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침매터널

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목차

1. 개요

침매 터널은 수중에 건설되는 터널의 한 종류로, 미리 제작된 터널 구조체를 물에 띄워 이동시킨 후 해저에 설치하는 공법을 사용한다. 1893년 미국 보스턴에 설치된 하수관이 최초의 사례이며, 1910년 디트로이트 강 하저에 건설된 미시간 센트럴 철도 터널이 교통용으로 건설된 첫 번째 침매 터널이다. 침매 터널은 깊은 수심에도 건설이 가능하며, 지진에 강하고, 육상에서 제작하여 품질을 높일 수 있다는 장점이 있다. 반면, 건설 과정에서 환경에 영향을 미칠 수 있으며, 얕은 수심에서만 시공이 가능하다는 단점이 있다. 주요 침매 터널로는 세계에서 가장 깊은 마르마라이 터널, 현재 가장 긴 홍콩-주하이-마카오 대교 터널 등이 있다.

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침매터널
일반 정보
유형해저 터널
공법침매 공법
특징해저에 미리 제작된 터널 구조물을 가라앉혀 연결하는 방식
수심이 얕은 해역에 적합
역사
기원19세기 말 영국에서 시작
최초의 침매 터널1894년 미국 미시간주 디트로이트 강에 건설
구조 및 설계
주요 구성 요소터널 본체 (강철, 콘크리트 등으로 제작)
기초 (해저 지반을 안정화하는 역할)
연결부 (터널 간 연결을 위한 장치)
설계 고려 사항해저 지반 조건
수심 및 조류
지진 및 해일
선박 통항 안전
시공 방법
제작육상에서 터널 구조물 제작
운반바지선 등을 이용하여 해상으로 운반
침설위치 정밀도 확보 후 해저에 가라앉힘
가라앉히는 과정에서 GPS, 음파 탐지기 등 첨단 기술 활용
연결터널 간 연결 후 방수 처리
되메우기터널 상부를 흙이나 자갈 등으로 덮어 안정성 확보
장점 및 단점
장점해저 지형에 영향을 적게 받음
긴 구간의 해저 터널 건설 가능
공사 기간 단축 가능
단점수심이 깊은 해역에는 적용 어려움
침설 과정에서 높은 기술력 요구
연결부 시공에 어려움
적용 사례
해외일본 도쿄만 아쿠아라인
덴마크 외레순
대한민국 거가대교
대한민국부산-거제 간 연결 도로 (거가대로)
울산대교
안전 및 유지 관리
주요 점검 사항터널 본체 균열 및 변형
연결부 누수
환기 및 방재 설비 작동 상태
유지 보수 방법정기적인 점검 및 보수
필요시 보강 공사 실시
관련 기술
터널 설계 기술3차원 설계 (BIM)
수치 해석
시공 기술GPS 및 음파 탐지 기술
자동 침설 시스템
유지 관리 기술터널 내부 감시 시스템
로봇 이용 점검
미래 전망
기술 발전 방향더 깊은 해저에 적용 가능한 침매 터널 기술 개발
건설 비용 절감 및 공사 기간 단축
친환경적인 시공 방법 개발
기타
관련 용어쉴드 터널
개착식 터널
NATM 터널

2. 역사

침매 터널 공법의 아이디어는 1876년 존 트라우트바인이 공법 특허를 취득한 것이 기록에 남아 있다.[32] 1885년 오스트레일리아 시드니 만에서 380m의 수도관 함체를 해저에 부설하여 시공한 것이 세계 최초라고 한다.[32] 현재의 침매 터널 공법이라고 불리는 본격적인 것은 1894년 미국 보스턴 항에서 시공한 하수도관 터널이다.[32] 철도용으로는 1910년 미국 디트로이트 강을 통과하는 미시간 센트럴 철도 터널이 최초이다.[32]

일본 국내에서는 1935년(쇼와 10년)에 계획되어 1944년(쇼와 19년)에 완성된 아지가와 터널이 최초이다.[32] 전후에는 1963년(쇼와 38년)에 수도 고속 하네다선 하네다 터널에 채택되면서 널리 알려지게 되었다.[32] 일본 국내에서는 약 30건 정도의 시공 사례가 있다.[33]

2. 1. 세계

이 공법으로 건설된 최초의 터널은 1893년 매사추세츠주 보스턴에 설치된 6피트 하수관인 Shirley Gut Siphon이었다. 교통을 위해 건설된 최초의 사례는 1910년 디트로이트 강 아래에 건설된 미시간 센트럴 철도 터널이며, 도로 교통을 위한 최초의 사례는 1928년 캘리포니아주 앨러미다와 오클랜드를 연결하는 포지 터널이다.[3] 유럽에서 가장 오래된 침매 터널은 1942년에 개통된 로테르담 마스 터널이다.[4]

