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4.4.5 산악도로 터널

4.4.5.1 개 요

터널 복공 (覆工) 후의 누수는 복공 콘크리트의 성능저하 뿐만 아니라 터널내 설비 등의 내용년수 저하, 한랭지에서의 고드름 발생 등이 원인이 된다. 특히 도로터널에 있어서는 내장재을 오염시켜 더러워 보이거나 노면동결 등의 원인이 되어 유지관리상의 문제를 일으키고 있다.

이와 같은 누수에 대해서 과거 누수방지 공법으로써 각종의 대책공법이 행해져 왔는데 NATM 공법의 도입으로 지보공(支保工)과 복공(2차 복공) 사이에 방수시트 차수층을 설치하여 이론적으로는 거의 완벽하다고 할 수 있는 누수대책을 수립할 수 있게 되었다.

가. 방수공법의 변천

뿜칠 콘크리트와 락 볼트를 주요 지보공으로 하는 NATM(New Austrian Tunnelling Method)이 일반화되기 전에는 굴삭한 부분은 시트파일과 동(鋼) 아아치 지보공으로 일시적으로 지보한 후 콘크리트로 복공하는 이른바 재래공법이 채용되어 왔다.

이 재래공법은 통상 도로 터널에서 많이 채용되고 있는 상부 반단면(上部 半斷面) 선진공법을 예로들어 설명하면 상반(上半)을 굴삭하여 아아치 콘크리트를 타설한 후, 수평 굴삭을 하고 측벽 콘크리트를 타설한다. 이로 인해 복공 콘크리트 아치부의 이어치기면, 아치부의 균열개소, 아치부와 측벽의 이어치기면 등으로부터의 누수가 생긴다.

이 때문에 건설시에 각종 누수대책을 하였지만 누수를 완전히 막는 것은 어려웠기 때문에 관리단계에서 대책이 필요하게 되었다.

그후 NATM 공법이 일반화되면서 전단면 복공(全斷面 覆工)이 가능하게 되고, 뿜칠 콘크리트와 복공과의 사이에 방수시트에 의한 차수층을 시공할 수 있게 되었다. 이 때문에 재래공법에 비하여 방수효과는 대단히 향상되고 건설단계에 있어서 거의 완벽한 방수공법이 가능하게 되었다.

나. 방수설계시 유의사항

산악도로터널의 방수성은 재래공법에서 NATM 공법에 의한 시트방수공의 도입에 의하여 비약적으로 향상되었다.

① 방수시트의 난연화

③ 방수시트 설치의 기계화

③ 복공 방수공으로 구할 수 있는 소요품질의 명확화

④ 도막방수공의 개발

⑤ 교통규제를 동반하지 않는 누수대책공

4.4.5.2 방수재료

시트방수공을 구성하는 방수재료의 조건으로서는 방수시트의 붙이기 작업 및 복공 콘크리트의 타설시의 물리적 충격이나 하중에 견딜 수 있음과 동시에 충분한 내구성을 갖춘 구조 재질을 요구한다. 나아가 일체화된 방수층을 구성하기 위해서 시트 상호의 접합에 대해서 충분한 이음매 강도를 갖고, 시공 중에 있어서의 시공성 안전성의 확보와 뛰어난 경제성을 요구한다.

가. 에틸렌초산비닐공중합체(EVA)시트

에틸렌과 초산비닐의 랜덤 공중합체로 되어 있어 초산비닐의 함유량에 의하여 성질이 달라진다(일본에서 많이 채용되고 있다).

나. 폴리염화비닐(PVC)시트

에틸렌이나 아세틸렌을 원료로 하고 염소를 작용시켜 중합해서 만들어진다. 용착성이 높다(유럽에서 사용실적이 높다).

다. 에틸렌공중합체 비튜멘(ECB)시트

에틸렌을 원료로 하여 비츄멘을 혼합해서 만들어진다(유럽에서 사용실적이 높다).

라. 이면완충재(裏面緩衝材)

이면 완충재는 방수시트와 관련지어 방수시트와 뿜칠 콘크리트와의 사이에 설치하는 것을 말한다. 이면 완충재의 기능으로서는 뿜칠콘크리트의 표면이 거친 것에 의한 손상으로부터 방수시트를 보호하고 수압이나 유리석회 등으로 눈이 막히기 어렵게 하고 복공부위에 수압이 작용하지 않도록 어느 정도의 투수성이 요구된다.

마. 방수시트의 형상과 구성

방수시트와 이면 완충재를 조합시켜서 사용하는 것을 표준으로 하고 있다. 종류는 시트와 이면 완충재가 미리 공장에서 적층 가공된 일체 시공형과 시트와 이면 완충재를 별도로 현장에서 적층하는 분리 시공형이 있다. 또 용수량(湧水量)이 많은 것에 대해서는 시트 단체(單體)로 사용하는 경우가 있다.

4.4.5.3 방수공법

가. 방수시트의 부착

뿜칠콘크리트면에 방수시트를 부착하는 방법은 콘크리트 핀을 사용하고 있다. 방수시트와 이면완충재를 통과하여 부착하는 외타(外打) 고정식과 미리 방수시트와 이면 완충재를 용착 가공한 제품의 이면 완충재만을 관통하여 부착하는 내타(內打) 고정식이 있다. 외타 고정식은 뿜칠콘크리트면의 요철에 어울리게 부착하는 것이 가능하지만 시트를 관통시키기 때문에 관통개소의 물끊기조치를 충분히 해야 한다. 또 내타 고정식은 시트를 관통하지 않는 점에서 방수효과가 높지만 뿜칠 콘크리트면에 어울리기 어려운 결점이 있다.

나. 방수시트의 현장접합

방수시트는 일반적으로 터널 횡단 방향의 주장(周長)에 맞춘 장척(長尺)의 것을 붙이고 인접시트의 접합을 터널 횡단 방향으로 해야 한다. 이 현장 접합에는 용착기에 의한 용착접합을 한다.

용착접착은 접합강도가 크고 방수 효과가 높은 접합이 가능하지만 접합강도는 용착온도와 용착속도에 좌우되고, 용착기의 사용에 숙련도가 필요하다.

다. 방수시트의 단말처리

산으로부터의 용수는 방수시트의 배면을 타고 (側壁 脚部)에서 집수되며 다시 횡단배수로로 부터 중앙배수로로 이끌어져 터널외로 배수된다.

전술한 재래공법에 의해 건설된 터널에서는 누수는 피하기 어렵고 관리단계에서 다양한 대책공법을 세우고 있다. 여기에서는 대책공법의 예를 소개한다.

라. 누수대책

누수 대책공법에는 지수(止水) 공법과 도수(導水) 공법이 있다. 지수공법은 용수량이 적고 수압이 작은 경우에만 한다. 지수로 인하여 다른 개소로 물이 고이거나, 누수가 새로이 생는 일이 있기 때문에 대체로 도수(導水) 공법이 많이 채용되고 있다.

도수(導水)공법에는 누수 개소에 관을 씌워서 도수(導水) 공간을 확보하는 공법과 복공에 고랑을 만들어 도수 공간을 확보하는 공법이 있고, 이는 용수량(湧水量)의 많고 적음와 내공단면(內空斷面)의 여유량에 의해 선택하여 사용할 수 있다.

또 균열랙이 많고 누수가 면상(面狀)으로 나타나는 경우는 방수판을 이용하여 면상(面狀)으로 도수하고 있다. 한랭지에서 용수가 동결하는 곳에서는 단열재를 병용한 방수판을 사용하고 있는 예도 있다.

 
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