지하차도 구조물 설계-3

내진설계 지반조사 및 지반분류
6.5.1 지반조사
내진설계시 설계자는 구조물의 지진응답산정
에 필요한 지반물성을 파악하기 위하여 지반조
사를 실시해야 한다. 지반조사는 지층의 구성,
각 지층의 역학적 특성파악 및 실내실험용 시
료채취 등을 수행하는 현장시험과 채취된 시료
를 이용한 실내실험을 포함한다. 내진설계시 필
요한 지반자료는 다음과 같다.
▪시추를 통한 지반의 층상구조, 간극비, 밀도
및 지하수위
▪현장에서 탄성파시험을 통하여 각 지층의 전
단파속도 및 압축파속도 주상도
▪실내실험을 수행하여 변형률 크기에 따른 전
단탄성계수 및 감쇠비의 변화, 액상화 관련계수
6.5.2 기반면 설정 및 기반지반의 분류
지반조사 결과를 이용하여 지하차도 구조물
의 바닥면 보다 깊은 위치에 지진입력의 기준
점이 되는 기반면을 정한다. 그리고 기반지반
(기반면 보다 깊은 지층)에 대한 지반조사 결과
를 이용하여 <표 704.19>와 같이 6종으로 기반
지반을 분류한다. 기반지반은 <표 704.19>에 따
라 분류할 때 견고한 지반( SA, SB 또는 SC )이어
야 한다. 이와 같이 분류된 기반지반은 기반면
에 대한 설계가속도응답스펙트럼을 결정할 때
사용한다.
6.6 설계지반진동
지하차도의 내진설계에 있어서 지진하중의
산정을 위한 설계응답스펙트럼을 결정하기 위
해서는 먼저 건설지점의 지진재해도와 구조물의 성능목표에 따른 지역계수( Z)와 위험도계수
( I)를 정한다. 그리고 설계기반면을 결정하고
기반지반에 대한 지반분류를 수행한다. 마지막
으로 분류된 기반지반의 종류와 지진구역에 따
른 지진계수( Ca 및 Cv)를 구하여 설계응답스펙
트럼을 결정한다. 동적해석법을 적용할 경우 설
계가속도응답스펙트럼에 준하는 가속도 시간이
력을 작성하여 사용하며, 가속도 시간이력에 제
시된 요건을 만족하여야 한다.

기반면 설계지반운동 수준
기반면에서 설계지반운동의 수준은 다음과
같은 기준으로 결정한다.
(1) 지진재해도해석 결과에 근거하여 <표 704.20> 에 기술된 바와 같이 우리나라의 경기
도와 강원도 남쪽을 두 개의 지진구역으로 설
정한다. 각 지진구역에서의 평균재현주기 500년
지진지반운동에 해당하는 지진구역계수 Z는
<표 704.21>에 수록된 바와 같으며 지진구역 I
에서는 0.11, 지진구역 II 에서는 0.07 이다.

(2) 평균재현주기별 최대유효가속도의 비를 의
미하는 위험도계수는 표<704.22>와 같다. 이 표
는 평균재현주기 500년 지진을 기준으로 작성
한 것이다.

(3) 시설물이 건설될 부지에 대한 지진재해도를
정밀하게 평가하고자 할 경우에는 [내진설계기
준연구, 건설교통부, 1997]에 제시된 등고선 형
태의 지진재해도가 사용될 수 있다.

기반면에서의 설계응답스펙트럼
(1) 설계지반운동의 크기와 주파수특성은 설
계자가 정한 자유장지반의 기반면에 대한 설계
가속도응답스펙트럼으로 표현한다.
(2) 위험도계수가 1.0일 때, 5% 감쇠비에 대
한 설계가속도응답스펙트럼의 형상은 <그림 704.10>과 같다.

(3) <그림 704.10>에서 설계가속도응답스펙트
럼의 적용을 위해 요구되는 지진계수 Ca와 Cv
의 값은 <표 704.23>과 같다.

가속도 시간이력
동적해석을 위한 기반면에서 가속도 시간이
력은 설계가속도응답스펙트럼에 상응하도록 작
성하며 다음 조건을 만족하여야 한다.
▪지진지속시간과 강진지속시간은 <표 704.24>
의 조건을 만족해야 한다.
▪시간이력의 개수는 설계응답스펙트럼을 만족
하기 위하여 10개 이상의 가속도 시간이력을
사용한다.
▪가속도 시간이력을 이용하여 구한 5% 감쇠비
에 대한 메디안 가속도응답스펙트럼이 지하차
도 구조물의 지진응답에 영향을 주는 주요 진
동수범위에서 설계가속도응답스펙트럼 보다 크
거나 같도록 한다. 이때 지하차도 구조물의 지
진응답에 영향을 주는 주요 진동수( f)의 범위는
0< f ≤2/T Dg 이다.

