수직갱 굴착공법

수직갱과 굴착공법의 정의

수직갱은 터널 공사와 환기·제연을 위해 수직으로 굴착한 갱도다.

수직갱 굴착공법은 이 갱도를 지반 조건과 깊이에 맞춰 안전하게 뚫는 방법이다.

즉 자재와 버력의 반출입 통로이자 공기가 드나드는 경로다.

종류식 환기와 수직갱

긴 터널은 교통 환기만으로 공기를 충분히 바꾸기 어렵다.

그래서 중간에 수직갱을 뚫어 공기 통로를 만든다.

종류식 환기에서는 입구에서 신선공기를 넣어 종방향 기류를 형성한다.

수직갱은 신선공기를 넣고 오염공기를 빼는 중간 경로가 된다.

굴착 방식 비교

수직갱 굴착공법은 굴진 방향과 굴착 장비에 따라 나뉜다.

발파 하향굴착은 적용 범위가 넓어 가장 보편적인 방식이다.

기계 상향굴착은 인력 노출과 여굴을 줄이지만 직경과 깊이에 제약이 있다.

상향 굴진은 짧은 갱에, 절삭 굴착은 발파 진동과 소음이 적은 공법으로 쓰인다.

굴착 절차

수직갱을 파기 전에 지반 조사로 지층 구성과 지하수위를 파악한다.

갱 상단에는 두부 라이닝을 설치해 지표 붕괴를 막는다.

깊이별로 발파 또는 기계로 굴착하고 버력을 반출한다.

굴착 직후 숏크리트와 록볼트로 1차 지보를 한다.

일정 깊이마다 콘크리트 라이닝을 타설해 영구 구조를 만든다.

토질 조건에서는 굴착 단계마다 라이닝을 설치하는 단계 굴착이 기본이다.

풍속 계산과 기준

수직갱 풍속은 풍량을 갱의 단면적으로 나눠 구한다.

예로 단면적 6.0㎡, 풍량 90㎥/s인 갱을 생각해 보자.

급기노즐 토출풍속은 승압력을 고려할 때 30m/s 이상을 표준으로 한다.

기류 유입과 급기 풍도, 수직갱의 풍속은 25m/s 이하로 계획한다.

풍량 90을 단면적 6.0으로 나누면 풍속은 15m/s다.

단락류 조건

종류식 환기에서 수직갱 풍량이 입구 유입 풍량보다 작으면 단락류가 발생할 우려가 있다.

풍량 산정과 제어에서 이 조건을 반드시 검토한다.

승압력은 급기노즐이 주로 담당하고 배기구에 의한 승압력은 무시할 수 있다.

그래서 수직갱 풍량은 굴착 단계부터 환기 계획과 연계해 확인한다.

핵심 정리

정리하면 수직갱은 환기와 제연, 자재 반출입을 위해 굴착하는 갱도다.

굴착 공법은 발파 하향, 레이즈 보링 같은 상향 확공, 상향 굴진, 절삭으로 나뉜다.

풍속은 급기노즐 30m/s 이상, 수직갱 풍속 25m/s 이하가 기준이다.

수직갱 풍량이 입구 유입 풍량보다 작으면 단락류가 우려되므로 환기 성능과 함께 공법을 고른다.