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지반 굴착에 따른 인접시설물 안전관리 기준 정립 연구

보고서 정보
주관연구기관 한국시설안전공단
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2010-12
주관부처 건설교통부
Ministry of Land, Infrastructure and Transport
사업 관리 기관 건설교통부
Ministry Construction & Transportation
등록번호 TRKO201100004503
DB 구축일자 2013-04-18

초록

본 연구에서 수행한 내용 및 범위는 다음과 같다.
(1) 지반굴착(흙막이)공사 개요 및 안전관리 규정에 대한 조사
① 기존 흙막이 공법에 대한 개요
② 지반굴착시 흙막이벽의 거동 특성 및 주변 지반의 거동특성
③ 흙막이벽 및 주변지반의 붕괴형태
④ 지반굴착 공사장 계측관리 방법
⑤ 지반굴착에 관한 분야별 국내 안전관리에 대한 규정
(2) 지반굴착공사와 관련된 인접시설물의 손상 및 영향평가를 위한 자료 수집 및 분석
① 지반굴착공사를 위한 인접시설물에 대한 영향평가에 대한 연구결과 조사

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 참여연구진 ... 4
  • 사업개요 ... 4
  • 요약문 ... 6
  • 목차 ... 20
  • 표목차 ... 30
  • 그림목차 ... 34
  • 제1장 서론 ... 44
  • 1.1 연구 배경 및 목표 ... 44
  • 1.1.1 연구 배경 ... 44
  • 1.1.2 연구 목표 ... 45
  • 1.2 연구내용 ... 47
  • 1.3 연구기간 ... 49
  • 제2장 지반굴착공사 개요 및 안전 관리 규정에 관한 조사 ... 50
  • 2.1 지반굴착(흙막이) 공법의 개요 ... 50
  • 2.1.1 흙막이 벽체 공법의 비교 ... 50
  • 2.1.2 흙막이 지지공법의 비교 ... 55
  • 2.1.3 굴착공법의 적용성 ... 57
  • 2.1.4 합벽, 비합벽 비교 ... 58
  • 2.2 지반굴착에 따른 벽체의 거동 ... 59
  • 2.2.1 흙막이벽의 거동 ... 59
  • 2.2.2 근입부 조건에 따른 흙막이벽의 변형 ... 60
  • 2.2.3 지반조건에 따른 흙막이벽의 변형형태 ... 61
  • 2.3 지반굴착에 따른 지반의 거동 ... 62
  • 2.3.1 굴착에 따른 지반거동 현상 ... 62
  • 2.3.2 굴착공사가 인접구조물에 미치는 영향 ... 64
  • 2.4 지반굴착에 따른 주변지반의 붕괴형태 ... 66
  • 2.4.1 앵커시스템의 파괴 ... 66
  • 2.4.2 과도한 휨모멘트에 의한 엄지말뚝의 파괴 ... 66
  • 2.4.3 근입심도의 부족에 의한 굴착바닥면 파괴 ... 67
  • 2.4.4 사면활동에 의한 파괴 ... 67
  • 2.4.5 배면의 과도한 침하에 의한 파괴 ... 68
  • 2.4.6 2단 흙막이벽 설치시 연결부위 파괴 ... 68
  • 2.4.7 엄지말뚝 근입 깊이를 암반에서 종료했을때 암반파괴 ... 69
  • 2.4.8 지지구조의 평면배치가 역학적으로 불리한 경우의 파괴 ... 69
  • 2.4.9 과다굴착에 의한 파괴 ... 70
  • 2.4.10 압밀침하에 의한 인접구조물의 손상 ... 70
  • 2.4.11 흙막이벽의 변형과 전도활동에 의한 파괴 ... 71
  • 2.4.12 부지의 지반고 차에 의한 파괴 ... 71
  • 2.5 계측 관리 ... 72
  • 2.5.1 육안점검 ... 72
  • 2.5.2 계측기기의 종류 ... 73
  • 2.5.3 계측빈도 ... 74
  • 2.5.4 계측위치의 선정 ... 74
  • 2.5.5 계측관리 기준값 ... 75
  • 2.5.6 진동 및 소음기준값 ... 81
  • 2.6 안전관리에 관한 규정 및 지침 ... 84
  • 2.6.1 지하굴착공사 관련법령 ... 84
  • 2.6.2 지하굴착공사 관련규정 및 지침서 ... 87
  • 제3장 연구동향 분석 및 해외 지반굴착 관련 기준 분석 ... 88
  • 3.1 학술적인 연구 동향 분석 ... 88
  • 3.1.1 건물 손상평가 방법에 관한 연구 ... 88
