터널의 시공과 사고유형, 복구대책, 지보재

사고 형태별 복구공법 및 주요 기능   1. 개요 터널시공현장에서 터널붕괴가 발생하는 경우 인명, 재산 피해, 공공시설의 기능마비 초래 사회적, 경제적 손실 따라서 터널시공시에는 사고발생하지 않도록 만전을 기하여야 하며 터널붕괴가 발생할 때의 예상 징후를 사전에 분석하여 터널붕괴를 최소화 하고, 터널붕괴가 발생하면 신속하게 응급복구를 실시하여 추가붕괴를 막고 붕괴현황에 적합하고 합리적인 대책공법을 적용하여 터널붕괴로 인한 피해를 최소화 하여야 함   2. 터널사고 유형 1) 시공 중 붕락 2) 운영 중 붕락 => 대부분 시공중 붕락 시공중 일반적인 터널 붕괴사고 유형 및 특징 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_11442A4D5135EC34301759 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/11442A4D5135EC3430" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_11442A4D5135EC34301759"/> * 도심지 토사구간에 터널을 시공하는 경우는 각종 지하지장물 및 주택과 빌딩이 밀집되여 있어 터널굴착 안정성에 제약조건이 상존하고 있으며 특히 저토피 통과구간이나, 충적층 등 연약지반 통과구간, 지하수 영향구간 등 시공조건이 취약한 공사구간에서는 터널붕락사고가 빈번히 발생함 토사지반에서의 터널시공은 작은 전단강도와 큰 변형특성으로 인해 터널시공시 막장의 안정 및 자립성 확보가 중요하며, 특히 도심지에서는 지하수면이 토사층의 지표 부근에 위치하고 있어 지하수가 터널시공에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 터널굴착 중 지하수 처리 또한 중요 고려 대상임 따라서 토사지반에 터널이 시공되는 경우에는 지층조건, 이완영역, 지반강성, 지하수조건, 상부 구조물 현황 및 상재하중 등을 고려하고 터널공법, 굴착방법, 차수공법 등을 선정하여 안전하게 터널이 시공될 수 있도록 하여야 함   * 산악지 터널의 경우는 도심지 터널에 비해 상대적으로 지장물이 적으며 지반상태가 양호한 조건에서 시공되지만 지층변화구간과 연약대, 단층파쇄대, 계곡부, 공동 및 용출수 구간등 취약구간에서는 크고 작은 붕락사고가 발생하고 있음 * 암반구간에 터널을 시공할 때에는 절리방향, 절리상태, 암반의 이방성 및 주응력방향, 연약대(단층및 파쇄대)분포 및 크기, 공동발달 위치 및 크기 등을 고려하여 안전한 시공이 되도록 하여야 함   3. 사고형대 분류 및 복구공법 도심지 토사터널이나 산악지 암반터널에서 시공 중 발생하는 터널사고의 유형은 지반조건, 막장상태, 굴착방법, 지하수 유입상태 및 시공수준 등에 따라 그 변화 형태나 범위가 다양함 일반적으로 발생하는 가장 흔한 붕락형태는 천단부의 국부적 피괴로 볼 수 있으며 대부분의 파괴가 터널굴착 막장주위에 집중되므로 터널굴착에 있어서 가장 불안정한 시기 및 위치는 막장굴착 후 지보가 설치되기 직전이라 할 수 있음 터널붕괴사고 유형은 크게 낙반사고, 터널막장 토사유출사고, 지반함몰형사고, 인접구조물 연계사고, 과대변형 및 숏크리트 균열발생사고, 기타 대형 지하수 유출사고 등으로 구분할 수 있음   1) 낙반사고 낙석이나 낙탄 등 터널 내 공간의 주변이 낙하하는 것을 통틀어 낙반이라 하며 전반적으로 지반조건은 양호하지만 부분적으로 절리나 파쇄대 등의 불연속면이 집중되어 분포하는 곳이나 인장균열 및 전단변형이 집중되어 나타나는 곳에서 발생하며 붕락사고의 대부분을 차지함 지반이 풍화가 심하거나 연약대일 경우에는 붕괴범위가 전막장으로 확장될 수 있으므로 신속한 조치가 필요한 유형이라고 할 수 있음 일반적인 낙반사고는 지반조건이 양호한 경우에도 예상치 못한 불연속면과의 접촉으로 발생함 보강공법으로는 붕락부를 숏크리트나 모르터 등으로 채워서 보강한 후 록볼트 등으로 봉합하는 방법을 주로 사용하며 지하수 유츨이 심한 경우에는 차수그라우팅을 병행 시공하기도 함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1207214F5135EBE63A9963 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1207214F5135EBE63A" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1207214F5135EBE63A9963"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1814B54F5135EC5F254E4C