A Case Study on Buckling Incidents of Steel Liner under External Water Pressure

외수압에 의한 강관 라이닝 좌굴 사례 연구

A Case Study on Buckling Incidents of Steel Liner under External Water Pressure

정 규 정

･ 정 경 문

･ 신 효 희

･ 김 대 호

Chung, Kyujung ･ Chung, Kyungmun ･ Shin, Hyohee ･ Kim, Daeho

ABSTRACT : The main objective of this paper is finding the influence factors and their degree of importance to steel liner's safety by investigating and evaluating the buckling incidents of steel tunnel liner under external water pressure. The study was based on the detailed investigation to the design conditions and incident shapes at 2m diameter waterway tunnel with a partially buckled internal steel liner and concrete backfilled lining as the raw water transmission pipe line of regional water supply project. Appropriate buckling theory capable of applying this incident points was selected by referring the existing literature and compared with the results of investigation. Also, hydrogeological characteristics of this site on buckling pressure was evaluated. The result of this study was shown that both the hydrogeological characteristics of upper geologic layers and proper tunnel construction are important factors on buckling at steel liner, and hydraulic gradient level should be decided according to the hydrogeological characteristics. This incident case analysis on steel liner of pressurized waterway tunnel was expected to provide more information for realizing the problems and improvements at each design, construction and maintenance stages.

Keywords : Buckling, External water pressure, Steel liner, Safety maintenance

요 지 : 외수압에 의한 강관 라이닝 좌굴 사례를 조사, 평가하여 강관 라이닝의 안전성에 미치는 요소 및 그 중요도를 산정하고자 하였다. 대상터널은 ○○광역상수도 도수시설인 직경 2m의 수로터널로서 터널 라이닝은 내부의 강관 라이닝과 배면의 뒷채움 콘크 리트로 구성되어 있다. 두 개의 수로터널에서 발생된 강관 라이닝 좌굴 손상을 대상으로 손상의 형태 및 설계 조건을 상세하게 조사하였다. 좌굴 손상에 적용 가능한 좌굴 안전성 평가방법을 기존의 문헌 자료를 참조하여 선정하였으며, 손상에 대한 조사결과와 비교하였다. 또한 본 지역의 수리지질학적인 특성이 좌굴 손상에 미치는 영향을 검토하였다. 연구결과 수리지질학적 지층특성뿐만 아니라 터널 라이닝의 적절한 시공이 강관 라이닝의 좌굴에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 외수압의 크기 결정은 수리지질 특성 에 따라 산정되어야 하는 것을 알 수 있었다. 기존 손상 사례에 대한 연구는 압력 수로터널의 강관 라이닝에 대한 설계, 시공 및 유지관리 기간 중의 문제점 및 개선사항을 도출하는데 활용될 수 있을 것이다.

주요어 : 좌굴, 외수압, 강관 라이너, 안전 유지관리

† 정회원, 한국시설안전공단 상하수도팀 차장(E-mail : [email protected])

제12권 제12호 2011년 12월 pp. 13～20

1. 서 론

○○광역상수도 도수시설인 A 및 B 수로터널은 소규모 석회암과 염기성 암맥이 나타나는 편마암 지층에 굴착, 건 설되었다. 수로터널은 0.009m 두께의 강관을 마제형 단면 으로 굴착된 지층에 위치시키고 , 배면을 콘크리트로 타설하 는 형식으로 강관 라이닝이 외수압 및 내수압에 저항하는 역할을 담당하게 된다 . 강관 라이닝의 좌굴 안정성 평가에 는 내부 하중과 외부 하중 두 가지 모두 고려하여 설계되어 야 한다 . 내부 하중의 크기는 정확하게 산정될 수 있으며 이 를 설계에 충분히 반영할 수 있다. 반면, 외부 하중은 정확

한 산정 근거가 부족함에 따라 설계자의 경험적 판단에 의 해 주관적으로 설계하게 된다 .

