건설시공학 7-8장

문서 내 토픽

• 1. 숏크리트(Shotcrete)

  숏크리트의 특징으로는 광범위한 토질에 적용할 수 있고, 거푸집이 필요 없어 급속 시공이 가능하며, 소규모 기계로 시공할 수 있다. 하지만 시공 중 분진 발생이 많고 용수가 많은 곳의 시공이 곤란하다. 숏크리트의 내공 변위 측정은 천단 침하 측정기(Crown Levelmeter)를 사용하여 수준 측량으로 실시한다. 건식 및 습식 숏크리트의 특성으로는 작은 기계 시공 및 이동이 용이하고, 밀도가 낮으며, 작은 W/C 비로 시공할 수 있다. 하지만 수밀성이 낮고, 숙련된 Nozzleman이 필요하며, 분진이 많고 표면이 거칠며, 건조 수축 균열이 발생할 수 있다.

• 2. 터널 여굴(Over break)

  터널의 여굴은 장약의 과다, 전색(stemming) 불량, 발파 천공 및 보조공법 천공 시 불가제한 천공 각도 등으로 인해 발생한다. 여굴의 문제점은 공사비 증가와 공기 지연, 원지반 손상 우려가 있다. 여굴 저감 대책으로는 전기 발파, Bench cut 발파, 심빼기 발파, Control Blasting 방법, supex-scut 등 최신 공법 사용, 천공 및 발파 시 Decoupling 효과 고려, pay line 설계 계산 등이 있다.

• 3. 터널 지하수 대책

  터널 시공 시 지하수 유량이 많은 경우 공사 환경이 불량해지고 시공성이 저하되며 지반 약화, 천단 붕괴, 기계 침하 등 안전성에 큰 영향을 미친다. 이에 대한 대책으로는 물빼기 갱도, 물빼내기공, Deep Well, Well point, 약액 주입공법, 압기공법, 동결공법 등이 있다.

• 4. NATM 계측 관리

  NATM 터널에서는 원지반과 지보공의 거동 및 응력 분배와 평형 상태를 계측을 통해 파악함으로써 최적의 터널 구조물을 시공할 수 있다. 계측에는 일상의 시공 관리상 반드시 실시해야 하는 계측 A와 원지반 조건에 따라 추가로 선정하는 계측 B가 있다.

• 5. 터널 삼각지보(lattice girder)

  터널의 단면 굴착 시 굴착 단면의 변위를 방지하고 숏크리트가 경화될 때까지의 임시 보강 재료로 강지보공을 사용한다. 삼각지보는 터널 굴착 작업장의 초기 안정을 위한 지보이며, 다음 단계 굴착이나 숏크리트 시공 시의 주행 역할, 숏크리트 라이닝의 보강과 하중 분산, 터널 내공 확인 및 발파 천공의 Guide 역할을 한다.

• 6. R.B.M (Raise Boring Machine) 공법

  R.B.M 공법은 기계실에 R.B.M을 안착시켜 소구경의 Tri-cone Bit로 굴착하면서 드릴 파이프를 교체 연결하여 유도공을 관통시킨 후 상부로 Reamer Head를 끌어 올리면서 수직 및 사갱을 대구경으로 확공하는 공법이다. 여굴 및 이완대 발생이 없고 용수 발생 시에도 작업이 가능하며 안전사고 배제와 환기가 불필요한 장점이 있다.

• 7. 교량 받침

  교량의 받침은 상부 구조에서 전달되는 하중을 하부 구조에 전달하는 장치이다. 고정 받침은 거더의 신축을 구속하고 회전은 구속하지 않으며, 가동 받침은 거더의 변형에 의한 회전 외에 온도 변화, 콘크리트의 크리프, 건조 수축 등에 의한 수평 방향의 신축을 원활하게 할 수 있는 기능을 갖추고 있다.

