터널 굴착 시 여굴 발생원인과 방지대책, 안전대책 정리

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터널 굴착 시 자주 발생하는 여굴(over-break)의 원인과 이를 방지하기 위한 시공 및 안전대책을 정리했습니다. 토목시공기술사 시험 준비자와 현장 실무자를 위한 필독 자료입니다.

 

안녕하세요!
항상 정보를 나누고, 함께 성장하고 싶은 꿈꾸는 돼지입니다😊

오늘은 터널 굴착공사에서 자주 접하게 되는 중요한 문제인 **여굴(overbreak)**에 대해 이야기해보려고 합니다.
이 주제는 터널의 단면 정밀도 확보, 원가 절감, 안전사고 방지라는 세 가지 측면에서 매우 중요합니다.

또한 토목시공기술사 시험에서도 자주 출제되는 단골문제이기도 하죠.
이번 글에서는 여굴의 개념, 원인, 방지대책, 그리고 안전대책까지 체계적으로 정리해드릴게요.

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1. 여굴이란 무엇인가요?

터널 굴착 시 설계된 단면보다 실제로 더 많이 파내진 부분을 의미합니다.
즉, "계획보다 더 파인 부분"이 바로 여굴입니다.

보통 굴착 단면에서 10cm 이상 초과 굴착이 발생하면 ‘여굴’로 간주합니다.

 

출처:https://www.mdpi.com/2504-3110/7/12/842

2. 여굴 발생의 주요 원인 6가지

1) 발파작업의 부적절함

• 과도한 장약량
• 불균형한 천공 패턴
• 동시 발파 타이밍 오류

2) 지반조건의 불균일성

• 절리, 파쇄대, 연암층 등
• 지질조사 미흡으로 인한 설계와 실제 지반의 불일치

3) 기계화 굴착(MTBM, TBM) 시 조종 미숙

• 굴진 경로 편차
• 굴착기 고정 불량 등

4) 굴착선 표시 및 가이드 부재

• 착암 위치 오차
• 절단선 마킹 불량

5) 경험 부족한 작업자 투입

• 천공 깊이, 방향 조절 실패
• 경험 부족으로 인한 과다 굴착

6) 기타 환경요인

• 시공 중 지하수 유입
• 진동, 충격에 의한 암반 추가 파괴

 

3. 여굴 방지를 위한 기술적 대책

  

항목	세부 방안	비고
설계 단계	지반조사 정밀화	탐사보링, 탄성파탐사
발파 계획	적정 장약량 설정	V-cut, 상하홀 분리 발파
시공 관리	천공 가이드 표시	착암 정확도 향상
굴착 방식	기계화 굴착 시 정밀 조종	TBM 자동화 보조기능 활용
품질관리	굴착 후 단면 측정	여굴 측정 → 환산 보완

 

4. 여굴로 인한 문제점과 그 영향

 

항목	문제점	설명
구조적 안정성	천단부 붕괴 위험	아치효과 약화
경제성	숏크리트/라이닝 재료 증가	추가 비용 발생
작업안전	낙석, 붕괴 위험 증가	근로자 안전 위협
시공일정	추가 정비작업 발생	공정 지연 가능성

 

5. 안전 확보를 위한 대책

1) 낙반 및 붕괴 대비

• 여굴 발생 시 즉시 숏크리트 보강
• 필요 시 록볼트, 강지보 설치

2) 모니터링 시스템 구축

• 굴착 단면 자동 측정
• Lidar 스캐너를 활용한 실시간 여굴 체크

3) 교육 및 훈련 강화

• 작업자 대상 발파 교육
• 시공 전 사전 점검 회의 실시

출처 FARO

 

6. 여굴을 최소화한 실제 시공사례

• 프로젝트명: XX 고속철도 터널
• 문제: 발파 굴착에서 20cm 이상의 여굴 지속 발생
• 대책: 장약량 재조정 + 천공 패턴 재설계 + 착암 정확도 향상
• 결과: 여굴 평균 5cm 이내로 감소, 공기 7일 단축

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📝 토목시공기술사 답안 예시

터널 굴착 시 여굴의 발생원인과 방지대책, 안전대책에 대하여 설명하시오.

 

1. 개요

여굴(overbreak)은 터널 굴착 시 설계 단면을 초과하여 과다 굴착된 부분을 의미합니다. 이는 발파작업의 과도성, 장비 오작동, 지반 조건 등 다양한 원인으로 발생할 수 있으며, 구조물의 안전성과 경제성에 치명적인 영향을 미칩니다. 본 문제는 여굴 발생의 메커니즘을 이해하고, 이를 제어하기 위한 시공기술 및 안전대책 수립능력을 평가하기 위해 출제되었습니다. 수험생은 여굴 발생 시 문제점과 대응방안을 체계적으로 서술함으로써 실무 대응력을 증명할 수 있습니다.

 

2. 터널 굴착시 여굴 발생 원인

1. 과도한 장약량
2. 절리 및 연암대 존재
3. 천공 패턴 오류
4. 시공자의 숙련도 부족
5. 기계화 굴착 조종 불량
6. 가이드라인 부재 및 마킹 미흡

 

3. 터널 굴착시 여굴 방지 대책

1. 사전 지질조사 정밀화
2. 천공 깊이, 방향 정확도 향상
3. 발파계획 최적화(V-cut, 세그먼트 분리)
4. 자동화된 굴진 시스템 사용
5. 굴착 후 단면 정밀계측 및 환산 정비
6. 실적 데이터 기반 통계적 품질관리(SQC)

 

4. 여굴 발생 시 문제점

 

항목	문제점	영향
구조 안정성	천단부 약화	낙반 위험
시공비	숏크리트 증가	예산 초과
공기	보강 공사 추가	일정 지연

 

 

5. 터널굴착에 따른 여굴발생시 안전대책

1. 여굴 발생부 숏크리트 및 록볼트 설치
2. 낙석방지망 및 강지보 병행 사용
3. 근로자 사전 안전교육 강화
4. 측정장비(Lidar 등)로 실시간 여굴 계측

 

6. 결론

터널 굴착 시 여굴은 시공성과 경제성, 안전성을 저해하는 중요한 리스크 요소입니다. 본 문제를 통해 여굴의 원인을 사전에 분석하고, 발파설계·굴착공법·현장 계측 등으로 이를 방지하는 기술적 접근이 필요함을 확인할 수 있었습니다. 실제 현장에서도 설계와 시공 간의 연계를 강화하고, 계측결과를 활용한 즉각적인 보완조치를 통해 여굴을 최소화할 수 있습니다. 이는 안전 확보뿐만 아니라 공사비 절감과 품질 확보에도 직결되는 중요한 관리 포인트입니다.