개념 한 쪽
터널측량은 지상과 갱내를 연결해 굴진 방향과 위치를 정확히 전달하는 작업이며, 작업 순서와 도구 사용, 거리·고저 계산에서 지상의 일반 측량과 다른 점이 생긴다.
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출제기준 단원 「터널단면측량」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 사갱 고저차 계산 | 1 | 천장 기준 기계고·시준고로 고저차를 구하는 절차와 부호 처리 |
| 터널측량 작업순서 판단 | 1 | 답사→예측→지표설치→지하설치의 순서 여부 판단 |
| 수직갱 연결측량 설명 오류 찾기 | 1 | 수직갱 연결측량에서 수선 수와 방위 전달 방법을 묻는 문항 |
터널측량의 작업흐름은 답사 → 예측(도면상 노선 결정) → 지표설치(트래버스 등 통제점 설치) → 지하설치(지표 통제점을 갱내로 인입) 순서로 진행한다는 점이 핵심이다. 지표에 설치한 좌표와 방위를 갱내로 전달해야만 갱내 설치와 굴진 방향 결정이 가능하므로 지표설치가 지하설치보다 앞선다.
갱내외 연결측량은 지상의 기준점과 터널 내부의 측점을 좌표와 방위 면에서 일치시키는 작업을 지칭한다. 수직갱을 이용해 지하로 방향을 전달할 때는 수선(추를 매단 완전한 수직선)을 두 개 내려 그 두 수선을 연결한 선의 방위각을 지상과 지하에서 관측해 방위를 전달한다.
터널 내 중심선 측량은 굴진 방향의 유지와 양쪽 갱구의 정확한 접합을 목적으로 한다. 중심선 도입, 중심말뚝 설치, 고저측량, 곡선 설치 등이 중심선 측량의 범주에 속하며, 시공 후 변형 측정과 같은 안정성 계측 업무와는 목적이 다르다.
갱내는 협소하고 어두우므로 곡선 설치에 있어 편각법을 쓰기 어렵고, 대신 짧은 현을 차례로 이어 붙이는 현법(현포선법)을 주로 사용한다. 또한 갱내 측점은 차량이나 장비에 의해 파손될 우려가 있으므로 노반에 견고히 박는 도벨(dowel) 같은 기준물을 사용해 보호한다.
사갱 등 기울어진 갱도에서 경사거리와 고저차를 계산할 때는 평면 좌표에 의한 수평거리와 고저차를 구해 피타고라스 정리를 적용하는 방식과, 사선거리의 세로 성분에는 sin을 쓰는 방식 등 상황별 공식을 올바르게 적용해야 한다. 천장(갱천)을 기준으로 한 기계고·시준고 측정에서는 지상 공식과 부호 처리가 반대가 되는 점을 주의해야 한다.
사갱에서 A점의 기계고가 1.55m, B점의 시준고가 1.89m, 사거리 42.77m, 연직각 +21°10′일 때 고저차를 구하는 절차는 다음과 같다. 사선의 세로 성분은 D·sinα로 구하므로 42.77×sin21°10′≈15.45m가 된다. 천장 기준에서는 부호가 지상과 반대이므로 식은 h = D·sinα + t − i가 되고, 여기에 기계고·시준고 차이를 넣어 약 15.78m가 된다.
평면좌표로 두 점의 경사거리를 구할 때는 먼저 수평거리 D = √(ΔX²+ΔY²)를 구하고 고저차 h를 더해 경사거리 S = √(D²+h²)를 계산한다. 예로 ΔX=406m, ΔY=−221m이면 D≈462.2m이고 고저차 26.1m를 포함하면 S≈463.0m가 된다.
갱내외 연결측량의 수직갱 처리법 예시는 수선을 두 개 내려 두 수선의 연결선 방위각을 지상과 지하에서 관측해 방위를 전달하는 방식인데, 수선 한 개만 사용하면 직선의 방위가 정해지지 않으므로 틀린 방법이다.
사갱의 고저차를 구하기 위해 측량을 하여 A점의 기계고=1.55m, B점의 시준고=1.89m, 사거리=42.77m, 연직각=+21°10′의 결과를 얻었다. A, B의 고저차는? (단, A점의 기계고와 B점의 시준고는 천상(天上)으로부터 측정한 값이다.)
정답 ③ · 사갱 측량에서 고저차는 트래버스 측량과 유사하게 계산되지만, 천정(갱천)에서 아래로 측정하는 기계고와 시준고의 부호가 반대로 적용됩니다. 계산 공식은 h = i - t + D × tanα 입니다.
갱천(천장) 기준 사갱측량은 h = D·sinα + t − i로 부호가 지상과 반대다.
터널측량은 크게 갱외측량, 갱내측량, 갱내외 연결측량으로 나누어지며, 일정한 작업순서를 가진다. 다음 중 터널측량 작업순서가 올바른 것은?
정답 ② · 터널과 같은 지하 구조물의 측량은 지표의 통제점을 지하로 연결하여 시공 기준선을 설정하는 과정을 거칩니다. 터널 측량의 일반적인 작업 순서는 먼저 현장의 지형과 여건을 파악하기 위한 '답사'를 실시합니다.
터널측량 작업순서는 답사→예측→지표설치→지하설치이며, 지하 좌표는 지표 통제점에서 인입된다.
터널 내외 연결측량에 대한 설명으로 잘못된 것은?
정답 ③ · 터널 내외의 연결측량은 지상의 기준점과 지하의 측량 기준점을 정확히 연결하여 터널 굴착의 방향과 위치를 통제하는 목적을 가집니다. 수직터널을 통한 연결측량 시 지상에서 지하로 좌표와 방위각을 전달하기 위해 주로 '2개의 수선(plumb line)'을 매답니다.
수직터널 연결측량은 수선 2개를 내려 두 수선 연결선의 방위각을 지상·지하에서 관측해 지하로 전달한다.
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