NATM 공법NATM이란 New Austrian Tunneling Method의 약자로서 오스트리아의Rabcewicz가 처음으로 실행한 암반 터널 시공법이다. NATM의 중요 이론은 암반이 스스로 지니고 있는 자체 원지반의 지지력을 이용하여 락볼트로 고정한후 숏크리트와 지보재로 보강하여 지반을 안정시킨후 터널굴착을 계속하는 시공성이 우수한 굴착방식이다.암반이 본래 가지고 있는 지지력을 충분히 활용하면서 암반에 밀착시켜 가요성을 가지는 복공에 의하여 지중공동의 안정을 유지해가며, 터널을 어느 정도의 길이로 굴착하여 놓은 즉시 5~20cm정도의 두께로 뿜어붙이기 콘크리트를 치고 적절한 패턴으로 rock bolt용 구멍을 뚫어 rock bolt를 채운 뒤, 암석의 내공변위 상태가 끝난 다음 2차 라이닝을 하는 공법이다.우리나라에는 1980년대 지하철 건설에 활용되기 시작하여 개착이 어려운 터널공사에 시공되고 있다.1 굴착 후 빠른 시간 내에 shotcrete를 원지반에 밀착시켜 시공하므로 원지반의 이완을 최소한 억제한다.2 원지반에 rock bolt를 시공하므로 항복내력, 지보 응력증가 및 절리, 균열에 의한 단면 발생을 억제한다.3 shotcrete, rock bolt에 의해서 원지반의 내벽면에 구속압을 주므로 원지반의 항복내력 증가, 지보응력이 증가한다.4 도시터널에서는 shotcrete의 ring을 조기에 폐합하므로 침하를 최소한으로 억제한다.5 지보와 원지반이 밀착해 시공되므로 재래공법보다 굴착단면이 안정해진다.6 내구성, 공사비, 보수면에서 재래식보다 유리하다.7 어떤 지반이든 지질변화에 대처하기 쉽다8 시공순서 : 천공 발파 환기 버럭처리 숏크리트 록볼트 계기측정2. 작업장비{NO장 비 명용 량 … 규 격비 고1숏크리트 타설기RCO8-60M50, 652중량 배합기0.3M3/Min일체형3Air ROCK DRILLSCOP 1028HD4착암기2,400 b.p.m13형5에어 컴프레셔37 KW (50 HP)6공구류1식볼트전용3. 사용자재{NO자 재 명규 격비 고1 용수상황(4) 그외에 작업환경 조건 등.5. 발파 및 굴착1) 기계 1대의 투입에 따른 시공능률을 고려하여 작업을 시작한다.2) 막장을 1개소로하여 안전관리를 철저히 한다.3) 1회 굴진장은 1.0 1.2m로 하고 즉시 소정의 지보공 (강지보, 숏크리트, 록볼트)을 하여야 한다.6. 록 볼트 작업록볼트 종류와 천공직경{록볼트 형식천공경 (￠)웨지형￠ < slit 최대경엑스팬숀형쉘 확대경레이진 접착형= 볼트경 + (4 - 8mm)보통수지형= 볼트경 + (6 - 8mm)발포수지형, 몰탈 충진형= 볼트경 + (10 - 16mm)파워형, 시멘트 밀크형= 볼트경 + (10 - 20mm)7. 숏크리트 시공 건식 숏크리트 배합 예 {조골재의 최대치수(mm)물,시멘트비 W/C (%)세골재율S/a (%)단 위 량 ( Kg/m2)시멘트C물W모 래S자 갈G급결재(C x %)154260380151.21.1467645%8. 강지보공 설치1) 자립성이 부족한 파쇄대가 존재하는 원지반, 토사, 팽창성 지반에서는 숏크리트가 일정한 강도에 도달할 때까지 원지반을 보호하기 위하여 강지보공을 설치한다.2) H형강의 지보공 설치시에는 그의 배면에 숏크리트가 시공되지 않고 공백이 생기는 일이 있으므로 주의해야 한다.3) 강지보공은 될 수있는 한 1차 숏크리트와 밀착하여 설치한다.9. 터널굴착에 관한 검토사항1) 막장면의 안전막장면의 안전은 기본적으로 굴착단면을 분할하여 노출면적을 적게하여 안전을 도모 하는 것이 원칙이다. 