  • 3.1.2 지반굴착에 따른 지반변위 ... 91
  • 3.1.3 배면지반 침하량 예측방법 ... 92
  • 3.1.4 지반굴?에 따른 지표침하 및 수평변위 예측 ... 95
  • 3.1.5 인접지반 굴착에 따른 구조물에서의 변형 예측 ... 97
  • 3.1.6 인접지반 굴착에 따른 구조물의 손상도 예측 ... 101
  • 3.2 해외 지반굴착 관련 기준 분석 ... 107
  • 3.2.1 인접구조물 손상등급 및 기준 ... 107
  • 3.2.2 구조물의 허용변형과 관련된 손상한계 기준 ... 110
  • 3.2.3 구조물의 극한변형과 관련된 손상한계 기준 ... 113
  • 3.2.4 지반굴착공사에 대한 해외 가이드라인 소개 ... 115
  • 3.3 국내외 진동평가 기준 ... 116
  • 3.3.1 국내 진동 기준 ... 116
  • 3.3.2 해외 진동 기준 ... 117
  • 제4장 지반굴착 붕괴사고 및 인접 시설물의 손상에 대한 사례조사 ... 120
  • 4.1 지반굴착 공사중 굴착현장 붕괴사고에 대한 국내 사례조사 ... 120
  • 4.1.1 경의선 OO역 노반붕괴사고 ... 121
  • 4.1.2 대덕 OO현장 지반붕괴 ... 126
  • 4.1.3 국회도서관 OO현장 굴착에 따른 인접구조물 손상 사례 분석 ... 132
  • 4.1.4 목포 OO현장 흙막이벽 손상으로 인한 인접구조물에 대한 영향 ... 136
  • 4.1.5 부산 OO현장 가시설 붕괴사고 ... 139
  • 4.1.6 서울 여의도 OO현장 흙막이 붕괴사고 현장 ... 143
  • 4.1.7 판교신도시 OO연구소 신축공사 흙막이가시설의 붕괴 ... 148
  • 4.1.8 서초동 OO사옥 신축 굴착공사 ... 153
  • 4.1.9 중동 OO교회 신축 굴착공사 ... 156
  • 4.1.10 성남시 분당 OO역사 고층부 신축 굴착공사 ... 159
  • 4.1.11 반포 OO프라자 신축 굴착공사 ... 164
  • 4.1.12 안양 OO타워 신축 굴착공사 ... 167
  • 4.1.13 기타 현장 지반굴착 공사중 인접구조물 손상 사례 ... 171
  • 4.2 지반굴착 공사시 인접시설물의 손상에 대한 사례 조사 ... 198
  • 4.2.1 OO철도 노반시설 가설토류벽 철거공사에 의한 BOX 기초 침하에 대한 검토 사례 ... 198
  • 4.2.2 마포 OO지구 도시환경정비사업 지하터파기 현장의 인접 공사지역에 대한 영향 검토 사례 ... 203
  • 4.2.3 서울지하철 OO역사 굴착공사에 따른 인접시설물의 안전성 검토 사례 ... 206
  • 4.2.4 종로구 사직동 OO현장 굴착공사로 인한 인접시설물의 안전성 검토 사례 ... 211
  • 4.2.5 신도림 OO현장 굴토계획에 따른 안전성 검토 ... 216
  • 4.2.6 서울 광장동 OO현장 지하굴착공사에 의한 인접 교각기초의 영향에 대한 검토 사례 ... 219
  • 4.2.7 봉천동 OO 재개발 APT 가시설 안정성 검토 및 지반 굴착에 의한 인근 구조물의 안정성 평가 사례 ... 222
  • 4.2.8 서울 OO역사 지반침하에 대한 안정성 검토 사례 ... 227
  • 4.2.9 인천지하철 OO동 구간 건설공사중 인접구조물 영향 사례 ... 235
  • 4.3 지반굴착 공사중 붕괴사고에 대한 해외 사례 조사 ... 237
  • 4.3.1 싱가포르 Nicoll Highway 붕괴에 따른 흙막이 가시설 붕괴사례 ... 237
  • 4.3.2 싱가폴 Kallang Paya Lebar 현장의 인접시설물 영향 평가사례 ... 240
  • 4.3.3 Washington D.C. Metro 시스템 터널 굴착중 인접구조물 손상 사례 ... 243
  • 4.4 지반굴착 붕괴사고 원인 분석 ... 245
  • 4.4.1 공사장 붕괴사례를 통한 주요 원인 분석 ... 245
  • 4.4.2 주요 붕괴원인에 대한 지반공학적인 고찰 ... 253
  • 4.4.3 관리적인 측면에 대한 분석 ... 255
  • 제5장 수치해석을 이용한 사고사례 상세 분석 ... 258
  • 5.1 수치해석 개요 ... 258
  • 5.1.1 수치해석 대상 현장 선정 ... 258
  • 5.1.2 수치해석시 중점 고려 사항 ... 260
