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1. 터널 라이닝의 기능
숏크리트에 균열이 발생되고 롯볼트에 큰 축력이 작용되어 응력 저항부에 크리프가 발생되어 지반응력이 콘크맅 라이닝에 전달되는 경우를 고려합니다. 주지보공에서 변위가 수렴되어야 하나 공사촉진을 위해 콘크리트 라이닝을 변위 수렴전에 시공하는 경우 지반압을 지탱하는 구조체로 설계합니다. 토피가 얇은 토사지반에서 터널굴착은 주변환경에서 영향을 받으므로 상재하중에 따라 역학적 검토를 하고 장차 토피 경감이 예상되는 경우도 고려합니다. 지하터널 시공후 주변 환경조건에 의해 배수가 불가능해질 경우 정수압을 고려해 설계합니다. 비배수 터널에서 방수쉬트를 사용해 완전 방수를 실시할때 콘크리트 라이닝에 수압이 작용하기에 수압을 고려해 설계합니다.
2. 터널 라이닝 두께
이반적으로 2차로 이하 도로터널의 무근콘크리트 라이닝 두께는 30cm를 표준으로 합니다. 단면형상, 담녀적, 지반 조건 등 현장여건에 따라서 증감을 시킵니다. 연약지반에서 인장강도가 작은 무근콘크리트 라이닝 두께를 증가시켜 휨파괴를 방지하기는 한계가 있기에 철근 콘크리트로 바꾸어 휨강도를 증가시킵니다. 도로터널의 지하환기소, 집진기실, 피난갱, 피난연락갱, 전기실 등은 보통터널에 비해 기능이 다르므로 양호한 암질(RMR 61이상)이면서 지하수가 거의 없으면 코느킬트 라이닝을 생략하거나 두께를 축소시킵니다.
3. 터널 라이닝 신축이음
터널 콘크리트 라이닝의 시공이음은 도로터널의 경우 9m 간격이일반적입니다. 지하철 고속철도에 공사기간, 경제성 등을 고려해 12m간격으로 설치합니다. 외기 온도 양향을 많이 받는 갱구부와 외부 접속부의 경우 온도변화에 의한 균열발생 방지를 위해 설치하는 신축이음은 터널 입출구 50m구간에는 25m이하 간격, 내부에는 25~60m 간격으로 설치합니다.
4. 터널 라이닝 최적화 방안 검토
터널 라이닝 주재료인 콘크리트 및 철근의 고강도 재료 적용을 통해 철근량 및 라이닝 두께 축소로 설계를 최적화합니다. 최적화방안을 검토하기 위해서는 라이닝 재료 강도를 상향시킵니다. 콘크리트의 경우 24Mpa 에서 27Mpa로 철근은 300MPpa 에서 400Mpa로 상향시킵니다. 강도상향에 따라 라이닝 두께를 최적화하는데 허용응력을 상향시킵니다. 콘크리트 두께는 30cm에 강도 24Mpa의 안전율(허용/발생응력)이 1.99인 반면 두께 25cm에 강도 27Mpa일경울 안전율이 1.93으로 안전율이 올라감을 확인할수 있습니다. 라이닝 두께 최적화에 따라서 공사비를 검토하여 최종 적합하다고 판산시 적용합니다.
5. 터널 라이닝 시공 계획서
1) 강재거푸집 제작 : 라이닝 거푸집 설계도를 작성하고 이에 따라서 공장제작을 합니다. 주구조물을 가공하고 철판 및 보조구조물을 가공하여 제작합니다. 강재 거푸집은 도면의 규격에 의거해 단면이 나오도록 제작하며, 콘크리트 타설시 하중을 충분히 견딜수 있는 구조로써 제작전 도면 및 구조검토서 제출후 제작을 원칙으로 합니다. 강재 거푸집의 길이는 당 공사의 경우는 10.2m로 제작하며 0.2m 시공이음 겹침을 합니다. 주 골재는 공장 제작을 하여 현장에 투입하고 현장에서 조립합니다. 샌딩작업을 통해 거푸집 표면에 발생한 녹을 제거합니다. 터널갱문타설시 발생한 콘볼트구멍을 내벽족은 동일한 두께의 8mm 철판으로 용접하여 마감하고 외벽쪽은 채움재를 도포하여 콘볼트 구멍을 채움합니다. 콘볼트구멍 채움완료후 강재거푸집면을 그라인딩하여 강재폼에 요철이 발생하지 않도록 합니다. 그라인딩 완료후 도장을 하고 리바폼을 도포해 강재폼의 외부면정리를 완료합니다. 제작 완료후 거푸집 단면 검측을 득한후 시공합니다.
2) 거푸집 이동 및 설치 : 라이닝작업은 시점부에서 종점부 방향으로 진행합니다. 강재 거푸집의이동은 견고한 지반에 받임목제를 40cm 간격으로 도로구배와 일치되도록 설치하고 그위에 레일을 설치해 유압식 잭으로 이동합니다., 거푸집의 이동시 전도가 되지 않도록 천천히 이동하고 이동시 협착사고가 일어나지 않도록 주의해 신호수를 배치한후 이동합니다. 거푸집 설치시 터널 중심선 및 레벨을 정확히 맞추어 설치합니다. 설치후 감독관의 검측을 득한후 시공합니다. 거푸집 설치전 거푸집 표면의 이물질을 면포 및 굵은 로프를 이용해 완전히 제거하고 PC30 박리제 제품을 고압식 펌프를 사용하여 3회 적당량 살표합니다. 철근구간은 철근에 박리제가 묻지 않도록 셋팅전에 박리제를 도포합니다. 거푸집 설치는 틈이 발생하여 콘크리트가 새어 나오지 않도록 견고히 설치하고 마감벽(단부)은 거푸집 및 단목으로 확실하게 막고 작은 틈은 부직포를 준비해 몰탈이 새어 나오는것을 방지합니다. 콘크리트 채움을 확인하고 공기압에 의한 공극발생을 막기위해 공기 배출구 역할을 하며 타설후 공극 발생시 시멘트 밀크 그라우팅을 할수 있도록 배면 그라우팅 몰드를 설치합니다. 강재 거푸집은 약 10~15회 사용후 샌딩하여 콘크리트 면이 깨끗이 나오도록 관리합니다.
3) 라이닝 신축이음 설치 : 시공전 신축이음 및 수축이음의 위치도를 작성해 제출하고 승인을 득한후 시공합니다. 일반적인경우 거푸집 3스팬마다 설치합니다.
4) 라이닝 콘크리트 타설 : 라이닝 콘크리트 타설은 강재 거푸집에 편압이 걸리지 않도록 좌우 대칭이 되도록 타설 높이를 조정해 타설합니다. 바닥면은 충분한 지지력을 확보하도록 조치한후 타설합니다. 터널 천단부에서 숏크리트 라이닝과 콘크리트 라인이 사이에 공극이 발생하지 않도록 충분한 주입을 합니다. 타설시 재료분리 현상을 방지하기위해 Y관을 이용해 측벽확인창으로 1차 타설한하 상부 투입구로 타설합니다. 강재 거푸집의 탈형 시기는 콘크리트 라이닝에 균열이 발생하지 않도록 콘크리트 강도가 30kg/cm2이상이 확보된후 탈형하는 것을 표준으로 합니다. 거푸집을 탈형한후 살수 대차를 이용해 습윤상태에서의 양생이 되도록 주기적으로 살수를 시행합니다. 콘크리트 타설전 거푸집의 청소상태 및 바닥의 이물질의 제거가 잘 되었는가 확인합니다. 시공이음부의 단부 처리는 견고히 합니다.