분당선 왕십리~선릉간 복선전철화 사업이 한강하저터널 상선터널 굴착을 완료함에 따라 전구간 그 윤곽을 드러내고 있다.

한국철도시설공단에서 시행하고 있는 사업 중 하나인 분당선 왕십리~선릉 구간은 서울도심 및 수도권의 균형개발과 교통난 완화를 위해 추진중인 국책사업이다.

분당선은 총연장 49.9km이다. 이 가운데 1단계 오리∼수서(1994년 9월) 및 2단계 수서∼선릉(2003년 9월)이 개통됐다.

현재 3단계 왕십리~선릉 6.832㎞ 구간과 오리~수원 분당선 연장 구간을 잇는 최종사업이 진행되고 있다.

왕십리~선릉 시공구간에는 2010년 개통을 목표로 총 6천288억원의 사업비를 투입한다. 현재 5개 구간에서 공사를 시공하고 있다. 지난해까지 모두 1천403억원이 투입됐다. 올해 1천67억원을 들여 39%의 공정율로 내년이후 61%의 공정을 남기고 있다.

이 구간엔 삼릉, 강남구청, 청담, 성수역 등 4개역이 신설된다. 특히 청담과 성수역 사이 한강통과구간은 하저터널로 건설된다. 이 구간은 철도터널공사로는 최초로 쉴드공법으로 적용됐다.

시공실적을 보면 지난해까지 모두 267억7천600만원을 투입, 1만1천100㎡ 용지에 대한 보상을 완료했다. 또 노반건설도 총 1천20억원을 투입, 터널 232m, 본선 박스 333m를 시공했다.
올해는 2천100㎡ 용지에 대한 보상(보상액 36억5천700만원)과 1천억원을 투입, 노반공사로 터널 1천859m와 본선박스 274m를 시공하고 있다.

내년부터 3천820억원을 투입, 정거장 4개소, 교량 1개소, 터널 2천52m, 본선박스 875m 등 노반공사(2천536억원)를 비롯, 궤도 13.7㎞(97억원) , 역사 건축(642억원), 신호(74억원), 통신(125억원), 전력(22억5천만원) 등 세부사업을 본격적으로 시행할 예정이다.

이 사업이 완공되면 왕십리~선릉간 전철이용 시간이 지하철2호선에 비하여 15분이상 단축되고(27분→12분소요), 왕십리역(지하철2,5호선), 강남구청역(7호선), 삼릉역(9호선)등에서 환승이 가능해짐에 따라 하루이용객이 25만명(2009년기준)에 달할 것으로 예상된다.

또한 분당선은 왕십리역에서 청량리, 동두천(경원선), 덕소(중앙선)까지 직통열차 운행이 가능해진다.

한국철도시설공단 신용선 수도권지역본부장은 “연장선인 오리~수원간 복선전철이 완공되면 수도권남북을 연결하는 광역철도축이 구축돼 만성적인 수도권남부지역의 교통난해소는 물론 서울도심 교통난 완화에 크게 기여 할 것으로 예측된다”고 말했다.

■공구별 현황

1공구는 중량천을 통과하는 2.385㎞ 구간이다.

주관건설사인 한라건설(주)이 87% 지분율로 (주)한화건설과 공동시공하고 있다. 1공구는 지상 220m에 이르는 왕십리정거장을 비롯 노반교량으로 마장교(24m)와 과선교량인 행당과선교(36m)를 시공한다. 또한 NATM 공법의 터널 374m를 건설한다.

모두 741억9천900만원의 공사비를 들여 오는 2010년 9월 완공한다. 지난해까지 97억7천400만원을 투입했고 올해 100억원을 집행한다. 현재 공정율은 18.5%이다.

1공구 핵심공사는 중랑천 통과 구조물 시공이다. 113m인 이 구조물은 모두 4단계 분할, 개착박스형 굴착 공법으로 시공된다. 지난 2005년 10월 착수한 중랑천 통과 1단계(72m) 공사는 완료됐다. 현재 2단계로 둔치와 하천을 횡단하는 저수로 남측 124m 구간을 시행하고 있다.