class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1814B54F5135EC5F25" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1814B54F5135EC5F254E4C"/> 2) 터널막장 토사유출사고 터널막장 토사유출사고는 대부분 단층대, 파쇄대 및 폐공이 불량한 공동 등을 시공중에 미처 파악하지 못한 상태로 터널이 이 구간을 통과하는 경우 터널막장과 연약대가 간섭하는 경우에 발생함 터널막장 토사유츨사고 시에는 막장의 평형상태를 유지하기 위해 막장면에 압성토를 시공하고 숏크리트로 폐합하여 일시보강을 실시한후 연약대 보강을 위해 그라우팅을 실시함 굴착재개를 위해서는 일반적으로 막장전방 탄성파탐사를 실시하여 막장 전방 연약대 및 공동구간 위치를 확인하고 굴착 및 보강공법을 변경하여 시공하는 것이 바람직함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1425AD4F5135EC790BCCF6 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1425AD4F5135EC790B" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1425AD4F5135EC790BCCF6"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1444FC475135ECA421E08D class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1444FC475135ECA421" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1444FC475135ECA421E08D"/> 3) 지표함몰형 사고 지표함몰형 사고는 일반적으로 터널막장이 불안정한 경우에 발생하며, 특히 자연공동이나 인공으로 만들어진 공동과 간섭하거나 지하수위가 터널상부보다 높게 존재할때 또는 아칭효과를 발생할 수 없을 정도로 토피고가 부족한 터널의 시공 시에 발생하므로 대책공법 수립시에는 붕괴로 인한 영향 범위를 고려하여야 함 함몰구간에는 지표수의 유입, 세립분의 유실로 인한 붕괴범위의 확대 및 추가적인 붕괴발생을 예방하기 위하여 함몰구간을 신속히 매립하는 동시에 지표면의 배수로를 정비하여 함몰영역의 확대를 최대한 방지하여야함 사고 복구방법으로 지반보강그라우팅과 차수그라우팅을 실시하고 천단부 보강을 위해 이완영역을 산정하여 보조공법을 적용하고 재굴진 시 지반이 매우 연약한 경우 발파굴착공법에서 기계굴착공법으로 굴착공법을 변경하는 경우도 있음 응급복구가 완료된 이후에도 추가적인 계측계획을 수립하여 터널변위와 지중변위의 수렴여부 및 지하수위의 변화특성 등을 지속적으로 관찰하여야함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_2773F4485135ECC20844D2 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/2773F4485135ECC208" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_2773F4485135ECC20844D2"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_160FF94B5135ECD5244FA7 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/160FF94B5135ECD524" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_160FF94B5135ECD5244FA7"/> 4) 인접구조물 연계사고 일반적으로 터널상부 토피가 작은 저토피구간을 통과하는 터널의 경우, 굴착에 따른 지반 내부 지지력의 상실로 인해 토립자간에 발생되는 전단변형과 소성영역이 확대되며 이러한 영향이 지표면까지 전달되어 지표침하가 발생하게 됨 지표침하는 곧바로 인접구조물의 균열이나 붕괴에 영향을 줄수 있으며 이러한 영향에 대한 예측은 인접구조물의 계측요소에 대한 철저한 분석을 통해서 어느 정도 가능 하지만 인접구조물 연계사고는 계측으로 확인할 수 있는 요인 이외에도 다양한 원인들에 의해서 발생하므로 계측결과를 가지고 그 경향을 정확하게 예측하기는 어려운 실정임 따라서 사고사례 데이터베이스(D/B)의 확보를 통해서 신속하고 정확하게 