고장력 장볼트를 이용한 터널강지보재 시공 개선 연구

A Study on Improving the Construction of Tunnel Steel Ribs Using High-Tensile Long Bolts

터널의 안정성을 위해 설치되는 강지보재는 구조적 취약성과 시공상의 불편함에 대해 꾸준히 문제점이 제기되었다. 이에 본 연구를 통해 이를 해결함으로써 보다 안전한 터널 시공에 도움이 되고자 한다. 터널의 강지보재의 상·하 연결부 및 천단 연결부의 강재 단면 감소에 따른 구조적 취약을 해소하기 위해 고장력 장볼트와 환봉을 사용하여 보강하였다. 연결부에 대한 휨강도 실험 결과 강지보재 일반부에 비해 상·하부 연결부는 1.38배, 천단 연결부는 1.70배 높은 휨강도를 나타내 동등 이상의 강도 확보 기준을 만족할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 고장력 장볼트를 높이 조절 나사로 사용함으로써 시공성을 향상하고 시공속도를 개선할 수 있었다. 이를 통해 시공비용은 2.42% 절감되며 시공속도는 약 333 시간/㎞ 감소하는 효과를 얻을 수 있는 것으로 분석되었다.

Steel ribs installed to enhance tunnel stability have consistently been criticized owing to their structural vulnerabilities and on-site construction inconvenience. Therefore, this study aims to address these issues and contribute to safer tunnel construction. To address the structural weaknesses resulting from the reduced steel section at the upper and lower junction parts of the tunnel steel ribs as well as the keystone junction parts, reinforcement was achieved by using long high-tensile bolts and steel bars. Test results on the bending strength of the junction revealed that the upper and lower junction parts exhibited a bending strength 1.38 times higher than those of the general sections of steel ribs, and the keystone junction parts showed a bending strength of 1.70 times higher, meeting or surpassing the equivalent strength criteria. Moreover, by utilizing high-tensile long bolts with adjustable heights, the constructability and construction speed were both enhanced. Consequently, it was determined that construction costs could be reduced by 2.42% and that the construction speed could be improved by approximately 333 h/km.