기술강좌를 시작하면서...
본 기술강좌를 작성함에 있어서 우려되는 점은 사고사례의 사진을 통해 특정 공법이나 특정 회사에 불이익이 발생하지는 않을까 하는 점이다. 지반분야에 있어서 사고는 특정 공법에 기인하기 보다는 지반정보에 대한 불확실성에 대한 기술적 대응이 부족하였던 것이 주된 원인으로 보는 것이 타당하다고 판단하므로 사용된 공법의 관점은 배제하고 이 기술강좌는 참고로 삼으시기 바랍니다.
본 기술강좌에서 참고한 자료는 개인 소장자료를 위주로 하여 정리하였으며, 이 기술강좌를 통해 지반공학 기술자들이 간접적 경험을 더 쌓아 향후 동일한 사고사례를 방지하는 데 도움이 되기를 바랍니다.
이번 기술강좌를 1회로 하여 2회에서는 흙막이 가시설의 설계 및 시방의 주요사항, 3회에서는 흙막이 가시설 설계 시 주요사항을 논하고, 마지막으로 4회에서는 흙막이 가시설 공사의 시공관리를 논하고자 한다.
1. 서론
지반공학분야는 복잡 다양한 지각운동을 겪은 자연지반을 대상으로 하는 분야이기 때문에 아무리 지반조사를 철저히 하더라도 정해를 구할 수 없다는 사실로 인해 설계 기준안전율을 크게 두고 있는 편이다. 특히, 흙막이 가시설은 가설 구조물임에도 불구하고 비교적 안전율이 큰 편이며, 시공 중 계측계획을 수립하고 굴착단계별 계측결과 분석을 통해 안정성 분석을 수행하고 필요시 보강대책을 수립하도록 하고 있다. 그럼에도 불구하고 흙막이 가시설 사고는 잦은 편이어서 흙막이 가시설의 설계에서 시공 및 시공관리 전 과정에 걸쳐 고찰해 볼 부분이 있다고 판단된다.
한편으로 보면 어떤 지각운동과정에서 자연적으로 형성된 지반상태는 워낙 복잡다양하기 때문에 사고는 일어날 수 있다고 보는 시각도 배제할 수 없으나 다양한 경험들을 쌓아 정해에 가까운 기술적 진보를 이룰 수 있도록 노력해야 하는 분야이기도 하다.
지반공학 분야의 기술적 진보를 이루기 위해서는 설계 시 제한된 지반조사로 인해 지반정수(가시설의 외력)를 정확히 파악할 수 없는 현실을 고려하여 시공 중 계측에 의해 철저한 시공관리를 통하여 시공을 진행하고 계측결과에 대한 분석력을 확보하도록 하는 것이 매우 중요하다고 생각한다.
현재 우리나라 현실은 과거와 달리 민간 건축현장에서 오히려 굴착이 깊어지고, 그 규모 또한 대형화되고 있는 추세에 이미 들어와 있어 현 시점에서라도 흙막이 가시설 붕괴 사고에 대한 면밀한 분석과 대처방안을 확보하지 않으면 향후 보다 더 큰 규모의 사회적 손실이 불가피할 것으로 판단된다.
따라서, 이번 강좌에서는 현재까지 기술자들에게 알려져 있는 흙막이 가시설의 붕괴유형을 최대한 발굴하여 그 붕괴원인을 고찰하고 지반분야 기술자들이 대처할 수 있는 부분을 최대한 찾아내어 향후 적절히 대처함으로써 붕괴사고를 최소화할 수 있는 계기가 되기를 바란다.
지반공학 분야 기술자로서 다행스러운 것은 지하안전관리에 관한 특별법이 2017년 01월 17일자로 공포되고 2018년 01월 01일부로 시행됨에 따라 우리나라 지반에 대한 지반정보를 지속적으로 축적할 수 있는 계기가 마련되었다는 점이다.
과거에는 민간공사에서는 특히 단순히 최소한의 시추조사에 의해 지층구성과 지층별 N치, 암석의 강도 정도를 파악하여 지반정수를 추정하여 설계에 임하던 것이 지반정보 파악을 위한 다양한 현장시험 등도 제시되고 있다는 점이며, 향후 이 법의 준수과정에서 우리나라 지반에 대한 수많은 정보들의 축적으로 말미암아 보다 안정성 높은 흙막이 가시설이 계획, 시공되어 사고사례는 대폭 줄어들 수 있을 것이므로 지하안전법은 지반공학의 기술적 성장 발판이 되고 있다고 볼 수 있다.
