저토피구간 터널굴착 시 보강대책

저토피구간 터널굴착 시 보강대책

1. 개요

저토피 터널은 일반적으로 터널 상부의 토피고가 터널 직경(D)의 1.5배 이하인 경우를 말합니다. 이러한 저토피 구간에서의 터널 굴착은 지반 이완과 지표 침하 등의 문제를 야기할 수 있어 특별한 주의와 적절한 보강 대책이 필요합니다.

2. 저토피 터널의 특성 및 문제점

특성	문제점
지반 아칭효과 미발현	토피고가 낮아 지반의 아칭효과가 충분히 발현되지 않아 터널 굴착 시 상부 하중이 직접적으로 작용
지반 이완 영역 확대	굴착에 따른 지반 이완 영역이 지표면까지 연장되어 광범위한 지반 침하 발생 가능
지하수 영향	천층 지하수의 영향을 받기 쉬워 터널 내 누수 및 지반 강도 저하 문제 발생 가능
근접 구조물 영향	지표 근처에 위치한 구조물들에 직접적인 영향을 미칠 수 있어 민원 발생 가능성이 높음
풍화대 통과	깊은 심도까지 풍화가 진행된 경우가 많아 불량한 지반 조건을 통과

3. 저토피 터널 보강 시 고려사항

고려사항	내용
지반조사의 정확성	정밀한 지반조사를 통해 지층 분포, 지하수 조건, 암반 불연속면 특성 등을 정확히 파악
지반 이완 최소화	굴착 단계에서부터 지반 이완을 최소화할 수 있는 공법 선정 필요
선행 보강	본 굴착 전 선행 보강을 통해 지반 안정성을 확보
지하수 처리	효과적인 차수 및 배수 계획을 수립하여 지하수로 인한 문제를 예방
근접 구조물 보호	인접 구조물에 대한 영향을 최소화할 수 있는 보강 방안을 선정
경제성	과다 보강을 지양하고 적정 수준의 경제적인 보강이 이루어져야 함
시공성	현장 여건을 고려한 시공 가능한 보강 방안을 선정

4. 저토피 터널 보강 공법의 종류

4.1 갱내 보강 공법

• 강관다단 그라우팅 공법
• 대구경 강관보강 그라우팅 공법
• 록볼트 보강 공법
• 숏크리트 보강 공법
• 강지보 보강 공법

4.2 지상 보강 공법

• 지반개량 공법 (DCM, JSG 등)
• 마이크로파일 공법
• 제트그라우팅 공법
• 지반 보강 그라우팅 공법

5. 저토피 터널 보강 계획 수립

5.1 갱내 보강 계획

1. 지반 조사 결과 분석
2. 터널 단면 및 지보패턴 결정
3. 보조공법 선정 (강관다단 그라우팅, 선진보강 등)
4. 굴착 공법 선정 (상/하반 분할 굴착, 링컷 공법 등)
5. 보강 범위 및 간격 결정
6. 시공 순서 계획

5.2 지상 보강 계획

1. 지반 조사 결과 분석
2. 지상 구조물 및 지장물 조사
3. 보강 공법 선정 (지반개량, 마이크로파일 등)
4. 보강 범위 및 간격 결정
5. 시공 순서 계획
6. 지상 작업 공간 확보 계획

6. 저토피 구간 시공 중 계측관리 방안

6.1 일상계측

계측 항목	계측 위치	계측 빈도
내공변위	굴착 단면 내	1일 1회 이상 (굴진면 20m 이내)
천단침하	터널 천단부	1일 1회 이상 (굴진면 20m 이내)
지표침하	터널 상부 지표면	1일 1회 이상 (굴진면 20m 이내)
록볼트 축력	설치된 록볼트	1주 1회 이상
숏크리트 응력	타설된 숏크리트	1주 1회 이상

6.2 정밀계측

계측 항목	계측 위치	계측 빈도
지중변위	터널 주변 지반	1주 1회 이상
지하수위	관측공	1주 1회 이상
강지보 응력	설치된 강지보	1주 1회 이상
콘크리트 라이닝 응력	타설된 라이닝	타설 직후 24시간 간격, 이후 1주 1회
근접 구조물 거동	인접 구조물	1주 1회 이상

6.3 계측관리 기준

계측결과는 다음과 같은 관리기준에 따라 평가하고 대응합니다:

• 주의 단계: 계측치가 관리기준값의 70% 도달 시
• 경계 단계: 계측치가 관리기준값의 100% 도달 시
• 위험 단계: 계측치가 관리기준값의 120% 초과 시

각 단계별로 다음과 같은 조치를 취합니다:

• 주의 단계: 계측 빈도 증가, 원인 분석
• 경계 단계: 보강 대책 수립 및 시행, 계측 빈도 추가 증가
• 위험 단계: 공사 중지, 비상 대책 시행, 대피 계획 수립

7. 결론

• 정확한 지반조사를 바탕으로 적절한 보강 계획을 수립해야 합니다.
• 갱내 보강과 지상 보강을 적절히 조합하여 안정성을 확보해야 합니다.
• 시공 중 계측관리를 통해 지반 거동을 면밀히 관찰하고 필요시 즉각적인 대응이 필요합니다.
• 경제성과 시공성을 고려하여 최적의 보강 방안을 선정해야 합니다.
• 주변 환경 및 구조물에 대한 영향을 최소화하는 방안을 고려해야 합니다.

이러한 종합적인 접근을 통해 저토피 구간에서의 안전하고 효율적인 터널 시공이 가능할 것입니다.