대처할 수 있도록 하는것이 중요하다고 볼 수 있음 대책공법은 지표함몰형 사고와 마찬가지로 지반보강 및 천단보강공법을 주로 적용하지만 지반보강 시 인접구조물의 안정성을 고려하여 강도가 큰 보강공법을 적용하거나 보강으로 인해 구조물에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 공법을 적용하기도함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1339FD475135ECF7363716 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1339FD475135ECF736" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1339FD475135ECF7363716"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_17482F4C5135ED0A378AC1 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/17482F4C5135ED0A37" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_17482F4C5135ED0A378AC1"/> 5) 과대변형 및 숏크리트 균열발생 사고 과대변형 및 숏크리트 균열발생 사고는 팽창이나 압쇄, 소성변형 등의 요인에 의해 장기소성변위가 발생하거나 간극수압의 증가로 인한 과다변위가 수반되는 경우에 발생함 과대변형은 일반적으로 지반조건이 양호한 경우에 발생하기 때문에 보조공법을 적용하기보다 터널내공 침범부분을 제거하고 U형 지보재 등과 같은 특수지보재를 사용하거나 지보량을 증가시켜 재시공하여 복구함 간극수압증가로 인한 숏크리트 균열의 경우 천단보강, 지상보강 및 차수그라우팅으로 지반을 보강한후 재굴착을 수행함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_256EC5485135ED2711C6FD class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/256EC5485135ED2711" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_256EC5485135ED2711C6FD"/> 6) 기타 이외에도 지하수 유입 및 대형지하수 유출로 인한 터널 내 사고는 터널막장 토사유출사고, 지표함몰형 사고, 인접구조물 연계사고 등과 밀접한 관련이 있는 요인임 대형지하수 유출사고는 보통 지하수위가 높은 경우나 우수로 인해 침투유량이 급격히 증가할 경우에 발생하며 이에 대한 대책공법으로 일반적으로 지하수 유출 시 차수보강 및 천단보강을 실시하지만 용수유출이 많은 경우에는 배수공법을 병행하기도 함   4. 사고대책공법 및 주요기능 1) 사고대책공법의 종류 터널붕괴가 발생할 경우 초기에 적절한 응급복구를 수행하지 않으면 국부적인 붕괴가 전체적인 붕괴로 진전되며 붕괴의 범위가 확장됨에 따라 주변지반에까지 영향을 미쳐 터널은 물론 인접구조물에도 손상을 가져올 수 있음 그결과 복구에 따른 비용과 공기가 급격하게 증가 따라서 터널붕괴 발생 시 터널내부에서는 막장면보강 숏크리트 타설, 임시 압성토 시공, 록볼트 설치 등 응급복구를 취하여 추가적인 붕괴를 방지하고 대책공법 적용하기 전까지 터널의 안정성을 확보할 수 있도록 하여야 함 또한 응급복구 이후에도 추가적인 계측계획을 수립하여 터널변위 및 지중변위의 수렴여부, 지하수위의 변화 등을 지속적으로 관찰하여야 하며 터널의 안정상태를 확인함과 동시에 붕괴원인 및 붕괴범위를 파악하여 적절한 대책공법을 수립하여 적용하는 것이 중요함 터널사고 시 대책공법은 터널 안정성을 확보하기 위하여 주변지반의 전단강도 증진, 침하방지, 투수성 저하 및 구조적 보강 등을 목적으로 적용하며 대책공법 적용시에는 적용공법의 적용목적과 종류별 장단점을 명확히 분석하고 대책공법 적용 위치, 보강량 및 복강구간 등에 대한 사전계획을 충분히 검토한 후 적용하여야 함   1) 보강공법 : 지반의 역학적 물성을 개량하는 공법 천단보강, 막장보강, 각부보강, 측벽보강공법 1차 지보재 설치전이나 폐합 전에 시공하여 터널막장 부근의 붕괴에 대비하거나 붕락후 보강공법으로 적용   2) 용출수 처리공법 : 터널 주위의 지하수로 부터 터널 안정성을 확보하도록 함 차수공법 : 터널 내 지하수 유입 차단 배수공법 : 지하수위를 저하시켜 터널에 작용하는 수압을 해소 천단보강 공법 : 강관보강형 주입공법 널리 적용 토피고가 부족하여 