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터널의 붕괴는 부적절한 지보의 형식이나 지보 재설치 및 타설 시간의 지연 등 외에도 갑작스러운 지하수의 유입이나 풍화 발달한 편마암 지반에서 불균질하고 이방성인 지반특성, 편토압, 소성 압, 지반이완 확대 등의 영향을 받게 된다.
상반 굴착시 붕괴의 종류 (무지보구간)
막장면 붕괴 : 가장 빈번히 발생하는 붕괴 유형 중 하나로 지하수 유입이나 기능공의 숙련도 미숙 등의 복합적인 원인으로 발생하고 작은 여굴에서부터 함몰 붕괴까지 다양한 형태로 발생한다.
슬라이딩 현상 : 지반 절리가 터널축과 거의 직교하고 경사가 20~40도 상향으로 발달된 지층을 굴착하는 경우에는 절리가 터널축과 거의 평행하고 경사가 굴진 방향과 거의 평행할 경우에는 막장 상부 및 측벽의 주변 지반이 편리면을 타고 붕락될 가능성이 있다.
상반 굴착 붕괴 방지대책
소형의 지지 코아 방식을 채택한다.
막장면에 씰링 숏크리트를 타설 한다. 수발 공을 설치하여 지하수를 배재한다.
기타 지하수를 차단하는 약액 주입 공을 시공한다.
상반 굴착시 붕괴의 종류 (지보 구간)
터널 막장면으로부터 터널 쪽의 1~2D까지 후방에 위치한 상반 구간에는 무지보 막장 구간에 비해서 상대적으로 강성이 큰 지보 재가 설치되었기 때문에 3차 원상으로 응력이 집중되게 된다. 이 구간의 숏크리트는 부드러운 상태이며 지반 거동, 지하수 상태 등의 급격한 변화로 불안정한 구간으로 지지력이 한계상태에 도달된다. 천정 상부의 토피 하중이 1차 지보에 전달되므로 숏크리트의 전단파괴나 균열이 발생할 수 있다. 저면 지반의 지지력이 부족하여 침하가 발생할 수 있다. 공사 중 배수불량에 의한 지지력 저하로 침하가 발생할 수 있다.
상반 굴착 붕괴 방지대책
상반 측벽 하부 확대 기초를 설치한다.
측벽 하부에 앙카를 설치하여 침하를 방지한다.
측벽하부에 보강 그라우팅을 시공한다.
가 인버트를 설치하여 링 폐합하여 구조적인 안정성을 증가시킨다.
하반 굴착시 붕괴의 종류 (무지 보구 간)
하반을 굴착할 때에는 터널 직경이 상반 굴착 후의 직경보다 2배 정도 커지므로 막장이나 하부 측벽 저면의 융기 가능성이 있다. 막장은 상반 굴착시 붕괴 가능성이 있던 것이 단면이 커져서 발전할 수도 있고, 하부 측벽이나 저면의 지반 불량으로 상반 굴착에 따른 지보재의 침하나 변형이 생길 수 있다.
하반 굴착 붕괴 방지대책
보조공법을 적용하여 막장 안전성을 확보한다.
상, 하반 시공 조인트는 철망과 철근을 이용하여 겹이음이 되도록 시공한다.
측벽 하부에 주입 보강을 실시한다.
신속한 배수처리로 지반이 약화되는 것을 방지한다.
막장 관찰을 수시로 실시하고이에 따른 지보 대책을 수립한다.
링 폐합은 신속하게 진행한다.
하반 굴착시 붕괴의 종류 (지보 구간)
1차 지보에 의해 링 폐합이 되면 터널은 안정된다. 일반적으로는 붕괴 발생의 위험이 적어지나 지반 불량으로 인한 크립 변형이 생겨 장기 변형이나 변위가 수렴되지 않을 경우가 있다.
하반 굴착 붕괴 방지대책
계속적 변형이 생기지 않도록 1차 지보 재가 지반조건에 적합하지 못하거나 시공이 불량한 상태로 진행되지 않아야 하고 이 경우 대규모 보강이 필요할 수 있다. 터널 주변 지반에 대해 우레탄 주입이나 강관 다단 그라우팅 등으로 아치가 형성되도록 한다. 계측관리에 신경 쓰고 변형 수렴 후 2차 라이닝이 설치되도록 한다.
마치며
터널 굴착을 할 때에는 설계 시 지반조사를 통하여 수집한 자료와 다른 경우가 많으므로 현장에서의 적절하고 빠른 대응이 필요하다. 작은 이상 징후라도 놓치지 않고 분석을 통해 적절한 판단과 조치가 큰 안전사고를 예방하는 지름길이다.
