인제터널 수직갱 시공사례(국내도로터널 최대심도 수직갱)

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(1)기술기사  | 한국지반공학회지 | Vol.29, No.11 | pp.27~34. 인제터널 수직갱 시공사례 (국내도로터널 최대심도 수직갱). 최기배. 이재복. 정철호. 장승규. 한국도로공사 홍천양양건설사업단 단장 ([email protected]). 한국도로공사 홍천양양건설사업단 공사관리 2팀장. 한국도로공사 동홍천~양양 14공구 책임감독. (주)대우건설 동홍천~양양 14공구 현장소장. 1. 서 론. 설악권, 동해안권 지역의 교통수요 담당과 국토 균형 발전을 도모하고 통일시대에 대비한 최첨단 고속도로. 고속국도 제60호선 춘천~양양간(동홍천~양양간). 를 완성하기 위한 건설공사로 추진하고 있다.. 건설공사는 영동고속도로의 효율성을 증대하고 수도. 서울~동홍천구간(77.79km)은 2009년 7월에 기 개. 권과 동해안을 최단거리로 연결함으로써 연도개발 촉. 통되었고 현재 동홍천~양양구간(71.7km)은 2015년. 진 및 효율적 물류지원 체계를 확립하여 강원북부 및. 12월 완공목표로 공사중에 있다. 서울~동홍천구간에. 그림 1. 인제터널 위치도. 2013. 11 Vol.29, No.11 • 27.

(2) 기술기사  | 한국지반공학회지 | Vol.29, No.11 | pp.27~34. 이어 동홍천~양양구간까지 개통된다면 서울에서 양. 표 1. 수직갱 현황표. 양까지의 소요시간을 현재 3시간30분에서 1시간30분. 구분. 수직갱#1. 으로 대폭 단축시킬 수 있다.. 높이. 212m. 307m. 지표~환기소 접속부 : 경암. 지표~5m : 풍화토 5m~11m : 풍화암 11m~환기소접속부 : 연암,경암. 이와 같은 건설효과를 얻기 위한 중추적 역할을 담 당할 동홍천~양양14공구의 인제터널(연장 10.965km, 국내최장대 도로터널, 세계11번째 장대 도로터널)의 수직갱 굴착 시공에 대해서 소개하고자 한다.. 2. 수직갱 굴착 공법 2.1 수직갱 공사개요. 지질상태. 수직갱#2. 굴착직경. 9.6m. 굴착공법. R.B.M공법 + NATM확대굴착. 2.2 R.B.M공법 소개 R.B.M(Raise Boring Machine)공법은 상부 및 하 부에 작업공간을 확보할 수 있는 경우에 사용되는 상. 그림 2, 3, 표 1과 같다.. 향식 굴착방법으로 국내에서는 1980년부터 광산에서. 그림 2. 수직갱 위치도. 수직갱#2 보강도. 수직갱 및 지하환기소 개념도 그림 3. 수직갱 설계 현황. 28 • 地盤.

