道路터널 狀態評價 適用性에 關한 硏究 = A study on the condition evaluation of road tunnels
저자
발행사항
서울 : 서울시립대학교, 2005
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서울시립대학교 도시과학대학원 : 토목공학과 2005
발행연도
2005
작성언어
한국어
주제어
KDC
531 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
v, 82 p. : 삽도 ; 26 cm.
소장기관
상태평가란 시설물의 외관을 조사하여 결함의 정도를 포함한 시설물에 대한 상태를 평가하는 것을 말한다. 새로운 상태 평가방법은 변상별 중요도 및 따라 점수를 부여하여 라이닝을 평가하는 방법을 도입하고 추가적으로 터널의 안전성에 영향을 미치는 배수 및 지반 등의 주변상태를 점수화 하여 최종적인 점수에 따라 종합등급을 결정하는 방법을 제안하고 있다. 본 연구에서는 도로터널에 대하여 새로운 상태평가 기준에 대한 적용성을 검토하여 문제점을 분석하고 개선사항을 제시하고자 하였다.
2004년을 기준으로 전국의 도로터널은 667개소로 고속국도가 274개소로 전체의 41% 이상을 차지하고 있다. 전체의 84% 이상이 1991년 이후에 축조되었으며, 이는 고속도로의 신설, 일반국도의 확장 및 신규 축조에 따른 것임을 알 수 있다.
전체터널의 대부분이 100~500m 와 500~1,000m 사이에 존재하고 있으며, 1,000m 이상의 장대터널은 전체터널 수의 13%이나 전체연장의 37%를 차지하고 있어 최근 건설되는 터널이 장대터널로 건설되고 있음을 알 수 있었다.
도로터널의 변상사례 및 상태평가 기준에 대한 고찰결과 콘크리트 라이닝의 변상은 크게 결함, 손상, 열화의 3가지로 구분되고 발생형태는 균열, 누수, 부등침하, 재료분리, 박리, 부식, 박락 등이다. 발생원인은 외적원인이 6.7%, 인위적인 원인이 93.3%로 라이닝의 시공불량에 의한 인위적인 원인이 대부분을 차지하고 있는 것으로 분석되었다.
기존의 상태평가는 각각의 조사항목에 대하여 따로 평가등급을 나누어 정의하고 있고 각각의 조사항목에 대하여 독립적인 분석이 이루어지고 있는 실정으로 각각의 연계성이 부족한 것으로 분석되었다. 따라서 전문가의 설문조사, 기존자료의 통계적 처리방법과 설계자, 유지관리자, 안전진단 전문가의 견해가 반영된 지속적인 연구가 필요하다.
외국의 상태평가 기준 고찰결과 국내의 정밀안전진단은 라이닝의 상태평가와 구조적 안전성 평가로 구분한 후 이들 평가목적에 적합한 조사항목과 평가등급을 선정해야 하며, 상태평가의 결과에 따라 구조적으로 이상이 예상되는 구간에 한정하여 변상의 진행성과 상세지질조사 등 터널의 구조적 안전성평가를 수행하여야 할 것으로 분석되었다.
1996년부터 2001년에 정밀안전진단을 수행한 도로터널 중 무근콘크리트라이닝으로 시공된 재래식 및 NATM 터널 10개를 선정하여 새로운 상태평가 기준을 적용하였다. 시공이음부와 관계없이 하나의 span 길이를 10m ~40m로 하여 적용성을 검토한 결과 span 길이변화에 따른 결함지수의 변화는 최대 0.10이며, 터널연장이 짧고 결함이 특정 span에 집중되는 경우에는 이로 인하여 대표등급이 바뀔 수 있음을 확인 하였다.
같은 등급에 대하여 가장 높은 결함점수를 부여 할 경우와 비교하면 동일한 터널에 대하여 결함지수가 최대 0.08 까지 차이가 남을 알 수 있다. 이는 결함점수가 판정등급 경계에 있을 경우에는 영향을 미칠 수는 있어도 결함점수의 적용 과정에서 발생된 개인차가 등급결정에 미치는 영향은 적은 것으로 분석되었다.
터널주변 상태에 대한 결함점수가 터널의 상태 평가에 미치는 영향은 적은 것으로 분석 되었으나 균열의 경우 발생형태나, 발생부위, 다른 손상의 동반 유무에 따라 전체 안전성에 미치는 영향이 달라질 수 있으므로 같은 폭의 균열이라도 영향 계수 등의 도입을 실시하여 중대한 결함으로 판단되는 아치부의 종방향 균열 및 단차에 대한 결함지수의 조정이 필요하다.
Span 길이의 결정에 따라 터널 상태등급이 달라질 수 있으므로 객관적인 평가를 위해서는 하나의 span 길이를 일정하게 명시하여야 하며 적정한 span 길이는 분석결과 30m로 과거의 평가기준과도 잘 일치함을 알 수 있었다.
It is generally stated that the state evaluation of construction facilities is to measure a step of the whole state included in the aging and defects in facilities. The newly suggested approach of state evaluation introduces the technique which gives a grade to assess the state of lining depending on the extent and importance of defects in facilities. Additionally, the drainage and ground condition was considered on the effect of the stability of tunnel to measure a grade of facilities.
This study suggested a matter of improvement after going over an application on new standard of the state evaluation, which is applied for the road tunnel.
The existing state evaluation had less connection among the investigation items because not only the assessed grade was made by its individual analysis in each item but also each grade of evaluation was defined only in each investigation item. Therefore, the current state evaluation process needs a further study which can reflect on the survey of experts, statistical process of previous data and opinions of designers, maintainers, and experienced safety inspectors.
Based on the study of overseas standard of state evaluation, the precise safety diagnosis in domestic should be firstly classified with the state evaluation of lining and assessment of structural stability. Secondly, the grade of evaluation and investigation items should be chosen appropriately to cooperate with the purpose of evaluation. Thirdly, the area of structural instability in tunnel is chosen by results of state evaluation. Then, the additional considerations should be conducted in the movement of defects and detailed geological survey in selected area.
New approach of state evaluation is applied for the 10 unlined concrete tunnel including the old-fashioned tunnel and the NATM one in road tunnels, which were completed from 1996 to 2001. It is analyzed that the maximum of fluctuation in defect factor is 0.10 depending on selection of span, which is range from 10m to 40m per one span regardless of construction joints. It is proved that the representative grade for a specific span, especially in short length and dense defects tunnel, can be changed by its fluctuant factor. It is estimated that the maximum range of defect factors is 0.08 for the same tunnel compared to the maximum values in the same grade were given. This fluctuation can affect on the defect grade specially in assessing grade close to boundary value, however it is analyzed that individual variations has a less effect on decision of grade.
However, it is required that defect factors should adjust with influencing weight factor even in the same wide cracks to estimate critical defects such as longitudinal cracking in arch or oblique cracking because it can be shown different influence on the entire stability depending on type of shape, location of occurrence, and other nearby defects in crack.
Consequently, it is conclude that the length of a span should be noticed in public to assess objective evaluation. According to this study, 30m for analyzed span is appropriate and accordant to the previous standard of evaluation.
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