지반계측 관리 방법

흙막이 공사현장의 안전관리를 위한 계측관리 기법으로는 절대치관리와 예측관리 및 경시관리로 나눌 수 있다.
절대치관리란 시공 전에 미리 설정한 관리기준치와 실측치를 비교･검토하여 그 시점에서 공사의 안전성을 평가하는 방법이며, 예측관리는 이전 단계의 실측치에 의하여 예측된 다음 단계의 예측치와 관리기준치를 대비하여 안전성 여부를 판정하는 기법이다.
흙막이 공사현장의 안전관리를 목적으로 계측관리기법을 선정할 때는 3 가지 관리방법을 복합하여 이용하는 것이 타당하다.

1. 절대치 관리방법

계측관리 방법은 계측의 규모 및 내용에 따라 다소 차이가 있으나, 기본적으로는 과거의 Data를 경시적 및 통계적으로 처리하여, 현재의 Data로 공사의 안전성을 확인하면서 장래 시공의 예측에 연결해 가는 것이 바람직하다. 계측관리의 기준치를 설정하는 기준은 아래<표1>과 같다.

<표1>계측관리 기준치
구분	계측관리대상	기준의 범위
벽체	∙토류벽의 응력 ∙토류벽의 변형 ∙버팀대 축력 ∙버팀대 평면도 ∙Wale	∙(장+단)/2∼단 ∙1/2000 또는 설계 여유 이하 ∙(장+단)/2∼단 ∙1/1000 ∙(장+단)/2∼단
인접 구조물	∙주변 지반의 침하 ∙주변 매설물 ∙Gas관 ∙상･하수도 ∙지하철 ∙인접 주변 건물	∙각변위 : 1/500∼1/200 관리담당자와 협의가 필요함 ∙각변위 : 1/1000∼1/300

계측항목별로 아래와 같이 관리기준치를 2단계로 나누어 설정하고, 실측치와 비교하여 상황에 따라 대응책을 강구한다. 관리기준치의 기본적인 방법은 벽체응력, 버팀대 축력등 부재의 허용응력을 관리의 대상으로 하는 것에 대해서 관리기준치의 제1차치로 한다.
1차 관리기준치는 부재의 허용응력의 80%, 2차 관리기준치는 100%로 했다. 또한 설계자의 판단에 의한 사항이나 변형에 관한 것에 대해서는 100%를 1차 관리기준치로 했다. 측정치와 관리기준치의 비교 결과 각 상황에 따른 대응방법의 기본적 개념은 다음과 같다.(측정치 ≤ 1차 관리기준치, 1차 관리기준치 < 측정치 ≤ 2차 관리기준치)
허용응력을 2차 관리기준치로 정하고 있으므로 측정치가 이 범위에 있을 때는 특별한 문제는 없지만 다음 굴착단계에서 2차 관리기준치를 초과하지 않는지의 여부를 검토할 필요가 있다. 만약, 2차 관리기준치 < 측정치 인 경우에는 공사를 일시 중단하고, 토류구조물 전체에 대해서 구조적인 재검토를 실시한 다음 굴착 깊이의 변경이나 새로운 보강대책을 수립해야 한다.

<표2>1, 2차 관리기준치 예
계측항목	비교의 대상	관리기준치
계측항목	비교의 대상	1차	2차
측압･수압	설계측압 분포	60%	80%
벽체 응력	Ⅰ) 철근의 허용인장응력도 Ⅱ) 허용 휨모멘트 Ⅲ) 콘크리트의 허용압축응력도	60% 60% 60%	80%
Strut 축력	허용압축응력(좌굴을 고려)	60%	80%

또 하나의 절대치관리방법은 안전율의 개념을 도입한 것으로, 사전에 각 항목별로 안전율을 설정하고 설계 시에 사용한 추정치 및 계측결과치의 비와 안전율을 비교하여 공사의 안전성을 예측하는 방법이다.
아래의 <표3>은 안전율을 이용한 절대치관리방법의 예이다. 이상에서 설명한 것과 같이 절대관리치를 설정한 후 측정을 계속하여 측정결과치가 관리치에 접근하면 계측빈도를 높이는 등의 감시체제를 강화하고, 측정치가 더욱 증가하는 경향을 나타내면 시공을 일시 중단하고 원인을 분석한 다음 대책을 강구해야 한다.

<표3>토류공사의 안전시공관리를 위한 관리방법 예
측정 항목	안전･위험의 판정 기준치	판정법
측정 항목	안전･위험의 판정 기준치	지표(관리기준)	위험	주의	안전
측압 (토압,수압)	설계시에 이용한 토압분포 (지표면에서 각 단계 근입깊이)		F1 < 0.8	0.8≤F1≤1.2	F1 > 1.2
벽체 변형	설계시의 측정치		F2 < 0.8	0.8≤F2≤1.2	F2 > 1.2
흙막이벽내 응력	철근의 허용인장 응력		F2 < 0.8	0.8≤F2≤1.2	F2 > 1.2
흙막이벽내 응력	흙막이벽의 허용 휨 모멘트		F2 < 0.8	0.8≤F2≤1.2	F2 > 1.2
버팀대축력	부재의 허용 축력		F3 < 0.8	0.7≤F3≤1.2	F3 > 1.2
굴착 저면 히빙량	T.W Lambe에 의한 허용 히빙량		실측 결과가 위험영역에 Plot 되는 경우	실측결과가 주위영역에 Plot 되는 경우	실측 결과가 안전영역에 Plot 되는 경우
침하량	각 현장마다 허용치를 결정	각 현장상황에 맞는 허용침하량을 지정하고, 그 허용침하량을 넘으면, 위험 또는 주의 신호로 판단한다.
부등 침하량	건물의 허용 부등침하량	기둥간격에 대한 부등 침하량비	1/500 이상	1/500∼1/850	1/1,000 이하

흙막이해석용 Program에 실측측압을 입력하여, 현시점까지의 굴착단계에 대해서 Simulation하고, 이 해석에서 사용한 지반정수를 이용하여 다음 굴착부터 최종단계까지의 예측계산을 한다. 그 결과로부터 다음 굴착이후의 흙막이벽체 System의 거동을 파악하여 공사에 대한 안전성을 사전에 확인하면서 굴착을 실시한다.

흙막이공사는 흙을 대상으로 하는 공사이므로 흙의 경시적인 거동을 파악해 두는 것도 중요하다. PC를 이용한 자동화 계측 System을 도입한 경우에는 적어도 1일 1회는 Data를 수집하여 Data의 경일변화도로 표시되는 일별 Data의 변화구배로부터 공사의 안전성에 대해 확인을 한다.
즉, 굴착이 진행되지 않은 상태에서 변위 및 응력이 증가한다든지, 또는 굴착 중에 있어서도 변위 및 응력의 급작스런 증가는 사고로 이어지는 경우가 많으므로 계측 Data를 신중히 검토한 다음 공사를 재개해야 한다.