1. 서 론

최근 수도권 및 대도시 주변지역은 지속적인 인구증가와 신도시 개발에 따라 대도시권이 점차 확대되어 교통생활권의 광역화가 심화되고 있다. 정부 통계자료에 따르면, 도로 보급률은 증가하고 있지만 왕복 4차로 이하 도로가 차지하는 비율이 고속도로는 75.3%, 특별광역시도는 87.9%, 일반 국도는 93.7%, 평균 92.6% (2008년 기준)로 거의 대부분을 차지하고 있으며, 도로 1 km당 자동차 보유대수는 161대로 OECD 국가 중 독일에 이어 두 번째로 많아 도심평균 운행속도는 22.4 km/hr (2006년 기준)로 점차 감소하고 있다. 전국 교통혼잡비용 중 약 70% 이상이 대도시권에서 발생되고 그 비중이 점차 증가 추세에 있어 대도시권 도시 규모와 특성에 적합한 광역 교통문제 해소 및 도로 건설에 대한 요구가 증가하고 있다(e-나라지표 web site 참고).

하지만 도심지에 도로를 건설하기 위해서는 기존 주거지와 상업지를 통과해야 하므로 도로 신설을 위해서는 천문학적인 용지보상비와 극심한 민원 발생이 예상된다. 최근 국내에서는 추가 우회노선 신설 및 4차로 확장을 하기엔 장래 교통량이 부족하고 2차로로 방치하기엔 교통량이 많은 구간에 대해서 유럽에서 적용하여 도로 용량을 확보하는 방법 중 하나인 2+1 차로 도로의 국내 도입방안과 도로 설계기준 개발이 이루어지고 있는 등 기존 도로 확장에 대한 논의가 많이 이루어지고 있다(국토해양부, 2009).

정부 통계자료에 따르면 2009년 현재 국내 도로터널 총 1,152개소 중 2차로 도로터널(폭 11.6 m 미만)은 860개소(74.7%)로 나타나(e-나라지표 web site 참고) 기존 도로 확장에 따른 터널 확장 방안에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 가까운 일본에서는 이미 기존 터널의 확장 사례가 40여건에 이르고 연구회를 구성하여 다양한 형태의 공법 개발을 서두르고 있다. 국내에서도 터널 확장 공사 사례가 많지 않지만 향후 터널 확장에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되므로 기존 터널의 확장 방안에 대한 연구가 필요한 실정이다.

본 연구에서는 시공중인 2차로 도로터널에 대해 3차로 확장 설계내용을 바탕으로 하여 터널 확장 방안, 선형 계획, 터널 단면, 지보설계, 굴착 및 보조공법, 근접터널 구간 안정성 확보 방안 등을 검토하고 제안하였다.

2. 터널 확장 사례 분석

우리나라와 도로 여건이 유사한 일본에서는 용지 확보가 힘든 도심지나 우회 노선 신설이 어려운 지역과 교통흐름을 지속적으로 유지시켜야 하는 경우 운영중인 기존 터널 확장한 사례가 약 40여건에 이르며 터널 확장 기술이 개발되어 적용되고 있다(서경원 등, 2008).

이러한 터널 확장 시공은 용지매입 비용의 절감 및 자연환경 파괴를 최소화 할 수 있지만, 공사비가 신설터널에 비해 고가이고 좁은 공간에서 소형장비를 이용해야 하므로 시공 효율이 떨어져 공기가 늘어나는 문제점이 있다. 하지만 이런 문제점에도 불구하고 터널 확장 공사를 진행할 수 밖에 없는 현장이 나타나고 있다.

일본의 터널 확장 목적은 교통정체 해소가 가장 많았고, 선형개량, 인도설치, 분기 합류부의 시공 등으로 나타났다. 또한 폭 5~10 m의 편도 1차로 기존 터널을 편도 2차로로 약 1.2~2.0배로 확장하는 경우가 많은 것으로 나타났다(서경원 등, 2008).

