1. 계측 개요
- 목적터널은 굴착으로 인한 지반 및 지보재의 변형을 측정 → 터널 안정성과 주변 영향성을 검증하는 계측(KDS 4.1.5). 지표 및 지중침하, 내공변위, 천단침하, 지중변위, 록볼트 축력, 숏크리트 응력, 막장전방 선행변위가 주요 항목
- 적용 범위건설중 계측(시공 단계 통합)은 준공 · 운영기와 구분 → 굴착 · 지보 · 라이닝 단계별 측점 · 보고 · 운행철도 상부 보호를 통합 관리
- 주요 구성NATM 터널에서는 계측 결과로 지보 패턴과 굴착 방법을 조정하는 관찰시공 중요 내공변위계(상부 아치 전단면 프로파일), 천단침하 측점(자동광파기 · 수준), 지중변위계, 지중경사계, 록볼트 · 숏크리트 계측을 동일 단면에서 통합. 계측값은 막장거리와 함께 해석
- 운영 포인트운영기 · 유지관리계측: 건설중(IMG-111)과 구분. Shield · TBM 관리기준 · 경보 → 근거 기준 [C] 연구보고서 · KDS 27 50 10
- 확인 사항KDS 선택 항목(지반 수평변위 · 시설물 경사 · 발파진동 · 소음)은 발파진동 · 영향권 리프와 영향권 지중경사계 · 구조물경사계 · 진동계 항목에서 다룸. 소음은 진동 · 민원 기준과 현장 측정으로 관리
2. 주요 계측 항목
- 내공변위내공변위계로 전단면 프로파일 · 단면 변형 확인
- 천단침하천단침하 측점(프리즘)과 자동광파기로 천단 연직 침하를 측정 · 지표침하와 비교
- 지표 · 지중지표 및 지중침하로 상부 관리대상물 영향 검토
- 지중변위지중변위계(굴착면 주변) · 지중경사계(영향권)로 주변 지반 거동을 파악
- 지보재록볼트 축력계 · 숏크리트 · 강지보 응력계로 지보 효과를 평가
3. 대표 단면·원리
- 측정 대상터널 계측은 굴착 직후 급속 변위 후 시간에 따른 변위 안정화(계측값 수렴)를 기본 가정으로 막장거리가 멀어진 후에도 변위가 지속 증가하면 지보 부족 · 지반 불량 · 지하수 영향 검토 내공변위 · 천단침하 · 지중변위 · 록볼트 · 숏크리트는 동일 단면 종합 해석이 원칙
4. 설치·운영
- 계측관리계획서 기준: 천단 · 변곡 · 막장 · 지표 대표 단면 선정
- 내공변위 · 천단침하 측점을 동일 단면에 배치(축방향 0~20 m, 민감 구간 10 m)
- 실링 숏크리트 후 천단 측점 · 내공변위계를 설치 · 다음 굴착 전 초기치 확정
- 지중변위계를 굴착면 주변 동일 단면에 설치
- 지표 및 지중침하 · 영향권 지중경사계 · 막장전방 선행변위계를 보완 배치
- 막장거리 · 변위속도에 따른 계측 빈도를 KCS 표 3.5-1 기준 운영
- 원격계측시스템으로 고빈도 구간을 자동화
- 굴착 착공: 지표 · 지중침하, 영향권, 초기치 · 관리대상물 사전조사
- 상부 굴착: 천단침하, 내공변위, 변위 안정화 · 수렴 추세
- 지보재 설치: 록볼트 축력, 숏크리트 · 강지보 응력, 지보 효과 · 프리로드 확인
- 막장 접근: 지중변위, 막장전방 선행변위, 변위속도 · 보강 · 공법 조정
- 발파 구간: 진동계, PPV · 영향권 기준 · 발파 영향권
- 굴착 완료: 전 항목, 수렴 여부 · 후속 모니터링 계획
5. 해석·관리
| 항목 | 계측기 | 해석 시 유의점 |
|---|---|---|
| 천단침하 | 천단 측점, 자동광파기 | 지표침하 비교 · 변위 안정화 |
| 내공변위 | 내공변위계 | 상부 아치 · 동일 단면 · ΔX · ΔY 프로파일 |
| 지중변위 | 지중변위계 | 굴착면 주변 반경방향 |
| 록볼트 축력 | 록볼트 축력계 | 지보 패턴 · 동일 단면 |
| 강지보 응력 | 변형률계, 축력계 | 스틸 세트 부담 |
| 막장 전방 | 선행변위계 | 전방 지반 · 불량구간 |
| 영향권 수평변위 | 지중경사계 | 지반수평변위 프로파일 |
| 시설물 경사 | 구조물경사계 | 관리대상물 기울기 |
| 발파진동 | 진동계 | PPV · 기준 초과 시 공법 조정 |
| 소음 | 진동계 · 민원 측정 | 환경 · 인체 기준 |
- 터널 관리기준은 설계예상변위 · 최대허용변위 , 지반등급, 굴착 방법, 상부 관리대상물 민감도 기준 설정 변위 수렴 여부 (계측값 안정화)가 안정성 판단의 핵심이며, 지속 증가 추세는 지보 보강 · 굴착 방법 조정 검토 내공변위 · 천단침하 정밀도는 KCS 기준 ±1 mm
- KCS: 현장 계측책임자 · 계측관리계획서 · 측정 · 보고 · 기준 초과 대응
자주 묻는 질문
변위 수렴이 중요한 이유는?
계측값이 시간 기준 안정화되면 지반 · 지보재가 안정 상태로 수렴 중임을 의미. 지속 증가 시 지보 보강이나 굴착 방법 조정 필요
NATM에서 계측 결과는 어떻게 활용하나요?
천단침하 · 내공변위 추세를 보고 숏크리트 두께, 록볼트 간격 · 길이, 다음 굴착 진행 여부를 결정 관찰시공의 핵심 입력 자료
KDS 선택 항목(발파진동 · 소음 등)은 어디서 보나요?
발파진동 · 영향권 리프와 지중경사계(지반 수평변위), 구조물경사계(시설물 경사), 진동계(PPV · 동적 응답) 항목을 참고 소음은 진동 · 민원 기준과 현장 측정으로 관리
천단침하와 내공변위를 왜 같은 단면에 두나요?
KCS 3.5.3 기준 천단 연직 침하와 단면 변형을 동일 단면 · 시간축에서 비교해 지보 패턴 · 굴착 속도를 판단