터널 라이닝 콘크리트 품질관리

1. 터널 라이닝 콘크리트 균열 예방

 

○ 현 황 

   -터널 라이닝 콘크리트 천단부 및 측벽면에 발생되는 균열의 원인을 검토하고

저감방안을 모색하여 터널의 안정성을 도모하고자 함

 

○ 문제점

   - 철도 터널은 개통후에는 보수가 거의 불가능함.

   - 균열 보수후 미관저해로 인한 전체 도장 필요

 

○ 균열발생원인(계속)

   -라이닝 균열은 작용하중으로 인한 인장응력의 증가로 발생되는 균열보다 콘크리트건조수축에 의한

    구속균열 등 2차적인 효과에 따라 주로 발생

   - 여러가지 복합적인 작용으로 발생

   - 콘크리트의 인장응력이 자체 인장강도를 초과할때 발생

   - 부적절한 거푸집 제거 시기로 양생시간 부족

   - 콘크리트의 양생기간중 온도강하에 따른 수축(내외부 20℃ 이상 차이 날때)

 

○ 라이닝 콘크리트 균열 형태

   - 종방향 균열 : 천단부 직선 균열

   - 횡방향 균열 : 천단부 중심선에서 직교하여 발생하는 균열

   - 전 단 균 열 : 천단부에서 터널 어깨부로 대각선 방향 균열

   - 복 합 균 열 : 종 · 횡방향 균열과 복합적으로 발생하는 균열

[그림1] 터널 라이닝 콘크리트 균열형태

※ 종방향 균열이 약 54%, 횡방향 균열이 27%정도의 균열형태를 차지함

 

○ 터널 라이닝 콘크리트 균열 예방 개선사항

   - 터널 천단부에 강섬유 혼입 타설(40kg/m당)

   - 라이닝 Center Form에 검사창을 좌우 각 2개 설치하여 인력 Vibrating 실시(사진#1)

   - 콘크리트 슬럼프를 15cm ± 2.5로 관리

   - Center Form탈형시기를 관리

    · 탈형시 강도 30kgf/㎠(3Mpa이상)

   (7℃ : 23시간 10분, 10℃ : 20시간 50분, 15℃ : 16시간 50분, 20℃ : 12시간 50분)

    · 온도계 설치 및 양생온도 관리(첨부사진#2)

    · 거푸집 해체 주기표 부착(첨부사진#2)

   - 자동 살수 대차를 이용 양생중 건조수축에 의한 균열발생 억제(첨부사진#2)

   - 라이닝 두께 관리

    · 두께 부족하지 않게 관리

    · 급격한 단면 변화 없게 관리

    · 공동구와 라이닝 Con'c의 Joint를 일치시킴

 

2. 터널 라이닝 천단부 강섬유 보강에 의한 균열억제

 

○ 현 황

- 터널라이닝 타설시 무근콘크리트로 타설 하여 천단부에 종 균열이 발생함

 

○ 문제점

- 터널 라이닝 콘크리트를 타설시 CROWN부위의 취성으로 인해 처짐 균열 발생

- 터널 라이닝 CROWN부위 균열보수 후 보수흔적발생으로 미관저해

- 균열보수 후 미관저해로 인한 전체 도장 필요

- 철도 터널은 개통 후에는 보수가 거의 불가능함

 

·라이닝 콘크리트 특성

○ 개선사항

-터널 라이닝 천단부분 콘크리트 타설시 강섬유를 보강하여 수축, 행찬 및 처짐에 의한 균열발생을 억제하고 휨 응력에 대한 내구성 증대

강섬유 혼입

 

○ 효 과

- 일반콘크리트의 단점인 취성을 보강하여 연성으로 바꾸어주므로, 인성 및 내구성을 현격히 증대

-  보강면의 형상을 살릴 수 있으며 콘크리트 타설량을 감소

-  용적비의 0.5% ~ 2% 정도의 보강으로 약 20배 정도의 높은 충격 저항강도를 구현

-  하중에 의해 발생하는 균열의 발생을 뚜렷하게 감소

-  콘크리트 내부에 대한 3차원적인 보강효과

-  음극 이온화차단으로 구조재의 뛰어난 부식방지 효과

-  간편한 공사를 통해 공기 단축

 

3. 터널 라이닝 이음부 및 면관리 개선

○ 현 황

- Skin Plate 두께 6mm 설계

- Side Plate 두께 9mm 설계

- Screw Jack 50TON 4EA로 하부 좌우 지지

- Jack Bolt 4EA로 측벽 좌우 지지

 

○ 문제점

- Skin Plate 및 Side Plate 두께가 얇을 경우 concrete 하중 및 타설 속도

- 라이닝 concrete 이음부 타설 측압에 의한 단차 발생

- Concrete 타설시 Form의 하단부에 과도한 하중에 의한 구조적 불안정을 야기할 수 있음

- Concrete 타설시 측압에 의한 밀림현상으로 이음부 단차 발생

 

○ 개선사항

- Skin Plate T=6mm → 8mm로 조정

- Side Plate T=9mm → 12mm로 조정

- Screw Jack 50TON×4개 → 100TON ×12개 설치

- Jack Bolt 4개 → 12개 설치

 

 

○ 효 과

-Skin Plate 및 Side Plate 단면을 보강하여 concrete 하중 및 타설 압력으로 인한 변형을 방지하여 일정한 라이닝 concrete 면을 유지

-라이닝 Form 측벽부 및 하단부에 작용하는 concrete 하중 및 타설속도 압력에 의한 Form 변형에 대비한 보강으로 라이닝 concrete 연결부 단차를 최소화 함

 

4. 터널라이닝 및 대피소 콘크리트 타설시 소형 진동 다짐기 사용

 

○ 현 황

-터널라이닝 콘크리트 타설시 거푸집 진동기에 의한 다짐 실시

 

○ 문제점

-터널라이닝 콘크리트 타설시 부착된 거푸집 진동기에 의한 다짐으로 하부및 Side, 대피소 부분의 다짐이 취약하여 재료분리 등의 현상발생 우려

 

○ 개선사항

- 부착된 진동기부분 이외의 타설면에 소형진동기를 사용하여 다짐하며 콘크리트 품질향상

 

○ 효과

- 콘크리트면의 재료분리 방지로 내구성 강화

- 콘크리트 외관 향상

- 면 보수비용, 인력 저감

 

5. 터널 라이닝 하단 연결부 면관리 개선

○ 현 황

- 라이닝 폼 자체에 부착된 바이브레타에 의존하여 일괄적인 다짐관리

- (라이닝 좌우 각 3개 부착)

 

○ 문제점

-이닝 폼 바이브레타가 하단에서 3m정도 이격 설치되어 하부까지 다짐이미흡하여 재료분리 등의 결함이 발생

 

 

○ 개선사항

- 라이닝 하단부에 점검창을 설치하여 인력다짐 실시하고 완료후 소형거푸집진동기로 재다짐 실시

 

○ 효과

- 라이닝 하단 연결부 재료분리등 결함방지

- 라이닝 면관리 양호