  • 5.1.3 해석 프로그램 ... 264
  • 5.2 경의선 OO역 노반붕괴사고 현장에 대한 해석 ... 265
  • 5.2.1 해석 단면 ... 265
  • 5.2.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 267
  • 5.2.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 268
  • 5.2.4 해석 결과 ... 270
  • 5.2.5 결론 ... 276
  • 5.3 대덕 OO센터 지반붕괴사고 현장에 대한 해석 ... 278
  • 5.3.1 해석 단면 ... 278
  • 5.3.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 280
  • 5.3.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 281
  • 5.3.4 해석 결과(6단 굴착 단계) ... 282
  • 5.3.5 결론 ... 287
  • 5.4 국회도서관 OO현장에 인접구조물 영향에 대한 해석 ... 288
  • 5.4.1 해석 단면 ... 288
  • 5.4.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 290
  • 5.4.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 291
  • 5.4.4 해석 결과(6단 굴착 단계) ... 292
  • 5.4.5 결론 ... 296
  • 5.5 목포 OO현장 인접구조물 영향에 대한 해석 ... 297
  • 5.5.1 해석 단면 ... 297
  • 5.5.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 299
  • 5.5.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 300
  • 5.5.4 해석 결과(최종 굴착 단계) ... 301
  • 5.5.5 결론 ... 312
  • 5.6 부산 OO현장 가시설 붕괴사고에 대한 해석 ... 313
  • 5.6.1 해석 단면 ... 313
  • 5.6.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 315
  • 5.6.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 316
  • 5.6.4 해석 결과(최종 굴착 단계) ... 317
  • 5.6.5 결론 ... 323
  • 5.7 판교신도시 OO현장 흙막이 가시설의 붕괴에 대한 해석 ... 324
  • 5.7.1 해석 단면 ... 324
  • 5.7.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 326
  • 5.7.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 328
  • 5.7.4 해석 결과(최종 굴착 단계) ... 329
  • 5.7.5 암반블록 활동 가정에 대한 해석 결과 ... 333
  • 5.7.6 결론 ... 337
  • 5.8 신도림 OO현장 지반굴착에 대한 해석 ... 338
  • 5.8.1 해석 단면 ... 338
  • 5.8.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 340
  • 5.8.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 341
  • 5.8.4 해석 결과(최종 굴착 단계) ... 342
  • 5.8.5 결론 ... 350
  • 5.9 봉천동 OO현장의 인접구조물의 안정성 평가에 대한 해석 ... 351
  • 5.9.1 해석 단면 ... 351
  • 5.9.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 353
  • 5.9.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 354
  • 5.9.4 해석 결과(JSP 시공시) ... 355
  • 5.9.5 해석 결과(JSP 미시공시) ... 360
  • 5.9.6 결론 ... 365
  • 5.10 서울 지하철 OO역사 인접시설물 영향에 대한 해석 ... 367
