 타설시기의 상호관계에 따라서는 양생중인 콘크리트 라이닝에 미세한 균열이 발생하고, 이로 인한 콘크리트 라이닝의 강도가 저하 될 가능성도 있다.However, in the case of tunnel construction in combination with rock excavation work and concrete lining work, there is a possibility that the vibration generated from the blasting work due to the tunnel excavation may cause cracking or deterioration in the cast concrete structure. In particular, depending on the relationship between the tunnel blasting and the concrete lining time, there is a possibility that a fine crack occurs in the curing concrete lining, resulting in a decrease in the strength of the concrete lining.
따라서 이러한 이유와 작업의 편리성 때문에 종래에는 대부분의 경우 콘크리트 라이닝은 터널 전 구간에 대한 굴착작업이 완료된 후에 시공하고 있는데, 상기의 문제점이 해결된다면 굴착과 콘크리트 구조물 시공을 병행함으로써 공사기간을 상당히 단축할 수 있어 공사비를 절감할 수 있게된다.Therefore, because of these reasons and the convenience of work in the past, in most cases, concrete lining is constructed after the excavation work for the entire tunnel is completed. If the above problems are solved, the construction period can be considerably shortened by combining excavation and construction of concrete structures. The construction cost can be reduced.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으 로서, 본 발명의 목적은 터널막장에서의 발파에 의한 굴착과 막장 후방에서의 콘크리트 라이닝 시공을 동시에 수행할 때, 콘크리트 품질에 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 터널 막장과 콘크리트라이닝이 시공되는 최소의 이격거리를 산정하기 위한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to effect the concrete quality when the excavation by blasting at the tunnel curtain and the concrete lining construction at the rear of the curtain curtain at the same time In order to estimate the minimum separation distance between the tunnel face and the concrete lining, to provide the optimal method of verifying the separation distance between the excavation and the concrete lining.
본 발명이 제안하는 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법은,Optimum separation distance verification method of excavation and concrete lining in tunnel construction proposed by the present invention,
터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법에 있어서,In the method of verifying the optimum separation distance between excavation and concrete lining during tunnel construction,
검증을 위한 모형라이닝의 타설은, 영향권 분석을 토대로 산정된 최대 이격거리를 기준(=0m)으로 -400m, -200m, -100m, -50m, 0m, 50m, 100m(터널 막장방향을 -, 갱구방향을 +로 표기) 지점의 터널내 바닥에 제1모형라이닝을 타설하고, 발파진동의 영향을 받지 않는 터널 내부의 임의의 위치에 제2모형라이닝을 타설하고, 터널 외부의 실험실에서 표준 원형몰드를 타설하는 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 제공한다.The casting of model lining for verification is -400m, -200m, -100m, -50m, 0m, 50m, 100m (tunnel face direction-, shaft) based on the maximum separation distance (= 0m) calculated based on the influence zone analysis. Direction is marked with +). First model lining is placed on the floor in the tunnel at the point, second model lining is placed anywhere in the tunnel which is not affected by blasting vibration, and standard round mold in the laboratory outside the tunnel. It provides a method for verifying the optimal separation distance between excavation and concrete lining during the tunnel construction.