우리나라에서는 국도 341호선 화악산 터널에 대해 기존 1차로 터널(도로폭 2.25 m)을 왕복 2차로 대면교통이 가능하도록 확장한 사례 등이 있으며, 휴일 상습 지․정체구간으로 그동안 갓길이 없어 차로제어제(LCS, Lane Control System) 운영이 불가했던 구간인 영동고속도로 강천터널 구간(L=329 m)에 대하여 기존 2차로(폭 9.0 m)에서 3차로(폭 14.5 m)로 확장공사가 2011년 12월 완공을 목표로 현재 진행 중에 있는 등 기존 터널의 확장 공사 사례가 증가하고 있다.

국내 도로 NATM 터널 건설 평균 비용은 2차로(폭 11.6 m) 신설인 경우 약 180 억원/km, 3차로(폭 15.1 m) 신설인 경우 약 241 억원/km 이지만(국토해양부, 2009), 본 연구에서 검토한 시공중인 2차로 터널의 3차로 확장시 건설비용은 약 127 억원/km로 1차로 추가에 대해서는 고가이나 2차로 터널을 추가로 신설하는 경우에 비해선 다소 유리하게 나타났다. 터널 연장 1.5 km 이상의 장대터널에서는 기존터널의 확장보다 신설터널 건설이 경제적으로 유리하다고 알려져 있으나 용지보상비용, 민원 해결 및 교통량 등을 고려하여 터널 확장 계획이 필요하다.

3. 시공중인 터널의 확장 방안

3.1 개 요

본 OO터널은 서울특별시 지방도인 OO로와 OO대교 및 △△△대로를 연계하는 Ramp 기능 터널로서 당초 2차로 터널로 설계되어 시공중이었으나, 원설계시 미반영계획인 ○○～○○ 고속도로 노선이 OO로를 통과하여 OO대교로 연결되는 방안이 결정되어 표 1에 나타낸 것과 같이 3차로 확장으로 설계 변경되었다. 터널 현황과 평면도는 표 2와 그림 1과 같다.

설계 변경 전 OO터널은 총 연장 949 m 중 Ramp-A와 Ramp-B 터널 관통부 일부구간을 제외한 940 m 구간에 대하여 굴착 및 지보설치공사가 완료된 상태로(공정율 67%) 2008년 10월 경 공사가 중단되었다. 터널 종단면도와 기시공된 2차로 터널 중 미시공구간은 그림 2와 같다.

○○～○○ 고속도로는 설계속도 80 km/hr로 설계된 도로이나, OO터널 구간에서는 터널 확장이 최소화되도록 차선폭을 3.25 m로 적용하고 설계속도를 60 km/hr로 하향 운영하는 방안이 검토되었다. 또한 1,2차로는 ○○～○○ 고속도로의 기능을 수행하면서 OO대교와 △△△대로 진출입이 가능하도록 하고 3차로는 기존 OO로 연결도로의 기능만을 수행하도록 하여 터널 시점부에는 도로안전 분리대를 설치하여 차선을 구분하고 차선변경이 불가능하도록 계획하였다.

3.2 선형 계획

설계 변경 전 OO터널은 전체연장의 약 99%인 940 m 구간에 대해 굴착 및 지보재 설치가 완료되었고, △△△대로 접속교량이 시공 완료되어 있어 터널 확장시 공사비 절감을 위해서는 이미 시공 완료된 부분을 최대한 활용할 수 있는 선형 계획이 매우 중요하다. 확장터널의 시설한계는 원설계 적용 시설한계와 비교할 때 높이는 변하지 않고 폭만 변하기 때문에 종단선형은 기존 설계에 반영된 선형을 그대로 적용하고 안정성, 경제성 및 도로 주행성을 확보할 수 있는 평면선형에 대해 중점적으로 검토하였다.

