지반굴착공사 시 흙막이벽의 변위로 발생하는 지반침하의 원인과 방지대책에 대하여 설명하시오

 지반 굴착 공사 시 흙막이벽 변위로 발생하는 지반 침하의 원인과 방지 대책을 설명합니다. 토목시공기술사 자격증 시험 준비시 반드시 준비해야 되는 문제중 하나죠. 그리고꼭 시험을 떠나서 많은 수많은 구조물들을 시공하기전 대부분 들어가는 공법중 하나가 가시설이고 그 대표적인 공법중 하나가 흙막이벽이죠. 그럼 알아보겠습니다.

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1. 흙막이벽 변위로 인한 지반 침하 

  1.1 흙막이벽의 역할과 변위

  흙막이벽은 지반 굴착 시 주변 지반의 붕괴를 방지하고 굴착 공간을 확보하는 중요한 역할을 합니다. 하지만 굴착 과정에서 흙막이벽은 토압과 수압 등 다양한 하중을 받아 변위가 발생할 수 있습니다. 이러한 변위는 주변 지반의 침하를 유발하는 주요 원인이 됩니다.

 

  1.2 주요 원인 분석

     (1) 토압

• 굴착 후 흙막이벽 뒤쪽에 남아있는 토양이 벽체에 가하는 힘
• 토양의 종류, 밀도, 굴착 깊이 등에 따라 크기가 달라짐
• 벽체 변위 및 지반 침하의 주요 원인

     (2) 수압

• 지하수위가 높거나 빗물 침투 등으로 인해 벽체 뒤쪽에 발생하는 수압
• 토압보다 작지만 지반 침하에 영향을 미칠 수 있음
• 특히, 모래 지반에서 더 큰 영향을 미침

     (3) 지반 특성

• 지반의 종류, 밀도, 강도, 연성 등에 따라 흙막이벽 변위 및 지반 침하에 영향을 미침
• 연약지반, 점토 지반, 풍화토 등은 침하 발생 가능성이 높음
• 지반 조사를 통해 지반 특성을 정확하게 파악해야 함

     (4) 시공 방법

• 흙막이벽의 종류, 설계, 시공 방법에 따라 변위 및 침하 발생 가능성이 달라짐
• 앵커, 버팀대, 지하보강 등의 시공 방법을 적절하게 활용해야 함
• 시공 과정에서 철저한 관리 및 감독이 필요함

   1.2.5 기타 요인

• 지진, 과도한 하중, 인근 건설 공사 등의 영향
• 굴착 단계별 변위 관리 및 안전 점검이 중요

출처 마하토건

2. 지반 침하, 피해 (문제점)

2.1 주변 구조물 피해

• 인접 건물, 도로, 상하수도, 가스관 등의 침하 및 파손
• 균열, 누수, 기능 저하 등의 문제 발생
• 심각한 경우 안전사고 발생 가능성

2.2 경제적 손실

• 공사 지연, 보수 비용 증가, 재산 피해 등으로 인한 경제적 손실
• 공사 일정 지연, 계약 분쟁 발생 가능성

2.3 환경적 영향

• 지반 침하로 인한 도로 균열, 배수 불량, 먼지 발생 등

 

3. 대책방안

3.1 사전 조사 및 설계

• 지반 조사, 지하수위 측정, 토압 계산 등을 통한 정확한 설계 , 표준관입시험, SPT, CPT, 지반조사보고서 등
• 흙막이벽 종류, 앵커, 버팀대, 지하보강 등의 적절한 선택
• 안전율을 고려한 철저한 설계 검토, 
• 조사 결과 활용: 토압 계산, 흙막이벽 설계, 지반 개량 방법 선택 등

3.2 시공 방법

• 흙막이벽 시공 전 안전 교육 및 시공 계획 수립
• 굴착 단계별 변위 측정 및 관리
• 앵커, 버팀대, 지하보강 등의 적절한 시공 및 관리
• 굴착 과정에서 발생하는 문제점에 대한 신속한 대응

3.3 지반 개량

• 연약지반의 경우, 침하 방지 및 지반 강도 증가를 위한 지반 개량
• 맨팅, 침전, 압밀 등의 다양한 지반 개량 방법 적용
• 지반 특성에 맞는 최적의 지반 개량 방법 선택

3.4 주변 구조물 보호

• 인접 건물, 도로 등의 안전 점검 및 보호 조치 시행
• 건물 거주자 안전 확보 및 피해 최소화 노력
• 공사 진행 상황에 따른 지속적인 모니터링 및 관리

출처:대한기초엔지니어링

3.5 변위 및 침하 관리

• 흙막이벽 변위 및 지반 침하 측정 시스템 구축
• 측정 결과 분석 및 이상 발생 시 신속한 조치 취하기
• 변위 및 침하 관리 기준 및 허용 범위 설정

3.6 전문가 자문 및 감독

• 경험과 전문성을 갖춘 흙막이 전문가의 자문 및 감독
• 시공 과정에서 발생하는 문제점에 대한 전문적인 해결 방안 제시
• 안전사고 예방 및 공사 품질 향상

 

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  이런 문제의 경우 사실 시험장가서 많이 선택하시는 문제이기때문에 선택하실거면 굉장히 짜임새 있게 잘쓰시던가 아니면 아예 좀 다른 수험자들이 선택하지 않을 문제를 선택해서 상대적인 점수를 노려야겠지요.

  일단 저의 경우 이런 문제는 문제점/ 원인 / 대책 의 구조를 가지고 푸는 경향이 있었습니다. 이게 심플하면서도 요점이나 핵심이 잘 표현이 되거든요. 그리고 서술시 현장냄새가 많이 나고 경험이 많이 묻어나게 하려고 노력하긴 합니다. 같은내용이라도 현장사례 같은 형식으로 풀던가 삽도를 하나 더 넣던가 해서요.

  현장냄새는 경험적인걸 많이 요하는데 예를 들어 위의 공법들이나 원인들을 알더라도 사전조사나 지반조사, 연도변조사 같은것들이 이뤄지지 않으면 인풋데이터가 없으니 결과를 이용하기도 어렵겠죠. 또한 계측도 크리트컬 포인트나 위험예상 지역들을 판별하여 실시간 및 주기적 계측으로 데이타를 분석해서 튀거나 이상징후를 발견하여 문제를 사전에 도출해야한다 이런식의 흐름으로가면 더 좋을 듯 합니다.!