2008 년 2 월 한국터널공학회 이사 ( 주 ) 에스코아이에스티 대표이사 / 황 제 돈

1. 2008년 2월한국터널공학회 이사(주)에스코아이에스티 대표이사 / 황 제 돈 건설교통부 2007 터널설계기준 개정

2. 순 서 1. 기준개정 추진배경 및 개요 2. 진행경과 및 향후 추진일정 3. 집필업무 추진체계 및 구성 4. 각계 의견 수렴 5. 개정 중점 방향 6. 주요 개정 내용

3. 기준개정 추진배경 및 개요 • 추진배경 • 1999년 기준 개정 후 8년 경과 국내 터널기술 발전내용의 반영 필요 및 신규 제∙개정된 각종 관련 기준, 지침 등과의 상충문제 해결 • 다양한 시공방법과 신재료의 도입과 관련장비의 개발 등 신기술 내용 반영 필요 • 각종 민원, 감사원 지적사항 등 최근 현안 문제에 대한 대처 필요

4. 기준개정 추진배경 및 개요 • 개 요 • 사 업 명 : 터널설계기준 개정연구용역 • 연 구 비 : 일억원 (\100,000,000) (단, 국고보조금 \ 50,000,000) • 연구기간 : ’06. 5 ~ ’07. 12 (19개월)

5. 진행경과 • 2006. 5.15 : 국고 보조 지원 결정 • 2006. 6.21 : 건교부 착수보고 • 2006. 6.29 : 연구집필진 및자문위원회 조직 • 2006. 9.26 : 1차 자문회의 및 Workshop • 2006.12.22 : 개정초안 1차 취합 및 Review회의(3회 실시) • 2006. 1.19 : 개정초안 2차 취합 및 자체축소심의(4회 실시) • 2007. 2. 1 : 2차 자문회의 및 연구집필진 2차 Workshop • 2007. 3.14 : 건교부 실무 위원회 검토 • 2007. 3.19~4. 9 : 관련기관 의견수렴 • 2007. 4.11 : 최종 자문회의 • 2007. 4.30 : 건교부 평가심의회 • 2007. 5. 1~ 7.31 : 평가심의 의견 및 감사원 의견 반영 • 2007. 8. 1~10. 8 : 중앙건설기술심의위원회 심의 준비 • 2007.10. 9 : 중앙건설기술심의위원회 개최 • 2007. 12 : 심의의견반영 및 기준서 발간

6. 집필업무 추진 체계 및 구성

7. 집필진 구성 • 총 37인:업계 20인 학교, 연구소 및 공기업:17인 지보재/방재분야 집필진 보강

8. 각계 의견 조회 • 의견 조회 기관 및 현장 조사 • 건교부 및 감사원 • 연구기관 (3개기관) 및 공기업 (9개기관) • 건설회사 (9개사) 및 설계사 (16개사) • 국내외 터널 건설 현장 (10개소)

9. 개정 중점 방향 1. 기준체계 확립 2. 설계용어 및 개념 정립 3. 고품질 및 내구성 확보 4. 안전성 제고 5. 환경 친화성 증대 6. 공비 절감 유도 7. 설계 유연성 및 기술 발전도 반영 8. 방재기준의 강화 9. 기계화 시공법 기준 개선

10. 주요개정내용 기준 체계 확립

11. TBM터널 현재 과거 • TBM 제작기술의 발전 • 복합지반에서의 시공 사례 급증 • 암반에서도 안정성확보를 위한 쉴드TBM 적용 암반용/토사용 또는 open TBM/쉴드 TBM의 구분 모호 Open TBM(암반용) 암반용 싱글 쉴드 TBM 복합지반용 쉴드 TBM (Open)TBM과 쉴드 TBM의 통합 필요 (세계적인 추세) 쉴드 TBM(토사용)

12. 1. 기준 체계 확립

13. 1. 기준 체계 확립

14. 주요개정내용 설계 용어 및 개념 정립 14

15. 2. 설계 용어 및 개념 정립

16. 2. 설계 용어 및 개념 정립 16

17. 2. 설계 용어 및 개념 정립

18. 2. 설계 용어 및 개념 정립

19. 주요개정내용 고 품질 및 내구성 확보 19

20. 고강도 숏크리트 1. 고강도 숏크리트의 개발 배경 • 싱글쉘터널(single-shell)터널에서 고강도/고내구성의 영구 숏크리트 적용에 의한 경제적 터널 시공 • (예: 노르웨이의 NMT공법) • 대단면터널에서 숏크리트 타설량 저감에 의한 시공성 향상 목적 • (예: 일본 초고속도로인 제2동명-명신고속도로 대단면 터널) • 불리한 지반조건에서 터널의 안정성 향상 • 숏크리트 내구성 향상에 의한 터널의 내구년한 향상 NATM과 NMT의 비교

