연직갱 굴착공법

연직갱이란

연직갱은 지상에서 지하로 수직에 가깝게 뚫는 갱이다.

터널 본선 시공을 위한 작업구와 환기구 역할을 한다.

장비와 인원, 버력이 드나들고 환기와 배수의 통로도 된다.

굴착 방향

굴착 방향에 따라 하향 굴착과 상향 굴착으로 나눈다.

하향 굴착은 지상에서 아래로 파 내려가며, 버력을 상부에서 권상해 반출한다.

상향 굴착은 하부에서 위로 뚫어 올라가며, 버력이 중력으로 떨어진다.

상향 굴착은 먼저 파일럿 홀을 뚫은 뒤 상부로 확대하는 방식도 포함한다.

RC와 RBM 공법

대표적인 상향 굴착 공법은 RC 공법과 RBM 공법이다.

RC 공법은 하부에서 장비가 천공과 확폭을 반복하며 위로 올라간다.

RBM 공법은 상부에서 파일럿 홀을 뚫고 하부에서 리밍 헤드로 확대한다.

두 공법 모두 상향 굴착이지만 파일럿 홀 유무와 작업 위치가 다르다.

RBM은 파일럿 홀과 리밍을 나눠 진행하므로 직경을 키우기에 적합하다.

RBM 굴착 절차

RBM 공법은 여러 단계를 거쳐 연직갱을 굴착한다.

먼저 지반 조사로 지질, 암반 강도, 용수 상태를 확인한다.

상부와 하부에 작업장을 설치하고 출입을 통제한다.

상부 리그에서 파일럿 홀을 하향으로 천공한다.

하부에서 리밍 헤드를 연결해 상향으로 확대 굴착한다.

마지막으로 하부에 모인 버력을 반출하고 필요한 지보를 설치한다.

굴진 속도 계산

굴착 속도는 굴진 길이를 소요 시간으로 나눈 값이다.

v는 굴진 속도, L은 굴진 길이, t는 굴진 소요 시간이다.

파일럿 홀과 확공을 따로 계산해 더한다.

깊이 200 m, 파일럿 1.0 m/h, 확공 0.5 m/h라고 가정하면 총 600시간이다.

하루 20시간 작업이면 약 30일이다. 확공 속도가 공기를 좌우한다.

공법 비교와 확인 문제

RC 공법은 단면 변경에 유리하지만 굴착 속도가 느리다.

RBM 공법은 파일럿 홀 뒤 확대하므로 굴착이 빠르고 하부 노출이 적다.

대신 RBM은 장비가 대형이고 지상 설치 공간이 필요하다.

공법 선정은 공기, 경제성, 민원을 함께 비교해 결정한다.