터키 이스탄불의 유럽 측과 아시아 측을 연결하는 마르마라이 터널은 해수면 아래 55m로 세계에서 가장 깊은 침매 터널이며,[5] 해협을 가로지르는 최초의 철도 연결이다. 2004년에 건설이 시작되어 2013년에 영업 운행이 시작되었다.[6][7] 터널 전체 길이는 13.6km이며, 이 중 1.4km가 침매 튜브 기술을 사용하여 건설되었다.[5]

현재 가장 긴 침매 튜브 터널은 2018년에 완공된 홍콩-주하이-마카오 대교의 6.7km 터널 구간이다.[8][9] HZMB 터널은 해수면 아래 30m 깊이에 위치해 있다.[10] 그 길이는 2024년에 선전-중산 대교가 완공되면서 1.2m 더 길어질 것이다. SZB 프로젝트에는 8차선 교통을 처리하는 세계에서 가장 넓은 침매 튜브가 될 6.7km 침매 튜브가 포함된다.[11] 마르마라이 터널과 HZMB 터널이 완공되기 전에는 1969년에 완공된 샌프란시스코 만의 트랜스베이 터널이 해수면 아래 41m 깊이, 5.8km 길이로 세계에서 가장 깊고 긴 침매 튜브였다.[4]

HZMB와 SZB의 길이는 덴마크와 독일을 연결하는 페마른 벨트 고정 링크가 완공되면 그 길이를 능가하며, 설계상 17.6km 길이다.[12][13][14] 2021년 1월 1일에 건설이 시작되었다.[15]

가장 큰 침매 튜브[4]
이름사진길이깊이폭완공위치비고 및 참고 자료.
페마른 벨트 고정 링크17.6km40m42m2028 (예정)덴마크와 독일의 페마른 벨트[13]
선전-중산 대교6.845km38m46m2024 (예정)선전 및 중산, 중국침매 길이 5.035km.[16][17]
홍콩-주하이-마카오 대교
6.75km30.18m37.95m2010홍콩, 마카오, 중국주하이의 진주강 하구[10]
트랜스베이 터널
5.825km40.5m14.33m1969미국샌프란시스코 만[18][28]
드로겐 터널
3.51km22m42m2000스웨덴과 덴마크 사이의 외레순/외레순4개의 보어: 2×2차선 및 2×1개 트랙[19]
부산-거제 고정 링크
3.24km38m26.46m2010대한민국부산 및 거제도[20]
Pulau Seraya 유틸리티 터널2.6km6.5m1988싱가포르[21][22]
라울 우랑가 - 카를로스 실베스트르 베그니스 해저 터널
2.367km32m10.8m1969아르헨티나엔트레 리오스 주 및 산타페 주[28] [23]
햄프턴 로드 브리지-터널 (튜브 2)
2.229km37m12m1976미국버지니아주 햄프턴 로드[24][28]
투아스 만 케이블 터널2.1km11.8m1999싱가포르[25][26]
햄프턴 로드 브리지-터널 (튜브 1)
2.091km21m11m1957미국버지니아주 햄프턴 로드[27][28]
블레이 Nuclear Power Plant 배출구1.935km1978프랑스블레style=text-align:left;font-size:90%; |
볼티모어 항만 터널
1.92km30m21.3m1957미국메릴랜드주 볼티모어[28]
동부 해협 횡단
1.859km27m35m1990홍콩빅토리아 항[28]
로테르담 지하철 (D/E선, 뉘워 마스 횡단)
1.815km10m1966네덜란드로테르담침매 길이 1.04km; 총 길이 1.815km (역 사이).[28]
체서피크 만 대교-터널
1.75km11.3m1964미국버지니아주 체서피크 만[28]
포트 맥헨리 터널
1.646km31.7m25.1m1987미국메릴랜드주 볼티모어[28]
크로스-하버 터널
1.6km28m22.16m1972홍콩빅토리아 항[28]
타마가와 터널
1.55km30m39.7m1994일본도쿄[28]
헴스푸르 터널1.475km26m21.5m1980암스테르담[28]
모니터-메리맥 기념 브리지-터널
1.425km36m24m1992미국버지니아주 햄프턴 로드[28]
마르마라이 터널1.387km60.5m15.3m2013터키이스탄불의 보스포루스 해협1.4km 침매 튜브 + 9.8km 보어 터널 + 2.4km 컷-앤-커버[29]
드렉트 터널
0.569km23m49m1977네덜란드 도르드레흐트 및 즈와인트레흐트[30][31]



침매 터널 공법의 아이디어는 1876년 존 트라우트바인이 공법 특허를 취득한 것이 기록에 남아 있다.[32] 1885년 오스트레일리아 시드니 만에서 380m의 수도관 함체를 해저에 부설하여 시공한 것이 세계 최초라고 한다.[32] 현재의 침매 터널 공법이라고 불리는 본격적인 것은 1894년 미국 보스턴 항에서 시공한 하수도관 터널이다.[32] 철도용으로는 1910년 미국 디트로이트 강을 통과하는 미시간 센트럴 철도 터널이 최초이다.[32]