모쪼록 이들 기술강좌가 지반공학 기술자들에게 도움이 되어 사회적으로 사고를 방지하는 데 역할을 할 수 있기를 기대한다.
이번 기술강좌를 작성함에 있어 흙막이 가시설에 사용되는 각종 용어에 대한 설명을 [그림 1.1]에 나타내어 두므로 혼동이 없기를 바란다. 이들 용어는 2016년6월 제정된 국가건설기준에서 사용하고 있는 용어와 부재의 기능 및 영어 표기에 적합한 한글 표기를 고려한 것이므로 향후 표준용어로 자리메김하기를 희망해 본다.
2. 흙막이 가시설의 붕괴 유형별 사례
2.1 흙막이 가시설의 일반적인 붕괴 유형
o 일반적으로 알려져 있는 흙막이 가시설의 붕괴유형은 [그림 2.1]과 같다.
o [그림 2.1]의 (a)는 앵커(또는 버팀대)의 파괴에 의한 붕괴유형이고, (b)는 굴착측 지반이 약하거나 흙막이벽체의 근입장이 부족하여 하부지반이 밀려나는 붕괴유형이며, (c)는 벽체에 발생하는 휨모멘트를 흙막이벽체의 부재가 견디지 못해 파괴되는 붕괴유형이다. 또한, (d)는 흙막이벽체 구조계 전부가 사면활동영역에 속하게 되어 전체가 파괴되는 유형이며, (e)는 벽체나 배면지반이 부분적으로 침하하여 배면에 설치된 앵커(또는 버팀대)의 지지 능력이 상실되어 붕괴로 이어지는 유형이다.
o 상기의 [그림 2.1]의 붕괴유형은 현재까지 발생한 대부분의 붕괴사례가 이 범주에 들어가는 것으로 볼 수 있으나, 최근 새로운 흙막이 가시설 공법이 현실에 사용되고 있는 점과 기술적 판단 오류에 의해 또 다른 형태의 붕괴유형도 있으므로 이번 강좌를 통해 살펴보고자 한다.
2.2 굴착 지반의 거동 및 그 원인
2.2.1 지반 굴착 시 주변지반의 거동
가. 지반거동에 영향을 미치는 요인
o 굴착공사로 인하여 발생되는 주변지반의 거동은 일반적으로 다음과 같은 요인들에 의해 발생한다. ① 흙막이벽체 시공을 위한 수직천공과정에서의 지반변형(진동, 공채움 불량 등), ② 벽체 설치를 위한 굴착 시의 지반변형, ③ 앵커공 천공시의 지반이완(케이싱 외부 배토에 의한 지반 유실), ④ 벽체 사이로 토립자 유실, ⑤ 벽체의 변형, ⑥ 굴착 공사 시의 지반진동(발파 등), ⑦ 지하수위 강하, ⑧ 외력의 증가(지층변화, 수위상승, 배면 관로누수, 지표수 유입 등).
o 따라서, 지반굴착에 따른 주된 지반거동은 상기에서 언급한 바와 같이 흙막이벽 변위에 따른 주변지반의 움직임(침하), 굴착저면의 Heaving과 Boiling, 흙막이벽 틈사이의 토사유출에 따른 원인 등이 있으며, 이를 그림으로 나타내면 [그림 2.2]와 같다.
나. 지반거동으로 나타나는 피해
o 과도한 주변지반 거동으로 인하여 발생되는 피해는 다음과 같은 사항을 들 수 있다.
1) 벽체 배면의 도로면 균열
2) 벽체 배면의 수도관, Gas관, 난방배관, 전화선, 동력선, 공동구, 하수구 등에 피해
3) 특히, 수도관, 난방배관, 우오수관 등에 의해 누수가 발생할 때에는 벽체 전체의 안전을 위협하는 대형사고로 진전
2.2.2 흙막이벽체 변위의 발생 원인
흙막이벽체에 변위를 유발하는 원인으로서는 다음과 같은 요인이 있다.
