후쿠오카 지하철 대단면 NATM 터널 붕락사고와 교훈

후쿠오카 지하철 대단면 NATM 터널 붕락사고와 교훈

 

□ 제목 : 후쿠오카 지하철 대단면 NATM 터널 붕락사고와 교훈

□ 발행 : 2023. 1.

□ 형식 : pdf 26 page

□ 필자 : 건화 지반터널부

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후쿠오카 지하철 대단면 NATM 터널 붕락사고와 교훈

 

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주요 내용

 

2016년 11월 8일 오전 5시 15분경 후쿠오카 지하철 공사중 NATM 터널이 붕괴되고 상부 도로가 함몰되는 사고가 발생했다. 본 사고는 일본 도심지에 지하철에 적용되어 왔던 NATM 터널공사에 상당한 영향을 미쳤다. 본 사고를 통해 NATM 터널공사에서 설계 변경 및 시공관리 등에 많은 문제점이 확인되었다. 특히 대단면 NATM 터널에서의 대규모 터널 붕괴사고는 조사, 설계 및 시공상의 기술적 문제점을 제기하는 계기가 되었으며, 도심지 구간에서 대규모 터널 붕락 및 도로 함몰의 사고 원인 및 발생 메커니즘을 규명하기 위하여 철저한 조사를 진행하게 되었다. 

본 고에서는 후쿠오카 지하철 공사의 도심지 대단면 NATM 터널 붕괴사고 사례로부터, 대단면 NATM 터널공사시 지질 및 지하수 리스크, 대단면 터널 단면계획, 대단면 터널 분할굴착 및 지보공, 보조공법의 시공 등 시공관리 상의 문제점을 종합적으로 분석하고 검토하였다. 이를 통하여 본 터널 붕괴사고로부터 얻은 중요한 교훈을 검토하고 공유함으로서 지반 및 터널 기술자들에게 기술적으로 실질적인 도움이 되고자 하였다.  

 

1.1 사고 개요

후쿠오카시 지하철 나나쿠마선 연장공사 현장에서 2016년 11월 8일 5시15분경 하카타역 앞 교차로 부근 도로 포장면에 균열이 발생하고, 이후 5시 20분경 도로 남쪽이 함몰, 5시 30분경 도로 북쪽이 함몰, 7시 20분경 도로 중앙부가 함몰되기에 이르렀다.

 
지하철 공사현장에서는 11월 8일 0시 40분경부터 지보공 103기 부근 굴착을 시작했으며 4시 25분경 연속적인 부분 붕락을, 4시 50분경에는 막장천단에서 이상출수를 관측하여 5시 00분경 작업원 9명 전원의 지상 대피가 완료, 5시 10분경 차량 등의 진입금지 조치가 완료된 바 있었다. 그림에서 터널붕락 및 도로함몰 사고발생위치 및 경위, 터널 붕락 및 도로 함몰 사고 형상에 대한 개요도가 나타나 있다.

 
본 사고는 대단면 본선터널의 선진도갱 굴착 중에 발생하였으며, 토피고는 약 18m, 암토피고는 약 2m이며, 암반층 상부에는 미고결 대수 모래층이 분포하고 있어 대단면 터널을 선진도갱 공법으로 분할굴착하고, 강관보강그라우팅과 같은 보조공법을 적용하여 시공중에 있었다. 

도로함몰 규모는 폭이 약 27m, 길이 약 30m, 깊이 약 15m이며, 함몰의 볼륨은 약 6200m3로 추정되었다. 

 

그림은 터널 붕락 및 도로함몰 당시의 사진을 보여주고 있으며, 도로폭 전체가 함몰되는 것을 볼 수 있다. 다행스럽게도 건물의 경우 말뚝기초로 인하여 심각한 손상은 발생되지 않았다. 또 다른 그림은 터널 붕락 및 도로함몰 이후의 사진을 보여주고 있으며, 본선터널, 연락갱 및 수직구가 밀려온 토사와 지하수로 침수되었음을 볼 수 있다.

 

3.1 사고 원인 분석

- 난투수성 풍화암층의 강도나 두께

- 지하수 압력의 영향

- 터널 단면 형상 변경

- 보조공법 시공방법 변경

 

 

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