해저 터널의 경우 어떤 과정을 통해서 짓게 되는건가요?
안녕하세요
보령 근처에 해저터널이 생겼다고 해서 지난 주말에 다녀왔는데요
해저 터널의 경우 어떤 과정을 통해서 짓게 되는건가요?
바닷물 때문에 콘크리트가 굳히기 등 어렵지 않을까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 해저터널은 흔히 산을 뚫는 터널과는 달리 지반이 약하고(뻘바닥을 연상해보자) 바닷물의 압력(수압)이 워낙 커서 건설 자체가 매우 힘들다. 다만 시공 방법에 대한 개념은 대부분 일반 터널과 비슷하게 가장 무모하고 위험한 개착식부터 현대의 NATM 방식, 실드 TBM 방식은 물론 해저/하저터널만의 방식인 침매방식도 있다. 침매 방식을 제외한 나머지 방식은 일반 터널 문서와 크게 다르지 않다.
가장 무식한 방식. 일명 '가물막이 공법'이라고도 부른다. 터널 양옆에 바다에 임시로 댐을 쌓아 바닷물을 막고 물을 퍼낸 다음 굴착해서 터널을 건설한 뒤 바닷물을 다시 채우는 방법이다. 근래의 엄청난 스케일의 해저터널에서는 불가능한 방법이다. 다른 건설기법은 생기기도 전이던 아주 먼 옛날에나 초단거리 해저터널 건설 시 사용되었다. 대한민국의 수도권 전철 5호선이 지나는 천호대교 아래(광나루역-천호역 구간)의 한강 및 서울 지하철 2호선 종합운동장-삼성 구간의 탄천 하저터널, 그리고 통영시에 있는 동아시아 최초의 해저터널인 통영 해저터널 건설에 사용된 공법이다. 단 여긴 지협이었던 곳을 파서 터널을 지어놓고 물을 터뜨린 특이한 케이스이다.
New Austrian Tunnelling Method의 준말로 오스트리아에서 개발한 방식이라서 이러한 이름이 지어졌다. 1980년대부터 지금까지 대한민국에서 지하철 공사에 가장 많이 쓰이는 방법이기도 하다. 지하철뿐만 아니라 터널이라면 안 쓰이는 곳이 없을 정도. 지반이나 암반에 구멍을 뚫어서 화약을 삽입, 폭파시키고 벽면을 콘크리트 등으로 발라 지반 자체의 힘을 최대한 사용하면서 굴착해나가는 방법이다. 대한민국의 수도권 전철 5호선이 지나는 마포대교 아래(여의나루역-마포역 구간)의 한강 하저터널 및 일본의 세이칸 터널이 이 방법으로 건설되었다. 지반이 연약할 경우 공사에 위험이 따른다는 단점이 있다. 실제로 1970~80년대에 지었던 세이칸 터널은 공사 도중 갱이 3번이나 침수되어 사상자가 생기기도 했다. 지질조사용 갱(선진도갱), 본갱, 작업갱을 각각 3개씩 파 놓고 공사한 덕에 작업갱으로 물을 퍼내서 겨우겨우 본갱의 침수 사태를 복구했다고 한다. 일부 연약지반 구간은 선진도갱을 본갱 앞으로 우회시켜 지반에 응고제를 주입해 굳히고 뚫는 방식으로 건설했다. 현재 수도권제2순환고속도로의 인천북항터널과 77번 국도의 보령 해저터널이 이 공법으로 시공되었다.
1825년 영국에서 이점바드 킹덤 브루넬의 아버지 마크 브루넬이 조개에서 영감을 얻어 템즈 강 밑에 하저터널을 건설할 때 사용한 오래된 공법이다. 현대에는 자동화된 터널만한 회전식 그라인더형 굴착기로 땅을 긁어 나아가면서 세그먼트로 불리는 콘크리트 블럭을 조립해서 터널을 만들어 가는 방식으로 발전되었다. 연약한 지반에 굴을 뚫기에 가장 좋은 방법으로 실드 자체가 굴착 및 지지대 역할을 하기 때문이다. 하루에 6m 이상 나가므로 매우 빠르며, 공사 기간 단축이 가능한 반면, 장비가 고가인데다 크기도 엄청나서 한번 조립하는데만 8주가 소요되며, 공사 완료 후 분해를 하는데만 해도 4주 정도가 걸린다. 한국에서는 이 방식으로 만든 해저터널은 없고 분당선과 별내선, 서해선, GTX-A에 건설되는 한강 하저터널과 부전-마산 복선전철에 건설될 낙동강 하저터널이 이 공법으로 건설중이다. 한강 하저터널 TBM 공법 설명 영상 도로에서는 최초로 수도권제2순환고속도로 김포~파주간 한강 하저터널이 실드 TBM으로 시공 중이다. 이 공법에 쓰이는 굴착기는 양쪽에서 굴착해서 다시 꺼내지 못하는 특수한 경우를 제외하고는 해체해서 지상으로 올려서 회수된다. TBM 특성 상 굴착 전진하면서 동시에 뒤쪽으로 콘크리트 벽을 붙이는 방식이므로 TBM 직경보다 터널 직경이 작아져 후진이 불가능한데다, 무게 650톤, 길이 80m이상의 거대한 장비를 버리는 것보다 회수하는 게 비용이 덜 들기 때문이다. 그러나 오히려 기계를 꺼내서 회수하는 비용이 새로 제작하는 것보다 더 들거나 아예 빼낼 수 없을 때는 그냥 현장에 버리는 경우도 있다. 채널 터널에서는 영국과 프랑스의 경계 부분에 이 기기를 본 터널 바닥으로 가게 해서 묻어버렸다. 한국에서는 2010년대 초 실드TBM의 커터헤드 국산화에 성공했다.