설계하중 및 하중조합
6.7.1 설계하중
지하차도의 내진설계시 고려해야 하는 설계
하중은 다음과 같다.
▪고정하중 ( D )
▪활하중 ( L)
▪토압 ( P)
▪수압 ( H)

▪부력 ( Q )
▪지진하중 ( E)
여기서 지진하중( E)은 수평동토압( EE)과 주
면전단력( ES ) 및 구조물의 관성력( EI )을 합한
하중이다.

하중조합
지하차도의 내진설계시 내진성능목표를 만족
하기 위하여 다음과 같은 하중조합을 사용하여
설계하도록 한다.
(1) 기능수행수준
기능수행수준에 대한 하중조합은 다음과 같
다.
U=0.75(1.4D+1.7L+1.8P+1.8H+1.8Q+1.8E)
(식 704.66)
그리고 고정하중이 지배적인 지하차도에 대
해서는 고정하중( D )을 10% 할증하여 적용하며
이때 활하중( L)이 영(0)인 경우도 고려한다.
(2) 붕괴방지수준
붕괴방지수준에 대한 하중조합은 다음 중에
서 하나를 택하여 수행할 수 있다.
(가) 다음 하중조합에 대하여 선형탄성해석에
의해 구조해석을 수행하고 강도설계법에 의하
여 단면을 설계하면 붕괴방지수준의 성능을 확
보한 것으로 한다.
U=1.0(D+L+P+H+Q+E ) (식 704.67)
(나) 지진하중에 대하여 응답수정계수(R)를 적
용 후 다음의 하중조합에 대하여 강도설계법에
의해 설계한다. 구조해석은 선형탄성해석에 의해 수행한다.
U=1.0(D+L+P+H+Q+
1
R E) (식 704.68)
응답수정계수(R)는 휨모멘트 계산에는 3.0 을
적용하며 축력과 전단력 계산에는 1.0을 적용한
다. (식 704.68)를 적용할 때는 반드시 본 설계
기준에 명시된 내진설계 구조상세를 따라야만
붕괴방지수준의 성능을 확보한 것으로 한다.

지진응답해석법
지하차도의 지진응답해석은 설계단면의 횡단
방향과 종단방향에 대해 각각 수행한다. 단면
방향별 적용 가능한 해석방법은 <표 704.25>와
같다.

지하차도의 지진응답해석법 <표 704.24> 의
해석방법 중 설계결과의 보수성과 설계자의 편
리성을 고려하여 응답변위법을 적용함을 원칙
으로 한다. 단, 설계자의 판단에 따라 응답변위
법보다 정밀한 해석방법(응답진도법 또는 동적
해석법)을 적용할 수 있다.
비상탈출로, 외부출입구 등 구조물의 지진응
답해석은 설계자의 판단에 따라 <표 704.24>에
제시된 방법 중 하나를 적용할 수 있다. 각 해석방법은 안전측 해석결과가 확보될 수 있는
범위에서 설계자의 판단에 따르며 구조물 거동
의 3차원 효과를 고려한다.

박스단면 응답변위법 해석
6.9.1 표층지반의 설계고유주기 산정
기반면에서 지표면 사이 지반인 표층지반의
설계고유주기 TDg는 (식 704.69)에 의해 산정한
다.

지반의 전단탄성파속도는 지반조사를 통해 구할 수 있으며, 구체적인 시험치가 없을 경
우 표준관입시험의 결과(N 치)를 이용하여 점
성토와 사질토의 경우에 각각 (식 704.70)과 (식
704.71)을 사용하여 결정한다. 여기서 기반면이
란 점성토층의 경우 N값이 25이상, 사질토층의
경우는 N값이 50이상인 지층 상면으로 N값의
한계를 결정한다.

설계전단파속도는 기능수행수준 지진입력인
경우에는 전단탄성파속도와 동일한 값을 사용
한다. 그러나 붕괴방지수준 지진입력인 경우에
는 지반의 비선형거동에 의한 지반강성감소를
고려하여 (식 704.72)과 같이 수정한다.

