< Previous68 자연,터널그리고 지하공간기술기사 4지반 및 지질리스크(차별풍화대 및 저토피) 통과 구간에서 근접병설터널 설계 및 시공사례선행터널: 필라부 록볼트 천공선행터널: 필라부 록볼트 삽입 및 그라우팅후행터널: 필라부 충격차단공 및 스케일링 막장면S/C타설1차S/C2차S/C후행터널: 지보재 및 철근-숏크리트 설치후행터널: 1차, 2차 숏크리트 타설 후 필라부 록볼트 두부(절단)정리 미니파이프설치<그림 3> 근접병설터널 전경6.3 저토피 및 갱구부구간 시공중 계측 결과 비교○○터널은 편마암을 기반암으로 편리 및 절리가 잘 발달되어 있으며, 전반적으로 저비저항대의 지질 및 지반특성을 보이고 있다. 특히 현장 시공중 대표 구간에 대한 막장상태를 설계시와 비교를 통해 설계의 적정성을 확인할 수 있으며, 실제 지보패턴의 굴착방법 및 지보재의 강도 및 두께에 따라 효과적으로 터널의 장기적 안정성을 확보 할 수 있으리라 평가된다. 현 지반 및 지질 리스크 위치에서 막장에 대한 시공 중 일상 및 정밀계측을 시행한 결과로, 발생변위 및 응력 등에 대해 허용 검토기준 이내의 수렴상태로 터널의 건전성을 확보하므로, 사전 터널 계획은 적정한 것으로 평가된다.Vol. 21, No. 2 696.3.1 현장 MAPPING현황<표 12> 지반 및 지질 리스크구간 막장 MAPPING도구분저토피구간(STA1+325)과 굴착구간(STA1+440)갱구부구간(STA1+589.2)막장시공불량암질(IV)로 평가매우 불량암질(V)로 평가매우불량암질(V)로 평가설계암질(IV) → 지보패턴(V)적용암질(III) → 지보패턴(V)적용암질(III) → 지보패턴(VI)적용6.3.2 시공중 계측 모니터링에 따른 터널 안정성검증지반 및 지질 리스크가 예상되는 구간에 대한 현장계측 결과 발생 변위 및 응력 양상은 Set-up 과정의 수렴상태로 터널 안정성을 확보하는 것으로 평가되었다.<표 13> 계측결과천단침하 변화 이력숏크리트 응력 변화이력구분계측결과(Max)수치해석(Max)평가천단변위(50mm)저토피구간(STA1+325)3.05.39만족과 굴착구간(STA1+440)3.0-갱구부구간(STA1+589.2)4.01.28숏크리트응력(10.8MPa)저토피구간(STA1+325)1.729.209만족과 굴착구간(STA1+440)1.36-갱구부구간(STA1+589.2)1.431.95록볼트(88.0kN/본)저토피구간(STA1+325)16.943.40만족과 굴착구간(STA1+440)23.4-갱구부구간(STA1+589.2)10.54.4770 자연,터널그리고 지하공간기술기사 4지반 및 지질리스크(차별풍화대 및 저토피) 통과 구간에서 근접병설터널 설계 및 시공사례6.3.3 필라부 발파진동 영향평가근거리 발파특성에 기초한 발파설계와 더불어 실 시공시 충격차단공의 적정성을 검증하고자 필라부에 계측기를 설치하고, 매 막장 발파 시 선행 필라부에 발생되는 진동치를 15cm/sec 이내로 관리한다(그림 4).필라부 진동측정 계획설치상세막장계측결과 <그림 4> 필라부 발파진동측정 및 평가과 진동 발생 시 선행터널 필라부에 대한 육안검사 등을 실시하고, 이상 유무를 확인 후에 다음막장 발파 계획 시 장약량, 굴진장 조정 등을 실시하여 허용기준이내가 되도록 굴착방법 등을 제안한다.본 ○○터널에 대한 필라부에 발생된 진동치는 15cm/sec 이내로 관리가 이루어졌으며, 숏크리트에 대한 육안검사 시 이상요소는 없는 상태로 평가되었다. 6.3.4 발파진동에 대한 암반필라의 손상정도 평가터널간 근접병설터널로 터널 발파시 제어발파에 따른 충격에 의한 필라 암반의 손상을 최소화하는 것이 중요한 요소이므로, 현 근접병설터널에 따른 실제적인 암반 필라의 손상을 최소화할 수 있는 충격차단공의 역할 및 손상정도의 범위를 평가하고자 다음<표 14~16>와 같이 계획하였으며, 귀중한 시험자료로 근접병설터널 계획 시 지속적 자료 축적 및 활용이 요구된다.Vol. 21, No. 2 71<표 14> 필라부 손상정도 시험 절차구분선행 터널후행 터널평면도 단면도 시험항목① 