A 및 B 수로터널은 운용 기간 중 터널 점검을 위하여 내

부는 배수된 상태이었다 . 터널 점검 기간 중에 집중 강우가

발생하였으며 이후 강관 라이닝 변형이 3개소에서 발견되

었다. 변형 부위 및 크기는 3개소가 각각 상이하였으나 변

형된 강관부를 제거한 상태에서 배면 암반에 대한 조사 결

과 암반의 상태는 양호하였으며 강관과 뒷채움 콘크리트 라

이닝의 이격이 3개소에서 동일하게 발생되어 있음을 확인

하였다. 변형은 강관 라이닝의 축 방향으로 평행한 단일 둥

근 돌출부 형태이며 , 용접부의 벌어진 곳에서 압력수가 용출

배수공

R=1,000 300 2,000 STEEL PIPE

t= 9mm 1,0001,000300300

400600

2,212

35

2,530

35

300 2,000 300

CL

그림 1. 수로터널 표준단면도

-90° 90°

180°

-180°

0°

20 15

0 5 10

측점 (m) 0°

-90°

-180°

180°

90°

25 30 35 40

배수공

(약 30~50m간격) 배수공

그림 2. 수로터널 내부 표면전개도

되고 있어 외수압에 의한 좌굴 손상인 것으로 확인되었다 .

좌굴 압력 설계법으로서 단일 둥근 돌출부 형태를 다루 는 방법은 Amstutz(1970)와 Jacobsen(1974)에 의한 것이 대 표적이다. Amstutz(1970)의 방법은 간단한 반면 Jacobsen (1974)의 방법에 비해 불안전측인 것으로 평가(Berti 등, 1998)되고 있다. 또한 Amstutz(1970)의 방법에서 다루는 좌 굴압력 산정 인자는 본 수로터널 손상 현장에서 취득할 수 없으나, Jacobsen(1974)의 방법은 본 수로터널 손상 현장에 서 적용 가능한 상태이다.

본 연구는 좌굴압력 설계법의 하나로서 보수적인 결과를 나타내며, 본 현장에서 설계 인자를 취득할 수 있는 Jacobsen (1974)의 방법을 활용하였다. A 및 B 수로터널의 좌굴 손상 현장에 대한 조사 결과와 해석법을 비교․평가하여 외수압에 의한 강관 라이닝의 안전성에 미치는 요소 및 그 중요도를 산정하고자 하였다. 또한 외수압의 크기에 영향을 미치는 수리지질학적인 특성 요소를 검토하였다.

2. 대상 수로터널의 특성

2.1 설계 및 시공 특성

○○광역상수도 도수시설인 A 및 B 수로터널은 직경 2m

의 압력터널이다. 굴착 단면형상은 마제형이며, 굴착 후 두 께 0.009m의 강관을 삽입하고 파이프 서포트로 지보공을 실시하여 뒷채움 콘크리트를 두께 0.3m로 타설한 후, 아치 부의 공동 부분을 모르터로 그라우팅을 실시한 형태로 터널 표준단면도는 그림 1, 터널 내부의 전개도는 그림 2와 같다.

삽입된 강관 이음부의 용접은 Fillet 용접, 강관의 내부 보호 는 도복장으로 처리되었다 . 강관의 두께에 대한 설계는 최 대설계수압 0.294MPa(적용 정수두 : 30m)를 고려한 강관의 두께 0.0023m와 설계 제한두께 0.007m, 운반 및 시공의 난 이 등을 고려하여 0.009m로 결정하여 설계한 것으로 조사 되었다. 수로터널 시공 당시, 외부 유입수의 지하수압 영향 을 감소시키기 위하여 약 30～50m 간격으로 배수공을 설치 하였다.

2.2 좌굴 손상 특성

A 및 B 수로터널의 종단 현황과 손상 발생 위치는 그림 3과 같다. A 수로터널은 A-1 지점 1개소에서 우측 하부에 변형이 발생하였으며 , B 수로터널은 2개소로 B-1 지점에서 는 우측 상단부, B-2 지점에서는 우측 하단부에서 좌굴 손 상이 발생하였다 .