횡단방향의 지진응답해석
(1) 구조해석모델 작성 및 하중재하
구조해석모형은 다음 기준에 따라 작성한다.
(가) 구조물의 거동은 종단방향 단위길이에 대
하여 구조물 단면중심을 따라 등가의 보요소로
표현한다.
(나) 보요소의 길이는 수평 동토압의 실제분포
를 정확하게 반영할 수 있도록 30cm 이하가 되
도록 한다.
(다) 지반의 영향은 보요소의 절점에 부착된 전
단스프링과 연직스프링으로 나타낸다.
(라) 지진하중은 측벽과 상판에 자유장지반의
상대변위를 스프링 원단에 강제변위로 작용하
는 수평 동토압 하중, 구조물 전체에 작용되는
주면전단력 및 관성력 하중으로 구성된다. 각
하중성분의 재하방향은 <그림 704.11>에 나타
낸 방향으로 한다.

(2) 자유장지반 절대가속도 및 상대변위의 최대
진폭 산정
구조물의 부재력이 최대가 되도록 하는 자유
장 표층지반의 지진응답은 응답스펙트럼해석법
또는 동적해석법(시간이력해석법 또는 주파수영
역해석법)을 사용하여 계산한다. 단, 지하차도가
건설되는 위치에서 지층강성의 수직변화가 큰
경우 설계자의 판단에 따라 동적해석법을 사용
한다.

(가) 응답스펙트럼해석법
표층지반에서 절대가속도 응답의 가속도계수
는 (식 704.73)에 의해 산정한다.

(나) 동적해석법
평행층상 반무한 지반에 수직으로 입사하는
지진파는 표층지반의 절대가속도와 기반면에
대한 상대변위의 수직분포함수로 결정된다. 동
적해석방법으로 전단빌딩해석모형을 사용한 선
형 또는 비선형 시간이력해석법과 전달함수법
또는 동적강성행렬법을 사용한 주파수영역해석
법이 사용될 수 있다. 주파수영역해석법을 사용
할 경우 지반의 비선형거동은 등가선형화기법
을 이용하여 고려한다. 최대응답의 수직분포는
구조물에 가장 불리한 시점에 대한 표층응답의
분포함수 또는 각 표층응답의 최대응답 분포함
수를 사용한다.

3) 공동 지반에 대한 지반반력계수 산정
구조물이 설치될 위치의 지반을 제거한 지반
(空洞地盤)에 대한 지반반력계수는 각종 지반조
사 및 시험 결과에 의해 얻어진 변형계수와 기
초의 재하폭 등의 영향을 고려하여 정하는 것
을 원칙으로 한다. 지반반력계수의 산정은 [도
로교설계기준 해설(하부구조 편), 대한토목학회,
2005] 5.5.7의 식을 이용하거나, 또는 동적전단
탄성계수로부터 구한 지반탄성계수와의 관계식
을 이용하여 구할 수 있다. 단, 지하차도가 건
설되는 위치에서 지반조건이 매우 복잡한 경우
설계자의 판단에 따라 유한요소해석법을 사용
하여 지반반력계수를 결정한다.

(4) 지진하중 산정
(가) 지진시 수평 동토압 하중 (EE)
Phi=khi Uh(z i)-Uh( z B) (N/m) (식 704.77)
Pvi=kvi Uh( z U)-Uh( zB) (N/m) (식 704.78)

여기서,
Phi : 측벽의 절점 i 에 작용되는 수평 동토압의
등가하중 (N/m)
Pvi : 상판의 절점 i 에 작용되는 수평 동토압의
등가하중 (N/m)
khi : 절점 i 의 연직방향(측벽) 스프링요소 지반
반력계수 (N/m)
kvi : 절점 i 의 전단방향(상판) 스프링요소 지반
반력계수 (N/m)
zi : 절점 i 의 z좌표 (m)
zB : 저판 도심의 z좌표 (m)
zU : 상판 도심의 z좌표 (m)

(나) 주면전단력 (ES)

τU : 지진시 상판에 작용하는 주면전단력 (Pa)
τB : 지진시 저판에 작용하는 주면전단력 (Pa)
τS : 지진시 측벽에 작용하는 주면전단력 (Pa)
Sv : 기반면의 설계지진입력에 의한 표층지반의
스펙트럼 속도 ( m/sec)
TDg : 표층지반의 고유주기 ( sec)
zU : 지표면에서 상판까지의 깊이 ( m)
z B : 지표면에서 저판까지의 깊이 ( m)
H : 표층지반의 깊이 ( m)
GS : 지하차도 구체를 포함하는 지층의 평균
전단탄성계수로서 (식 704.82)과 같이 계산
한다.

