대다수의 흙막이 공사 계측현장에서 적용하고 있는 절대치 관리방법은 관리기준치와 계측결과를 절대 비교함으로서 공사현장의 안전성을 평가하는 기법이다. 따라서, 안전성 평가의 판단기준이 되는 관리기준치는 평가결과에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 즉 아무리 최적의 계측시스템이 적용된 현장이라고 하더라도 관리기준치가 타당하지 않으면, 공사현장의 안전성을 정확히 판단할 수 없으므로 관리기준치의 선정은 매우 중요하다. 그러나 실질적으로 현장 기술자 등은 기존 절대치관리기준치에 대한 신뢰성이 매우 낮으며 관리기준치의 수정보완의 필요성을 인식하고 있다. 이에 본 연구에서는 계측관리기준치의 수정보완 필요성에 대한 조사결과를 바탕으로 하여 흙막이 구조물의 거동 중 가장 기본이 되며 중요한 흙막이 벽체의 변위에 대한 계측결과를 토대로 확률론적 이론에 의해 관리기준치를 보다 적절하게 설정하여 적용하는 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 계측관리기법 중 시공 전에 설정된 관리기준치와 시공 시 측정된 설측치를 비교 검토하여 그 시점에서 공사의 안전성을 확인하는 방법인 절대치관리방법을 적용하여 관리기준치를 수정하였다.
대다수의 흙막이 공사 계측현장에서 적용하고 있는 절대치 관리방법은 관리기준치와 계측결과를 절대 비교함으로서 공사현장의 안전성을 평가하는 기법이다. 따라서, 안전성 평가의 판단기준이 되는 관리기준치는 평가결과에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 즉 아무리 최적의 계측시스템이 적용된 현장이라고 하더라도 관리기준치가 타당하지 않으면, 공사현장의 안전성을 정확히 판단할 수 없으므로 관리기준치의 선정은 매우 중요하다. 그러나 실질적으로 현장 기술자 등은 기존 절대치관리기준치에 대한 신뢰성이 매우 낮으며 관리기준치의 수정보완의 필요성을 인식하고 있다. 이에 본 연구에서는 계측관리기준치의 수정보완 필요성에 대한 조사결과를 바탕으로 하여 흙막이 구조물의 거동 중 가장 기본이 되며 중요한 흙막이 벽체의 변위에 대한 계측결과를 토대로 확률론적 이론에 의해 관리기준치를 보다 적절하게 설정하여 적용하는 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 계측관리기법 중 시공 전에 설정된 관리기준치와 시공 시 측정된 설측치를 비교 검토하여 그 시점에서 공사의 안전성을 확인하는 방법인 절대치관리방법을 적용하여 관리기준치를 수정하였다.
The absolute value management method is widely used in the most of the earth retaining construction, which evaluates the safety by comparing measurement result and management criteria. Therefore, the management criteria is the standard to evaluate the safety of the site, and in other words, the crit...
The absolute value management method is widely used in the most of the earth retaining construction, which evaluates the safety by comparing measurement result and management criteria. Therefore, the management criteria is the standard to evaluate the safety of the site, and in other words, the criteria is a direct factor of the evaluation. That means that the safety of the site can not be acquired if the management criteria is not proper, even though the measurement system is perfectly set. However, many of field technicians do not have rely on the current management criteria, and they even recognize the necessity of the revision. Therefore, in this study, the necessity of the revision was studied. Also, the optimum criteria selection and the application were performed based on the test results of earth retaining deflection and probabilistic theory. The absolute value management method was used for this study. The details are tabulated.
The absolute value management method is widely used in the most of the earth retaining construction, which evaluates the safety by comparing measurement result and management criteria. Therefore, the management criteria is the standard to evaluate the safety of the site, and in other words, the criteria is a direct factor of the evaluation. That means that the safety of the site can not be acquired if the management criteria is not proper, even though the measurement system is perfectly set. However, many of field technicians do not have rely on the current management criteria, and they even recognize the necessity of the revision. Therefore, in this study, the necessity of the revision was studied. Also, the optimum criteria selection and the application were performed based on the test results of earth retaining deflection and probabilistic theory. The absolute value management method was used for this study. The details are tabulated.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
즉 아무리 최적의 계측시스템이 적용된 현장이라고 하더라도 관리기준치가 타당하지 않으면, 공사현장의 안전성을 정확히 판단할 수 없으므로 관리기준치의 선정은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 기존 현장에서 적용되는 흙막이 수평변위 관리기준치를 분석하고 이를 토대로 수정된 관리 기준치를 제안하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 흙막이 공사현장의 붕괴안전성 평가를 효율적으로 수행하기 위한 연구로 기존 현장 계측결과와 관리기준치를 비교하는 절대치관리방법을 적용하며 확률 통계적인 기법에 의한 기존 데이터 분석을 통하여 흙막이 벽체의 수정된 계측관리 기준치를 제안하고자 한다.
