저토피 터널 보강공법

정의

저토피 터널 보강공법은 토피가 얕은 구간에서 막장과 천단, 주변 지반을 미리 강화하는 보조공법의 총칭이다.

붕락과 지표침하를 억제하는 것이 목적이다. 그래서 굴착 전에 지반을 먼저 보강한다.

이 주제는 2교시 보강대책과 3교시 취약구간 시공 문항에 반복 출제된다.

저토피 구간의 구조

토피고는 터널 천단에서 지표면까지의 거리다. 토피가 얕을수록 붕락 위험이 커진다.

이 구간은 지반이 스스로 아치를 만들지 못해 인위적 보강이 필요하다.

그래서 보강은 지반 자립도 확보와 굴착 중 붕락 방지를 두 축으로 한다.

구성요소와 역할

저토피 보강은 굴착 전 보강과 굴착 후 지보로 나뉘며, 구성요소는 표와 같다.

천단 보강은 아치를 만들고, 막장 보강은 막장 안정과 붕락 진전을 막는다.

지반 개량은 이완영역 강도를 회복하고, 지보는 굴착 직후 변형을 억제한다.

시공 절차와 계측

시공 절차는 지반 조사에서 시작한다. 막장 전방 탐사로 연약대와 이완영역을 확정한다.

다음으로 약액주입으로 누수와 공극을 막고, 천단부에 강관 보강을 설치한다.

굴진은 짧게 나누고 숏크리트를 즉시 타설한다. 이어 록볼트와 강아치 지보공을 설치한다.

계측으로 변위를 확인하고, 허용치를 넘으면 굴착을 멈추고 보강을 추가한다.

시공 기준

정답은 굴착을 멈추고 보강을 추가하는 것이다.

굴착 안전 기준은 NATM 고시가 정하며, 연약지반은 포아폴링과 프리그라우팅을 먼저 시행한다.

록볼트 시공 후 벽면 변형이 록볼트 길이의 약 6% 이상이면 추가 시공한다.

붕락 사례와 토량 계산

한 터널 공사에서 1차 붕락은 8m 구간에서 발생했고, 이어 2차 붕락이 생겼다.

2차 붕락으로 약 500~600㎡의 토량이 생겼고, 원인은 단층대 교차로 인한 자립도 불량이었다.

토량은 면적과 깊이를 곱해 가늠한다. 면적 500~600㎡, 깊이 5m이면 2,500~3,000㎥이다.

이 값은 붕락 구간의 충전재 물량을 가늠하는 기준이다.

한 줄 정리

저토피 보강은 굴착 전, 굴착 중, 굴착 직후 보강을 조합하는 체계다.

포아폴링과 강관다단그라우팅은 고결과 하중 분산 등 목적을 구분해 쓴다.

조사, 보강, 계측을 한 흐름으로 묶고 허용 변위를 넘으면 굴진을 멈춘다.