철도 하부횡단 전력구 쉴드 TBM 터널굴진시 지반침하 및 보강공법에 관한 연구

Abstract

터널 기계화 시공은 소음·진동 등의 환경적 요인, 공기단축 등의 장점이 있는 TBM 공법이 주로 사용되고 있으나 지반침하 발생 시 체계적인 관리에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 00지역 전력구 공사 발진 수직구로 부터 쉴드 TBM 장비의 굴착 중 발생된 철도 노반부의 침하발생 사례를 대상으로 지반 상태를 정량적으로 파악하여 지질학적인 침하원인을 규명하고 지반 그라우팅부에 대한 안정성 검증 평가를 실시하였다. 당해 지역 기반암에는 소규모의 단층이 존재하여 쉴드 TBM 장비의 굴진 구간에는 파쇄대가 발달한 취약지반을 수반하고 있는 것으로 확인되었으며, 상부 지반에 폭 30m, 두께 5.5m 규모를 갖는 불균질 형태의 저속도대를 갖는 지질 이상대와 대체적으로 취약한 지반으로 구성되어 철도노반 지반의 침하가 유발된 것으로 분석되었다. 지반 특성을 고려하여 철도법면부에는 SGR공법, 터널 내부의 경우 Mak Gel 그라우팅공법을 활용하여 지반보강을 실시하였다. 탄성파굴절법 탐사 및 전기비저항 탐사에 의한 안정성 평가 결과, 시공초기부터 지반보강 그라우팅 효과가 있음을 확인하였다. 철도노반 침하발생 시 철도법면부의 지표침하량은 -20mm의 변위가 발생하였으나 지반보강 후 변위는 0.00mm로 추가 침하에 따른 변위가 발생하지 않음을 확인 하였다. 본 연구 결과, 쉴드 TBM 공법 적용시 상부지반이 파쇄대가 발달한 취약지반을 수반한 경우 큰 지반침하가 발생할 위험성이 있으며, 지반성상에 적절한 그라우팅공법을 적용할 경우 지반변위를 제한할 수 있는 것으로 나타났다.

주요어 : 전력구 공사, 쉴드 TBM, 지반침하, SGR, Mak Gel, 지반보강