본 연구에서는 흙막이 공사현장의 붕괴징후를 감시할 수 있는 가장 중요한 계측항목인 수평변위에 대한 관리기준치를 검증하기 위하여 국내 4곳 현장별 각각 2개소에서 실제 계측 데이터에 대한 분석을 수행하였다.
본 절에서는 붕괴위험도를 평가하기 위하여 흙막이벽체의 붕괴징후 예측에 가장 유효한 수평변위에 대하여 전술한 A, B, C, D 현장의 전 굴착심도에서 관리기준치와 현장계측치를 비교 분석하여 본 연구에서 수정제안한 관리기준치에 대한 타당성을 추가로 검증하였다.
본론에서는 기본이론, 가정, 방법론 등을 기술하고 이론적 해석, 실험 또는 계산결과와 그에 대한 분석 및 유관한 기존의 연구결과와의 비교 고찰 등에 관하여 기술한다.
가설 설정
1) 본 연구에서는 국내 흙막이현장에서 측정된 벽체변위의 평균과 표준편차를 산정하고 그것이 정규분포에 따른다고 가정하여 흙막이벽의 수평변위에 대한 관리기준치 항목을 1차와 2차로 구분하였다. 이러한 정규분포의 모집단에 대해 t분포를 이용하여 5% 및 1% 유의 수준으로 단측검정을 실시하였으며, 최대수평변위량(δhmax)을 굴착심도(H)로 나누어 정규화하여 나타내었다.
제안 방법
2) 본 연구에서는 수정 제안한 관리기준치에 대한 타당성을 추가로 검증하기 위하여 실제 현장계측자료와 수정 제안한 관리기준치를 비교하였다. 흙막이벽체의 수평변위에 대한 관리기준치 검토를 위하여 기존 관리기준치인 1/200를 1/300~1/700까지 변경시켜 각각의 수평변위를 산정하였으며, 현장계측치와 비교한 결과 일률적으로 적용되고 있는 관리기준치인 1/200는 굴착심도 G.
따라서, 본 연구에서는 국내 흙막이현장에서 측정된 벽체 변위의 평균과 표준편차를 산정하고 그것이 정규분포에 따른 다고 가정하여 흙막이벽의 수평변위에 대한 관리기준치 항목을 1차와 2차로 구분하였다. 이러한 정규분포의 모집단에 대해 t분포를 이용하여 5% 및 1% 유의 수준으로 단측검정을 실시하였으며, 신뢰구간의 5% 상한선을 1차 관리기준치, 신뢰 구간의 1% 상한선을 2차 관리기준치로 설정하였다.
이러한 관리기준을 설정하기 위해 본 연구에서는 각 흙막이벽체의 종류별로 표본 평균을 산정하고 모평균의 신뢰구간을 5% 및 1%의 유의수준으로 단측검정하여 이에 대한 모평균 추정 상한선을 표시한 정규분포의 계측결과를 Fig. 2와 같이 굴착심도(H)에 대한 최대수평변위(δhmax)의 비로 나타내었다.
따라서, 본 연구에서는 국내 흙막이현장에서 측정된 벽체 변위의 평균과 표준편차를 산정하고 그것이 정규분포에 따른 다고 가정하여 흙막이벽의 수평변위에 대한 관리기준치 항목을 1차와 2차로 구분하였다. 이러한 정규분포의 모집단에 대해 t분포를 이용하여 5% 및 1% 유의 수준으로 단측검정을 실시하였으며, 신뢰구간의 5% 상한선을 1차 관리기준치, 신뢰 구간의 1% 상한선을 2차 관리기준치로 설정하였다. 여기서, 1차 관리기준치란 안전에 이상이 없으나 주의시공이 요구되는 기준이고, 2차 관리기준치는 주의시공의 정도를 초과하여 위험상태를 뜻하는 기준을 의미한다.