① 흙막이벽체의 휨 ② 버팀대의 탄·소성 변형
③ 버팀대의 온도하중 ④ 버팀대 설치의 시간적 지체(단계별 설치)
⑤ 흙막이벽체 근입깊이의 부족 ⑥ 굴착부의 과다 굴착
⑦ 굴착 지반의 약화(물영향, 이완 등)
가. 흙막이벽체의 휨
o 흙막이벽의 휨(bending)은 버팀대의 변형과 일체로 나타난다. 휨량은 굴착시 최하단 버팀대 위치에서 굴착밑면 가상지지점까지의 거리와(굴착깊이 및 지반조건에 좌우됨) 흙막이벽체의 강성(rigidity, stiffeness) 그리고 지반조건에 따라 다르게 된다.
나. 버팀대의 변형
o 버팀대의 압축변형으로서는 자체의 탄성적 변형 및 좌굴에 의한 변형과 흙막이벽 사이의 연결부(띠장의 파괴, 연결부 부실 시공 등)에 의한 변형이 있다(Anchor인 경우 좌굴 변형을 제외한 변형). 탄성 및 좌굴에 의한 변형은 온도응력을 포함한 설계응력으로부터 정확하게 추정할 수 있으나 후자는 시공상 배려에 의하여 좌우되므로 연결부를 가능한 한 밀착시켜야 한다.
o 종래로부터 실시되어온 버팀대에 대한 선행하중(pre-stressing)의 도입에 유의할 필요가 있다.
다. 버팀대의 온도하중
o 온도에 의해 발생하는 버팀대의 축력증가량에 대한 설계기준은 12tf이다.
o 공사기간과 사계절을 고려한 온도변화량을 산출하여 온도하중을 결정할 필요성이 있고, 최근 하절기에는 고온현상이 지속되므로 설계기준은 최소값으로 보고 현실을 반영하는 것이 바람직하다.
라. 버팀대 설치 시간의 지연
o 버팀대 설치 시점이 지연될 경우 일어나는 흙막이벽의 변형에는 지나치게 깊게 굴착하여 일어나는 경우와 설치를 지연시켜 일어나는 두 가지의 경우가 있다.
o 전자는 지점 사이가 크게 벌어져 큰 변형이 발생하고 후자의 경우에는 지반의 Creep 특성에 따라 다르지만 버팀대의 실측기록에 의하면 점성토지반에서는 4~8일정도(단, 액상의 연약지반 제외) 모래지반에 있어서는 2-3일 정도 이후에 버팀대의 반력이 최대가 되는 것으로 알려져 있다.
o 따라서, 버팀대는 가급적 조기에 설치하는 것이 바람직하고 굴착규모가 큰 경우에는 공구를 분할할 필요가 있다.
마. 흙막이벽체의 근입깊이의 부족
o 흙막이벽체의 근입깊이가 부족하면 근입부가 이동, 변형되어 하부지반을 활동 회전 시키거나 흙막이벽체의 변형을 크게 한다. 이 영향은 비교적 광범위하고 그 량도 크다.
o 한편, 지하수위가 높은 모래질 지반에서는 Boiling에 대한 영향을 검토하여야 하는데 근입깊이의 영향이 매우 크다.
o 지중경사계의 설치심도를 흙막이벽체 보다 깊게 설치하여 굴착단계별로 근입깊이가 적정한지에 대한 판단이 이루어지도록 시공관리 하여야 한다.
바. 굴착부의 과다 굴착
o 흙막이벽체 전면을 전반적으로 과다하게 굴착하는 경우도 있지만, 전면에 두는 소단(berm)을 적게 두어 과다 굴착한 영향이 나타나는 경우도 있으므로 주의를 요한다. 특히, 전자의 경우는 버팀대의 상하간격이 좁게 계획되는 경우 빈번하게 일어나므로 시공성을 고려하여 적정한 버팀대 수직간격을 제시하여야 한다.
사. 굴착지반의 약화
o 굴착지반이 연약점토, 토사 등과 같이 물의 영향에 취약해지는 지반인 경우 굴착부에 배수로, 집수정 등을 설치하여 단계별 굴착심도보다 깊은 곳에 수위가 형성되도록 물빼기함으로써 물의 영향을 최소화시키는 노력이 요구된다.