• 8. PC강재의 릴렉세이션(Relexation)

  PC강재를 긴장하여 응력이 도입된 후 시간 경과에 따라 인장 응력이 감소하는 현상을 강재의 Relexation이라고 한다. PC부재에서는 도입된 Prestress력이 시간과 더불어 감소하기 때문에 Creep보다는 Relexation으로 취급하는 것이 타당하다. Relexation은 Prestress 손실에 의한 구조물의 변형, 부재의 균열 발생, 내구성 저하, 수밀성 저하, 구조물의 처짐 발생 등 사용성 및 안전성 저하로 나타난다.

• 9. 신축이음장치(expension joint)

  교량 슬래브는 온도 변화에 따라 신축량이 생기게 되므로, 이를 흡수할 수 있도록 설계·시공하는 것이 신축이음장치이다. 신축이음 장치 시공 시 온도에 의한 보정 신축량, 콘크리트의 크리프, 건조 수축, 하중에 의거 거더 단부의 변위 등을 고려하여 신축이음판을 부설해야 한다.

• 10. 응력부식(stress corrosion)

  응력부식이란 Prestress Concrete에서 높은 응력을 받는 PS강재가 급속하게 녹스는 경우나, 표면에 녹이 보이지 않더라도 조직이 취약해지는 현상을 말한다. 응력부식은 용접 후 잔류 응력, Prestress 도입 시, 강구조물의 취약 부재 등에서 발생한다. 방지 대책으로는 Grouting, 에폭시 도장, 잔류 응력 제거 등이 있다.

• 11. 교량 받침 비교

  교량의 받침은 상부 구조에서 전달되는 하중을 하부 구조에 전달하는 장치이다. Pot Bearing은 마찰계수가 작고 회전이 자유로우며, 탄성고무 받침은 회전 자유도가 제한적이지만 경제성이 좋고 시공성이 우수하다.

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• 1. 숏크리트(Shotcrete)

  숏크리트는 터널 및 지하 구조물 시공에 있어 매우 중요한 공법입니다. 숏크리트는 신속한 강도 발현과 우수한 부착력으로 인해 터널 지보재로 널리 사용되고 있습니다. 숏크리트의 주요 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 숏크리트는 터널 굴착 직후 신속하게 적용되어 지반 안정화에 기여합니다. 둘째, 숏크리트는 터널 내부 공간을 최대한 확보할 수 있어 경제적입니다. 셋째, 숏크리트는 터널 지보재로 사용되어 터널 붕괴 위험을 낮출 수 있습니다. 그러나 숏크리트 시공 시 재료 배합, 시공 방법, 양생 관리 등 다양한 요인을 고려해야 하며, 이를 위해서는 숙련된 기술자와 엄격한 품질 관리가 필요합니다.

• 2. 터널 여굴(Over break)

  터널 여굴은 터널 굴착 과정에서 설계된 단면보다 과도하게 굴착되는 현상을 말합니다. 터널 여굴은 다음과 같은 문제를 야기할 수 있습니다. 첫째, 터널 단면 축소로 인한 구조적 안정성 저하, 둘째, 추가적인 지보재 설치 및 보강 공사로 인한 공사비 증가, 셋째, 터널 내부 공간 축소로 인한 운영상의 불편함 등입니다. 따라서 터널 여굴을 최소화하기 위해서는 지반 조건 분석, 적절한 굴착 방법 선정, 숙련된 시공 기술자 투입, 엄격한 품질 관리 등이 필요합니다. 또한 터널 여굴이 발생할 경우 신속한 보강 조치를 통해 터널 안전성을 확보해야 합니다.