3개소의 손상 지점에서 강관 라이너의 변형 형상을 광파

기 등을 이용하여 실측하였다 . 손상 A-1은 A 수로터널 입구

로부터 283.3～295.4m 사이에 걸쳐 강관 하단부에 발생되

어 있고, 변형은 관 내부로 약 0.64m 정도 돌출되어 있는

형상이다. 289.0m 위치에서는 변형 발생 시 찢어진 용접부

분의 틈을 통하여 2～3L/min의 누수가 발생하고 있었다. 이

지점에서 지형도와 수로터널 표고 실측으로 구한 수직 토피

고는 약 80m를 나타내고 있다. 변형이 발생된 구간을 중심

으로 주변의 강관 11개소를 절단하여 배면 검사구를 설치하

고, 강관 라이닝 배면의 뒷채움 콘크리트 상태, 암반상태 등

을 조사하였다. 배면 암반은 편마암으로서 불연속면의 발달

과 강도 측면에서 양호한 상태이나 , 배면 뒷채움 콘크리트

의 두께가 부족하거나 강관과 뒷채움 콘크리트 사이의 이격

이 큰 상태가 확인되었다.

196.5

조사시점 조사종점

206.5

200

40 80 120 160

123.25

150.00

175.00

195.00 195.00

175.00

150.00

125.00 111.00 토피고 약 80m

손상A-1

(a) A 수로터널

조사시점 조사종점

100

187.5

175

150

125 175

150

125 190.2

200

229.1 200

토피고 약 100m 200

40 80 120 160

106.00 120.00110.00 125.00

150.00

175.00

200.00 175.00

150.00

125.00 104.00 손상B-2

손상B-1

토피고 약 70m

(b) B 수로터널 그림 3. 수로터널 종단도

(a) A-1 손상 (b) B-1 손상

(c) B-2 손상 (d) 배수공 상태

그림 4. 현장 조건 사진

그림 5. 좌굴, 단일 둥근 돌출부 형상

손상 B-1은 B 수로터널 입구로부터 688.6～706.6m 구간

으로 최대 변형 위치는 692.4m 지점으로 강관 바닥으로부 터 1.4m 우측 상부에 위치하며, 터널 내부 방향으로 약 0.34m 정도 돌출되었다 . 찢어진 강관 틈새로 3L/min의 누수가 발생 하고 있었다. 이 틈새로 관찰되는 배면의 콘크리트는 균열 및 변형이 없는 양호한 상태이며, 실측에 의한 수직 토피고 는 약 100m를 나타낸다.

손상 B-2는 B 수로터널 입구로부터 856.7～868.7m 구간 으로 A-1 손상과 유사한 형태로 강관 바닥으로부터 0.31m 의 높이에서 최대 0.16m 정도가 돌출된 형태이며, 실측에 의한 수직 토피고는 약 70m를 나타낸다.

약 30～50m 간격으로 설치된 배수공의 상태는 뒷채움 콘크리트와 지하수의 화학반응에 의해 생성된 물질로 막혀 있어 외수압 해소 기능은 매우 미약한 것으로 조사되었다.

3. 영구 강관 라이닝의 설계법

3.1 설계 고려요소

외수압에 의한 강관 라이너의 손상은 좌굴에 의해 발생 되며, 대부분 터널 축에 평행한 단일 둥근 돌출부가 형성되 는 것으로 알 수 있다. 파괴는 어떤 임계압력에서 시작되는 데 강관 라이너의 두께뿐만 아니라 강관과 뒷채움 콘크리트 사이의 간격에도 영향을 받게 된다. 실제적으로 이 간격은 강관 배면의 간극에 대한 콘택트 그라우팅의 효용성을 포함 하여 여러 영향 요소들에 의해 달라지는데 터널 반경의 0～

0.001배까지 다양하게 나타나게 된다.