2.3 흙막이 가시설의 붕괴 사례
o 흙막이 가시설의 붕괴 사례를 조사하고 수록하는 목적은 현장에서 발생한 사고사례를 타산지석()으로 삼아 관련분야 기술자들의 기술축적이 될 수 있도록 함에 있으므로 본 기사에서는 사고현장의 지역, 현장명 등을 기록하지 않는 것을 원칙으로 하였다. 단지 기술적 사실을 분석함으로써 향후 동일한 사고를 방지하는 데 도움이 되었으면 하는 것이며 특정 회사, 특정 공법에 의한 사고라는 관점은 두지 않으시기 바랍니다.
2.3.1 지형·지세 및 수계의 영향이 큰 경사지에서의 붕괴 사례
사례 #1
o 00일 : 최대 GL(-)14.75m (5단) 굴착완료, 계획 : 6단
o (굴착완료) 2일차 : 변위 발생 확인
o 5일차 : 변위구간 압성토 실시(민원으로 지연)
o 22일차 : 피해진단범위 확대(5가구 -> 15가구)
o 편토압 구간에 버팀대 계획(일측 비지지 상태)
o G/A는 실제 시공하지 않음(중앙부 2개소만 설치)
o 건축심의 도면과 달리 시공
o 중앙부 2개소의 앵커력은 과다 발생, 버팀대 축력은 거의 발생 않으나 ‘안전’으로 판정하는 오류.
사례 #2
o 도로 하부 1m 내외 굴착하여 건물기초 설치코자 계획함. / 도로 하부의 석축옹벽 붕괴 발생
o 배면 상부에 빌라 수개 동
o 당초 가시설 좌우측 코너부에 경사버팀대만 설치
o 굴착 공사중 배면지반 거동으로 빌라 앞마당 대규모 인장균열 발생
o 추가로 중앙부 버팀대 설치하여 굴착 완료함.
※ 경사지에서 코너부 경사버팀대는 전방으로 띠장을 따라 밀려오는 힘을 저항할 수 있는 구조가 되지 못하므로 지양하거나 지지구조부재를 설치하여야 함.
2.3.2 우각부, 코너부에서의 불안정구조 시공 사례
사례 #4
o H-pile+버팀대 / 굴착심도 : 6.3~8.0m / 가시설 배면 급경사 사면
o Jack 미설치, 변위 허용 / 편토압 작용 / 띠장 미폐합으로 지반거동
o 양쪽 코너부에 경사버팀대 계획 : 경사버팀대의 일측(하부)은 경사지 하부로서 경사지 상부의 큰 토압에 반력을 형성할 수 없는 현장조건임에도 버팀대에 의한 지지를 계획함.
o 지반앵커 지지로 계획하는 안이 보다 바람직하며, 불가시 편토압에 대응하는 구조부재 설치하여야 함.
2.3.3 이질 구성벽체(토사층까지 CIP 시공)의 붕괴 사례
사례 #5
o 흙막이 가시설 구조형식 : CIP+버팀대
o 버팀대 2단 하부 굴착 중 우각부 버팀대 탈락,
o CIP벽체 붕괴
o 현장에 부적절한 공법 적용(장지간의 경사버팀대)
o 띠장과 CIP 사이의 Filler 부실, CIP 근입장 부족으로 변위 허용 및 구조불안정 초래
o 편굴착으로 우각부 지지구조 역할 불가
o 과굴착(2단버팀 이후 최종깊이까지 굴착)
※ CIP의 구근 형성이 불량하게 시공되는 경우가 종종 있다. 이러한 원인은 ①지반 내 물이 많고 그 영향을 받는 경우, ②콘크리트 타설시 케이싱 내에 에어포켓이 만들어진 경우, ③콘크리트 타설하는 과정에서 케이싱을 빠른 속도로 인발하는 경우, ④콘크리트 타설 시 케이싱 내부에서 충분한 진동다짐을 하지 않은 경우 등을 들 수 있다.
※ CIP의 경우에도 시공관리사항을 철저히 관리하고, 시공완료 후(굴착전)에는 반드시 시공한 콘크리트 구체 내부에 All sampling조사를 실시하여 그 양부를 확인하고 필요시 보완한 후 굴착을 진행하여야 한다.
사례 #6
o 엄지말뚝과 띠장, 버팀대의 지지를 보조하는 보강재의 스티프너 및 홈메우기의 위치 불일치로 인한 띠장 전단변형 발생.
o 엄지말뚝과 버팀대를 동일위치에 시공하기는 매우 어렵다.
o 그러나, 과도한 힘이 발생하는 현장이거나 이상토압이 우려되는 현장인 경우에는 이에 대한 대비 요함.