그러나, 시공상 필요한 단면은 확보하여야 함으로 일반적으로 굴 착단면이 결정되면 다음과 같은 상황에 유의한다.1) 막장면을 굴착직후에 숏크리트로 2-5Cm 두께로 덮는다.2) 막장을 안전구배로 높인다.3) 핵을 남긴다.4) 1회 굴진장을 짧게한다.5) 록 볼트등으로 막장면을 보강한다.6) 압기공법, 약주공법, 동결공법, 특수공법 등을 병행하여 안전을 도모 한다.2) 갱내환기종래의 터널공법에서의 주된 분진발생원으로는 굴착시의 분진, 버럭 상차시의 분진등이였 으나, NATM에서는 경안전에 유의하여야 한다.3) 숏크리트 공정시숏크리트 작업에서는 관리가 나쁠 때에는 숏트기나 호오스내의 폐쇄가 일어나 작업능율이 저하한다. 그러므로 다음과 같은 것에 대하여 주의를 하여야 한다.(1) 15mm이상의 골재를 사용하지 말 것(2) 표면수량이 많은 모래 (8% 이상)을 사용하지 말 것(3) 소요의 슛팅압력을 확보할 것(4) 작업의 개시전 또는 종료후에 반드시 에어 블러우를 시행 할 것(5) 재료반송 호오스를 너무 구부리지 말 것발파발파굴착은 경제성과 시공성은 양호하나 진동과 소음 등이 수반된다.지반조건을 고려하여 발파진동으로 인한 터널 주변 지반의 이완영역을 최소화하며 평활한 굴착면이 형성되고, 버럭의 크기가 적재 및 운반에 적합하도록 수행되어야 한다.발파진동이나 소음이 주변 환경에 미치는 영향을 고려하여 대책을 수립하여야 하며 엄격한 진동 규제를 필요로 할 때에는 방진대책을 제시하거나 미진동 파쇄를 검토하여야 한다.발파진동의 경감방법발파진동은 장약량을 감소시키면 감소하나 장약량의 감소는 발파효과의 저하를 초래하기 쉽기 때문에 발파진동을 억제하고 파쇄효과도 충분히 얻을 수 있는 발파방법을 모색할 필요가 있다. 시험발파나 발파진동 측정결과로부터 발파진동의 피해가 예측되는 경우 장약량을 제한하거나, 저폭속 또는 특수폭약을 사용하므로써 어느 정도의 경감이 가능하다.숏크리트숏크리트란 압축공기를 이용하여 굴착된 지반면에 뿜어 붙여지는 모르터 혹은 콘크리트로서 터널지보 부재 중 가장 중요한 부재라 할 수 있다. 숏크리트는 굴착 후 빠른 시간 내에 지반에 밀착되도록 시공이 가능하고 조기 강도를 얻을 수 있으며, 굴착 단면의 형상에 크게 영향을 받지 않고 용이하게 시공이 가능한 특징을 가지고 있다.지반중의 층리, 절리 등의 불연속면이 터널 지반의 거동을 지배하는 경우나 경암 지반에서와 같이 절리 등의 간격이 비교적 큰 경우의 숏크리트는 국부적인 암괴의 붕락 방지 및 약층의 보강 효과를 기대할 수 있으며, 또 절리 등의 간격이 작고 입상(粒狀)체와 같은 거동을 하는최소화하여야 한다.6 평활한 굴착면을 확보하여 방수 및 배수시공이 용이하여야 한다.숏크리트의 타설 방법은 배합 및 작업방법에 따라 건식과 습식이 있으며, 필요에 따라 강(鋼) 또는 기타 재질의 섬유(fiber)를 혼합하여 사용할 수 있다. 건식은 물 이외의 재료(시멘트, 모래, 자갈)를 압축공기로 노즐까지 보내어, 노즐에서 물과 합류시켜 뿜어 붙이는 공법이고, 습식은 모든 재료를 믹서로 비빈후 압축공기와 스크류 만으로 뿜어 붙이는 공법이다.1990년대 초까지는 대부분 건식방식을 적용해 왔으나 터널과 같이 폐쇄된 공간에서는 인체에 유해한 시멘트와 급결제의 분진, 비산 등이 작업원에게 피해를 주고 시공성 저하는 물론 작업환경의 열악으로 인해 품질확보가 곤란하고 공사비 측면에서도 불리한 점등이 지적되었다. 