최근 도심지 도로 하부 지반함몰 사고는 상수관로, 하수관거, 통신관로, 가스관로, 배전지중관로, 지하철 등의 다양한 공익시설 및 지하구조물이 시공되고 있으며 이러한 시설물의 부적절한 시공, 노후로 인한 시설물 손상, 유지관리 소홀이 그 원인으로 추정되고 있다. 도로함몰은 도로하부에서 매설관 파손 등의 원인으로 공동이 발생한 후 공동이 성장 확대되어 포장면 하부까지 도달하고 도로를 통행하는 차량의 하중을 도로포장 부분이 지탱할 수 없을 정도의 소성변형이 발생하여 갑자기 함몰이 발생할 경우 인명피해 및 교통장애를 초래하는 등 사회전반적인 안전과 경제 발전에 위협이 될 수 있다. 서울시에서는 도로 하부의 공동이 함몰되기 이전 단계에서 3D GPR 탐사를 통해 발견하여 복구함으로써 지반함몰에 따른 피해를 사전에 차단하는 노력이 우선적으로 진행되고 있으며 그 사례를 소개하였다.
최근 도심지 도로 하부 지반함몰 사고는 상수관로, 하수관거, 통신관로, 가스관로, 배전지중관로, 지하철 등의 다양한 공익시설 및 지하구조물이 시공되고 있으며 이러한 시설물의 부적절한 시공, 노후로 인한 시설물 손상, 유지관리 소홀이 그 원인으로 추정되고 있다. 도로함몰은 도로하부에서 매설관 파손 등의 원인으로 공동이 발생한 후 공동이 성장 확대되어 포장면 하부까지 도달하고 도로를 통행하는 차량의 하중을 도로포장 부분이 지탱할 수 없을 정도의 소성변형이 발생하여 갑자기 함몰이 발생할 경우 인명피해 및 교통장애를 초래하는 등 사회전반적인 안전과 경제 발전에 위협이 될 수 있다. 서울시에서는 도로 하부의 공동이 함몰되기 이전 단계에서 3D GPR 탐사를 통해 발견하여 복구함으로써 지반함몰에 따른 피해를 사전에 차단하는 노력이 우선적으로 진행되고 있으며 그 사례를 소개하였다.
Recently, road cave-ins, also referred to as ground sinking, have become a problem in urban environments. Public utility facilities such as sewage pipelines, communications pipes, gas pipes, power cables, and other types of underground structures are installed below the roads. It was reported that c...
Recently, road cave-ins, also referred to as ground sinking, have become a problem in urban environments. Public utility facilities such as sewage pipelines, communications pipes, gas pipes, power cables, and other types of underground structures are installed below the roads. It was reported that cave-ins are caused by the aging and lack of proper maintenance of underground facilities, as well as by construction problems. A road cave-in is first initiated by the formation of cavities typically induced by the breakage of underground pipelines. The cavities then grow and reach the base of the pavement. The traffic load applied at the surface of the roads causes an abrupt plastic deformation. This type of accident can be considered as a type of disaster. A road cave-in can threaten both human safety and the economy. It may even result in the loss of human life. In the city of Seoul, efforts to prevent damage before cave-ins occur have been prioritized, through a method of discovering and repairing joints through the 3D GPR survey.
Recently, road cave-ins, also referred to as ground sinking, have become a problem in urban environments. Public utility facilities such as sewage pipelines, communications pipes, gas pipes, power cables, and other types of underground structures are installed below the roads. It was reported that cave-ins are caused by the aging and lack of proper maintenance of underground facilities, as well as by construction problems. A road cave-in is first initiated by the formation of cavities typically induced by the breakage of underground pipelines. The cavities then grow and reach the base of the pavement. The traffic load applied at the surface of the roads causes an abrupt plastic deformation. This type of accident can be considered as a type of disaster. A road cave-in can threaten both human safety and the economy. It may even result in the loss of human life. In the city of Seoul, efforts to prevent damage before cave-ins occur have been prioritized, through a method of discovering and repairing joints through the 3D GPR survey.
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제안 방법
1차 탐사 및 분석결과에서 확인된 공동의 위치에 대하여 관할 도로사업소, 자치구, 관할 경찰서에서 일시도로점용 인허가 및 협의를 거쳐 교통통제 계획을 수립하고, 지하매설물 관련 부서 및 기관을 입회시켜 저촉 매설물에 대하여 관계자 대응대책 및 계획 수립한다. 핸디형 GPR 장비를 사용하여 공동 위치의 정확성을 확인 후 천공을 실시하고, 공내 360° 회전단면 영상을 촬영하여 공동 규모 등을 확인한 후 천공한 곳은 물이 침투되지 않도록 복구한다.
공동조사서의 기재내용은 1차 탐사 및 2차 조사의 작업일자, 탐사방향, 위경도 등의 공동 위치 정보와 공동의 토피, 종 횡단 길이 등의 규모 정보를 기입한다. 1차탐사에서 취득한 GPR data 분석 이미지 및 노면영상을 기입하고, 2차 조사 결과로 확인된 공내영상촬영 이미지를 기입한다.
GPR탐사 장비를 차량에 장착하여 일반차량의 교통흐름에 방해하지 않는 속도로 노면하부 공동을 탐사하며, 탐사연장은 1개 차로를 기준으로 하며, 동공의 크기는 지중에서 평면상 좁은 폭이 0.5 m 이상이고, 면적이 0.25 m2이며, 빈 공간 높이는 20 cm 이상으로 규정하고 있다. 1차 탐사에서 취득한 데이터를 분석하여 ‘분석 공동조사서’를 작성한다.