• 3. 터널 지하수 대책

  터널 시공 시 지하수 유입은 매우 중요한 문제입니다. 지하수 유입은 터널 붕괴, 지반 침하, 콘크리트 구조물 손상 등 다양한 문제를 야기할 수 있기 때문입니다. 따라서 터널 지하수 대책은 매우 중요합니다. 터널 지하수 대책으로는 차수 그라우팅, 배수 시설 설치, 차수벽 설치 등이 있습니다. 차수 그라우팅은 지반 내 균열이나 공극을 메워 지하수 유입을 차단하는 방법이며, 배수 시설 설치는 터널 내부로 유입된 지하수를 신속히 배출하는 방법입니다. 또한 차수벽 설치는 터널 주변 지반을 차수하여 지하수 유입을 막는 방법입니다. 이러한 대책들은 터널 시공 단계부터 면밀히 검토되어야 하며, 시공 중에도 지속적인 모니터링과 보완이 필요합니다.

• 4. NATM 계측 관리

  NATM(New Austrian Tunneling Method)은 터널 시공 시 지반 거동을 계측하고 이를 바탕으로 최적의 지보 패턴을 선정하는 방식입니다. NATM 계측 관리의 핵심은 터널 굴착 과정에서 지반 변형, 지보재 응력, 지하수 유출량 등을 실시간으로 계측하고 이를 분석하여 적절한 지보 대책을 수립하는 것입니다. 이를 통해 터널 안전성을 확보하고 공사비를 절감할 수 있습니다. 그러나 NATM 계측 관리를 위해서는 숙련된 계측 기술자, 신뢰성 있는 계측 장비, 체계적인 데이터 분석 등이 필요합니다. 또한 계측 결과에 대한 신속한 대응과 지속적인 모니터링이 중요합니다. 따라서 NATM 계측 관리를 위해서는 기술적 역량과 체계적인 관리 시스템이 필수적입니다.

• 5. 터널 삼각지보(lattice girder)

  터널 삼각지보(lattice girder)는 터널 지보재로 널리 사용되는 공법입니다. 삼각지보는 강재 격자 구조로 이루어져 있어 터널 굴착 후 신속한 설치가 가능하고, 터널 단면 축소를 최소화할 수 있습니다. 또한 삼각지보는 터널 내부 공간을 최대한 확보할 수 있어 경제적이며, 터널 붕괴 위험을 낮출 수 있습니다. 그러나 삼각지보 설치 시 지반 조건, 터널 형상, 하중 조건 등을 면밀히 검토해야 하며, 숙련된 시공 기술이 필요합니다. 또한 삼각지보 설치 후에도 지속적인 모니터링과 보강이 필요합니다. 따라서 터널 삼각지보 공법은 기술적 역량과 체계적인 관리가 뒷받침되어야 효과적으로 활용될 수 있습니다.

• 6. R.B.M (Raise Boring Machine) 공법

  R.B.M(Raise Boring Machine) 공법은 수직 터널 굴착에 사용되는 기계화 공법입니다. R.B.M 공법은 기존 수직 터널 굴착 방식에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다. 첫째, 기계화 시공으로 인해 작업 효율이 높고 공기가 단축됩니다. 둘째, 터널 굴착 과정에서 발생하는 소음, 진동, 분진 등이 적어 환경 영향이 작습니다. 셋째, 터널 단면 축소가 최소화되어 공간 활용도가 높습니다. 그러나 R.B.M 공법은 초기 투자비가 높고, 지반 조건에 따라 적용성이 제한될 수 있습니다. 따라서 R.B.M 공법 적용 시 지반 조사, 장비 선정, 시공 계획 등을 면밀히 검토해야 하며, 숙련된 기술자의 투입이 필요합니다. 또한 R.B.M 공법은 안전성 확보를 위한 체계적인 관리 시스템이 요구됩니다.

