< Previous78 자연,터널그리고 지하공간기술기사 5재래식 터널의 콘크리트라이닝 개량방안LC 터널중심선3.6005155501503.600560 5501500.25 + 2@3.60 + 0.25 = 7.70M<그림 9> 경주터널 내부 콘크리트 보강(정밀안전진단보고서, 2010)3. 콘크리트라이닝 보강현황1985년에 터널 내측으로 20∼40cm 두께의 콘크리트라이닝을 기존 콘크리트라이닝에 추가로 설치하였다(그림 9 참조). 내측에 콘크리트라이닝을 설치한 이유는 누수, 동해, 콘크리트라이닝 열화를 고려하여 보강개념으로 실시한 것으로 파악된다. 내부 콘크리트라이닝 철거시 확인한 결과 내부콘크리트와 기존 콘크리트라이닝 사이에 골함석이 설치되어 있었으며 이는 누수를 방지하기 위해 설치한 것으로 보인다. 내부 콘크리트라이닝은 평균 30cm 두께로 무근이며 내공단면 측량결과 부산방향 및 서울방향 모두 단면이 일정하지 않고 단면의 변화가 많았다.2010년 정밀안전진단을 수행하였으며 평가결과 안전등급은 B등급으로 평가하였다. 긴급을 요하는 문제점은 없으며 발생된 손상에 대한 내구성 확보차원의 보수 및 지속적인 유지관리를 수행하면 도로터널(2종 시설물)의 기능을 확보할 수 있을 것으로 판단하였다. 그러나 내부 콘크리트라이닝에 대한 조사결과 기존 콘크리트라이닝 두께가 부족한 구간이 다수 있었고 일부 구간에서는 콘크리트라이닝의 강도가 약화되어 거의 토사화 되어 있었다. 또한 내부 콘크리트라이닝과 기존 콘크리트라이닝 사이에는 빈 공간이 다수 존재하고 있는 등 내부 콘크리트라이닝은 구조적인 역할을 크게 기대하지 못하고 있었으며 기존 콘크리트라이닝도 보강이 필요한 것으로 확인되었다. 즉 1985년에 설치한 내부 콘크리트라이닝은 구조적인 역할보다는 누수 방지를 위해 설치된 구조물인 것으로 판단된다.4. 현황조사경주터널에 대해 부산방향 및 서울방향에 대해 내공단면 현황을 파악하기 위하여 즉 내부 콘크리트라이닝 제거시 기존 콘크리트라이닝 단면 현황을 파악하기 위하여 각각 방향별로 측량을 실시하였다. 부산방향은 대표단면별로 내공단면 측량을 실시하였다. 직선구간임에도 불구하Vol. 20, No. 4 79내공-6내공-5내공-4내공-3내공-2내공-1STA4+149STA.4+2002790172681495369760122STA.4+240내공-8내공-7내공-689111176169STA.4+300<그림 10> 부산방향 내공단면 현황(터널중심선 기준)측량 현황선 터널 중심선LCEL. 0.000-2 %-2 %EL. 6.632500VAR3.600500 VAR3.6008,1004503,6003,600450측량 현황선 터널 중심선LCEL. 0.000-2 %-2 %EL. 6.632500VAR3.600500 VAR3.6008,1004503,6003,600450(a) 내공현황 (STA. 4+219.43)(b) 내공현황 (STA. 4+227.70)<그림 11> 내공단면 현황 부산방향 고 단면별로 좌우측 또는 상하로 편기되어 있는 것을 확인하였다. 또한, 서울방향은 곡선구간으로 부산방향보다 내공단면 변화가 더 심할 것으로 파악되어 대표단면이 아닌 전 구간에 대해 내공단면 측량을 실시하였다. 내부 콘크리트라이닝 철거시 배수현황 등에 대해서도 조사를 실시하였다.4.1 내공단면 현황부산방향은 전체 8단면에 대해 내공단면 측량을 실시하였으며 터널 중심선(구축중심 기준) 기준으로 최대 좌측의 경우 172mm 이격, 우측의 경우 176mm의 여유가 있는 것으로 조사되었다(그림 10 참조). 시설한계에 대해 내공단면이 침범한 구간은 없는 것으로 조사되었다. 즉 80 자연,터널그리고 지하공간기술기사 5재래식 터널의 콘크리트라이닝 개량방안<그림 12> 평면현황 서울방향(터널 중심선 기준)측량 현황선 터널 중심선LCEL. 0.000-2 %-2 %EL. 6.632500VAR3.600500 VAR3.6008,1004503,6003,600450측량 현황선 터널 중심선LCEL. 