< Previous18 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 1 도로터널에서 발생하는 결로의 원인과 대책방안 또한, 배출수의 터널내부 습기유입 차단을 위한 집수정 표 6과 같이 스틸그레이팅을 밀폐하도록 조치하였다. <표 6> 터널내부 습기유입 차단대책 스틸그레이팅 밀폐 전스틸그레이팅 밀폐 후 7. 결 론 이상과 같이 터널 및 지하공간에 대하여 결로 발생원인 및 사례, 그리고 대응방안을 살펴보았으며, 이를 통하여 다음 과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 최근 터널에서 발생하는 누수의 원인은 터널 균열 등의 원인으로 발생하는 것이 아니고, 터널 외부의 고온다습한 공 기가 터널 내부로 유입되어 이슬점온도(노점온도)가 터널 내 구조물의 표면온도보다 높을 경우 발생하는 결로현상이 주 원인으로 판단되며, 이슬점온도(노점온도)가 표면온도보다 낮은 반대의 경우는 결로 현상이 완화되는 것을 확인하 였다. (2) 이슬점온도(노점온도)는 온도와 습도에 비례하여 높아지며, 터널 외부가 고온, 다습할 경우 외기가 유입되면 습도가 높아져 이슬점 온도가 상승하여 결로현상 발생 조건이 형성된다. (3) 결로 방지를 위한 방법으로 첫째, 공기 중에 포함된 절대습도의 양을 감소시켜 노점온도를 낮추는 방법과 둘째, 결로가 발생하는 터널 라이닝 등 구조체의 열성능을 향상시켜 주변의 노점온도 보다 높은 온도를 유지시켜주는 방법이 있다. (4) 기존 터널의 결로 발생 사례를 통해 대책방법을 살펴본 결과, 제트팬을 이용한 기계환기를 가동시킴으로써 터널내부 의 결로 발생을 완화할 수 있었다. 이때 터널의 입구부는 고온 다습한 공기의 유입을 차단하기 위해 역방향운전이 효 율적이며, 내부운전은 차량의 진행방향과 동일한 방향으로 운전하는 것이 효과적인 것으로 판단된다. 터널과 지하공간은 내부와 외부의 온도와 습기 차이로 인해 결로 발생이 지속적으로 발생하고 있으며, 다양한 해결방 안이 제시되고 있으나 완벽한 결로 차단이 어려운 실정이다. 따라서 결로 발생의 원인에 대하여 좀 더 다각적인 분석을 통해 근본적인 해결방안을 수립할 필요가 있을 것이다.Vol. 24, No. 3 19 참고문헌 1. 홍구표, 2010, “지하공간의 결로발생 현황과 대응방안”, 건설기술 쌍용, 2010. 가을호(v.56) (2010-09) p.53~57 2. 増田 雅士, 2011, “道路トンネル内に発生した結露の対応について”, 國土交通省関東地方整備局 相武国道事務所 平成23年度スキル アップセミナー関東 3. 보령~태안(1공구)건설공사(2009), 설계보고서 [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]20 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 2 1. 머리말 최근 국내 도심지에서도 NATM에 의한 소음· 진동· 민원의 영향을 최소화하고 연속굴착을 통해 터널공사의 굴진효율 을 향상시키기 위해 발파공법을 대체하는 대표적인 기계화 굴착장비인 로드헤더의 적용성을 검토하고 활용하는 사례가 증가하고 있다. 그러나 아직까지 국내 터널현장에서 사용한 로드헤더의 시공실적이 공개되거나 데이터가 축척되어 있지 않아 설계시에는 해외 터널공사의 제한된 실적데이터 또는 제조사가 제시하는 이론적 굴착효율에 의존하고 있는 실정이 다. 또한, 해외의 공개된 시공실적 중에는 국내의 지질조건과 상이한 경우가 많고, 특정구간의 데이터를 제시하고 있기 때문에 활용시에는 주의가 필요하다. 그러나, 국내의 데이터가 충분히 축척되고 적절한 효율검토가 이루어질 때까지는 해외의 제한된 실적데이터를 참고하면서 해당 과업의 조건에 맞춰 보완하는 과정을 병행하면서 최적의 계획을 수립할 필요가 있을 것으로 사료된다. 여기서는 중국의 도심지 지하철 정거장 공사 중 백운암으로 구성된 터널구간에서 약 3개월간 로드헤더를 사용한 시공 일지를 수집하였고, 그 내용을 분석하여 향후 국내에서 유사한 지질조건에 대해 설계와 시공계획을 수립하는데 있어서 참고적 자료를 제공하고자 한다. 중국 백운암구간 로드헤더를 이용한 터널공사 사례분석 김재영 (주)코템 공학박사/대표이사 한 걸 (주)코템 기계화 터널팀/주임Vol. 24, No. 3 21 2. 귀양 지하철 3호선 치엔링산 공원역 프로젝트 개요 귀양 지하철3호선 치엔링산 공원역(Guiyang Metro Line No.3, Qianlingshan Park Station)은 조산로(Zaoshan Road)의 번화가 및 공원 근처이며, 주변에는 Howard Johnson Hotel, Guiyang Railway Building, China Tobacco Building 등 고층건물이 존재하고 시민과 차량의 이동이 많은 도심지 지역에 위치하고 있다. 정거장 공사를 위한 1번 수직구의 작업장 면적은 1,310m2, 2번 수직구(경사갱) 작업장 면적은 1,644.5m2로 활용가능 한 지상 작업장의 공간이 협소한 편이다. 또한 현장 주변에는 보수가 부족한 오래된 파이프라인이 많아 주변 건축물과 함께 보호하면서 공사해야 하는 복잡한 주변 환경이며, 인근 치엔링산에 비해 지리적 위치가 낮아 물이 많이 고일 수 있 어 방수공사에도 주의를 기울여야 한다. 1# Shaft 2# Shaft <그림 1> 치엔링산 공원역 평면도 3. 지반조건 정거장 구간의 주요 토질구성은 <1-1>혼합토, <1-3>괴석층, <4-1-3>붉은 점토, <14-2-3>중간 정도 풍화 백운석, <15-1-3>중간 정도 풍화 석회석으로 구성되어 있다. 지하수는 상부에는 분포가 불규칙하고 계절적인 특징을 가지고 있 는 고인 지하수층과 하부에는 풍화된 균열(weathered fissures), 절리, 균열이 있으며, 용해된 공극은 지하수의 저장공 간과 이동통로가 된다. 