건설기술연구원, 배수형 실드 터널 공법 개발

콘크리트 세그먼트로 조립된 실드 터널 단면도/제공=한국건설기술연구원

배수 유로를 이용한 세그먼트 구조/제공=건설기술연구원

한국건설기술연구원(이하 건설연)은 터널 외벽에 내부로 유입되는 지하수 배수용 물길(배수유로)을 적용해 공사비를 절감할 수 있는 실드 터널 공법을 개발했다고 25일 밝혔다.

이 공법을 적용하면 터널 벽체 두께를 기존 대비 10~20% 정도 얇게 만들 수 있어 약 10%의 공사비 절감 효과와 더불어 건설재료 사용절감에 의한 탄소 배출 20% 저감 효과를 얻을 수 있다.

실드(Shield) 공법은 회전하는 원통형 실드를 이용해 터널을 굴착하는 공법으로 주로 연약 지반이나 지하수가 있는 지반에서 터널을 만들기 위해 사용된다. 발파를 이용해 굴착하는 NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법보다 주변 환경에 미치는 영향이 적고, 기존 매립물이나 구조물을 회피하여 터널을 만들 수 있다.

이에 최근 지하철, 상하수도, 전력설비 등 지하 매설물이 많은 도심지 공사 때 실드 공법에 대한 수요가 높아지고 있다. 반면 실드 공법은 공사비가 많이 드는 단점이 있어 건설연에서 이를 개선한 배수형 실드 터널 공법을 개발했다.

기존 실드 터널은 비배수형으로서 터널 외측 지하수의 압력을 고려해 터널 벽체를 두껍게 축조해야 했으나 배수형은 터널 외측에서 가해지는 수압을 경감함으로써 벽체 두께를 축소, 공사비를 절감할 수 있었다.

이를 위해 터널 벽체를 조립하는 콘크리트 세그먼트(터널 벽면의 토사와 암반을 지지해주는 블록)의 접합면에 반경 1.0cm의 배수 유로(접합시 직경 2cm)를 만들어 인위적인 지하수 배수로를 형성했다. 터널 외측에서 유입된 지하수는 세그먼트 접합면에 형성된 배수 유로를 통해 중력방향으로 신속하게 배수돼 터널에 작용하는 수압을 경감시킨다.

건설연 관계자는 “실드 터널은 비배수형이라는 통념을 뒤집고 배수형 공법을 개발했다”며 “도심지 공사에 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.