대심도 풍화대층에 시공되는 NATM 터널의 굴착방법에 따른 지반거동

Abstract

국내의 터널 공사 대부분을 차지하고 있는 NATM(New Austrian Tunnelling Method)공법은 터널의 주변 지반을 주된 지보재로 이용하는 터널 시공법이다. 토피고 40m 이상의 풍화대층이 깊이 분포하는 지역이 국내에 상당수 존재하지만 NATM 공법을 적용한 대심도 풍화대 터널의 시공사례 및 연구는 매우 미흡하며, 터널 시공시 고가로 예상되는 공사비로 인하여 높은 깎기 비탈면을 형성하여 시공되고 있다. 본 연구에서는 대심도 풍화대에 시공되는 2차로 도로터널을 기준으로 터널의 굴착방법과 지반보강그라우팅에 의한 지반변위 및 지반응력의 분석을 통하여 최적의 시공방안을 찾도록 한다. 2차로 도로터널의 직경은 약 12m를 적용하였으며, 보강공법으로 상부 강관다단그라우팅 및 측벽 보강그라우팅을 적용하였다. 굴착방법은 링컷 굴착방법과 중벽분할 굴착방식을 검토하였다. 터널 천단의 소성율과 연직응력비를 분석한 결과, 풍화대지반에 굴착되는 터널에서 토피고(H)가 터널직경(D)의 4배 이상일 경우(H>4D) 대심도 터널로 판단할 수 있다. 터널굴착 및 보강방법에 대한 분석 결과는 중벽분할 굴착방법이 링컷 굴착방법에 비하여 지표침하, 천단침하 및 소성율이 비교적 작게 나타나므로 대심도 풍화대 NATM터널에서 안정성이 높은 굴착방법으로 판단할 수 있다. 또한, 측벽 보강그라우팅 실시로 터널 내공변위 및 침하 발생을 억제할 수 있다.