  • 5.10.1 해석 단면 ... 367
  • 5.10.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 370
  • 5.10.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 371
  • 5.10.4 해석 결과 ... 372
  • 5.10.5 결론 ... 379
  • 5.11 인천지하철 OO구간 인접시설물 영향에 대한 해석 ... 381
  • 5.11.1 해석 단면 ... 381
  • 5.11.2 해석을 위한 입력 정수의 산정 ... 383
  • 5.11.3 지반굴착 단계별 해석 조건 ... 384
  • 5.11.4 해석 결과 ... 385
  • 5.11.5 결론 ... 391
  • 5.12 서울 OO역사 지반침하에 대한 안정성 검토 사례에 대한 해석 ... 392
  • 5.12.1 현장 개요 ... 392
  • 5.12.2 현장 피해 현황 ... 394
  • 5.12.3 지반조사 및 계측조사 결과 ... 396
  • 5.12.4 2차원 단면 수치해석 수행 ... 401
  • 5.12.5 3차원 단면 해석결과 ... 413
  • 5.12.6 서울 OO역사 수치해석 결론 ... 420
  • 5.13 수치해석 결론 ... 421
  • 5.13.1 지반굴착시 공사장 붕괴 사례에 대한 해석 결과 ... 422
  • 5.13.2 지반굴착시 인접구조물에 영향을 미친 사례에 대한 해석 결과 ... 425
  • 제6장 수치해석 기법을 이용한 국내대표 지반조건에 대한 굴착시 영향 분석 ... 428
  • 6.1 국내 지반의 일반적인 특성 ... 428
  • 6.1.1 국내 지반의 기반암 깊이 및 특성 ... 428
  • 6.1.2 국내 지반의 층상구조 및 특성 ... 432
  • 6.1.3 해석을 위한 대표 단면의 결정 ... 436
  • 6.1.4 입력물성치 결정 ... 438
  • 6.2 국내 대표적인 내륙지반 #1에 대한 영향 분석 ... 440
  • 6.2.1 Case 1에 대한 해석 결과 ... 440
  • 6.2.2 Case 2에 대한 해석 결과 ... 443
  • 6.2.3 Case 3에 대한 해석 결과 ... 446
  • 6.2.4 Case 4에 대한 해석 결과 ... 449
  • 6.2.5 Case 5에 대한 해석 결과 ... 452
  • 6.2.6 Case 6에 대한 해석 결과 ... 455
  • 6.3 국내 대표적인 내륙지반 #2에 대한 영향 분석 ... 458
  • 6.3.1 Case 7에 대한 해석 결과 ... 458
  • 6.3.2 Case 8에 대한 해석 결과 ... 461
  • 6.3.3 Case 9에 대한 해석 결과 ... 464
  • 6.3.4 Case 10에 대한 해석 결과 ... 467
  • 6.3.5 Case 11에 대한 해석 결과 ... 470
  • 6.3.6 Case 12에 대한 해석 결과 ... 473
  • 6.4 국내 대표적인 해안지방에 대한 영향 분석 ... 476
  • 6.4.1 Case 13에 대한 해석 결과 ... 476
  • 6.4.2 Case 14에 대한 해석 결과 ... 479
  • 6.4.3 Case 15에 대한 해석 결과 ... 482
  • 6.4.4 Case 16에 대한 해석 결과 ... 485
  • 6.4.5 Case 17에 대한 해석 결과 ... 488
  • 6.4.6 Case 18에 대한 해석 결과 ... 491
  • 6.4.7 Case 19에 대한 해석 결과 ... 494
  • 6.5 암반 불연속면의 영향에 대한 분석 ... 497
  • 6.5.1 해석 단면의 결정 ... 497
  • 6.5.2 해석 결과 ... 500
  • 6.5.3 영향 요소에 대한 분석 ... 509
  • 6.6 점토지반 구성모델 적용에 따른 영향 분석 ... 513
  • 6.6.1 해석 단면의 결정 ... 513
  • 6.6.2 해석 결과 ... 515
  • 6.6.3 영향 요소에 대한 분석 ... 518
  • 6.7 국내 대표지반 수치해석 결론 ... 519
  • 6.7.1 국내 대표지반에 대한 해석 결론 ... 519
  • 6.7.2 암반의 불연속면에 대한 해석 결론 ... 521
  • 6.7.3 점토지반의 해석에 대한 결론 ... 521