3단계 북단제방 40m구간은 오는 10월 착수, 2008년 5월 완료한다. 또 4단계 동부간선도로 64m구간은 3단계 이후 오는 2009년 완공예정이다.

2공구는 성수정거장을 중심으로 한 940m 구간이다. 주관건설사는 현대건설이다.

NATM공법의 터널(717m)와 성수정거장을 잇는 구간이다. 성수정거장은 개착박스 115m와 박스양쪽입구 두개의 아치터널 90m를 시공한다.

모두 564억6천900만원의 공사비를 들여 2010년 10월 완공한다. 지난해까지 76억원을 투입했고 올해 100억원을 집행한다. 현재 공정율은 15.9%이다.

2공구는 노반신설공사와 관련, 구조물 계획이 변경됐다. 지난 2002년 보완설계완료이후 서울시 도시관리계획 뚝섬 제1종지구단위계획 결정에 따라 성수정거장 및 본선환기구의 규모조정 및 위치가 이동됐다.

감리사인 (주)유신코퍼레이션측은 이와 관련, “성수정거장 및 본선환기구에 차수 및 지반보강으로 설계된 JSP공법에 대한 시험시공 및 본시공 확인 결과 모재질 자갈층 구간에 지하수 유출이 발생, 차수 및 지반보강 효과인 구근체 형성이 미흡했다”며 “이를 위해 토류벽 자체 안정은 물론 주변건물, 지하의 침하, 지하수 유출을 최소화하고 벽체 강성과 차수성 확보를 위한 대안공법으로 변경했다”고 설명했다.

3공구는 지하철 건설역사에 새로운 이정표를 그려내고 있다. 국내 철도터널공사 최초로 대구경 쉴드 TBM공법을 적용한 한강하저터널이 시공되고 있는 현장이다.

3공구 전체구간은 연장 1.66km이다. 총 사업비는 1천358억원이다.

3공구 하저터널 현장의 실제공정은 지난해 5월초에 장비조립을 완료했고 8월 본굴진을 개시했다. 연장 759m를 6m/일(현재 초기굴진속도 3∼4.5m/일)로 굴진, 커터교환 및 장비수리기간을 고려한 작업가능 일수를 17일/월로 계산, 지난 4월23일 올림픽대로 남단 회전구와 맞닿아 상선굴진을 완료했다. 이는 하루 평균 5m를 굴착한다는 당초 계획공기 11개월을 만족했다. 오는 12월부터 하선굴진을 시행한다.

4공구와 5공구는 강남구청정거장과 삼릉정거장을 연결하는 2㎞ 구간이다.

4공구는 신성건설이 시공을 맡았다. 5공구는 두산건설이 주관건설사로 90%지분율을 확보, 경동산업과 공동시공을 하고 있다.

이들 공구에는 모두 2천47억원의 공사비를 투입한다. 현재 공정율은 4공구가 40.69%, 5공구가 28.43%이다.

5공구는 387m의 짧은 구간이지만 환기구 확보를 위해 7천718㎥에 이르는 지역을 굴착, 1천880본의 버팀보를 시공하고 있다. 특히 삼릉정거장은 9호선 지하철과 환승정거장으로 건설된다.

■쉴드 TBM공법이란

쉴드 공법이란 연약지반에서 토압 및 수압에 견딜 수 있도록 터널직경보다 조금 더 큰 원통형강재(Shield)를 지중으로 내린 뒤 앞부분의 커터가 회전, 굴착한 뒤 곧이어 후미에서 미리 제작된 터널 벽 조각(Segment)을 조립해 터널 벽을 동시에 시공하면서 전진해 나가는 방식이다.

각 벽 조각(Segment)에는 수팽창지수재를 부착해 터널의 누수를 완벽하게 방지한다. 이번 한강하저터널을 굴착할 원통형강재는 지름이 8.06m이다.