탐사에 사용된 차량형 GPR 탐사 장비는 이탈리아IDS에서 제작된 Stream EM 모델로서 200 MHz와 600MHz 안테나가 이중분극 형태로 배열되어 있으며, 38 체널의 다중 안테나로 구성되어 6 cm 간격의 조밀한 자료를 취득하고, 탐사진행방향과 탐사진행 방향에 직교하는 방향의 탐사가 가능하다. 1회 탐사 폭이 1.
핸디형 GPR 장비를 사용하여 공동 위치의 정확성을 확인 후 천공을 실시하고, 공내 360° 회전단면 영상을 촬영하여 공동 규모 등을 확인한 후 천공한 곳은 물이 침투되지 않도록 복구한다.
대상 데이터
3]. 상수관로, 하수관거, 통신관로, 가스관로, 배전지중관로 등의 지하매설물과 공동 등의 이상대의 데이터를 취득한다.
성능/효과
차량형 3-D GPR 탐사를 통해 Fig. 4(a)와 같이 도로노면하부 21 cm에서 종단길이 약 72 cm, 횡단길이 약55 cm의 공동을 확인하였으며, 현장 굴착작업을 통해 도로 노면의 포장층 하부까지 공동이 발생한 것을 확인하였으며, 공동이 발생, 성장한 원인은 하수관로의 파손에 의한 것을 확인하였다[Fig. 4(b)].
발견된 공동의 규모를 분석결과 대체로 종방향 길이는 80~180 cm(평균 120 cm), 횡방향 길이는60~150 cm(평균 105 cm)로 나타났다. 공동의 높이는20~50 cm 규모가 90% 이상을 차지하며 최대 80 cm이상도 확인되었다. 서울시의 공동관리 기준에 의해 분류하면 Fig.
65개)가 발견되었다. 발견된 공동의 규모를 분석결과 대체로 종방향 길이는 80~180 cm(평균 120 cm), 횡방향 길이는60~150 cm(평균 105 cm)로 나타났다. 공동의 높이는20~50 cm 규모가 90% 이상을 차지하며 최대 80 cm이상도 확인되었다.
도로함몰로 연결되는 공동 발생의 조건으로는 첫째, 지반 내에 공동이 형성되어 지표에 영향을 미치려면 지반 내에 토사가 유출되는 곳과 운반 경로가 존재해야하며, 둘째, 투수성이 큰 흙은 물의 침투로 인한 지반포화에 의해 세립분의 유출되기 쉬운 취약한 토질 조건을 갖추어야 하며, 셋째, 공동 주변의 토사 유출에 물의 침투가 관여하는 것 외에도 지하수 변동이 심한 지역 등이다. 집중호우시 하수관거의 파손부를 통해 강우가 지반으로 유입되어 지하수위를 상승하게 하고, 지하수위 하강시 세립질 토사가 함께 유출되어 공동이 발생하는 것으로 파악되었다.
차로별 공동의 발견 빈도를 분석한 결과 대체로 1~3차로 구간이 대부분을 차지하며 2차로에서 가장 많은 발생 비율을 나타내었다. 그러나 차로 위치에 따른 공동발생의 상관관계는 크지 않으며, 주로 하수관로 등의 지하매설물 노후화 및 파손 등의 요인과 지하철 건설공사 등 굴착복구가 많았던 곳이 상대적으로 공동 발생율이 높은 것으로 파악되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도로에서 지반함몰의 정의는?
도로에서 지반함몰은 노면하부에서 공동이 발생한 후 성장 확대되어 포장면 하부까지 도달하고 도로를 통행하는 차량의 하중을 도로포장 부분이 지탱할 수 없을 정도의 소성변형이 발생하여 갑자기 발생하는 도로재해로 정의할 수 있다.
도심지 도로에서 지반함몰 사고가 발생하는 이유는?
도심지 도로에서 지반함몰 사고가 발생하는 이유는 도로 하부에 상수관로, 하수관거, 통신관로, 가스관로, 배전지중관로, 지하철 등의 부적절한 시공, 관로 등의 노후로 인한 시설물 손상, 유지관리 소홀이 그 원인으로 추정되고 있다.
도로에서 지반함몰 피해를 사전에 차단하는 방법은?
도로에서 지반함몰이 발생할 경우 인명피해 및 교통장애를 초래하는 등 사회 전반적인 안전과 경제 발전에 위협이 될 수 있다. 따라서 도로 하부의 공동이 함몰되기 이전 단계에서 3D GPR 탐사를 통해 발견하여 복구함으로써 피해를 사전에 차단하는 노력이 우선적으로 진행되고 있다.
참고문헌 (6)
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Harry M. Jol, 2010, Ground Penetrating Radar theory and application, p. 46.
Kuwano R. Kohata Y. and Sato M. 2012. A Case Study of Ground Cave-in due to large Scale Subsurface Erosion in Old Land Fill. ICSE6, Paris, pp. 265-271.
Kweon, G.C, S.L. Kim, S.W. Hong, 2016, Basic study on mechanism of cave-in in road through laboratory model test. Int. J. Higw. Eng. Vol. 18, No. 5, pp. 11-19.
Seoul City, 2016, A Study on the Mechanisms of Road Subsurface Cavity and its Management Plans, p. 8.
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