여기서,
ρs : 지반의 질량밀도 ( kg/m3)
VSS : 지하차도 구체를 포함하는 지층의 평균
설계전단파속도 (m/sec)

구조물의 관성력 ( EI )
(식 704.83)
PI = Wstr⋅Ahav(N/m)
여기서,
Wstr : 종단방향 단위길이(1 m)에 대한 지하차
도 구조체의 중량 (N/m)

Ahav : 설계수평지진계수로서 (식 704.7.8)에 상
판, 저판, 벽체(측벽 또는 내벽) 도심의 좌
표를 대입하여 계산 (무차원)

종단방향의 지진응답해석
(1) 지반진동의 설계파장
지진으로 인한 종단방향 지반진동의 설계파
장은 다음 식으로부터 구한다.

여기서,L : 종단방향 지반진동의 설계파장 ( m)
VBS : 기반지반의 전단파속도 ( m/sec)
VDS : 표층지반의 설계전단파속도로서 (식
704.87)에 의해 표층지반 전체의 평균치
를 사용한다.

(2) 종단방향 자유장지반 변위의 최대진폭 산정
지하차도 구조물 중심에서 자유장지반 수평
변위( Uh)의 최대진폭은 (식 704.88)으로 계산한
다.

여기서,
(m/sec)
zc : 지표면에서 구조물 중심까지의 거리 ( m)이
다. 그리고 자유장지반의 수직변위( Uv)는 수
평변위의 50%를 사용한다.

(3) 지반의 강성계수 산정
지하차도의 종단방향, 종단방향과 직교하는 수
평면내 및 연직면내 변위에 대한 지반의 강성
계수는 다음 식에 의해 산정한다.
k1 = C1⋅Geq(식 704.90)
k2 = C2⋅Geq(식 704.91)
k3 = C3⋅Geq(식 704.92)

여기서, C1, C2, C3은 지반의 강성계수 k1, k2, k3
에 대한 정수로서 실험 등의 조사결과를 기초
로 정하며, 일반적으로 C1 =C2=1.0, C3=3.0을
는 지반의 동적전단 탄성 사용한다. 그리고 G계수로서 종단방향 검토시 표층지반 전체의 평균치를 사용한다.

(가) 수평면 내 및 수직면 내의 지반진동에 의
한 축력과 휨모멘트를 <그림 704.12>와 같이
나타낼 수 있으며, 지하차도의 이음부를 제외한
단면력은 다음 식들로 산정할 수 있다.

Ph , Pv : 수평면내 및 연직면내의 지반진동에
의한 축력 (N/m)
Mh , Mv : 수평면내 및 연직면내의 지반진동에
의한 휨모멘트 (N․m/m)
Ec : 콘크리트의 탄성계수 (Pa)
A : 지하차도 단면적 ( m2)
L : 지반진동의 설계파장 ( m)
Ih , Iv : 지하차도 수평면 내 및 연직면내 단면
2차모멘트 ( m4)

Uh, Uv : 지하차도 중심위치의 깊이에서 지반진
동의 수평방향 및 연직방향의 변위진폭
(m)
ξ1, ξ2, ξ3 : 종단방향 신축이음에 의한 단면력 저
감계수로서 표준간격으로 신축이음이
설치된 경우 다음 식으로 계산한다. 표
준간격 이상인 경우의 저감계수는 1.0
이다. 30m 이하인 경우에는 30m에 대
한 저감계수를 사용한다. 30～40m인 경
우에는 선형함수로 보간하여 저감계수
를 계산한다.

α1, α2, α3는 지하차도 종단방향에 직교하는
수평면 내 및 연직면내 지반에 발생하는 변위
가 구조물에 전달되는 전달률로서 다음 식으로
계산한다.

(나) 축력과 휨모멘트를 동시에 받는 지하차도
단면의 응력을 구하기 위해 지진입력방향 및
위상관계 등을 고려하여 위에서 계산된 단면력
을 다음과 같이 합성한다.

액상화 평가 및 액상화 방지대책
6.10.1 일반 사항
액상화 현상(Liquefaction)은 지진과 같은 진
동하중 발생시, 느슨한 사질토 등이 비배수 상
태에서 순간적인 과잉간극수압의 발생으로 지
반의 전단저항력이 저하되거나 전단저항력을
잃게 되는 현상이다. 지하차도 내진설계를 위한
액상화 평가는 액상화 저항응력비와 지진에 의
해 발생되는 전단응력비로서 정의되는 안전율
을 사용하여 평가한다.
6.10.2 액상화 평가방법
지하차도 내진설계를 위한 액상화 평가는 간
이평가와 상세평가 2단계로 이루어져 있으며
<그림 704.13>과 같은 과정에 따라 실시할 수
있다.