상기 발파진동 재하단계에서는 콘크리트 타설 후, 그 조직이 가장 예민한 시간대인 콘크리트 타설 후 3-12시간 사이에 실시하고, 상기 양생 단계에서 제1모형라이닝은 타설된 원위치에서 지속적인 발파진동을 받으며 양생되고, 제2모형라이닝은 발파에 의한 진동의 영향이 없는 터널내 임의의 위치에서 양생된다.In the blasting vibration loading step, after the concrete is poured, the tissue is placed between 3-12 hours after the concrete is placed, which is the most sensitive time zone. The second model lining is cured at any position in the tunnel without the effect of vibration by blasting.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설 명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 의한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2는 본 발명의 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법을 설명하기 위하여 터널이 시공되는 것을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도 및 B-B선 단면도이며, 도 4는 본 발명을 실시하기 위하여 터널 내부에 모형 라이닝이 타설된 사시도를 나타낸다.1 is a process chart for explaining the method of verifying the optimum separation distance of the excavation and concrete lining during the tunnel construction according to the present invention, Figure 2 is to explain the method of verifying the optimum separation distance of the excavation and concrete lining during the tunnel construction of the present invention Figure 3 is a perspective view showing the construction of the tunnel, Figure 3 is a cross-sectional view taken along the line AA and BB of Figure 2, Figure 4 is a perspective view of the model lining is placed inside the tunnel in order to implement the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법은, 통상적인 터널시공이나 장대(長大)터널의 시공시 적용될 수 있으며, 터널굴착시 굴착작업과 콘크리트 구조물 시공작업을 병행할 경우, 일정한 길이의 터널(100)이 굴착되면, 터널의 막장(110)으로부터 굴착된 터널의 후방에서는 라이닝폼(200)을 설치하고 그 외측에 콘크리트 라이닝(210)을 타설하여 양생하는 방법으로 일정구간의 터널 내벽을 형성하게 된다.As shown, the method of verifying the optimum separation distance of the excavation and concrete lining in the tunnel construction of the present invention can be applied during the construction of a conventional tunnel construction or a long tunnel, and the excavation work and the construction of the concrete structure during tunnel excavation In parallel, when the
이와 같이 터널막장(110)에서의 발파에 의한 굴착과 막장 후방에서의 콘크리트 라이닝(210) 시공을 동시에 병행할 때, 완성된 콘크리트 라이닝(210)의 품질에 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 터널 막장(110)과 콘크리트 라이닝(210)이 시공되는 최소의 이격거리(D)를 산정하여 시공하게 되는데, 본 발명에서는 그러한 이격거리를 유지하며 시공작업을 병행할 때, 이격거리가 타당한지 적정 여부를 알 수 있도록 하고 있다.As such, when the excavation due to blasting in the
그러한 것을 위하여 첫 번째 단계로서, 터널굴착에 대한 기존의 자료와 연구사례를 토대로 하여, 해당 터널굴착을 위한 발파시 터널 라이닝 구조물 및 양생 콘 크리트에 영향을 미치지 않는 허용진동 예상 한계치를 미리 설정하는 라이닝 구조물 진동 허용수준 결정단계(S1)를 행한다.As a first step for this purpose, based on the existing data and case studies on tunnel excavation, lining to predetermin the permissible vibration limit for tunnel lining structure and curing concrete during blasting for the tunnel excavation. The structure vibration tolerance level determination step (S1) is performed.
이러한 과정이 완료되면, 해당 터널(100)의 굴착을 시작하면서 터널 막장(100)에서 발파 때마다 발생되는 진동범위 등을 계측하는 현장계측 및 계측자료획득 단계(S2)를 행하여 필요한 기초 데이터를 얻는다.When this process is completed, start the excavation of the
그리고 획득된 계측자료를 회귀분석 하여 진동전파가 예상되는 진동 전파식(예측식)을 도출하는 계측자료처리 및 진동 전파식 도출단계(S3)를 갖는다.And it has a measurement data processing and vibration propagation derivation step (S3) to derive the vibration propagation formula (prediction) in which vibration propagation is expected by regression analysis of the obtained measurement data.
상기 공정이 완료되면 도출된 진동 전파식을 이용하여 진동의 허용수준을 만족시킬 수 있는 콘크리트 라이닝 타설지점 까지의 최대 이격거리(안전거리) 및 이 이격거리에 대한 최대 지발당 장약량 조건 등을 산정하는 영향권 분석 단계(S4)를 수행한다.When the above process is completed, the maximum separation distance (safety distance) to the concrete lining placement point that can satisfy the allowable level of vibration using the derived vibration propagation equation and the maximum loading capacity condition for this separation distance are calculated. Perform the sphere of influence analysis (S4).
