1. 일반사항

1.1 목적

(1) 이 기준의 목적은 터널 굴착에 관련된 설계사항을 제시하는 것이다.

1.2 적용 범위

(1) 이 기준은 인력굴착, 기계굴착, 발파굴착, 파쇄굴착방법으로 건설되는 터널과 지하공간에 적용한다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

(1) 이 기준의 관련 법규는 KDS 27 10 05(1.3.1) 을 따른다.

1.3.2 관련 기준

(1) 이 기준의 관련 기준은 KDS 27 10 05(1.3.2) 를 따른다.

1.4 용어의 정의

(1) 이 기준의 용어 정의는 KDS 27 10 05(1.4) 를 따른다.

1.5 기호의 정의

내용 없음

2. 조사 및 계획

2.1 조사 및 계획 일반

내용 없음

2.2 조사

내용 없음

2.3 계획

내용 없음

3. 재료

3.1 재료 일반

내용 없음

3.2 재료 특성

내용 없음

3.3 품질 및 성능시험

내용 없음

4. 설계

4.1 설계 일반

(1) 원지반이 본래 가지고 있는 지지능력을 최대한 보존할 수 있으며 안정성, 경제성 및 시공성이 우수한 굴착방법을 채택하여야 한다.

(2) 굴착방법의 선정은 지반조사 성과를 분석ㆍ평가하여 결정할 수 있으며, 탄성파 속도나 전기비저항치와 같은 물리탐사결과, 암석의 강도, 불연속면의 간격 등을 이용하여 결정할 수 있다.

(3) 굴착방법 선정 시 단면의 크기, 형식, 지반조건, 터널연장, 공기, 입지조건 등을 종합적으로 검토하여 굴착공법과 굴착방법을 계획하여야 한다.

(4) 굴착으로 인한 주변 환경영향(진동, 소음, 지표침하, 구조물의 변위와 손상, 지하수위 저하 등)을 고려하여야 한다.

4.2 굴착방법

4.2.1 인력굴착

(1) 인력굴착은 착암기, 소형브레이커와 같이 인력으로 운영이 가능한 굴착 도구를 사용하여 굴착하는 방법이다.

(2) 인력굴착 적용 조건

① 자립시간이 짧은 토사지반을 소규모로 분할굴착하고 조기에 지보재를 설치하여야 하는 경우에 적용한다.

② 진동영향을 크게 받는 지반을 소규모로 분할굴착하고 조기에 지보재를 설치하여야 하는 경우에 적용한다.

③ 기계굴착, 발파굴착, 파쇄굴착이 어려운 경우에 적용할 수 있다.

4.2.2 기계굴착

(1) 기계굴착은 쇼벨(Shovel), 브레이커, 로드헤더 등 중장비 혹은 TBM 등 터널굴진 장비를 사용하여 굴착하는 방법으로 설계 시에 다음 사항을 고려하여야 한다.

(2) 기계굴착 적용 조건

① 중장비에 의한 기계굴착은 토사층, 절리가 심하게 발달한 파쇄암이나 풍화암 등에서 지반이완을 최소화하고 여굴을 억제하는 데 적용한다.

② 굴착 지반조건, 주위 환경, 터널단면의 크기, 형상 및 연장, 버력처리방법을 고려해서 시공성과 경제성 있는 기종으로 선정하여야 한다.

③ TBM 터널의 설계는 KDS 27 25 00을 따른다.

4.2.3 발파굴착

(1) 발파굴착은 암반에서 화약류를 사용하여 굴착하는 방법이다.

(2) 발파굴착 적용 조건

① 발파굴착은 진동과 소음 등이 수반되기 때문에 지반조건 또는 주변여건에 따라서 적용하여야 한다.

② 발파설계는 지반조건을 고려하여 여굴과 터널주변 지반의 이완영역을 최소화하며 평활한 굴착면이 형성되고, 버력의 크기가 적재와 운반에 적합하도록 수행하여야 한다.

③ 발파설계 시 고려사항

가. 굴착 단면의 크기와 형상

나. 굴진장

다. 심발형식

라. 발파공(심발공, 확대공, 주변공, 바닥공)의 직경, 배치, 천공각도 및 천공 깊이

마. 화약의 종류와 장약량

바. 뇌관의 형식

사. 점화 및 기폭 순서

아. 현장 시험발파 계획

④ 발파설계 시에는 지반진동이나 소음이 주변 환경에 미치는 영향을 고려하여 제어발파 대책을 수립하여야 한다. 엄격한 진동규제를 필요로 할 때에는 방진대책을 제시하거나 미진동굴착공법, 정밀진동제어발파를 검토하여 진동 및 소음 허용기준을 만족시켜야 한다. 터널 갱구부에서 발파소음으로 인한 환경영향이 우려되는 경우 방음시설(방음문, 방음둑, 방음벽)을 설치하는 등 적극적인 대책을 마련하여야 한다.

⑤ 발파지점 주변에 보호하여야 할 시설물이나 구조물이 있는 경우, 대상시설물 위치에서의 발파진동 허용치는 발파진동 속도 측정치를 기준으로 표 4.2-1에서 정한 값을 준용하여 설계하여야 한다. 단, 발파진동치를 주파수대역별로 구분하여 관리할 필요가 있는 경우에는 외국의 법규나 공공기관에서 제시한 기준치를 참조하여 별도로 정할 수 있다.

