TBM 터널의 최신 이론과 현장 사례!

최근 건설 패러다임이 급격히 변화함에 따라 이제 터널공사에서도 안전과 민원문제를 최우선적으로 해결해야만 한다. 또한 기계장비 기술 및 IT 기술의 엄청난 발전과 함께 터널공사는 초대형화·초장대화되고 있다. 이러한 변화를 바탕으로 터널공사는 기존의 발파위주의 NATM 공법에서 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법과 같은 기계화 시공으로의 전환이 빨라지고 있으며, 특히 도심지 대심도 터널에서의 TBM 공법 적용은 주요한 이슈로 부각되고 있다. 현재 국내 터널공사에서의 TBM 터널기술은 기술 경험이 부족하고 TBM 적용실적이 제한되어 있는 수준이지만, TBM 터널기술에 대한 지속적인 연구개발과 현장 적용을 활발히 추진하고 있다.
특히 터널공학은 다양한 분야의 전공이 서로 협업해야 하는 통합공학으로, 특히 TBM 터널은 지반(토사 및 암반)을 대상으로 TBM 장비를 이용하여 굴착하는 기술로 지반분야, 암반분야, 터널분야, 기계분야 등 다양한 전문지식과 경험이 요구된다. 본 책은 대학 교수, 국책연구소 연구원, 설계 엔지니어 및 시공 엔지니어 등 산학연 전문가 23명이 모여 각각의 역할분담을 통하여 1년간의 노력 끝에 만들어졌다.

■What - 무엇을 담고 있는가?
도심지 지하터널공사에서는 지질 및 지반 특성과 주변 상황 및 환경 그리고 시공성 및 경제성을 고려한 최적의 굴착공법이 검토되어야 하며, 최대한 안전하고 민원발생이 없도록 터널공사가 수행되어야 한다. 또한 본 책에는 TBM 터널 개요, TBM 터널 계획 및 설계, 주요 TBM 공법 특성, 막장 안정성 및 굴진성능 평가, TBM 터널 시공 및 부대설비, 국내외 TBM 터널 설계 시공사례 및 트러블 사고사례, 최신 TBM 신기술 그리고 TBM 터널 유지관리 및 숫자로 보는 TBM 터널 등 TBM 터널에 대한 설계, 시공 및 유지관리 전반에 대한 전문적인 기술을 포함하고 있다.

■Guideline - KTA 터널공학시리즈는 무엇이 다른가?
KTA 한국터널지하공간학회는 핵심 기술현안에 대한 기술내용을 중심으로 터널공학시리즈를 발간하여 왔다. 이번 터널공학시리즈 4는 최근 핫이슈로 관심이 많아진 TBM 터널에 대한 최신 이론과 현장 사례를 중심으로 「TBM 터널-이론과 실무」라는 주제로 만들어졌다.
본 책자는 TBM 실무에 종사하는 중급기술자를 대상으로 하였으며, 기존 「터널 기계화시공-설계편」을 기본으로 하여 설계 부분을 업그레이드하고, 시공 부분을 추가 보완하였다. 또한 국내외 TBM 터널 설계 시공사례 및 트러블 사고사례를 보강하고, 최신 TBM 신기술 및 유지관리 내용을 수록하였다.

지금까지의 터널공학 분야에서의 TBM 기계굴착 등에 관한 연구내용을 수정 ㆍ 보완하고, 기술적 성과를 하나로 묶어 터널기술자들에게 TBM 기계굴착 분야를 소개하고 관련 업무에 활용할 수 있도록 TBM 터널에 대한 기술도서로서 「TBM 터널-이론과 실무」를 발간하게 되었다. 본 책자는 지난 2008년 발간된 「터널 기계화시공-설계편」에 이어 TBM 터널 관련 두 번째 시리즈로서, KTA 한국터널지하공간학회와 학회 소속의 전문가들의 열정적인 노력의 결과라고 할 수 있다. 앞으로 터널공학을 전문으로 하는 많은 엔지니어 및 모든 학회 회원들에게 매우 중요한 참고자료로서 TBM 설계 및 시공현장에서 활용될 수 있을 것이다.

