현대 터널의 설계 기술 해설을 담아내다

국내 Infra Tunnel 공사에서도 이제는 TBM을 이용한 터널의 기계화 시공이 일반화할 것으로 보인다. 1984년에 도입된 TBM 공법의 국내 적용이 어려웠던 요인은 TBM Engineer, TBM Operator 등 인적 자원의 부족을 꼽을 수 있다. 기존의 발파공법에 안주하려는 업계의 보수적인 기술력과 새 공법의 도입을 꺼리는 관 주도의 발주방법도 지적할 수 있다. 기본적으로 TBM 공사는 토목, 터널, 기계, 전기, IT, System 및 재료공학 등이 복합된 Fusion Technology로서 토공보다는 Plant 공사에 가까운 융합기술이다.
본 저서는 현대 터널의 실무 기술 중, 터널의 단면설계, 터널 설계를 위한 지반조사, Bore or Blast?, 터널의 굴착공법, 대구경 Infra 교통 터널의 기계화 시공 TBM 터널 기술, EPB or Slurry Type TBM?, TBM 장비 Design, 장비 조달기술, 장비선정 및 공사 후 유지 보수, 터널 지보재 Segment Design까지 다양한 터널의 설계 실무 사례 등 실전을 통한 터널의 설계기술해설을 담아냈다.
국내 터널 공사 중 수많은 잘잘못에 의해 손해본 공사비와 공정, 품질관리 등에서도 잘못 시행된 것을 밝히기보다는 잘된 사례만을 발표하여, 진실로 터널기술 발전이 전혀 이뤄지지 못한 업적 위주의, 수주 위주의, 공사비 위주의 한건주의 시공관행이 터널기술 발전의 큰 저해가 되었음을 터널을 사랑하는 모든 기술자들이 뼈저리게 느끼고 있는 것이 사실이다.

전 세계 Infra Tunnel의 80% 이상이 TBM을 이용한 기계화 시공으로 굴착되고 있어, 특히 국내 TBM 공법 적용에 많은 연구와 투자가 요구된다. 앞으로 암반공학을 기초로 한, 많은 젊은 TBM Engineer가 배출되어 전 세계 Infra Tunnel 사업에 참여하게 되길 바라며, 국내 시공사가 TBM PQ가 부족하여 해외공사 입찰에 참여하지 못하는 불상사가 사라지길 기대하고 있다.
터널 설계나 시공을 전문으로 가르치는 대학은 전 세계 어디에도 없다.
국토의 효율적인 활용계획과 지하철 등 대도시에서의 필수적인 Infra-structure의 설계 및 시공이 어느 때보다 필요하고, 절실한 현재 미국 등 선진국에서도 관련 기술자들의 부족으로 프로젝트마다 큰 어려움을 겪고 있다. 터널기술을 배우고자 하여도 이를 커리큘럼화한 대학이 미국 내에도 거의 없는 실정이다. 따라서 저자의 40년 경력의 설계 사례 담은 이 책을 통해 현대 터널의 설계 기술에 한발 더 다가갈 수 있을 것으로 기대한다.

CHAPTER 01 서 론
1.1 터널의 설계기술 현황

CHAPTER 02 터널의 설계 계획
2.1 터널의 단면설계 및 선형계획
2.2 장대터널의 시스템 설계

CHAPTER 03 터널 설계를 위한 지반공학적 지반조사
3.1 지반조사, 설계, 시공간의 상호 개념
3.2 암석의 지질학적인 분류 및 그 공학적 특성
3.3 지반의 탄성파 탐사
3.4 현장 지반조사시험
3.5 실내시험

CHAPTER 04 발파공법(Drill & Blast) 터널 설계
4.1 터널의 표준지보패턴 및 굴착공법의 선정
4.2 터널 설계방법
4.3 Conventional(NATM) 터널 지보공의 종류

CHAPTER 05 발파공법(Drill & Blast) 터널 설계 실무
5.1 바쿤 가배수로 터널
5.2 설계이론
5.3 설계적용
5.4 공사용 보조터널(Construction Adit)

CHAPTER 06 경암지반의 TBM 터널굴착공법
6.1 터널굴착공법의 개요
6.2 기계굴착공법

CHAPTER 07 터널의 기계화 굴삭원리(Mechanized Tunnellling Method)
7.1 Drag Pick의 이론적 Model
7.2 Drag Pick의 절삭 운영 시 주요 변수
7.3 Disk Cutter의 절삭이론
7.4 암석물성과 비트나 커터 선정
7.5 장비의 굴착속도와 암석물성과의 관계
7.6 TBM Cutter 재질과 암반에 대한 마모성
7.7 마모 메커니즘(The Mechanisms of Wear)
7.8 Pick 마모에 관한 몇 가지 실험 결과
7.9 결 론

CHAPTER 08 TBM의 설계모델 및 터널 굴진율 예측
8.1 이론적 설계모델
8.2 암반용 TBM 커터 면판 설계와 굴진성능

CHAPTER 09 세그먼트(Segment) 라이닝의 설계
9.1 개 요
9.2 세그먼트 라이닝 일반
9.3 세그먼트링 설계
9.4 세그먼트 라이닝 방수
9.5 세그먼트 뒤채움
9.6 세그먼트 라이닝 구조해석
9.7 FRC 세그먼트 라이닝의 설계 기준해설

CHAPTER 10 고속굴진을 위한 TBM 공법의 터널 설계
10.1 발파공법과 기계화 시공의 비교분석
10.2 TBM 공법의 국내 적용사례 문제점
10.3 TBM 설계, 시공 전문가의 부족
10.4 환경적 관점
10.5 건강과 안전
10.6 선진국의 TBM 공법 적용사례
10.7 국내 TBM 공법의 정착

CHAPTER 11 연약지반의 TBM 터널굴착공법
11.1 서 론
11.2 전석 탐지기술
11.3 전석 장애물 제거방법
11.4 전석 장애물에 대한 보상문제
11.5 프로젝트 사례
11.6 결 론
11.7 연약지반 TBM 터널굴착공법

CHAPTER 12 TBM 장비의 조달방안
12.1 TBM 공법의 국내 적용사례 문제점
12.2 TBM 장비 발주방법의 선진화 사례
12.3 TBM과 시공 위험 부담
12.4 발주처에서 조달한(OPP) TBM
12.5 OPP의 적용 가능성
12.6 추가적인 이점
12.7 OPP와 SVRT 프로젝트
12.8 발주방법(OPP) 발주에 따른 국내 TBM 공법의 정착

CHAPTER 13 TBM 장비의 재활용
13.1 서 론
13.2 TBM 재활용 개요
13.3 TBM 재제작(Remanufacturing)
13.4 TBM 재보수(Refurbishment)
13.5 TBM 유압 시스템
13.6 TBM 전기 시스템
13.7 TBM과 소구경 TBM의 시방조건
13.8 기록(Records)
13.9 장비 재활용업자의 자격과 보증수리(Warranty)

CHAPTER 14 장대 철도터널의 설계사례
14.1 장대 철도터널의 설계사레
14.2 위기관리
14.3 차별화된 특징
14.4 환경보호 비용의 증대
14.5 진행성과
14.6 환형 뒤채움
14.7 커터 소비
14.8 친환경 High-power TBM

CHAPTER 15 산악터널의 갱구부 설계
15.1 서 론
15.2 갱구부 설계
15.3 갱구비탈면 보강
15.4 환경을 고려한 갱구 설계
15.5 굴착공법과 시공순서
15.6 갱문 설계

APPENDIX 부 록