[합격방법] 지하안전평가 - 제7장 지하안전확보방안 수립

[합격방법] 지하안전평가 - 제7장 지하안전확보방안 수립

 

 

계측기 설치계획

관련기준 및 설계사례 등을 분석하여 적용된 계측기 설치계획의 적정성을 검토하고 계측빈도 및 계측관리
기준 적용근거와 결과를 기술함

 

계측기 위치계획
계측기 설치를 위한 위치계획은 지중경사계, 지표침하계, 응력계/하중계 및 지하수위계는 근접구간 설치를 지향하며,
설치간격을 50m 이내로 하되 부득이한 경우(현장여건에 따라 설치 불가)는 당위성을 수록함
계측기 설치위치는 지반안전성 검토 단면에 설치하여 시공중 예측치와 비교 검토가 가능하도록 함
굴착공사의 경우 건물 경사계 및 균열계의 설치는 흙막이 벽체로부터1.2H(H:최대굴착깊이)까지를 표준으로 하며, 대상지역의 검토범위 내에 주요구조물(1,2종 시설물) 및 30년 이상 노후 건물이 존재할 경우 추가 설치하도록 제시함
계측기 설치 계획은 현장 여건 및 인접 구조물의 중요도, 사고이력 등에 따라 상이할 수 있으므로 이를 포괄적으로 고려하여 수립하는 것이 바람직함
터널공사의 경우 건물 경사계 및 균열계 설치는 터널중심으로부터 1.0D(D:터널직경)까지를 표준으로 하며, 대상지역의 검토범위(터널중심으로부터 2.0D) 내에 주요구조물(1,2종 시설물) 및 30년 이상 노후 건물이 존재할 경우 추가 설치하도록 제시함
- 천단침하와 내공변위 설치간격은 20m 간격을 표준으로, 갱구부 50m 구간과 토피가 터널직경의 2배 이하인 구간은 10m 간격을 표준으로 하되 지반조건이 불량한 구간이나 변화가 심한 구간에 대하여는 계측간격을 표준간격보다 좁혀야 하며, 지반조건이 양호하고 구간 내에서 지반 변화가 적을 때에는 사전검토 결과를 토대로 계측간격을 표준보다 넓히거나 계측을 생략할 수 있음
계측기 설치 항목 및 위치를 명확히 알 수 있도록 설치계획 평면도 및 단면도를 수록함

 

계측빈도
계측빈도는 공사현장의 계측관리 업무를 현실적으로 고려하여 2회/주를 표준으로 하고 지하수위계는 1회/일 이상을 적용하되 나대지 및 배면이 산악지 등 지하수 변화의 영향이 미미할 것으로 예상되는 구간은 2회/주를 적용함
㉮ 굴착공사

 

㉯ 터널공사

 

계측관리기준
계측관리 기준은 정량적으로 설정되어 현장 적용에 적합하게 설정하며, 3차관리기준(허용치)를 중심으로 1차, 2차 관리기준을 설정함
지하수위계는 계측기 설치시기, 계절적인 변동, 지반의 불확실성으로 인해 타 계측기에 비해 지하수위 저하 및 유출량의 관리기준 값으로만 안전성을 판단하기 어려운 점이 있으므로, 3차 관리기준(위험) 초과 시 배면지반 및 인접 구조물, 지하매설물의 침하, 변위 등의 계측데이터와 현장점검 결과를 연계 분석하여 안전성 여부를 판단함

 

㉮ 지중경사계

 

㉯ 지하수위계

 

본 매뉴얼에서 제시하는 기준은 최소 기준으로 참고자료로 활용하고 계측관리 기준은 현장 여건(지반조건, 적용공법, 시공방법 등) 및 인접 구조물의 중요도, 과거의 유사한 시공실적 등을 참조하여 정하여야 함.