• 7. 교량 받침

  교량 받침은 교량 상부구조와 하부구조를 연결하는 중요한 부재입니다. 교량 받침은 상부구조의 하중을 하부구조로 전달하고, 온도 변화나 지반 변형에 따른 상부구조의 변위를 수용하는 역할을 합니다. 교량 받침 선정 시 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 교량 형식, 지간, 하중 조건 등 구조적 특성을 고려해야 합니다. 둘째, 내구성, 내화학성, 내마모성 등 재료 특성을 고려해야 합니다. 셋째, 유지보수 및 교체의 용이성을 고려해야 합니다. 넷째, 경제성과 시공성도 중요한 요소입니다. 따라서 교량 받침 선정 시 다양한 요인을 종합적으로 검토하여 최적의 받침을 선정해야 합니다.

• 8. PC강재의 릴렉세이션(Relexation)

  PC(Prestressed Concrete) 강재의 릴렉세이션은 시간에 따른 강재의 응력 감소 현상을 말합니다. PC 강재의 릴렉세이션은 PC 구조물의 장기 거동에 중요한 영향을 미치므로 설계 및 시공 시 고려되어야 합니다. PC 강재의 릴렉세이션은 강재의 재질, 응력 수준, 온도, 습도 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 따라서 PC 구조물 설계 시 릴렉세이션 특성을 정확히 예측하고 이를 반영해야 합니다. 또한 시공 중에도 PC 강재의 응력 변화를 지속적으로 모니터링하여 필요시 보강 조치를 취해야 합니다. 이를 통해 PC 구조물의 장기 안전성과 내구성을 확보할 수 있습니다.

• 9. 신축이음장치(expension joint)

  신축이음장치는 교량이나 건축물의 온도 변화, 지반 변형 등에 따른 구조물의 변형을 수용하는 중요한 부재입니다. 신축이음장치는 구조물의 안전성과 내구성 확보를 위해 적절히 선정되고 관리되어야 합니다. 신축이음장치 선정 시 고려해야 할 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 구조물의 변형 특성, 하중 조건, 환경 조건 등을 면밀히 검토해야 합니다. 둘째, 내구성, 내마모성, 내화학성 등 재료 특성을 고려해야 합니다. 셋째, 유지보수 및 교체의 용이성도 중요한 요소입니다. 또한 신축이음장치 설치 후에도 정기적인 점검과 보수가 필요합니다. 이를 통해 신축이음장치의 성능을 지속적으로 유지할 수 있습니다. 따라서 신축이음장치 관리를 위해서는 체계적인 점검 및 보수 체계가 필요합니다.

• 10. 응력부식(stress corrosion)

  응력부식은 금속 재료에 작용하는 응력과 부식 환경의 상호작용으로 인해 발생하는 부식 현상입니다. 응력부식은 금속 구조물의 안전성과 내구성에 심각한 영향을 미칠 수 있어 주의가 필요합니다. 응력부식 발생 요인으로는 높은 인장 응력, 부식성 환경, 금속 재료의 취성 등이 있습니다. 따라서 응력부식 방지를 위해서는 다음과 같은 대책이 필요합니다. 첫째, 구조물 설계 시 응력 집중 부위를 최소화하고 적절한 응력 수준을 유지해야 합니다. 둘째, 부식 환경을 개선하고 금속 재료의 내식성을 높여야 합니다. 셋째, 정기적인 점검과 보수를 통해 응력부식 발생을 사전에 예방해야 합니다. 또한 응력부식이 발생한 경우 신속한 보수 조치가 필요합니다. 이를 통해 금속 구조물의 안전성과 내구성을 확보할 수 있습니다.

• 11. 교량 받침 비교

  교량 받침은 교량 상부구조와 하부구조를 연결하는 중요한 부재로, 교량 받침 선정은 교량 설계 및 시공에 있어 핵심적인 요소입니다. 교량 받침 유형에는 고정받침, 이동받침, 신축받침 등이 있으며, 각 받침 유형은 장단점이 있습니다. 고정받침은 단순하고 경제적이지만 온도 변화에 취약합니다. 이동받침은 온도 변화에 대응할 수 있지만 유지보수가 필요합니다. 신축받침은 온도 변화와 지반 변형에 대응할 수 있지만 초기 투자비가