2.3.5 하부지반에 연약층이 두텁게 분포하는 지층구조에서 변형 사례
사례 #7
o 지하연속벽(두께 800mm~1,000mm)+TopDown방식 /
o 계획 굴착심도 : 17m~20.35mo 매립층/퇴적층1(모래질)/퇴적층2(실트점토)/풍화암(박층)/연암의 층서를 이루고 퇴적층이 매우 두터운 지층구조
o 소단(berm)을 두고 12m정도의 굴착중에 배면 운동장 내에 긴연장의 폭 20~50mm 수준의 인장균열이 발생함. 균열의 위치는 지하연속벽체로부터 26.1m임.
o 구간별 최대수평변위는 63.3~121.5mm를 나타내고 있으며, 계측은 수행하고 있으나 그 결과의 분석이 잘 이루어지 않고 있고, 특히 지중경사계의 경우 수직방향으로 읽음값만 그래프화하고 있어 현재 굴착심도에서 변위의 수렴, 발산 여부를 파악하지 못하고 있어 인장균열이 발생하고 나서야 위험도를 감지하게 됨.
o 현재의 균열상황과 변위, 버팀대 응력 등을 종합적으로 분석, 역해석 한 결과 실제와 동일한 위치에서 인장균열 발생하는 것으로 나타남.
o 과굴착, 계측결과 분석력 부족, 굴착 하부지반의 약화(지반내 물의 영향과 굴착장비에 의한 교란 영향)
o 계측결과의 분석을 굴착심도별 관리기준으로 시간-변위관계도를 분석한다면 안정적인 관리 가능함.
2.3.6 레이커 지지 구조의 붕괴 사례
사례 #8
o 레이커지지 구조 중 상단부 띠장과 접촉부 띠장의 스토퍼(구조부재) 미설치로 인한 사고 사례.
o 레이커지지 구조 중 레이커 하단부 지지체의 밀림현상에 의한 사고 사례.
o 경사버팀대와 마찬가지로 2방향 분력에 대해 저항구조 설치 필요
o 하단부 지반상태에 따라 콘크리트 블록(Kicker Block)의 적용성 여부 판단 필요
(Kicker Block 시공을 위한 과굴착, 수동변위 발생에 의한 영향 고려 필요)
o 흙막이 가시설 : CIP+레이커(경사고임대) 지지 구조형식
o 터파기 공사완료하고 아파트 기초바닥콘크리트 타설 후 붕괴 발생한 사례 있음.
o 강우와 굴착중 발생한 변위에 대해 보강을 지연한 것이 원인으로 알려짐.
o 레이커 지지에 있어서 띠장과의 연결부와 지지체의 수동토압 적용에 대해 고찰해 볼 필요 있음.
o 수동토압을 적용한다는 것은 수동변위를 허용한다는 것이 되기 때문에 전체 구조 불안정을 유도하는 사항이 될 수 있으므로 발생변위의 허용 여부를 판단하여야 함.
2.3.7 외부수 유입 영향에 의한 변형/붕괴 사례
사례 #9
o 해안가 굴착공사
o 지반 내 암버럭층, 퇴적층(얇은 모래층) 존재
o 2단째 앵커 천공경 내에서 유출수 유입
o 변형이나 붕괴는 없었으나 차수공사로 인해 공기 지연
o 펌핑과 함께 누수구간 되메움 및 그라우팅 보강후 재굴착 진행함(앵커를 레이커 지지로 변경).
2.3.8 버팀대의 붕괴 사례
o 버팀대를 장지간으로 사용하는 경우, 다음의 문제점을 고려해 볼 필요성이 있으므로 적용 시 주의를 요한다.
① 모든 버팀대를 도면과 같이 동일한 길이, 동일한 지지 구조(연결부, 띠장과의 접촉부, 받침 높이 등)로 직선성 좋은 형태로 시공하기 어려운 점.
