터널측량(Tunnel Surveying) 정의 및 종류

1. 터널의 정의 및 종류

철도,도로, 수로 등의 노선을 산악, 지하 또는 수저를 통과시키기 위하여 만들어지는 구조물을 터널이라 하며, 그 설치되는 장소에 따라서 산악터널, 시가지터널, 수저터널 등 으로 나누어집니다. 노선 등이 산지를 통과해야 할 때 우회, 절취, 터널 등이 있으며 이것들의 선택에는 목적, 교통량, 공사비, 유지관리비 등 경제적 여건을 고려하여 유리한 것을 선택해야 합니다. 시가지의 지하도, 지하철, 해저터널 등과 같이 그 지방의 상황, 군사적 목 유지,수리,보수작업이 곤란하거나 절취의 깊이 20m이상인 때는 터널로 하는 것이 유리합니다.

2. 터널측량의 작업공정

터널측량(Tunnel Surveying)은 노선측량의 특수한 경우로 일반 노선측량에 비하여 어려운 조건에서 이루어집니다. 또한 터널측량의 정확도는 터널내에서 중심선의 설치 및 정확한 관통을 위해 매우 높은 정밀도의 측량이 요구됩니다. 그러므로 터널측량에서는 측량방법 및 정밀도 등을 충분히 검토하여 시행하여야 합니다. 따라서 터널측량은 터널의 규모, 지형조건, 시공방법 등을 고려하여 목적에 알맞은 정밀도를 확보할 수 있도록 충분한 주의가 요구됩니다.
터널을 계획할 때는 먼저 지형, 지질조사를 철저히 하고 지층, 단층, 지하수 등의 상태를 확실히 파악하고 공사가 용이하고, 길이를 짧게 하기 위하여 가급적 직선으로 하되 부득이할 경우는 곡선으로 할 때도 있습니다.
터널의 굴착은 보통 양쪽 갱구로부터 서로 마주 향하여 배수 및 토사운반을 고려, 중앙을 높게 파들어 가지만 긴 터널에서는 공사를 신속하게 끝내기 위하여 중간에 수갱, 횡갱을 설치하여 굴진하는 수도 있습니다.

 

※ 터널측량의 작업공정은 다음과 같습니다.
① 계획: 지형도, 지질도 등에 의하여 터널 위치를 도상에서 선정합니다.
② 조사: 현지에서 계획도와 대조하여 제반조건을 검사합니다.
③ 예상: 중심선을 지상에 설치하고 종·횡단측량, 지형측량을 행하고 적당한 곳에 보정을 행합니다.
④ 지상중심선측량 : 정밀측량에 의하여 터널 중심선을 지상에 설정합니다. 갱구, 수갱의 위치를 결정합니다.
⑤ 지하중심선측량 : 표면중심선 설치에 의하여 굴착의 진행에 따른 중심선을 지하에 연장합니다.
⑥ 갱내외연결측량 : 지상좌표를 지하에 이설합니다.
⑦ 수준측량 : 갱문의 수준점에 따라 갱내로 향하여 수준측량을 행합니다.
⑧ 단면측량 : 터널 굴착단면의 형상을 측정하고, 공사의 지식, 점검을 행합니다.

3. 터널의 갱도

(1) 터널측량의 특수성 

① 조명장치 : 시준선, 망원경+자선, 레이저 광선의 이용을 위해 필요합니다. 

② 특수장치 : 굴곡이 많고 급경사측량을 위해 필요합니다. 

③ 천정측점 : 공사에 의해 측점 이동, 파손 방지 위해 천장에 설치합니다. 

④ 작업중단 : 공사, 토사 운반시는 측량을 금합니다. 

⑤ 자침의 부정확 : 광물이나 장비 전선으로 인한 영향을 많이 받습니다. 

⑥ 갱내기상: 눈비는 없으나 가스, 지하수 등의 장애가 있으며, 온도와 습기가 많은 영향을 주므로 광파사용시에는 반드시 온도와 습도보정을 하여야 합니다. 

 

(2) 터널측량 작업순서

계획 -> 답사 -> 예측 -> 계획노선 결정 -> 중심선의 지표설치(갱외측량) -> 갱내외 연결측량 -> 지하 중심선 설치(갱내측량) -> 수준측량 -> 단면측량

4. 갱외측량

갱의 중심선을 지상에 설치하는 측량입니다. 기준점 설치, 중심선 측량, 수준측량의 순으로 수행합니다. 

 

(1) 갱외 기준점 설치

① 양 갱구 입구, 작업 갱 부근에 기준점을 설치합니다.

② 수준측량용 기준점을 설치합니다.

③ 기설 삼각점을 이용하여 보조 삼각점을 설치합니다.

④ 기준점간의 중심선 방향을 연결합니다.

 

(2) 지상 중심선 측량

① 터널의 양 입구를 연결한 중심선 위에 기준점을 설치합니다. 

② 중심선 위에 측점을 설치합니다. 

③ 입구점의 좌표, 터널 길이, 굴착 방향을 결정합니다.

 

가) 트래버스 측량에 의한 중심선 설치 방법 

장애물이 있어 직접 중심선을 측설할 수 없을 때는 양쪽 터널 입구의 A,B를 연결하 는 결합 트래버스 측량을 수행하여 성과표를 작성하고 필요요소를 계산합니다.

나) 삼각 측량에 의한 중심선 설치 방법

지형이 험난하고 복잡하며 터널의 길이가 길 경우는 입구 A,B를 포함하는 삼각 측량을 실시합니다.

 

(3) 고저 측량 평면 좌표계산 후 양 갱구의 수준 측량 

지형이 완만한 경우는 레벨로 상대적 표고계산을 위한 수준측량을 수행하고 지형이 험난할 경우에는 국가 기본 수준점을 이용하여 수준측량을 실시합니다. 기준점 부근에 수준점 설치하고 지하 수준 측량의 기준점으로 이용합니다.

5. 갱내측량

터널의 굴진이 진행되어 나감에 따라 방향과 높이를 지시하며 공사 후 터널 내에 영구 적인 중심점을 설치합니다.(보수 공사) 측점은 보통 천장에 설치하며 시준하는 목표 및 망원 경의 십자선에 조명합니다.

 

(1) 갱내 중심선 측량

갱내에 설치되는 중심 말뚝으로 작업에 지장이 없고 측량기기를 세우는데 편리한 곳에 도웰을 설치합니다. 

 

가) 갱내 중심선 설치(터널 입구 진입) 

① 입구 A에 트랜싯을 설치하고 기준점 P를 시준합니다. 

② 정위, 반위 시준선 위의 동바리에 못을 박아 중심점을 정합니다. 

③ 중심점에 추를 내리고 트랜싯으로 추의 선을 시준하여 연장합니다.

 

나) 경사터널의 경우 중심선 설치

① A는 중심선 방향

② PA를 시준하여 B를 위치시키고

③ 강선을 당겨 아래로 내리고 C,D점을 설치합니다.

④ C,D점이 일직선으로 시통되는 Q점을 결정합니다.

 

다) 수직갱 입구로 부터 중심선 설치

① 얕은 수직 터널의 중심선 설치

②  트랜싯을 지상 중심점 B에 세우고 지상 중심점 A를 시준합니다.

③ 망원경의 시준선을 지하로 옮겨 4~5m 떨어진 두 점 C, D를 측설합니다.