신오스트리아 튜닝 방식

New Austrian tunnelling method
"NATM"은 여기서 리디렉션 다른 용도는 NATM(동음이의)을 참조하십시오.

순차굴착법(SEM)이나 분무 콘크리트 라이닝법(SCL)이라고도 하는 뉴오스트리아 터널링법(NATM)은 터널링 진행에 따라 부딪히는 암석의 종류에 따라 다양한 벽보강 기법을 최적화하기 위해 정교한 모니터링을 채택한 현대 터널 설계 및 시공법이다. 이 기법은 1957년부터 1965년까지 오스트리아에서 라디슬라우스 폰 랍체위츠, 레오폴트 뮐러, 프란츠 파허의 작품을 바탕으로 1960년대에 처음 주목을 받았다. NATM이라는 명칭은 전체 터널을 보강하기보다는 주변 암반 질량에서 이용할 수 있는 고유 지질학적 강도를 채택하여 가능한 한 모든 곳에서 터널을 안정화한다는 경제적 이점이 있어 이를 이전 방식과 구별하기 위한 것이었다.[2]

NATM/SEM은 일반적으로 현대 터널링 산업에 혁명을 가져온 것으로 생각된다. 많은 현대식 터널들이 이 발굴 기술을 사용해 왔다.

순차발굴법에 의해 만들어진 작품들은 경제적 관점에서 볼 때 매우 매력적이고 카르스트적인 조건에서는 합리적이다.[3]

원칙

NATM은 하중을 받는 암석 질량의 거동 원리와 건설 중 지하 건설의 성능을 모니터링하는 원리를 통합한다. NATM은 관측된 지상 조건에 따라 최적화된 지원을 제공함으로써 종종 "설계 그대로" 접근 방식이라고 불려왔다. 보다 정확히 말하면, 그것은 일반적인 암석 조건의 라이닝과 매핑에서 관찰된 수렴과 다양성에 기초하여 "모니터링할 때 설계" 접근법이라고 설명할 수 있다. 구체적인 발굴과 지원 기법의 집합이 아니다.

NATM은 다음과 같은 7가지 요소를 갖추고 있다.

  • 고유 암석 질량의 강도 활용 – 터널 지지대의 주요 구성 요소로 보존되는 주변 암석 질량의 고유 강도에 의존한다. 1차 지원은 바위가 스스로를 지탱할 수 있도록 하기 위한 것이다.
  • 숏크리트 보호 – 헐거움과 과도한 암석 변형이 최소화되어야 한다. 이는 페이스 진각 직후 숏크리트를 얇게 발라 완성한다.
  • 측정 및 모니터링 – 굴착의 잠재적 변형을 주의 깊게 모니터링해야 한다. NATM은 정교한 측정 계측기 설치를 요구한다. 그것은 안감, 지면, 보어홀에 박혀 있다. 이동이 관찰되는 경우, 필요한 경우에만 추가 지원이 설치되며, 결과적으로 전체 사업비에 대한 경제성이 발생한다.
  • 유연한 지지 – 1차 라이닝은 얇고 최근의 지층 상태를 반영한다. 수동형 지지대보다는 능동형 지지대를 사용하고 더 두꺼운 콘크리트 라이닝이 아닌 록볼트, 와이어메쉬, 스틸 리브 등의 유연한 조합에 의해 터널이 강화된다.
  • 역회전 폐쇄 – 특히 연약지반에서는 하중 지지 링을 형성하는 역회전(터널 하단 부분)의 빠른 폐쇄가 중요하며, 터널을 둘러싼 암반 질량의 고유 강도를 결합할 수 있는 장점이 있다.
  • 계약상 약정 – NATM은 모니터링 측정을 기반으로 하기 때문에 지원 및 구성 방법의 변경이 가능하지만 계약체계가 이를 가능하게 하는 경우에만 가능하다.
  • 매우 단단한 것부터 매우 부드러운 것까지의 암석 질량 분류는 필요한 최소한의 지원책을 결정하고 불필요하게 강력한 지원책에서 나오는 경제적 낭비를 피한다. 지원 시스템 설계는 각각의 메인 록 클래스에 대해 존재한다. 이것들은 터널 보강의 지침이 된다.

최적의 단면 연산을 바탕으로 얇은 숏크리트 보호만 필요하다. 굴착된 터널면 바로 뒤에 적용돼 자연 하중 지지 링을 만들어 암석의 변형을 최소화한다. 지질공학적 기구는 굴착의 후기 변형을 측정하기 위해 설치된다. 암석 내 응력 분포의 모니터링이 가능하다.

이러한 모니터링은 팀이 틈새나 피트 워터와 같은 지질 역학 암석 일관성에 예기치 않은 변화를 겪더라도 방법을 매우 유연하게 만든다. 철근 배근은 더 두꺼운 숏크리트가 아닌 강철 리브나 러그 볼트와 결합할 수 있는 유선 콘크리트로 한다.

측정된 암석 속성은 터널 강화를 위한 적절한 도구를 제안하며, 여기서 전통적으로 RMR 또는 Q 시스템을 사용하여 지원 요건을 추정할 수 있다.[4] NATM은 21세기 전환 이후 연약지반 발굴 및 다공성 퇴적물 내 터널 제작에 사용되어 왔다. NATM은 건설 세부사항을 즉시 조정할 수 있지만, 이러한 변경을 지원하기 위해서는 유연한 계약 시스템이 필요하다.

