1. 개요
가시설 설계에서 벽체의 변위기준을 엄격히 적용할수록 근접 구조물의 안정성 확보에는 유리하지만 토류벽 자체에는 큰 토압이 작용되어 시공성과 경제성에서 불리한 설계가 되므로 실제 굴착과정에서 토류벽 거동을 어느 정도 허용하면서 토압을 줄여주는 방법이 합리적이다.
수평변위의 기준은 지반조건, 근접 구조물의 중요도, 가시설 벽체 강성, 지보공법, 공사 규모 등을 고려하여야 하며 토류벽 변위와 관련하여 국내에서 상용되는 기준과 옹벽구조물에서 지반특성을 고려한 한계변위 자료를 소개하면 다음과 같다.
2. 각종 기준
1) 가설흙막이 설계기준(KDS 21 30 00, 국토교통부)
흙막이벽의 수평변위는 배면지반 침하량 및 부등침하 경사각을 검토하여 판정하되, 최대수평변위는 최종 굴착깊이, 지층 등을 고려하여 기준을 산정한다. 기준변위를 초과할 때는 주변시설물에 대한 별도의 안정성검토가 필요하다.
2) 시공 중 지반계측(KCS 11 10 15, 국토교통부)
지중수평변위계의 관리 기준은 다음 값을 참고하여 결정할 수 있다.
① 내부경사계는 흙막이벽의 강성, 굴착지반의 특성, 굴착심도, 지지구조 및 지하수에 대한 대책방법에 따라 흙막이벽의 변형정도를 고려하여 허용치를 정하여야 한다.
② 최대변위량은 흙막이벽의 강성 및 굴착심도(H)를 기준으로 설정하는 것이 가장 용이한 방법이다. 일반적으로 최대 허용변위량은 아래와 같이 정하는 것이 바람직하다.
가. 강성 흙막이벽 (t≥60 ㎝인 콘크리트 연속벽): 0.002 H (H: 굴착심도)
나. 보통 흙막이벽 (t≒40 ㎝ 정도인 콘크리트 연속벽): 0.0025 H (H: 굴착심도)
다. 연성 흙막이벽 (H-Pile과 흙막이판 설치하는 흙막이벽): 0.003 H (H: 굴착심도)
③ 인접지반의 균열방지를 위한 일자별 최대 변위변화량은 아래와 같이 허용기준을 정하도록 한다.
가. δ ≤ 2 ㎜ (7일간): 안전측
나. 2 ㎜ < δ ≤ 4 ㎜ (7일간): 주의 요망
다. 4 ㎜ < δ ≤ 10 ㎜ (7일간): 특별관리 요망
라. 10 ㎜ < δ (7일간): 시급한 대책 요망
④ 암반의 미끄러움이나 지반앵커 정착부 이완 등을 점검하기 위한 일자별 이상변위량 기준은 아래와 같다.
가. δ ≤ 1 ㎜ (1일간): 안전측
나. 1 ㎜ < δ ≤ 2 ㎜ (1일간): 주의 요망
다. 2 ㎜ < δ ≤ 4 ㎜ (1일간): 특별관리 요망
라. 4 ㎜ < δ (1일간): 시급한 대책 요망
⑤ 현장 여건에 따라 위의 관리기준이 부적합하거나 계측기의 오차가 포함될 수 있으므로 계측은 꾸준히 실시토록 하고 관리기준치를 굴착단계에 따라 현장 여건에 맞게 보완토록 한다.
⑥ 벽체 변형은 설계 시의 추정치를 근거로 판단한다. (F<0.8 위험, 0.8≤F<1.2: 주의, 1.2≤F: 안정, F=설계시의 추정치 / 실측에 의한 변형량)
3) 한국지반공학회
4) 서울지하철 설계기준(2001) 및 건설교통부 철도설계기준(2004)
엄지말뚝의 수평변위는 배면지반 침하량 및 부등침하 경사각을 검토하여 판정하되, 최대 수평변위는 최종 굴착깊이의 0.2%로 한다.
5) 철도설계편람(KR C 06040 2020, 한국철도시설공단)
흙막이벽의 수평변위는 배면지반 침하량 및 부등침하 경사각을 검토하여 판정하되 최대수평 변위는 최종 굴착깊이의 0.2%로 한다. 0.2%를 초과할 때는 주변시설물에 대한 별도의 안전검토가 필요하다.
6) Canadian geotechnical society에서 제안한 강성벽체의 한계변위
옹벽구조물에서 Rankine의 소성평형상태를 일으키는 한계변위 기준으로 제시된 자료이다.