그 다음 상기 영향권 분석 단계에서 분석된 자료를 토대로 하여, 도 4에서와 같이 굴착된 터널(100)의 막장(110)으로부터 후방으로 각각 다른 거리를 유지하면서 검증을 위하여 콘크리트로 타설되는 복수의 모형라이닝(300)과 표준 원형몰드(미도시)를 타설하는 단계(S5)를 갖는다.Then, based on the data analyzed in the impact zone analysis step, a plurality of model lining cast in concrete for verification while maintaining a different distance to the rear of the
상기 모형라이닝(300)은 제1모형 라이닝(310)과 제2모형 라이닝(320)으로 이루어지며, 제1모형라이닝(310)은 상기 영향권 분석단계(S4)를 토대로 산정된 최대 이격거리를 기준(=0m)으로 -400m, -200m, -100m, -50m, 0m, 50m, 100m(터널 막장방향을 -, 갱구방향을 +로 표기) 지점의 터널(100)내 바닥에 300×100×30cm(L×W××H)의 크기로 콘크리트를 각각 타설하여 형성하고, 제2모형라이닝(320)은 발파진 동의 영향을 받지 않는 터널(100) 내부의 임의의 위치에 50×40×30cm(L×W×H)의 크기로 콘크리트를 타설하여 형성할 수 있다.The
상기 제1모형라이닝(310)과 제2모형라이닝(320) 및 표준 원형몰드는 동일한 콘크리트를 이용하여 타설하게 되며, 제1모형라이닝(310)의 주변에는 터널막장(110)에서 발파시 전달되는 진동을 측정하는 진동계측기(400)가 설치되며, 그 외측으로는 모형라이닝(310)에 물이 침투되는 것을 방지하기 위하여 수로(500)가 형성될 수 있다.The
이와 같이 모형라이닝(300) 및 표준 원형몰드 타설단계(S5)가 완료되면, 타설된 콘크리트가 가장 예민한 시간대(타설 후 3-12시간 이내)에 막장(110)에서 발파를 행하여 제1모형라이닝(310)에 발파진동을 재하한 후, 모형라이닝(300) 및 표준 원형몰드를 소정의 기간동안 양생하는 발파진동 재하 및 양생단계(S6)를 행한다.When the
이 단계에서는 제1모형라이닝(310) 및 제2모형 라이닝(320) 그리고 표준 원형몰드는 각각 다른 조건에서 소정의 기간동안 양생되는데, 제1모형라이닝(310)은 타설된 원위치에서 그대로 방치하여 터널의 굴착시 발파되는 진동의 영향을 지속적으로 받으면서 소정의 기간동안 양생하고, 제2모형라이닝(320)은 발파진동의 영향이 없는 터널 내부의 임의의 위치에서 양생하고, 표준 원형몰드는 실험실 수조 내에서 수중양생을 실시하는 방법으로 양생한다. 이와 같은 양생기간은 콘크리트 설계허용 강도를 시험하기 위한 기준인 28일 동안 양생한다.In this step, the
상기와 같이 제1,2모형라이닝(310)(320) 및 표준 원형몰드가 소정의 기간동 안 각각 다른 조건하에서 양생되면, 이들 부재들을 일정한 크기로 코어를 각각 채취하여 각각의 강도를 측정하는 단계(S7)를 행하여 각각의 강도를 측정한다.As described above, when the first and
이와 같이 각각의 다른 조건과 다른 위치에서 양생된 제1,2모형라이닝(310)(320)들과 표준 원형몰드 강도 측정값은 각각 모두 다르게 나타나는데, 이들 측정값들과 표준 원형몰드 측정값이 설계허용강도를 만족하는지 확인하고, 제1,제2모형 라이닝(310)(320)들이 상기 영향권 분석 단계(S4)에서 측정된 이격거리에 대한 타당성을 비교 및 평가하는 단계(S8)를 행하면 터널굴착시 터널막장(110)과 콘크리트 라이닝(210)들 사이의 최적 이격거리가 검증된다.As such, the first and
이렇게 검증된 데이터를 분석하여 막장(110)과 콘크리트 라이닝(210)들 사이의 최적 이격거리(안전거리)를 적절하게 유지하면서 터널시공을 하면 되는데, 이러한 검증은 터널(100)이 소정의 길이만큼 굴진 될 때마다 상기와 같은 과정을 연속적으로 수행하면서 터널의 막장굴착작업과 콘크리트 라이닝 시공작업을 병행하면 된다.By analyzing the verified data, the tunnel construction may be performed while maintaining the optimum separation distance (safety distance) between the
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터널시공시 굴착과 콘크리트 라이닝의 최적 이격거리 검증방법은, 터널막장에서의 발파에 의한 굴착과 막장 후방에서의 콘크리트 라이닝 시공을 동시에 수행할 때, 콘크리트 라이닝의 콘크리트 품질에 영향을 미치지 않는 최소의 간격을 알 수 있으므로, 굴착작업과 콘크리트구조물 시공작업을 안전하게 병행할 수 있다.As described above, the method for verifying the optimum separation distance between the excavation and the concrete lining in the tunnel construction according to the present invention, when the excavation due to blasting at the tunnel curtain and the concrete lining construction at the rear of the curtain curtain, are performed, the concrete quality of the concrete lining Since the minimum spacing does not affect the construction, it is possible to safely combine the excavation work and the construction work of the concrete structure.
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