[건설안전기사] NATM 공법과 콘크리트 라이닝

 

터널 문제를 공부하다 보면 NATM, 숏크리트, 록볼트, 콘크리트 라이닝이 한꺼번에 등장합니다. 각각을 따로 외우면 비슷한 공정처럼 보이지만, 터널을 파고 안정시키는 순서에 놓아 보면 역할이 분명해집니다.

 

이번 글에서는 2023년 2회 작업형 문제를 출발점으로 NATM 공법이 무엇인지, 콘크리트 라이닝은 어느 단계에서 어떤 역할을 하는지 함께 살펴보겠습니다.

 

 

기출문제

터널공사 표준안전 작업지침-NATM 공법상, 콘크리트 라이닝 공법을 선정하기 전에 검토하여야 할 사항을 2가지만 쓰시오.

 

답안

 

다음 중 2가지를 작성합니다.

• 지질·암질 상태
• 단면 형상
• 라이닝의 작업능률
• 굴착공법

 

 

 

NATM은 무엇인가요?

 

NATM(New Austrian Tunnelling Method)은 우리말로 신오스트리아 터널공법이라 합니다. 핵심은 터널 주변의 암반이나 지반을 단순히 제거해야 할 흙으로 보지 않고, 스스로 하중을 나누어 받는 구조체의 일부로 활용하는 것입니다.

 

터널을 굴착하면 주변 지반이 안쪽으로 변형되기 시작합니다. 이때 굴착면을 관찰하고 숏크리트, 록볼트, 강지보재 등의 1차 지보를 신속히 설치합니다. 이후 변위와 지보재의 상태를 계측하면서 필요한 지보량과 시공방법을 조정합니다.

 

따라서 NATM을 단순히 ‘화약으로 터널을 파는 공법’이라고 이해하면 부족합니다. 국내 NATM 현장에서 천공·발파가 흔히 사용되지만, 공법의 본질은 주변 지반과 지보재가 함께 안정된 구조를 이루게 하고, 관찰과 계측 결과를 시공에 반영하는 것입니다.

 

NATM의 흐름

굴착면 관찰
↓
천공·발파 또는 기계굴착
↓
버력 반출
↓
숏크리트·록볼트·강지보재 등 1차 지보
↓
변위 계측과 보강
↓
방수층 설치
↓
콘크리트 라이닝 시공

 

굴착 직후의 변형과 낙반을 억제하는 단계가 1차 지보라면, 콘크리트 라이닝은 터널의 안쪽을 장기적으로 완성하는 최종 복공에 가깝습니다.

 

 

숏크리트와 콘크리트 라이닝은 무엇이 다른가요?

 

두 재료는 모두 콘크리트이지만 시공 시점과 역할이 다릅니다.

 

구분	숏크리트	콘크리트 라이닝
시공 시점	굴착 직후	지반의 변형이 안정된 뒤
시공 방법	굴착면에 압축공기로 뿜어 붙임	거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설
주된 역할	굴착면 보호, 낙반 억제, 1차 지보	내구성·방수성·내부 형상 등 장기 성능 확보
완성 표면	굴착면을 따라 비교적 거침	차량이나 열차가 통과하는 매끈한 터널 내벽

 

 

터널 단면을 바깥에서 안쪽으로 단순화하면 다음과 같습니다.

 

[주변 암반·지반]
├─ 록볼트: 갈라진 암반을 안쪽에서 묶음
└─ 숏크리트·강지보재: 굴착면을 지지하는 1차 지보
↓
[방수층]
↓
[현장타설 콘크리트 라이닝]
↓
[터널 내부]

 

NATM에서는 완성된 라이닝 하나가 모든 토압을 홀로 버틴다고 보기보다, 주변 지반과 1차 지보가 먼저 안정된 구조를 만들고 라이닝이 장기적인 안전성과 사용성을 완성한다고 이해하는 편이 자연스럽습니다.

 

 

 

 

제22조의 답은 왜 네 가지로 구성될까요?

