< Previous최신 터널 뉴 스 118 자연,터널 그리고 지하공간 “비개착공법의 핵심은 강관압입을 통한 구조체 형성을 통해 위 상부로부터의 토압이나 통행 차량 및 도로 하중을 버텨주는 역할을 하는 것”이라며 ‘지지대 버팀보 방식’은 단순한 시공 방법일 뿐”이라고 설명했다. P 교수는 “이럴 경우 생기는 구조적인 문제는 심각하다”며 우선 누수 문제가 예상된다고 말했다. 비개착공사시 누 수문제의 심각성을 알고 있기에 이를 방지하기 위해 강관과 강관 사이에 몰탈을 채우는 등 다각적인 작업을 진행한 다는 것. 그러나 소위 11자 방식의 버팀보지지의 경우 외부에서 들어오는 누수 문제뿐만 아니라 버팀보 지지대를 타고 들어 오는 누수 문제가 심각할 것이라고 지적했다. 또한 버팀보 지지대를 세운 상태에서 지하구조물을 시공하는 과정에서 버팀보를 통해 전달되는 상부 지하차도에서의 차량 진동과 하중으로 인해 구조물에 크랙(균열)발생이 우려된다고 지 적했다. 이렇게 우려되는 누수와 크랙이 600m 전 구간에 설치될 1,000여 개의 버팀보를 통해 발생되기에 심각한 것이다. 결국 천억 대의 공사비를 들여 만드는 지하영구 구조물이 누더기 구조물로 전락할 수도 있다는 지적인 것이다. 지지대 방식으로 지하차도 구조물 제작시 누수와 균열 등의 문제와 함께 구조물 상부공간을 몰탈 채움시 그 품질상태 확보 등 또 다른 문제에 대해 심각한 고민이 필요하다. P 교수는 “이보다 더 심각한 것은 제시된 시공계획서를 보니 지하에 구조물을 시공한 후 상부 지하차도와의 사이 공간의 흙을 제거하고 그곳을 몰탈로 600m 구간을 메꾼다는 것이다. 이런 시공방식은 본 적도 없고 구조적으로도 매우 신중하게 접근해야 할 것으로 보인다. 상부에 일일 수십만 대의 차량이 다니는 지하차도 밑에 밀폐되지도 않은 공간에 무려 600m를 몰탈로 채워 시공한 다는 것에 대해 서울시가 매우 심각하게 고민해야 할 것”이라고 강조했다. 비개착업계의 한 관계자는 “이 문제의 핵심은 공사비를 줄이기 위해 상부강관 압입 공정을 빼고 지지대 방식으로 전환하면서 여러 가지 문제를 야기하고 있는 것으로 보인다”라며 “서울시는 천억대의 사업비를 들여 지하에 영구구 조물을 만드는 것인 만큼 향후 백 년을 바라보고 튼튼하고 견실한 영구구조물을 만들기 위해 당초 특허 공법대로 상 부에 강관을 압입해 시공하는 방식으로 추진해야 할 것”이라고 조언했다. (출처: 토목신문)최신 터널 뉴 스 Vol. 25, No. 3 119 □ 고성능 팽창파쇄제와 대형 파쇄기 병용, 암반파쇄 효율 극대화 (주)석탑토건, 공사단축이나 집단민원 구간 수요 늘어 고성능 팽창파쇄제와 대형 할암용 파쇄기를 이용 한 무진동 암파쇄 굴착 공법이 철도공단에서 실시한 공법심의에서 선정되면서 앞으로 철도 터널을 시작 으로 각종 도로터널과 단지조성공사에 적극 활용 될 전망이다. 석탑토건(주)(대표: 김환식)의 무진동 암 파쇄 굴착공법인 TRD공법(Tunnel Rock spallation by Dilatnt Method)이다. 한국철도공단은 최근 강릉~제진 구간 철도 실시 설계 공법심의에서 무진동 암파쇄 굴착공법으로 석 탑토건(주)의 TRD공법을 선정해 TRD공법의 우수 성에 대한 객관적인 평가를 보였다. TRD공법은 민 감한 시설물등의 인접 장소에서 무진동 암반 파쇄시 전용 천공기 1~2축의 코어드릴을 사용해 천공시 발생하는 민원 을 최대한 억제해 공사지연 없이 안전하게 시공속도를 높이는 것으로 시작된다. 이어 천공속에 팽창성 균열제를 1차 적으로 사용해 우선 1차 균열을 발생케 한다. 이후 2차로 할암형 파쇄기를 투입할 경우 1차 균열에 의해 파쇄속도가 급격히 빨라지게 된다. TRD공법의 진가는 경암이나 극경암 구간에서 나타난다. 