 

 

굴착공사시 자동화 계측계획

 

㉮ 적용대상
지하안전평가 대상 사업(굴착깊이 20m이상, 수직구 및 추진/도달기지 포함)

 

㉯ 적용위치
지반침하 취약구간 및 3차원 수치해석 대상(우각부 뒷면의 시설물위치 구간) 중에 불리한 단면 최소 1개소 이상(철도, 지하철 별도)

 

㉰ 계측항목
자동화 계측항목은 지중경사계, 지하수위계, 지표침하계, 하중계(축력계), 건물경사계 등이며, 자동화 계측이 적용 불가한 항목은 상세한 사유를 제시함

 

 

도심지 터널공사 시 위험지역 자동화계측 계획

㉮ 적용대상
지하안전평가 대상 사업 중 도심지 터널 공사를 대상으로 하되 도심지라 함은 [국토의 계획 및 이용에 관한 법률] 제6조에서 제시하는 도심지역을 의미하며, 이는 인구와 산업이 밀집되어 있거나 밀집이 예상되어 그 지역에 대하여 체계적인 개발·정비·관리·보전 등이 필요한 지역으로 정의함

 

㉯ 적용위치
터널 굴착방식(비개착공법 포함)이 적용되는 지반침하 취약구간(완전 풍화된 토사, 점토지반, 단층 파쇄대 존재 구간 등) 또는 지반침하사고 발생 시 대규모 인적·물적 피해가 예상되는 구간(아파트 등 주거시설 및 공공이용시설물이 밀집된 지역), 상기에서 언급되지 않은 구간이라 할지라도 지반침하 발생으로 인해 주변지반의 이상거동이 우려되는 구간은 책임기술자의 판단에 따라 추가로 포함할 수 있음

 

㉰ 계측항목
지반침하 취약구간의 주변지반 이상거동을 합리적으로 분석할 수 있도록 침하계(지표, 지중), 지중경사계 및 지하수위계를 필수항목으로 적용하고 필수항목 이외의 계측항목은 현장여건 등을 고려하여 책임기술자의 판단에 따라 조정 가능함. 상기에 언급한 자동화계측 필수항목과 주요 분석내용은 다음과 같음

 

㉱ 배치계획

취약구간 영향범위 내에 설치되는 자동화계측 항목은 계측결과의 상호 비교분석이 가능하도록 계측기 설치위치는 가능한 한 인접구간에 설치하는 것을 원칙으로 함.
지반침하 취약구간 자동화계측기의 배치계획은 시공에 따른 주변지반의 이완특성을 파악하고 이상 징후를 사전에 신속하게 예측하기 위함이 주요한 목적이므로 안전성 측면이 가장 우선적으로 고려되어야 하며, 시공성 및 경제성을 종합적으로 고려하여 책임기술자의 판단에 따라 최적의 배치계획이 반영된 평면 계획도를 수록하여야 함

 

㉲ 측정기간

지반침하 취약구간 자동화계측기의 측정기간은 굴착에 따른 주변지반의 이완으로 인해 초기치의 영향을 받지 않는 위치에 설치하여 측정을 시작하는 시기부터 계측값이 수렴되는 시기를 고려하여 터널 막장면 전방 3D(D: 터널 폭) 부터 터널 막장면이 통과한 3D 후방까지의 시기를 측정기간의 표준으로 함

다만 지반특성 등의 현장여건에 따라 계측기의 수렴기간이 달라질 수 있으므로 상기에서 언급한 측정기간 내에 계측값이 수렴하거나 수렴되지 않을 경우 책임기술자의 판단에 따라 측정기간을 조정할 수 있음

지반침하 취약구간 자동화계측기의 배치계획 및 측정기간의 개요도는 다음과 같음

 

 

계측기 위치계획(터널공사)

 

 

계측관리 기준 선정

 

 

진동에 대한 관리치는 다음과 같이 적용함

 

 

 

사고 및 계측관리기준 초과시 대응방안

계측관리기준치 초과시 대응방안 및 지반함몰 사고 등 사고시 대응방안을 수록함

 