아칭현상의 발휘가 어렵거나 막장지반이 풍화토 이하인 취약한 지반의 경우에는 천단보강공법이 지지해야 할 하중이 크므로 대구경 강관보강형 주입공법을 적용하는 경우도 있음 터널 막장지반이 사질토로 점착력이 없어 자립이 곤란한 경우에는 강성이 크고 차수성이 우수한 제트그라우팅 공법을 적요하기도 함 쐐기블록 붕괴 시에는 강관보강형 주입공법을 적용하기도 하지만 쐐기블록의 추가적인 이동을 억제하기 위해 주로 장척 록볼트를 적용하며, 쐐기블록이 소규모인 경우에는 훠폴링 보강을 적용하는 것이 일반적임 막장면 보강공법 : 압성토, 막장면 숏크리트, 막장면 록볼트 등이 있으며 시공이 용이하고 효과도 빨리 나타나서 2차적인 터널붕괴 방지에 효과적이기 때문에 터널붕괴의 조짐이 보이거나 터널붕괴 발생 즉시 응급복구 수단으로 주로 적용 대심도 터널에서 압착현상 (squeezing)에 의해 터널 변형이 크게 발생한 경우에는 계획내공단면 침범부분을 제거하고 향후 발생 가능한 변형을 제어하기 위해 장척 록볼트나 케이블 볼트 또는 U형 가축성 강지보재를 설치함   차수공법과 배수공법은 지하수위 조건, 지반 투수성 및 강우조건 등에 의한 안정성과 시공성을 고려하여 선정하며 지하수 상태에 따라 차수공법과 배수공법을 동시에 적용하기도 함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_124C1F475135ED68193204 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/124C1F475135ED6819" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_124C1F475135ED68193204"/> 2) 사고대책공법의 선정 붕괴사고가 발생하면 우선적으로 응급복구를 즉시 수행하여 추가적인 사고를 방지하고 지반이완영역의 확대를 최소화하여야 하며 붕괴유형 과 붕괴원인을 규명한후 적절한 대책공법을 적용하여 공사가 다시 재개되도록 하여야 함 따라서 붕괴, 붕락, 손상의 원인 및 유형과 대책공법을 분석하고 각각에 대한 상관성과 유사성을 공학적으로 검토하여 터널붕괴 전.후에 현장에서 적절하고 신속한 대응을 할 수 있도록 하여야 함 터널보강 및 복구공법 선정시에는 붕괴현황 및 지반조건뿐만 아니라 경제성, 개량효과, 시공성, 환경조건 등을 충분히 검토하여 체계적이고 철저한 계획을 수립해야 함   3) 사공대책공법의 특징 및 적용성 (1) 터널재보재 가장 중요한 점은 원지반을 지보재로 이용하는 것 숏크리트는 압축공기를 이용하여 굴착된 지반에 뿜어 붙이는 모르터 혹은 콘크리트로서 시멘트, 잔골재, 굵은골재, 물, 급결재 등으로 구성 굴착후 조기에 숏크리트를 타설하여 조기강도가 확보되고 지반과 밀착되므로 지반의 이완을 억제하고 풍화방지 및 세립토의 유출을 방지할 수 있으므로 터널 재보재 중 가장 중요한 역활을 함 또한 단면 형상에 크게 영향을 받지 않는 장점이 있음 숏크리트의 주요기능은 지반안정, 아칭효과 및 변형억제등 역학적인 효과와 암반의 풍화 또는 열화를 방지하는 피복효과로 볼 수 있으며 역학적인 효과에 있어서도 숏크리트와 암반과의 접촉부에서의 국부적인 효과와 터널주변의 지반을 고려한 전체적인 효과로 분류할 수 있음 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_1750E8495135ED832659DD class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/1750E8495135ED8326" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_1750E8495135ED832659DD"/> 록볼트는 암반에서 효과적인 지보재로서 발파굴착 등으로 느슨해진 굴착면 주변의 암반을 깊은 곳의 건전한 암반에 결합시킨다는 의미로 광산 등지에서 널리 적용되어 왔음 수평의 층리 및 절리가 발달한 지반에서 지층을 상호 결합시켜 보형성 효과를 얻을수 있으며 전단활동하려는 절리면에 전단저항력을 증대시키는 역할 함 록볼트는 숏크리트와 같이 지보재의 주요기능인 내압작용을 하여 터널변위를 억제하며 시스템 록볼트로 주변지반에 큰 아치(그랜드 아치)를 형성 록볼트의 작용효과로는 봉합효과, 보형성효과, 내압작용효과, 아치형성효과와 지반보강효과 등   <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_214E88475135ED9D18AB71 