터널 라이닝 배면 그라우팅 설계기준 개선 연구보고서

터널 라이닝 배면 그라우팅 설계기준 개선 연구보고서

 

□ 제목 : 터널 라이닝 배면 그라우팅 설계기준 개선 연구보고서

□ 발행 : 2022. 8.

□ 형식 : pdf 27 page

□ 제작 : 철도기술공단 미래전략연구원

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터널 라이닝 배면 그라우팅 설계기준 개선.pdf

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터널 라이닝 배면 그라우팅 설계기준 개선 연구보고서

 

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주요 내용

 

2.1 관련기준

2.1.1 국가건설기준
ㅇ 철도설계기준 KDS 27 40 05 현장타설 라이닝(2016.6.30.)

4.8 천장부 채움
(1) 콘크리트라이닝의 천장부 채움설계 시 주입재의 재료, 배합, 주입구의 구조 및 배열 등을 계획하여야 한다.
(2) 주입재료로 사용되는 모르타르는 주입작업 시의 분리, 특히 고형물의 침전이 적고 주입 후의 체적 신축이 작아야 한다.
(3) 콘크리트라이닝 천장부 채움 시 주입관과 배기관을 설치하여 공극 채움이 원활히 되도록 하여야 한다.

 

ㅇ 표준시방서 KCS 27 40 05 현장타설 라이닝(2016.6.30.)

3.3 시공기준
3.3.1 현장타설 라이닝 시공
(14) 콘크리트라이닝 배면에 공동이 발생되지 않도록 하여야 하며, 공동이 발생된 경우에는 채움주입을 실시하여야 한다.
(15) ~ (17)
(18) 주입은 소정의 압력에 도달할 때까지 충분히 실시하여야 한다.

 

ㅇ 전문시방서 KRACS 47 10 70 터널공사(2021.4.12.)

6.2 재료
6.2.1 콘크리트 라이닝 재료
(1) ~ (2)
(3) 뒤채움 모르타르의 설계기준강도는 1MPa을 표준으로 한다.

 

ㅇ 국도건설공사 설계실무요령(2021.1.)

배면그라우팅 1m당 0.1㎥ 반영

 

2.1.3 공단설계기준

ㅇ 철도설계지침 및 편람 KR C-12040 콘크리트 라이닝(2021.06.28.)

해설 6. 콘크리트라이닝의 뒤채움 주입
3. 뒤채움 주입재 및 주입압
콘크리트라이닝 뒤채움 주입재료의 강도는 콘크리트와 동등의 강도는 필요하지 않으나 주입후 강도가 1MPa 이상이 되도록 해야 한다. 주입압은 라이닝에 균열이 발생하지 않는 범위 내에서 산정하 되 0.2∼0.4MPa 이하로 주입하는 것을 원칙으로 하며, 균열이 예상 되는 부위에 대하여는 사전에 방지대책을 수립해야 한다.

 

2.1.4 해외 관련 기준

ㅇ 일본 터널표준시방서[공통편], [산악공법편] (2016)

2.4 뒤채움 주입
(1) 라이닝 배면과 지반 사이에 생긴 공극은 라이닝 콘크리트가 주입압력을 버틸 수 있는 강도 수준으로 현장 조건에 적합한 재료를 사용하여 가능한 조기에 주입함으로써 구조체와 지반을 밀착시켜야 한다.
(2) 뒤채움 주입 설계에서는 공극의 크기 및 지하수와 같은 조건을 고려 하여 공극이 충분히 채워지도록 주입재의 재료, 배합, 주입구 구조, 배열 등을 조정해야 한다. 또 주입 시에는 라이닝에 불균형한 압력이나 과다한 하중이 가해지는 것을 피하면서 주입순서 또는 주입압력을 결정 해야 한다.

 

ㅇ 일본토목학회 터널 표준시방서 쉴드공법편(JSCE, 1996)

라이닝 뒤채움재의 강도기준은 1시간 강도 0.1MPa이며, 28일 강도는 2.5MPa의 범위에 있다.

 

2.2 관련기준 검토결과

2.2.1 압축강도
배면그라우팅은 하중을 적절히 분산하는 목적이기 때문에 라이닝 콘크리트와 동등한 강도를 가질 필요는 없으며, 일반적으로 주입 직후 1MPa 정도를 확보하는 것으로 요구하고 있다. 기준에 따라 1시간 강도를 요구하는 경우도 있으나, 현장 확인이 어렵기 때문에 28일 강도를 기준으로 하는 것이 합리적이다. 
일반적으로 밀크시멘트의 28일강도는 20MPa 정도로 대부분 현장에서 사용하고 있는 재료배합은 강도를 만족할 것으로 판단된다.

 

2.2.2 주입압력
현재 적용하고 있는 주입압력 라이닝의 손상이 발생하지 않고 밀실하게 충전할 수 있는 수준으로 결정하고 있다. 철도설계지침 및 편람 (KR C-12040) 콘크리트 라이닝편에서는 주입압은 라이닝에 균열이 발생하지 않는 범위 내에서 산정하되 0.2∼0.4MPa 이하로 주입하는 것을 원칙으로 하고 있다.
일반적으로는 조골재를 사용하지 않는 모르타르의 경우에는 0.2MPa을 적용하고 있으며, 유공관을 사용하는 그라우팅공법에서는 최대 1MPa까지 적용한다.
주입압력은 주입재료의 특성과 연동되어 있으며, 재료의 배합비에 따라서 추가적인 연구를 통해 압력을 결정하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

2.2.3 배합비
최근 기준에서는 세골재는 적용하고 있지 않는데, 세골재는 강도증진에는 효과가 있으나, 주입장비의 잦은 고장을 유발하고 재료분리 유발, 주입성능 저하 등으로 현재는 사용하는 않는 추세이다.
유동화제는 배합비에 따라 주입성에 영향을 많이 미치게 되는데, 밀크그라우팅의 경우에는 자체의 유동성이 높기 때문에 적용하지 않는 추세이다.

 

 

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