터널 라이닝 변상

라이닝 변상이란

터널 라이닝 변상은 운영 중인 라이닝이 손상되어 성능이 떨어진 상태다.

지반 하중, 지하수압, 팽창압, 온도 변화가 작용하면 균열, 박리, 변형, 누수가 생긴다.

시공 당시 설계가 맞았는지와 이후 지반이 어떻게 움직였는지를 함께 본다.

변상이 진행되는 과정

라이닝 변상은 지반이 팽창하거나 변형하면서 시작된다.

지반의 구속으로 하중이 증가하고, 강성이 부족하면 라이닝 응력이 설계 범위를 넘는다.

응력이 초과되면 휨이나 전단 균열이 생기고, 내공 변위가 계속 늘어난다.

이 변형이 쌓이면 하중이 다시 커지는 되먹임이 생긴다.

구성요소와 역할

라이닝은 지반이 내공으로 밀고 들어오는 하중과 변형을 받아내는 구조체다.

콘크리트 라이닝은 내공을 유지하고, 인버트는 히빙을 억제하며 아치 연속성을 확보한다.

배수 기능이 막히면 수압이 올라 변상이 생긴다.

구성요소는 따로 보지 않고 지보 전체의 강성 균형으로 판단한다.

라이닝 설계 하중

라이닝이 받는 설계 하중은 지반 이완하중에 팽창압을 더해 본다.

팽창압이 없으면 그 항은 0이므로 이완하중만 남는다.

지반반응곡선과 지보특성곡선이 만나는 평형점에서 라이닝 하중이 정해진다.

변상은 지보 강성과 지반 변형이 어긋날 때 시작된다.

변상 형태와 히빙

변상 형태는 발생 위치와 지배 원인으로 나눠 보면 이해가 쉽다.

인버트 변상은 팽창압과 히빙이 원인이다. 측벽 변상은 편토압과 이완하중이 주된 원인이다.

팽창성 지반에서 바닥이 위로 부풀면 히빙이 생긴다. 저토피나 소성 암반에서는 천단이 들린다.

이제 히빙이 무엇인지 직접 풀어 보자.

정리

정답은 히빙이다. 바닥이 위로 부풀어 오르는 현상이다.

라이닝 변상은 원인, 형태, 대책, 기능 순서로 정리하면 된다.

원인은 지반 변형과 팽창압이며, 대책은 인버트 아치, 가축성 지보, 배수 보강이다.

라이닝은 지반 하중을 지지하고 지하수를 차단하며 내구성을 확보한다.

운영 중에는 계측으로 확인하고, 원인을 먼저 규명한 뒤 보수한다.