그림 3(a)에서 보는 바와 같이 OO터널 시점부에는 병렬터널 이격거리 및 2차로 부체도로 확보로 기존 용지폭은 크나 인근에 교회 및 아파트 등 지장물이 다수 위치하고 있으며, 그림 3(b)와 같이 종점부에는 △△△대로와 연결되는 Ramp-A1, Ramp-C, D 교량이 이미 시공 완료되어 있고 기존 설계 선형은 터널 외측으로 확장할 수 있도록 테이퍼가 계획되어 있다.

확장방향에 따른 평면선형 검토 결과, 시점부는 ○○교회 측으로 차로 확장시 추가용지 및 지장물 보상이 필요하고 다수의 민원이 예상되며, 종점부는 내측으로 확장시 이미 시공된 교량부 구조물 철거가 필요한 것으로 나타나 표 1과 같이 Ramp-A와 Ramp-B 시점부는 당초 평면선형과 동일하게 적용하였고, Ramp-B 종점부는 내측으로 약 3.5 m 이동하여 용지보상 및 민원을 최소화하도록 계획하였다.

3.3 터널 확장방안

터널 확장방안은 확장 방향에 따라 크게 상부확장, 하부확장, 측면 일방향 확장 및 양방향 확장으로 구분할 수 있다(김동규 등, 2007). 상부 및 하부확장은 일본의 확장 사례 검토 결과 철도터널에서 전기 시설물 공사를 위한 사례 등 주로 시설한계의 높이가 변화하는 경우에 적용하는 방법이다(서경원 등, 2008). 본 검토구간은 차로 추가에 따른 터널 측면 확장이 필요하므로 그림 4와 같이 일방향 및 양방향 확장 방안을 검토하였다.

일방향 확장 방안은 기존 터널의 중심선을 이동하여 한쪽 방향으로 작업공간을 크게 확보하므로 효율적인 시공이 가능하고 기 시공 터널을 최대한 활용할 수 있는 장점이 있으나, 도로선형 등의 제약조건을 받을 수 있다. 양방향 확장 방안은 기존 터널의 중심선의 이동량이 크지 않은 경우에 적용하여 양쪽으로 확장하는 방안으로 확장시 기존 지보재를 전부 철거하여 터널 안정성에 불리하고 공사비가 과다하나 실제 시공사례가 가장 많은 시공 패턴이다.

앞 장에서 선정한 평면선형 결과를 바탕으로 Ramp-A 터널 전구간과 Ramp-B 터널 시점부는 확장시 기존 터널을 최대한 활용함으로써 시공성 및 경제성에서 유리하고 현재의 선형 변화를 최소화 할 수 있는 일방향 확장방안을 적용하였고(그림 5(a)), 지장물 및 민원발생으로 인해 도로 선형에 제약을 받는 Ramp-B 터널 종점부는 단면변화에 따른 시공성은 떨어지나 당초 설계시 터널 이격거리 확보를 위해 사용되었던 부지 활용을 통해 용지매입, 지장물 보상 및 민원을 최소화할 수 있는 양방향 확장방안을 적용하였다(그림 5(b)). 이때 시점부는 pillar 폭이 약 2.6 m인 근접터널 구간이 발생되어 안정성 확보 방안에 대한 검토가 필요하며 이 내용은 3.9장에서 다루었다.

3.4 단면 계획

터널의 내공단면은 차량의 안전하고 쾌적한 주행을 위해 필요한 공간을 확보하는 것으로서, 단면의 크기에 따라 공사비에 미치는 영향이 매우 크므로 시설한계, 내부시설, 기존 3차로 터널 적용사례를 종합적으로 분석하여 확장터널 단면을 최소화할 수 있는 최적의 단면을 결정하였다.

OO터널 단면은 설계속도 60 km/hr를 만족하고, 차로 폭은 3.25 m, ○○~○○ 고속도로 이용 차량과 일반차량의 원활한 소통을 위한 도로안전 분리대 설치 공간(폭 2.0 m) 및 측방여유폭 1.0 m로 구성된 3차로 터널로 계획하였다. 한국도로공사 검사원 통로 설치 기준에 따르면 연장이 1 km 미만인 터널에 대해서는 검사원 통로를 설치하지 않으나 본 터널에서는 시설대 폭 0.75 m를 정지시거 확보를 위한 공간 및 검사원 통로로 이용하였다.