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/214E88475135ED9D18" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_214E88475135ED9D18AB71"/> 강지보재는 재래식 터널(ASSM)에서는 콘크리트라이닝과 더불어 주지보재릐 역할을 수행했지만 NATM 터널에서는 임시 보강재로서의 기능이 일반적이며 지반조건이 양호한 터널에서는 강지보재를 생략하기도 함 강지보재는 숏크리트가 경화할 때까지 즉시 지보효과를 발휘하며 숏크리트가 경화한 후에는 숏크리트와 일체화 되어 합성구조체 기능을 함 따라서 강지보재는 배면에 대한 숏크리트 뒤채움시공이 원할해야 하며 이음부가 적고 예상되는 외력 및 기타 제반조건에 대하여 유리한 형상이어야 함 강지보재의 주요 역할은 임시보강재 역할, 숏크리트 하중분산 역할, 보조공법 지지점 역할, 시공지표 역할, 터널내공확인 발파천공의 지표역할 및 지반변위 억제 등임 강지보재의 종류에는 H-형강 지보재, 격자지보재, U-형강 지보재 등 일반구간에는 시공성 및 숏크리트 뒤채움이 양호한 격자지보재를 적용하며 갱구부나 단층대와 같이 지반 및 지형조건이 불리한 경우에는 초기 강성이 큰 H-형강의 적용이 일반적 압착(squeezing)과 같은 시간의존선 거동을 보이는 지반에서는 가축성 지보재인 U-형강을 적용하여 변위를 수용하고 지보재와 지반의 일체화를 유도함 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_134BED4D5135EDB827BED6 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/134BED4D5135EDB827" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_134BED4D5135EDB827BED6"/> (2) 막장면 안정공법 막장면 안정공법은 터널굴착시 연약한 지반조건이나 용출수에 의해 막장의 자립일 불가능하여 시공이 곤란하거나 지보효과가 저하되는 경우 지보재와 병용하여 효율적인 터널시공을 가능하게 함 주로 토피가 작은 경우, 지반이 연약하여 막장의 자립성이 낮은 경우, 터널 인접구조물 보호를 위하여 지표나 지중변위를 억제하여야 하는 경우, 용출수로 인한 지반의 열화 및 이완이 진행될 수 있어 터널의 안정성 확보가 필요한 경우, 편토압구간이나 심한 이방성과 같이 특수한 지반조건에서 터널을 시공할 경우 등에 적용 막장면 안정공법은 보강위치에 따라 천단보강공법, 막장보강공법, 각부보강공법 및 측벽보강공법으로 구분 천단보강공법은 철근, 강관 및 주입재 등을 이용하여 천단부 지반의 강도를 증진시켜 종방향 아칭효과를 유도함으로써 터널의 안정성을 확보하는 공법 보강재와 주입방식 등에 의해 훠폴링, 강관보강형 주입공법, 대구경 강관보강형 주입공법 및 수평제트그라우팅 등으로 구분함 훠폴링은 일시적인 지보재의 개념으로 굴착 전 터널 천단부에 종방향으로 설치하여 천단부의 안정을 도모하고 막장 전방의 지반보강 및 느슨함을 방지하는 역할을 함 길이는 보통 굴진장의 2-3배 정도가 적정하여 강관이나 철근을 사용 훠폴링은 강지보재와 지반을 이용하여 2점 지지가 되도록 설치하고, 매 막장마다 시공하여 상호 중첩을 통해 여굴 및 소규모 붕락을 방지할 수 있도록 설치하는 것이 바람직함 강관보강형 주입공법은 터널굴착에 따른 변위를 최대한 억제하고 인접구조물 보호 및 터널의 안정성 확보를 위해 적용하는 보강공법임 그라우팅 횟수에 따라 1회(일단) 주입시에는 일단그라우팅, 다단주입시에는 다단그라우팅으로 구분 일반적으로 6m 이상의 강관이 사용되며, 횡방향 설치간격은 300-600mm 종방향 설치 각도는 0-15˚ 범위 점착력이 작은 토사지반에도 보강효과가 탁월하며 고각으로 설치할 경우 굴착면 여굴방지를 위해 훠폴링과 병용하여 시공하기도 함 대구경 강관보강형 주입공법은 연약한 토사지반 통과시 천단변위를 최대한 억제하고 인접구조물 보호 및 터널의 안정성 확보를 위해 적용하는 공법임 대구경 강관보강형 주입공법은 외경 114mm, 두께 6mm 인 강관을 적용하여 강성이 큰 아치를 형성하므로 상부의 큰 하중을 지지할 수 있는 장점이 있음 토사지반에서 시공 시 천공홀의 자립이 어려운 경우 천공과 강관삽입을 동시에 하는 직천공 방식도 최근에 널리 사용되고 있음 수평제트 그라우팅 공법은 천공과 동시에 대구경 강관(φ114mm)을 삽입하고 고압분사를 실시하여 강관주변에 원주형 개량체를 형성하는 시멘트계 그라우팅 공법임 40 MPa 이상의 고압으로 지반을 절삭해서 분사.