해외에서는 미국, 네덜란드 등에서 철도, 도로, 상수도, 하수도 등의 터널로 널리 채택되고 있다.[32]

2. 2. 대한민국

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3. 시공 방법

침매터널 시공은 여러 단계를 거쳐 이루어진다. 먼저, 터널을 구성하는 각 요소(엘리먼트)들을 프리패브 방식으로 제작하여 현장으로 운반한 후, 물에 뜨도록 양 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1]

동시에 터널이 설치될 경로의 바닥에는 참호를 파고, 이 참호는 엘리먼트들을 지지하는 역할을 한다. 각 엘리먼트는 최종 위치로 예인되어 가라앉혀지는데, 이때 각 조각이 정확하게 정렬되도록 하는 것이 중요하다. 엘리먼트가 제자리에 놓이면, 물을 빼내고 방수 처리를 한다. 이 과정은 터널 전체에 걸쳐 순차적으로 진행된다.[2]

그 후 참호를 되메우고, 사석 등을 추가하여 보호 시설을 설치한다. 터널 양 끝의 지면은 보강하여, 터널 굴착기가 육지로 연결되는 부분을 뚫을 수 있게 한다.[2] 이러한 단계들이 완료되면 터널이 완성되고, 내부 설비 작업을 수행할 수 있다.

튜브 세그먼트 건설 방식은 지역에 따라 다르다. 미국에서는 강철 또는 주철 튜브를 건설하고 콘크리트로 안감하는 방식이 선호되는 반면, 유럽에서는 철근 콘크리트 박스 튜브 건설이 표준이다.[1]

침매 터널의 단면도.

3. 1. 터널 엘리먼트 (함체) 제작

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 터널 엘리먼트(터널 구조체·침매함)는 일정 길이로 제작한 터널의 일부이다.[32] 터널 엘리먼트(엘리먼트)는 드라이 도크 또는 조선소에서 축조한다.[32]

암스테르담의 두 번째 코엔 터널 세그먼트 건설


튜브의 세그먼트는 두 가지 방법 중 하나로 건설될 수 있다. 미국에서는 강철 또는 주철 튜브를 건설한 다음 콘크리트로 안감하는 방법이 선호되었다. 이를 통해 기존의 조선 기술을 사용할 수 있으며, 드라이 도크에서 조립 후 세그먼트를 진수할 수 있다. 유럽에서는 철근 콘크리트 박스 튜브 건설이 표준이 되었으며, 섹션은 그 제거를 허용하기 위해 물이 채워지는 분지에서 주조된다.

3. 2. 기초 공사

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 동시에 터널 경로의 해당 부분은 준비되어, 요소들을 지지하기 위해 채널 바닥에서 참호가 준설되고 미세한 허용 오차로 조정된다. 기초 공사는 수저(水底)의 엘리먼트를 설치할 위치에, 준설선을 이용하여 바닥이 평평한 홈(트렌치)을 파고, 엘리먼트를 침설(沈設)하는 부분을 만드는 것이다.[32]

3. 3. 예인 및 침설

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 동시에 터널 경로의 해당 부분은 준비되어, 요소들을 지지하기 위해 채널 바닥에서 참호가 준설되고 미세한 허용 오차로 조정된다. 다음 단계는 요소를 제자리에 배치하는 것으로, 각 요소는 최종 위치로 예인되며, 대부분의 경우 부력을 유지하기 위해 약간의 지원이 필요하다. 일단 위치에 놓이면, 추가적인 무게를 사용하여 요소를 최종 위치로 가라앉히는데, 이는 각 조각이 올바르게 정렬되도록 보장하는 중요한 단계이다. 제자리에 놓인 후, 새 요소와 터널 사이의 접합부에서 물을 빼낸 다음 방수 처리하며, 이 과정은 터널을 따라 순차적으로 계속 진행된다.[2]

그런 다음 참호를 되메우고, 사석과 같은 필요한 보호 시설을 맨 위에 추가한다. 각 끝 터널 요소 옆의 지면은 종종 보강되어, 터널 굴착기가 육지의 포털로 가는 최종 연결부를 뚫을 수 있게 한다.[2]

터널 엘리먼트(터널 구조체·침매함)는 일정 길이로 제작한 터널의 일부이다.[32] 터널 엘리먼트 제작 과정은 다음과 같다.