환기방식은 환기검토 결과 자연환기가 가능한 것으로 판단되었고 터널 연장이 700 m 이내인 국내 도심지 터널의 환기방식을 조사를 반영하여 자연환기방식을 적용하였다. 본 터널에서 적용한 폭원 구성요소 및 터널 표준단면도는 표 3과 그림 6과 같다.

3.5 터널 지보 계획

3차로 확장 터널의 지보계획은 이미 시공이 완료되어 안정성을 확보하고 있는 2차로 터널의 지보재를 최대한 이용하기 위해 새로 설치되는 지보재와 기시공 지보재와의 간섭을 배제한 지보계획을 수립하였다. 일방향 확장시 그림 7에서 보는 바와 같이 터널 좌측부는 기존 숏크리트 위에 신규 숏크리트를 타설하여 지반이완 억제 및 기존 지보재의 일부는 재활용하고 나머지는 발파굴착이 아니라 인력에 의한 모따기로 제거하도록 하여 재활용 부재의 손상을 최소화하였다.

이미 안정성을 확보한 2차로 터널의 지보재의 일부를 재활용하고 확장을 위한 추가 굴착 면적이 작아 지반이완이 일반적인 3차로 터널 굴착시보다 크지 않을 것으로 판단되어 지보패턴별 굴진장 및 굴착방법 등 기존 2차로 터널과의 조화가 필요한 항목은 이미 시공된 터널과 동일하게 적용하였다. 갱구부 구간에 적용되는 강지보에 대해서는 상부하중에 대한 강성을 증진시키기 위해 격자지보(LG-70×20×30)를 H형강 지보(H-150×150)로 변경하였다.

3.6 굴착 공법

3차로 터널의 굴착 단면적은 표준단면인 경우 약 133 m2 정도 이지만 2차로 터널부분(굴착 단면적 약 78 m2)이 이미 굴착되어 있기 때문에 추가 굴착량은 약 55 m2이 되므로 굴착공법은 표 4와 같이 기존 터널에 적용된 굴착공법 및 1회 굴진장을 동일하게 적용하였으며 시공시 지반상태를 비롯한 시공여건 변화에 따라 변경 가능토록 계획하였다.

3차로 터널 표준단면의 굴착높이가 9.564 m이고 확폭단면의 경우는 굴착높이가 10.587 m이며 기존 2차로 터널이 굴착되어 있기 때문에 3차로 전단면에 대한 원활한 굴착 및 보강공사를 위해서는 시공장비의 선택이 중요하다. 2붐 또는 3붐 점보드릴을 사용하는 경우 그림 8과 같이 표준단면 뿐만 아니라 확폭단면의 전단면 굴착도 가능하며 터널 굴착폭에 있어서도 일방향 확장이므로 매 굴진면당 장비이동 없이 시공이 가능하다. 숏크리트 타설 및 화약장전, 록볼트, 그라우팅 작업시 별도의 작업기반 조성이 필요없는 습식 타설장비 및 대형 차징카를 선정하였다.

3.7 보조 공법

기존 2차로 터널 갱구부에 이미 시공된 강관다단 그라우팅은 터널 확장시 대부분 철거되나 일방향 확장일 경우 그림 9와 같이 터널 내부에서 시공된 강관다단 그라우팅 중 좌측벽부는 천단보강 효과를 발휘하고 우측벽부는 막장면 보강 효과를 발휘한다.