또한 주변으로부터의 보급범위가 비교적 넓고 보급원도 풍부하다.22 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 2 중국 백운암구간 로드헤더를 이용한 터널공사 사례분석 <그림 2> 정거강 구간 지질조건 횡단도 4. 터널공사 4.1 터널굴착 개요 터널공사는 그림과 같은 단면계획을 바탕으로 분할굴착하여 시공하였다. 상중하로 분할하였고, 좌우 폭에 따라 분할 굴착하는 9분할을 적용하였다. 굴착은 CTR 300D 로드헤더를 사용하여 상반을 굴착하고 후방에서 덤프트럭에 상차하여 버력을 반출하였다. 1차 지보는 Steel frame, Steel mesh, Shot concrete를 적용하였다.Vol. 24, No. 3 23 <그림 3> 치엔링산 공원역 터널굴착 단면도 4.2 상반 굴착장비, CTR 300D 로드헤더 터널의 상반굴착에 사용한 로드헤더의 모델은 CTR 300D이며, 사양은 다음과 같다. ParameterCTR 300D Totalweight (including dust removal and 2nd Belt conveyer) 100 ton Dimensions Length11.67 m Width3.6 m Height3.75 m Total installed power488 kW Recommended rock UCS (up to designed capacity) 80 MPa 180 MPa Positioning cutting range Width7.44 m Height6.77 m Ground pressure0.18 MPa Grade ability±16° Supply voltageAC1140 V Mini. cooling water0-90 L/min Transformer capacity to be configured630 KVA <그림 4> 로드헤더 CTR 300D, 장비개요도 및 사양24 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 2 중국 백운암구간 로드헤더를 이용한 터널공사 사례분석 4.3 로드헤더 공사기록(CTR 300D Roadheader construction log) 현장에서 제공한 공사기록은 표 1과 같으며, 관련 내용을 정리하면 다음과 같다. ∙ Average hardness of rock : 90.88 MPa ∙ Cumulative operating time : 516.75 hrs ∙ Accumulative cutting square quantity : 5148 cubic ∙ Accumulative consumption of picks : 513 ea ∙ Average cutting efficiency : 10 m3/hr ∙ Each cutter tooth wear in actual use is different, different position of different geological conditions need time is not the same, such as the front of the cutting head cutter tooth arrangement is dense, the back of the thin, some material easy to bond in the cutter tooth seat, to replace the cutter tooth produce certain difficulties, generally contain clear adhesive material change cutting pick the longest do not exceed four minutes, usually the pick is replaced in about 1 minute without preparation time. <표 1> CTR 300D Roadheader construction log DivRock characteristicsWorking time Roadheader operation Advance (m) Excavation (m3) Remark NoDateGeologyUCS (MPa) GradeHrMinHrMinUpper Upper 12021-03-10Dolomite904907232.472 22021-03-11Dolomite904640611.854 32021-03-12Dolomite9046505331.854 42021-03-13Dolomite9045455451.854 52021-03-14Dolomite9046105271.854 62021-03-15Dolomite8045205231.854 72021-03-16Dolomite804154013153.6108 82021-03-17Holiday 92021-03-18Dolomite904706301.854 102021-03-19Dolomite9049307222.472 112021-03-20Dolomite90410307142.472 122021-03-21Dolomite9047405281.854 132021-03-22Dolomite90410107212.472 142021-03-23Dolomite10049307132.472 152021-03-24Dolomite100490782.472 162021-03-25Dolomite10049307112.472 172021-03-26Dolomite10048406142.472 182021-03-27Dolomite1004820612.472Vol. 24, No. 3 25 <표 1> CTR 300D Roadheader construction log (계속) DivRock characteristicsWorking time Roadheader operation Advance (m) Excavation (m3) Remark NoDateGeologyUCS (MPa) GradeHrMinHrMinUpper Upper 192021-03-28Dolomite10049207262.472 202021-03-29Dolomite100410106312.472 212021-03-30 Dolomite10049308172.472 222021-03-31Dolomite10048508152.472 232021-04-01Dolomite90470621.854 242021-04-02Dolomite904940732.472 252021-04-03 Dolomite9049106522.472 262021-04-04 Dolomite9048406382.472 272021-04-05 Dolomite9048306352.472 282021-04-06Holiday 292021-04-07Dolomite9049307432.472 302021-04-08 Dolomite9048106222.472 312021-04-09 Dolomite80460591.854 322021-04-10Dolomite8045205132.472 332021-04-11Dolomite904906542.472 342021-04-12Holiday 352021-04-13Dolomite100410308292.472 362021-04-14Dolomite1004920832.472 372021-04-15Dolomite10041008421.854 382021-04-16Dolomite904820641.854 392021-04-17Dolomite804805522.472 402021-04-18Dolomite8048305542.472 412021-04-19Dolomite8048406172.472 422021-04-20Dolomite9047305511.854 432021-04-21Holiday 442021-04-22Dolomite9541008172.472 452021-04-23Dolomite9547105541.854 462021-04-24Dolomite954940722.472 472021-04-25Dolomite9547205431.854 482021-04-26Dolomite9549306332.472 492021-04-27 Dolomite90417014234.8144 502021-04-28 512021-04-29Dolomite904930752.472 522021-04-30 Dolomite904906342.472 532021-05-01Dolomite8046304391.85426 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 2 중국 백운암구간 로드헤더를 이용한 터널공사 사례분석 <표 1> CTR 300D Roadheader construction log (계속) DivRock characteristicsWorking time Roadheader operation Advance (m) Excavation (m3) Remark NoDateGeologyUCS (MPa) GradeHrMinHrMinUpper Upper 542021-05-02Dolomite80480632.472 552021-05-03 Dolomite804 153012234.8144 562021-05-04 Dolomite804 572021-05-05 Dolomite9049207272.472 582021-05-06 Dolomite904850732.472 592021-05-07Dolomite904906512.472 602021-05-08 Dolomite9049206442.472 612021-05-09 Dolomite8047306582.472 622021-05-10Dolomite804807132.472 632021-05-11Dolomite85490842.472 642021-05-12Dolomite854907312.472 652021-05-13Dolomite854 153012124.8144 662021-05-14Dolomite854 672021-05-15Dolomite8546505391.854 682021-05-16Dolomite954100762.472 692021-05-17Dolomite954906402.472 702021-05-18Dolomite10049307102.472 712021-05-19Dolomite100410107452.472 722021-05-20Dolomite1004908262.472 732021-05-21Dolomite100410409142.472 742021-05-22Dolomite1004908102.472 752021-05-23Dolomite9548306262.472 762021-05-24Dolomite904907232.472 772021-05-25Dolomite9049207142.472 782021-05-26Dolomite9548406452.472 792021-05-27Dolomite9549107272.472 5. 맺음말 국내에서 소음진동이 없는 기계화 터널공법 중 로드헤더를 사용하는 방법이 검토되고 있으나, 공개된 국내 사례가 없 는 실정이다. 이에 해외의 CTR 300D 로드헤더 시공사례와 실적데이터로서 귀양 지하철 3호선의 백운암 구간에 대한 약 3개월간의 현장데이터를 수집, 분석하였다. 향후 국내 현장에서도 관련 데이터를 정리, 수집, 분석하여, 국내 실정에 맞 는 검토방법을 도출하는데 참고자료로 활용되기를 기대한다.Vol. 24, No. 3 27 참고문헌 1. 贵阳地铁3号线黔灵山公园2号斜井项目CTR-300D悬臂掘进机施工日志 2. CREG Roadheader, CTR 300D, Technical Description [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Next >