A Case Study on the NATM Tunnel Excavation under the Soft Soil Ground Condition by Back Analysis Method

역해석 기법에 의한 연약지반 NATM터널 굴착사례 연구

For the construction of NATM tunnel, it is required a design based on the accurate soil condition from soil investigation. However, in practice, it often designs tunnels without fully understanding the condition. Especially, when soft soil comes up, or ground water breaks out suddenly on the construction, it needs to secure the stability of tunnel by appropriate reinforcing construction according to the results of measurements on field superlatively reflecting the faced situation. This report reviews the mostsuitable stability of tunnel in the construction of soft soil of tunnel by numerical analysis using FDM after re-evaluated the soil properties through back analysis using the results of measurements to simulate abruptly occurred deformation. And applying steel pipe grouting row by row on the wall and the low part of tunnel and also applying the construction method of temporary invert after excavation of the upper part of tunnel, the excavation of soft soil tunnel secured the structural stability of tunnel has been completed.

NATM 터널을 시공함에 있어서 정확한 지반조사 결과에 의한 설계가 요구되나, 현실적으로 완벽하게 지반조건을 파악하지 못하고 설계가 진행되는 경우가 많다. 특히 연약지반 또는 지하수의 유입이 급격히 진행되는 등의 열악한 지반과 조우하였을 때에는 현황을 최적으로 반영할 수 있는 계측결과에 기준한 적절한 보강공사 등의 터널의 안정성 확보가 요구된다. 본 보고서에서는 토사 터널 구간의 시공에 있어서, 발생한 변위량을 재현할 수 있도록 터널 계측결과를 이용한 역해석 (back analysis)을 통해 지반의 공학적 제상수를 재평가 한 후, 유한차분법을 이용한 수치해석을 이용하여 최적의 터널 안정성을 검토하였다. 또한 수치해석 결과 및 시공 현황 등을 고려하여 터널 측벽 및 하반부에 강관 일단식 그라우팅과 상반 굴착 후에 가인버트 공법 등을 적용하여 터널의 역학적 안정성을 확보한 토사구간의 굴착을 완료하였다.