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붕괴 사례를 통한 앵커지지 가설흙막이벽체의 수평변위속도에 의한 안전관리 연구

A Study for Safety Management on the Basis of Lateral Displacement Rates of Anchored In-situ Walls by Collapse Case Histories

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.14 no.3 = no.41, 2018년, pp.367 - 378  

정대석 (Dept. of Civil Engineering, Joongbu University) ,  이용범 (Korea Construction Disaster Prevention Research Co. Ltd.)

초록
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연구목적: 본 연구는 국내 도심지 굴착시 흔히 마주치는 암반을 포함한 다층토 지반에서 앵커지지 흙막이 구조물의 합리적인 안전관리방법에 대해 서술하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 흙막이 굴착공사의 붕괴사례 현장으로부터 수집한 현장 계측자료를 바탕으로 깊은 굴착시 앵커지지 흙막이벽체의 수평변위속도 관점에서 흙막이 구조물의 안전관리방법에 대해 접근하였다. 연구결과: 붕괴구간의 흙막이벽체 평균 최대수평변위속도는 굴토완료 이후에 뚜렷하게 증가하는 추세를 보였다. 특히, 암반 불연속면을 따라 발생하는 슬라이딩에 의한 흙막이 구조물 붕괴는 비교적 짧은 시간에 상당히 큰 변위속도를 나타냈다. 결론: 본 연구를 통해 굴착공사중 흙막이 구조물 붕괴 사고를 사전에 예측하고 예방하기 위해 국내 현장에서 일반적으로 적용되어온 수평변위에 의한 정량적인 관리기준보다는 수평 변위속도에 의한 안전관리기준의 활용은 흙막이 굴착공사의 안전성을 판단하는데 훨씬 합리적인 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: The objective of this study is to present a reasonable safety management of the anchored in-situ wall systems constructed in the ground conditions consisting of multi-layered soils underlain by bedrocks in the urban area of Korea. Method: Field measurements collected from collapse case hist...

