건축/환경에너지

닛케이 Architecture_25.10.9호 (p48~50)

가시마가 도전한 용적 33만m³ 굴착
안전을 우선시해 보강 앵커 추가

가시마(鹿島)가 직경 69m, 높이 94m, 용적 약 33만m³에 이르는 거대 공동 굴착에 도전했다. 그 과정에서 대규모 암반사면 붕괴를 피하기 위해 굴착을 일시 중단하고 보강 앵커를 추가했다. 공사 기간은 약 6개월 연장되었지만, 무사히 굴착을 끝낼 수 있었다고 한다.

“지금까지의 경험칙이 통용되지 않았고, 자연 지반의 움직임을 확인하면서 실시하는 시공은 난관이었다”라고 가시마가미오카(神岡)HK터널공사사무소의 오부치(小渕) 소장은 시공 시의 어려움 토로했다.

토목 공사는 2020년 11월에 시작되었다. 가장 먼저 착수한 것은 대수조로 향하는 ‘액세스 갱도’ 확보였다 시공은 산악 터널에서 표준인 NATM 공법으로 진행해 나갔다.

액세스 갱도 굴착이 수조 건설 예정지 부근에 다다랐을 때 ‘어프로치 갱도’ 굴착으로 전환했다. 작업자의 이동이나 기계 수송 등을 효율적으로 진행하기 위해 수조와 연결되는 갱도를 복수 마련. 수조의 상부와 연결되는 ‘1호 어프로치 갱도’와 수조의 하부와 연결되는 ‘4호 어프로치 갱도’는 2022년 여름 경에 완공했다.

-- 대형 공동 굴착은 맨 위에서부터 --
지름 69m, 높이 94m의 대형 공동 굴착은 수조 상부에 해당하는 높이 약 21m의 돔부, 이어서 그 아래 높이 약 73m의 원통부 순으로 진행되었다. 지하의 대형 공동 굴착에서는 발생하는 굴착토를 쉽게 운반할 수 있도록 맨 위에서 발파하는 것이 통례이다.

이번 공사에서는 가장 먼저 원통부 중앙에 직경 약 3.4m, 높이 약 70m의 ‘굴착토 반출 수직갱’을 아래를 향해 구축했다. 굴착 과정에서 발생한 굴착토를 수직갱에서 낙하시켜 외부로 반출하기 위함이다.

그 다음, 돔부 굴착에 착수. 2022년 10월, 1호 어프로치 갱도에서 천장의 중심을 향해 길이 약 120m의 ‘정설도갱(頂設導坑)’ 굴착을 개시했다. 갱도의 경사를 완만하게 하기 위해 정설도갱은 나선형으로 정비했다.

돔부 굴착은 안정적 구조를 유지하기 위해 6개의 링 형태로 분할해 안쪽에서부터 차례로 굴착을 진행했다. 안쪽에서부터 3번째 링을 굴착한 시점에서는 중앙 부분(코어부) 발파도 수시로 실시. 링 부분과 중앙 부분을 교대로 굴착해 나갔다.

지보공은 발파 때마다 설치해 굴착에 수반되는 지반의 지지력 약화 및 붕괴 위험을 최소화했다. 콘크리트를 분사해 암반 표면을 보호한 후, 4~9m 길이의 록볼트(Rock Bolt)를 타설. 다시 그 위에 콘크리트를 분사해 길이 822m의 프리스트레스(PS) 앵커를 시공했다. 600m 높이의 자연 지반의 하중을 견디기 위해 최상단에 설치한 앵커 수는 모두 600여 개에 달했다.

수조 상부에 해당하는 돔부 공사가 완료된 후, 그 아래에 위치한 높이 약 73m의 원통부 굴착에 착수했다. 원통부는 수직방향으로 19개 단으로 분할하고, 다시 수평방향으로 각 단을 19개 구역으로 나누어 발파를 실시했다. 원통부의 굴착 용적은 약 28만m³에 이른다.

지보공의 역할을 하는 앵커를 설치할 때, 하중계도 함께 배치했다. 지반의 움직임을 확인하는데 사용했다.