3.4. 침매방식(BOX 공법)
상대적으로 얕은 바다에 콘크리트로 미리 만들어둔 터널 크기의 함체를 만들어 바다에 가라앉혀 이어나가는 방식이다. 쉽게 말해서 바다 바닥에다가 터널 블럭 올려두고 주욱 이어 붙이는 것이다. 짧은 거리, 얕은 바다에 주로 사용하므로 이 방법을 사용한 해저터널이 많다. 한국에서는 유일하게 거가대로의 가덕 해저터널을 이 방법으로 건설했다. 위의 사진은 가덕해저터널에 사용되었던 터널 블록. 생각보다 매우 큰데, 터널 옆의 자동차와 크기를 비교하면 그 규모를 짐작해 볼 수 있다.
출처 : 나무위키 - 해저터널
해저 터널의 경우에는 주변의 물을 흘러 들어오지 못하게 막아놓고 시공을 하는 경우가 많이 있다고 합니다. 따라서 이 기술을 아주 어렵다고 보시면 되겠습니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
해저 터널 건설 과정
보령 해저 터널을 방문하셨다니
멋진 경험이었을 것 같습니다
해저 터널은 일반적인 터널 건설보다 훨씬 더 복잡하
고 어려운 과정을 거쳐 만들어집니다.
해저 지형 지질 조건 수심 해류 등을 정밀하게 조사
합니다.
터널의 위치 길이 굴착 방법 안전성 등을 고려하여 설계합니다.
환경 영향 평가를 수행하여 해양 생태계에 미치는 영향을 최
소화합니다.
터널 굴착 방법은 크게 개착식 침매식 굴착-침매식으로
나뉩니다.
바닷속을 파내 터널을 만드는 방식입니다.
흙막이 벽을 설치하고 물을 빼낸 후 굴착합니다.
수심이 얕고 지반 조건이 좋은 곳에 적합합니다.
육상에서 제작한 터널 구조물을 바다에 가라앉히는 방식입니다.
수심이 깊거나 지반 조건이 좋지 않은 곳에 적합합니다.
굴착
-침매식은 개착식과 침매식의 장점을 결합한 방식입니다.
굴착된 터널 안쪽에 콘크리트 라이닝을 설치하여 터널을 강화합니다.
라이닝은 여러 세그먼트로 나누어 제작 후 현장에서 조립합니다.
방수 통풍 조명 안전 시스템 등을 설치합니다.
터널 구조물의 안전성을 철저하게 검토하고 시험합니다.
침투 누수 화재 등 비상 상황에 대비하여 안전 시스템을 구축합니다.
터널 내부 환경을 관리하고 교통 안전을 확보합니다.
해저 터널 건설의 어려움
수압으로 인해 해수가 터널 내부로 침투할 위험이 높습니다.
굴착 과정에서 지반이 침하하여 터널 구조물에 영향을 미칠 수 있습니다.
터널 건설 과정에서 해양 생태계에 악영향을 미칠 수 있습니다.
해저 터널 건설 기술은 지속적으로 발전하고 있으며 보다
안전하고 환경 친화적인 터널 건설 방법이 연구되고 있습니다.
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안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
해저 터널은 육지에서 만드는 터널과 유사한 과정을 거쳐 생성됩니다. 이러한 터널은 바닷속에서 연결되는 지역을 효율적으로 이동할 수 있도록 해줍니다. 해저 터널의 건설 과정은 다음과 같습니다.
지질 조사 및 사전 준비: 해저 터널 건설을 시작하기 전에 지질 조사를 수행합니다. 지반 조건, 암석 유형, 수심 등을 평가하여 건설 계획을 수립합니다.
터널 굴착: 해저 터널은 터널 굴착기 (TBM)를 사용하여 굴착됩니다. TBM은 바닷속에서 터널을 뚫는데 사용되며, 지속적으로 암석을 파고 나가면서 터널을 형성합니다.
터널 벽 구축: TBM이 굴착하면서 터널 벽을 만듭니다. 콘크리트나 다른 재료를 사용하여 터널 벽을 강화합니다.
수압 및 환경 대응: 해저 터널은 수압, 부식, 해수 유입 등을 견디기 위한 설계로 구축됩니다.
터널 내부에는 적절한 시설을 설치하여 환경적 요소를 관리합니다.
해저 터널은 육지에서 만드는 터널과 유사한 과정을 거치며, 바닷속에서 효율적인 교통 및 이동을 가능하게 합니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
해저터널은 바다 밑을 통과하는 지하 터널로, 일반 도로나 철도와 같은 터널과는 다른 특수한 공학 기술이 필요합니다. 해저터널은 일반적으로 수중터널이라고도 불리며, 바닷속에 터널을 파서 건설합니다. 이를 위해 다양한 공학 기술과 장비가 사용되며, 바닷물과 수압 등을 고려하여 적절한 재료와 설계가 필요합니다. 콘크리트는 해저터널 건설에 많이 사용되는 재료 중 하나이며, 특수 방법을 통해 바닷물에 견딜 수 있는 강도로 제작됩니다.
안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.
해저터널은 바닷물속에 뚫는것은 아닙니다
지상에서 뚫기 시작을 해서 해저 밑 땅을 뚫고 들어가 반대편 육지로 나오는 것이기 때문에 바닷물과는 상관없습니다
