Ⅰ. 개 요
1. NATM(New Austria Tunneling Method) 공법은 재래의 ASSM(American Steel Support Method)의 원지반 이완을 허용하고 이완된 지반에 작용하는 하중을 지보공 및 Linning Concrete로 지지함으로써 경제성부족 및 굴진속도가 늦은 점을 보완하기 위해 개발된 공법이며
2. 원지반의 이완전에 원지반이 지보의 역활을 담당하도록 Steel Rib, Shotcrete, Rock Bolt 등 원지반과 밀착상태가 좋은 재료를 이용해서 터널을 굴진하는 공법으로 굴진과 동시에 계측 관리를 실시하여 시공의 안전성과 경제성면에서 재래식 공법에 비해 대단히 유리한 공법이며, 국내에서는 70년대이후 지하철, 도로의 터널공사에 많이 이용되고 있다.
Ⅱ. 공법의 원리 및 특징
1. 공법의 원리
1) 원지반 굴착시 응력과 변형의 관계는 시간의 함수로서
2) NATM은 탄성영역내에 원지반 내력이 주지보 역활을 담당
* 강도저하, 이완이 수렴되도록 보조지보공법을 활용 : Rock Bolt, Shotcrete 등
2. 공법의 특징
1) 굴착단면은 arch형으로 형성시켜 응력집중 방지
2) 굴착즉시 Rock Bolt, Shotcrete 시공으로 원지반 이완 방지
3) Prestress를 줌으로써 원지반의 지지력 증대
4) 각종 계측 시행으로 시공안전성 및 경제성 확보
Ⅲ. NATM과 ASSM의 비교
|
구 분 |
N A T M |
A S S M |
|
지보재의 역 활 |
∙Shotcrete - 굴착면 밀착 이완 방지 - 응력 집중 완화 - 피복 효과
∙Rock Bolt - 내공변위 저항 - Arch 형성 효과 - 전단저항 및 보형성 효과 |
∙강지보재 - 낙석방지 및 지반하중지지
∙Lining con'c - 이완하중 지지
|
|
시 공 성 |
∙대형장비 사용 ∙여굴량이 적다 ∙변화 단면 시공 용이 ∙막장 안정성 양호 |
∙대형장비 사용 곤란 ∙공종이 단순하다. 굴진속도 빠르다 ∙변경시공 곤란 - 강지보재, Lining지보 |
|
안 전 성 |
∙계측실시로 지반거동 파악 용이 - 사전대책강구 ∙지반 이완 미허용으로 지표 침하가 없다. |
∙현장 기술자의 경험에 의한 안전 관리 |
|
경 제 성 |
∙지보공 규모가 적어 경제적 ∙계측 결과에 따라 시공 ∙내구성 및 유지보수면에서 경제적 |
∙지보재의 규모가 커 비경제적 ∙con'c Lining의 두께 증가 |
Ⅳ. NATM의 계측 관리
1. 목적
1) 지반거동 확인
2) 지보공 효과 확인
3) 근접 구조물의 안전성 확보
4) 안정 상태 확인
5) 장래 공사 계획 자료 축척
2. 계측항목
1) 반복적 Feed Back에 의한 계측 관리
2) 계측 항목
|
구 분 |
항 목 |
간 격 |
|
일상 계측 (A 계측) |
지표 침하 측정 |
10～50m 간격 |
|
천단 침하 측정 |
10～50m 간격 |
|
|
내공 변위 측정 |
10～50m 간격 |
|
|
막장 관찰 조사 |
전연장 |
|
|
Shotcrete 응력측정 |
10～50m 간격 |
|
|
Rock Bolt 인발시험 |
10～50m 간격 |
|
|
정밀 계측 (B 계측) |
지중변위 측정 |
200～500m 간격 |
|
지중변위 측정 |
200～500m 간격 |
|
|
지하수위 조사 |
200～500m 간격 |
|
|
Rock Bolt 축력측정 |
200～500m 간격 |
|
|
지하수위 측정 |
200～500m 간격 |
|
|
Concrete Lining응력측정 |
200～500m 간격 |
Ⅴ. NATM 시공시 유의사항
1. 굴착
1) 굴착속도는 일정하게
2) 계측결과를 검토 적절한 지보공 설치
2. 발파
1) 발파의 영향을 최소화하기 위한 공법(Smooth Blasting)
2) 원지반에 적합한 발파 패턴 결정
3. 1차 지보공 설치
1) Shotcrete : 굴착면을 피복 원지반의 응력 집중 감소 시킨다.
․arch 작용
․원지반의 전단저항 증가
2) Steel Rib : 1차 shotcrete와 밀착 설치, 터널형상 및 안정유지
3) Rock Bolt : 인장력으로 내공변위에 저항
․원지반의 절리나 균열에 대한 슬라이딩 방지
․원지반의 전단파괴면에 저항
4) Wire Mesh : Shotcrete 전단력 증강
4. 막장관리
1) 지질의 상황 및 원지반의 거동을 막장 관찰(Face Mapping)이나 계측결과를 판독
적절한 지보패턴의 결정
2) 반복적 Feed Back에 의한 계측관리
Ⅵ. 결 론
NATM 공법 적용시 개선 사항
1. 계측방법의 개선 및 장비의 현대화
1) 계측의 별도발주
2) 계측 예산 확보
2. Rock Bolt 재질 및 접착제 개발 및 개선
3. Shotcrete의 Rebound량 감소 대책
4. 설계, 시공자료의 data base화로 기술 개발 효과 등