(1) 액상화 평가시 기본적인 자료
액상화 검토에 필요한 기본적인 자료는 다음
과 같다.

▪지질 및 지형에 대한 자료
▪입도분포, 밀도, 지하수위
▪변형률수준에 따른 각 지층의 전단탄성계수
와 감쇠비
▪현장시험이나 실내시험자료
▪설계 지진규모 (최대 지반가속도와 지속시간)
(2) 액상화 평가 생략 여부 판단
다음의 경우에는 액상화 평가를 생략한다.
▪지하수위 위의 지반
▪주상도상 표준관입 저항치(N) 20이상인 지반
▪대상지반 심도가 20m 이상인 지반
▪소성지수(PI)가 10이상이고 점토성분이 20%
이상인 지반
▪세립토 함유량이 35%이상인 경우
▪상대밀도가 80%이상인 지반
▪지반분류가 SA ～ SB인 지반
▪대상 지반의 입도분포곡선을 작성하였을 때,
<그림 704.14>와 같이 액상화가 발생 가능
한 입도분포영역 외에 분포할 때
▪지진구역 Ⅱ에서의 내진2등급 구조물
▪기타 경제성을 위해서 내진2등급 구조물에서
는 전문가와 상의 후에 액상화 평가를 생략
할 수 있다

(3) 액상화 간이평가
지하차도 내진설계를 위한 액상화 간이평가
는 수정 Seed와 Idriss방법을 사용하며 지반응
답해석을 이용한 전단응력비와 액상화 저항응
력비에 대한 안전율을 기준으로 한다. 액상화
간이평가의 과정의 예는 <그림 704.15>와 같다.

(가) 지반의 동적물성 결정
지반의 동적 물성에 대해 보유하고 있는 자
료가 없을 경우, 경험적 상관관계에 의해 추정
된 변형률 수준별 정규화 전단탄성계수 (G/Gmax )
와 감쇠비 (D)를 결정한다.
(나) 액상화 저항응력비 산정시 보정계수 적용
SPT, CPT, 탄성파시험 등의 결과는 유효상재
압, 작업자의 숙련도, 시험장비의 효율, 현장상
태 등과 같이 여러 조건에 따라서 값의 차이가
발생하므로, 이에 대하여 보정하는 것이 바람직
하다.
(다) 세립분 함유량에 대한 보정
세립분 함유량에 따라 액상화 저항응력비가

증가하므로 이에 대하여 보정하는 것이 바람직
하다.
(라) 지진규모 고려
지진의 규모는 지진에너지를 표현하는 정량
적인 양이므로 국내 기준 지진규모를 6.5로 적
용하여 보정하는 것이 바람직하다.
(마) 지반응답해석을 통한 대상지반의 최대 가
속도 산정
일반적으로 실지진기록 및 인공지진 시간이
력을 이용하여 지반응답해석을 수행한다. 이때
외국의 실지진기록을 수정하여 이용할 수 있으
며, 여기에 안전한 내진성능평가를 위해서 해당
지역의 특성을 반영하는 인공적인 지진기록을
사용한다.
(바) 지진시 발생하는 전단응력비 산정
지진시 발생하는 전단응력비는 대상 지반의
지반응답해석으로 산정한 최대가속도와 유효상
재압 등을 고려한 (식 704.110)을 이용한다.

(사) 지반의 액상화 저항응력비 산정
현장시험을 통해 산정한 SPT의 N값, CPT의 q값 또는 탄성파시험의 전단파속도 V
s1
를 이용하
dl
여 액상화 저항응력비 (τ
3c
/σ’
)를 산정한다.
(아) 액상화 안전율 평가
액상화 안전율은 (식 704.111)과 같이 지반의
액상화 저항응력비( τ dl/σ’3c)와 지진시 발생하는
전단응력비( (τ d)max/σ’3c)의 비를 통해 산정한다.
안전율 산정을 통한 액상화 평가는 다음과 같
다.
(a) 액상화 간이평가의 기준 안전율은 1.5이다.
안전율이 1.5이상인 경우, 액상화에 대해 안전
한 것으로 판정한다.
(b) 액상화 간이평가의 기준 안전율 1.5 미만인
경우, 액상화 상세평가를 수행한다.

