터널 굴착공법

터널 굴착공법이란

터널 굴착공법은 지반에 맞춰 암반이나 토사를 깎아 지하 공간을 만드는 방법이다.

굴착 방식은 발파식과 기계식으로 나뉘고, 지보 방식과 함께 시공 체계를 이룬다.

NATM의 원리

NATM은 굴착면에 숏크리트와 록볼트를 설치해 지반이 스스로 버티게 하는 공법이다.

굴착 후 생기는 변형은 계측으로 확인하고, 그 결과에 따라 지보 패턴을 바꾼다.

원지반의 지지력을 살리는 것이 핵심이라 자체 강도가 있는 암반에 많이 쓰인다.

NATM과 쉴드 TBM 비교

두 공법은 같은 터널을 만들지만 지보를 설치하는 위치와 방식이 다르다.

적용 지질, 시공성, 경제성, 안정성의 네 기준으로 나눠 비교해 본다.

NATM은 지반 조건에 따라 보강을 달리해 적용 범위가 넓다.

쉴드 TBM은 설비 규모가 커서 노선 길이와 지반 조건이 맞을 때 경제성이 나온다.

쉴드 공법의 절차

쉴드 공법은 원통형 쉴드가 지반을 받치며 전진하고, 뒤에서 세그먼트 링을 조립한다.

굴착과 조립이 같은 흐름으로 이어져 연약지반이나 도심에서 지반 침하를 줄이기 좋다.

세그먼트는 공장에서 만든 조립식 부재이며 링 단위로 조립되어 지반 압력을 받는다.

굴착 체적 계산 예제

가상의 예로 굴착 직경 6m인 쉴드 구간을 계산해 보자.

단면적은 원의 면적 공식으로 구하고, 직경 6m를 넣으면 28.3m²다.

1m 굴진하면 굴착 체적은 단면적과 같은 28.3m³다.

체적 손실률을 1%로 가정하면 손실량은 28.3 × 0.01 = 0.283m³이다.

흔한 실수와 채점 포인트

시험 답안에서 자주 틀리는 부분을 짚어 보자.

첫째, NATM은 콘크리트 두께가 아니라 지반 자체 지지력을 쓰는 공법이라는 원리를 먼저 쓴다.

둘째, 개방형 TBM과 쉴드형 TBM은 적용 지질을 나눠 써야 한다.

셋째, 계측은 실시한다로 끝내지 말고 관리 기준치와 지보 조정 절차까지 써야 점수가 된다.

정리

정리하면 NATM은 지반 자체 지지력을 쓰고 계측으로 지보를 조정한다.

쉴드 TBM은 원통형 쉴드가 지반을 받치며 세그먼트를 조립한다.

공법 선택은 지질 조사 결과를 기준으로 하고, 계측으로 조건 변화에 대응한다.