[토질 및 기초 기술사] 138회 1교시 기출문제 8번

 

8. 터널의 붕괴원인(지질, 시공, 환경으로 구분) 

 

Ⅰ. 터널 붕괴의 정의

- 터널 붕괴는 굴착으로 인한 지반의 아칭효과 상실과 지보공의 지지력 부족이 결합하여 발생하는 구조적 파손 현상이며, 붕괴 방지를 위해서는 설계 단계의 지질 조사와 시공 단계의 정밀한 계측 및 막장 관리가 필수적

Ⅱ. 터널 붕괴의 주요 원인별 분류

1) 지질적 요인

• 미고결 지반 및 단층파쇄대: 불량한 암질이나 단층대가 막장에 노출될 경우 자립 시간 부족으로 붕괴 발생
• 지하수 용출: 지하수 유입에 따른 유효응력 감소 및 세굴 현상으로 인한 천단부 함몰
• 이방성 및 절리: 암반 내 절리 방향이 터널 축과 평행하거나 급경사일 때 쐐기 파괴 유발

2) 시공적 요인

• 지보공 시공 시기 지연: 굴착 후 적기(L1 영역)에 숏크리트나 락볼트를 시공하지 않아 과다 변위 발생
• 여굴 및 충전 불량: 과도한 발파로 인한 여굴 부위를 제대로 충전하지 않아 하중 집중 현상 발생
• 막장 관리 미흡: 막장면 보강(천단보강 등) 소홀 및 무리한 막장 전진 굴착

3) 환경적 요인

• 인접 구조물 하중: 터널 상부나 측면에 대형 구조물, 성토 하중이 존재하여 비대칭 토압 발생
• 진동 및 충격: 인접 발파나 장비 진동에 의한 지반 이완 및 지보재 결합력 약화
• 기상 변화: 집중호우로 인한 지하수위 급상승 및 지표수 유입에 따른 상부 지반 하중 증가

Ⅲ. 붕괴 방지를 위한 공학적 대책

1) 설계 시: TSP(Tunnel Seismic Prediction), 선진 시추 등을 통한 전방 지질 예측 강화

2) 시공 시: 막장 관찰(Face Mapping) 철저 및 천단보강(RPP, 강관다단층) 실시

3) 계측 시: 내공변위, 천단침하 계측 데이터의 분석을 통한 일상/정밀 관리 기준 준수

Ⅳ. 기술자적 제언

- 터널 붕괴는 단일 요인보다 지질적 취약점과 시공상 오류가 복합적으로 작용하여 발생한다. 기술사는 특히 막장이 터널 안정의 최전방임을 인식하고, 굴착 전 지하수 처리 계획과 선진 보강 공법을 선제적으로 적용하여 지반의 자립성을 최대한 유지해야 한다. 또한, 붕괴 징후 포착 시 공사를 즉시 중단하고 보강을 실시하는 과감한 판단력이 요구된다.