(3) 인제터널 수직갱 시공사례(국내도로터널 최대심도 수직갱). 장비도입과 함께 사용하기 시작하여 약 5년 전 부터는 건설분야에서도 이용률이 증가하고 있는 추세이며 다 음과 같은 특징이 있다. ① 여굴량이 최소화 ② 버력 사이즈가 적어 버력처리 장비가 소형으로도 가능 ③ 용출수 발생 시에도 작업 가능. 그림 4. 승갱굴착기(Derrick). ④ 기계굴착으로 수직구내 인원 투입이 없어 안정성 확보 용이. (Rod)교체, 연장작업을 처리하는 장비이며, 다음과 같. ⑤ 기계굴착으로 환기장비 불필요. 이 구성되어 있다.. ⑥ 저소음, 저진동으로 민원발생 최소화 및 높은 안 정성 확보. ①C olumns & Hydraulic cylinder (칼럼 & 하이드 로릭 실린더) 승 갱굴착기의 상승과 하강작업을 제어. 실린더의. 나. R.B.M 구성. 경우 유도공 굴착 시 Tri-con Bit의 가압과 리밍. 상부 및 하부에 작업공간을 확보할 수 있는 경우에. 굴 착 시에는 실린더를 상승시켜 리머헤드의 가압. 사용되는 상향식 굴착방법으로, 굴착하고자 하는 수 직구 상부에는 기계실(Machine Room), 하부에는 리. 작업을 수행한다. ② Main Drive motor (메인드라이브모터). 밍룸(Reaming Room)을 조성한 후, 상부 기계실에. Tri-con Bit 및 리머헤드의 천공작업(회전)을 수. R.B.M장비를 안착시켜 소구경(Φ311mm)의 Tri-. 행한다.. con Bit로 상부에서 하부로 굴착하면서 드릴 파이프. ③ Drivehead & Gearbox (드라이브 헤드 & 기어. Rod를 교체 연결하여 소구경 유도공을 관통시킨 후. 박스). 상부로 리머 헤드(Reamer Head)를 끌어올리면서 회. Bit, Rod의 교체 및 연장 시 연결될 Bit & Rod의. 전. 압쇄에 의해 수직구를 대구경(Φ2.4m∼3.05m)으. 고정 혹은 조임과 풀림을 제어한다.. 로 확공하여 나가는 공법이다.. ④ Pipeloader (파이프 로더) Rod의 운반 및 교체, 연결 시 고정 작업을 수행한다.. 1) Derrick(승갱굴착기) Derrick(승갱굴착기)은 R.B.M(Raise Boring Machine)공법의 주요한 작업인 천공과 드릴파이프. Drive Pack. Thrust Pack. 2) Drive Pack 승갱굴착기(Derrick)의 전기모터 및 전기,전자의 동. Cooling Pack. Machine Room. 그림 5. R.B.M 장비 구성. 2013. 11 Vol.29, No.11 • 29.

(4) 기술기사  | 한국지반공학회지 | Vol.29, No.11 | pp.27~34. 다. R.B.M 굴착작업 및 순서 1) 장비셋팅 및 작업준비 R.B.M 장비를 설치하기 위해 수직구 상부의 부지를 기반암까지 굴착, 정리 후 R.B.M 장비의 기초부(샤프 트 칼라)를 타설해 R.B.M 장비와 기반암과의 안정성을 확보한 후 승갱굴착기(Derrick)와 주변 장비(Drive Pack, Thrust Pack, Cooling Pack)을 설치 후 Machine Room을 설치한다. 2) 유도공 천공. 그림 6. 수직갱굴착(R.B.M) 작업장 배치도. 자리잡기를 끝낸 후 굴착부 암질 상태에 맞추어 본. 력공급, 제어를 담당하여 작업을 수행한다.. 격적인 굴착에 들어간다. 굴착 심도 증가에 따라 드릴. 3) Thrust Pack. 파이프(1.52m)를 승갱굴착기에 설치된 파이프 로더를. 승갱굴착기(Derrick)의 실린더 및 파이프로더 등 유. 이용하여 연장 설치하여 굴착한다.. 압과 관련하여 동력공급 및 제어를 담당하여 작업을. 3) 리머헤드(Reamer Head) 조립 및 설치. 수행한다.. 하부의 리밍룸까지 유도공이 관통되기 전 리머헤드. 4) Cooling Pack(냉각유닛). 를 우선 조립하여 관통되는 시점에 맞추어 설치준비를. 승갱굴착기(Derrick)의 작업시 발생하는 열을 식혀. 해둔 후 유도공 관통 후 리머헤드 현장설치조립 키트. 주는 장치이다.. 를 이용하여 리머헤드를 설치하여 리밍(Reaming) 작. 5) Machine Room(제어장치). 업을 준비한다.. R.B.M(Raise Boring Machine)의 작동제어 및 작. 4) 리머헤드 자리잡기. 업상태 측정 모니터링을 담당하는 장비로 휴대이동 및. 본격적인 굴착에 들어가기전 유도공 자리잡기와 마. 간이 설치도 가능하나 지속 작업인 경우 Room을 꾸며. 찬가지로 리머헤드로 굴착부 상부의 저속굴착(약3~4. 작업한다.. 일) 자리잡기 작업을 시행한다.. 그림 7. 수직갱 굴착(R.B.M) 개요도. 30 • 地盤.

