A Study on the Behavior of an Existing Tunnel and the Safety Implications on its Facilities from a New Tunnel Blasting

신설 터널 발파 시 기존 터널 거동 및 시설물 안전에 관한 연구

In this study, the behavior and safety of an existing tunnel and its facilities are investigated when a new tunnel adjacent to the existing tunnel is blasted. The design of the new tunnel puts priority on stability of the tunnel itself over the safety of the facilities which are installed within the existing tunnel such as jet fans. And thus, a detailed consideration on securing the safety of the existing facilities has been insufficient. An analysis on the types of traffic accidents in the last ten years shows that most incidents were due to the driver's improper response in emergency situations and unexpected obstacles. In consideration of this analysis, the safety of the facilities in the existing tunnel was secured by minimizing the charging amount for each hangfire and changing the excavation method of evacuation communication shelters to the large center hole cut blasting method to reduce blasting vibration. For a more quantitative analysis, measurement devices were installed inside the existing tunnel, at houses adjacent to the new tunnel, near jet fans in the existing tunnel. This enabled real time measurement of displacements of the existing tunnel, adjacent houses, and jet fans without interrupting traffic flow. Therefore, the improvements of charging amount for each hangfire, the blasting method, and the measurement method are suggested in this paper to secure the safety of the facilities in the existing tunnel when a new tunnel, located on a large city and adjacent to an existing tunnel, is designed.

본 연구는 신설 터널 발파 시 기존 터널 거동 및 시설물 안전에 관한 연구로서 설계 당시에는 신설 터널의 안전성에 초점을 맞추다 보니 기존 터널 내부에 설치되어 있는 제연 팬 등과 같이 시설물의 안전성을 확보하기 위한 세부적인 설계에 있어서 다소 미흡한 면이 있었다. 기존 터널의 최근 10년간 교통사고 유형을 분석한 결과 주행 중인 차량 간 긴급 상황 및 상호 장애요소 발생 시 미처 대처하지 못해 발생하는 사고가 대부분인 것을 알 수 있었다. 이런 점을 감안하여 신설 터널 시점 부 및 본선 구간 발파 시 장약량을 최소화하였고 피난연결통로 굴착은 대구경 심빼기 발파공법으로 변경 시공하여 진동을 최소화함으로써 기존 터널 내부의 시설물 안전성을 확보하였다. 정량적 분석 방법으로서는 각종 계측기를 설치하여 신설 터널 주변 민가, 기존 터널 내부 및 제연 팬 주위에 설치하여 실시간 변위를 파악하여 교통류 차단 없이 정상 흐름을 확보하였다. 향후 대도심지에 위치하면서 기존 터널과 인접한 터널 설계 시 터널 내부 시설물 안전성 확보를 위해 발파 장약량, 발파공법 및 계측방법의 개선 방안을 제시하였다.