순서과정설명
1터널 엘리먼트 제작터널 엘리먼트(엘리먼트)를 드라이 도크 또는 조선소에서 축조한다.[32]
2기초 공사수저(水底)의 엘리먼트를 설치할 위치에, 준설선을 이용하여 바닥이 평평한 홈(트렌치)을 파고, 엘리먼트를 침설(沈設)하는 부분을 만든다.[32]
3예인엘리먼트의 양단을 벌크헤드(가설 격벽·지수벽의 역할)로 폐쇄하여 부상시킨 후, 선박으로 목적 위치까지 예인한다.
4침설· 되메우기앵커 와이어로 위치를 조정하면서, 소정의 위치에서 엘리먼트 내의 밸러스트 (물 또는 자갈 등)를 사용하여 가라앉히고, 수저에 미리 파 놓은 홈(트렌치)에 엘리먼트를 침설한다.[32]
5내부 구축내부의 칸막이 벽 등을 구축하여, 터널로서 기능하도록 한다.[32]
6완성엘리먼트의 측부와 상부를 되메우기함으로써, 엘리먼트를 안정시키면 완성된다.[32]


3. 4. 되메우기 및 내부 구축

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 동시에 터널 경로의 해당 부분은 준비되어, 요소들을 지지하기 위해 채널 바닥에서 참호가 준설되고 미세한 허용 오차로 조정된다. 다음 단계는 요소를 제자리에 배치하는 것으로, 각 요소는 최종 위치로 예인되며, 대부분의 경우 부력을 유지하기 위해 약간의 지원이 필요하다. 일단 위치에 놓이면, 추가적인 무게를 사용하여 요소를 최종 위치로 가라앉히는데, 이는 각 조각이 올바르게 정렬되도록 보장하는 중요한 단계이다. 제자리에 놓인 후, 새 요소와 터널 사이의 접합부에서 물을 빼낸 다음 방수 처리하며, 이 과정은 터널을 따라 순차적으로 계속 진행된다.[2]

그런 다음 참호를 되메우고, 사석과 같은 필요한 보호 시설을 맨 위에 추가한다. 각 끝 터널 요소 옆의 지면은 종종 보강되어, 터널 굴착기가 육지의 포털로 가는 최종 연결부를 뚫을 수 있게 한다.[2] 이러한 단계가 완료되면 터널이 완성되고, 내부 설비 작업을 수행할 수 있다.

튜브의 세그먼트는 두 가지 방법 중 하나로 건설될 수 있다. 미국에서는 강철 또는 주철 튜브를 건설한 다음 콘크리트로 안감하는 방법이 선호되었다. 이를 통해 기존의 조선 기술을 사용할 수 있으며, 드라이 도크에서 조립 후 세그먼트를 진수할 수 있다. 유럽에서는 철근 콘크리트 박스 튜브 건설이 표준이 되었으며, 섹션은 그 제거를 허용하기 위해 물이 채워지는 분지에서 주조된다.

터널 엘리먼트(터널 구조체·침매함)는 일정 길이로 제작한 터널의 일부이다.[32]

침매터널 공사 과정은 다음과 같다.[32]

단계설명
터널 엘리먼트 제작터널 엘리먼트(엘리먼트)를 드라이 도크 또는 조선소에서 축조한다.[32]
기초 공사수저(水底)의 엘리먼트를 설치할 위치에, 준설선을 이용하여 바닥이 평평한 홈(트렌치)을 파고, 엘리먼트를 침설(沈設)하는 부분을 만든다.[32]
예인엘리먼트의 양단을 벌크헤드(가설 격벽·지수벽의 역할)로 폐쇄하여 부상시킨 후, 선박으로 목적 위치까지 예인한다.
침설· 되메우기앵커 와이어로 위치를 조정하면서, 소정의 위치에서 엘리먼트 내의 밸러스트 (물 또는 자갈 등)를 사용하여 가라앉히고, 수저에 미리 파 놓은 홈(트렌치)에 엘리먼트를 침설한다.[32]
내부 구축내부의 칸막이 벽 등을 구축하여, 터널로서 기능하도록 한다.[32]
완성엘리먼트의 측부와 상부를 되메우기함으로써, 엘리먼트를 안정시키면 완성된다.[32]


3. 5. 기초 방식 (세부)

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 동시에 터널 경로의 해당 부분은 준비되어, 요소들을 지지하기 위해 채널 바닥에서 참호를 준설하고 미세한 허용 오차로 조정한다. 다음 단계는 요소를 제자리에 배치하는 것으로, 각 요소는 최종 위치로 예인되며, 대부분의 경우 부력을 유지하기 위해 약간의 지원이 필요하다. 일단 위치에 놓이면, 추가적인 무게를 사용하여 요소를 최종 위치로 가라앉히는데, 이는 각 조각이 올바르게 정렬되도록 보장하는 중요한 단계이다. 제자리에 놓인 후, 새 요소와 터널 사이의 접합부에서 물을 빼낸 다음 방수 처리하며, 이 과정은 터널을 따라 순차적으로 계속 진행된다.[2]

그런 다음 참호를 되메우고, 사석과 같은 필요한 보호 시설을 맨 위에 추가한다. 각 끝 터널 요소 옆의 지면은 종종 보강되어, 터널 굴착기가 육지의 포털로 가는 최종 연결부를 뚫을 수 있게 한다.[2] 이러한 단계가 완료되면 터널이 완성되고, 내부 설비 작업을 수행할 수 있다.

