[논문]도입 30년 시점에서 고속도로 보강토옹벽의 손상사례 분석

도종남; 김낙영; 김명일; 박두희

doi:10.14481/jkges.2020.21.12.29

도입 30년 시점에서 고속도로 보강토옹벽의 손상사례 분석
Analysis of Damage Cases of Reinforced Earth Retaining Walls for Expressways at the Time of Introduction 30 Years 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.21 no.12, 2020년, pp.29 - 34

도종남 (Safety&Disaster Prevention Research Division, Korea Expressway Coporation Research Institute) , 김낙영 (Safety&Disaster Prevention Research Division, Korea Expressway Coporation Research Institute) , 김명일 (Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University) , 박두희 (Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University)

초록
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보강토옹벽은 1970년대 프랑스에서 개발되어 국내에는 1990년대에 본격적으로 적용되기 시작하였다. 그리고, 현재는 1,300여개의 보강토옹벽이 고속도로 성토, 교량 접속부 등을 지탱하고 있다. 보강토옹벽 시공 기술은 나날이 발전하여 최근에는 보강토옹벽 자체를 교대구물화 하는 보강토교대를 개발하고 시범 도입할 정도가 되었다. 하지만, 고속도로 곳곳에 시공된 보강토옹벽에는 다양한 손상이 꾸준히 발생되고 있다. 이에 대한 원인은 설계, 시공, 유지관리 단계에서의 소소한 결함들로 분석이 되었다. 이에 대한 해결 방안은 개별 공정 하나 하나에 대한 중요성 인지하는 인식 변화이지만, 이는 하루아침에 형성되지 않는다. 본 연구에서는 고속도로 보강토옹벽 도입 30년을 맞이하여, 지금까지 보강토옹벽에서 발생된 손상 사례를 분석하여 유형화 하고, 이에 대한 대책을 제시하고자 하였다. 그 결과, 보강토옹벽에 발생하는 손상을 10가지 유형으로 나누었고, 각각에 대한 설계, 시공, 유지관리 단계에서의 원인과 대책을 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Reinforced earth retaining walls were developed in France in the 1970s and began to be applied in earnest to Korea in the 1990s. And now, about 1,300 reinforced soil retaining walls support the embankment of highways and bridge connections. The reinforced earth retaining wall construction technology has evolved day by day, and in recent years the reinforced earth retaining wall itself has been developed and introduced as a demonstration. However, various damages are constantly occurring in the reinforced earth retaining walls constructed throughout the highway. The cause of this was analyzed as minor defects in the design, construction, and maintenance stages. The solution for this is a change in perception of the importance of each individual process, but this does not form overnight. In this study, 30 years have passed since the introduction of the reinforced soil retaining wall on the highway, the damage cases were analyzed and categorized that have occurred in the reinforced soil retaining wall so far, and attempted to present a confrontation. As a result, the damage occurring on the reinforced soil retaining wall was divided into 10 types, and the causes and countermeasures in the design, construction, and maintenance stages for each were derived.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Current status of highway structures in use (as of October 2020)
그림 Fig. 2. Location ratio of retaining wall structures on expressway
그림 Fig. 3. Types of retaining wall structures for expressways
그림 Fig. 4. Types of reinforced earth retaining wall structures for expressways
그림 Fig. 5. Checklist for regular inspection of retaining walls of expressways (Korea Expressway Corporation, 2017)
그림 Fig. 6. Analysis of damage occurrence trend of reinforced earth retaining wall in common (First survey, 276 locations selected)
그림 Fig. 7. Results of analysis of condition grade distribution of reinforced earth retaining walls subject to the 2nd field survey
그림 Fig. 8. Tendency of damage to condition grade B and C grade reinforced earth retaining wall
그림 Fig. 9. Damage incidence tendency of condition grade D and E grade reinforced soil retaining wall
그림 Fig. 10. Schematic diagram of the damage index of the reinforced earth retaining wall
그림 FIg. 11. Damage types of reinforced earth retaining walls through case analysis
그림 Fig. 12. Analysis of causes and solutions for each type of damage
그림 Fig. 13. Drainage facility structure details (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2013)
표 Table 1. Standards of materials for backfilling of reinforced earth retaining walls (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2013)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 이를 방지하기 위해서는 설계단계부터 이와 같은 부분이 검토되어져야한다. 본 논문에서는 이와 같은 사항에 대한 집중적인 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 고속도로 보강토옹벽 도입 30년을 맞이하여, 지금까지 보강토옹벽에서 발생된 손상 사례를 분석하여 유형화 하고, 이에 대한 대책을 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 고속도로 보강토옹벽 도입 30년을 맞이하여, 지금까지 보강토옹벽에서 발생된 손상 사례를 분석하여 유형화 하고, 이에 대한 대책을 제시하고자 하였으며 그 결과를 정리하면 다음과 같다.

