[공학저널 전수진 기자] 터널 굴착시 굴착부와 지반상태가 불안정하게 되면 시공성이 저하될 뿐만 아니라 안전성을 확보할 수 없게 된다. 모든 건설사업이 그렇듯 안정성 확보는 무엇보다 중요하기 때문에 터널 시공에 있어 굴착면 주변의 지반을 미리 보강하는 보조공법의 필요성이 강조되고 있다.
터널 보조공법은 주변지반 특성에 따른 효과, 경제성, 시공성 등을 고려해 적합한 공법을 적용할 필요가 있다. 일반적으로 지반강도가 약한 토사층이나 풍화 및 절리가 발달한 연약한 암반에서 터널을 시공할 때 터널의 안정성을 높이고, 인근 구조물의 피해방지를 위해 적용하는 보조공법이 강관다단 그라우팅 공법이다.
강관다단 그라우팅 공법은 터널굴착공법인 NATM공법에서 굴착대상 터널 주변 지반의 응력과 변형상태를 안정한 상태로 변화시켜 터널의 안정성을 유지하기 위해 사용된다. 이때 지반과 강관이 일체가 되게 함으로써 강관에 의한 아칭효과에 의해 지반을 보강하고, 차수효과를 동시에 얻는 공법이라고 볼 수 있다.
또한, NATM공법에서 터널굴착전에 강관을 터널형상인 아치형 형상으로 배열 설치하고 주변지반에 그라우트를 주입함으로써 강관과 지반을 일체화시켜 터널에 가해지는 상재하중, 토압 등을 분산, 경감시켜 터널의 안정성을 확보하는 터널 보조공법이기도 하다.
강관다단 그라우팅 공법의 순서를 살펴보면 천공→강관삽입→주입구코킹→실재주입→그라우트주입→양생→터널굴착 순으로 이뤄지며, 이때 이동식 패커를 사용해 다단별 그라우팅을 실시하게 된다. 하지만, 실재주입으로 인한 주입시간과 양생시간으로 작업시간 많이 소요될뿐더러 터널굴착과 지보재 설치 시 기시공된 강관보강재와의 간섭문제로 인한 강관절단, 여굴 과다가 발생해 숏크리트량이 증가하는 등의 한계를 보이고 있다.
이러한 기존 공법의 한계를 해결할 방안으로 동시주입 공법이 활용되고 있는 추세로, 최근 구조용강관 내부에 구획설정한 그라우팅 동시주입장치를 이용한 동시주입으로 씰링공정을 생략해 품질향상 및 공기단축과 공사비 절감이 가능한 공법이 이목을 끌고 있다. 이 공법이 바로 강관 동시주입 그라우팅(BSSG) 공법이다.
BSSG 공법은 구획분활된 강관에 단일 동시주입관으로 주입을 실시하며, 연속주입으로 인하여 파쇄대, 이상대 구간에서의 주입압이 감소함에 따라 특정부의 집중그라우팅 가능해 지층조건에 따른 밀실한 주입이 확실해 터널의 안정성이 향상될 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.
또한, 1막장 전 선보강해 지보재와의 간섭문제, 여굴추가발생문제, 강관보강재 노출에 따른 보강재 절단문제 등을 해결했으며, 보강재 강관후미에 회수관를 설치한 선보강(천공13m)공법으로 1막장전에 설치해 공기단축, 시공성, 품질 향상에도 기여할 수 있다. 이러한 선보강은 막장면에서의 낙반 또는 쐐기파괴로부터 시공자(지보설치 및 보강 등)를 안전까지도 확보할 수 있다.
특히, 외굴로 인한 공사대기 기간 증가, 굴착작업 지연에 대한 장비운용의 한계 등 현장조건에 따라 친환경 급결시멘트 사용으로 양생시간 단축해 터널 CYCLE TIME을 단축시켜 공기와 터널 공사비를 감소시킬 수 있을 것으로 예상된다.
이러한 BSSG 공법을 개발한 브사렐건설㈜은 1999년 창립이래 보강토옹벽 시스템이라는 공법 개발을 시작으로 산학협동으로 우수한 기술을 개발하며 내실을 강화했다. 특히, 지반의 보강과 그라우팅 분야에 특화돼 깎기부옹벽, 쌓기부옹벽, 비탈면보강, 지반보강그라우팅, 터널강관보강그라우팅 등 40여개의 특허를 보유하고 이 기술을 인정받아 다수의 실적을 유지하는 건실한 기업으로 성장하고 있다.
이러한 시공경험과 안전하고 완벽한 시공을 목표로 끊임없는 기술개발을 이어왔기 때문에 브사렐건설은 기존 공법들의 문제점을 획기적으로 해결할 수 있는 BSSG 공법을 개발할 수 있었고, 현재 빛을 발하고 있다.
브사렐건설 최원석 대표이사(사진)는 “BSSG 공법은 1막장전 보강해 강관절단 미발생과 보강재 중첩길이 준수로 시공품질을 향상시킬 수 있는 공법”이라며 “또한, 동시주입으로 인한 씰링공정 생략으로 양생시간 불필요해 기존 씰링양생시간(24시간)을 단축시킬 수 있다는 것이 장점”이라고 말했다.
그는 이어 “특히, 1막장당 시공시간은 일반공법의 경우 약 76시간이 소요되는데, 현장여건에 따라 자체개발한 급결재 사용으로 시공시간을 단축시킴으로써 장비와 인원대기 시간이 현저히 축소돼 공기 단축은 물론, 공사비 절감효과도 기대할 수 있다”며 “무엇보다 중대재해처벌법 시행으로 안전에 대한 경각심이 더욱 높아지고 있는 상황에서 터널굴착 전 선보강을 통해 막장면 낙석 등으로 인한 작업자의 안전을 확보할 수 있는 공법”이라고 덧붙였다.
이처럼 브사렐건설은 다변화되고 있는 건설 환경에 우월적으로 대응하고자 지속적인 성장과 발전을 이뤄왔다. 이는 과학적인 설계, 고품질, 안전하고 완벽한 시공이 바탕이 된 것이며, 앞으로도 브사렐건설은 삶의 질을 한 차원 향상시키고, 안락하고 행복한 삶의 터전을 창조해 존경받는 기업으로 나아가기 위한 최선의 노력을 다할 계획이다.