-- 공기(工期)에 영향을 준 지반의 움직임 --
이번 토목 공사에서는 지하 약 600m에 안전하게 공동을 만들기 위해 ‘굴착 시 주변의 지반 움직임 계측’을 철저히 실시했다. 설계자인 도쿄전력설계와 시공자 가시마, 발주자인 도쿄대학의 담당자가 매일 계측 회의를 열어, 현장에 설치된 길이 25m의 암반 변위계와 PS앵커 하중계의 데이터를 보면서, 지보 구조 설계의 재검토를 거듭했다.

2024년 가을 경에는 ‘약층(弱層)’ 이라고 불리는 지반이 약한 지면에서 변형이 계속되면서 원통부 상부에 설치된 계측기의 수치가 상정치를 뛰어넘는 변동을 보였다. 대규모 암반사면 붕괴 위험을 방지하기 위해 굴착을 일시 중단하고 보강 앵커를 추가로 시공했다. 가시마가미오카HK터널공사사무소의 오부치 소장은 “공사기간이 늘어나지만, 안전을 우선시했다. 어려운 결정이었다”라고 말한다.

이 영향으로 공기는 약 6개월 늦어졌지만, 지하 공동 굴착은 올 7월에 무사히 완료되었다.

 -- 끝 --

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목차_ Nikkei Architecture_25.10.09호

Special Feature
〮 통한의 지반 트러블
  땅속에 숨어있는 함정, 초보적인 실수라도 큰 영향 미쳐
<지지층을 오인>
말뚝 길이 미달로 상업시설 14cm 침하, 복잡한 지반 형상을 찾지 못해
<말뚝 길이 미달 문제 발생 그 이후>
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<기존 말뚝의 활용 방안>
국토교통성국토기술정책종합연구소의 말뚝 재이용 위한 지침안, 튼튼한 기초 보 설치
<기초 공사 불량>
지반을 동결한 채 기초공사, RC 보에 변형 및 균열
<내하중 확인 부족>
암거가 중장비의 무게를 견디지 못해, 설계 실수로 개찰 전날 입찰 중지
<매설물 파손>
건설 현장 아래에 있는 지하 매설물, 신중하게 정보를 수집해 파손 위험 회피

News
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〮 국내 최대 규모의 토네이도로 큰 피해
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건자재의 '순환성'을 평가하는 새로운 기준
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인터뷰: 화제의 건축가
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〮 세계 굴지의 관측 시설
  '하이퍼 카미오칸데'를 건설 관점으로 분석
<시공>
가시마가 도전한 용적 33만m³ 굴착, 안전을 우선시해 보강 앵커 추가
<설계>
약 2만 개의 센서를 지지하는 리프팅 구조, 돔 가구는 닛켄설계가 설계
<해설>
노벨상의 계보를 잇는 실험 시설, 중성미자 관측 빈도 8배로
포커스 [주택]
<패시브타운 제5 블록(도야마현 구로베시)>
〮 나무의 감촉이 살아 있는 고층 목조
  설계: Hermann Kaufmann + partner ZT GmbH, 다케나카공무점
Practical Lecture
<왜 결로가? 고단열 주택의 사각지대 제7회>
단열 덕트에서 녹물
<격변! 증개축의 건축 확인 제3회>
검사 필증이 없는 건물은 전체 규정을 조사
건축순례 21세기편
<오아시스21(2002년)>
하늘에 떠 있는 ‘물의 우주선’
신제품
천연목 좌판과 철제 다리 벤치
좁은 장소에 설치하기 쉬운 소형 축전지
테라조 무늬로 마감할 수 있는 도료
저탄소 소재를 사용하는 목조 수지제 보드
접으면 두께 15cm가 되는 긴 접사다리
알다, 보다, 놀다, 추천 이벤트
<전람회>
이소자키 신이 설계한 예술관에서 대형 회고전
35세 이하 젊은 건축가의 등용문
독자로부터 / 편집부로부터
<독자로부터>
탈탄소화 움직임에 대해 알고 싶다
자격 보유자 확보에 고심
<편집부로부터>
지하의 위험성을 어떻게 전달할 것인가?

 -- 끝 --

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