제안 방법

(4) 보강토옹벽의 주요 손상 원인은 배수와 관련된 문제이며 이에 대한 기본적인 대책을 분석하여 제시하였다.
1차 현장조사 대상 276개소 중에서 상대적으로 손상이 심각한 29개소에 대해 정밀점검수준의 2차 현장조사를 수행하였다. 현장조사는 정밀 외관조사를 수행하여 외관조사망도를 작성하고, 상태등급에 따른 손상유형 및 손상발생 경향 등을 1차 보다 심도있게 분석하였다.
그러나, 1차 조사 결과에 의한 손상발생 경향은 상태등급과 관계없이 구분한 것인데, 보강토옹벽의 손상은 옹벽의 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 상태등급별 손상유형에 대한 분석도 필요한 것으로 판단된다. 이에 상태등급에 따른 손상유형의 분석은 정밀점검수준의 2차 현장조사에서 분석하였다.
1차 현장조사 대상 276개소 중에서 상대적으로 손상이 심각한 29개소에 대해 정밀점검수준의 2차 현장조사를 수행하였다. 현장조사는 정밀 외관조사를 수행하여 외관조사망도를 작성하고, 상태등급에 따른 손상유형 및 손상발생 경향 등을 1차 보다 심도있게 분석하였다. 2차 현장조사결과 도출된 상태평가결과를 Fig.

대상 데이터

고속도로 보강토옹벽의 손상유형 및 손상발생 경향을 조사하기 위해 공용중인 옹벽 중 지역별로 276개소를 선정하여 정기점검수준의 현장조사를 1차적으로 수행하였다(Fig. 5 참고). 그리고, 그 중 상대적으로 손상이 심각한 29개소를 선정하여 2차조사를 실시하였다.
5 참고). 그리고, 그 중 상대적으로 손상이 심각한 29개소를 선정하여 2차조사를 실시하였다. 2차조사는 정밀안전진단 수준으로 실시하였다(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2018).

이론/모형

그리고, 그 중 상대적으로 손상이 심각한 29개소를 선정하여 2차조사를 실시하였다. 2차조사는 정밀안전진단 수준으로 실시하였다(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2018).