튜브의 세그먼트는 두 가지 방법 중 하나로 건설될 수 있다. 미국에서는 강철 또는 주철 튜브를 건설한 다음 콘크리트로 안감하는 방법이 선호되었다. 이를 통해 기존의 조선 기술을 사용할 수 있으며, 드라이 도크에서 조립 후 세그먼트를 진수할 수 있다. 유럽에서는 철근 콘크리트 박스 튜브 건설이 표준이 되었으며, 섹션은 그 제거를 허용하기 위해 물이 채워지는 분지에서 주조된다.

기초 방식에는 다음과 같은 방식들이 있다.

종류방식설명
직접 기초스크리드 방식쇄석 스크리드 공법: 침설면에 쇄석을 투입하여 기초를 깔고 고르게 하여 침매함을 지지한다.[40][41]
가설 지지 방식모래 분사 공법: 침설면에 가설 지지대를 설치하고, 침매함 침설 후에 함저부와 해저의 빈 공간에 자갈과 물을 함께 주입하면서 동시에 해수를 흡입하여 빈 공간을 채운다.[40][41]
가설 지지 방식몰탈 주입 방식: 침설면에 가설 지지대를 설치하고, 침매함 침설 후에 함저부에 설치한 나일론 봉투에 몰탈을 주입하는 방식 (봉투 몰탈 공법), 또는 침매함 안쪽에서 밑면에 뚫린 주입구에서 몰탈을 주입하여 빈 공간을 채우는 방식 (몰탈 주입 공법)[40][41]
말뚝 기초해당사항 없음해저 또는 하저에 강관 말뚝을 박아 침매함을 지지한다.[40]


3. 6. 침설 방식 (세부)

터널은 개별 요소로 구성되며, 각 요소는 관리 가능한 길이로 프리패브 방식으로 제작된 후, 부양할 수 있도록 끝을 벌크헤드(격벽)로 밀봉한다.[1] 동시에 터널 경로의 해당 부분은 준비되어, 요소들을 지지하기 위해 채널 바닥에서 참호가 준설되고 미세한 허용 오차로 조정된다. 다음 단계는 요소를 제자리에 배치하는 것으로, 각 요소는 최종 위치로 예인되며, 대부분의 경우 부력을 유지하기 위해 약간의 지원이 필요하다. 일단 위치에 놓이면, 추가적인 무게를 사용하여 요소를 최종 위치로 가라앉히는데, 이는 각 조각이 올바르게 정렬되도록 보장하는 중요한 단계이다. 제자리에 놓인 후, 새 요소와 터널 사이의 접합부에서 물을 빼낸 다음 방수 처리하며, 이 과정은 터널을 따라 순차적으로 계속 진행된다.[2]

그런 다음 참호를 되메우고, 사석과 같은 필요한 보호 시설을 맨 위에 추가한다. 각 끝 터널 요소 옆의 지면은 종종 보강되어, 터널 굴착기가 육지의 포털로 가는 최종 연결부를 뚫을 수 있게 한다.[2] 이러한 단계가 완료되면 터널이 완성되고, 내부 설비 작업을 수행할 수 있다.

튜브의 세그먼트는 두 가지 방법 중 하나로 건설될 수 있다. 미국에서는 강철 또는 주철 튜브를 건설한 다음 콘크리트로 안감하는 방법이 선호되었다. 이를 통해 기존의 조선 기술을 사용할 수 있으며, 드라이 도크에서 조립 후 세그먼트를 진수할 수 있다. 유럽에서는 철근 콘크리트 박스 튜브 건설이 표준이 되었으며, 섹션은 그 제거를 허용하기 위해 물이 채워지는 분지에서 주조된다. 플레이싱 바지(쌍동선 형태의 침설 작업선) 방식, 타워 폰툰 방식[42], 승강식 수상 발판 방식 등이 있다.[35][40]

4. 장단점

침매 터널은 수중 굴착 터널이나 교량보다 비용 효율적일 수 있다. 또한, 깊은 곳에 터널을 시공할 수 있고, 단면 변화가 가능하며, 함체를 육상에서 제작하여 신뢰성이 높다는 장점이 있다.[34]

반면, 공사 중 부유물로 인한 환경 영향, 수심 60m 이상 시공 불가, 예인선 사용에 따른 운송 어려움 등의 단점이 있다.

