계측 자료 처리와 분석은 데이터를 야장이나 현장용 데이터 쉬트에 기록하거나 Data Logger에
저장하는 것부터 시작한다.
측정일시, 관측자, 측정장비, 날씨, 온도, 계측위치에서의 시공상태등 측정에 관한 모든 사항을 기
록한다.
측정값이 사전 혹은 예상된 경향과 일치 하지 않으면 반복 측정하여 오독인지 기기의 작동 불량으
로 인한 오류가 있는지 검토하여 변화상태를 체크
2) 계측 결과 관리
측정된 데이터는 Data Logger나 기타 측정장비 및 데이터 쉬트 등으로 자동 또는 수동으로 수집되면 자동처리용 소프트웨어에 의해 정리되고 분석하는 작업의 초기단계가 된다. 결과는 항상 그래프 형태로 요약하는 것이 바람직 하다.
계측전담반 :계측자료 처리를 위한 프로그램 운용
계측 분석반 : 전문기술자가 계측자료를 토대로 분석프로그램 운영
3.7.2 분석 보고
1) 보고 내용
계측자료 정리
계측분석 평가
- 거동예측 : 안전상 지장유무 판단
- 계측결과에 의거 설계시 수치해석치와 비교 평가
- 토류벽 안정, 보강공법등 개략적 대안 비교 (안정성, 경제성등 고려)
- 터널 복공의 안정성, 지보공 복공 부재 기능 등을 검토
- 지상구조물의 변형 여부 평가
2) 보고 시기
정기 보고
- 주간 : 주 1회 서면보고
- 월간 : 월 1회 보고서 작성 보고
부정기 보고
- 측정치 급변등 안전과 관련 문제점 발생시
최종 보고
- 계측수행 완료시
3.7.3 계측 자료 활용 방안
1) 안전 사고 예방
2) 설계변경 및 설계에의 반영
3) 경제적, 과학적 시공관리
4) Know-How 축척
5) 민원자료 활용
제 4 장 계측 분석 계획
4.1 계측 관리 방법
구 분 |
현단계 이후 예상 응력도 | |||
제 제 1 2 차 차 관 관 리 리 치 치 | ||||
현단계의 응력도 |
1차관리치
2차관리치 |
공사를 계속한다 |
감시를 강화하고 공사를 계속한다 |
사전에 대책을 협의한다. |
감시를 강화하고 공사를 계속한다 |
감시를 강화하고 공사를 계속한다 |
사전에 대책을 협의한다. | ||
공사를 중지하고 대책을 협의한다. |
※ 각 조직간의 유기적인 업무협조 및 연계체계
4.2 계측 분석 흐름도
4.3 계측 관리 기준
4.3.1 개착 구간 관리 기준
절대치 관리기법을 채택할 경우 가장 문제가 되는 것은 설계치에 대한 관리기준치의 결정방법과 계측 결과치가 관리기준치를 초과했을 때의 대처 방안이다. 그러나 굴착공사에서 관리기준치를 결정하는 것은 매우 어려운 사항이다.
다음과 같이 일본의 굴착공사에서 관리 기준치를 결정하는 기준으로 이에 기초한 관리기준치와 계측 결과치를 비교하여 시공관리와 안전관리를 할 수 있다.
가. 관리 기준치를 결정하는 방법
대 상 물 |
기 준 의 범 위 |
비 고 | |
토 류 구 조 물 |
토류벽의 응력 (버팀보 응력) |
(장 + 단)/2 ∼ 단 |
|
토류벽의 변형 (배면지반의 수평 변위) |
굴착깊이/200 또는 설계여유이하 |
| |
버팀보 축력 |
(장 + 단)/2 ∼ 단 |
| |
버팀보의 변형도 |
1 / 1000 |
| |
띠 장 |
(장 + 단)/2 ∼ 단 |
| |
주 변 시 설 물 |
주변지반의 침하 |
경 사 :1/500 ∼ 1/300 |
|
주변 매설물 |
관리 담당 책임자 |
| |
주변 건물 |
경 사 :1/500 ∼ 1/300 |
|
※ 장 : 장기 허용 응력도, 단 : 단기 허용 응력도
나. 여러 구조물의 각 변위 한계
다. 여러 구조물의 최대 침하량 한계
침 하 상 태 |
구조물의 종류 |
최대 침하량 |
전체 침하 |
배수시설 |
15.0 ∼ 30.0 cm |
출입구 |
30.0 ∼ 60.0 cm | |
부등침하의 가능성 |
| |
석층 및 벽돌구조 |
2.5 ∼ 5.0 cm | |
뼈대 구조 |
5.0 ∼ 10.0 cm | |
굴뚝, 사이로 메트 |
7.5 ∼ 30.0 cm | |
전 도 |
탑, 굴뚝 |
0.004 S |
물품 적재 |
0.01 S | |
크레인 레일 |
0.003 S | |
부등 침하 |
빌딩의 벽돌 벽체 |
0.005 S ∼ 0.0002 S |
철근 큰크리트 벽체 뼈대 |
0.003 S | |
강 뼈대 구조(연 속) |
0.008 S | |
강 뼈대 구조(단 순) |
0.005 S |
※ S : 기둥 사이의 간격 또는 임의의 두점사이의 거리
라. 계측 관리등급에 따른 대처 방안
토류공사에서 이 기법을 이용하여 계측 항목별 구체적 관리 기준치를 설정하고 안전과 주의사이 경계를 1차 관리 기준치, 주의와 위험의 경계를 2차 관리기준치로 한다. 관리기준치는 1차와 2차로 나누어 구분할 때 1차 관리기준치는 부재의 허용응력의 70 ∼80 %, 2차 관리기준치는 100 % 로 했다.
