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2025 Vol.27, Issue 6 Preview Page

Technical Paper

Countermeasures for road tunnel floor heave and proposed installation criteria for tunnel invert

도로터널 바닥부 융기 제어 대책과 인버트 설치 기준 제안

Hwan-Gu Yu1
,
Hoon-Ki Moon2*
,
Tae-Hyung Kim3
유 환구1
,
문 훈기2*
,
김 태형3
1Managing Director, Structure Division Dept., Korea Expressway Corporation
2Vice President, Geotechnical Engineering and Tunnel Dept., DASAN Consultants
3Professor, Dept. of Civil Engineering, Korea Maritime and Ocean National University
1비회원, 한국도로공사 구조물처 처장
2정회원, ㈜다산컨설턴트 지반터널부 부사장
3정회원, 국립한국해양대학교 토목공학과 교수
*Corresponding Author
30 November 2025. pp. 591-604
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Abstract

Recent cases from long road tunnels in Korea show recurring invert heave attributed to fault zone influence, squeezing, and swelling behaviour. This study examines the ○○ Tunnel using construction and operation records, geological investigations, monitoring results, and numerical analyses to clarify the underlying mechanism. Heave was mainly observed near the Oedong, Janghang, Tapjeong, and Yeonil fault zones, and its occurrence was more likely where the competence index was 0.5 to 0.75 or lower. Heave tended to increase one to three months after major rainfall, suggesting that swelling pressure linked to moisture rise is a governing factor. A staged reinforcement concept that includes micropiles and post-maintenance was developed, and criteria for evaluating the need for invert installation were prepared. The findings provide a technical basis for understanding invert heave and establishing practical maintenance guidelines.

Keywords
Tunnel heave
Squeezing and swelling
Heave reinforcement
Post-monitoring
Invert

최근 고속국도 장대터널에서 터널 바닥부 융기 현상이 빈번히 보고되고 있으며, 이는 단층대 교차, 지반의 압착(squeezing) 및 팽창(swelling) 거동이 복합적으로 작용한 결과로 분석된다. 이러한 융기 거동은 장기적으로 터널의 구조적 안정성과 사용성 저하를 초래하며, 효율적인 유지관리와 보강대책 수립을 위해 융기 원인에 대한 체계적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 ○○터널을 대상으로 시공 및 공용 중 조사자료, 지질 분석, 계측 결과, 수치해석을 종합적으로 검토하여 바닥부 융기 발생 메커니즘을 규명하였다. 분석 결과, 융기 구간은 주로 외동·장항·탑정·연일 단층대를 교차하거나 인접한 구간에서 발생하였으며, 컴피턴스 지수(competence index)가 0.5–0.75 이하인 암반에서 융기 가능성이 높게 나타났다. 또한 강우 후 약 1–3개월의 지체시간을 두고 융기가 증가하는 경향이 확인되어 함수비 증가에 따른 팽창압 상승이 주요 요인으로 판단되었다. 국내외 사례 비교를 통해 ‘마이크로파일 + 사후관리’ 개념의 단계별 보강체계를 제안하였으며, 도로터널 인버트 설치 필요성을 정량적으로 검토할 수 있는 판단기준을 마련하였다. 본 연구의 결과는 도로터널 바닥부 융기 문제의 원인 규명 및 실무적 대응기준 정립에 기여할 것으로 기대된다.

키워드
터널 융기
압착 및 팽창
융기 보강
사후관리
인버트
References
1

KEC (2020), Road Design Manual: Volume 4, Korea Expressway Corporation, Gimcheon, pp. 194-197.

2

KEC (2022), Engineering service report for pavement survey of the Munmu the Great No.1 Tunnel, May, Korea Expressway Corporation.

3

KEC (2023), Engineering service report for pavement survey of the Munmu the Great No.1 Tunnel, May, Korea Expressway Corporation.

4

KGS (2024), Final report on the study of reinforcement and maintenance measures for tunnel invert heave, December, Korean Geotechnical Society, pp. 40-54, 163-173, 260-262, 270- 303, 305-312, 317-320.

5

Kim, J., Kim, H., Kim, S., Kim, B., Ban, H. (2025), “Analysis of tunnel subgrade uplift behavior based on ground strength degradation model considering invert installation”, Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 27, No. 3, pp. 245-255.

10.9711/KTAJ.2025.27.3.245
6

Mochida, S., Hayashi, H., Okazaki, Y., Shinji, M. (2022), “A study on the effect of heaving on the soundness of tunnel invert in mountain tunnels”, Proceedings of the WTC2022 and 48th General Assembly Bella Center, Copenhagen, pp. 1-5.

7

MOLIT (2023), Korean Design Standard (KDS 27 40 05), Cast-in-place Lining 4.8, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, pp. 6.

8

You, H.I., Kim, D.H., Kim, S.H., Jeong, J.H., Shin, J.H. (2025), “Hydraulic behavior of multi-purpose micropile for tunnel floor heave reduction”, Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 27, No. 2, pp. 135-155.

10.9711/KTAJ.2025.27.2.135
Information
  • Publisher :Korean Tunneling and Underground Space Association
  • Publisher(Ko) :한국터널지하공간학회
  • Journal Title :Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
  • Journal Title(Ko) :한국터널지하공간학회 논문집
  • Volume : 27
  • No :6
  • Pages :591-604
  • Received Date : 2025-10-28
  • Revised Date : 2025-11-19
  • Accepted Date : 2025-11-19
  • DOI :https://doi.org/10.9711/KTAJ.2025.27.6.591
Journal Informaiton Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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