따라서 최근에는 습식공법을 선호하고 있다. 습식 숏크리트는 건식에 비해 분진이 거의 발생하지 않으므로 작업환경이 개선되고, 품질관리가 확실하며, 반발률 감소, 시공능력 향상으로 경제적으로 유리하다.섬유보강 숏크리트는 강도증가를 포함한 지보능력의 향상을 위해 기존의 일반적인 숏크리트에 섬유(fiber)로 불리는 작은 섬유조각, 유리섬유(glass fiber), 플라스틱섬유(plastic fiber)등을 첨가한 숏크리트로서, 강섬유보강 숏크리트(SFRS, Steel Fiber Reinforced Shotcrete)에 비하여 신뢰도는 적은 것으로 판단된다.강섬유보강 숏크리트는 보통 콘크리트에 비하여 다음과 같은 특성이 있다.1 열의 발생에 대한 저항력이 크고, 또 균열의 확대에 대한 저항력이 크다.2 인장강도, 휨강도 및 전다강도가 높아진다.3 동결 융해 작용에 대한 저항력이 크다.4 마모성, 내충격성이 크다.록볼트록볼트는 오래전부터 사용해 온 지보 부재로써, 그 초기 단계에서는 경암 지반을 대상으로 한 선단 정착 방식이 대부분이었다. 그 후 전면 접착형의 록볼트가 개발되고 경암 지반만이 아니라 연약 지반의 영역에서도 뛰어난 지보 효과가 있다는 것이 차차 경험적으로 분트의 작용 효과로서는 아치 형성 작용, 내압 작용, 지반 보강 작용 등을 기대할 수 있다.1 봉합 작용 또는 매달음 작용발파 등에 의해 이완된 암괴를 이완되지 않은 원지반에 고정하여 낙하를 방지하는 것으로 가장 단순한 효과이다. 균열, 절리가 발달된 지반에 있어서 숏크리트와 병용하면 비교적 작은 균열에 대해서도 효과가 있다.2 보 형성 작용터널 주변의 절리를 이루고 있는 원지반은 절리면에서 분리되어 겹침보로서 거동하나, 록볼트로 층을 이루고 있는 지반의 절리면 사이를 조여줌으로써 절리면에서의 전단력의 전달을 가능하게 하여 합성보로서 거동시키는 효과이다.3 내압 작용록볼트의 인장력과 동등한 힘이 내압으로 터널벽면에 작용하면 2축응력 상태에 있던 터널 주변 지반이 3축 시험시 구속력(측압)의 증대와 같은 의미를 가지며 지반의 강도 혹은 내하력 저하를 억제하는 작용을 한다.4 아치 형성 작용시스템 록볼트에 의한 내압 효과로 일체화되어 내하 능력이 높아진 굴착면 주변의 지반은 내공측으로 일정하게 변형하는 것에 의해 내하력이 큰 그랜드아치를 형성한다.5 지반 보강 작용지반 내에 록볼트를 타설하면 지반의 전단 저항능력이 증대하여 지반의 내하력이 증대될 뿐만 아니라 지반의 항복 후에도 잔류강도가 증가한다. 이와 같은 현상은 록볼트에 으해 지반 전체의 공학적 특성치가 개선되는 것을 의미한다.터널 방수목적고드름 방지, 터널라이닝의 내구성 증대, 주변의 수자원 이용 상태 유지(비배수 터널)지하수 처리 방식터널의 시공위치와 지반의 특성상 지하수가 굴착된 터널의 전주면을 통해서 터널내부로 떨어지거나 흐르게 되기 때문에 방수를 실시하게 되는데 쉴드터널에서는 콘크리트 세그먼트로 하여금 방수기능을 담당하게 하고 NATM 개념의 터널공법에서는 콘크리트 라이닝과 숏크리트 사이에 방수막을 설치하여 터널내부로의 지하수 유입을 차단한다.배수형 터널과 비배수형 터널세그먼트 또는 콘크리트 라이닝 이부의 지반에 지하수 유도 배수관을 두어 인위적으로 배수를 실시하여 콘크리트 라이닝에 지하수압이 작용하지
![[토목 시공] NATM공법](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2004/05/10/data2853558-0001.jpg)