공사현장의 이상 징후 발생시 신속한 대응이 가능하도록 공사현장 및 인접구조물, 지하매설물의 사고 예방을 위하여 계측관리기준 초과시 대응방안을 수록함
평상시, 1차 관리기준 초과시, 2차 관리기준 초과시, 3차 관리기준 초과시에 대하여 승인기관, 지하개발사업자 등의 업무 및 대응체계를 수록함

 

 

지반침하 취약구간 보강 및 차수방안

지반조건, 지하수변화에 의한 영향 및 지반안전성 검토결과 등을 바탕으로 지반침하 취약구간을 선정함

 

지반침하 취약구간 선정시는 다음과 같은 사항을 고려하여 선정하며, 지반침하구간에 대한 관리방안을 수록함
- 사업구간 중 최대 굴착깊이 구간
- 지반조사 결과 지반조건이 가장 불리한 구간
- 인접 구조물과 근접한 구간
- 중요도가 높은 매설물이 근접한 구간
- 지하수 저하량이 크며 이에 따른 침하량이 높게 평가된 구간
- 지반안전성 평가시 지반변형이 높게 평가된 구간
- 공동의심구간(지하안전평가)

 

터널공사에서 지반침하 취약구간은 단층파쇄대 통과구간, 풍화대 통과구간, 하천하부 통과구간, 기존구조물 인접통과구간을 선정함

 

 

보강 및 차수방안

지반침하 취약구간의 ∙ 보강 및 차수 방안 및 시공시 주의사항 등을 수록함

 

지반침하 취약구간의 보강 및 차수방안 고려사항

지하수 유출 및 토립자의 유실에 의한 인접구조물의 안전성 확보를 위하여 지반침하 취약구간으로 선정한 곳의 가시설 계획 및 차수계획을 종합적으로 분석하고 수치해석 결과를 통해 안전성의 확보여부를 수록함
차수그라우팅 시험시공 계획, 착공전 CCTV 매설관로 조사계획 및 시공중 GPR탐사 계획 등 지하안전을 위해 수립된 계획을 구체적으로 제시하여 시공중 적절히 반영할 수 있도록 함
차수그라우팅 시험시공은 차수그라우팅 본 공사 전 수행함을 원칙으로 하며, 지하안전평가서에는 차수그라우팅 전반적인 수행계획을 수록하고 상세한 시험시공 결과는 착공후지하안전조사서에 수록함

 

차수그라우팅 시험시공 적용방안

㉮ 시험시공 일반사항
가설공사 표준시방서(가설흙막이공사, KCS 21 30 00) 내용을 준용하여 약액주입공법은 정압주입을 원칙으로 하며, 이 때 반드시 시험시공을 실시하여 주입효과를 확인한 후 설계조건에 합당한지 검토한 후 본 시공을 실시함
지하수의 유입을 방지하기 위하여 보강 후 지반의 투수계수는 1.0×10-5cm/sec 이하를 확보하여야 함 (현장여건, 지반특성 등을 고려할 때 차수그라우팅 적용구간의 목표 투수계수를 만족하지 못하는 경우 그 사유를 명시하고
원인을 규명하여 보고서에 수록하여야 함)

㉯ 시험시공 수량
굴착(개착)공사는 사업구간 내 최소 1회, 터널공사는 시공 공구별 또는 주요구조물(정거장, 환기구 등)별 최소
1회 실시하는 것을 원칙으로 하며, 현장여건 및 지반조건을 고려하여 증가 적용할 수 있음
터널사업의 경우 동일한 시공 공구라할지라도 위험구간(지반침하 취약구간)의 경우는 책임기술자의 판단에 의해
시험수량을 증가시켜 적용하여야 함(위험구간의 정의와 대상은 본 매뉴얼 7.1.1 계측기 설치계획의 내용을 따름)

 

