1. 정의 및 개요
1) 터널 굴착 시 여굴이란 설계된 굴착선보다 과다하게 암반이 탈락하거나 절취되는 현상을 의미한다.
2) 여굴은 굴착 단면 확대, 지반 안정성 저하, 숏크리트 소요량 증가, 공기 및 공사비 상승의 원인이 된다.
3) 여굴 발생을 최소화하고 안전하고 경제적인 터널 시공을 위해 체계적 원인 분석과 관리 대책이 필요하다.
2. 여굴의 발생원인
1) 발파공법에 의한 과다 파쇄
- 장약량 과다, 부적절한 착공 간격, 오발 및 중복 발파에 의해 굴착선 외측 암반이 과도하게 탈락한다.
2) 암반의 불균질성 및 절리 발달
- 자연 암반의 불연속면, 절리, 균열, 층리 등이 발달한 경우, 설계 단면을 초과하여 불안정한 암괴가 탈락한다.
3) 굴착장비 및 인력의 조작성 부족
- 장비 운용 미숙, 오차범위 내 측량 관리 소홀, 굴착기계의 부정확한 조작으로 계획선을 벗어나는 여굴이 발생한다.
4) 굴착계획 및 시공관리 미흡
- 부적절한 굴착 패턴, 과도한 굴착 블록 분할, 미흡한 현장 측량과 검측이 여굴을 유발한다.
3. 여굴 방지대책
1) 발파설계 및 장약량 최적화
- 암반 특성에 적합한 발파 패턴 및 장약량을 정밀 검토하고, 가이드홀 및 테스터홀을 활용하여 발파를 제어한다.
2) 기계굴착 시 장비제어 강화
- TBM, 드릴앤블라스트, 도끼형 암반 굴착기 등의 굴착 장비를 사용 시 GPS, 자동제어 시스템으로 굴착 오차를 최소화한다.
3) 정밀 측량 및 시공관리
- 굴착 전·후 정밀 측량을 실시하고, 여굴 발생 구간에 대한 즉각적인 재조정과 패턴 수정으로 재발을 방지한다.
4) 사전 지반조사 및 보강설계
- 여굴 위험성이 높은 절리대, 파쇄대에서는 사전 탐사 및 물리시험으로 지반 상태를 분석하고, 라이닝 두께를 보완하거나 선행 보강공을 실시한다.
4. 여굴 관련 안전대책
1) 여굴부 즉시 보강
- 여굴 발생 시 숏크리트 조기 보강 및 록볼트 설치를 통해 주변 지반 안정성을 확보한다.
2) 암반 탈락 및 붕락 방지
- 여굴부 암괴 낙석 위험을 고려하여 발파 후 즉시 위험암을 제거하거나 강지보를 설치하여 안전사고를 예방한다.
3) 작업자 접근제한 및 안전관리
- 여굴 발생 구간의 위험도를 평가하여 출입을 통제하고, 사전 안전교육과 작업 전 점검을 철저히 시행한다.
5. 품질 및 경제성 확보방안
1) 적정 여굴 허용범위 관리
- 설계상 허용여굴 기준을 마련하여 초과 시 시공사-감리-발주처 협의 하에 원인 분석 및 조치안을 마련한다.
2) 숏크리트 및 라이닝의 경제적 설계
- 여굴량을 정확히 파악하여 보강재료의 과다 사용을 방지하고, 라이닝 두께를 최적화하여 경제성을 확보한다.
6. 결론
1) 터널 굴착 시 여굴은 구조적 안정성과 경제성을 위협하는 중요한 시공 관리 요소이다.
2) 발생 원인을 사전에 분석하고 발파계획, 장비운용, 시공관리를 체계화하여 여굴을 최소화해야 한다.
3) 여굴 발생 시 신속한 보강과 안전대책을 병행 시행함으로써 터널 시공의 품질과 안전을 동시에 확보한다.