21. 고강도 숏크리트 2. 고강도 숏크리트의 적용사례 노르웨이 라에르달 터널 - 세계 최장 도로터널 (재령 28일 강도 40 MPa 이상, NMT공법에 의한 경제적 시공 도모) 일본 대단면 터널 적용 단면(예) (재령 28일 강도 36 MPa 이상, 타설두께 저감 목적)

22. 고강도 숏크리트 3. 고강도 숏크리트의 주요 배합기술 • 굵은 골재 최대 치수: 10 mm 이하(시공성 향상과 리바운드 저감 목적) • 조기강도 향상과 장기강도 저하를 최소화할 수 있는 친환경 급결제의 적용 • - 알칼리프리계 급결제(액상): Base concrete대비 장기강도 저하 최소화 및 인체에 무해 • - 시멘트광물계 급결제(분말): 조기강도 및 장기강도 증진 (분말형인 관계로 시공시 유의 필요) • 장기강도 및 내구성 향상을 위한 미분말 혼화재 의 적용 • - 유럽, 미국 등: 고강도 숏크리트에 실리카 흄(silica fume)의 적용 필수 • - 국내: 적용 사례 전무 (실리카 흄의 생산에 전력이 많이 소요되어 전량 수입에 의존) • - 기타 미분말 혼화재: 플라이애쉬(fly ash) 등→ 조기강도 발현 지연 → 숏크리트에 적용 불가 • - 건설교통부 CTRM사업 “IT 및 신소재를 활용한 급속 안정화 터널시공기술 개발”연구단 • : 저렴한 국산 메타카올린(metakaolin)에 의한 실리카 흄 대체 및 조기/장기강도 향상 가능 • 물/시멘트비저감(강도 및 내구성 향상)을 위한 고성능감수제(super-plasticizer)의 적용 필수 • - 예: 폴리카르본산계 고성능감수제(우수한 W/C 저감효과 및 유동성 확보 가능)

23. 고강도 숏크리트 4. 고강도 숏크리트의 배합기술의 발전동향 (유럽)

24. 3. 고 품질 및 내구성 확보

25. 3. 고 품질 및 내구성 확보

26. 3. 고 품질 및 내구성 확보 26

27. 3. 고 품질 및 내구성 확보 27

28. 3. 고 품질 및 내구성 확보 28

29. 3. 고 품질 및 내구성 확보 29

30. 3. 고 품질 및 내구성 확보

31. 3. 고 품질 및 내구성 확보

32. 3. 고 품질 및 내구성 확보

33. 주요개정내용 안전성 제고 33

34.   강 여수로 터널 붕락사례 (2007) 단층대(흑연) 엽리가 발달한 편암 붕락 현황 • 굴착종료 1년 경과후 숏크리트 파괴와 대규모 낙반 발생 (지표함몰) 지표함몰부 붕괴 주요 영향인자 • 붕괴후 파악된 대규명 충상단층 및 2개의 고각단층(F9,F10) • 기반암인 운모편암은 풍화에 약하며 큰 변형을 수반하지 않고도 절리간 결합력 이 약화 되는 특성 • 낙반 2개월전 900mm/월 정도의 집중호우 발생 • 지하수 유입으로 인한 이완대 및 단층 가우지 침식 현상 및 지반강도 저하 OO강 여수로 하부 1터널 붕락구간(갱내) 하부 1터널 상부 지표 함몰부 전경 붕락구간의 시공당시 막장상태 붕락구간 주요 단층대 분포

35. D-1, 2터널 붕락(지표함몰) 사례 (2007) 지반 특성 • 단층이 발달된 편마암 사면 (암질 IV 등급) • 단층이 지각운동 및 지하수에 의해 상당히 풍화가 진행된 상태 • 상부 두터운 단층파쇄대를 통해 유로형성 및 침식 추정 D-1, 2터널 갱구부 (굴착 및 갱구보강전 전경) D-1, 2 터널 갱구부 시공 완료 (갱구사면 앵커보강) 붕괴 원인 및 메카니즘 • 터널 천단 직상부에서 새롭게 파악된 점토 협재된 두터운 단층 파쇄대 와 집중호우가 주 원인 • 집중호우 => 파쇄대 전단저항력 약화및 파쇄대 유로형성 (토사침식 )=> 시간의존적 사하중 증가 => 지보재 파괴 및 지반함몰 D-1, 2터널 갱구부 동시 함몰 (관통후 8개월 경과 후)

36. M-1, 2 터널 붕락 및 보강사례 (2007) 사고 현황 • M-1터널: 숏크리트 타설 완료후 내공변위 100mm이상 까지 진행 => 진행성 숏크리트 균열 발생 => 임시보강작업 준비중 붕괴 • M-2터널: 내공변위 100mm 발생 =>측벽보강 => 추가변위 100mm발생 및 강지보재 이탈(붕락) • 터널 관통후 진행성 대형변위 인지 (계측) (2) 대형 숏크리트 균열 발생 현장 파악 및 분석 • 터널 종방향과 교차하는 수직 주향의 대형 단층파쇄대 영향 (양방향 터널에 모두 영향=>대형 사하중 작용 ) • 교훈: (1) 지속적 계측관리 (2) 정확한 원인과 연계된 최적 보강안 마련 및 조속 투입 6m 록볼트 콘크리트 블록 (3) 측벽부 록볼트 추가 타설 및 끝단부 콘크리트 블록 설치 (M-2터널) (4) 보강후 변위진행 지속 및 붕락 발생

