터널시공시 단층대 통과 공법의 종류 및 시공방법 유의사항

터널 시공 시 단층대 통과는 중요한 기술적 과제입니다. 단층대는 지층의 변형이나 균열이 발생하는 지역으로, 이러한 지역을 통과할 때 안정성을 확보하기 위한 특별한 공법과 시공 방법이 필요합니다. 단층대 통과 공법과 관련된 주요 종류 및 시공 방법과 유의사항에 대해 설명드리겠습니다.

1. 단층대 통과 공법의 종류

1. 지하수 차단 공법
   • 목적: 단층대에서 발생할 수 있는 지하수 유입을 차단하고 터널 내부로의 유입을 방지합니다.
   • 방법: 터널 주위를 고무 또는 방수재를 이용해 차단하고, 물의 유입이 예상되는 부분에는 방수벽을 설치하는 방법을 사용합니다.
2. 강화된 지원 시스템 (보강공법)
   • 목적: 단층대가 불안정할 수 있기 때문에 터널 주위에 추가적인 보강재를 설치하여 터널의 안정성을 높입니다.
   • 방법: 콘크리트, 철근, 강재 등을 사용해 지지력을 강화하며, 필요에 따라 압입 지지재, 스프링 및 메쉬 망 등을 추가로 설치하여 단층대에 의한 위험을 최소화합니다.
3. 사전 굴착 및 주입 공법 (Pre-grouting)
   • 목적: 단층대가 불안정한 지역을 미리 굴착하고, 그 주변에 주입 작업을 통해 지반을 보강하여 터널을 안전하게 시공합니다.
   • 방법: 주입재를 사용하여 단층대의 미세 균열을 메우고 지반의 지지력을 높입니다.
4. 터널 보강재 설치 (Shotcrete, Steel mesh, Rock bolts)
   • 목적: 터널 시공 중 단층대와 맞닿은 부분에 강화 작업을 수행하여 구조적 안정성을 높입니다.
   • 방법: 콘크리트 분사(Shotcrete)와 철근 망, 록볼트를 사용해 시공합니다.
5. 슬로프형 터널 공법 (Sloping tunnel method)
   • 목적: 단층대가 심각하게 불안정할 때 터널이 단층대와 교차하는 각도를 조절하여 안정성을 확보합니다.
   • 방법: 단층대에 수직으로 맞지 않도록 터널 경사를 조정하거나, 단층대에 대각선 방향으로 터널을 배치하여 단층대의 영향을 최소화합니다.

2. 시공 방법 및 유의사항

1) 단층대 접근 전 지반조사

• 시공 전 지반 조사(지질 조사, 지하수 조사 등)가 중요합니다. 단층대의 특성과 지반의 상태를 정확하게 파악하고, 단층대에 대한 예측을 통해 적절한 공법을 선택해야 합니다.

2) 지반 보강

• 단층대 지역에서는 터널 주위의 지반이 불안정할 수 있으므로, 보강재나 기초 보강 등을 신속하게 설치해야 합니다. 이를 통해 터널 구조물의 안전성을 확보할 수 있습니다.

3) 굴착 후 안정성 점검

• 단층대에 도달한 후에는 굴착된 구간의 안전성을 점검하고, 필요한 경우 추가적인 보강 작업을 해야 합니다. 안정성 검토는 지속적으로 이루어져야 하며, 굴착 과정에서 발생할 수 있는 지반의 변화에 대응할 수 있도록 해야 합니다.

4) 지하수 유입 관리

• 단층대 지역에서는 지하수 유입이 많을 수 있기 때문에, 이를 차단하고 적절히 처리하는 작업이 중요합니다. 주입공법, 배수구 설치 등을 통해 지하수 문제를 해결해야 합니다.

5) 다층 구조물 및 기계장치 사용

• 단층대를 통과하는 구간에서는 지반의 특성에 따라 굴착 기계와 장비를 적절히 선택해야 합니다. 또한, 터널 시공 중 여러 층을 이용한 단계적인 작업이 필요할 수 있습니다.

6) 지반 변형 모니터링

• 터널 시공 중, 특히 단층대 통과 시에는 지반 변형을 지속적으로 모니터링해야 합니다. 지반의 압력 변화, 침하 여부 등을 점검하고, 이를 바탕으로 시공 방법을 즉각적으로 조정해야 합니다.

결론

단층대를 통과하는 터널 시공은 지반의 불안정성, 지하수 유입, 지질의 불확실성 등을 고려해야 하므로, 다양한 보강 공법과 정확한 시공 관리가 필요합니다. 터널 설계 시에는 지반 조사와 안정성 검토가 가장 중요한 요소이며, 공법 선택은 상황에 맞게 조정되어야 합니다.