0.000-2 %-2 %EL. 6.632500VAR3.600500 VAR3.6008,1004503,6003,600450(a) 내공현황(STA. 4+260)(b) 내공현황(STA. 4+320)<그림 13> 내공단면 현황 서울방향내공단면이 시설한계를 고려할 때 다소 여유가 있는 것으로 조사되었다(그림 11 참조).S.L을 기준으로 하여 평면으로 단면을 연결하여 내공단면을 검토하였다(그림 12 참조). 예상한 바와 같이 주요구간별로 단면의 변화가 심하였고 일부는 단면이 부족한 것으로 나타났다.대체로 터널 시점과 중앙에서는 내공단면이 우측으로 편기되었다가 중앙부를 지나서는 좌측으로 편기되는 상황이었다(그림 13 참조). 터널 시설한계와 가장 저촉이 심한 구간도 있었고 시설한계와 여유공간이 많아 천장부 및 좌우측벽부 추가 콘크리트 채움 70cm 이상 발생하는 구간도 나타났다.4.2 배수현황콘크리트라이닝 보강 전에는 1969년도에 시공한 60cm 두께의 기존 콘크리트라이닝이 설치되어 있었으나 1985년도에 평균 30cm 두께의 내부 콘크리트라이닝을 설치하였다(그림 14, 15 참조).Vol. 20, No. 4 81<그림 14> 아화터널 단면현황(정밀안전진단보고서, 2010)<그림 15> 콘크리트라이닝 바닥부 및 배수구 주변 상세(정밀안전진단보고서, 2010)콘크리트라이닝 자중을 지지할 수 있는 단면이 큰 기초로 형성되어야 하나 단면형태가 구조적으로 다소 취약한 형태로 되어 있어 콘크리트라이닝 바닥부 단면개선이 필요한 것으로 판단되었다.1985년 시공시 기존 터널 콘크리트라이닝과 내부 콘크리트라이닝 사이에는 부직포 및 방수막이 아닌 골함석으로 시공되어 있었다(그림 16 참조). 역시 터널 단면개선이 필요한 것으로 판단되었다.따라서, 기존자료 분석 결과 기존 경주터널에는 터널내 유입수가 비교적 많아 골함석, 유도배수로 등을 설치한 것으로 파악되며 신설 콘크리트라이닝 시공시 배수처리 부분에 대해 검토가 필요할 것으로 판단되었다.82 자연,터널그리고 지하공간기술기사 5재래식 터널의 콘크리트라이닝 개량방안<그림 16> 골함석 상세 (정밀안전진단보고서, 2010)5. 기존 경주터널 보강계획다음과 같은 개념으로 보강설계를 수행하였다.1) 재래식 터널로 건설한 60cm 두께의 콘크리트라이닝의 기능과 역할2) 콘크리트라이닝의 압축강도, 열화 및 누수, 당시 시공 상황 등 고려3) 100년 이상의 구조물의 내구성 확보4) 최근 경주, 포항지역에 발생한 지진에 대한 안정성5) 기존 콘크리트라이닝 영향 최소화를 고려한 시공계획1969년도에 설치된 콘크리트라이닝은 압축강도가 17MPa에 지나지 않으며 당시의 시공 상황과 50년 이상 경과년수를 고려하였다. 기존 콘크리트라이닝의 강도저하별 터널 안정성 검토를 수행한 결과 장기적으로 터널의 안정성 확보를 위해 별도의 보강이 필요한 것으로 검토되었다. 별도로 내부 콘크리트라이닝을 보강하는 방법도 있으나 기존 콘크리트라이닝과 내부 콘크리트라이닝의 시공상황, 당시 시공기술 등을 고려하고 임시 구조물이 아닌 장기 내구연한을 확보해야 하므로 내부 콘크리트라이닝을 철거하고 새롭게 설치하는 방안으로 결정하였다.기존 경주터널 콘크리트라이닝 설치는 내부콘크리트라이닝과 기존 콘크리트라이닝 부착성은 기존 콘크리트라이닝이 약 50년 이상 경과한 터널로써 장기 내구성을 확보하기 어렵다고 판단되었다. 따라서 부직포와 방수막을 설치하고 콘크리트라이닝을 설치하는 방안으로 하여 시공성, 안정성, 유지관리 측면에서 유리한 방법인 분리구조를 적용하는 것이 타당할 것으로 판단되어 별도로 내부 콘크리트라이닝을 설치하는 것으로 계획하였다.내공단면은 내공단면 측량결과에 따라 시설한계 저촉여부, 시설한계 여유 등을 고려하여 단면을 선정하였다(그림 17 참조).배수계획은 기존 콘크리트 내부로 유출되는 지하수의 경우 부직포+방수막을 통해 좌우 측벽부 하부에 필터 콘크리트 및 유공관을 설치하고 종방향 배수관을 통해 지하수 처리하도록 하였다(그림 18 참조). 기존 콘크리트라이닝에서 설치한 배수관은 종방향 배수관을 설치하여 연결하도록 하였다. 터널 바닥부 지하수는 하부 맹암거를 설치하여 배수하도록 하였다. 내공단면 고정부분을 유지하고 기존 콘크리트라이닝 단면 변화부의 경우 Variable 처리하는 개념으로 시공하였다. 