Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association (한국터널지하공간학회 논문집)

Korean Tunnelling and Underground Space Association (한국터널지하공간학회)
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Analysis and cause of occurrence of lining cracks on NATM tunnel based on the precise inspection for safety and diagnosis - Part I

정밀안전진단 결과를 활용한 NATM터널(무근)의 라이닝 균열 종류별 발생원인 및 분석 - Part I

  • Received : 2011.04.07
  • Accepted : 2011.05.15
  • Published : 2011.05.31
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Abstract

A crack is the main cause to affect the integrity of tunnel lining as well as leakage, spalling, exposed rebar, corrosion, carbonation and so on. Since the 1980, NATM has prevailed on excavation method and geotechnical philosophy in tunnel. Although the pattern of cracks has been reported by several engineers' effort, it was only focused on longitudinal cracks of lining. Eleven operational NATM tunnels have been conducted with the precise inspection for safety and diagnosis by KISTEC (Korea Infrastructure Safety and Technology Incorporation). With those results, the crack patterns by the spatial distribution and appearance for each tunnel have been analyzed and the cause of occurrence for seven common types of cracks in NATM tunnels was classified. Additionally, the longitudinal crack on lining above duct slab was figured out by numerical simulation and field inspection. Each crack has been analyzed by CCD (Charge-Coupled Device) scanner image with 3D configuration. Each type of cracks is also explained with output of experimental and condition of construction. Defined cracks on NATM tunnels will be good example for periodical inspection and precise inspection for safety and diagnosis.

균열, 누수, 박락, 철근노출, 부식, 탄산화 등은 터널 라이닝 건전도 평가항목으로 그 중에서 균열은 주요한 영향요인이다. 1980년 이후로, NATM은 터널의 굴착방법과 링폐합의 지반공학적 개념의 보급과 함께 넓게 적용되었으며, 라이닝에 발생된 균열의 연구도 진행되었으나 종균열에 제한된 연구가 주로 수행되었다. 본 논문에서는 11개의 공용중인 NATM터널의 정밀안전진단 결과를 활용하여 공간적인 위치 및 형태별로 분석하여 터널별 공통된 7개의 균열을 정의, 원인 및 분석, 사례 등을 나타내었다. 종류별 균열은 CCD스캐너 이미지를 3차원으로 분석하여 향후 NATM터널 정기점검 및 정밀안전진단 시 유익한 사례가 휠 수 있도록 하였다.

Keywords

References

  1. 국토해양부(2008), "시설물의 안전관리에 관한 특별법령집"
  2. 국토해양부(2003, 2009, 2010), "안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(터널)".
  3. 김완영 (2008), "대단면 터널 라이닝 콘크리트의 균열저감 연구", 한국콘크리트학회 가을 학술대회 논문집, pp. 509-512.
  4. 김형탁, 조성우, 이재욱, 윤태국(2005), "병행 시공된 공동구로 인한 터널 콘크리트 슬래브의 균열발생 사례연구", 대한토목학회 정기학술대회 논문집, pp. 5559-5562.
  5. 민경환, 정형철, 양준모, 윤영수(2009), "대단면 터널 라이닝 적용 고성능 콘크리트의 수화열 특성", 한국터널공학회 논문집, 제11권, 제1호, pp. 37-45.
  6. 이대혁(1998), "모형실험 및 수치해석에 의한 터널 복공의 역학적 거동 및 균열특성에 관한 연구", 서울대학교 공과대학 공학박사학위 논문, p. 292
  7. 이유석, 박성우, 황인백, 신용석, 김순곤(2009), "공용중인 3-Arch터널의 열화조사 및 원인분석", 한국터널공학회 논문집, 제11권, 제1호, pp. 97-105.
  8. 정수매, 박인준(2009), "NATM 터널라이닝 종방향 균열 제어공법", 한국터널공학회 논문집, 제11권, 제4호, pp. 437-447.
  9. 추진호, 박시현, 김홍균, 이상철, 윤태국(2010), "덕트슬래브를 지닌 도로터널의 종방향 균열원인 및 분석 사례", 2010 성과발표회 및 건설안전 포럼자료집, 한국시설안전공단.
  10. 한국시설안전기술공단(1997), "NATM터널(도로)의 종방향균열 원인분석과 보수.보강공법 연구".
  11. 한국터널공학회(2009), "터널설계기준 해설서", 도서출판 씨.아이.알.
  12. Asakura, T., Kojima, Y. (2003), " Tunnel maintenance in Japan", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 18, pp. 161-169. https://doi.org/10.1016/S0886-7798(03)00024-5
  13. Institution of Civil Engineering (1996), "Sprayed concrete linings (NATM) for tunnels in soft ground", ICE Design and Practice Guide, Thomas Telford, p. 88.
  14. Janpanese Society of Civil Engineering (2003), " Tunnel deformation mechanism", Tokyo, p. 320.
  15. Kaminetzky, D. (1991), "Design and construction failures lessons from forensic investigations", McGraw-Hill, pp. 107-202.
  16. Kolymbas, D. (2005), "Tunnelling and tunnel mechanics -A rational approach to tunnelling", Springer, p. 184.
  17. Mashimo, H., Isago, N., Kitani, T., Endou, T. (2006), " Effect of fiber feinforced concrete on shrinkage crack of tunnel lining", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 21, pp. 382-383. https://doi.org/10.1016/j.tust.2005.12.194
  18. Pelizza, S., Oggeri, C., Oreste, P., Peila, D. (2000), "Damage causes and repair for tunnel lining: monitoring and analysis in practice", Proceedings of ITA-AITES 2001 World Tunnel Congress, Vol. 11, pp. 721-732.
  19. Wang, T.T. (2010), "Characterizing crack pattems on tunnel lining associated with shear deformation induced by instability of neighboring slope", Engineering Geology, Vol. 115, pp. 80-95. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2010.06.010
  20. Yu, S.N., Jang, J.H., Han, C.S. (2007), "Auto inspection system using a mobile robot for detecting concrete cracks in tunnel", Automation in Construction, Vol. 16, pp. 255-261. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2006.05.003