② 버팀대 하나당 큰 지지능력(고강성)을 적용할 경우 ①의 문제가 있을 경우 버팀대간 지지능력의 차이로 인해 하나의 버팀대가 지지능력에 문제가 발생할 경우 인접의 버팀대가 부담하기 어려워지는 점
③ 온도변화에 의한 버팀대의 길이변화가 크게 되어 휨 또는 인장에 의한 손상이 발생하고 그에 따라 벽체 변위가 발생할 가능성이 높아진다는 점
사례 #10
o 건축심의 시는 4면을 모두 CIP로 하고, 코너부 경사버팀대를 최소화 계획하였으나, 시공시 임의 설계변경하여 구간별 CIP, H-pile+흙막이판으로 벽체 변경 및 코너부 경사버팀대 구간 확대함.
o 기존건물 지하벽체와 H-pile+흙막이판 사이에 강우침투 및 토사유실이 직접적인 붕괴원인으로 추정됨.
o 경사버팀대와 앵커를 지지하는 각각의 띠장이 서로 맞닿지 않고 별개로 설치되어 있어(띠장 미폐합 상태) 가시설 부재 저항능력 부족현상 발생함.
사례 #11
o 굴착규모:24.6mⅩ39.5m
o 굴착심도:GL(-)27.0~30.0m
o 지반조건:매립, 퇴적토(실트), 풍화암, 기반암의 층서
o 지하수위:GL(-)4.4~5.8m
o 지반조사: BX보링(연암층 확인, 시추깊이 7.7~18.8m), 조사위치에 따라 지층변화 심한 편이나, 추가시추 없음.
o 공공시설물(도시가스, 전화, 전기, 상하수도관) 파손
o 사고당시 굴착심도 : GL(-)21.0m
o 시공관리 : 계측기 위험위치 미설치
o 설계 지반정수 과다 적용(사고후 조사 결과에 비추어)
사례 #12
o 장지간의 버팀대로 연결부에서 주로 꺽임 현상 발생
o 고강성, 대단면으로 직선성(상하좌우)이 유지되는 전제일 때는 유리함이 큰 편이나, 현장여건 상 직선성 좋은 설치에는 한계가 있음.
o 현장여건에 따라 계산상 제시되는 토압보다 훨씬 큰 토압이 발생할 수 있어 큰 힘을 사용하는 것이 불리할 수도 있으므로 적용시 현장여건, 지반조사 사항 등 면밀히 검토 요함.
o 일정 간격으로 상호 결속을 하고 있으나 강결로 볼 수는 없으므로 장지간에 대한 좌굴 검토 필요함.
2.3.9 앵커지지 구조의 붕괴 사례
사례 #13
o 현장 여건상 앵커시공각도를 조정(하향 고각으로 변경)하여 시공하던 중 하부띠장의 브라켓이 이탈되면서 붕괴로 이어짐
o 버팀대와 달리 앵커를 지지구조로 할 경우에는 띠장 하부 브라켓도 구조부재인 점을 놓친 것으로 판단됨.
o 앵커의 설치각도에 따라 하부 브라켓은 하향력을 더 받아야 하기 때문에 브라켓과 엄지말뚝 간의 강결 보강량이 증가하여야 함.
사례 #14
o 철도 노반 하부에 앵커가 정착되어 열차에 의한 진동의 영향이 우려되는 현장 조건임.
o 흙막이 가시설 배면지반(철도 하부 지반)은 토사화 되어 있는 지반으로 앵커력 확보 및 장기 지속 여부에 대한 관리가 매우 중요한 현장임.
o 안정관리에 중요도가 매우 높은 현장이므로 앵커 인발시험(기준보다 더 많은 시험이 요구됨)을 통해 설계앵커력을 정할 필요성이 높은 현장임.
o 앵커력의 장기 지속 여부를 파악하고자 할 경우에는 앵커의 크리프 시험이 수행되어 안정적인 결과를 구한 후에 안전율을 적용하여 시공하여야 함.
o 앵커 정착부 및 가시설 벽체(띠장 앵커 정착구)에의 진동 전달에 따른 앵커력 손실 정도에 대한 연구 필요함.
