2008. 4. 10.

삼성건설 T. A. 팀

전문위원 노 병 돈

삼성건설 T. A. 팀

전문위원 노 병 돈

제13차 원자력안전가술정보회의

단층파쇄대에서의

터널 시 공 사 례

단층파쇄대에서의단층파쇄대에서의

터널터널 시시 공공 사사 례례

터널시공사례

현장개요

• 위치 : 경상북도 경주시 현곡면 상구리

• 터널 : 나원터널 (단선병열, 2차로, 연장 420m)

• 사고사례 : 터널입구부 사면붕괴 2회,

갱내낙반 6회

현장개요

현장위치도터널시공사례

현장개요

동일세트의 단층군

단층대(Fault Zone)

단층파쇄대

터널시공사례

지질개요

Y o n g ya n g B lo c kM ilya n gB lo c k

Keoncheonri Fm .

C haeyaksan Volc. Fm .

S ongnaedong Fm .

P anyaw ol Fm .

O sippong Volc. Fm . H akpong Volc. Fm .

C heongryangsan C g.Fm .

Kasongdong Fm .

U llyeonsan Fm .

Table 1. G eo lo gical system in Kyungsang S uper G ro up

U is e o n g B lo c k

B ulguksa Intrusive R ocks

Yucheon Volcanic G roup

S hinyangdong Fm .

H ayang G roup

Kisadong Fm .Chunsan Fm .

C hindongFm .

Togyedong F.H am an Fm .

H am an Fm .S agok Fm .

C hoem gok Fm . S illa C onglom erate Fm .

C hilgok Fm .donghw achi Fm .

Kugyedong Fm .

Kum idong Fm .

P aekchadong Fm .

Ilchik Fm .

C hinju Fm .

S hindong G roupH asandong Fm .

N akdong Fm .

현장 지질계통도

터널시공사례

항공사진

NNE-SSW 방향 : 자인단층(I)

밀양단층(II)

모량단층(III)

양산단층(IV)

동래단층(V)

일광단층(VI)

NNW-SSE 방향 :울산단층(VII)

NW – SE 방향 :금천단층(VIII)

나원터널

터널시공사례

지역지질도

터널시공사례

현장지질(공학적특성) 요약

• 사암, 세일 및 hornfelsic shale 발달

• 사암층은 세일층 내에 박층으로 발달

• 대부분의 퇴적암류의 절리내에는 방해석으로 충전

• 터널 입구부 사면 층리면 : N37-49W/24-38SW터널갱구부 방향 : N42W/30SW

• 산성/염기성 맥암류의 빈번한 관입 : 화강암 관입 영향

• 소단층 및 파쇄대, 풍화대 발달 : 남북방향 단층대

• 퇴적암류와 맥암류 경계부 : 단층각력, 단층점토 발달

터널시공사례

이암류의 풍화(Fissility)

시공초기

터널시공사례

터널굴착

터널시공사례

터널입구 우측사면

터널시공사례

터널입구 우측사면

터널시공사례

터널입구우측사면

절취사면 예비답사 기록지

정밀지질구조조사 기록지

막장면 단층파쇄대

터널시공사례

도로시공사례

퇴적암지역에서의 대규모 단층

막장면 단층파쇄대

터널시공사례

막장면 단층파쇄대

터널시공사례

막장붕락터널시공사례

막장지보 파괴터널시공사례

막장보강터널시공사례

결과분석

• 터널 시점부의 기확인 단층 무시

- 사면 굴착방향과 관계된 퇴적암류 방향성 간과

- 광역지질구조상 대규모 단층대 인접 조건 간과

- 과발파에 의한 지반 이완

사면붕괴

터널시공사례

터널지보

459.8 515.3 527.3 567.8 632.3 783.3 계 511.1 549.5 600.2 678.2 712.7 729.2 764 783.5 계

D-5 D -4 D -4,5 D -3 D -3 D -5 D -4 D -3 D -3 D -3 D -3,4 D -4 D -5 D -5

D -5 D -4 D -4,5 D -4 D -4 D -4 D -4 D -4 D -4 D -4 D -4 D -4 D -5 D -5

5m3

10m3

18m3

12m3

15m3

30m3

지보구간 9 12 23.9 12 16.5 21.6 8.4 25.2 10.5 13.5 10.5 9 11.4 28.4

S /R

(간격/본)