 

1. 지질·암질 상태｜무엇이 터널을 누르는가?

단단한 암반인지, 풍화되거나 균열이 많은 암반인지에 따라 터널 주변의 변형과 지하수 유입, 라이닝에 작용하는 하중이 달라집니다. 같은 두께와 같은 시공방법을 모든 지반에 그대로 적용할 수 없는 이유입니다.

2. 단면 형상｜어떤 모양을 만들어야 하는가?

원형, 마제형, 큰 도로터널처럼 폭이 넓은 단면은 힘이 흐르는 방식과 거푸집의 형태가 다릅니다. 천장부·측벽·바닥부의 곡률과 크기는 콘크리트 타설 순서와 장비 배치에도 영향을 줍니다.

3. 라이닝의 작업능률｜현장에서 제대로 만들 수 있는가?

라이닝은 콘크리트만 부으면 끝나는 작업이 아닙니다. 거푸집 이동, 철근과 방수층 작업, 콘크리트 공급과 타설, 양생과 탈형이 반복됩니다. 터널 안의 좁은 공간에서 안전하고 일정한 품질로 시공할 수 있는지를 함께 검토해야 합니다.

4. 굴착공법｜앞 단계가 어떤 흔적을 남겼는가?

전단면 굴착인지 분할 굴착인지, 발파인지 기계굴착인지에 따라 굴착면의 형상과 여굴, 작업공간, 공정 순서가 달라집니다. 라이닝은 이미 만들어진 굴착 단면과 1차 지보 위에 시공되므로 앞선 굴착공법과 분리해서 정할 수 없습니다.

 

 

어떤 땅을, 어떤 모양으로 팠으며, 그 공간에서 라이닝을 얼마나 안전하고 효율적으로 시공할 수 있는가를 확인하는 목록입니다.

 

 

실제 NATM 적용 현장

 

금정터널

경부고속철도 2단계 구간의 금정터널은 총연장 약 20.3km의 장대터널입니다. 국가철도공단 자료에 따르면 대부분의 구간에 NATM이 적용되었고, 도심지의 복잡한 조건에서는 TBM과 NATM을 조합하여 시공했습니다. 다양한 지질 조건에 맞추어 숏크리트, 록볼트, 강지보재와 그라우팅을 적용하고 계측으로 안전성을 확인한 사례입니다.

수서–평택 고속철도 경부선 하부 통과 구간

수서–평택 고속철도 건설 당시 기존 경부선 아래를 통과하는 약 165m 구간에도 NATM이 적용되었습니다. 토피가 얕고 풍화암 파쇄대가 발달한 데다 열차가 운행하는 선로 아래를 굴착해야 했기 때문에 정밀 굴착과 자동계측이 특히 중요했습니다. NATM의 ‘굴착 후 관찰하고 계측하여 지보를 조정한다’는 성격을 이해하기 좋은 현장입니다.

이 사례들을 보면 NATM은 산속 터널에만 쓰이는 공법이 아닙니다. 긴 철도터널뿐 아니라 기존 철도와 도시 시설물 아래처럼 주변 변위를 세심하게 관리해야 하는 구간에도 적용됩니다.

 

 

 

시험장에서 정리하는 답안

 

문제가 ‘2가지만’ 요구하면 가장 익숙한 두 항목을 골라 정확히 적으면 됩니다.

지질·암질 상태, 단면 형상

 

다만 네 항목을 함께 익혀 두면 출제 표현이 달라져도 대응하기 쉽습니다.

 

땅은 어떤가? → 지질·암질 상태
터널 모양은? → 단면 형상
시공은 효율적인가? → 라이닝의 작업능률
어떻게 팠는가? → 굴착공법

 

NATM의 흐름 안에서 보면 이 문제는 무작정 네 단어를 외우는 문제가 아닙니다. 굴착한 지반과 단면을 확인하고, 그 현장에서 실제로 시공 가능한 최종 내벽을 선택하는 과정을 묻는 문제입니다.