한편, 본 연구에서 수평변위의 정규화는 흙막이벽체의 형식별로 측정자료를 구분 정리하여 관리기준치를 설정하였으며, 본 연구에서는 흙막이벽체는 H-pile + 토류판 벽체, S.C.W 벽체, C.I.P 벽체 및 Slurry Wall로 구분하였다. 이러한 관리기준을 설정하기 위해 본 연구에서는 각 흙막이벽체의 종류별로 표본 평균을 산정하고 모평균의 신뢰구간을 5% 및 1%의 유의수준으로 단측검정하여 이에 대한 모평균 추정 상한선을 표시한 정규분포의 계측결과를 Fig.
흙막이벽체의 수평변위에 대한 관리기준치 검토를 위하여 1/200를 1/300~1/700까지 변경시켜 각각의 수평변위를 산정하고 현장계측치와 비교하였으며 깊이에 따른 관리기준치와 현장계측치의 관계를 도식화한 것을 Fig. 8에 나타내었다. A 현장의 단면 A와 C현장의 단면 A와 단면 B의 경우 관리기준치(1/200)와 현장계측치를 비교하여 보면 굴착심도 G.
데이터처리
이러한 정규분포의 모집단에 대해 t분포를 이용하여 5% 및 1% 유의 수준으로 단측검정을 실시하였으며, 최대수평변위량(δhmax)을 굴착심도(H)로 나누어 정규화하여 나타내었다.
성능/효과
8에 나타내었다. A 현장의 단면 A와 C현장의 단면 A와 단면 B의 경우 관리기준치(1/200)와 현장계측치를 비교하여 보면 굴착심도 G.L-0.0~ G.L-14.0 m 까지는 현장계측치가 관리기준치를 상회하는 변위가 발생하였고 이는 굴착심도와 관계가 있다고 보여지며 굴착심도가 깊어질수록 더욱 큰 격차를 보였다. A 현장의 단면 B와 D 현장 단면 A, B의 경우는 굴착심도가 G.
G.L-9.5 m 굴착시는 전 굴착단계에 비해 변위가 전체적으로 안정화되어 감소한 것으로 나타났는데 이는 배면지반이 연약토층으로 이루어져 있어 배면지반의 하중제거에 의한 토압감소와 지보재 설치에 따른 일시적 변화로 판단된다.
관리기준치 설정을 위한 현장계측 결과 중 흙막이벽의 최대수평변위를 굴착심도로 나누어 정규화 시키고 Fig. 3과 같이 분석한 결과 H-pile + 토류판 벽체의 경우 제 1, 2차 관리기준치가 되는 δhmax /H값은 0.31 ~ 0.41%의 범위를 나타내고 있으며, S.C.W 흙막이벽체에서는 0.22 ~ 0.30%를 보이고 있다.
그 결과, H-pile + 토류판 벽체의 경우 제 1, 2차 관리기준치가 되는 δhmax /H값은 0.31 ~ 0.41%의 범위를 나타내었으며, S.C.W 흙막이벽체에서는 0.22 ~ 0.30%, C.I.P 벽체에서는 0.21 ~ 0.28%, Slurry Wall m은 0.23 ~ 0.36%정도가 발생되고 있는 것으로 분석되었으며 전반적으로 0.22 ~ 0.28%의 범위 내에서 변화하는 경향을 보이는 것으로 분석되었다.
본 연구에서 제안하고 이는 흙막이 벽체 종류별 수평변위 관리기준치는 0.21~0.41%의 범위로서 일반적으로 실제 현장에 적용하고 있는 관리기준치의 범위보다는 보다 정밀한 범위에서 흙막이 공사현장의 붕괴를 감지할 수 있을 것으로 판단된다. 특히 흙막이 벽체의 종류에 따라 관리기준치를 달리 적용함으로서 기존 일괄적으로 적용하던 관리기준치에 비하여 실제 현상을 보다 충실하게 반영할 수 있을 것으로 기대된다.
28%의 범위 내에서 변화하는 경향을 보이는 것으로 분석되었다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 흙막이 벽체 종류별 수평변위 관리기준치를 0.21%~ 0.41%의 범위로 하는 것이 타당하다고 판단된다.
