개요
TBM 터널은 TBM 공법(Tunnel Boring Machine)을 적용해 굴착된 터널을 의미한다. 원형 강철 구조의 기계 장비를 이용하여 터널 굴착, 세그먼트 설치, 버력 처리 등 전 과정을 자동화하여 수행하는 방식이다. 진동과 소음이 적고 안정성이 높아, 도심지 또는 연약지반·해저구간의 시공에 적합하다. 대한민국에서는 남산 1호터널, 서울 지하철 5호선, 김포~파주 간 한강하저터널 등에 적용되었으며, 해외에서는 영불해협터널, 싱가포르 전력구, 고트하르트 베이스터널 등이 대표 사례다.
공법 개요
TBM 공법은 커터헤드(Cutterhead)를 회전시켜 지반을 굴착한 뒤, 내부에서 자동화된 방식으로 버력 반출, 세그먼트 조립, 막장압 유지 등을 수행한다. 주로 쉴드 TBM 방식이 사용되며, 지반 상태에 따라 이수식(Slurry Pressure Balanced, SPB)과 토압식(Earth Pressure Balanced, EPB)으로 나뉜다.
시공 순서
- 커터헤드 회전 및 굴진
- 버력 반출 (컨베이어 또는 펌프 이송)
- 세그먼트 자동 조립 (이렉터 사용)
- 테일실 방수 및 그라우팅
- 막장 압력 유지 (이수/토압 방식)
- 지속적 계측 및 기계 유지관리
특징
- 굴착과 동시에 내벽 세그먼트 시공 가능 → 붕괴 위험 최소화
- 분진, 소음, 진동이 거의 없어 도심지 적합
- 자동화로 인한 고속 시공 및 고생산성
- 연암~경암, 연약지반 모두 대응 가능
장점
- 도심지 시공에 적합 (저소음·저진동)
- 자동화 공정으로 공기 단축
- 붕괴 위험 최소화
- 다양한 지층에 적용 가능
단점
- 초기 비용이 매우 높음 (장비 구입, 세팅 등)
- 굴착 선형 제한 (직선 위주)
- 지반 적합성 분석 필수
- 장비 유지·관리 인력 필수
공법의 유형
- 이수식 쉴드 TBM (Slurry TBM)
- 점토물(이수)로 챔버 내 압력 유지, 연약지반·수압 높은 지역 적합
- 토압식 쉴드 TBM (EPB TBM)
- 굴착토 자체로 막장압 유지, 균일 지반 또는 저수압 지반에 적합
- 오픈 TBM
- 암반 대상, 실드 없이 굴진, 굴착면 안정성 확보 필요
- 더블 쉴드 TBM
- 그리퍼+세그먼트 이중 반력, 연속 굴진 가능
다른 공법과의 비교
| 구분 | TBM | NATM | 침매터널 | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 시공 방식 | 원형 굴착기로 굴진하며 세그먼트 자동 시공 | 발파 또는 기계굴착 후 지보재 설치 | 공장에서 제작한 세그먼트를 해저에 침설 | ||||||||||||
| 자동화 수준 | 매우 높음 | 중간 (계측 기반 수작업) | 중간 | 선형 유연성 | 낮음 (직선 위주) | 매우 높음 | 낮음 | 도심지 적합성 | 매우 높음 | 소음·진동 문제 있음 | 부적합 | 적용 사례 | 김포-파주 하저터널, 영불해협터널 | 보령해저터널, 서울지하철4호선 | 거가대교 해저터널 |
계측 항목
- 커터헤드 토크 및 추력
- 막장 압력 (챔버 내)
- 지중변위 및 지표침하
- 세그먼트 이탈 여부
- 이렉터 작동 데이터
- 버력 이송 속도
국내 적용 사례
- 서울 지하철 5호선 화곡~까치산 구간
- 남산 1호터널 쌍굴
- 광주도시철도 1호선 남광주~문화전당역 구간
- 김포~파주 고속도로 한강 하저터널
- GTX-B 일부 시공 예정 구간
해외 적용 사례
- 영불해협터널 (토압식 쉴드 TBM)
- 싱가포르 전력구 터널
- 고트하르트 베이스터널 (57km, 세계 최장)
- 템스 터널 (최초의 TBM 적용 사례)