주제어

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문제 정의

  • 제 1 현장의 붕괴구간에 2개소의 지중경사계가 엄지말뚝과 함께 설치되었으나 그 엄지말뚝에 바로 인접하여 설치된 현장 펜스로 인해 사실상 계측이 불가능한 상태였다. 따라서, 본 연구에서는 붕괴구간에 가장 인접해 있는 한 개소의 계측치와 붕괴 되지 않은 구간 중에 대표적인 한 개소의 계측치를 이용하여 굴착으로 인한 흙막이벽체의 거동을 검토하였다. 단계별 굴착 심도에 따른 흙막이벽체 수평변위의 변화가 Fig.
  • 본 연구는 가설흙막이 굴착공사의 계측관리방법으로 적용되어 온 절대치관리기법인 허용치 및 설계치의 근접도에 의한 관리기준, 안전율에 의한 관리기준과 함께 예측관리기법에 대하여 살펴보았다. 또한 국내 흙막이 굴착공사시 수행된 현장계측의 자료를 바탕으로 흙막이벽체의 거동 특성에 관한 기존 연구와 해외문헌을 고찰하였다.
  • 위 5.1에서 서술한 바와 같이 단계별 굴착깊이에 따른 최대수평변위 기준에 의한 흙막이 구조물의 안전성 판단은 미흡한 것으로 확인된 바, 굴착공사 진행 중과 굴토완료 후 벽체의 수평변위속도(경과시간에 대한 수평변위의 변화량)에 대해 검토해 보았다. Yang(1996)은 흙막이 굴착공사에 따른 인접 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해 평균 수평변위속도의 관점에서 접근한 바 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
절대치관리란? 절대치관리란 시공 전에 미리 설정한 관리기준치와 현장계측치를 비교⦁검토하여 그 시점에서 공사의 안전성을 평가하는 방법으로 그 작업이 비교적 단순하고 계측결과에 대해 신속하게 대처할 수 있다. 이 방법에서 가장 문제가 되는 것은 설계치에 대한 관리기준치의 결정방법이다.
국내 암반을 포함한 다층토 지반에 대한 흙막이 구조물의 안전관리를 위해 활용될 수 있는 평균 최대수평변위속도를 분석한 결과는? (1) 국⸱내외 기존 연구자들이 흙막이벽체 최대수평변위는 0.5%H 상에 또는 근접하고 있는 경우에 위험 수준에 있는 것으로 제안되어 왔으나, 국내 암반층을 포함하는 다층토 지반의 흙막이 구조물 붕괴사례로부터 최대수평변위가 0.26%H에 분포 하더라도 흙막이 구조물은 안전을 확보하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 흙막이벽체 최대수평변위와 굴토깊이의 상호 관계 로부터 얻는 절대치관리기법만으로 흙막이 구조물의 안전성을 판단하는데 충분치 못하다는 것이 확인되었다. (2) 본 연구에서 고려된 붕괴사례 현장들로부터 붕괴인접 또는 붕괴 구간에는 경과시간에 따른 벽체 최대수평변위의 급격한 변화량 증가가 관찰되었고 산정된 평균 최대수평변위속도는 굴토완료 이후에 뚜렷하게 증가하는 양상을 보여 주었다. (3) 굴착심도 내에 암반 불연속면의 슬라이딩에 기인한 흙막이 구조물의 붕괴사례 현장의 경우는 붕괴 3일 전부터 평균 최대수평변위속도는 약 13 mm/day로서 비교적 짧은 시간에 상당히 큰 벽체의 평균 최대수평변위속도를 보여주었다. 흙막이 배면지반이 상당한 두께의 토사층을 구성하는 흙막이 구조물 붕괴 11일 전부터 약 2.7 mm/day로 계산되었다. 이들 평균 최대수평변위속도로부터 굴착심도 내에 암반 불연속면의 슬라이딩에 의한 흙막이 구조물의 붕괴는 그렇지 않은 경우에 비해 비교적 짧은 시간 내에 큰 변위속도를 발생시키는 것으로 나타났다. (4) 굴착공사중 흙막이 구조물 붕괴 사고를 사전에 예측하고 예방하기 위해 국내현장에서 일반적으로 적용되어온 수평변 위에 의한 정량적인 관리기준보다는 수평변위속도에 의한 안전관리기준의 활용은 흙막이 굴착공사의 안전성을 판단하는데 훨씬 합리적인 것으로 확인되었다. (5) 본 연구의 결과는 제한된 앵커지지 흙막이 붕괴현장 계측자료를 바탕으로 수평변위속도의 관점에서 암반을 포함하는 다층 지반를 구성하는 국내의 지반조건에 대한 흙막이 굴착공사의 안전성을 판단할 수 있는 안전관리기준 자료로 활용될수 있다. 굴착공사의 안정성을 확보하기 위해 공사 전에 결정된 절대치관리기준을 적용하기 보다는 굴착단계별 시간경과에 따른 수평변위속도, 축력변화속도 등을 종합적으로 검토하여 결정되는 흙막이 굴착 안전관리기준에 대한 체계적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. (6) 향후, 국내 굴착 현장의 계측자료를 지속적으로 수집하여 분석함으로써 다양한 지반조건, 시공조건 등을 고려하는 국내 실정에 맞는 합리적인 계측관리 기준치의 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
절대치관리의 장점은? 절대치관리란 시공 전에 미리 설정한 관리기준치와 현장계측치를 비교⦁검토하여 그 시점에서 공사의 안전성을 평가하는 방법으로 그 작업이 비교적 단순하고 계측결과에 대해 신속하게 대처할 수 있다. 이 방법에서 가장 문제가 되는 것은 설계치에 대한 관리기준치의 결정방법이다.
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참고문헌 (15)

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  3. Yang, G.S. (1996). Analysis of Adjacent Ground Movements for Deep Excavations in Urban Areas, Ph.D. Thesis, Seoul National University, Seoul, Korea, pp.23-66. 

  4. Lee, D.W., Kim, J.H., Lee, J.Y., and Chun, B.S. (2007). "A Study of Behavior on Earth Retaining Wall and Soil Pressure in Urban Area Excavation", Proceedings of Korean Geo-Environmental Society, Korea, pp.259-256. 

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  12. NAVFAC (1982). DM-7.2, US, pp. 13-20. 

  13. Ou, C.Y., Hsieh P.G., and Chiou, D.C. (1993). "Characteristics of Ground Surface Settlement during Excavation", Canadian Geotechnical Journal, Vol.30, No.5, Canada, pp.758-767. 

  14. Peck, R.B. (1969). "Deep Excavation and Tunneling in Soft Ground", Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, State-of-the-Art Report, Mexico, pp.259-290. 

  15. Yoo, C.S. (2001). "Behavior of Braced and Anchored Walls in Soils Overlying Rock", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.127, No.3, US, pp.225-233. 

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