P 및 Slurry Wall 벽체의 변위가 작게 나타난 주요원인은 벽체강성의 증가에 따른 변위억제 효과와 강성의 차이가 큰 재료에 기인하는 불연속적인 H-pile + 토류판 벽체에 비해 전술한 3가지 종류의 벽체는 연속성을 갖기 때문으로 판단된다. 이와 같은 흙막이벽체의 특성 때문에 본 연구에서 설정된 수평변위의 관리기준치는 강성이 큰 Slurry Wall 보다 H-pile + 토류판 벽체가 크게 나타나 발생변위의 허용값이 다소 커지는 현상을 볼수 있다. 이는 본 연구에서 수집한 현장계측 자료가 파괴 시의 변위가 아닌 안전하게 시공이 완료된 현장에서 발생한 변위의 분석결과이기 때문에 나타난 결과로 판단된다.
0 m 굴착시부터는 큰 변위의 변화없이 진행되는 것으로 나타났다. 전체적인 변위 형태는 초기 발생 형태를 유지하여 변위의 증감을 보였으며, G.L-4.0~G.L-7.0 m 굴착심도 사이의 구간은 점토질 실트층의 연약 지반이 존재하여 취약 지점인 것으로 나타났다.
즉 흙막이 벽체의 수평변위 관리기준치는 0.21∼0.41%의 범위로서 일반적으로 실제 현장에 적용하고 있는 관리기준치의 범위보다는 보다 정밀한 범위에서 흙막이 공사현장의 붕괴를 감지할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 흙막이 벽체의 종류에 따라 관리기준치를 달리 적용함으로서 기존 일괄적으로 적용하던 관리기준치에 비하여 실제 현상을 보다 충실하게 반영할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, Table 1에서 제안된 기존 흙막이 벽체의 수평변위 관리기준은 실제 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 수직거리에 대한 수평거리비의 관리기준치이며, 결국 δhmax/H와 동일한 표현방식으로 1차 관리기준치인 1/500과 2차 관리기준치인 1/200을 본 연구에서와 같이 백분율로 표현하면 각각 0.2%와 0.5%임을 알 수 있다.
2) 본 연구에서는 수정 제안한 관리기준치에 대한 타당성을 추가로 검증하기 위하여 실제 현장계측자료와 수정 제안한 관리기준치를 비교하였다. 흙막이벽체의 수평변위에 대한 관리기준치 검토를 위하여 기존 관리기준치인 1/200를 1/300~1/700까지 변경시켜 각각의 수평변위를 산정하였으며, 현장계측치와 비교한 결과 일률적으로 적용되고 있는 관리기준치인 1/200는 굴착심도 G.L-0.0~G.L-12.0 m 정도까지는 적용 가능하나, 굴착심도가 G.L-12.0 m를 초과하는 깊은 굴착일 경우에는 단순 분석검토한 결과를 바탕으로 관리기준치 1/200를 1/300~1/400로 수정 보완이 필요할 것으로 판단된다. 즉 흙막이 벽체의 수평변위 관리기준치는 0.
후속연구
상기 내용을 종합하여 보면, 일률적으로 적용되고 있는 관리기준치 1/200는 굴착심도 G.L-0.0~G.L-12.0 m 정도까지는 적용 가능하나, 굴착심도가 G.L-12.0 m를 초과하는 깊은 굴착일 경우에는, 단순 분석검토한 결과를 바탕으로 관리기준치 1/200를 1/300~1/400로 수정 보완이 필요할 것으로 판단 된다.
41%의 범위로서 일반적으로 실제 현장에 적용하고 있는 관리기준치의 범위보다는 보다 정밀한 범위에서 흙막이 공사현장의 붕괴를 감지할 수 있을 것으로 판단된다. 특히 흙막이 벽체의 종류에 따라 관리기준치를 달리 적용함으로서 기존 일괄적으로 적용하던 관리기준치에 비하여 실제 현상을 보다 충실하게 반영할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
1차 관리기준치란?
이러한 정규분포의 모집단에 대해 t분포를 이용하여 5% 및 1% 유의 수준으로 단측검정을 실시하였으며, 신뢰구간의 5% 상한선을 1차 관리기준치, 신뢰 구간의 1% 상한선을 2차 관리기준치로 설정하였다. 여기서, 1차 관리기준치란 안전에 이상이 없으나 주의시공이 요구되는 기준이고, 2차 관리기준치는 주의시공의 정도를 초과하여 위험상태를 뜻하는 기준을 의미한다. Fig.
