3. 연구대상 터널 현장
3.2 양산단층대 구간에서 발생된 터널 붕락유형
3.2.2 터널내 굴착 중 굴진면 토사유출
토사 유출부 STA 0+883.5
(b) 지보패턴 현황
(c) 터널내 토사유출 사진
Fig. 3.7 Excavation location of soil outflow in the tunnel
토사 유출부 지반조사 결과(시추조사 및 감지공) 및 터널 굴진면 관찰 자료(face mapping)분석을 토대로 터널내 토사 유출원인에 분석결과를 요 약하면 다음과 같다. 본 연구대상 터널은 굴착방향 전방에 지속적인 지 하수 흐름에 의해 불규칙적으로 포화대가 형성되어 있는 상태에서 터널 굴착 진행중 포화대를 교란시킴으로써 소규모 토사탈락(3.0㎥)이 발생하였 고 소규모 토사탈락으로 인해 불규칙적으로 생성된 공극 및 공동을 채우 면서 주변지반은 이완되고 포화대 구간의 지하수 유동에 의해 용수와 동 시에 토사(30.0㎥)가 유출되었고 토사유출에 의해 발생된 공동으로 용수와 토사가 소규모로 유출되는 과정에서 점진적으로 공동이 확대되어 곤죽상 태의 토사(37.0㎥)가 추가로 유출되었다.
이러한 과정을 거치면서 터널 주변지반의 이완된 용수+마사토 영역이 굴진면 기준 우상향으로 점점 확대되는 경향을 나타내는 것으로 판단되며 터널 굴착으로 공학적 특성이 불량한 포화대와 조우되어 다량의 지하수와 함께 토사유출이 발생함으로서 포화대 토사유출로 공동(자유면)이 형성되 었고 이러한 토사유출에 의한 공동 형성으로 공동주변 지반이 이완되어 느슨한(loose) 용수+마사토 영역을 형성시킨 것으로 분석되었다.
본 연구대상 터널이 토사유출 과정을 Fig. 3.8과 같이 분석하였다.
Fig. 3.8 Soil outflow mechanism in the tunnel
본 터널에 대한 보강대책은 Fig. 3.9와 같이 토사유출의 주원인인 지하 수의 유입을 차단하고 토사유출로 인해 이완된 터널 주변지반을 고결시키 기 위해 차수 및 지반보강 그라우팅을 적용하였다.
C.T.C 1.5m(횡), 1.5m(종) 차수 및 보강그라우팅
6,000
CL 터널
CL 도로
f e d c b a
1'
3' 2'
4'
8,000
A B C D E F G H I J
M L K N 3
2 4
1
록볼트
170°
CL 터널
(필요시 직천공)대구경 강관보강 그라우팅(Ø114.3) L=12.0m, C.T.C 0.5m(횡), C.T.C 5.6m(종)
규 격 직천공, 대구경(Φ114.0mm)
길 이 12.0m
간격 종간격 5.6m
횡간격 50cm
주입재 실리카졸계 초미립 시멘트 현탁액형
Fig. 3.9 Reinforced section of soil outflow area in the tunnel
본 터널 굴착중 토사 유출구간은 지하수의 지속적인 유입에 의한 터널 주변지반의 강도저하에 기인한 것이므로 주입재는 지반 토성특성 분석결 과, 다량의(약 18%) 실트를 함유하고 있으므로 주입의 용이성, 지반의 차 수 및 보강효과가 우수한 실리카졸계의 초미립 시멘트 현탁액형(변성실리 케이트+마이크로 시멘트)을 적용하였다.
토사유출로 인하여 이완된 용수+마사토 분포영역이 굴진면 우측 어깨 부에서 우상향으로 발달하고 있는 것으로 분석되므로 굴진면 전방 및 우 측벽부에 대해 지반보강을 계획하였다.
차수 및 지반보강 그라우팅의 보강범위는 터널 주변지반은 약
0.5D(6.0m), 굴진면 전방부는 향후 굴진을 고려하여 약 12.0m를 구간에 보
강간격은 전방부 1.5m×1.5m, 측면부 1.5m×1.5m을 적용하였다. 아울러 터 널 상부 보강은 직천공 대구경 강관보강 그라우팅(길이 12m, 5.6m 중첩) 을 적용하였다.