초대형 할암파쇄기와 팽창성 균열제를 병용해 사용해 시 공하게 된다. 이 경우 자유면 형성은 석탑토건의 특허인 듀얼천공기로 시공한다. TRD공법의 장점은 대형 코어드릴 1~2축의 사용 으로 천공시 발생하는 진동 소음을 최소화 함으로써 각종 민원을 최대한 줄일 수 있다는 것이다. 그리고 팽창성 균열제를 1차 사용해 균열파쇄를 진행시킨 후 2차로 인접한 천공 홀에 할암용 파쇄기를 삽입 확장 파쇄하는 방식을 택해 암종과 관계없이 조기에 다량 굴착이 가능하게 된다. 시공성면에서도 우수 한 결과를 보이고 있다. 무진동 적용구간에서 암반 등급에 영향을 받지 않는다. 이는 팽창균열제를 암 반등급과 관계없이 충전해 1차 균열을 발생시키기 때문이다. 팽창파쇄제로 1차 파쇄한 후 TRD대형 ▲ TRD 공법 자동화 장비 ▲ TRD 초대형 할암기최신 터널 뉴 스 120 자연,터널 그리고 지하공간 파쇄기를 투입해 상반의 경우 굴진장 1.1m~1.5m/1일 수준으로 암반파쇄 굴착을 하고 있다. TRD공법의 우수성은 환경적인 측면에서도 돋보인다. 소음, 진동, 분진 등의 민원이 끊이지 않는 암반파쇄굴착시 팽창균열제 사용량을 적절히 증감해 환경부 소음, 진동 허용치 기준내를 준수하도록 되어 있다. 또한 파쇄기는 굴삭 기에 장착해 파쇄함으로써 굴삭기에서 나오는 소음 외에는 팽창균열제와 파쇄기에서 진동과 소음, 분진이 거의 없다. TRD공법에서는 민원성 소음, 진동이 발생되는 장비를 사용하지 않고 비폭성 팽창균열제를 사용해 선 균열 발생 후 파쇄기로 파쇄함으로써 암반등급에 관계없이 파쇄효과가 우수하고 소음, 진동 발생이 거의 없고 분진발생 등 환 경적인 문제가 거의 없는 것이 최대 장점이다. 특히 TRD공법으로 시공할 경우 자체 자유면 확보가 가능해 선대구경 시공이 필수조건이 아니다. 석탑토건(주)은 TRD공법의 효율성을 더욱 더 높이기 위해 자동화된 TRD 파쇄 장비 일체화로 파쇄 능률을 증대하고 있다. 이 자동화 TRD 장비로 인해 천공(D95~205mm)과 파쇄를 최대 구경으로 시공하는 것이 가능하다. 석탑토건(주)의 김환식 대표는 “암반에 적정한 팽창파쇄제와 대형 파쇄기를 이용한 TRD 공법에 대한 발주처의 관 심도가 높아지다 보니 빠른 기간내에 다양한 실적을 쌓아갈 것으로 보인다”며 “특히 공사기간 단축과 집단 민원이 예 상되는 구간에서의 수요가 늘 것에 대비해 첨단화된 TRD 장비 개선에 최선을 다할 것”이라고 밝혔다. ▲ TRD 공법 시공 사진 (출처: 토목신문)Vol. 25, No. 3 121 ▨ 대구산업선 건설공사 1. 사업개요 □ 사업명 : 대구산업선 건설공사 □ 사업목적 - 본 사업은 국가산단 등 산업단지 연결 철도망 구축으로 물류비용 절감 및 산업생산효과 극대화로 지역경제 활성화 촉진 - 대구권 광역철도와 도시철도 1, 2호선 연결 연계교통 강화로 기업우수인력 확보와 지역 주민· 근로자 교통편의 도모 □ 사업위치 및 연장 - 사업구간 : 서대구역~대구국간산업단지 - 연장 : L=36.383km(단선철도), 설계속도 : 150km/hr - 시설물 : 정거장 9개소(서대구역 개량 1개소), 본선 환기소 8개소, 차량기지 1개소(대구차량사업소 개량) - 이용수요 및 운행횟수 : 총 승차 28,555인/일, 53회/일(20분 시격) □ 총사업비 : 15,511억 원 □ 주요추진현황 - 2013. 01 : 대통령직 인수위원회 지역 공약사업으로 건의(대구시) - 2014. 05 : 대구시장 공약사업(국가산단연장) 선정 - 2015. 03 : 대구도시철도 1호선 국가산단 연장 예비타당성조사(KDI, B/C=0.25) - 2016. 