(5) 인제터널 수직갱 시공사례(국내도로터널 최대심도 수직갱). . . 터파기 및 기초 설치. R.B.M 장비 설치. 리머헤드설치 및 굴착.  리밍 굴착. 굴착 완료 그림 8. 수직갱 굴착(R.B.M) 시공 순서도. 5) 리밍(Reaming)굴착. - Safety Winch / Mancage Winch. 상부에서 연장 설치 되어온 파이프로드를 제거하며. - Sheave & Sheave Base. 굴착(굴상)작업을 시행하여 굴착을 완료한다.. - Control Panel - 과상승 방지장치. 2.3 NATM 확대굴착 소개. - Load Cell - 작업원 이송 Mancage. R.B.M(Raise Boring Machine) Pilot갱 굴착이 끝. ③확 대굴착 작업장비 : Working Platform. 나면 상부에서 Open Cut으로 굴착 후 수직갱 보강구. (2Type). 조물인 Ring Wall을 시공하고 되메우기 작업을 한다.. - Drill Platform. 확대굴착에 필요한 겐트리크레인 및 천공대차(Drill. - Bucket Platform. Platform), 버력처리대차(Bucket Platform)를 조립. ④ 확대굴착 보강장비 : S/C 타설 장비. 설치하여 굴착과 보강을 반복하면서 상부에서 하부로. - Aliva280. 진행하게 된다.. - Water Tank - Compressor. 가. 확대굴착의 구성 ① Ring Wall. 나. 확대굴착 작업선 및 배관의 구성. ② Gantry Crane. ① Working Platform 운영 및 조명시설 전선. - Hoist Winch. -천 공 및 버럭처리 Platform의 동력 및 수직구. 2013. 11 Vol.29, No.11 • 31.

(6) 기술기사  | 한국지반공학회지 | Vol.29, No.11 | pp.27~34. 조명, 작업 등의 운영을 위한 전선 ② 물공급 배관. ④ Control Panel : Gantry Crane에 설치된 작업 윈치 및 Working Platform 원격조정 장치의 제. -천 공시에 원활한 굴착을 위해 굴착기에 물을 공. 어를 담당하는 장치로 윈치의 이상유무를 체크하. 급하며, 건식숏크리트 타설시 가수를 위한 배관. 여 윈치 작동을 강제 중지시키거나 전원을 차단. ③ 압축공기 배관. 하여 사고를 방지하게 된다.. - 천공시에 원활한 굴착을 위해 굴착기에 고압공. 라. 확대굴착 작업 전 준비작업. 기를 공급 ④ S/C이송 배관. Pilot공 굴착을 끝내고 R.B.M장비를 철수 시킨 후. - S/C타설 시 지상 간이B/P장에 배합된 S/C를 Aliva를 통해 타설면까지 이송시켜주는 배관. 의 확대굴착 준비작업은 다음과 같다. ① Open Cut - Ring Wall을 시공하기 위해 터파기 실시하며 안정적인 기반암층까지 노출시켜 기초. 다. 확대굴착 장비의 안전장치 확대굴착 장비에는 안전을 위한 장치를 부착하여 안. 자리를 안정적으로 만든다. ② Ring Wall 시공 - Ring Wall을 시공한다. Con'c 타설, 양생 및 되메우기 시공. 전사고에 대비하고 있다. ①W orking Platform 과상승 방지장치 : Working Platform의 과상승을 방지하는 장치로 Gantry. ③ Steel Structure (Gantry Crane) 설치 및 Working Platform 설치. Crane과 Working Platform의 충돌을 방지한다.. 확대굴착작업을 위한 주요구조물인 Gantry Crane. ②W orking Platform 안전지지대 : Working. 과 Working Platform을 설치하여 시험 운영한. Platform의 주요공정인 발파천공, 버력투하 작업. 후 확대굴착 (상부 → 하부). 시 Platform의 흔들림 방지 및 위치 고정에 사용 되며 Platform 상부데크에 설치되어 운영한다.. 마. 확대굴착 작업. ③ Load Cell : Working Platform에 실리게 되는. 확대굴착은 굴착전용으로 제작된 Gantry Crane &. 자재 및 인원의 중량을 확인하여 과하중 작용 시. Working Platform의 24시간 cycle 순환 작업으로. 장비를 작동을 정지시키는 역할을 한다.. 2개조(1개조 : 6명) 주/야간으로 나누어 진행된다.. 그림 9. Gantry Crane & Working Platform (Steel Structure). 32 • 地盤.

