터널 용수처리 및 보조공법

정의와 핵심

터널을 파면 땅속의 물이 들어온다. 그 물을 빼고 흙이 무너지지 않게 막는 것이 용수처리와 보조공법이다.

정식으로는 굴착용수와 지하수 유입량을 예측해 배수공과 지반 보강공으로 시공 안정성을 확보하는 기술이다.

용수처리는 배수, 차수, 지반보강을 단계별로 묶어 계획한다.

구성요소와 흐름

구성요소는 집수구, 배수공, 방수막, 침사지·중화조로 나뉜다.

시공 흐름은 용수 조사, 선진 배수공, 집수구 유도, 방수막 설치 순으로 진행된다.

지하수는 수두차에 의해 굴착면으로 흐른다. 그래서 굴착면에서 물을 빨리 빼고 주변 수압을 낮춘다.

이 흐름은 굴진과 함께 반복된다. 막장이 전진할 때마다 선진 배수공을 다시 설치해야 한다.

약액주입과 동결공법

약액주입은 공극을 채워 투수계수를 낮추고 강도를 높인다. 영구적인 차수 공법이다.

동결공법은 지반수를 얼려 일시적으로 차수하며, 용수가 심한 연약지반이나 수직갱에 쓴다.

두 공법은 지반을 바꾼다는 점은 같고, 지속성에서 다르다. 약액주입은 영구, 동결은 기간이 한정된다.

답안에서는 차수 원리, 지속성, 적합 지반의 세 축으로 나누어 쓰면 체계가 분명해진다.

배수형식 선택

배수형식은 완전배수형과 비배수형으로 나뉜다. 두 형식은 누수 억제 방식과 라이닝 설계하중이 다르다.

완전배수형은 배수로 수압을 해소한다. 대신 배수량을 관리해야 한다.

비배수형은 방수막과 라이닝이 수압을 받는다. 누수가 생기면 영향이 크다.

지하수위 저하는 주변 지반침하를 일으키므로, 도시 구간에서는 비배수형을 검토하는 사례가 많다.

용수 pH와 처리

터널 용수의 pH는 일반적으로 6.5~7.5이지만, 숏크리트나 약액 혼입으로 9~13까지 올라가는 경우가 많다.

pH가 높은 콘크리트 혼입수는 중화가 필요하다. 기계 누유가 섞이면 유분 제거도 추가로 필요하다.

처리 순서는 집수·침전, 중화·응집, 재이용·방류 순이다.

처리수는 청소수나 조경용수로 재이용하고, 방류 전 pH를 배수 기준 범위까지 맞춘다.

정리와 확인

정리하면 용수처리는 지반 대책과 굴착면 대책으로 나누어 계획한다.

굴착수는 집수조, 응집조, 중화조정조를 거쳐 처리하고 처리수는 재이용을 검토한다.

주변 지하수는 공사 전과 공사 중에 비교하고, 연약지반은 보강 후 굴착한다.

직접 풀어 보자. 중화 처리가 필요한 경우를 고른다.

정답은 중화 처리다. 콘크리트 혼입수는 pH가 높아 중화가 필요하다.