쉴드 공법의 특징은 ▷도심 교통 통행의 문제점 최소화 ▷연약 토사지반 통과 용이 ▷하천, 해저, 지하구조물의 통과 용이 ▷시공 속도 빨라 공기 단축 ▷진동과 소음 등의 공해 적으며 ▷연속 굴착작업으로 시공관리 용이 등이다.

국내에 적용된 사례 지난 1995년 이후 도심지 연약지반의 상하수도, 도시가스관 및 전력구 공상 등으로 이후 증가추세에 있다. 시공설비에 필요한 대부분 장비를 일본 등지에서 수입, 사용하고 있어 국산화가 시급한 실정이다.

이번 한강하저터널에 도입된 밀폐형 쉴드 TBM 공법은 EPB이다.

쉴드 공법은 막장안정 및 버력처리 시스템에 따라 토압식(Earth Pressure Blance 쉴드 TBM, 이하 EPB)과 이수가압식(Slurry 쉴드 TBM, 이하 이수식)으로 대별된다.

EPB는 커터 후방에 설치된 격벽과 막장면 사이에 굴착한 토사를 채워 막장 안정 및 지반이완을 억제한다. 굴착토사는 스크류컨베이어로 운반되며, 필요에 따라 버력의 소성유동화를 촉진하기 위해 첨가재(물, 이수, Foam등)를 주입하기도 한다.

■쉴드 TBM 공법 평가

쉴드 공법을 채택한 한강하저터널 공사엔 모두 330억원이 소요된다.

대우건설이 쉴드공법에 도입한 관련 장비는 일본 고마쯔제작소가 제작했다. 국내엔 대구경기술진이 부족하여 협력업체로 일본 경빈개발공업이 국내 자회사를 설립, 일본 장비를 도입, 시공하고 있다.

분당선하저터널현장 토목사업본부 윤영진 차장은 쉴드공법 효과에 대해 “안정성 확보이다.

이 공법은 안전성을 제고하고 환경친화적이라는 점에서 발파공법의 대안설계로 채택됐다”고 설명했다.

또 “유지관리를 포함할 경우 경제성도 유리하다”고 말했다. NATM보다 공사비는 1.4배 더 들지만 도심지 굴착시공에서 안전과 환경관련 민원발생에 따른 해결비용을 고려하면 경제성을 확보할 수 있다고 설명했다.

건설업계에선 이번 쉴드공법 적용이 국내 기계화 시공율을 높이는데 기여했다는 평가를 하고 있다. 한국의 기계화 시공율은 OECD국가중 가장 낮다.

윤 차장에 설명에 따르면 분당선 3공구 한강하저터널 시공에 도입된 주요 구조물은 쉴드장비 반입, 세그먼트 투입 및 버력반출구 역할을 하는 환기구(25m×25m)와 쉴드장비 회전을 위한 작업구 역할을 하는 회전구인 환기구(19.4m×25m) 2개소와 단선병렬 하저터널, 하저터널 전후의 NATM 터널 및 하저터널내에 피난 연락갱 2개소로 구성되어 있다.

쉴드 TBM의 투입구 및 주작업구 역할을 수행하게 되는 환기구는 뚝도정수사업소 녹지공간, 유형문화재 72호(정수장 박물관), 보호수 및 강변북로진입램프인 뚝섬교 주변에 위치하고 있다.

김경환기자 hwan@


<인터뷰>분당선 왕십리~선릉 복선전철화 사업 제3공구 현장소장 대우건설 이도희 상무보

한강하저터널시공 대우건설 이미지제고 기여
발파따른 시공 리스크 극복위한 공단 결단

대우건설은 분당선 왕십리~선릉구간 복선전철화 사업 제3공구 주관건설사이다.

대우건설은 분당선하저터널 현장에 경영진(상무보)을 파견하고 있다. 책임ㆍ안전시공과 함께 기술시공이기에 이도희 상무보(52)를 현장소장으로 파견하고 있다. 쉴드 TBM 공법을 적용, 시공하고 있는 한강하저터널 공사에 대한 중요성과 상징성 때문이다.

