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1. 공법 적용 대상
2-Arch 터널은 도심지 지하철 정거장 등에서 개착공법 적용이 어려운 경우에 활용되는 공법으로, 환경 훼손을 줄이고 시공성을 높이기 위해 개발되었습니다. 이 공법은 이격거리가 짧은 병렬 터널 구조로, 중앙 상부의 안정성이 취약하여 중앙벽체를 설치하여 구조적 안정성을 확보합니다. 이번에 붕괴된 구간 신안산선에 적용된 공법이니다.
2. 2-Arch 터널 공법 개요
2-Arch 터널은 중앙터널과 좌우 확폭터널로 구성되며, 중앙터널 굴착 후 중앙벽체를 시공하고, 이후 좌우 확폭터널을 굴착하는 순서로 진행됩니다. 이러한 구조는 도심지에서의 시공성과 경제성을 고려하여 선택됩니다.
이번 신안산선 광명역 붕괴 사고도 설계 외적인 하중이 추가 작용했거나 응력 불균형이 가져온 사고일 가능성도 있습니다.
▶ 자세히는 현장을 보지 않아 모르지만, 보오링을 통하여 작성된 지질조사서에 따라 토질정수를 넣어 설계를 하더라도, 설계와 다른 암질이 발생하고, 절리가 많이 발달하여 발파패턴, 지보패턴이 달라졌음에도 불구하고 좋은 암질의 패턴으로 굴착을 진행한 한 경우도 붕괴 가능성이 높아지니다.
3. 안전 시공법
신안산선에 적용된 2-Arch 터널의 안전 시공을 위해 다음과 같은 방법들이 적용됩니다
- 제어발파 및 고무커튼 설치: 선·후행 터널 발파 시 선시공된 중앙 파일에 손상이 가지 않도록 제어발파를 실시하고 고무커튼을 설치합니다.
- 이격거리 유지: 막장 안정성과 중앙벽체의 안정성 확보를 위해 선행·후행터널 굴착 시 이격거리를 유지합니다.
- GRP 록볼트 적용: 중앙터널 지보재는 본선 굴착 시 제거가 용이한 GRP 록볼트를 적용합니다.
- 강관다단그라우팅 및 훠폴링 적용: 지반 보강을 위해 강관다단그라우팅 및 훠폴링을 적용합니다.
이러한 방법들은 소래산을 지나가는 외곽순환도로 소래터널도 이 공법이 적용되었을 것입니다.
■ 막장방면에는 포폴링을 시공하여 막장 안전성 유지 (막장방향 종방향으로 철근 등을 천공된 구멍에 박고 그라우팅하여 시공)
4. 2-Arch 터널의 구조적 특징
1) 중앙벽체(Pillar)의 역할
- 하중 지지: 중앙벽체는 좌우 확폭터널 굴착 시 발생하는 상부 하중을 지지하여 구조적 안정성을 확보합니다.
- 시공 순서: 중앙터널 굴착 후 중앙벽체를 설치하고, 이후 좌우 확폭터널을 굴착하는 순서로 진행됩니다.
2) 시공 순서 및 공법
- 중앙터널 굴착: NATM 공법을 활용하여 중앙터널을 굴착합니다.
- 중앙벽체 시공: 슬라이딩 폼을 이용하여 중앙벽체를 시공합니다.
- 좌우 확폭터널 굴착: 중앙벽체를 보호하며 좌우 확폭터널을 굴착합니다.
중앙 벽체를 시공하기 위하여 먼저 중앙부를 발파하여 터널을 굴착하고, 다음에 좌우 터널의 확폭 발파를 하므로, 중앙벽체 또는 기둥이 발파진동, 충격 등에 노출될 위험이 있다. 그러므로 좌우 확폭 발파는 중앙 기둥, 벽체가 충분히 양생된 후에 뒤 따라가면서 시공하는데, 충분한 벤치 길이 유지가 필요하다.
5. NATM 터널 안전
터널 굴착은 NATM 공법을 적용하므로 이 공법 자체의 안전이 매우중요하다.
매 막장별 FACE MAPPING을 통하여 발파 및 지보패턴을 정하고, 패턴별 실시 설계 도면에 그려진대로 NATM CYCLE 준수가 필요하다.
이 외에도 터널 붕괴 원인에는 다양한 변수가 존재한다
다양한 절리 발달, 누수발생, 발파패턴. 지보패턴 미준수, 지보받침 설치 불량, 지보 이음 불량, 숏크리트 미타설 등 그래서 설계가 있지만 현장 상황은 수시로 바뀌니 이에 대하여 탄력적 설계변경은 어렵고~~~ 우우우