06 : 제3차 국가철도망 구축계획에 신규사업 반영 - 2019. 01 : 예비타당성조사 면제사업 선정 및 사업계획 적정성 검토 - 2019. 03 : 사업계획 적정성 검토자료 제출 - 2021. 10 : 대구산업선 인입철도 타당성조사 및 기본계획 준공(국토교통부) 국내사업 편집위원 : 김기환((주)삼보기술단)122 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 - 2022. 03 : 기본계획 확정 - 2024년 상반기 : 기본설계 및 실시설계 완료(총 3개 공구, 1~2공구 T/K, 3공구 재정) - 2027년 하반기 : 개통목표 [사업 노선개요도] 2. 대구산업선 건설사업 개요 본 사업은 서대구역에서 달성 군청, 테크노폴리스 등을 거쳐 대구국가산업단지를 잇는 노선으로 총 35.363km사 업으로 총 9개 역으로 건설된다. 대구산업선은 지역산업 특화 국가균형발전 프로젝트로서 대구권 지역산업의 교통 물류 기반이 되며, 10만여 명이 근무하는 11개 산업단지의 교통여건을 획기적으로 개선하는 철도 인프라 사업이다. 대구산업선이 향후 개통 완료되면 화물열차와 전동차가 투입돼 KTX · SRT가 정차하는 서대구역에서 지하로 대구 국가산단까지 운행하는 노선이 마련되는 것이며, 국토부 는 전동차 운행시격으로 출퇴근시간대 20분, 그 외는 30 분으로 계획하고 있다. 이에 따라 대구권 서남부지역에서 서대구역까지 전동차로 30분대에 연결이 가능하게 돼 KTX 접근성이 크게 개선되며, 대구권 광역철도 및 도시철 도 1 · 2호선과 환승체계 구축으로 일반 시민과 산업단지 종사자의 출퇴근 편의 증진과 함께 주변 대규모 산업단지 개발로 인한 심각한 교통 혼잡도 대폭 해소될 전망이다. 기본계획 수립 과정에서 대구산업선 건설로 인한 지역 경제 파급효과를 분석한 결과, 생산유발효과는 2조 6천억 이며, 고용유발효과는 1만 9천명에 육박하는 등 지역경제 활성화에 크게 기여할 것으로 전망된다. <그림 1> 대구 산업선 기본 및 실시설계 위치도Vol. 25, No. 3 123 국내사업 대구산업선은 현재 대형공사 입찰방법 심의를 통해 1~2공구는 일괄입찰(턴키) 방식과 3공구는 기타공사 방식으로 추 진되고 있으며, 스마트건설기술(BIM, IoT, 드론 등) 도입 등 현장관리 혁신으로 철도건설의 생산성을 높이고 품질을 향 상시켜 나갈 계획이다. 최초 계획에서는 7개역으로 계획되어져 제3차 국가철도망 구축계획에 포함되었으나 예비타당성조사를 통과하고 못하 다가 2019년 국가 균형발전 프로젝트로 최종 예타면제되어 2027년 완공예정이다. 현재 본 사업은 기본설계가 진행 중이므로 2022년 3월에 고시된 “대구산업선 인입철도 타당성조사 및 기본계획”내용 을 토대로 사업을 소개하고자 한다. 정거장 명칭은 확정하지 않았으며 총 9개 정거장에 4개 구간으로 분석하였고 적정성 검토 노선을 제시하고 있다. 적정성 검토 평면선형 계획은 종단선형과 함께 열차의 운전시격, 표정속도 등 운전성능을 좌우하는 중요한 요소일 뿐만 아니라 운전, 건설, 유지보수 등에 크게 영향을 미치므로, 여객수송력 제고 및 쾌속성, 승 차감, 안정성 등의 확보를 위한 설계기준을 적용하고, 곡선반경은 가급적 크게 적용하였으며, 지장물 저촉 및 택지개발 계획을 반영하여 부득이한 경우 최소곡선 반경을 적용하여 열차의 표정속도 향상 및 승차감 안정을 고려하였다. 또한, 선로연장 최소화 및 표정속도 증대를 위하여 가급적 산악지형 통과부 등에는 직선화하여 계획하였으며, 최대한 공로 및 공공녹지지역 등의 하부공간을 이용하여 용지보상비 및 지장물 비용을 절감되는 선형을 선정한 것으로 분석하였다. 