측정치와 관리기준치의 비교결과, 각 상황에 따른 대응방법의 기본적 개념은 다음과 같다.
0 측정치 < 1차 관리기준치
이 경우 토류 구조물에 대해서는 문제가 없다.
0 1차 관리기준치 < 측정치 < 2차 관리기준치
허용 응력을 2차 관리기준치로 정하고 있으므로 측정치가 이 범위에 있을때는 특별한 문제가 없지만 다음 굴착단계에서 2차 관리기준치를 초과하지 않는가의 여부를 검토할 필요가 있다.
0 2차 관리기준치 < 측정치
이러한 결과가 나타나면 즉각적으로 토류 구조물 전체에 대해 재검토하고, 현장 상황에 맞추어 적절한 대책을 강구한다.
마. 토류공사의 안전 시공관리를 위한 계측관리 기준
계 측 항 목 |
안전/위험의 판정 기준치 |
판 정 법 | |||
관리 기준 |
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
측 압 |
설계시 이용 한 토압분포 |
설계시 이용한 토압 F1 = ------------------ 실측에 의한 토압 |
F1 < 0.8 |
0.8≤F1≤1.2 |
F1 > 1.2 |
벽 체 변 형 |
설계시의 추정치 |
설계시 추정치 F2 = ------------------ 실측에 의한 변화량 |
F2 < 0.8 |
0.8≤F2≤1.2 |
F2 > 1.2 |
벽체 및 버팀보 응력 |
압축 및 인장 응력 |
허용인장(압축)응력 F3 = ------------------ 실측인장(압축)응력 |
F3 < 0.8 |
0.8≤F3≤1.0 |
F3 > 1.0 |
휨응력 및 허용전단응력 |
허용 휨 (전단)응력 F4 = ------------------ 실측 휨 (전단)응력 |
F4 < 0.8 |
0.8≤F4≤1.0 |
F4 > 1.0 | |
버팀보 축력 |
허 용 축 력 |
부재의 허용 축력 F5 = ------------------ 실측에 의한 축력 |
F5 < 0.7 |
0.7≤F5≤1.2 |
F5 > 1.2 |
계 측 항 목 |
안전/위험의 판정 기준치 |
판 정 법 | |||
관리 기준 |
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
굴착 저면의 히빙량 |
T.W LAMBE에 의한 허용 HEAVING량 |
실측결과 위험영역에 PLOT되는 경우 |
실측결과 주의영역에 PLOT되는 경우 |
실측결과 안전영역에 PLOT되는 경우 | |
침하량 |
각 현장마다 허용치 결정 |
각 현장 상황에 맞는 허용침하량을 지정하고, 허용 침하량을 얻으면 위험 또는 주의신호로 판단한다. | |||
부등 침하량 |
건물의 허용 부등침하량 |
기둥 간격에 대한 부등 침하량의 비 |
1/300이상 |
1/300∼1/500 |
1/500 이하 |
4.3.2 터널 구간 관리 기준
터널을 설계하는 방법이 완벽한 것이 없기 때문에 관리기준치를 미리 정확하게 준비하는 것도 용이하지 않다.
터널의 계측관리기준도 과거의 시공실적과 유사 지질조건에서의 계측결과를 기초로 수치해석적인 방법에 의하여 설정할수 있으며 터널을 굴착하고 있는 현장에서도 계측치가 축척됨에 따라 관리기준치를 재 설정하여야 한다.
계측치의 축적에 의하여 관리기준치를 설정한 사례는 다음과 같다.
0 내공변위와 변위속도를 관리기준치로하여 주의수준과 처치방법을 제시한 사례
0 내공변위를 암반의 분류등급과 시공방법에 따라 통계처리하여 기준을 제시한 사례
0 암반분류를 기초로 초기 변위속도로부터 최종변위와 지보에 걸리는 하중을 제 시한 사례
0 토피가 얇은 터널에서 지표침하는 전단지수를 이용하여 관리기준을 제시한 사 례
0 지중변위로부터 한계 변형율을 구하여 관리기준치로 제시한 사례
그러나 축척된 계측치는 이용할 수 없기 때문에 수치해석에 의하여 구한 값은 관리기준치로 이용하고, 계측을 수행하면서 역해석을 통한 피이드백에 의하여 관리기준치를 변경해 나갈 예정이다.