수평보링(Core 육안확인)② 시추공 영상촬영(BIPS)- 1차③ 공내재하시험(필요시)④ 일축압축강도, 탄성파속도 시험① 수평보링(Core 육안확인): 후행② 시추공 영상촬영(BIPS): 선행- 2차③ 공내재하시험(필요시): 후행④ 일축압축강도, 탄성파속도시험: 후행<표 15> 필라부 손상정도(영상촬영) 평가 결과구분STA.1+4891차영상촬영(발파전)20cm범위2차영상촬영(발파후)∙ 후행터널 발파 후 동일위치에서의 수평 시추공내 영상촬영결과, 추가적인 암반의 손상정도 즉 절리의 방향 및 틈새의 변위는 관찰되지 않아 충격차단공의 효과 검증으로 평가된다.<표 16> 필라부 손상정도(암반 역학적) 평가 결과구분공내재하시험 결과(PMT)일축압축강도(MPa)탄성파속도(암석)탄성계수(MPa)변형계수(MPa)P파(m/sec)S파(m/sec)BH-2(선행-천안)1016.9766.991.05,2172,862BH-3(후행-아산)988.7746.497.75,4213,096∙ 암반의 공내재하시험에 의한 저감대비 약 97.2~97.3%정도로 나타나며, ∙ 암석에 대한 강도 및 탄성파속도는 비교대상에서 제외함이 적정하며, ∙ 암반은 비등방성을 내포(불연속면등)하므로 참조용으로 활용함이 적정한 것으로 사료된다.72 자연,터널그리고 지하공간기술기사 4지반 및 지질리스크(차별풍화대 및 저토피) 통과 구간에서 근접병설터널 설계 및 시공사례근접터널에서 후행터널 발파시 암반 필라부의 손상정도는 실제 육안으로 확인할 수 있는 시추공영상촬영 결과를 발파전과 발파후로 비교 시 발파로 인한 암반의 급격한 손상(변위, 파쇄)등이 관찰되지 않아 충격차단공에 의한 효과를 검증한 것으로 평가할 수 있다.7. 결 언본 프로젝트는 기존의 2-Arch터널의 문제점을 개선하고자 개발된 근접병설터널공법으로 건설 신기술로 계획되었으며, 본 ○○터널은 지반 및 지질 리스크가 넓게 분포하므로 설계 시 고려한 조건과 현장에서 실제 발생된 대체안을 바탕으로 비교평가를 통해 안정적인 근접병설터널 시공이 될 수 있도록 하였으며, 설계 시 주안점을 둔 부분은 다음과 같다.첫째, 초 근접병설터널(Pw=3.0m)에 따른 굴착방법 및 필라부 보강공법에 대한 정량적 평가 및 품질관리를 고려하여 설계에 반영하였다.둘째, 저토피 및 과 굴착부에 대한 보강방안으로 발파 굴진장 축소 및 터널 내 소구경 강과다단그랑우팅 공법을 적용하며, 갱구외 구간(종점 갱구부)은 암 토피고(H=2.0m) 및 막장 안정상태 확보를 위해 소구경 미니파이프공법(D139.8mm)으로 일괄 시공하여 터널 안정성을 확보 할 수 있도록 하였다.셋째, 근접병설터널에서 후행터널 발파 시 암반 필라부에 대한 손상정도를 파악하기 위해 육안 확인이가능한 시추공영상촬영을 활용한 손상정도를 평가하였으며, 후행터널에서 발파 시 필라부의 충격차단시설 설치로 암반에 손상은 미미한 것으로 평가되어 향후 지속적인 계측 자료 확보에 따른 자료 축적으로 터널공법 개선에 유용하게 활용할 수 있다.넷째, 상기 지반 및 터널 형식의 개선을 통해 공사기간의 단축, 민원해결, 터널의 시공 및 공용중 안정성, 경제성 등을 고려할 수 있는 근접병설터널공법의 효과를 입증할 수 있었다.# 본 기술기사에서 소개된 터널 신공법을 현장에 적용하는데 있어서 많은 난관이 있었음에도 불구하고, 발주처 관계자 및 현장감독, 시공사 및 설계사 기술진의 헌신 덕분에 무사히 공사를 마칠 수 있었으며, 향후 유사한 사례가 발생하였을 경우 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바이다.참고문헌1. 고속국도 제 32호선 ○○-○○간 건설공사(제5공구) 터널 라부 확인지반조사보고서.2. 고속국도 제 32호선 ○○-○○간 건설공사(제5공구) 근접터널변경설계보고서 및 해석보고서.3. 건설 신기술 “충격차단공과 철근-숏크리트를 이용한 근접병설터널의 암반 필라부 시공법”.4. ○○터널 계측보고서외 다수.[본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Next >