변형 이름

NATM은 원래 알프스 산맥에서 사용하기 위해 개발되었는데, 알프스 산맥에서는 터널이 일반적으로 깊이와 높은 상황에서 굴착된다. NATM의 원칙은 오늘날의 튜닝링에 기본적이며, NATM은 기본적으로 직면하고 있는 특정 토양 조건을 해결하는 것을 포함한다. 대부분의 도시 터널은 얕은 깊이로 건설되며 알프스 산맥의 원래 NATM의 경우와 마찬가지로 현장 스트레스 해소를 제어할 필요가 없다. 도시의 프로젝트는 정산을 최소화하는 데 더 높은 우선순위를 두고 있으므로 원래 NATM과는 다른 지원 방법을 사용하는 경향이 있다. 이는 튜닝 엔지니어들이 "NATM"을 다른 의미로 사용한다는 점에서 용어 혼동을 초래했다. 새로운 용어가 생겨났고 NATM의 특정 측면에 대한 대체 명칭이 사용 확산됨에 따라 채택되었다. 이것은 부분적으로 미국, 특히 연약지반 얕은 터널에서 이 터널링 방법의 사용이 증가했기 때문에 발생한다.

이러한 현대적인 터널링 스타일에 대한 다른 지정이 확인된다. 예를 들어, 순차적 굴착 방법(SEM) 또는 분무 콘크리트 라이닝(SCL)은 샬로우 터널에서 종종 사용된다. 일본에서는 센터 분할 벽 NATM 또는 크로스 다이어프램 방법(둘 다 CDM으로 약칭)과 상부 하프 수직 분할 방법(UHVS)이라는 용어가 사용된다.

오스트리아 공학자 및 건축가 협회는 NATM을 "터널의 주변 암석 또는 토양 형성이 전체적인 고리 모양의 지지 구조로 통합되는 방법"이라고 정의한다. 따라서 지지 형태 자체는 이 지지 구조의 일부가 될 것이다."[5]

일부 엔지니어는 오픈페이스 터널의 초기 지상 지원을 위해 숏크리트를 제안할 때마다 NATM을 사용한다. NATM이라는 용어는 연접 터널과 관련하여 오해의 소지가 있을 수 있다. Excast Brown에서 언급한 바와 같이 NATM은 설계 철학과 시공 방법을 모두 참조할 수 있다.[6]

주요 기능

NATM 설계 철학의 주요 특징은 다음과 같다.

  • 터널 주위의 지반의 세기는 의도적으로 최대한으로 동원된다.
  • 지반 강도의 동원은 지반의 제어된 변형을 허용함으로써 달성된다.
  • 초기 1차 지지대는 지반 조건에 적합한 하중 변형 특성을 가지고 설치되며, 지반 변형에 대한 설치 타이밍이 설정된다.
  • 계측기는 초기 지지 시스템의 변형을 감시할 뿐만 아니라 초기 지지 설계와 굴착 순서의 변화 기반을 형성하기 위해 설치된다.

NATM이 구축 방법으로 인식되는 경우 주요 기능은 다음과 같다.

  • 터널은 순차적으로 굴착되어 지지되며, 굴착 순서는 효율적으로 부딪히는 특정 암석 상태를 다루기 위해 변경될 수 있다.
  • 초기 접지 지지대는 광섬유 또는 용접 와이어 직물 보강재, 강철 아치(일반적으로 격자 거더) 및 때로는 지반 보강재(예: 흙손톱, 스필링)와 조합하여 숏크리트(shotcrete)에 의해 제공된다.
  • 영구 지지대는 일반적으로 방수 막 위에 놓인 주물 내부 콘크리트 라이닝이다.
  • 터널 구간의 상부에 자연적으로 형성된 암석이나 흙 호를 이용하기 위한 구조 고리를 만들기 위해 터널의 하단부, 즉 반전부를 신속하게 폐쇄하는 것이 있다.

안전

1994년 히드로 공항 터널 붕괴로 인해 NATM의 안전에 대한 의문이 제기되었다. 그러나 후속 재판에서는 이번 붕괴를 NATM보다는 부실공사와 공사관리의 결함 탓으로 돌렸다.[7]

참고 항목

참조

  1. ^ Alun Thomas (2019). Sprayed Concrete Lined Tunnels – 2nd ed. Abingdon, UK: Taylor & Francis. p. 288. ISBN 9780367209759.
  2. ^ Levent Özdemir (2006). North American Tunneling. Abingdon, UK: Taylor & Francis. p. 246. ISBN 0-415-40128-3.
  3. ^ 장, D, 시옹 F, 장 L, 2016
  4. ^ RMR 및 Q 시스템
  5. ^ Alan Muir Wood (2002). Tunneling: Management by Design. Abingdon, UK: Taylor & Francis. p. 328. ISBN 978-0-419-23200-1.
  6. ^ Jacobs & Associates 뉴스레터, 2002년 봄, NATM IN SOFT-GROM: 용어 모순?[1] 웨이백 머신에 2013-10-17 보관.
  7. ^ 터널 토크: Heathrow 실패는 NATM(오용?)의 오해를 강조함

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