(4) 액상화 상세평가
액상화 간이 평가를 실시하여 안전율이 1.5미
만일 경우 <그림 704.15>의 예와 같이 액상화
상세지반 동적물성치 결정할 수 있으며, 액상
화 상세평가시 이용되는 지반 동적물성은 간이
평가와 달리 실내실험에 의해 결정하는 것이
바람직하다.
(가) 지반의 액상화 저항응력비 산정
액상화 저항응력비는 액상화 저항응력비 특
성곡선에서 규정된 지진규모에 해당하는 진동재하횟수의 값으로부터 산정한다. 이때에 국내
기준 지진규모에 해당하는 액상화 발생재하 횟
수는 10회를 통상적으로 사용한다.
(나) 지반응답해석을 통한 전단응력비 산정
전단응력비를 산정하기 위해서 간이평가와
같이 지반응답해석을 수행한다.
(다) 안전율 산정을 통한 액상화 안전율 검토
액상화 안전율은 (식 704.112)과 같이 산정하
며 그에 따른 액상화 평가는 다음과 같다.
(a) 액상화 상세평가시 기준 안전율은 1.0이다.
(b) 액상화 상세평가 기준 안전율 1.0미만인 경
우, 액상화 대책공법 시행후 액상화 발생가능성
여부를 재평가한다.

지반의 액상화 대책공법
액상화 평가결과 지반의 액상화가 예상되는
경우에는 액상화 대책 마련이 필요하게 된다.
액상화 대책의 설계에서는 액상화의 메커니즘,
구조물의 피해원인과 그 형태를 고려할 필요가
있다. 액상화 대책은 크게 다음의 2가지로 분류
된다.
(1) 지반을 액상화하지 않도록 하는 방법(지반
개량에 의한 방법)
▪지진하중 작용시 토립자가 파괴되지 않도록
지반을 개량하는 방법
▪과잉 간극수압의 빠른 소산 유도
(2) 액상화 발생시 피해를 최소화하기 위한 구
조물 설계(구조설계에 의한 방법)
▪구조물의 보강과 구조적 안정성의 유지
▪구조물에 가해진 외력(중력으로 인해 발생하
는 불평형력, 액상화한 지반의 과도한 변위로 액상화 공법의 절차는 <그림 704.18>과 같다.
그림에 보인 것처럼 공법을 선정한 후에 지반
개량 범위를 결정하는 것이 일반적이다.
실제로 그림에서 파선으로 나타낸 것처럼 지
반개량범위의 제약 또는 지반개량을 실시하는
장소에서의 시공상 제약에 의해 공법선정을 수
정할 필요가 있는 경우가 많다.
또한 공법의 병용이 효과적일 수 있으므로,
최적의 병용공법 선정을 위한 검토가 바람직하
다.

부대시설
7.1 내장재
본 편람에서는 지하차도 내장의 설치 기준,
구조, 재료 규격에 대하여 기본적인 사항들
을 다루고 있으며, 설계시 의도하는 바에 따
라 현장의 조건에 맞게 합리적인 것으로 선
택하여야 한다.
내장 설비는 크게 일반내장과 흡음내장으
로 구분할 수 있는데, 먼저 일반내장이란 터
널 안의 양호한 시각 환경 확보와 주행조건
향상 등을 목적으로, 터널 의 옆 벽, 검사원 통
로 및 등 기구 주위에 설치하는 보통의 내장
을 말한다. 특히, 고속도로 터널 에서는 주행
차량의 속도가 빠르므로 운전자에게 양호한
시거환경을 갖도록 하는 것이 중요하다.
흡음내장이란 소음 대책을 목적으로 하는
데, 갱 구 부근의 도로 소음 대책을 위해 설치하는 것이 일반적이다.
단, 내장은 시설한계(길 어깨부 및 검사원
통로부)에는 영향을 주지 않는 높이로 계획
하며, 검사원통로와 측벽면에는 내장과의 설
치 여유폭 30mm를 확보하는 것이 바람직하
다.
내장의 목적은 다음과 같이 요약된다.
▪지하차도 내 조명을 균등하게 반사시켜 조명
효과를 향상시킨다.
▪전방 차선이나 장애물의 배경이 되며, 운전자
의 인지성을 향상시키는 등 지하차도 내 시
선유도 효과와 시각 환경을 높인다.
▪지하차도 벽면의 위치를 운전자에게 쉽게 인
식시켜 교통의 안전을 유도한다.
▪지하차도 벽면의 요철을 균등화하여 벽면의
미관을 정비 하며, 운전자에게 중압감을 주지
않도록 한다.