CHAPTER 01 TBM 터널 개요
1. 서언
2. TBM 터널의 역사
3. TBM 터널의 현재
4. TBM 터널의 미래전망
5. 결언

CHAPTER 02 TBM 터널 계획 및 설계
1. TBM 터널 설계를 위한 조사
2. TBM 터널 계획
3. 최적 장비형식 선정
4. 시공 중 주요 관리항목을 고려한 설계 시 고려사항
5. 결언

CHAPTER 03 TBM 장비 및 굴진성능
1. TBM 커터헤드와 절삭도구
2. TBM 설계와 굴진율 예측을 위한 커터 작용력 산정방법
3. TBM 굴진율 예측방법
4. TBM 커터헤드의 설계방법

CHAPTER 04 토압식 쉴드TBM
1. 토압식 쉴드TBM의 구성과 사양
2. 토압식 쉴드TBM 장비의 계획과 설계

CHAPTER 05 이수식 쉴드TBM
1. 이수식 쉴드TBM의 개요
2. 이수식 쉴드TBM 본체와 후방설비의 구성
3. 이수식 쉴드TBM 계획 시 중점 고려사항
4. 이수식 쉴드TBM의 시공설비
5. 이수의 관리

CHAPTER 06 쉴드TBM 막장 안정성
1. 개요
2. 막장압과 굴진면 안정성 검토
3. 막장압 이론 및 산정
4. 막장압 관리방안
5. 쉴드TBM 계측

CHAPTER 07 암반용 TBM
1. 개요
2. TBM의 기본 시스템
3. 후속 설비
4. 지보 설계

CHAPTER 08 TBM 터널 시공계획과 관리
1. 개요
2. TBM 터널의 시공개요
3. 발진 준비와 초기 굴진
4. 본 굴진과 도달
5. TBM 터널 시공관리 현장사례

CHAPTER 09 TBM 터널 시공설비
1. 개요
2. 터널 내(갱내) 설비
3. 터널 외(지상) 설비
4. 부대 설비
5. 맺음말

CHAPTER 10 국내 TBM 터널 설계 및 시공사례
1. OO 주배관 O공구 건설공사
2. OO 도수터널 건설공사
3. OO 복선전철 O공구 건설공사
4. 고속국도 제OOO호 건설공사 O공구

CHAPTER 11 해외 TBM 터널 설계 및 시공사례
1. 들어가기에 앞서
2. 싱가포르 지질, 발주처 그리고 TBM에 대한 소고
3. 터키 유라시아 터널 TBM 사례
4. TBM의 미래 트렌드
5. 결론

CHAPTER 12 쉴드TBM 터널 사고사례
1. 개요
2. 쉴드TBM 터널 막장면 붕괴 및 지하수 과다유출로 인한 사고사례
3. 쉴드TBM 터널 피난연락갱 굴착 중 사고사례
4. 세그먼트 탈락에 의한 붕괴

CHAPTER 13 최신 TBM 기술과 스마트 기술
1. TBM 신기술의 필요성
2. 최신 TBM 공법 및 기술
3. TBM 굴착성능 증대를 위한 신기술
4. TBM 전방지반 탐사기법
5. TBM 스마트 기술
6. 기타 TBM 관련 기술
7. 결언

CHAPTER 14 TBM 터널 유지관리
1. 개요
2. TBM 터널의 유지관리

APPENDIX 숫자와 그림으로 보는 TBM 터널
1. 초단면화 - The Larger
2. 초장대화 - The Longer
3. 초굴진화 - The Faster
4. 대심도화 - The Deeper
5. 복합화 - More Complex
6. TBM 터널의 미학 - Art Design of TBM Tunnel
7. TBM 장비의 Naming