㉰ 시험시공 위치
시험시공의 규모는 가능한 크게 하는 것이 바람직하고, 대상 사업의 일부구간을 이용하는 것을 원칙으로 하며, 대상 사업의 일부구간 중 사업구간을 대표할 수 있는 구간 및 가장 취약한 구간에 우선 적용함을 원칙으로 함

 

㉱ 시험시공 항목
시험시공에서는 사전에 현장의 토질특성 파악과 주입효과를 확인하기 위하여 현장투수시험을 필수 항목으로 수행하고, 필요 시 주입상태 확인을 위해 다음의 방법을 복수로 하여 적용할 수 있음
∙ 육안 확인법, 투수성 확인법, 강도시험, 물리탐사 및 화학적 분석법 등

 

㉲ 기타 사항
차수효과 뿐만 아니라 강도 증가 효과를 기대해야 하는 경우는 설계기준에서 제시하는 변위, 응력 등의 허용치를 만족하여야 함. 이 경우는 보강 후 지반의 변형 및 강도 특성을 반영한 수치해석을 통해 적정성을 검증하여야 하며, 이는 설계 단계에서는 각종 설계도서에 수록되어야 하고 지하안전영향평가서 내에 검토의견을 수록하여야 함. 또한 그 결과는 사후지하안전영향조사서에 시험시공 결과와 비교 분석하여 요약 정리하여야 함

 

 

연약지반 굴착공사의 차수방안 고려사항
입도분석 결과 입자크기 No.100～No.200 사이 구성비율이 25%이상이면 해당 지층에 차수강화공법(2열 차수그라우팅 등) 적용을 제안함

 

 

추가 보강계획(필요시)

지하안전평가 수행결과 대상사업에 대한 추가 보강이 필요할 경우 기술함

 

지하수변화에 의한 영향 및 지반안전성 분석결과 지하안전확보에 문제가 있을 것으로 판단되는 경우 추가적인 보강 및 차수공법을 제시함
- 지보공법의 보강
- 차수그라우팅 공법
- 계측기 추가 설치 등

 

 

 

현장 안전관리 방안

 

공사장 지하수 및 토사 유출 관리 방안
시공중 지하수 및 토사유출로 인한 배면지반의 침하 예방을 위해 지하수 및 토사 유출 관리방안을 수록함

 

유출지하수 발생량을 정확하게 예측하기 힘들므로, 유출수량 및 지하수위 강하가 당초 예측치를 초과하는 경우 다음의 경우에 따라 관리하여야 함
공사중 유출지하수량이 많이 발생하는 경우에는 관계전문가 합동점검실시 후 대책 강구(흙막이벽체 및 차수공법 시공상태, 계측관리사항, 기타 위험요인 및 안전확보 방안 등)하여야 함
또한, 공사 완료 후 발생되는 유출지하수량이 많이 발생하는 경우에는 합동점검실시 후 대책 강구 및 주변지역 안전관리 강화 조치(주변 도로 GPR 탐사, 하수관 CCTV 촬영 및 분석)를 취해야함

 

공사장 토사유출량 측정방법

공사장에서 토사유출량을 측정하는 방법은 이론적으로 정립되어 있지 않고, 공사장 별로 특성에 맞는 방법을 선택하여 모니터링 할 필요가 있음
공사장에서 파이핑, 히빙과 같은 지하수 유출지점을 파악할 수 경우에는 이러한 지점에서 지하수를 매일 채취하여 토사량을 모니터링하여야 하며, 측정방법은 다음과 같음
- 침강시험 : 일정한 양의 유출수를 채취하고, 매스실린더 또는 일정한 용기에 유출수를 넣고, 일정한 시간동안 토사를 침강시키고, 침강된 토사의 두께를 측정하여 용기단면적을 곱해서 전체 토사량을 산정함
- 탁도측정 : 무게를 잰 유리여과기에 일정량의 시료를 여과시킨 다음 함량으로 건조하여 무게를 달아 여과하기 전과 여과한 뒤의 유리여과기 무게의 차이를 산출하여 부유물질의 양을 구하는 방법으로 토사량이 매우 적을 때 사용함
- 탁도측정(탁도측정기 사용) : 일반적으로 많이 사용하고 있는 탁도측정기는 nephelometer로서, 액체에 빛을 쪼여 그 빛의 산란을 이용하여 탁도를 측정하는 방법으로 토사량이 적을 때 사용함
- 배수용 sump 또는 pit : 공사장 유출지하수를 차집하여 침강되는 토사량 두께 측정(신뢰성 있는 자료를 획득하기 어렵기 때문에 정성적으로만 활용)