F /P (본) - 213 197 98 107 - 615 139 410 52 153 52 94 174 430 1504

R /B (본) - - - - - 58 58 - - - - - - 15 15 30

A dditio nal suppo rt in N aw o n Tunnel

구 분 상 행 선 하 행 선

- -

S ta . 12 +

설계 pa tte rn

시공 pa tte rn

낙반규모

82본1.2m /21 - - -추가지보

- 0.6m /19 0.8m /35- 1.2m /18 43본 1.2m /70.6m /15 1.2m /10

터널지보

440 480 580 620 660 820 860

20 60 160 200 240 400 420

D -6 D -5 D -6

S /R

F /P

R /B

D -6 D -6

S /R

F /P

R /B

Table 2. S uppo rt patterns in N aw o n Tunnel

S ta. 12K +460 500 520 540 560 600 640 680 700 720 740 760 780 800

40 80 100 120 140 180 220 260 280 300 320 340

상행시공패턴

D -5 D -4

360 380

상행설계패턴

D -6 D -4

D -5 D -6D -3 D -4

추가보강

하행설계패턴

D -6 D -5 D -4 D-3 D -5 D -6

하행시공패턴

D -5 D -4 D -5 D -4

추가보강

D-1 : 지보패턴 : 낙반지점

- S /R : steel rib

- F/P : forepoling

- R /B : rock bolt

터널시공사례

결과분석

• 하행선 Sta.12+740～810(연장 약 70m)

- 극심한 단층파쇄대 직면

- 500m3, 1000m3의 천반부 낙반 발생

- 단층방향이 N27E/76SE 로서 양산단층계와 일치

- 암판정에 의한 패턴 조정(D-4에서 D-5) 13m 이후 낙반

- 강지보 간격조정(1.2m-0.6m)

- 천반부 포아폴링(174본) 및 록볼트(15본) 추가 설치 후 진행

- 11m 구간에 대한 추가지보재 설치 후 12m 이후 다시 낙반

- 이후 28.4m에 걸쳐 강지보 간격조정(0.8m)

- 포아폴링(430본), 록볼트(15본) 추가 설치 후 극복

터널붕락

터널시공사례

터널시공사례

결과분석터널붕락

• 총 12회의 추가지보재 설치구간 중

- 5개소는 낙반발생 이후 시행

- 1개소는 추가지보재 설치구간에서 낙반발생

- 결국 낙반사고 자체를 사전에 예방하는데 역부족

• 막장관리

- 현장 지질조사 미흡

- 지질공학 전문가에 의한 굴착막장의 지속적 관리 불이행

- 지반조건의 변화에 효과적인 대응력 부재

- 성급한 지보재 경감으로 인한 낙반 초래

터널시공사례

결과분석

터널붕락

• 계측관리

- 10m 간격의 일상계측(내공변위 및 천단침하) 시행

- 계측에 의한 낙반 예지 효과 전무

- 발파현장에서 막장 근접 계측기 설치의 한계

- 대표단면 계측기의 설치지점 변경 불가

- 부적절한 설치 관리

- 기본적 일상계측인 굴착막장 Face Mapping이 효과적

터널시공사례

터널 입구부

막장막장 관찰도관찰도 작성작성1단계:상반굴착에 따른막장관찰도 1차작성

2단계: 확폭 및중반 굴착에따른 막장관찰도갱신

3단계: 분할 굴착완료에 따른막장관찰도 완성

정밀지질구조조사 기록지

갱도 종단 스켓치 – 삼보광산(고철2-1공구)

Face Mapping 사례

반복적인 slide show

시공시공 중중 터널터널 지질지질 전개도전개도 작성작성 원칙원칙

1. 1회의 굴진장 단위의 막장지질조사터널 막장 관찰도(필요시 벽면관찰도)를 작성

1. 분할 굴착 시 굴착 단계별 지질정보가 서로 연계/갱신가능하도록 작성

1. 막장단위의 지질정보를 특정 평면 또는 종단면상에 지속적으로 구성함연속적 터널 내부 지질전개도 작성

1. 지질전개도와 종, 평면도를 조합터널 지질상태에 대한 종합적 분석 수행

1. 막장전방 및 인접구간 지질예측