시공중 붕락된 터널상부 차수 및 지반보강 사례 연구

Abstract

본 연구는 00공사 NATM터널 굴착공사 시행중 붕락된 구간에 대한 다양한보조공법중 상부지반보강공법으로 시행한 차수 및 강관보강 그라우팅 공법에 대한 보강시공과 그 효과를 확인하고, 지반보강에 따른 붕락구간의 터널 안정해석을 수행하여 실제보강된 개량지반의 지반보강의 필요성과 개량효과를 확인하는데 그 목적이 있다. 본 구간은 수직상부인접구간에 열차가 다니는 구간으로서 공사를 하는데 있어서 매우 취약한 특징을 가지고 있으며, 붕락구간에 대한 수치해석 결과 터널상부 미보강시 천단변위 및 내공변위는 각각 19.76mm, 31.11mm 정도로 큰 변위가 발생하였다. 또한 지보재에 발생하는 휨압축응력은 96.20kgf/cm2으로 숏크리트 응력이 허용치를 초과(14%)하여 터널의 안정성 확보가 불가능할 것으로 판단 되었고, 이에 따라 상부지반을 각각 차수 및 강관보강을 시행하여 현장투수시험 및 표준관입시험을 측정한 결과, 지반보강에 따른 투수계수는 불투수층에 가까운 차수효과를 가졌으며, N치 및 N치에 의한 변경계수 추정결과 지반강도가 향상되었음을 확인할수 있었다. 그리고 개량된 지반의 물성치를 근거로 터널 안정해석 결과 내공 및 천단변위는 약 2배정도의 감소 효과가 나타났으며 쇼크리트 허용응력 및 록볼트 축력은 예측값과 거의일치 하였으며, 보강전 보다 각각 약 43%,10%정도의 보강효과를 나타냈다. 따라서 붕락된 터널상부 구간의 차수 및 강관보강에 따른 지반보강은 터널안정에 실제로 큰 효과가 있었으며, 기존의 많은 시행착오와 연구사례등으로 그 효과가 입증되어온만큼, 본 사례처럼 터널상부가 토사 또는 풍화암 구간의 보강이 필요한 경우 즉시 보강여부를 판단할 수 있는 근거자료로 활용할 수 있을것이라 생각된다.; Recently, Grouting is widely used in construction of NATM tunnels in the zones of weak and highly fractured rock The purpose of this paper is to analyze and compare the effects between the cut off-water in surface of ground and the Steel Pipe Reinforced Multi-Step Grouting Method of the part of the collapsed tunnel on construstion The displacement of tunnel and ground, the stress distribution surround tunnel, the stress and bending moment of shotcrete and frame, and the force of rockbolts are considered in the effects. The results show that the effects of cut off-water and ground reinforcement Method such as the measurement results of displacement of lining and roof of tunnel, the stress of shotcrete, and the force of rockbolts are satisfied the control values.