 

공사장 토사유출량 관리방법

도로함몰 등 지반침하의 원인으로 지하수 이용과다 보다는 대부분 지하 굴착공사에 따른 유출지하수 발생과 이에 수반된 토사유출에 의한 것으로 추정되고 있음
따라서 지하 굴착공사시 지하수 유출로 인한 주변지역으로부터 토립자의 유출을 방지해야하며, 토사 유출량 관리방법은 다음과 같음
- 공사시 일별 토사유출량 변화 모니터링 실시 : 공사중 이상구간(취약구간) 파악을 위한 정성적 자료로 사용
- 승인기관 또는 발주청에서 요청시 공사관계자는 토사유출량 자료를 제출하여야 함
- 토사유출량 변화 모니터링 이상상황 발생시 : 차수 및 방수 등 선조치 후 정밀조사 실시

 ※ 이상상황 : 유출토사량이 이전 측정치에 비해 비이상적으로 급증하는 경우(이전의 측정치에 비하여 약 50%이상 증가하였을 경우)

 

 

공동 보강 및 관리 방안

대상사업 검토범위 내 도로 하부에 공동이 발견될 경우 공동의 크기와 위치에 따른 분류기준을 수립하고 분류기준에 따라 관리할 수 있도록 공동 보강 및 관리방안을 수록함

 

시공중 사업부지와 인접한 도로 하부에 공동이 발견될 경우 서울시 동공관리등급분류 및 복구기준에 따라 발견된 공동을 처리해야 함
복구 및 분류 기준은 다음과 같음

 

 

시공 중 추가 지반조사 계획(필요시)

현장 여건상 추가 지반조사가 필요한 경우 추가 지반조사 수행 위치 및 시험항목을 수록하여 착공전
추가 지반조사를 수행하고 조사 결과를 반영하도록 평가서에 수록함

현장 여건상(기존구조물) 시추가 수행하지 못한 남측구간에 대하여 시추 2공(BH-6,7)을 착공전 수행하여야 하며, 추가 시추 위치는 현장여건에 변경 가능함
남측구간에 대한 추가 시추조사 위치(계획) 및 수량은 다음과 같음

 

C.I.P 수직도 관리방안

① 수직도 관리방안
수직도 관리를 위해 천공장비는 경사계가 내장된 장비를 사용하고 케이싱과 H-pile 접합은 수평을 유지한 작업대를 설치하고 이음부가 직선이 되도록 용접해야 함
리더거치(케이싱)시 운전석의 경사계를 보면서 조정설치하고 케이싱을 세운 다음에는 수평자로 수직도를 측정해야 함
천공 중에는 운전석의 계기판을 보면서 조정하고, 수시로 수평자로 수직여부를 확인하며 수직도를 조정해야 함

 

② 수직도 측정방법

 

기존건물 철거계획
① 철거계획
구조물 철거 평면 및 순서는 다음과 같음

상부구조물은 비교적 진동이 적고 소음인 압쇄철거로 주변영향을 최소화 하는 것으로 계획
철거와 가시설 시공이 별도로 분리된 공정으로 진행되므로 철거로 인한 지반성의 문제는 없을 것으로 판단됨

 

② 기존건물 철거시 안전대책
철거공사 위험요소별 안전대책

 

작업 공종별 안전관리 방안