측벽 및 천장부 보강방안으로는 다음 표 5와 같은 공법들을 검토하였으며, 본 검토구간은 2차로 터널굴착 완료로 지하수위가 저하되어 있어 지하수 유출에 의한 터널의 안정성 저하 가능성 없으므로 3차로 확장굴착시 취약부는 우측벽부 2~3 m 정도가 되며 터널확장 굴착시 발생하는 1~2회 굴진길이에 해당하는 천장 및 측벽부의 미보강구간에 대한 사전보강만이 필요하다. 지층조건이 풍화대로 형성된 Ramp-A 시점부 구간에 대해서는 차수목적이 아닌 보강개념의 마이크로 시멘트를 주입하는 단관그라우팅 공법을 적용하고 기타구간에 대해서는 훠폴링을 적용하였다.

3.8 발파설계

일반적인 터널 굴착을 위한 발파는 막장이 1자유면 상태이기 때문에 우선적으로 선정해야 하는 것이 심발공법이며 발파의 성공 여부를 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 그러나 본 OO터널의 경우 이미 2차로 터널이 굴착 완료된 상태이므로 그림 10과 같이 기존 터널의 확대에 필요한 발파설계만을 수행하였다. 확대공은 2자유면 상태로 발파가 이루어지므로 심발부에 비해 상대적으로 적은 진동이 발생하는 구역이다. 기존 2차로 터널의 발파패턴을 고려하여 확대공의 간격은 0.7 m~1.0 m로 설정하였으며 아파트 및 교회 인접부인 터널 시점부에 대해서는 발파진동저감을 위해 확대공의 지발당 장약량을 최소화하였다. 2차로 터널형상과 3차로 터널로 확대되는 굴착면의 형상에 의해 외곽발파공에서 저항선까지의 거리가 0~3.5 m까지 변화되므로 저항선 0.4 m 이하의 발파공에 대해서는 라인드릴링(무장약공 간격 0.25 m)을 적용하여 원활한 굴착면을 확보하고 여굴을 저감토록 하였다.

OO터널 시점부 주변에는 교회, 신축아파트 등 보안물건이 이격거리 약 30 m정도로 근접하고 있어 발파공법에 의한 터널 굴착시 발파 진동에 의하여 민원발생이 예상된다.

기존 터널 굴착시 실시한 현장 시험발파 결과로부터 도출한 발파진동 추정식을 적용하여 확대공 발파시에 대한 영향 검토를 수행한 결과 최근접 보안물건에 대한 최대 발파진동속도는 0.31 cm/sec로 인체에 대한 허용기준 (v=0.2 cm/sec)을 만족하지 못하는 것으로 나타나 대책 공법이 요구되어 그림 11과 표 6과 같이 기계굴착 및 암파쇄공법을 적용하였다.

3차로 터널 확장시 굴착공사를 터널 종점부에서 시점부 방향으로 실시하여 기존 2차로 터널의 미시공 구간을 소음방호대책으로 적극 활용토록 하였으며, 터널 시점부에는 무진동․무소음 암파쇄공법 및 기계굴착공법을 적용하여 민원을 방지하고 근접터널구간의 안전한 굴착작업을 도모하였다.

3.9 근접터널 안정성 확보 방안

선형 검토 결과 시점부의 ramp-A 터널은 외측방향, ramp-B 터널은 내측방향으로의 확장계획이 수립되어 그림 5(a)와 같이 pillar 폭이 최소 2.6 m인 근접터널 구간이 발생하였다. 암반 pillar 폭과 강도는 근접 병설터널의 안정성에 매우 중요한 지표가 되므로 최소 이격거리 산정을 위해 이론식과 수치해석을 통해 pillar부 안정성을 검토하였다.

Obert & Duvall(1967)이 제안한 pillar에 작용하는 평균응력()은 다음과 같다.

(1)

여기서,:pillar의 평균응력,:지반의 단위중량,:터널 상단까지 심도,:터널폭, :pillar 폭.

Hoek & Brown(1980)의 경험적 파괴기준식에 의한 암반 pillar의 강도()은 다음과 같이 추정할 수 있다.

(2)

여기서,:파괴시의 주응력,:시료에 가해지는 최소 주응력,:무결암의 일축압축강도, m, s:암반의 성질에 관계되는 상수.

