터널 배수형식

정의

터널 배수형식은 터널 주변 지하수를 어떻게 다룰지 정하는 방식이다.

배수형은 지하수를 라이닝 배면으로 집수해 배출하고, 비배수형은 방수막으로 유입을 막는다.

두 형식은 물을 다루는 방향이 반대라서, 수압을 어디서 부담하는지가 핵심이다.

배수형과 비배수형의 원리

배수형은 라이닝 배면에 배수재와 집수관을 두어 지하수를 터널 안으로 유도해 배출한다.

배면 수압을 0에 가깝게 낮추므로 라이닝이 받는 수압 하중이 작다.

비배수형은 방수막과 방수형 라이닝으로 지하수 유입을 차단하고, 라이닝이 정수압 전체를 견딘다.

그래서 배수형은 지하수위 저하가, 비배수형은 두꺼운 라이닝과 방수 품질이 관건이다.

수압 계산

정수압은 p = γ_w h 로 구한다. γ_w는 물의 단위중량으로 9.81 kN/m³이다.

수두가 50 m면 9.81에 50을 곱해 490.5 kN/m²가 된다.

수두가 클수록 라이닝이 받는 수압이 커진다.

가상의 예와 비교

가상으로 수두차 60 m 구간을 검토한다. 비배수형 설계 수압은 9.81 × 60 = 588.6 kPa이다.

배수공으로 수압을 50% 저감한다고 가정하면 배수형 수압은 294.3 kPa이다.

다만 실제 저감율은 배수공 성능과 지반 투수계수에 따라 달라진다.

정답은 588.6 kPa이다. 비배수형은 저감 없이 정수압 전체를 받는다.

헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 배수형과 비배수형의 적용 조건을 뒤바꾸는 것이다.

배출수의 SS, pH, 유분은 정화 처리한 뒤 배수해야 한다.

두 방식의 차이는 수압을 누가 부담하는지로 설명하면 된다.

정리

두 형식을 한 표로 정리한다. 수압을 어디서 부담하느냐가 두 형식을 가른다.

배수형은 구조비가 줄지만 지하수위 저하가 따른다. 비배수형은 공사비가 늘어난다.

형식은 지반 투수성과 지하수위, 주변 구조물 영향을 보고 고른다.