불규칙한 콘크리트 라이닝면 마무리
▪지하차도 안에서의 소음을 흡수․분산한다.
이러한 항목들을 개선한다는 것은 일반적
인 주행 상황에서는 큰 문제가 되지 않지만,
장시간 주행이나 고속 주행이라는 주행조건
에서는 중요한 의미를 갖고 있다. 즉, 터널
측벽부의 조명 반사율을 유지하는 동시에 여
러 가지 부대 시설물의 은폐에 의해 터널 안
의 시각 환경을 개선한다는 것은 운전자에
대한 불필요한 시각 자극의 방지, 장애 물의
조기 발견과 안정된 추적을 용이하게 하고
안전 주행 확보의 한 요소로서 커다란 의미
가 있다.
또한, 근래 도로 소음에 대한 개선 요구도
커져 갱 구 부근의 종합적인 소음 대책의 일
환으로서 흡음 내장도 필요한 실정이다.

일반적으로 지하차도 내장재는 터널 내장재
와 유사하며, 내장재 설치기준, 내장의 구비
조건 등은 도로설계편람 터널 을 참조한다.
7.2 공동구
도로기능의 보전과 원활한 도로교통을 운용
하기 위해 지하차도의 입구에서는 전기실 및
저수조에 접속되는 전력․통신케이블, 소화전용
배수관을 연결하는 것이 바람직하다. 따라서 제
설비의 수용․점검이 용이한 공동구의 설치가
필요로 할 수 있다.
공동구는 소화전․급수전이 설치되는 쪽의
지하차도 입구 부근이며 전기실에서 직접 연결
이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 단, 지
형상 설치가 곤란할 때나 근처에 박스 컬버트
혹은 교대가 있을 때에는 현장상황에 맞게 대
처하는 것이 바람직하다.
규모 및 세부설계는 [기계전기설비 표준설계
도집]에 따른다.
7.3 방수공
7.3.1 개요
지하차도 구조물 방수는 주로 구조물 외벽과
지반사이에 시공되는 영구체로 공용중의 유지
보수 뿐만 아니라 내구연한에 따른 하자발생시
복구도 상당히 어려워 시공단계는 물론 설계단
계에서의 각 공법에 대한 정성 및 정량적 평가
를 통한 최적의 공법선정이 대단히 중요하다.
특히, 염해환경 및 구조물의 거동 또는 차량
진동의 영향을 지속적으로 받는 지하구조물에
서의 주요 누수 원인은 크게 재료의 균질성 및
성능문제(생산과정중의 문제), 현장 환경 및 시
공여건의 미충족(설계단계에서의 분석실패), 시
공부실(바탕조정 및 조인트 겹침부 처리 실패,부착성 미확보 등), 방수 시공이후 구조물의 거
동 및 변형에 대한 방수층의 대응성 부족 등을
들 수 있다. 또한 구조물에 있어서 누수 발생
이후 근본적 보수 방안이 없어 (사후 유지관리
지침 부재) 이를 보수하는 과정에서 막대한 비
용의 지출과 책임 소재의 불명확성으로 분쟁이
발생하고, 심지어는 사용자의 민원제기로 인해
사회문제로 전개되고 있다.
그럼에도 불구하고 공법 및 방수재료의 다양
성 등 원인으로 지하구조물용 방수공법 및 방
수재료에 대한 체계적이고 이론적인 연구는 이
루어진바 없으며 이에 대한 객관적인 평가기준
도 정립되어 있지 않은 실정이다.
방수공법은 크게 도막계, 쉬트계, 복합계 등
으로 분류할 수 있으며 공법 및 자재 선정시
다음과 같은 방법 및 항목에 대하여 충분히 검
토 한다.
7.3.2 방수공법 종류
방수공법은 크게 구체방수와 외벽방수로 구
분할 수 있다.
구체방수는 굳지 않은 콘크리트에 액상 혹은
분말 방수재를 투입하여 콘크리트 경화 후 내
부 공극 충진 등을 통한 수밀성 향상으로 방수
기능을 발휘하는 것이다.
외벽방수는 경화된 구조물 외벽에 도막계, 쉬
트계, 복합계 등 방수재를 도포 혹은 접착시켜
방수기능을 수행하는 공법이다.
이러한 방수공법은 공법, 재질 등의 다양성으
로 방수공법 혹은 재료에 의한 일반적인 선정
기준이나 설계기준은 제시되어 있지 않는 실정
이다.
따라서 방수공법 선정시에는 내구성, 구조물
거동 대응성, 방수성 등 기본적인 성능뿐만 아
니라 경제성, 현장 특성을 고려한 시공성 및 지하차도의 중요도 및 규모 등을 고려한 종합적
인 검토와 판단이 필요하다.
7.3.3 검토방법
지하수의 염해 및 지반의 부등침하 등 방수
성능을 저하시키는 환경요인을 설계단계에서
분석하고, 시공 중에 발생하는 각종 실패요인을
현장 사례중심으로 분석하여 지하구조물의 환
경 조건에 대응할 수 있는 방수공법 및 재료를
선정한다.
이를 위해 방수관련 전문기관 및 전문가로부
터 국내외에서 사용되는 방수 및 누수보수 관
련 건설신기술, 특허기술, 해외 우수재료 및 기
술 및 공법에 대한 비교검토를 통하여 해당 지
하차도 구조물에 가장 적합한 방수공법 및 재
료를 제시하는 것이 바람직하다.
7.4 신축이음장치
7.4.1 Box 구조물
지하차도 Box 구조물은 지상구조물에 비해
온도변화가 적고 주변지반의 마찰저항이 큰점,
지지지반이 대부분 양호한 지반에 구축되고 시
점측 일부는 양질의 토사로 치환하여 지지력을
충분히 확보한 점, 또한 Box 전 연장의 강성이
동일하여 부등침하에 유효하게 대응한다는 점
등을 고려할 때 구조적으로 다소 유리하지만
예상치 못한 부등침하 및 시공중 장시간 대기
중에 노출되는 점을 고려할 때 균열제어가 매
우 어렵다. 지하Box구간에는 20~50m간격으로
신축이음장치를 설치하는 것이 바람직하나 그
이상의 신축이음 길이를 적용할 경우에는 신축
이음에 대한 상세검토를 수행한다.