4. 1. 장점


  • 깊은 곳에 터널 시공이 가능하다.
  • 단면 변화가 가능하다.
  • 함체를 육상에서 제작하므로 신뢰성이 높다.[34]
  • 건설 속도가 빠르다.
  • 해운 항로를 횡단하는 경우 강/수로에 미치는 지장을 최소화할 수 있다.
  • 지진 활동에 대한 저항성이 있다.
  • (강 아래에서 굴착하는 대신 드라이 도크에서 작업하는 등) 안전하게 건설할 수 있다.
  • (연결 터널 유형에 따라 부분적으로 결정되기도 하지만) 프로파일의 유연성이 있다.
  • 개착 터널이나 실드 터널에 비해 얕은 위치에 터널을 건설할 수 있어 건설비가 비싼 터널 부분의 길이를 줄일 수 있다.[34]
  • 고품질의 구조체를 만들 수 있으며, 침매 터널 자체에 부력이 작용하기 때문에 겉보기 무게를 가볍게 할 수 있어 해저가 연약한 지반이라도 특별한 기초 공사가 필요하지 않다.[34]
  • 침매 터널 공법은 일종의 프리패브 공법이라고 할 수 있다.[32]

4. 2. 단점


  • 다른 공법에 비해 공사 중 부유물에 대한 환경영향을 미친다.[34]
  • 수심 60미터가 넘을 경우 공사 자체가 아예 불가능하다.
  • 예인선을 사용해야 하므로 운송에 어려움이 많다.
  • 침매 터널은 종종 강/해저에서 부분적으로 노출되어(일반적으로 약간의 암반 보호 및 자연적인 침전물과 함께) 침몰한 선박/닻 충돌의 위험이 있다.
  • 물과의 직접적인 접촉은 이음새 주변의 신중한 방수 설계를 필요로 한다.
  • 세분화된 접근 방식은 종방향 효과와 힘이 가로질러 전달되어야 하는 연결부의 신중한 설계를 필요로 한다.
  • 기존 수로/해저에 대한 튜브 및 수중 제방의 환경적 영향이 있다.
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5. 구조

침매 터널에 사용되는 엘리먼트. 침매함이라고도 한다.


침매터널의 구조는 크게 "강각 방식"과 "드라이 도크 방식"으로 나뉜다. 강각 방식은 조선소에서 강철제 강각을 기초 틀로 하여 콘크리트를 타설하면서 구축하고, 드라이 도크 방식은 드라이 도크 내에서 콘크리트제 함체를 구축한다.[35][34] 전자는 미국, 후자는 유럽을 중심으로 발전해 왔다.[34]

엘리먼트의 길이는 도로용, 철도용 모두 100m 전후가 많다.[36] 특히 드라이 도크 방식은 크기 제한이 적어 대단면 구조물을 만들 수 있다.[34]

침매터널의 구조는 다음과 같이 세분화된다.

  • 강각 구조 - 철근 콘크리트 (원형 또는 직사각형 단면)[37]
  • 콘크리트 구조 - 철근 콘크리트 또는 프리스트레스트 콘크리트 (직사각형 단면)
  • 강·콘크리트 합성 구조 - 샌드위치 구조 또는 오픈 샌드위치 구조
  • 프리캐스트 세그먼트 구조 - 철근 콘크리트 또는 프리스트레스트 콘크리트
  • 세그먼트 구조는 분할된 세그먼트 블록을 조립하여 침매함을 만든다.[38] 일본에서는 채용 사례가 없다.[38]


강각 방식에서는 조선소에서 강각만 만들고, 침매 장소 근처의 기장 야드까지 예인한 후 내부 콘크리트를 타설한다.[39]

6. 주요 침매 터널

일본에서는 1935년(쇼와 10년)에 계획되어 1944년(쇼와 19년)에 완성된 아지가와 터널이 최초의 침매 터널이다.[32] 전후에는 1963년(쇼와 38년)에 수도 고속 하네다선 하네다 터널에 채택되면서 널리 알려졌다.[32] 일본 국내에서는 약 30건 정도의 시공 사례가 있다.[33]

6. 1. 대한민국

대한민국에는 아직 침매터널이 건설되지 않았다.

6. 2. 세계

이 공법으로 건설된 최초의 터널은 1893년 매사추세츠주 보스턴에 설치된 6피트 하수관인 Shirley Gut Siphon이었다. 교통을 위해 건설된 최초의 사례는 1910년 디트로이트 강 아래에 건설된 미시간 센트럴 철도 터널이며,[3] 도로 교통을 위한 최초의 사례는 1928년 캘리포니아주 앨러미다와 오클랜드를 연결하는 포지 터널이다.[3] 유럽에서 가장 오래된 침매 터널은 1942년에 개통된 로테르담 마스 터널이다.[4]

터키 이스탄불의 유럽 측과 아시아 측을 연결하는 마르마라이 터널은 해수면 아래 55m로 세계에서 가장 깊은 침매 터널이며,[5] 해협을 가로지르는 최초의 철도 연결이다. 2004년에 건설이 시작되어 2013년에 영업 운행이 시작되었다.[6][7] 터널 전체 길이는 13.6km이며, 이 중 1.4km가 침매 튜브 기술을 사용하여 건설되었다.[5]

