Experimental evaluation of fire protection measures for the segment joint of an immersed tunnel

침매터널 세그먼트조인트의 내화 대책에 대한 실험적 평가

In this study, a series of fire experiments under $HC_{inc}$ and ISO834 (duration of 4 hour) fire scenarios were carried out for three different types of fire protection measures for the segment joint to evaluate their applicabilities to an immersed tunnel. The experimental results revealed that an expansion joint installed to allow relative movements between concrete element ends in an segment joint is the most vulnerable to a severe fire. For the fire protection measure where the originally designed steel plates at an expansion joint arc replaced by fire-resistant boards, the experiments showed that they cannot achieve good fireproofing performance under both $HC_{inc}$ fire scenario and ISO834 (4 hour) fire scenarios since the installation of fire-resistant boards results in the reduction of the sprayed fire insulation thickness. On the other hand, the application of modified bent steel plates replacing the original steel plates was proved to be very successful in fireproofing of the expansion joint due to more sprayed materials filled in bent steel plate than in the original design concept as well as higher adhesion between the steel plate and the sprayed fire insulation layer.

본 연구에서는 화재 발생시 침매터널 세그먼트조인트의 지수재를 고온으로부터 보호하기 위한 내화대책의 효용성을 평가하기 위하여, 세 가지 방식으로 침매터널 세그먼트조인트를 모사한 콘크리트 블록실험체에 대해 $HC_{inc}$ 화재 시나리오와 ISO834(4시간) 화재 시나리오 하에서 화재실험을 수행하였다. 실험결과로부터 함제간의 변위를 허용하기 위한 시공조인트가 화재 시 취약부위임을 확인할 수 있었다. 열 손상에 취약한 시공조인트의 철판을 내화보드와 굴곡이 있는 철판으로 보강한 내화대책으로 변경하여 화재실험을 수행한 결과, 내화보드로 보강한 경우는 내화보드 설치에 따른 뿜어붙임 모르타르 내화재의 시공두께 감소로 인해 내화재의 휨이 발생하여 내화성능을 발휘하지 못하였고, 굴곡이 있는 철판으로 보강한 경우는 철판굴곡에 의해 철판과 뿜어붙임 모르타르 내화재와의 부착력이 증가됨과 더불어 철판 굴곡부에 채워지는 뿜어붙임 모르타르 내화재로 인하여 시공조인트에서의 열 손상이 발생하지 않아 내화성상알 충분히 발휘할 수 있음을 확인하였다.