일본산업뉴스요약

가시마가 도전한 용적 33만m³의 거대 공동 굴착
안전을 우선해 보강 앵커 추가 1부

직경 69m, 높이 94m, 용적 약 33만m³에 이르는 거대 공동 굴착에 가시마(鹿島)가 도전했다. 대규모 암석 붕괴 위험을 방지하기 위해 굴착을 일시 중단하고 보강 앵커를 추가로 시공해 공사 기간은 약 6개월 연장되었지만, 무사히 굴착을 끝냈다.

중성미자 관측소인 하이퍼카미오칸데(Hyper-Kamiokande)는 중성미자를 관측하기 위한 대형 수조와 순수(純水)제조장치실, 실험 설비를 감시하는 제어실 등으로 구성되어 있다. 공사는 대형 수조로 향하는 '액세스 갱도' 굴착부터 시작되었다. 시공은 산악 터널의 표준 공법인 NATM으로 진행되었다.

갱도는 길이 약 2km, 경사 약 6.6%의 언덕이다. 가시마가미오카(鹿島神岡) HK터널공사사무소의 오부치(小渕) 소장은 “지하 발전소 등을 건설할 때 흔히 있는 케이스이다”라고 말한다. 굴착은 1일당 약 14m씩 진행되어 갔다.

액세스 갱도 굴착이 수조 건설 예정지 부근에 이르자 ‘어프로치 갱도’ 굴착으로 전환되었다. 작업자의 이동이나 장비 운송 등을 효율적으로 진행하기 위해 수조와 연결된 갱도를 복수 준비. 수조의 상부와 연결되는 ‘1호 어프로치 갱도’와 수조의 하부와 연결되는 ‘4호 어프로치 갱도’는 2022년 여름 경에 각각 완성되었다.

-- 대형 공동 굴착은 맨 위에서부터 --
직경 69m, 높이 94m의 대형 공동 굴착은 수조 상부에 해당하는 높이 약 21m의 돔부, 그리고 그 아래 높이 약 72m의 원통부 순으로 진행되었다. 지하의 대형 공동 굴착에서는 발생하는 토사를 운반하기 쉽도록 하기 위해 위에서부터 발파하는 것이 통례이다.

공사에서는 먼저 수조 상부와 연결되는 1호 어프로치 갱도를 이용해 원통부 중앙에 직경 약 3.4m, 높이 약 70m의 '토사 반출 수직 갱'을 아래를 향하도록 구축했다. 수조 상부 굴착 과정에서 발생한 토사를 수직 갱으로 투하해 4호 어프로치 갱도를 통해 외부로 빼내기 위해서이다. 오부치 소장은 “토사 반출에 사용되는 수직 갱은 광산에서 많이 쓰이지만, 토목 공사에 적용하는 경우는 많지 않다”라고 말한다.

그 후, 수조 상부에 해당하는 높이 약 21m의 돔부 굴착에 착수. 2022년 10월, 1호 어프로치 갱도에서 수조의 천정 중심부를 향해 약 120m의 ‘정설도갱(頂設導坑)’ 굴착을 시작했다. 갱도의 경사를 완만하게 하기 위해 정설도갱을 나선형으로 정비하였다.

돔부 굴착은 구조의 안정성을 유지하기 위해 6개의 링 형태로 분할해 안쪽부터 순차적으로 굴착을 진행했다. 안쪽에서 3번째 링 부분을 마친 시점부터는 중앙 부분(코어부) 발파도 수시로 실시. 링 부분과 중앙 부분을 교대로 굴착하면서 파고들어 갔다.

발파로 인해 발생된 토사는 중앙에 설치된 수직 갱을 통해 투하했다. 토사 반출 작업을 원활히 진행하기 위해 토사가 도중에 막히지 않도록 사전에 토사의 크기를 80cm 이하로 한 후 투하했다.

지보공은 발파 때마다 실시해 굴착에 수반되는 붕괴 위험 등을 억제했다. 콘크리트를 분사해 암반 표면을 보호한 후 4~9m 길이의 록볼트를 타설. 다시 그 위에 콘크리트를 분사해 길이 8~22m의 프리스트레스(Prestress) 앵커를 시공했다. 높이 600m의 산 하중을 견디기 위해 천장에 설치한 앵커 수는 600개 이상에 이른다.
 

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