보강재가 없는 원형 강관 라이너의 임계 좌굴압력을 결 정하는 해석 방법은 Amstutz(1970), Jacobsen(1974)와 Vaughan (1956)에 의하여 제안되었으며, Vaughan(1956)의 방법은 다 수의 둥근 돌출부에 대한 방법이므로 본 연구에서는 단일 둥근 돌출부를 다루는 Amstutz(1970)와 Jacobsen (1974)의 방법을 검토하여 본 손상 현장에 적용 가능한 방법을 선정 하고자 하였다.

3.2 Amstutz의 방법

강관의 좌굴은 외수압이 임계값에 도달할 때 시작되며 벤딩에 대한 낮은 저항성 때문에 강관은 편평해지고 주변 콘크리트로부터 분리된다. 강관의 파괴는 터널 축에 평행한 단일 둥근 돌출부가 만들어졌을 때이며 변형 형상이 그림 5이다.

Amstutz(1970)의 방법을 이용하여 보강재가 없는 강관 라이너에서 주변 응력을 결정하는 공식과 대응하는 외수압은

다음과 같으며, 탄성계수 는 상수로 가정된다.

 

 



 





_{ }



   



^{ }





≅

  

  



    

  





 





(1)



≅

^ 



^

^ _

    

  



 





₍₂₎

여기서,  :    ^ 

 : 

 : ^



:   

 : 강관과 콘크리트 사이의 간격비 ( =  )

 : 터널 라이너 반경

 : 라이너 두께

 : 탄성계수



:    





: 항복강도



: 임계 좌굴압력



: 강관에서 주변/축 응력

 :       





: ^

^     

 : 포아슨 비

3.3 Jacobsen의 방법

Jacobsen(1974)의 방법을 이용하여 보강재가 없는 강관 라이너의 임계 좌굴압력을 결정하는데, 3개 미지수를 가지 는 3개 비선형 공식의 해를 필요로 한다. 3개 미지수인  ,

 , ^ 를 포함하는 3개 공식은 다음과 같다.

(a) 항복강도 38,000psi (b) 항복강도 50,000psi 그림 6. 보강재가 없는 라이너에서 Jacobsen 곡선(Moore, 1990)

 ^



sin 







_{  }



tan    tan     











_

^

^  



^











(3)

 



   



  _{  } sin 

sin  

 







^{ }

sin 

 

sin 



^{  }

sin sin 

 

sin  sin tan   



^ 

(4)

 

 



^ 



 

^

^{ sin  sin }

⁽⁵⁾

여기서, 

:  

 : 터널 라이너 반경

 : 라이너 두께



: 유효 탄성계수

 : 강관과 콘크리트 사이의 간격 / R ( =  )



: 라이너 항복강도

 : 좌굴 lobe에서 강관 라이너 중심선까지 연장되는 각의 1/2

 : 좌굴 lobe 파(wave)의 반을 통하여 새로운 반경에 연장되는 각의 1/2

 : 임계 좌굴압력

Jacobsen(1974)의 공식은 적용의 편의성을 위해 Moore (1990)에 의해 재작업되었다. 수로터널 라이너 두께에 대한

직경(D/t)과 강관과 콘크리트 사이의 간격비(  )에 따른 임 계 압력을 곡선 도표에서 구하게 된다. 그림 6은 보강재가 없는 라이너의 항복강도가 각각 38,000psi(261.99MPa)와 50,000psi(344.74MPa) 일 경우, 임계 좌굴압력을 구하는 곡 선이다.

3.4 적용 설계법의 선정

외수압에 의한 좌굴압력을 계산하는 방법들은 각 이론에 근거하여 다른 결과를 도출하기 때문에 설계자는 각 방법의 한계점을 인식하고 설계할 필요가 있다. Berti 등(1998)은 Amstutz(1970)와 Jacobsen(1974)에 의한 단일 둥근 돌출부 좌굴 이론을 분석하였다. Amstutz(1970)의 방법이 두 방법 중에 더 간단하나, 불안전측인 가정 상수를 포함하는 것을 발견하였다 . 따라서 본 논문에서는 대상 현장에 적용 가능 하며, 보수적인 결과값을 나타내는 Jacobsen(1974)의 방법 을 검토식으로 선정하였다 .