Pillar의 초기 항복에 대한 안전계수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 (3)

이론식에 의한 pillar폭에 따른 안정성 검토 결과 그림 12(a)에 나타난 바와 같이 무보강시에는 pillar 폭을 8.0 m 이상 확보해야만 기준안전율 1.5를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

Pillar 폭(3.0 m, 5.0 m, 7.0 m)을 매개변수로 한 수치해석을 통한 안정성 검토는 유한차분법을 이용한 해석프로그램인 Flac 2D를 이용하여 탄소성 해석(Mohr-Coulomb 파괴기준)을 수행하였다. 수치해석 적용 지반정수와 해석 조건 다음 표 7과 표 8과 같다.

수치해석 결과 그림 12(b)에서와 같이 pillar폭 3.0 m 경우 천단변위 43.780 mm, 내공변위 14.840 mm, 숏크리트 휨압축응력 10.89 MPa 발생하였고, pillar폭 7.0 m 경우 천단변위 20.070 mm, 좌측벽 변위 5.723 mm, 숏크리트 휨압축응력 5.018 MPa 발생하여 pillar 폭이 좁아질수록 후행터널 굴착에 따라 기시공된 터널에 추가적인 변위와 부재력이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 그림 13과 14에 나타난 바와 같이 pillar폭 3.0~5.0 m인 경우 pillar부 소성영역이 증가하나 폭 7.0 m인 경우 소성영역이 감소하고 주응력이 증가하여 무보강시에도 안정성 확보가 가능하였다.

이론식과 수치해석 결과를 종합하여 pillar 폭 6.0 m 이하인 구간에 대해서는 pillar부 보강을 계획하였다.

일반적으로 pillar의 강도를 증가시키는 방법으로 pillar 부분을 양쪽에서 견고하게 고정시켜 prestress를 가하여 강도가 일축 압축상태에서 삼축 압축상태로 전환되어 강도를 증가시키는 방법이 일반적이라고 할 수 있다(김상환, 2003). 본 근접터널 구간 pillar부 보강방안으로 국내․외에서 주로 사용하고 있는 tie bolt 체결을 수립하였으며, 이론식에 의한 안정성 검토 결과 그림 12(a)에서와 같이 pillar 폭 3.0 m 이상 확보되는 경우에는 안정성을 유지할 수 있으나, 3.0 m 이내에서는 tie bolt 체결에 의해서도 소요 안전율이 확보되지 않는 것으로 나타났다.

Pillar 폭 3.0 m 이내구간에 대해서는 일반적인 2-Arch 터널에 적용되는 중앙 콘크리트 벽체 개념을 적용하여 상부하중에 대한 지지력을 확보하여 터널 및 주변 지반 안정성을 확보하고자 하였다.

중앙벽체의 안정성은 중앙벽체에 작용하는 하중에 대하여 벽체의 허용 축하중 및 지지력을 검토하였다. 중앙벽체에 작용하는 하중은 그림 15에 나타낸 Matsuda 등(1997)이 제안한 하중을 이용하였으며, 시점부 pilla부는 토피(H)가 터널폭(D)보다 작은 경우이므로 아래와 같다.

== 20 kN/m³ × 10 m × (15.6 m + 3.0 m)= 3,720 kN/m

중앙벽체의 제원 및 중앙벽체의 허용 축하중과 지지력은 그림 16에 나타낸 바와 같으며 벽체두께를 0.8 m 기초폭 2.2 m 를 적용할 경우, 근접터널 필러부에 작용하는 상부 하중에 대한 중앙벽체 및 기초부의 지지력이 확보하는 것으로 나타났다.