본 연구에서 설정된 수평변위의 관리기준치는 강성이 큰 Slurry Wall 보다 H-pile + 토류판 벽체가 크게 나타나 발생변위의 허용값이 다소 커지는 현상을 볼 수 있는 이유는?
P 및 Slurry Wall 벽체의 변위가 작게 나타난 주요원인은 벽체강성의 증가에 따른 변위억제 효과와 강성의 차이가 큰 재료에 기인하는 불연속적인 H-pile + 토류판 벽체에 비해 전술한 3가지 종류의 벽체는 연속성을 갖기 때문으로 판단된다. 이와 같은 흙막이벽체의 특성 때문에 본 연구에서 설정된 수평변위의 관리기준치는 강성이 큰 Slurry Wall 보다 H-pile + 토류판 벽체가 크게 나타나 발생변위의 허용값이 다소 커지는 현상을 볼수 있다. 이는 본 연구에서 수집한 현장계측 자료가 파괴 시의 변위가 아닌 안전하게 시공이 완료된 현장에서 발생한 변위의 분석결과이기 때문에 나타난 결과로 판단된다.
흙막이 공사 현장의 붕괴를 사전에 효과적으로 감지하기 위해서는 흙막이 공사현장의 공법별 특성을 명확히 이해하고 이에 적합한 계측기기를 최적의 위치에 설치하며, 다양한 분석항목들을 종합적으로 분석하는 기술이 필요한 이유는?
지하 흙막이 공사 시 안전시공을 위한 현장계측은 인접 구조물 및 흙막이 공사에 있어서 위험을 예측할 수 있는 가장 좋은 방법이다. 이전까지 계측은 시공에 비해 별로 중요치 않게 여겨져 왔지만 현 시대에서는 도심지에서의 모든 공사가 지하굴착에 의해 이루어지며, 반드시 계측이 수반되고 있다. 그러나 계측에 대한 충분한 지식과 경험이 없다면 계측기의 오류를 발견하거나 사용자의 사용미숙으로 인해 발생되는 피해를 예방할 수 없고 기술자로서의 신뢰를 잃을 뿐더러 대형 사고를 불러일으킬 수 있다(Lee, 1998). 따라서 흙막이 공사 현장의 붕괴를 사전에 효과적으로 감지하기 위해서는 흙막이 공사현장의 공법별 특성을 명확히 이해하고 이에 적합한 계측기기를 최적의 위치에 설치하며, 다양한 분석항목들을 종합적으로 분석하는 기술이 필요하다.
참고문헌 (12)
Clough, G. W. and O' Rourke, T. D. (1990), Construction Induced Movements of Insitu Walls. Design and Performance of Earth Retaining Structures, Geotechnical Special Publication, 25, 439-470.
Chang, Y. O., Pio, H., and Chio, D. C. (1993), Characteristics of Ground Surface Settlement during Excavation, Canadian Ground Journal, 30(5), 758-767.
Kim, S. M. (2003), A Study on Selecting the Optimum Members for Earth Retaining Structure, Ph.D thesis, Chungnam National University, 109.
Korean Geotechnical Society. (2001), Information Construction, Goomibook.
Lee, B. R. (1998), A Study on Employing Field Measurement Data for the Temporary Retaining Wall during Open Excavation, ME thesis, Hanyang University.
Lee, C. K., and Jeon, S. K. (1993), Earth Pressure Distribution on Retention Walls in the Excavation of Multi -Layered Ground, Korean Geotechnical Society (KGS), 9(1), 56-68.
NAVFAC DESIGN MANUAL 7.2, (1982), 13-19.
Oh, J. H., and Nam, S. S. (1997), Measurement Planning and Management Technic in Ground Excavation , Proceedings of the Korean Geotechnical Society Conference, Korean Geotechnical Society, 93-118.
Oh, J. H. (2001), Development of Total Management System Using Observational Method for Earth Retaining Structures under Ground Excavation, Ph.D thesis, Kyunghee University, 114-116.
Peck, R. B. (1969), Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground, Proceedings 7th International Conference Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, 225-290.
Seong, J. H., Jung, S. H., and Shin, J. Y. (2011), A Study for Safety Management on Ground Excavation by Analysis of Accident Events, Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection (KSMI), 15(6), 175-183.
Yang, K. S. (1996), Analysis of Adjacent Ground Movements for Deep Excavations in Urban Areas, Ph.D thesis, Seoul National University, 24-32.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.