37. Y-2터널 운행중 인버트부 융기 (2007) 사고 현황 • 시공완료후, 2년 6개월간 공용중이던 터널이 집중호우직후에 터널 내부 인버트부에 대형 균열과 포장체 들뜸 현상 및 지하수 용출 발생 현장 파악 및 분석 Y-2터널(좌: 제천방향, 우; 태백방향) 인버트 융기 및 지하수 유출 관경 • 본 현장은 석회암 지대로 화학적 풍화 진행으로 대수의 공동 내재(시공중 22개 대형 공동 발견) • 배수관의 정기적 점검과 배수집수구 관찰을 통해 원할한 배수상태 확인필요 • 배수관의 막힘은 터널 구조체에 상당한 국부적 수압으로 작용할 가능성 큼 시공 중 대규모 공동 발견 막힘현상 배수관로

38. 터널 붕괴/붕락 재해 국내,외 적으로 붕괴 사전 예측 및 시공관리 체계 전무 (객관적인 붕괴확률 평가 및 안전 시공관리 체계 절실) 기술발전에도 불구하고 터널 붕괴사고는 지속적으로 발생 (붕괴확률 저감 방안 마련 필요) BR 터널 붕괴(2003년) 터널 붕괴 위험도 지수 정의 및 객관적 지수 산정 체계 마련 → 계측값과 연계한 붕괴 예방개념의 막장관리 가능해짐 • 연간 평균 약 20개소 중대형 • 붕괴 사고 발생 추정 • 터널 붕괴시 복구액: • 약 1000억원/년 • (개소당 평균 50억원) • 인명손실 및 • 막대한 공기 손실 발생 YK터널 기초부 융기(2007년) 터널 붕괴 위험도 지수 현장적용 사례 (00강 여수로 터널 현장, 2007) JH터널(속초) 막장 붕괴(2007년)

39. 시공 중 인버어트 설치 연약단층대 구간의 터널 안정성 확보와 공기단축용 급속시공 (마츠모토 터널, 일본) 연약 단층대의 일부 구간 인버어트 시공 급속시공을 위한 라이닝 병행시공

40. 4. 안전성 제고

41. 4. 안전성 제고

42. 주요개정내용 환경 친화성 증대 42

43. 친환경 터널 건설 상행선 하행선 사회적 배경 환경 문제제기 공사 중단사례 사패산, 천성산 터널 등) • 친환경 터널 건설의 필요성 증대 • - 국민들의 환경에 대한 욕구 증대 • - 권리 의식의 증가로 다수의 민원 발생 • 건설에 대한 각종 기준 강화 • - 친환경 도로건설 지침 (건설교통부,2005) • - 친환경적 철도건설 지침 (철도시설공단, 2007) • - 국책 사업의 사전 환경성 검토 강화 (환경부, 2006) 터널시공시 고정식 전극법을 이용한 지하수의 흐름 특성 영상화 국내터널 발파소음 처리 사례 소음 대책용 터널 방음문 시공예

44. 터널 갱구부 급비탈면 및 비탈면 처리 사례 시공 현황 • 저가 일반입찰 현장 • 절리많고 풍화가 심한 지반 (국부적 단층파쇄대 존재) • 토공량 저감 및 최소 보강안 마련 노력 • 갱구 비탈면 인장균열 발생 및 갱구부 터널내 (70m 내부)터널 막장 붕락 발생 => 공기손실, 공사비 증가 OO터널 갱구부 전경(2007) OO터널 갱구부 비탈면 고찰 및 교훈 인장균열 • 산악터널 공사중 사고가 갱문 및 터널 갱구부(150m 이내)에서50%이상발생 • 탄탄한 갱문 처리 및 비탈면처리는 오히려 공기손실 및 공사비 저감효과 가져옴 OO터널 갱구부 비탈면 인장균열 현황 OO터널 갱문 숏크리트부 인장균열 발생

45. 5. 환경 친화성 증대

46. 5. 환경 친화성 증대 46

47. 5. 환경 친화성 증대

48. 5. 환경 친화성 증대 48

49. 주요개정내용 공비 절감효과 49

50. 상하반 분리 설계 지반조건에 따른 상,하반 분리설계 사례 현장조사 (일본) 쯔쿠미 터널 (국도 도로터널, 일본) 쯔쿠미 터널 (국도 도로터널, 일본) 희고 터널 (국도 도로터널, 일본)