  • 제7장 지반굴착관련 계측 현황 분석 및 개선 연구 ... 522
  • 7.1 흙막이 공사 계측 사례 분석 ... 522
  • 7.1.1 서울시 장안동 OO빌딩 현장 계측 사례 분석 ... 522
  • 7.1.2 서울시 성수동 OO빌딩 현장 ... 524
  • 7.1.3 서울시 수유동 OO빌딩 현장 ... 526
  • 7.1.4 서울시 번동 OO빌딩 현장 ... 528
  • 7.1.5 서울시 마장동 OO빌딩 현장 ... 531
  • 7.1.6 결과분석 ... 533
  • 7.2 시공조건이 다른 2개 현장에 대한 계측 사례분석 ... 535
  • 7.2.1 A현장 사례 ... 535
  • 7.2.2 B현장 계측사례 ... 539
  • 7.2.3 A, B현장 계측 결과 분석 ... 545
  • 7.3 계측 관리기준치에 대한 분석 ... 554
  • 7.3.1 계측관리 기준치 결정기준 ... 554
  • 7.3.2 절대치관리방법에 의한 계측관리시스템 ... 555
  • 7.3.3 기존 관리기준치에 대한 검토 ... 557
  • 7.4 흙막이 벽체의 계측관리기준치 수정(안) ... 559
  • 7.4.1 기존 수평변위 관리기준치에 대한 검토 ... 559
  • 7.4.2 수평변위에 대한 관리기준치 설정 ... 561
  • 7.5 흙막이 공사현장 붕괴위험도 평가 ... 565
  • 7.5.1 수평변위와 축력에 대한 계측데이터 분석 ... 565
  • 7.5.2 수평변위와 축력과의 상관관계 분석 ... 576
  • 7.5.3 붕괴위험도 평가를 위한 관리기준치 검토 ... 580
  • 7.6 흙막이 공사현장의 붕괴지수(안) 도출 ... 589
  • 7.6.1 붕괴위험도에 따른 붕괴지수 도출 ... 589
  • 7.6.2 붕괴지수를 고려한 흙막이 공사현장의 안전성 평가 기법 ... 591
  • 7.7 흙막이 공사현장의 붕괴안전성 예측 모니터링 제안 ... 593
  • 7.7.1 붕괴지수 산정 흐름 ... 593
  • 7.7.2 붕괴지수를 도입한 흙막이 공사현장 모니터링 ... 594
  • 7.8 지반굴착관련 인접시설물 영향 평가를 위한 계측 방안 ... 597
  • 7.9 결론 ... 598
  • 제8장 결론 ... 600
  • 8.1 기술적인 측면에서의 개선방안 ... 602
  • 8.1.1 지반굴착시 공사장 붕괴 및 인접시설물에 영향을 미치는 주요 원인과 대책 ... 602
  • 8.1.2 지반굴착 공사장 및 인접시설물에 대한 계측 관리기준 강화 ... 605
  • 8.2 정책.행정.제도적 측면에서의 개선 방안 ... 607
  • 8.2.1 관련 법, 규정, 지침 등의 제도 정비 ... 607
  • 8.2.2 행정 간소화,규제 완화 및 비용절감 등의 경제적 원인 ... 608
  • 8.2.3 계획, 설계, 시공 과정상의 안전관리 개선 ... 609
  • 8.2.4 투명하고 합리적인 사고조사, 조사자료 축적, 자료 전파 및 기술자 교육 ... 612
  • 참고문헌 ... 614
  • 부록 A. 국내 지반굴착공사 관련 주요 지침서 ... 618
  • 부록 A.1 지하굴착공사 안전관리 편람 ... 620
  • 부록 A.2 건설공사 가시설물 안전점검 편람(III) - 제III편 : 토공사 ... 626
  • 부록 A.3 도로법, 도로법 시행령 및 도로법 시행규칙(도로점용 관련 부분) ... 634
  • 부록 A.4 도시가스사업법(가스배관의 보호 부문) ... 646
  • 부록 A.5 산업안전기준에 관한 규칙 및 굴착공사 표준안전작업지침(노동부 고시) ... 650
  • 부록 A.6 굴착공사표준안전작업지침 ... 658
  • 부록 A.7 지하 매설물 굴착공사 표준안전작업지침 ... 674
  • 부록 A.8 탑다운(Top down)공법 안전작업 지침 ... 682
  • 부록 B. 건설공사 안전관리 지침(안) ... 696
  • 부록 C. 국내 지반굴착시 붕괴사고 및 인접구조물 영향사례에 대한 계측데이터 ... 758
  • 끝페이지 ... 786

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참고문헌 (25)

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