여굴규모에 따른 터널 콘크리트라이닝거동특성 연구

Abstract

터널에서 설계 및 시공상의 문제로 인해 콘크리트라이닝에 균열이 발생되는 경우 누수뿐만 아니라 터널 자체의 내구성 저하를 초래하여 구조적인 안정성에도 영향을 주게 된다. 또한, 콘크리트라이닝의 균열은 유지관리비용의 증가와 유지보수시 차량 운행의 제한 등 사회적 비용부담을 증가시키게 된다. 따라서 콘크리트라이닝의 균열 발생을 저감할 수 있는 대책이 요구되고 있는 실정이다.

본 논문에서는 콘크리트라이닝의 균열발생 매커니즘과 특성을 파악하고 콘크리트라이닝의 실제 시공현황 분석을 통하여 콘크리트라이닝에 균열을 발생시키는 주요 원인이 터널 시공과정에서 불가피하게 발생하는 여굴로 인한 것임을 알수 있었다. 그리고, 여굴 발생위치와 규모별 구조해석과 수화열 해석을 수행하여 여굴이 콘크리트라이닝에 균열을 초래하는 원인을 규명하고 균열제어를 위한 효과적인 여굴채움 방안을 제안하였다. 연구결과, 여굴을 숏크리트로만 채우는 경우 공사비용의 증가를 초래하는 반면 콘크리트로만 채우는 경우 콘크리트라이닝의 두께증가로 인해 국부적인 응력증가 또는 수화열에 의한 균열을 초래하므로 여굴의 발생위치 및 규모에 따라 여굴 채움을 달리 적용하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 천장부와 어깨부에 여굴이 발생하는 경우 여굴 크기 10cm 까지는 콘크리트로, 10cm를 초과하는 경우에는 10cm 초과부분을 숏크리트로 여굴 채움을 하여야 콘크리트라이닝의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한, 측벽부에 여굴이 발생하는 경우 여굴 크기가 20cm를 초과하여 콘크리트라이닝의 두께가 50cm 이상이 된다면 수화열에 의한 균열발생이 예상되므로 20cm 초과부분은 숏크리트로 여굴 채움을 우선 시행한 후 콘크리트라이닝을 시공하여야 균열발생을 효과적으로 예방할 수 있는 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 터널 시공현장에서 불가피하게 발생하는 여굴에 대한 대책 수립에 반영할 경우 콘크리트라이닝의 균열발생 저감에 효과적일 것으로 판단된다.