4. 분석 및 고찰

4.1 현장 강관 변형 형상에 의한 좌굴 압력 산정

본 대상 수로터널에서 좌굴을 발생시킨 외수압의 크기를

산정하기 위하여 Moore(1990)의 그림표를 이용하였다. 또

한 Jacobsen(1974)의 공식을 사용하고 현장의 조건을 반영

하여 임계 좌굴압력을 산정하였다 . 3개의 미지수 중  ,  는

광파기 등을 이용하여 실측으로 취득된 각도를 반복 계산을

101° R=129.5

99.40° 78°

R=146 74.7

4° ^R

2= 32

.3

48.40° 30.18°

(a) A-1 손상 (b) B-1 손상 (c) B-2 손상

그림 7. 실측 라이너 변형 형상 및





표 1. Moore의 그림표 및 Jacobsen 공식에 의한 임계 좌굴압력

구분 손상 간격비(

)

,

결정(Radians)

좌굴압력(

, MPa(tf/m

))

 

Moore의 그림표 - - - 0.614(62.57)

Jacobsen 공식

A-1

0.001 0.8814 0.8675 0.386(39.36)

0.0005 0.8814 0.8734 0.386(39.39)

0.002 0.8814 0.8552 0.385(39.27)

B-1 0.001 0.6807 0.6535 0.645(65.73)

0.0005 0.6807 0.6641 0.650(66.28)

B-2 0.001 0.4224 0.2635 1.147(116.91)

0.0005 0.4224 0.3375 1.433(146.15)

조건 터널 직경(D) : 2m, 강관 두께(t) : 0.009m, 강관 탄성계수(E) : 209,999.79MPa, 포아슨비(

) : 0.3

통하여 수정 결정하였다 . 그림 7은 실측된 라이너 변형 형 상이며, 표 1은 임계 좌굴압력 산정을 위한 자료 및 결과값 이다.

표 1에서 간격비  의 차이에 따른 좌굴압력 차이는 거의 없으나, 손상의 형태에 따른 차이가 크게 나타났다. 라이너 의 변형이 원주방향으로 가장 넓게 발생한 위치 (A-1)에서 좌굴압력이 가장 작고, 변형이 좁게 발생한 위치(B-2)에서 가장 크게 나타난다. 강관과 콘크리트 라이너 사이의 이격 정도가 좌굴압력의 크기에 영향을 미치지만, 이격된 길이가 클수록 더 작은 정수압에서도 좌굴이 발생함을 나타낸다.

Moore(1990)의 그림표에 의한 좌굴압력이 0.614MPa 이지 만, 수로터널의 시공상태에 따라 더 작은 정수압에서도 좌 굴이 발생될 수 있음을 나타낸다. 수로터널 건설 시, 뒷채움 콘크리트의 설계 두께 충족 여부, 양생온도의 관리, 콘택트 그라우팅의 실시 등 품질관리가 좌굴 발생에 중요한 요소가 된다.

4.2 지질학적 특성에 따른 정수압 산정

압력터널 설계 시 외수압의 크기를 예측하기 어려우므로

외수압 수두는 지질조건에 따라 정수두의 15

100%를 적 용하여 왔다 . 외수압 수두의 크기는 연속 강우강도, 함양량, 불연속면의 연장성과 투수성 및 지하수 배출지점의 투수성 에 따라 결정된다. 강우가 단기간에 연속적으로 많이 발생 하고 불연속면의 연장성이 크고 지하수 배출지점이 점토와 같은 불투수성 재료에 의해 차단되어 배출이 안 될 경우, 지 반 내 간극수압은 최대값에 도달하게 된다 .