성능/효과

(1) 고속도로 보강토옹벽의 손상유형 분석을 위하여 2차례에 걸친 조사 결과, 상태등급 B, C에서는 전면벽체 손상 및 배수로 인한 손상이 대부분을 차지하지만, 등급 D, E에서는 등급 B, C에서의 전면벽체 손상 및 배수문제가 악화되어 나타나는 손상이 발생되었다.
(2) 고속도로 보강토옹벽과 국내외 보강토옹벽에서 발생한 다양한 손상 사례를 분석한 결과, 보강토옹벽의 주요 손상유형은 전면벽체, 기초, 배수시설 및 사면의 4개 그룹에 대해 총 10개의 손상유형으로 나타낼 수 있다. 이러한 손상은 대부분 상부 및 내부 배수체계 불량, 부적절한 뒷채움재 및 보강재 사용, 뒤채움 다짐 부족, 유지관리 미흡에 기인하는 것으로 나타났다.
(3) 보강토옹벽의 성능저하 요인을 결함, 손상 및 열화로 구분하여 분석한 결과 대부분 설계 및 시공단계에서 내재된 결함(약 67%)이 주요 원인인 것으로 나타났다. 따라서, 설계 및 시공 기준을 철저히 준수하여 결함에 의한 성능저하 요인을 최소화하고, 체계적인 유지관리 이행을 통한 공용중 건전성 확보가 필요한 것으로 나타났다.
10에 나타낸 바와 같이 보강토옹벽에 발생하는 손상을 전면벽체, 기초, 배수시설 및 사면의 4개 그룹에 대해 총 12개의 손상지표로 제시하고 있다. 그러나, 고속도로 보강토옹벽과 국내외 보강토옹벽에서 발생한 다양한 손상 사례를 분석한 결과, 보강토옹벽의 주요 손상유형은 Fig. 11에 나타낸 바와 같이 전면벽체, 기초, 배수시설 및 사면의 4개 그룹에 대해 총 10개의 손상유형으로 나타낼 수 있다.
(3) 보강토옹벽의 성능저하 요인을 결함, 손상 및 열화로 구분하여 분석한 결과 대부분 설계 및 시공단계에서 내재된 결함(약 67%)이 주요 원인인 것으로 나타났다. 따라서, 설계 및 시공 기준을 철저히 준수하여 결함에 의한 성능저하 요인을 최소화하고, 체계적인 유지관리 이행을 통한 공용중 건전성 확보가 필요한 것으로 나타났다.
8은 B등급 및 C등급의 손상발생 경향을 나타낸 것으로서, 전면벽체의 손상 및 이격은 43%로 가장 큰 비율을 차지하고 있으며, 배수시설 손상(26%), 전면벽체 누수･열화(17%), 부등침하(9%), 뒤채움재 유실(4%)의 순서로 나타났다. 또한, 전면벽체의 손상 및 배수 문제가 86%로 대부분의 손상을 차지하여 B, C등급의 손상유형은 대체로 Fig. 6의 전체 등급 손상유형과 유사한 것으로 나타났으나, 전면벽체 및 배수문제의 차지비율은 12% 더 높게 나타났다. 이렇게 전면벽체 및 배수문제의 차지비율이 높아진 것은 A등급이 다수 포함된 전체 등급과 비교하여 손상유형은 유사하지만 전면벽체 및 배수문제의 손상정도가 악화되어 B, C등급으로 등급이 낮아진 것에 기인하는 것으로 추정된다.
7에 나타내었다. 보강토옹 벽의 특성상 D, E등급 판정을 받은 시설물이 드문 실정을 감안할 때, D등급과 E등급도 전체의 약 20% 정도 분포하는 것으로 평가되어 상태등급에 따른 손상유형 및 손상발생 경향을 파악하는데는 무리가 없을 것으로 판단되었다.
3과 같이 나타낼 수 있다. 보강토옹벽 비율은 73%로 대부분을 차지하고 있고 그 외 철큰콘크리트옹벽 16%, 개비온옹벽 5% 순으로 나타났다.
전면벽체의 손상 및 이격이 약 32%로 가장 큰 비율을 차지하고, 이어서 전면벽체의 누수 및 백태 28%, 배수시설의 손상 14%의 순서로 나타났다. 여기서, 전면벽체의 누수 및 백태도 배수시설의 문제에 의한 손상임을 감안하면 배수 관련 문제가 약 42%를 차지하며, 따라서 전면 벽체의 손상과 배수 관련 문제가 74%로 대부분의 손상을 차지하는 것으로 나타났다. 그러나, 1차 조사 결과에 의한 손상발생 경향은 상태등급과 관계없이 구분한 것인데, 보강토옹벽의 손상은 옹벽의 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 상태등급별 손상유형에 대한 분석도 필요한 것으로 판단된다.
이상과 같이, B, C등급에서는 전면벽체 손상 및 배수로 인한 손상이 대부분을 차지하지만, D, E등급에서는 B, C등급의 전면벽체 손상 및 배수문제가 악화되어 내적 불안정성을 초래하여 전면보강이 필요한 경우가 발생하는 것으로 나타났다. 따라서, C등급 이상의 상대적으로 양호한 보강토옹벽에서 발생하는 손상들에 대하여 적절하게 보수하는 예방적 유지관리로 손상의 악화를 예방하는 것이 필요함을 알 수 있다.
6과 같이 나타낼 수 있다. 전면벽체의 손상 및 이격이 약 32%로 가장 큰 비율을 차지하고, 이어서 전면벽체의 누수 및 백태 28%, 배수시설의 손상 14%의 순서로 나타났다. 여기서, 전면벽체의 누수 및 백태도 배수시설의 문제에 의한 손상임을 감안하면 배수 관련 문제가 약 42%를 차지하며, 따라서 전면 벽체의 손상과 배수 관련 문제가 74%로 대부분의 손상을 차지하는 것으로 나타났다.

후속연구

여기서, 전면벽체의 누수 및 백태도 배수시설의 문제에 의한 손상임을 감안하면 배수 관련 문제가 약 42%를 차지하며, 따라서 전면 벽체의 손상과 배수 관련 문제가 74%로 대부분의 손상을 차지하는 것으로 나타났다. 그러나, 1차 조사 결과에 의한 손상발생 경향은 상태등급과 관계없이 구분한 것인데, 보강토옹벽의 손상은 옹벽의 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 상태등급별 손상유형에 대한 분석도 필요한 것으로 판단된다. 이에 상태등급에 따른 손상유형의 분석은 정밀점검수준의 2차 현장조사에서 분석하였다.

참고문헌 (10)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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