교반하여 경화재와 치환하는 공법이기 때문에 가장 확실환 보강효과를 기대하는 장점이 있음 반면에 분사압력에 의해 절삭이 가능한 지반에서만 적용할수 있다는 단점이 있음 사질토 지반에서 적용성이 우수하며 지하수위가 높은 경우 원주형 개량체의 크기가 축소 되므로 배수공법과 병용하여 개량효과를 높임 Shield TBM에서는 막장면에 작용하는 토압 및 수압을 챔버내에 토압이나 이수압을 가해 막장안정성을 확보하지만 NATM 터널에서는 절리가 많은 암반이나 연약한 지반에 위치하는 막장면의 변형이나 붕괴에 저항할 수 있도록 막장보강공법을 적용 막장보강공법은 막장면 지지코아, 막장면 숏크리트 및 막장면 록볼트 등으로 구분 막장면 지지코아는 막장면의 밀려나옴을 억제하기 위해 중앙부에 지지코아를 남겨두고 굴착한후 지보를 설치하는 공법으로 링컷굴착과 같은 굴착공법임 토사지반에는 대부분의 현장에서 적용하고 있으며, 지지코아의 크기는 터널 안정성이 확보되고 후속공정이 원할히 수행될 수 있는 범위내에서 결정함 막장면 숏크리트 타설공법은 막장면이 열화하여 작은 붕락으로 부터 큰 붕괴로 연결되는 미고결지반이나 팽창성 암반의 붕락방지를 위해 수 센티미터 두께의 숏크리트를 막장면에 타설하여 막장면의 안정성을 확보하는 공법임 이공법은 장기간 공사중지 시에 필수적이며 시공이 용이하고 효과가 빠름 막장면 록볼트는 불량한 암반 지반조건에서 막장면이 밀려나오는 곳에 적용됨 록볼트이 길이는 굴진장의 3배 이상이 적정하며 절단 및 제거가 용이한 록볼트를 적용하고 천공홀을 모르터나 시멘트그라우팅으로 충전하는 것이 바람직 연약지반의 경우에는 막장면 숏크리트와 병행 시공하면 보강효과가 증대됨 <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_250E9A4F5135EDE93848F7 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/250E9A4F5135EDE938" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_250E9A4F5135EDE93848F7"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_0142414A5135EDFD210668 class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/0142414A5135EDFD21" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_0142414A5135EDFD210668"/> <IMG style="WIDTH: 945px; FLOAT: none; CLEAR: none; CURSOR: pointer" id=A_14441A475135EE132CB36E class=txc-image border=0 hspace=1 vspace=1 src="https://t1.daumcdn.net/cfile/blog/14441A475135EE132C" width=950 isset="true" actualwidth="950" exif="{}" id="A_14441A475135EE132CB36E"/>   5. 대책공법 적용 절차 터널붕괴가 발생한 시점부터 원인과 현황을 파악하고 대책공법을 적용한 후 공사를 재개하기까지는 일련의 과정과 일정 시간이 소요됨 붕괴사고가 발생하면 즉시 응급복구를 수행하여 추가적인 사고를 방지하고 지반이완영역의 확대를 최소화하도록 함 대책공법 적용 절차는 크게 사고발생 - 신고접수 - 응급복구 의단계 대책회의-현장조사- 대책공법 적용단계 및 유지관리 단계의 3단계로 구분 사고발생 - 신고접수 - 응급복구 의단계는 응급복구 시까지 신속한 대응으로 추가적인 사고를 방지하는 단계이며 응급복구는 터널붕괴사고 발생 직후 신속하게 수행되어야 하므로 시공이 빠르고 효과도 빨리 나타나는 숏크리트, 록볼트, 압성토, 강지보재 등 터널 1차 지보재가 주로 적용됨 대책회의-현장조사- 대책공법 적용단계는 붕괴원인 및 지반조건 등을 상세히 규명하여 대책공법을 수립하는 단계임 적절한 대책공법을 결정하기 위해서는 붕괴유형뿐만 아니라 붕괴원인을 정확히 규명하여야 함 붕괴원인은 붕괴현황 및 현장조사의 결과를 바탕으로 판단될 수 있는데 지형조건, 설계조건, 지하수조건중 터널붕괴에 관련된 주요 원인을 분석하여야 함 지반물성치를 재산정하는 것과 같이 수치해석을 이용한 역해석을 수행하여 터널붕괴 영향인자에 대한 정량적인 평가를 수행하여 정확한 붕괴원인을 도출할 수도 있음 <IMG style="WIDTH: 945px; 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