(7) 인제터널 수직갱 시공사례(국내도로터널 최대심도 수직갱). .  터파기. Ring Wall 타설. Gantry Crane 설치. . .  장약. 천공. 천공대차 설치. . .  발파 및 버력처리. 락볼트 시공. 숏크리트 타설. 그림 10. 수직갱 NATM 확대굴착 시공 순서도. Open Cut. Ring Wall 설치. Gantry Crane 설치. 확대굴착 및 보강. 그림 11. NATM 확대굴착 시공개요도. 2013. 11 Vol.29, No.11 • 33.

(8) 기술기사  | 한국지반공학회지 | Vol.29, No.11 | pp.27~34. 표 2. 수직갱 시공현황표 구분 수직갱#1. 수직갱#2. 연장. 공사기간. 현 공사추진 상태. 유도공 굴착. 212m. 26일. 굴착 완료. 리밍 굴착. 212m. 29일 예상. 굴착 준비중. NATM 확대굴착. 212m. 90일 예상. -. 유도공 굴착. 307m. 22일. 굴착 완료. 리밍 굴착. 307m. 25일. 굴착 완료. NATM 확대굴착. 307m. 120일 예상. 굴착 중. 비고. 2.4 수직갱 굴착현황 당 현장에서는 2013년 2월부터 수직갱 시공을 준비 하여 현재까지(표 2. 참조) 공사가 진행중에 있다. 수직갱#1은 R.B.M 공법을 이용한 유도공 굴착 후 리밍 굴착 중이며 수직갱#2에서는 R.B.M공법을 이용 한 Pilot굴착 종료 후 NATM 확대굴착이 시작하였다. R.B.M 굴착시 암질에 따라 굴착속도의 차이가 컸으며 계측, 소음 등 각종 자료를 수집하며 시공 중에 있다.. 3. 결 론 그림 12. 수직갱 굴착(R.B.M) Cycle도. 인제터널은 국내 1위, 세계 11위의 초장대 도로터널 로 계획되어 여러가지 어려움이 있었지만 풍부한 장대 터널 시공경험과 기술력으로 잘 극복하여 본선 굴착을 이상없이 완료하였으며, 현재 대심도 수직갱 굴착이 진행 중에 있다. 굴착공법으로 여러 가지 조건을 검토 한 결과 R.B.M+NATM(확대굴착)이 최적의 조합으로 선정되었다. 인제터널이 준공될 경우 하늘이 내린 백 두대간의 숨길을 통과함으로서 자연경관의 보존 및 통 행시간 단축으로 탄소절감에 큰 공헌을 하면서 친환경 생태고속도로 건설의 발판을 마련하고 있으며 영동지 역의 접근성 향상으로 관광산업 및 지역경제의 활성화 와 더불어 2018년 평창 동계올림픽의 성공적 유치에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 그림 13. 수직갱 NATM 확대굴착 Cycle도. 34 • 地盤.

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