대우건설 입장에선 그만큼 비중있는 시공현장이란 뜻이다.

이 소장은 다른 현장에 비해 직급이 높은 자신이 현장소장으로 일하는 배경에 대해 “3공구 현장은 제2한강하저터널이란 상징성이 있다”며 “특수공법에 대한 관심이 높은데 따른 대외적 회사 홍보와 이미지관리를 고려, 이 곳 공사현장이 중요하다고 회사가 판단했기 때문”이라고 설명했다.

또 쉴드 TBM 공법을 채택한 이유로 “이곳은 물에 대한 위험요소가 많이 도사리고 있는 현장이다. 다소 비싸더라도 이 공법을 채택한 것은 NATM공법의 발파로 인한 시공 리스크를 극복하기 위한 발주사인 한국철도시설공단 결단”이라고 말했다.

국내에서 대구경 쉴드 TBM 공법을 터널공사에 첫 적용한 만큼 시공관리가 중요하다.

이 소장은 “쉴드 터널공사의 시공성패는 철저한 사전 준비작업”라며 “장비계획, 발진/도달/회전구 계획 및 가설계획의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 계획이 철저하게 수립되어있지 않으면 많은 시행착오를 거치게 되고, 불필요한 공사기간과 공사비가 추가로 소요될 수도 있다”고 말했다.

그는 철저한 시공관리를 위해 현장에서 발진작업구, 장비제작 및 조립, 쉴드받침대 및 후방레일 설치를 마무리하고 초기굴진작업 완료후 본굴진에 착수하는 시공 플로우 중요항목을 세밀히 체크했다.

쉴드공법 터널 시공에선 충분한 작업공간 확보가 중요한 과제이다. 도심지 공사특성을 반영할 때 작업부지를 최소화하는 것이 필수적이다. 이는 쉴드 TBM 장비선정에 중요한 요소로 작용했다.

하지만 현실은 어려운 상황이다.

이 소장은 “특히 강남구간은 한양아파트 21동, 81동이 최소 약30m 이격거리로 회전구 역할을 하는 환기구에 위치하고 있어 작업공간 확보시 민원이 발생했다”며 “회전구와 하저터널이 맞닿는 지난 4월말 관통식을 가져야 했지만 회전구 공사가 한양아파트단지 주민들로부터 민원발행을 야기시켜 다소 지연되고 있다”고 말했다.

안전관리도 빼놓을 수 없는 체크항목이다.

이 소장은 “크레인 장비를 주로 사용하므로 크레인에 대한 안전관리가 무엇보다 중요하다. 크레인이 자리하는 지반의 안정성을 확보해야 하고, 크레인 사용시 유동하지 않도록 아우트리거를 적극 사용했다”고 설명했다.

또 “쉴드 굴진중에는 스크류컨베이어 게이트, 쉴드잭 등에 협착되지 않도록 투입 인력의 손과 발의 위치에 주의했고 중절잭을 사용할 경우에는 반드시 신호하여 작업원의 유무를 확인했다”고 말했다.

그는 “버력처리를 위해 디젤기관차를 사용하므로 기관차의 탈선을 방지하기 위해 레일의 선단부에는 스톱퍼를 설치하고 갱내 운행속도를 준수토록 했다”며 “막장부와 수직구부에 유도원을 배치했다”고 덧붙였다.

최근 공사현장에서 환경관리도 중요한 점검사항이다.

이 소장은 환경관리를 위해 터널 오폐수 정호시설을 설치 터널내 유출수 정화 처리후 방류하고 있다.

3공구 현장의 처리용량은 하루 1천400㎥이다. 처리방식은 터널오폐수를 집수, 오폐·수를 처리과정을 거쳐 정화후 방류한다.

그는 또한 사토처리도 마이크로웨이브 버력건조장치를 설치 운영, 함수비가 높은 사토를 저감처리하는 설비를 가동, 건조후 사토처리를 하고 있다.

김경환기자 hwan@