[정보]개착식과 터널식이란?

[한우진]

지하철 구조물을 만드는 방법은 개착식과 터널식의 두가지 방법이 있습니다.

개착식이란 위에서 땅을 판 후, 지하 구조물을 설치한 뒤, 다시 흙을 덮는 방식이고

터널식이란, 지하에서 계속 파들어가는 방식입니다.

따라서 위에서 흙을 파낼 수 없는 하저터널이나, 산 속의 터널(예: 경부고속선 금정터널) 같은 것은 터널식을 사용합니다.

또한 개착식을 사용할 경우, 상부 도로가 너무 혼잡해지거나 안전이 걱정될 경우에도 터널식을 사용합니다.

신분당선이 강남에서 광화문으로 연장된다면,

한강 하부로 하저터널을 터널식으로 만들 것이고, 남산 통과하는 터널도 터널식 공법으로 만들겠지요.

실제 분당선(선릉-왕십리) 한강하저터널 구간도 TBM-실드 터널식 공법으로 만들어졌습니다.

아울러 개착식으로 만든 구간은 나중에 다시 파내어 역을 추가한다든가 하는 공사를 하기 쉽지만  (예: 분당선 이매역)

터널식은 그렇지 못합니다.

이해가 쉽도록 아래에 서울시 도시기반시설본부에서 설명한 자료를 올려보았습니다.

 http://smih.seoul.go.kr/construction/construction01_02.php

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개착공법

토류벽식 개착
  개 요
    - 지하에 구조물을 축조하는 대표적인 공법
    - 굴착에 필요한 범위만큼 흙막이 말뚝(H-Pile)을 타입(필요시 지반보강 또는 지중연속벽 설치)
    - 공사중 노면 교통을 유지하기 위해 복공판으로 복공
    - 지하매설물 보호 및 흙막이를 하면서 굴착
    - 지하에 구조물을 만든 후 노면을 복구하는 공법

  공법 특징
    - 우리나라 지하철공사에 가장 많이 사용되어 왔음
    - 굴착심도 15~20m 범위에서 가장 경제적인 공법

시공순서도

줄파기 및 천공,항타	노면복공, 지장물보호	굴착 및 가설재 설치
구조물 시공 및 방수	되메우기, 가설재철거	포장복구

  시공 사진

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터널공법

NATM 공법(New Austrain Tunneling Method)
  개 요
    - NATM은 암반이나 토질역학적 원리를 바탕으로 하여 터널굴착시 Shotcrete, Wire Mesh, Rock Bolt 등을
     구성된 지보재를 사용하여 변위를 허용하되, 지반계측을 실시하여 이 변위가 지반의 강도를 상실하지 않는
     상태에서 지반과 지보재가 평형을 이루도록 관리하는 터널 설계 시공·개념입니다.

  공법 특징
    - 지반자체가 터널의 주지보재이다.(Arching Effect에 의해서)
    - Shotcrete, Rock Bolt, Steel Rib 등은 지반이 주지보재가 되도록 보조하는 수단
    - 연약지반 극경암까지 적용 가능
    - 계측실시 설계시공에 Feed Back
    - 계측에 의한 안전시공이 가능
    - 경제성이 우수

시공순서도

상부 반단면 굴착	상부 Rock Bolt 및 숏크리트 타설	하부 반단면 굴착
하부 Rock Bolt 및 숏크리트 타설	방 수	라이닝 콘크리트 타설

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쉴드TBM 공법(Shield Tunnel Boring Machine Method)
  개 요
    - Shield라고 불리는 강제내부에서 막장안전을 유지하면서 굴착한 후 구조물이 되는 복공부재를
     후방에서 조립하며, 이 복공부재를 반력으로 활용하여 추진잭으로 쉴드를 절진시키면서 터널 구조물을
     완성하는 공법입니다.