도로중심선을 기준으로 편구배를 확인하고 시공하였다. 기존 콘크리트라이닝에서 유도 배수하는 배수공은 신설하는 배수관과 종방향 배수관이 연결되도록 하였다.곡선구간인 서울방향의 경우 내공단면 측량결과 전술한 바와 같이 내공단면의 변화가 심하고 일부 내공단면 부족구간이 발생한 구간을 고려하여 부산방향의 경우 1심원을 적용하였으나 내공단면 확보를 위해 3심원으로 단면을 계획하였다(그림 19 참조).철근 조립시 지지를 위해 방수앵커를 단면당 4개소 설치하였다(그림 20 참조).Vol. 20, No. 4 83<그림 17> 부산방향 내공단면<그림 18> 기존 경주터널 배수계획84 자연,터널그리고 지하공간기술기사 5재래식 터널의 콘크리트라이닝 개량방안<그림 19> 서울방향 내공단면130.00°상세"A"2,5002,5002,5001,8511,8511,0002,5002,5001,00012,0001,8512,5002,5001,85111,2021,0002,5002,5001,00012,000방수쉬트부착형앵커2,5002,5002,5002,5002,500(a) 방수앵커 설치도(b) 방수앵커 전개도<그림 20> 철근 고정용 방수앵커 설치Vol. 20, No. 4 85(a) 내부 콘크리트라이닝 철거부분 골함석 노출(b) 내부콘크리트라이닝 제거 후 전경<그림 21> 기존 경주터널 내부 콘크리트라이닝 철거<그림 22> 기존 경주터널 내부 콘크리트라이닝 시공6. 기존 경주터널 내부 콘크리트라이닝 철거 및 신설2018년 7월부터 부산방향 터널부터 내부 콘크리트라이닝 철거를 시작으로 하여 10월에 서울방향 내부 콘크리트라이닝 철거를 완료하였다. 철거 중 기존 콘크리트라이닝과 내부콘크리트라이닝 사이에는 배수를 위해 설치한 골함석을 확인할 수 있었다(그림 21 참조).신설 내부콘크리트라이닝은 콘크리트라이닝 구조계산에 의거하여 계산을 수행하였으며 30cm 두께로 압축강도 27MPa로 강재거푸집을 이용하여 설치하였다(그림 22 참조). 86 자연,터널그리고 지하공간기술기사 5재래식 터널의 콘크리트라이닝 개량방안7. 마무리하며1969년에 재래식 터널공법(ASSM)으로 건설된 경주터널에 대해 1985년에 내부 콘크리트라이닝을 설치한 이후 일부 시설한계가 저촉되어 내부 콘크리트라이닝을 제거하고 시설한계를 만족하는 내부 콘크리트라이닝 보강설계를 수행하였다.기존 경주터널 보강설계는 당초 재래식 터널설계 현황, 당시 시공기술, 셰일 등 경주지역의 지질적인 특성, 장기적인 터널의 내구성 확보, 지진시 안정성 확보 등을 고려하였다. 현장에서 입수한 내공단면 측량자료 및 관련 자료를 입수하여 검토한 결과 각 단면별로 내공단면이 차이가 있어 단면차이를 고려한 내공단면을 계획하였다. 내부 콘크리트라이닝 설계는 기존 경험식과 수치해석적인 방법에 의해 각각 이완하중을 산정하여 설계에 반영하였다. 금번 경주터널 콘크리트라이닝 보강을 통해 재래식 터널에 대한 개량 설계 개념 및 보강 시공에 도움이 되었으면 한다.[본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 20, No. 4 87터널에서의 지하안전관리방안 모색 - 2018 KTA 정책포럼을 마치고 -들어가는 말 - 터널에서의 지하안전관리2018년은 터널기술자에 있어서 매우 중요한 시점이라 할 수 있다. 이는 2018년 1월부터 지하안전특별법이 공식적으로 발효되어, 10m 이상의 지하굴착 및 터널공사에서 의무적으로 지하안전영향평가를 실시하도록 하였기 때문이다. 현재 관련 기술자 및 기관들이 지하안전영향평가와 관련된 제반 업무를 활발하게 진행하고 있으며, 주로 지하굴착공사를 중심으로 평가기관에서의 보고서작성과 검토기관에서의 검토업무 등이 수행되고 있다. 또한 지하안전영향평가업무의 정착과정에서의 여러 가지 시행착오에도 불구하고 지하공사에 관한 업무패러다임을 전환시키는 중요한 계기가 되었고 우리업의 전문영역 확대와 발전에 기여하고 있음은 사실이다.터널에서의 지하안전관리방안 모색- 2018 KTA 정책포럼을 마치고 -<그림 1> 터널과 지하안전영향평가김영근(주)건화 기술연구소 소장/공학박사/기술사Next >