구 간별 현황을 간략하게 설명하면 다음과 같다(그림 2, 3 참조). <그림 2> 노선 검토에 따른 기본계획 당시 선정노선(안) <그림 3> 노선 검토에 따른 기본계획 당시 선정 종단(안)124 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 1) 1구간(서대구 정거장~성서산업단지 구간) 본 구간의 주요 지장 시설물로는 서대구정거장을 지나는 배수 BOX, 달서교, 환경자원 사업소, 중부내륙고속국도, 시 공 중인 다사~왜관 광역도로를 감안한 선형계획을 수립하였고, 공사 중인 KTX 서대구역사(가칭) 활용, 경부선 평면교 차 접속위치 변경, 방천리 쓰레기 매립지 우회, 지역주민 교통편의를 고려한 서재· 세천 지구로 우회, 대구지하철 2호선 계명대역과의 환승 등을 고려하여 노선계획이 수립되었고, 종단은 경부선 상선군 우측의 노반을 활용하는 구간으로 경 부선의 계획고 및 종단기울기를 고려하여 계획하였으며, 이후 구간은 중부내륙고속국도 하부통과, 방천리 쓰레기 매립 지, 대구지하철 2호선 계명대역 하부통과 및 환승을 고려한 종단계획이 수립되었다. 2) 2구간(성서산업단지~달성군청 구간) 본 구간은 달서대로 하부를 터널로 통과하고, 대구지하철 1호선 설화명곡 정거장과 환승계획을 고려하여 대심도 터널 로 계획하였으며, 국도 5호선 및 농경지 구간을 병행하여 통과하는 노선계획이 수립되었고, 종단은 DS04 정거장을 달서 대로 호림네거리 하부에 개착3층 정거장으로 계획하고, DS05 정거장은 대구지하철 1호선 횡단 및 설화명곡역과의 환승 을 고려하여 대심도 터널정거장으로 종단계획이 수립되었다. 3) 3구간(달성군청~테크노폴리스 구간) 본 구간은 주로 금계산, 왕명산, 잠용산 등 산악지역을 통과하는 구간으로, 시점부는 논공읍 중심지역 통과하는 구간 으로 지장물 저촉을 최소화하는 노선계획이 수립되었다. 종단은 주로 금계산, 왕명산, 잠용산 등 산악지역을 통과하는 구간으로 방재 및 환기를 고려한 본선 환기구 설치를 고려한 종단계획이 수립되었다. 4) 4구간(테크노폴리스~대구국가산업단지 구간) 본 구간은 테크노폴리스 지구내 중앙대로 하부를 터널로 통과 및 농경지 구간의 차천, 현풍 JC를 하부를 터널로 통과 하고, 대구국가산업단지 국가산단 대로를 지하로 통과하는 노선계획이 수립되었고, 종단은 테크노폴리스 지구내 중앙대 로 하부통과, 농경지 구간의 차천, 현풍JC 하부통과 및 DS08(개착3층), DS09(개착2층) 정거장 설치를 고려한 종단계획 이 수립되었다. 3. 정거장 계획 현황 본 사업에서는 택지 개발계획과 기존 지하철 노선의 환승, 이용자 수요 및 사업목적을 고려하여 정거장을 9개소로 계 획되었고, 정거장의 주변현황과 환승 계획 등을 고려하여 지상정거장, 지하정거장(개착/터널) 등으로 계획 하였다(표 1, 그림 4 참조)Vol. 25, No. 3 125 국내사업 <표 1> 대구산업선 정거장 계획 구분특정층수형식비고 서대구 정거장환승정거장지상정거장상대식 승강장 SD02 정거장일반정거장지하 3층상대식 승강장 SD03 정거장환승정거장터널+개착상대식 승강장 SD04 정거장일반정거장지하3층상대식 승강장 SD05 정거장환승정거장터널+개착상대식 승강장 SD06 정거장일반정거장지하3층상대식 승강장 SD07 정거장일반정거장지하3층상대식 승강장 SD08 정거장일반정거장지하3층상대식 승강장 SD09 정거장일반정거장지하3층상대식 승강장 (a) 지상정거장 (b) 지하정거장(개착)(c) 지하정거장(터널) <그림 4> 정거장 구조물 개념도 4. 