[토질 및 기초 기술사] 134회 1교시 기출문제 10번

10. 터널 굴착 시 테일보이드(Tail void)

 

Ⅰ. 테일보이드(Tail Void)의 개요

- 테일보이드란 TBM 터널에서 세그먼트가 조립된 직후, 세그먼트 외면과 굴착면 사이에 발생하는 환형 공극을 의미하며, 세그먼트 외주와 커터헤드 직경 차이로 인해 구조적으로 발생하며, 적절한 충진이 이루어지지 않을 경우 지반침하·누수 등의 주요 원인이 됨

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Ⅱ. 테일보이드 모식도

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Ⅲ. 테일보이드의 특징 및 영향

1) 테일보이드의 주요 특징

① 세그먼트 조립 시 필연적으로 형성되는 환형(Annular) 공극

② 굴착 직경과 세그먼트 외경 차이: 통상 5~12 cm 범위

③ 충진재(Backfill grout)로 즉시 채움 필요

④ 충진 지연 시 지반공극 압밀 → 지반침하·세그먼트 변형 유발

2) 테일보이드가 미치는 영향

① 지반침하

• 충진 불완전 시 상부지반에서 하향변위 발생
• 도심지 터널에서 도로·건물 침하 위험 증가

② 세그먼트 구조성능 저하

• 지반 지지력 불균형 → 세그먼트 편심하중 증가
• 수압·토압 작용 시 균열·파손 가능성

③ 누수 및 장기거동 문제

• 충진재 부족부 → 지하수 유입 통로 형성
• 장기적으로 조인트 누수 위험 증가

④ 공사 품질 저하

• Backfill grout 재료분리, 미충진 영역 발생
• TBM 추진력 증가·마찰력 증가 등의 부작용

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Ⅳ. 테일보이드 충진 관련 설계·시공 고려사항

1) 설계 단계 고려사항

① 굴착 직경–세그먼트 외경 최적화

② 지반조건별 Backfill grout 배합설계(1·2액형)

③ 테일 실(Tail seal) 구성 및 그리스 주입량 설계

④ 계측계 설치: 지표침하계·내부변위계·압력계 등

2) 시공 단계 주요 관리

① 즉시충진(Immediate grouting) 원칙 준수 : TBM 추진 완료 직후 1·2액형 그라우트 주입

② Grout 주입압 관리

• 과소압 → 미충진
• 과다압 → 세그먼트 부상
• 일반적으로 지반 수압 + α 유지

③ 주입량 관리

• 설계값 이상 충진 여부 실시간 체크
• 미충진부 발생 시 보충주입 실시

④ 테일 실 유지관리

• 그리스 부족 시 지반 유실·누수 발생
• 마모 시 즉시 교체

3) 지반침하 방지를 위한 대책

① 지표면·지중 변위 모니터링

② 굴진 속도·추진압 조절

③ Grout 재료 안정성 확인(점도·Setting time)

④ 필요 시 지반개량(그라우팅·동결공법) 적용

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Ⅴ. 기술자적 제언 및 결론

1) 테일보이드는 TBM 터널에서 침하·누수·세그먼트 변형 등 주요 문제를 유발하는 핵심 요인이다. 설계 단계에서 굴착–세그먼트 직경 최적 설계를 수행하고, 시공 단계에서는 즉시 충진·충분 충진·균등 충진을 철저히 준수해야 한다.

2) 기술자는 지반조건 변화와 주입압·변위 계측자료를 기반으로 실시간 대응하며, 테일보이드 관리를 통해 도심지 터널의 안정성과 장기내구성을 확보하는 기술적 책임을 다해야 한다.