현재 가장 긴 침매 튜브 터널은 2018년에 완공된 홍콩-주하이-마카오 대교의 6.7km 터널 구간이다.[8][9] HZMB 터널은 해수면 아래 30m 깊이에 위치해 있다.[10] 그 길이는 2024년에 선전-중산 대교가 완공되면서 1.2m로 능가할 것이다. SZB 프로젝트에는 8차선 교통을 처리하는 세계에서 가장 넓은 침매 튜브가 될 6.7km 침매 튜브가 포함된다.[11] 마르마라이 터널과 HZMB 터널이 완공되기 전에는 1969년에 완공된 샌프란시스코 만의 트랜스베이 터널이 해수면 아래 41m 깊이, 5.8km 길이로 세계에서 가장 깊고 긴 침매 튜브였다.[4]

HZMB와 SZB의 길이는 덴마크와 독일을 연결하는 페마른 벨트 고정 링크가 완공되면 그 길이를 능가하며, 설계상 17.6km 길이다.[12][13][14] 2021년 1월 1일에 건설이 시작되었다.[15]

가장 큰 침매 튜브[4]
이름사진길이깊이폭완공위치비고 및 참고 자료.
페마른 벨트 고정 링크17.6km40m42m2028 (예정)덴마크와 독일의 페마른 벨트[13]
선전-중산 대교6.845km38m46m2024 (예정)선전 및 중산, 중국침매 길이 5.035km.[16][17]
홍콩-주하이-마카오 대교6.75km30.18m37.95m2010홍콩, 마카오, 중국주하이의 진주강 하구[10]
트랜스베이 터널5.825km40.5m14m1969미국샌프란시스코 만[18][28]
드로겐 터널3.51km22m42m2000스웨덴과 덴마크 사이의 외레순/외레순4개의 보어: 2×2차선 및 2×1개 트랙[19]
부산-거제 고정 링크3.24km38m26.46m2010대한민국부산 및 거제도[20]
Pulau Seraya 유틸리티 터널2.6km6.5m1988싱가포르[21][22]
라울 우랑가 - 카를로스 실베스트르 베그니스 해저 터널2.367km32m10.8m1969아르헨티나엔트레 리오스 주 및 산타페 주[28] [23]
햄프턴 로드 브리지-터널 (튜브 2)2.229km37m12m1976미국버지니아주 햄프턴 로드[24][28]
투아스 만 케이블 터널2.1km11.8m1999싱가포르[25][26]
햄프턴 로드 브리지-터널 (튜브 1)2.091km21m11m1957미국버지니아주 햄프턴 로드[27][28]
블레이 Nuclear Power Plant 배출구1.935km1978프랑스블레style=text-align:left;font-size:90%; |
볼티모어 항만 터널1.92km30m21.3m1957미국메릴랜드주 볼티모어[28]
동부 해협 횡단1.859km27m35m1990홍콩빅토리아 항[28]
로테르담 지하철 (D/E선, 뉘워 마스 횡단)1.815km10m1966네덜란드로테르담침매 길이 1.04km; 총 길이 1.815km (역 사이).[28]
체서피크 만 대교-터널1.75km11.3m1964미국버지니아주 체서피크 만[28]
포트 맥헨리 터널1.646km31.7m25.1m1987미국메릴랜드주 볼티모어[28]
크로스-하버 터널1.6km28m22.16m1972홍콩빅토리아 항[28]
타마가와 터널1.55km30m39.7m1994일본도쿄[28]
헴스푸르 터널1.475km26m21.5m1980암스테르담[28]
모니터-메리맥 기념 브리지-터널1.425km36m24m1992미국버지니아주 햄프턴 로드[28]
마르마라이 터널1.387km60.5m15.3m2013터키이스탄불의 보스포루스 해협1.4km 침매 튜브 + 9.8km 보어 터널 + 2.4km 컷-앤-커버[29]
드렉트 터널0.569km23m49m1977네덜란드 도르드레흐트 및 즈와인트레흐트[30][31]



침매 터널 공법의 아이디어는 1876년 존 트라우트바인이 공법 특허를 취득한 것이 기록에 남아 있다.[32] 1885년 오스트레일리아 시드니 만에서 380m의 수도관 함체를 해저에 부설하여 시공한 것이 세계 최초라고 한다.[32] 현재의 침매 터널 공법이라고 불리는 본격적인 것은 1894년 미국 보스턴 항에서 시공한 하수도관 터널이다.[32] 철도용으로는 1910년 미국 디트로이트 강을 통과하는 미시간 센트럴 철도 터널이 최초이다.[32]

해외에서는 미국, 네덜란드 등에서 철도, 도로, 상수도, 하수도 등의 터널로 널리 채택되고 있다.[32] 해외에서는 100건 이상의 실적이 있다.[43]

