[토질 및 기초 기술사] 136회 1교시 기출문제 5번

5. 병설터널의 상호 근접도

 

Ⅰ. 병설터널의 상호 근접도 정의

- 두 개의 터널이 나란히 배치될 때, 굴착으로 인한 응력권이 서로 중첩되어 간섭을 일으키는 상태를 의미하며 상호 근접도는 중간 기둥의 안정성과 직결되며, 이격거리에 따라 지보 패턴 및 보강 공법이 결정된다

Ⅱ. 이격거리에 따른 간섭 특성 (상호 근접도 분류)

1) 대이격 터널 (L > 2D): 상호 간섭이 거의 없음. 단독 터널로 해석 가능

2) 근접 터널 (0.5D < L < 2D): 응력권 중첩 시작. 필러 부위에 응력 집중 발생

3) 초근접 터널 (L < 0.5D): 강력한 상호 간섭. 필러의 전단 파괴 위험이 매우 높으며 특수 보강 필수

(L: 이격거리, D: 터널 직경)

Ⅲ. 근접 시 발생하는 공학적 문제점

1) 필러의 응력 집중: 좌·우 터널 하중이 중앙 필러에 집중되어 암반 파쇄 및 압축 파괴 유발

2) 지보재 응력 증가: 필러 측 숏크리트 및 록볼트에 과다한 휨모멘트 발생

3) 선행 터널 영향: 후행 터널 굴착 시 선행 터널의 라이닝에 추가 변위 및 균열 유발

Ⅳ. 설계 및 시공 시 대책 (안정성 확보 방안)

1) 지반 보강: 필러 내부에 록볼트 설치 또는 그라우팅을 통한 강성 증대

2) 굴착 순서 조절: 좌·우 막장 이격거리(D 이상)를 확보하여 응력 전이의 간섭 최소화

3) 지보 강화: 필러 측 지보 패턴 격상, 강지보재 간격 축소 및 인버트 조기 폐합

4) 수치해석 및 계측: 3차원 수치해석을 통한 거동 예측과 필러 내 하중계 및 변위계 설치를 통한 실시간 모니터링

Ⅴ. 기술자적 제언

- 병설터널 설계 시 경제성과 안정성 사이의 최적점을 찾는 것이 중요하다. 특히 초근접 구간은 하나의 대단면 터널로 간주하는 보수적 접근이 필요하며, 필러의 구속력을 높이는 보강 기술 적용이 기술사의 핵심 역량이다