NATM 터널 공사 시 발파 진동 영향 저감 대책

NATM 터널이란?

natm은 New Austrian Tunneling Method의 약자로 1956년 오스트리아에서 개발되었고, 1962년 국제 암반학회에서 NATM이라 명명했다.

이 공법의 주요 특징은 암반자체를 주 지보재로 활용하여 Arching효과를 이용하는 공법이다. 원 지반의 아칭원리를 이용해 터널을 굴착해 나가며 보조 지보재로 shotcrete, rock bolt, 강관 등을 활용해 더욱 보강해 안전성을 높인다.

터널을 굴착하는 방법으로 장약을 활용한 폭파공법을 사용하는데 이 과정에서 주변에 진동 영향을 주기도 하고 지하수가 유출되기도 하는 등 주변에 미칠 영향에 특별히 신경을 쓰고 영향 감소 대책을 세워야 한다.

터널의 굴착 방법

터널을 굴착하는 방법은 크게 두가지가 있다. 하나는 폭약을 사용한 폭파공법이고, 다른 하나는 터널링 머신을 이용한 기계 굴착이다.

폭약을 사용하는 공법은 그 동안 시공이력이 많고 경제성이 좋아 현재도 많이 이용되고 있다. 다만 장약이라는 민감한 물질을 다루어야 하기 때문에 고도의 숙련된 기술자와 전문가가 필요하고 발파 진동으로 인한 주변 영향이 예상되기 때문에 굴착 지반 조사뿐만아니라 주변에 영향원을 그려 구조물이나 지반, 지하수에 미칠 영향도 고려해야하는 공법이다.

터널링 머신 즉, TBM(Tunnel Boring Machine)은 터널 굴착을 위해 별도로 설계된 장비로 초기 투자 비용과 세팅 시간이 오래걸리며, 지반 특성에 따라 적용성이 달라지기 때문에 굴착 공법을 선정하기 전에 충분한 지반 조사가 필요하다. 기계가 상당히 고가이며 발진구를 별도로 설치해야 하기 때문에 초기 세팅시간은 오래걸리지만 한번 세팅되면 굴진하는 속도는 빠르다. TBM종류에 따라 굴착과 동시에 보조지보재 설치와 콘크리트 라이닝을 형성하기 때문에 효율적인 공법이다.

 

터널 발파 시 진동영향 감소 대책

발파진동과 영향을 줄이기 위한 공법을 제어발파, Control Blasting(컨트롤블라스팅)이라고 하는데 그 종류는 다음과 같다.

1. Line Drilling

• 굴착계획선을 기준으로 무장약-50%장약-100%장약을 실시하여 여굴랴을 줄이고 굴착단면이 매끄럽다.
• 다만, 천공수가 많아지기 때문에 단가가 올라가고 굴진속도도 다소 느리다.
• 천공경은 50-75mm 정도이고, 천공간격은 천공경의 2-4배 정도로 설정한다.
• 라이드릴링 공과 다음 열의 거리는 본발파 최소저항선의 0.5~0.75배 정도로 한다.
• 50%를 장약하는 열의 공간격은 주발파공 간격의 0.75배 정도로 한다.

 

2. Smooth Blasting

• 굴착계획선으로 부터 첫 열은 정밀폭약을 장약하고, 그 다음 2열과 3열은 100%를 장약하는 공법이다.
• 디커플링 효과를 이용하는 공법으로 장약과 공벽 사이에 일정 공간을 조성해서 폭발의 충격력을 흡수한다.
• 최소저항선의 0.5~0.75배의 공간격으로 천공한다.
• 정밀폭약의 폭파는 주발파와 동시에 진행한다.
• 여굴이 적고 깔끔한 굴착면을 확보할 수 있다.

 

3. Cushion Blasting

• 천공경보다 작은 지름의 폭약을 스페이셔를 넣어 분산 배치한다.
• 라인드릴링공법보다 천공 개수를 줄일 수 있다.
• 공경은 50~175mm의 직경으로 하고, 공간격은 300~450mm로 한다.

 

4. Pre-splitting

• 50~100mm의 공경에 300~450mm의 공간격으로 천공한다.
• 주발파 이전에 선발파를 하여 굴착예정선의 균열을 유도하는 공법이다.
• 정밀한 천공기술이 필요하고, 스무스블라스팅보다 천공개수가 많다.