4.3.3 발파진동에 관한 진동 기준
(독일의 DIN4150 기준으로 제정)
등 급 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
건물 형태 |
문화재(역사적으로 매우 오래된 건물) |
주택,아파트 상가(작은 균열을 지닌 건물) |
주택,아파트 상가(균열이 없는 양호한 건물) |
산업시설용 건물(철근콘크리트로 보강한 건물) |
최대속도 허용치(cm/sec) |
0.2 |
0.5 |
1.0 |
1.0 ∼ 4.0 |
4.3.4 계측관리 기준치 설정 및 관리등급
1) 지중 수평변위 관리기준
(단위 : mm)
계측 종류 |
관 리 기준치 |
관 리 등 급 | ||
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
지 중 수평변위 |
굴착깊이 의 1/200 |
관리기준치 ----------- < 0.8 측정치 |
관리기준치 0.8 ≤ -----------≤ 1.2 측정치 |
관리기준치 ----------- > 1.2 측정치 |
2) 버팀보 축력(하중계,변형률계) 관리기준
계측 종류 |
관 리 기준치 |
관 리 등 급 | |||
위 험 |
주 의 |
안 전 | |||
하 중 계 |
50 TON JACK기준 |
50 ton (370kg/cm2) |
> 62.5 (463kg/cm2) |
50 ∼ 62.5 (370∼463kg/cm2) |
50 > (370kg/cm2) |
100 TON JACK기준 |
100 ton (740kg/cm2) |
> 125 (925kg/cm2) |
100 ∼ 125 (740∼925kg/cm2) |
100 > (740kg/cm2) | |
변형률계(H300×305) |
1367 kg/cm2 |
> 1952 |
1139 ∼ 1952 |
1139 > |
*** 버팀보의 하중계 관리기준과 강재(H-beam)의 강,약축방향 허용압축응력 중 작은값
*** 강재의 강,약축방향 허용압축응력
20〈 ℓ/γ≤ 93 일 때 σca = { 1400 - 8.4 ( ℓ/γ - 20 ) }× 1.5 × 0.9
ℓ = 부재의 좌굴길이 cm γ = 부재의 총단면의 단면2차 반지름 cm
(예)H300×305 A=134.8cm2 강축방향ℓ = 640cm γ = 12.6cm σca = 1540.8 kg/cm2
약축방향ℓ = 480cm γ = 7.26cm σca = 1367.1 kg/cm2
3) 건물 기울기 관리기준
(단위 : ?)
계측 종류 |
관 리 기준치 |
관 리 등 급 | ||
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
건 물 기울기 |
1 / 150 (0.381966?) |
> 1 / 150 (0.381966?) |
1 / 150 ∼ 1 / 300 (0.381966?∼ 0.19098?) |
1 / 300 > (0.19098?) |
4) 콘크리트 변형률계 관리기준( 0.4 × σck , σck=300kg/cm2)
(단위 : kg/cm2)
계측 종류 |
관 리 기준치 |
관 리 등 급 | ||
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
변형률계 |
120 |
> 120 |
96 ∼ 120 |
96 > |
5) 터널 대표단면 계측 관리기준
계측 종류 |
관 리 기 준 치 |
관 리 등 급 | ||
위 험 |
주 의 |
안 전 | ||
쇼크리트 |
σca = 84 kg/cm2 0.4 σck |
> 84 |
67.2 ∼ 84 |
67.2 > |
락볼트(D25) |
σsa = 1500 kg/cm2 SD30 |
> 1500 |
1200 ∼ 1500 |
1200 > |
지표침하 |
토피의 1/200 |
> 1/160 |
1/160 ∼ 1/240 |
1/240 > |
6) 터널내 수치해석 결과(참고;대부분의 계측에서 탈수등으로 아래 값을 상당히 초과)
종 류 해 석 |
지표침하 |
숏크리트 |
락볼트 |
천단침하 |
내공변위 |
Ⅰ 터널 갱구부 |
6.076 |
-22.049 |
6.212 |
15.090 |
0.726 |
Ⅱ 철도 하부 통과 구간 |
0.367 |
-6.676 |
0.451 |
1.961 |
0.638 |
Ⅲ 파쇄대 통과구간 |
0.939 |
-18.226 |
1.569 |
1.634 |
1.384 |
Ⅳ 정거장 2아치 터널 |
1.332 |
-2.986 |
0.619 |
1.883 |
0.209 |
Ⅴ 터널식환기구(이중환형구조) |
- |
6.863 |
0.729 |
2.043 |
2.043 |
7) 터널계측의 천단 ,내공 관리기준(한국지반공학회 )
구 분 암반등급 |
천 단 |
내 공 | ||
최종 변위 (mm) |
침하 속도 (mm / 일) |
최종 변위 (mm) |
침하 속도 (mm / 일) | |
B (= PS - 5.1) |
4.42 |
1.34 |
4.33 |
0.66 |
CⅠ(= PS - 4.2) |
3.32 |
1.06 |
5.3 |
1.06 |
CⅡ(= PS - 4.1) |
7.96 |
1.89 |
14.95 |
3.47 |
DⅠ(= PS - 3.2) |
17.82 |
3.5 |
26.4 |
5.06 |
DⅡ(= PS - 3.1) |
35.4 |
4.42 |
68.6 |
7.46 |