터널 시공은 지하 구조물 공사의 핵심 공정 중 하나다. 특히 양반 굴착 방식은 단면을 상·하부로 나누어 단계적으로 굴착하는 것이 특징이다. 이 방식은 암반 조건이 좋지 않거나 단면이 큰 터널에서 주로 사용된다.
양반 굴착의 목적은 지반 안정 확보다. 상반을 먼저 굴착한 후, 하반 굴착까지 버틸 수 있는 충분한 자립 시간을 확보해야 한다. 이때 확보되는 안정된 암반면을 자동면이라 부르며, 이는 후속 공정의 안전성과 직결된다.
자동면은 암반이 자체적으로 형태를 유지할 수 있는 안정된 면을 말한다. 암질이 좋고 연속적인 지층일수록 자동면 형성이 쉽다. 반면 균열이나 파쇄대가 많은 구간에서는 자동면이 약해지므로 추가 보강이 필요하다.
자동면 확보는 단순한 기술 요소가 아니다. 붕락 사고를 예방하고, 록볼트·숏크리트 시공이 안전하게 이루어지도록 만드는 핵심 과정이다.
NATM(New Austrian Tunneling Method)은 지반의 지지 능력을 최대한 활용하는 시공 방식이다. 최소한의 지보재로 최대의 안정성을 확보하는 것이 특징이다.
터널의 기본 구조는 다음과 같이 구분된다.
천단(Crown)
숄더(Shoulder)
측벽(Side Wall)
인버트(Invert)
NATM에서 적용되는 지보재는 다양하다.
록볼트(Rock Bolt)
강지보(Steel Rib)
숏크리트(Shotcrete)
필요시 강관다단 보강(Fore-poling)
굴착은 관찰 → 지보 설치 → 숏크리트 타설 → 버력 처리 순으로 진행된다.
이 과정에서 계측관리(변위, 응력, 천단침하)는 필수이며, 작은 변화라도 즉시 대응해야 한다.
자동면 확보의 핵심은 발파 패턴이다. 심빠기(Cut Hole)는 발파의 시작점으로, 자유면을 확보하는 첫 단계다.
V-Cut: 구조가 단순하고 시공이 쉽다.
Cylinder-Cut: 중심에 무장약공을 두어 효율이 높다.
Burn-Cut: 가장 효과적이지만 시공 난도가 높다.
심빠기 설계가 적절하지 않으면 천단부 붕락이 발생하기 쉽다. 따라서 암질, 공내 조건, 굴진 길이에 따라 심빠기 형태를 신중하게 선정해야 한다.
Bench-Cut은 면을 단계적으로 벌려 나가는 방식이다.
Short Bench Cut: 소규모 터널에 적합
Multi Bench Cut: 대단면 터널에서 적용
Long Bench Cut: 굴진 길이가 긴 터널에서 선택
올바르게 설계된 Bench-Cut은 작업 속도를 높이고, 발파 후 버력 처리도 수월하게 만든다.
화약류 취급은 터널 시공에서 가장 위험도가 높은 작업이다. 기본 안전수칙을 철저히 지켜야 한다.
경험자가 작업을 지휘해야 한다.
낙뢰 위험, 강풍, 폭우 시 작업 중단.
임시저장소는 피뢰침 설치 필수.
환기 확보 및 화약류 충격 방지 조치 필요.
예상치 못한 공동이나 파쇄대를 만나면 즉시 작업 중지.
화약과 뇌관은 반드시 분리 보관.
장약량 증가는 즉시 관리자에게 보고.
전기식 뇌관 사용 시 전선 저항 확인.
비전기식 뇌관 사용 시 도폭선 손상 여부 확인.
오발탄 여부를 철저히 점검 후 제거.
발파 후 일정 시간 경과 후 재입장.
발파 후에는 낙반 위험이 높다. 안정된 상태를 확보하기 위해 다음 절차를 따른다.
발파단장이 현장 확인 후 작업자 입장 승인
환기 후 유해가스 제거
불안정한 암석 제거
붕락 구간 기록과 사진 문서화
필요시 추가 록볼트 또는 숏크리트 보강
발파 후 60m 이내 작업은 제한되며, 안전거리 유지가 필수다.
최근 터널 공사에서는 디지털 기술을 활용한 안전관리 시스템이 빠르게 도입되고 있다.
주요 기술은 다음과 같다.
IoT 센서를 통한 굴착면 변위 모니터링
드론을 활용한 굴진면 점검
작업자 생체신호 웨어러블 기기
3D 스캐닝 기반 굴착면 분석
SMART 시스템을 통한 위험도 자동 분석
이러한 기술은 작업자의 접근을 최소화하여 폭발·붕락 사고를 줄이는 데 큰 효과가 있다.
터널 양반 굴착은 단순 굴착 작업이 아니다. 자동면을 확보하고 NATM의 원리를 정확히 적용해야만 구조적 안전을 보장할 수 있다.
또한 발파 계획, 장약 관리, 오발탄 점검, 붕락 처리 과정 등은 생명과 직결되는 작업이다.
아무리 공사 일정이 급하더라도 안전을 우선해야 하며, 최신 SMART 기술을 도입하는 것이 사고 예방의 핵심이다.
터널 공사에서 가장 중요한 것은 언제나 작업자의 생명이다.
체계적인 관리와 철저한 절차 준수만이 무재해 터널 시공을 가능하게 한다.
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