U-Type 구조물
U-Type 구조물은 외기에 노출되어 있어 온도
변화가 크고, 높이 변화가 커서 지반조건 및 구
조물 강성의 차이가 있으므로 20m 이내로 신축
이음을 설치하는 것이 바람직하나 그 이상의
신축이음 길이를 적용할 경우에는 신축이음에
대한 상세검토를 수행한다.
또한, Box 구조물과의 접합부에도 신축이음을
두어 거동이 다른 구조물을 분리하여 안전성을
도모한다.
신축이음부에는 dowel bar 등을 설치하여 구
조물 단차발생 등을 방지토록 하고, 누수방지를
위한 방수재를 설치하는 것이 바람직하다.
차륜하중을 직접 받아 파손 등으로 유지관리
가 필요한 바닥슬래브에는 방수성, 유지보수성,
주행성을 감안하여 앵글조인트를 등을 적용할
수 있다.
7.4.3 파손원인
일반적으로 신축이음장치의 파손원인은 복합
적으로 발생하며 각각을 분리하여 분류하기는
어려우나 일반적인 사항을 열거하면 다음과 같
다.
▪씰재 : 백업재의 탈락 및 파손(노면 청소불량
으로 이토 및 오물압입)
▪차도부의 방수 미흡(누수)
▪Joint 연결 부위 방수 미흡(누수)
▪차량에 의한 충격, 반복하중으로 이음부 파손
▪이상신축에 의한 파손
▪중차량(과적차량) 통행시 단부 부상으로 인한
파손 등
신축이음 장치 적용시 상기와 같은 사항에 유
의하고 해당 지하차도 구조물의 특성을 감안하
여 적정한 공법 혹은 자재를 선정하도록 한다.

신축량 검토
신축량이라 함은 온도변화에 의한 신축량과
건조수축에 의한 신축량의 합이다.
(1) 온도변화에 의한 신축량
일반적으로 온도변화에 의한 신축량이 가장
큰 부분을 차지한다.
온도변화에 의한 신축량 △Lt은 다음과 같다.
△Lt = α․L ․△t
여기서, α : 선팽창 계수 (1.0 × 10-5)
L:신축장
△t : 온도변화 (±20°C)
(2) 콘크리트의 건조수축에 의한 신축량
일반적으로 작업성을 확보하기 위하여 수화
작용에 필요한 수량보다 많은 물이 사용된다.
따라서 수화하고 남은 수분이 자유수로 콘크리
트에 머물러 있다가 콘크리트가 대기중에 방치
될 때 증발한다. 그 결과, 콘크리트는 건조수축
을 일으킨다. 일반적으로 건조수축량은 단위수
량, 단위시멘트량, 철근량, 구조물의 종류 등 많
은 인자에 의해 달라지나 계산의 편의를 위하
여 통상 건조수축 변형률 1.5×10-4을 적용한다.
△Lsh = εsh ․ L
여기서,
εsh : 건조수축 변형률 ( 1.5×10-4 )