일반적으로 절리는 단층에 비해 지하수의 유동에 상대적 으로 적은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이는 절리의 연장성이 부족하고 틈새가 좁기 때문에 지하수의 유동을 좌 우할 수 있는 중요한 요소를 갖추지 못하기 때문이다 . 그러 나 비록 이들 절리의 연장성이 미약하고 틈새가 좁다하더라 도 이들의 밀도가 높으면 지하수의 유동에 어느 정도는 기 여할 수 있다. 특히 점토광물을 수반하는 단층, 암맥은 지하 수의 유동으로 점토광물이 빠져나갈 경우 아주 좋은 지하수 유동 통로의 역할을 한다(문상호 등, 2010).

A 수로터널 구간의 지질분포는 그림 8의 지질도에 나타

난 바와 같이 대부분 구간이 호상흑운모편마암으로 구성되

어 있고, 종점부 일부는 규질석회암으로 구성되어 있다(한

(a) A 수로터널 (b) B 수로터널 그림 8. 수로터널 구간 지질도

국지질도 광정도폭 , 1974). B 수로터널 구간은 전체 구간이 흑운모편마암으로 구성되어 있고 부분적으로 염기성암맥이 관입 상태로 분포하고 있다(한국지질도 천안도폭, 1968).

흑운모편마암의 수리지질 특성은 주로 절리에 의해 지배 되고 절리의 연장성이 크지 않으므로 간극수압 크기는 상대 적으로 작은 특성을 나타내게 되어 적용 외수압 크기는 상 대적으로 낮은 값을 적용할 수 있다 . 규질석회암은 주로 규 산질이나 약간의 석회분이 함유되어 있다 . 석회분은 탄산이 함유된 지하수와 접촉할 경우 용해현상이 발생하여 선상의 작은 공동을 형성한다. 집중호우 시 공동을 통해 흐르는 지 하수는 공동 내 세립토사의 쌓임으로 흐름이 차단될 경우 순간적으로 간극수압이 상승하게 되며, 한계압에 도달될 경 우 지하수 통로가 열려 간극수압이 감소하게 된다. 결국 이 와 같은 과정이 반복 될 경우, 지하수 배출지점 부근은 지반 내에서 이동된 세립토의 퇴적으로 인해 지하수 배출을 차단 함으로서 간극수압이 매우 높게 형성된다. 따라서 공동 형 태의 지하수 유동통로를 형성하는 석회암 분포 지역에서의 외수압 수두는 정수두의 경험값 15

100%에서 100%의 값 을 적용할 필요가 있다.

B 수로터널 구간과 같이 흑운모편마암 내 염기성 암맥이 부분적으로 관입된 구간은 모암인 편마암과 관입된 암맥의 경계부에 열수변질작용에 의한 점토광물이 생성되어 있다.

이 경계면은 지하수의 주 이동통로가 되고, 지하수 이동 시 통로 주변의 점토광물을 침식, 운반시킴으로서 경계부의 투 수성은 점차 커지게 되며, 운반된 점토가 지하수 배출지점 을 막음으로서 최대 간극수압은 증가하게 된다. 따라서 본 수리지질조건에서의 외수압도 경험값에서 높은 값을 적용 할 필요가 있다.

일반적으로 자연조건에서 지하수위는 지형고도와 이상 적인 정비례 관계를 나타내고 있다(이병대 등, 2000). 배수

형 터널 굴착 시 단층 , 단층파쇄대, 절리 등의 단열구조대를 통과하게 되면 이 구조대를 따라서 주변 대수층의 지하수 흐름이 터널 쪽으로 향하고 터널 내로 유입되어 단열구조대 주변의 지하수위는 주변 구간보다 훨씬 낮게 형성된다 (이병 대 등, 2003).