구조물 계획 현황 본 구간의 노선연장은 총 36.383km로, 토공 1.530km, 터널 34.773km, 비개착 0.080m이며, 정거장은 신설 8개소 (DS02~DS09)이고, 개량 1개소(서대구)로 계획하였으며 구조물 계획은 주변현황, 지형· 지질조건 및 지역개발계획 등 을 종합적으로 검토하여 경제성, 시공성, 구조적 안전성 등을 고려하여 합리적인 구조물 계획이 되도록 하였다. 전체 연 장 중 토공은 1,530m, 비개착 구간은 시점부 서대구 정거장에서 SD02 정거장 사이 중부내륙고속도로 지선 하부통과와 SD08 정거장과 SD09정거장 사이의 차천 하부통과에 비개착구간으로 80m, 터널 구간은 34,773m로 계획되어 전체 사126 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 업구간 중 터널 구조물이 95%이상이다(표 3 참조). 그중에 특히 터널 계획은 시공성, 유지관리, 환기측면을 고려하였고, 지질, 선형, 주변현황, 건축한계에 적합한 최적 단면 선정 및 공법표준화 철도 고속화에 따른 터널과 공기압에 따른 영향을 검토하여 최적단면 수립하였으며 비상시 방 재, 환기성을 고려하여 대피통로, 전선관로 공간 확보였다. <표 3> 구조물 현황 구분토공비개착터널합계 연장(km)1.5300.08034.77336.383 비율(%)4.20.295.6100.0 터널표준단면을 살펴보면 단선터널은 설계속도는 150km/h이고, 건축한계는 4,200mm×5,150mm, 공동구 편측 500 mm×150mm, 대피로(안전통로)는 편측으로 800mm, 측벽배수관 D=150mm, 중앙 배수관 D=200mm이상, 내공 단면적 34.76m2, 굴착단면적은 49.47m2이다. 복선터널표준단면은 설계속도는 150km/h이고, 건축한계는 4,200mm×5,150mm, 선로 중심간격은 4,400mm, 공동구 양측 400mm×200mm, 대피로(안전통로)는 양측으로 800mm, 측벽배수관 D=150 mm, 중앙 배수관 D=200mm이상, 내공 단면적 63.13m2, 굴착단면적은 87.22m2이다(그림 5 참조). (a) 단선터널 표준단면(안)(b) 복선터널 표준단면(안) <그림 5> 터널 표준단면(안)Vol. 25, No. 3 127 국내사업 5. 기대 효과 본 사업은 대구산업선은 서대구역을 시작으로 달성군을 관통하는 철도로 성서산단과 달성1차산단, 테크노폴리스, 대 구국가산단 등 대구 서남부지역 산단과 서재· 세천 주거밀집 지역의 접근성을 향상 시키는 노선으로 대구지역의 산업화 와 지역발전에 크게 기여할 것으로 된다. 현재 총 3개 공구로 해서 사업이 진행 중이며 1,2 공구는 턴키 방식으로 사업자 가 선정되어 실시설계가 진행될 예정이고, 3구간의 재정구간도 발주되어 현재 2027년 개통을 목표로 사업이 진행 중이 다. 지역특성으로 95%이상이 터널구조물로 계획 되어졌고, 도심지를 대부분 터널로 통과하는 만큼 설계단계에서 각종 민원과 굴착 안정성을 확보하도록하여 원할한 시공을 통해 2027년 계획대로 계통되어 지역사회와 국가발전에 기여하길 기원한다. 참고문헌 1. “대구산업선 인입철도 타당성조사 및 기본계획”보고서(2021.12, 국토교통부) 2. 시사저널(http://www.sisajournal.com) 3. 나무위키(https://namu.wiki/w/%EB%8C%80%EA%B5%AC%EC%82%B0%EC%97%85%EC%84%A0) 4. 철도경재(https://www.redaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=3193) [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Next >