장대터널의 수직구를 이용한 터널굴착공법 선정 시 고려사항에 대하여 설명하시오.

1. 개요

장대터널 건설에 있어 수직구를 이용한 터널굴착은 공기단축과 시공성 향상을 위한 중요한 공법이다. 수직구를 통해 다수의 작업면 확보가 가능하여 터널 굴착 효율을 높일 수 있다. 그러나 수직구 위치 선정부터 굴착공법 선택까지 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 한다. 본 논문에서는 장대터널의 수직구를 이용한 터널굴착공법 선정 시 주요 고려사항에 대해 살펴보고자 한다.

2. 수직구 위치 선정

수직구 위치 선정은 다음 사항을 고려해야 한다:

1. 지형 및 지질 조건: 안정성 확보가 용이한 지점 선정
2. 환경영향: 자연환경 및 주변 민원 최소화 지점
3. 공사 여건: 진입도로, 작업장 확보 등 시공성 고려
4. 경제성: 수직구 심도, 횡갱 연장 등 최적화
5. 환기 및 방재: 적정 간격 유지로 환기 및 대피 효율 확보

수직구는 일반적으로 2~5km 간격으로 계획하며, 지형과 지질조건을 고려하여 안정성이 확보되는 지점에 위치시킨다. 또한 진입도로 개설 및 작업장 부지 확보가 용이한 곳을 선정해야 한다.

3. 수직구 굴착공법 선정

수직구 굴착공법은 지반조건, 굴착심도, 단면 크기 등을 고려하여 선정한다:

1. 발파공법: 경암지반, 대심도에 적합
2. 기계굴착: 토사 및 연암지반, 소단면에 적합
3. RBM(Raise Boring Machine): 경암지반, 소단면, 고속시공 가능
4. SBM(Shaft Boring Machine): 대단면, 대심도에 적합

지반조건이 양호하고 심도가 깊은 경우 발파공법이 경제적이다. 반면 도심지나 민가 인접 구간에서는 진동, 소음 저감을 위해 기계식 굴착이 유리하다. RBM공법은 선굴착된 파일럿홀을 이용해 상향 굴착하는 방식으로 고속시공이 가능하다.

4. 터널 굴착공법 선정

수직구에서 시작되는 터널 굴착공법은 다음과 같이 선정한다:

1. NATM: 일반적인 산악터널 굴착법, 지반조건 변화 대응 용이
2. TBM: 장대터널, 균질한 지반조건에 적합
3. 발파+TBM 병용: 지질조건 변화구간 적용

NATM은 지반조건 변화에 유연하게 대처할 수 있어 국내 터널에 가장 많이 적용된다. 반면 TBM은 연장이 긴 장대터널에서 고속시공이 가능하나 초기 투자비용이 크다. 따라서 터널 연장, 지반조건, 공사기간, 경제성 등을 종합 고려하여 최적 공법을 선정해야 한다.

5. 시공 시 주요 고려사항

수직구를 이용한 터널 시공 시 다음 사항을 고려해야 한다:

1. 작업 동선 및 환기계획 수립
2. 버력 처리 시스템 구축
3. 용수 처리 대책 마련
4. 지보재 및 자재 운반계획 수립
5. 안전관리 및 방재계획 수립

수직구를 통한 효율적인 작업을 위해서는 작업동선 계획이 중요하다. 버력처리, 자재운반, 환기 등을 위한 설비 계획도 필수적이다. 또한 용수 유입에 대비한 배수시설과 펌프 용량 확보가 필요하다. 수직구 및 터널 내 안전사고 예방을 위한 안전관리계획도 철저히 수립해야 한다.

6. 결론

장대터널의 수직구를 이용한 터널굴착은 공기단축과 시공성 향상에 큰 장점이 있다. 그러나 수직구 위치선정부터 굴착공법 선정까지 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 한다. 특히 지반조건, 환경영향, 경제성, 안전성 등을 면밀히 검토하여 최적의 공법을 선정해야 한다. 또한 시공 중 작업효율과 안전 확보를 위한 체계적인 계획 수립이 필수적이다. 이를 통해 성공적인 장대터널 건설이 가능할 것이다.