배수형 터널과 달리 강관 라이닝이 설치되는 압력터널은 비배수형 터널이므로 유출되는 지하수가 터널 내부로 유입 되지 못하고 수두가 낮은 터널 출구부 쪽으로 향한다 . 집중 호우 시 지하수 함양량이 많아지면 연장성이 좋고 투수성이 양호한 단열구조대 부분의 간극수압은 급격히 증가하게 되 어 지표면까지 포화가 된다 . 증가된 간극수압은 터널 주변 에 형성된 라이닝과 뒷채움 콘크리트의 연결된 틈을 통해 터널의 영향범위까지 전달된다. 최대 간극수압에 도달되면, 강관 라이닝 좌굴현상이 발생하거나 , 지하수의 지표 유출이 발생하게 된다. 지하수의 배출이 많아지면, 최대 간극수압 은 낮아져 강관 라이닝 안정성에는 유리하나, 터널 출구부 지반안정성은 불리하게 된다 .

따라서 라이닝에 작용하는 외수압은 강우강도 , 단층, 암 맥, 석회암 공동과 같은 수리특성, 터널 전체 구간의 지하수 배수시스템을 고려하여 결정되어야 한다. 특히 단층, 암맥, 석회암 공동과 같은 수직적이거나 연속적인 지하수 통로를 가진 지층에서의 설계 외수압은 터널 전체구간 최대정수압 을 기준으로 경험값 15

100% 중 100%의 값을 적용하는 것이 타당할 것으로 사료된다 .

5. 결 론

본 연구에서는 외수압에 의해 좌굴 손상을 받은 수로터

널을 대상으로 설계 및 시공 현황 , 손상의 형태, 수리지질학

적 지층특성 , 강관 라이닝 설계법 등에 대한 자료를 총괄적 으로 정리, 분석하여 외수압에 의하여 라이닝의 안전성에 미치는 영향요소 및 중요도를 산정하고자 하였으며, 그 결 과를 설계 , 시공 및 운영 유지관리 기간별로 구분하여 정리 하면 다음과 같다.

(1) 강관 라이닝 설계 시 작용 외수압은 강우강도, 단층, 암 맥, 석회암 공동과 같은 수리 및 지반특성, 터널 전체 구 간의 지하수 배수시스템을 고려하여 결정되어야 한다.

특히 단층, 암맥, 석회암 공동과 같은 수직적이거나 연 속적인 지하수 통로를 가진 지층에서의 설계 외수압은 터널 전체구간에서 나타날 수 있는 최대 정수압을 기준 으로 가장 큰 값을 적용하여야 할 것으로 사료된다.

(2) 강관 라이닝 설계 시에는 터널 지층에 대한 그라우팅과 터널 내부에 설치하는 배수공의 효과를 기대하여 외부 수압의 영향을 과소하게 반영하는 경우가 있으나, 시멘 트 수화반응에 의해 생성된 물질에 의한 배수공 막힘 현상과 집중호우 시 지하수 함양량이 많아지는 경우 배 수공 역할이 매우 미미함을 고려하여야 한다.

(3) 외수압 설계법들은 각 이론에 근거하여 다른 결과를 도 출하며, 각 방법에서도 공식 적용 시 가정의 차이에 따 라 계산되는 좌굴압력이 크게 차이날 수 있으므로 이를 고려한 설계를 하여야 한다.

(4) 터널 건설 시 뒷채움 콘크리트의 설계 두께 충족 여부, 양생온도의 관리 , 콘택트 그라우팅의 실시 등 품질관리 가 좌굴 발생에 큰 영향을 미치는 요소이다. 뒷채움 콘 크리트와 강관 라이닝 사이의 간격비 보다는 이격된 길 이가 좌굴압력에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

(5) 터널 조사나 유지관리를 위하여 불가피하게 터널 내 배 수를 실시할 경우에는 강관 라이닝 설치 구간에서의 외 수압이 크게 발생되는 집중호우 직후 기간을 피하여 실 시하는 등의 안전 유지관리 기준이 필요하다 .

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1～40.

(접수일: 2011. 8. 8 심사일: 2011. 8. 9 심사완료일: 2011. 11. 24)