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NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법

공법소개

NATM(New AustrianTunneling Method)은 오스트리아의 라브세비치(Rabcewicz)에 의하여 처음으로 암반 터널 시공에 관한 굴착과 지보방법의 기본적인 개념이 체계화 되어 1960년대초에 NATM공법으로 소개되었다. 이전의 터널공법은 굴착으로 발생되는 하중을 지보재가 굴착면 주위를 받쳐서 감당하도록 하여 지반과 지보공 사이에 많은 공간을 허용하게 되고, 시간이 경과함에 따라 지반이 이완되어 막중한 하중이 지보재에 작용하게 되어 많은 지반변형을 초래 하는 단점을 내포하고 있었다. 이에따라 암반역학의 발달과 더불어 전자계산법이 터널 구조계산에 이용되면서 터널 주변의 지반거동을 보다 정확하게 판명 하게 되었고, 터널 굴착면 주위의 지반이 보유하고 있는 자체 지지력을 적극적으로 활용할 수 있는 지보방법을 모색하게 되어 NATM공법이 개발되었다. NATM의 기본원리는 암반이 스스로 지니고 있는 자체 원지반의 지지력을 이용하여 락볼트(Rock Bolt)로 고정한후 숏크리트 (Shotcrete)와 지보재로 보강하여 지반을 안정시킨 후 터널을 굴착하는 방식이다. 이 공법은 지보부재가 재래식 공법에 비해 현저히 적게 사용되어 경제적이고, 지반과 지보공 사이에 공간이 허용되지 않을 뿐 아니라, 지보공의 강성을 합리적으로 조정하여 굴착에 따른 주변 지반의 변형을 억제할 수 있다는 장점을 가지고 있으며 계속 적인 지반거동도 측정하여 안전성을 판단할 수 있어서 도심부 터널의 공법으로 각광을 받고 있는 공법이다. 우리나라에서는 1980년대 지하철 건설에 활용되기 시작하여 개착이 어려운 터널공사에 시공되고 있으며, 국내 도로터널 시 공에 대부분 사용된 공법으로 개화터널처럼 곡선이고 굴착단면이 크며 지반이 불량한 경우 주로 적용되고 있다.

NATM의 기본이론

굴착에 따른 응력은 터널 벽면에서 최대가 된다. 만약 굴착과 동시에 초기응력과 동일한 응력을 벽면에 가할 수 있다면 반경 방향의 변위는 발생하지 않는다. 벽면의 변위가 증가함에 따라 터널 반경 방향의 응력은 점점 감소하나 변형이 어느한계를 넘으면 지반이 이완되기 시작하므로 원래 의 지반강도는 완전히 상실되고 터널주변의 지반은 하중으로 지보공에 작용하게 된다. 지보가 너무 강하면 비경제적이고, 너무 약하면 위험을 초래하게 되어 적절한 시기에 적절한 강성 의 지보를 설치하여야 지반의 강도를 최대로 이용할 수 있다. 이와같이 NATM에서는 숏크리트, 와이어매쉬, 록볼트 등으로 구성된 가축성 지보재를 사용하여 변위를 허용하되 이 변위가 지반의 강도를 상실하지 않는 상태에서 지반과 지보재가 평행을 이루도록 하는 것이다. 

NATM 공법의 특징

1. 지반자체가 주지보재이다. 

2. 숏크리트, 록볼트, 강지보공은 지반이 주지보재가 되도록 보조하는 수단이다. 

3. 연약지반에서 극경암까지 적용이 가능하다. 

4. 이론적으로 합리적인 설계를 수행하며 시공중에 계측을 실시하여 설계와 시공에 반영한다. 

5. 계측을 통하여 불안요소를 사전에 감지하여 시공의 안전성을 보장한다. 

6. 경제적인 터널을 구축할 수 있다. 

NATM 공법의 구성요소 

1. 조사 및 시험 

2. 설계 

3. 시공

4. 계측 

5. 보조공법