[필답형] NATM 계측

  NATM계측 이란 터널시공중 발생하는 실제지반의 거동을 측정하여 설계와 비교하면서 예측치 판단 및 시공의 적정성, 안전성, 경제성등을 확보하기 위학 계측을 말합니다.

  기본적으로 NATM이란 공법이 지반자체를 지보체로 생각하는 개념인건 아실겁니다. 따라서 지보체가 버티지 못하면 강관다단 그리우팅이나, 록볼트, 숏크리트등의 보강공법등을 시공하여 지보체의 강성을 높이므로써 버티게 해주는 것이죠. 그런데 보이지도 않는 지반내부를 보강하고나서 어떻게 강성이 높아졌는지 확인을하게 될까요. 코어를 만들어 시험해보는 방법도 있지만 다소 국부적인 경향이 있죠.

   그래서 연약지반과 같이 터널에서도 단기간 및 장기간 계측을 실시함으로써 변위발생이 수렴되는지, 응력이 예상치만큼 나오는지 등을 확인하게 됩니다.

출처:케이씨티

   NATM 터널계측의 목적은 지반의 안정확인, 보조공법 효과확인, 내구년수 및 최소지보량을 통한 유지관리효과 극대화, 향후 공사 적용여부등을 알기 위함이며, 이를 위해 최초 지반조사를 통해 지반의 특성 및 자료를 모읍니다. 이를 통해 계측기 종류 및 설치위치등을 설계하죠. 그리고 실제 굴착후 계측기를 설치하여 측정하면서 다음굴착에 대한 예측과 현재의 계측치등을 통해 공법의 시공타당성 추가공법의 적용유무등을 파악하게됩니다.

 

   NATM 계측은 A계측과 B계측으로 나뉘어 있는데요 계측의 목적과 계측내용과 빈도가 좀 차이가 있습니다. 

출처:삼O포~사O1 국도건설공사 공사시방서 - 터널공사 : 계측

   A계측은 시공타당성 확인을 위한 계측으로, 갱내관찰조사(face mapping), 내공변위, 천단침하, 지표면 침하, 록볼트 인발시험을 실시하며, B계측은 설계의 타당성확인을 위한 계측으로 지중수평변위측정, 록볼트 축력측정, 지중변위, 지중침하, 지하수위 및 간극수압등을 측정합니다. 빈도는 위의 표를 참조하시면 되겠스니다.

 

   항목만 봐도 대충 어떤 내용인지 파악을 되실건데요. 갱내관찰은 페이스맵핑이라고 해서 매 막장마다 불연속면이나 절리등을 파악함으로써 설계대로 진행이 가능한지와 보강이 적정할지등을 판단하게 되죠.

페이스맵핑 보고서 (출처:http://blog.daum.net/8178724/202)

   그리고 내공변위와 천단침하, 지표면침하로 지반의 거동을 직관적으로 관찰할수 있습니다. 보통은 광파기측량으로도 하는데 터널이 메인공정인 공사에서는 자동화계측을 많이 하고 있습니다.

출처:광림엔지니어링

    B계측의 경우 록볼트 축력이나 숏크리트응력등을 측정함으로써 설계시 계산되었던 내용과 얼마나차이가 있는지여부등을 확인하여 설계신뢰도를 확인할수 있습니다.

 

    이처럼 터널굴착시엔 계측활동이 절대필요하므로 항상 연관지어서 생각하시는 것이 좋습니다. 어떤 공법을 시공하던간에 계측활동을 통해 결과물을 확인해야 하는 거죠. 그리고 이렇게 계측활동을 하는데 있어서도 주의사항이 있습니다.

    일단 계측기의 설치 위치와 측정빈도등에 대하여 주의하여야 합니다. 많이 설치할수록 좋겠지만 공사비 지출도 올라가고 비효율적이겠죠. 그래서 필요한 개소에 적정하게 설치하는 것이 가장 좋죠.

    또한 초기치를 언제잡는 것도 중요합니다. 시공중에 설치해버리면 당연히 과하게 나올것이고 시공후 일정시간후 지나야 변위의 흐름이 정상적으로 나오겠죠. 그리고 한가지 결과만으로 판단하는게 아니라 여러항목들을 종합적으로 분석하여 변위의 발생이나 지반이완에 대한 평가를 하는 것이 중요합니다.

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   더불어 터널계측과 중요한게 하나 더 있는데요 암반반응곡선입니다. 암반반응곡선은 터널 굴착시 내부는 지중응력 해방에 따라 내부쪽으로 변형증가,응력감소 현상이 발생하고 어느 한계가 넘어서면 지반이 이완됩니다. 이때 암반과 지보재의 상호 관계곡선을 말하는데요. 측정된 계측치를 기준으로 지금이 어떤시기인지 아래 그래프로 판별하여 지보의 설치시기를 정하는것이 중요하죠. (결국 돈입니다. 가장 효율적인 시기를 찾는것이죠.)

암반반응곡선

 

대제목을 한번 연습해볼까요

1. NATM계측의 정의

2. NATM계측의 목적, flow, 순서, 설치방법 등

3. NATM계측의 종류와 목적, A계측과 B계측의 특징비교 등

4. NATM계측 측정시 유의사항, 결과값의 신뢰도 향상방안, 계측기 설치시 주의사항 등

 

  필요에 맞게 활용하시면 되겠습니다. 대책이든 문제든 대제목아래 분류(재료적, 시공적, 배합적, 유지관리적, 설계적 등)를 통해 기술하시면 보기 편해지기때문에 점수에 유리하다는점 기억해두시면 좋을 듯 합니다.

 

 

 

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