7. 기타 굴착 공법

참조

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[2] 웹사이트 Technical - Immersed Tube Tunnels http://www.marmaray.[...] www.marmaray.com 2009-06-26
[3] 서적 Tunnel Engineering Handbook Kluwer Academic Publishers 1996
[4] 뉴스 Longest Immersed-Tube Tunnels https://www.enr.com/[...] 2020-09-11
[5] 웹사이트 Marmaray Railway Engineering Project https://www.railway-[...] 2020-09-11
[6] 뉴스 Istanbul's underwater Bosphorus rail tunnel opens to delight and foreboding https://www.theguard[...] 2020-09-11
[7] 뉴스 Turkey's Bosphorus sub-sea tunnel links Europe and Asia https://www.bbc.com/[...] 2020-09-11
[8] 뉴스 Construction completed on world's longest immersed tube tunnel http://www.geplus.co[...] 2020-09-11
[9] 간행물 Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge Tender Assessment Result Notice for the Contract of Design and Construction of the Artificial Islands and Tunnel http://www.info.gov.[...] Government of Hong Kong 2020-09-11
[10] 웹사이트 Hongkong Zhuhai Macao Bridge Link in China: Stretching the limits of Immersed Tunnelling https://tec-tunnel.c[...] Tunnel Engineering Consultants 2020-09-11
[11] 뉴스 World's widest immersed channel takes shape https://www.chinadai[...] 2020-09-14
[12] 웹사이트 Innovations for the Fehmarnbelt tunnel Option http://tunneltalk.co[...] TunnelTalk.com 2011-02-03
[13] 웹사이트 Facts about the Fehmarnbelt Tunnel https://femern.com/~[...] Femern Sund Bælt 2020-09-11
[14] 웹사이트 Fehmarn: The world's longest road/rail tunnel https://ramboll.com/[...] Ramboll 2020-09-11
[15] 웹사이트 Nu starter anlægsarbejdet på Femern Bælt-forbindelsen https://trm.dk/nyhed[...] Ministry of Transport and Housing 2021-01-01
[16] 논문 Technical challenges in the construction of bridge-tunnel sea-crossing projectsin China https://www.readcube[...] 2020
[17] 간행물 Tunnel tube embedded for Shenzhen-Zhongshan link http://www.cityofzhu[...] City of Zhuhai 2020-09-14
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[19] 웹사이트 Drogden Tunnel https://cases.ita-ai[...] Association International des Tunnels & International Tunnelling and Underground Space Association 2020-09-14
[20] 웹사이트 Busan Geoje Fixed Link Tunnel https://cases.ita-ai[...] Association International des Tunnels & International Tunnelling and Underground Space Association 2020-09-14
[21] 논문 Tunneling projects in Singapore: an overview 1999-10
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[23] 웹사이트 Parana (Hernandias) Tunnel https://cases.ita-ai[...] Association International des Tunnels & International Tunnelling and Underground Space Association 2020-09-14
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[25] 학술회의 The Planning, Design and Construction of the Tuas Cable Tunnel and Future Power Transmission Cable Tunnels in Singapore Society for Mining, Metallurgy, and Exploration 2001-06-11
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[27] 학술회의 The Design and Construction of the Hampton Roads Tunnel http://www.virginiad[...] 2020-09-14
[28] 논문 Chapter 5: Catalog of Immersed Tunnels https://about.ita-ai[...] Association International des Tunnels 2020-09-14
[29] 뉴스 Başbakan Erdoğan Marmaray'da test sürüşü yaptı http://www.hurriyet.[...] 2013-08-06
[30] 웹사이트 Drechttunnel (A16) http://www.rijkswate[...] 2023-11-07
[31] 웹사이트 Digibron.nl, Koningin Juliana opent Drechttunnel https://www.digibron[...] 2023-11-07
[32] 문서 技報堂出版『沈埋トンネルの設計と施工』pp.1 - 5。
[33] 문서 技報堂出版『沈埋トンネルの設計と施工』はじめに。
[34] 문서 技報堂出版『沈埋トンネルの設計と施工』pp.6 - 9。
[35] 논문 9. 各種沈埋トンネルの構造と施工法の紹介 https://doi.org/10.1[...] 日本コンクリート工学会
[36] 서적 沈埋トンネルの設計と施工 技報堂出版
[37] 간행물 沈埋トンネルに関する技術研究 https://www.cdit.or.[...] 沿岸技術研究センター 2001
[38] 서적 沈埋トンネルの設計と施工 技報堂出版
[39] 서적 沈埋トンネルの設計と施工 技報堂出版
[40] 서적 沈埋トンネルの設計と施工 技報堂出版
[41] 간행물 8. 沈埋トンネルの基礎構造 https://doi.org/10.1[...] 日本コンクリート工学会
[42] 웹사이트 タワーポンツーン方式による沈埋函の据付け https://web.archive.[...]
[43] 서적 沈埋トンネルの設計と施工 技報堂出版
[44] 서적 西部瓦斯株式会社史 西部瓦斯 1982-12
[45] 간행물 国内外の沈埋トンネルの実態調査 日本トンネル技術協会 1996-04
[46] 웹사이트 羽田沖廃棄物処理場への残土搬入処分計画について https://web.archive.[...]
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