  공법 특징
    - 굴착면의 안정성이 우수하므로 작업 중 안전성 증대
    - 도심지 지하공간 건설에 안전하고 효율적으로 활용가능
    - 급곡선 시공 및 다양한 단면이 가능하며, 굴착연장이 길어질수록 경제성 향상
    - 지상 도로교통의 영향이나 건설공해가 적으므로 친환경적임
    - 자동화 계측 및 관리를 통해 시공정밀도 향상

  주요 구성
    - Cutter Head : 굴착회전 및 막장지지
    - Girder : 쉴드댁을 이용하여 추진
    - Tail : 복공부재 조립 및 굴착 토사 배출

  쉴드TBM공법의 종류
    - 개방형
     · 전면개방형 : 인력식, 반기계굴착식, 기계굴착식
     · 부분개방형 : 블라인드식
    - 밀폐형
     · 이수식
     · 토압식 : 토압식, 이토압식

이수식 쉴드TBM

  토압식 쉴드TBM

  시공 사진

장비 반입 및 조립

Shield 장비 내부

터널굴착 완료

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C.A.M 공법(Cellular Arch Method)
  개 요
    - 지중에서 다량의 대형 강관을 Arch형태로 압입하여 Roof를 형성하고 강관내부를 굴착한 후,
     강관을 절취하여 Arch형의 횡방향 콘크리트 Beam을 시공하고 Beam과 Pilot 터널의 내부 벽체를
     일체화시켜 대단면 터널 골격을 형성한 후, 내부 굴착을 시행하여 인버트 등의 구조체를 완성하므로서
     지반 변위를 최소화하여 안정한 대단면 지하 구조물을 축조하는 공법입니다.

  공법 특징
    - 상부 교통량, 시설물 입지 등 특수한 여건이며 토피가 적은 토사층에서 대규모 지하터널 구조물
     축조시 적용
    - 내부굴착시 지하수의 영향이 크므로 별도의 지하수위 저하공법 병행 필요
    - 구조체 시스템은 강관과 강관을 연결하여 거더를 축조하는 형식이며 방수는 강관과 강관 사이를
     철판으로 용접하여 누수 방지

  시공순서도

슬래브관 안입	하부측벽 도갱 굴착	하부측별 콘크리트 타설
거더 설치	내부굴착	구조물 완성

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T.R.c.M 공법(Tubular Roof construcrion Method)
  개 요
    - 강관을 유압 Jack로 안입한 후 강관내부 굴착 및 철근 배근, 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를
     완성시키고 콘크리트 판넬 및 Strut를 이용하여 지중 수직벽을 설치한 후 터널내부를 굴착하여 완성시키는
     공법입니다.

  공법 특징
    - 선도관 조정장치에 의해 선형을 조정하므로 선형에 관계없이 시공이 가능
    - 지반거동을 극소화하므로 인접한 구조물에 관계없이 시공이 가능하고 지층에 관계없이 시공하므로
     시공성 및 안정성이 우수
    - 동시작업이 가능하고 외부 조건에 관계없이 시공되고 별도의 가설공사가 필요하지 않으므로
     공기가 단축되며, 교통장애 유발 최소화

시공 사진

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참고사진으로 분당선 연장 구간(오리-수원)의

수원시 구간의 개착식 공법 구간과 터널식 공법 구간을 나타낸 지도입니다.

빨간색이 개착식, 파란색이 터널식입니다.

[꼬맹이]

좋은글 잘보았습니다. C.A.M공법 버티고개역에서 쓰인공법인가요? 구조가 비슷하네요.. 9호선 고속터미널역과도 비슷해보이네요

[yuh0829]

기존의 지하터널구간을 다시 개착하여 (흙막이가시설설치) 해당 위치의 터널구조물(아치형 구조물)을 증축하는 것과 개착시으로 건립된 지하의 정형구조물을 다시 개착하여(흙막이 가시설설치) 증축하는 공사에있어 안전,구조성의 차이는 없을 거 같은데요. 정확히 왜 안되는지가 궁금합니다. (단지, 정형구조물(박스형)과 아치형구조물(반원형)의 모양의 차이...

[아스트로트레인]

좋은글 잘보았습니다. 되매우기가 방수 다음 순서라는건 처음 알게 되었군요. ^^;;

[시흥역장]

역은 개착식이군 좋은정보감사드려요(뜻하지 않게 좋은 정보를 얻은 1人)