표 4.2-1 구조물의 손상기준 발파진동 허용치

구분

문화재 및 진동예민 구조물

조적식(벽돌, 석재 등) 벽체와 목재로 된 천장을 가진 구조물

지하기초와 콘크리트 슬래브를 갖는 조적식 건물

철근콘크리트 골조 및 슬래브를 갖는 중소형 건축물

철근콘크리트 또는 철골골조 및 슬래브를 갖는 대형건물

허용

진동 속도

(cm/sec)

0.2~0.3

1.0

2.0

3.0

5.0

⑥ 진동에 민감한 특정 시설의 경우에는 해당 시설의 진동규제치를 기준으로 설계해야 하고 표 4.2-1에 의한 구조물의 구분이 명확히 적용하기 어려운 경우에는 시험발파를 통하여 별도로 진동규제치를 정하여야 한다.

⑦ 발파지점 주변의 인체에 대한 진동 허용치는 환경부 제정 진동과 소음에 관한 규정을 준용하여야 한다. 단, 가축사육장, 양식장, 정밀기계공장에 대한 인접공사의 경우에는 해당 전문가의 자문이나 기존 판례를 고려하여 발파진동 허용치를 정하여야 한다.

4.2.4 파쇄굴착

(1) 파쇄굴착은 암을 파쇄굴착하는 방법으로서 인력굴착방법을 적용할 수 없는 견고한 암반에서 기계 또는 저진동 발파굴착을 채택하기 어려운 경우에 적용하여야 한다.

(2) 파쇄굴착은 진동과 소음을 최소화할 필요가 있는 경우에 적용하여야 한다.

4.2.5 보조공법

(1) 지반강도가 작거나 파쇄 혹은 팽창성이 심하여 굴진면의 자립시간이 짧은 지반에서는 보조공법을 적용하여야 한다.

(2) 굴진면 안정을 위한 보조공법에는 천장부 보강용으로 강봉 및 강관보강공법, 굴진면 보강용으로 굴진면 숏크리트, 굴진면 록볼트, 경사 록볼트, 주입재, 지지코어 등이 있으며 지반조건, 지하수 유입 정도, 굴착단면의 크기 등을 고려하여 보조공법을 선정하여야 한다.

(3) 팽창성 지반, 함수미고결지반, 단층대, 풍화대가 깊은 구간에서 터널굴착으로 인해 변위가 과다하게 발생할 것으로 예상되거나 터널의 안정성에 취약한 구간에 대해서는 터널의 안정성 확보를 위해 강성이 큰 강지보재를 적용하거나 케이블 볼트 및 앵커 설치를 고려할 수 있다.

(4) 보조공법은 KCS 27 50 15를 참조하여 설계하여야 한다.

4.3 굴착공법

(1) 터널의 굴착공법은 일반적으로 표 4.3-1과 같이 분류할 수 있으며, 터널연장, 굴착단면의 크기와 형태, 공기, 막장의 자립성, 원지반의 지보능력, 지표침하 및 주변의 영향 등을 검토한 후 시공성, 경제성 및 안정성을 고려하여 적용하여야 한다.

표 4.3-1 굴착공법의 분류

공법

개념도

횡단면

종단면

전단면굴착

(Full face)

전단면을 1회에 굴착

수평

분할

굴착

롱벤치

(Long bench)

벤치길이 : 3D 이상

숏벤치

(Short bench)

벤치길이 : 1D-3D

미니벤치

(Mini bench)

벤치길이 : 1D 미만

다단벤치

(Multi bench)

벤치수 : 3개 이상

연직분할굴착

중벽분할굴착

(Central diaphragm excavation)

선진도갱굴착

(Pilot tunnel)

(2) 전단면굴착은 터널의 상·하반을 동시에 굴착하는 공법으로 터널 단면적이 작거나 지반의 자립성과 지보능력이 충분한 경우에 적용한다.

(3) 수평분할굴착은 터널의 상반, 하반 또는 인버트로 분할하여 굴착하는 공법으로 막장의 자립시간이 짧아 전단면 굴착이 곤란할 경우에 적용한다.

(4) 연직분할굴착은 대단면 터널을 좌우로 양분 또는 다수의 단면으로 분할하는 공법으로 터널막장의 안정을 증대시키고 지표면 침하량을 저감시킬 목적으로 적용한다.

(5) 선진도갱굴착은 파일럿 터널과 같이 소단면 터널을 우선 굴착하여 진행하고 이후에 여러 개의 단면으로 나누어 굴착하는 공법으로 막장 자립이 어렵거나, 소음 및 진동저감, 지하수 저하, 막장 전방의 지반 확인을 위해 적용한다.

(6) 지반이 연약하여, 굴착단면의 변형을 조기에 억제하거나 벤치의 길이를 길게 할 필요가 있을 경우에 가인버트 및 인버트를 설치할 수 있다.

4.4 연직갱 및 경사갱 굴착

4.4.1 연직갱

(1) 연직갱 굴착공법은 연직갱 용도, 깊이, 단면크기, 지반조건, 입지조건, 공사기간 및 공사비를 검토하여 굴착공법과 버력반출방법을 선정하여야 한다.

(2) 연직갱 내 발파계획 시 지반조건, 지하수위, 굴착단면의 크기, 암질, 굴진장 등을 고려하여 수립하여야 한다.

4.4.2 경사갱

(1) 기울기와 유효단면에 적합한 굴착, 보강, 운반, 환기 및 배수방법을 고려하여야 한다.

(2) 경사갱의 굴착공법과 버력반출방법은 경사갱의 용도, 연장, 기울기, 단면의 형태, 단면 크기, 지반조건, 입지조건, 굴착방향, 공사기간 및 경제성 등을 검토하여 선정하여야 한다.

(3) 경사갱 내 발파계획은 지반조건, 지하수위, 굴착단면의 크기, 암질, 굴진장 등을 고려하여 수립하여야 한다.