구리시 땅꺼짐 사고조사 보고서(국토교통부, 2020.12)

경기도 구리시 장자2사거리 인근에서 2020년 8월 26일 발생한 땅꺼짐 사고에대하여, 현장 조사와 관련 자료 분석, 추가 시추조사, 터널 수치 해석 등을 통하여종합적으로 심층 검토하였으며, 주요 내용과 결론은 아래와 같다.

1. 구리시 땅꺼짐 사고 지반 및 지질

사고 발생 지역은 하천 범람에 의한 퇴적층이 두껍게 분포하며, 고하도에 인접하여지하수 유동이 큼과 동시에 기반암층이 편마암을 관입한 화강암으로 구성되어절리 및 단층이 불규칙하게 발달되어 침식에 취약하다. 따라서 암층의 위치별 수평적인변동성이 크며, 풍화대와 연암층의 두께와 심도의 변화가 심하다.
사고지역 인근의 지하수위는 사고 이전 두 달여 동안 다량의 강우에도 불구하고,터널 시공에 따른 유출수 배수로 인하여 저하하는 것으로 관측되었다.
사고 발생 구역 인근의 시공 전 지반조사 자료, 공사 중과 사고 후 지반조사자료를 분석한 결과 땅꺼짐 발생지역 부근은 지반특성의 위치별 변동성이 크게나타남을 확인하였다. 특히 땅꺼짐 발생 구역은 터널 아치부와 터널 직상부 심도의지반이 취약한 것으로 예상된다.
실시설계 시에는 사고지역 지반의 취약성을 확인하기는 어려울 것으로 판단되지만,이후 인근의 타사 시추 자료, 사고 발생 전 지하수 과다 유출, 사고 영역 부근의 선진수평 보링 결과로부터 사고 구역 지반의 취약성을 사전에 예측할 수 있었을것으로 판단된다.

2. 구리시 땅꺼짐 사고 설계/시공/감리

땅꺼짐이 발생한 구역을 포함하는 구간은, 터널이 다소 취약한 암반층을 통과함을감안하여, 수치해석을 통한 안전성 검토 후, 차수 그라우팅 (120도)과 강관 그라우팅으로보강하는 PD-3A패턴을 적용하는 것으로 계획하고 시공하였다.
비록 현장 계측 자료에는 땅꺼짐에 대한 징후가 사전에 나타나지 않았지만, 터널시공 중 현황을 종합적으로 고려해 볼 때, 사고 발생 지점 인근의 하부 지반은 강도와 투수특성이 불량한 토사 및 풍화암이 보다 깊게 분포하는 특징을 나타내고, 그러한 지반조건 변화에 따라 터널의 안정성이 저하된 것이 땅꺼짐의 주요 원인으로 작용하였을 가능성이 있는 것으로 판단된다. 따라서 터널 시공 중 과다 유출수 발생, 막장 배면의 불량한 지반조건(완전풍화, 실트질 모래로 분해되는 풍화암), 차수 그라우팅 주입량 증대 등이 특정구역에 발생 하였을 때, 사고 발생 가능성을 분석 평가하고, 보수적인 보강대책(강관 중첩길이 최소화, 강관 및 H-지보재 강성 증대)을 적용하였다면 땅꺼짐을 예방할수 있었을 것으로 판단된다.
실시설계 시 반영한 지반조건 그리고 시공 중 확인된 지반 및 지하수 조건을 반영하여 수치해석한 결과, 당초 설계 조건에서는 안정하지만, 실제 지반 및 현장 조건에서는 과도한 변위가 발생하는 불안정한 결과를 얻었으며, 이를 통해 위에서 설명한 취약한 지반조건이 땅꺼짐의 원인임을 확인 할 수 있다.

3. 구리시 땅꺼짐 사고 기타-지중매설관의 영향

사고 발생 구역에 매설된 상수도관의 파손과 땅꺼짐의 상관성을 조사하기 위하여, 인근의 관로 유량계와 백교 저수지의 사고 전후의 시간별 유량 계측 변화를 해석한 결과, 상수도관은 땅꺼짐 발생 이후에 파손된 것으로 분석되었으며, 따라서 사고 발생과는 무관한 것으로 나타났다.
하수관 손상에 따른 영향을 조사하기 위하여 사고현장 인근의 우수관 2개소 및 오수관 2개소에 대하여 CCTV 조사를 실시하였으며, 그 결과 중대결함은 나타나지 않았으며, 따라서 땅꺼짐과 연관성은 없는 것으로 판단된다.

4. 구리시 땅꺼짐 사고 종합결론

시공 이전인 실시설계 시에 시추를 포함한 지반조사 자료만으로는 사고 구역 지반의 취약성을 확인하여 반영하기는 불가하였다고 판단되지만, 이후 인근에서 수행한 타사의 시추조사 자료와, 사고 13일 전 땅꺼짐 구역 인근의 지하수 과다 유출 현상 그리고 사고 영역 부근에서 수행한 선진수평보링의 결과 등의 제반사항을 면밀히 검토하여 설계 및 시공에 반영하지 못한 것은 문제의 소지가 있으며, 땅꺼짐 사고가 발생한 가능성의 원인이라고 추정된다.