벽체 허용 축하중 :

 = = 24,0000.40.8 = 7,680 kN/m > 3,720 kN/m  ∴ OK

중앙벽체 지지력 :

 = = 47,600 kN/m2 0.12.2 m= 10,472 kN/m > 3,720 kN/m  ∴ OK

안정성 검토 결과를 바탕으로 그림 17과 같이 pillar폭에 따른 근접터널 구간의 보강대책을 수립하였다. Pillar 폭 6.0~9.0 m 구간은 선행터널 인버트 설치, pillar 폭 3.0~6.0 m 구간은 tie bolt 체결(간격 1.0×1.0 m) 및 선행터널 인버트 설치를 통해 안정성을 확보하였다. Tie bolt 체결에 의해서도 안정성을 확보하지 못하는 pillar 폭 3.0 m 이내구간에 대해서는 선행터널 굴착후 pillar부에 일반적인 2-Arch 터널에 적용되는 중앙콘크리트 벽체를 설치하여 상부하중에 대한 지지력을 확보하여 터널 및 주변지반의 안정성을 확보하였다.

4. 결 론

기존 터널의 확장 계획은 일반적인 신설터널과는 달리 기존 터널을 최대한 활용하여야 하기 때문에 설계시 더 많은 제약을 받게 된다. 본 연구에서는 시공중인 2차로 도로터널의 3차로 확장시 주요 고려사항인 선형계획, 터널계획, 굴착 및 지보계획 및 근접터널 안정성 확보방안 등을 제안하였다.

1.도심지에서 기존 터널 확장시 가장 우선적으로 고려하여야 할 사항은 막대한 용지보상비와 민원 발생을 최소화 할 수 있는 선형 계획과 그에 따른 확장방안이다. 측면 양방향 확장방안은 실제 시공사례가 가장 많으나 기존 지보재를 전부 철거하여 공사비가 과다하며, 측면 일방향 확장방안은 기 시공터널을 최대한 활용할 수 있는 장점이 있으나 도로선형의 제약을 받는 것으로 나타났다.

2.터널 확장 굴착시 2붐 또는 3붐 점보드릴을 적용할 경우 미시공 구간인 3차로 터널 표준단면과 확폭단면의 전단면 굴착도 가능하였으며, 습식 타설장비 및 대형 차징카를 이용할 경우 별도의 작업기반 조성 없이 화약장전, 그라우팅 작업이 가능하며 숏크리트, 록볼트 등 지보재 설치가 가능한 것으로 나타났다.

3.터널 확장시 기 시공된 2차로 터널은 안정성을 확보하고 있으며 확장을 위한 추가 굴착면적이 작아 지반이완이 3차로 터널 굴착시보다 크지 않으므로 기존 2차로 터널의 지보재 일부를 최대한 재활용하기 위해 새로 설치되는 지보재와 기시공된 지보재와의 간섭을 배제한 지보계획을 수립하였고 발파굴착이 아닌 인력에 의한 모따기 계획으로 재활용 부재의 손상을 최소화하였다.

4.일반적인 터널 발파는 막장이 1자유면 상태이나 터널 확장시 발파는 2자유면 상태로 발파진동이 상대적으로 적게 발생하는 것으로 나타났으나, 시점부 보안물건에 대해서는 기존 2차로 터널의 미시공구간을 소음방호대책으로 적극 활용하는 발파계획과 무진동․무소음 암파쇄공법 및 기계굴착공법을 적용하여 민원을 예방할 수 있었다.

5.터널 확장에 따른 근접터널 구간에 대해서는 이론식과 수치해석을 통한 최소 이격거리 산정 결과 pillar 폭 6.0 m 이하 구간에 대해서는 보강이 필요한 것으로 나타나 pillar폭 3.0~6.0 m 구간에 대해서는 tie bolt 체결에 의한 pilla부 강도 증가를 통한 안정성 확보방안을 적용하였고 tie bolt 체결에 의해서도 안정성 확보가 되지 않는 pillar폭 2.6 m~3.0 m 구간에 대해서는 2-Arch터널에 적용되는 중앙 콘크리트 벽체 개념을 이용하여 안정성을 확보할 수 있었다.

6.추후 국내에서도 터널 확장에 대한 수요가 지속적으로 증가할 것으로 판단되므로 계측데이터 분석 및 시공 방법과 장비, 안정성 확보 방안, 굴착시 민원 발생 최소화 방안 등에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.