사례 #15
o 지반 내 구간별로 지반상태가 상이(단층대 존재)함에도 불구하고 이에 대한 대처를 하지 못함.
o 영구 구조물 벽체의 지지구조에 하나의 앵커에서 강선길이가 서로 다른 앵커 적용. 즉, 한 개공에 두 개의 앵커를 시공하고 하나의 정착구를 사용함으로써 서로 다른 하중-변위 앵커를 하나로 거동토록 함.
o 강선의 늘음량이 다르게 되어 시공과정에서 힘의 전달이 다르게 되어 특정 강선에 힘이 쏠림 현상 발생
o 장기적으로 앵커의 지지능력이 저하되는 과정을 겪게 될 우려가 매우 높음.
o 하나의 앵커가 서로 다른 길이의 강선인 경우에 대해서는 계산 및 시공관리방법이 아직 없고, 구조계산에서는 앵커의 강선길이를 모두 동일한 구조계산방식으로 검토하고 있고, 설계도면에서도 강선의 길이가 동일한 앵커구조를 제시하고 있음에도 서로 다른 길이의 앵커를 시공하고 있어 시공 및 감리 오류사항임.
o 설계 시 지반정수는 대부분 N치에 의한 추정이 많으므로 지층이 설계와 상이할 경우 파괴면의 영역은 크게 달라질 수 있으므로 재검토 대상이 됨.
사례 #16
o 장기간에 걸친 우오수(하수관 누수) 침투에 의한 변형 발생
o 붕괴 전에 압성토 실시, 레이커 및 추가 앵커 연장 시공 등의 으로 붕괴는 방지함
o 지층조건, 배면 건물 등을 포함한 안정해석 및 변형해석이 필요했다고 판단됨
o 소요앵커력의 유지 여부를 판단하는 크리프시험이 필요한 지반조건
o 배면 도로에 설치된 우오수관은 노후화되어 있는 것이 국내 현실이므로 향후 이에 대한 대처방안이 요구됨.
2.3.10 소일네일/록볼트 지지 구조의 붕괴 사례
사례 #17
o 비탈면 상부 평지로 물의 영향 많은 곳
o 소일네일(S/N)은 변형을 허용하므로 부적정
o 배면지반은 붕적층
o 당초 지표 경사가 매우 완만하게 구성되어 지반강도 약함을 반증함.
o 강우시 비탈면 상부 평지에 흐름이 지체된 물이 지반 내로 침투하여 비탈면 내 유출수 영향으로 비탈면은 붕괴 수준으로 변형함
o 지반앵커로 보강 시공 완료함.
사례 #18
o 소일네일(S/N)이나 록볼트(R/B)는 변위가 발생하여야 구조적 지지능력이 발휘되는 공법으로 변형을 허용하는 공법이고 굴착부 상부 구조물 변형은 허용되지 않아야 함.
o 록볼트는 신선한 암(변형 미발생 수준)의 절리를 꿰매기하여 전체 거동을 방지하는 개념에서 적용되어야 하나 현장 지반은 고도 풍화된 지반으로 관찰됨.
o 안정성 검토에서 네일(록볼트)의 부재능력이 전부 발휘되는 것으로 검토되나, 변형해석에서는 굴착 진행에 따라 부재 위치별 발휘되는 부재능력은 모두 다름. 이를 고려한 해석을 실시할 경우 안전율에는 큰 차이가 나므로 검토 시 주의 요함.
o 상부 구조물의 변위, 균열계도 설치하여야 하지만, 지반 안정성 여부 판단을 위해 굴착 전 과정을 통해 지반 자체의 변위분석을 위한 계측기 설치가 매우 중요한 현장임.
o 아래 모식도는 실제 현장여건과 다른 것이고 개념적인 부분임을 참고 바람.
2.3.11 가시설 해체작업 과정에서의 변형/붕괴 사례
사례 #19
o SCW 및 Sheet pile+버팀대
o 상부 퇴적층(모래질), 하부 퇴적층(실트질)
o SCW벽체 누수, 유실
o 벽체 시공중 상부 모래질 지반 침하로 인근 부지, 구조물 침하현상 발생
o 버팀대와 띠장 연결부 홈메우기와 어긋난 배치 설치로 띠장 전단변형에 의한 벽체 변위
o 하부지반 연약화로 버팀대 해체 과정에서 추가 변위 발생하여 내부 시공된 슬래브 및 벽체 균열
사례 #20
o SCW(H-pile)+버팀대
o 굴착심도 : 6.5~11.5m
o 버팀대 미설치, 연결부 부실시공
o SCW 벽체 부실시공(강성 부족) 벽체 균열 발생
o 설계도서와 시공상태 상이
