지반굴착시 지하수위 저하 및 진동이 주변에 미치는 영향 및 대책


1. 지하수위 저하 영향 및 대책

1) 원인

- 흙막이벽 연결부, 차수불량위치에서 누수

- 굴착저면에 고인물을 배제


2) 영향

- 수위저하로 단위중량이 수중에서 습윤단위중량으로 바뀌게 되어 lm수위 저하시 약 0.8~1.0t/㎥의 유효응력이 중가하게 됨.

- 유효응력중가로 하중중가가 생기게 되므로 배면지반에 침하가 발생되어 도로, 보도, 매설물과 건물에 침하, 부등침하, 전도, 연결부 이탈과 심한 경우 구조물 등에 균열이 생길 수 있음.

- 사질토지반은 굴착측 수위저하로 상향의 침투압이 생기면 Boiling이 발생할 수 있으며, 이 경우 근입부 안정에 치명적임.

- 굴착저면에 점토충이 있고 하부에 조립토가 있으면, 피압조건이 되어 굴착과 더불어 수위가 감소하게 되면 피압에 의한 Heaving이 생겨 근입부가 취약해지고 심하면 토류벽의 전체붕괴가 될 수 있으며, 이렇게되면 주변지반, 시설에 큰 피해가 예상됨.


3) 대책

- 토류벽을 차수성이 큰 지하연속벽, Soil Cement Wall 등으로 하고 근입깊이는 불투수층 또는 Boiling, Heaving을 검토하여 안전한 깊이로 함.

- 토류벽 배면에 차수 Grouting인 LW, SGR, 지반보강을 가미한 JSP, SIG와 같은 배면 Grouting을 실시함.

- Boiling, Heaving을 방지하기 위해 굴착저면에 혼합처리, 또는 고압분사로 방지대책을 강구함.

- LW, SGR은 비교적 경미한 차수대책임올 주의하고 고압분사시는 양생까지 변위를 수반할 수 있음에 유의해야 함.



2. 진동영향 및 대책

1) 원인

- 토류벽 설치를 위한 장비진동

- 굴착면의 암반굴착시 진동


2) 영향

- 느슨한 모래는 진동 또는 충격으로 간극수압이 상승하고 누적되면 지반의 유효응력이 감소해 전단강도를 상실하여 액상화가 발생될 수 있음. 이 경우 주변 시설물에 큰 피해가 예상됨.

- 또한, 진동으로 사질토가 다져지므로 침하가 생기게 됨.

- 점성토는 진동으로 교란되고 전단강도가 감소하게 되며, 과잉 간극수압발생 후 소산으로 압밀침하가 발생됨. 이와 같은 이유로 지하수위 저하와 같은 영향이 발생하게 됨.

- 진동이 큰 경우 직접적으로 구조물에 균열, 파손이 생길 수 있음.


3) 대책

- 토류벽 설치시 항타 지양하고 천공 후 설치

- 진동이 적은 천공장비, 고주파 장비를 사용함.

- 저폭속, 저비중 폭약사용

- 파쇄기 (CCR : Cracker for Con'c and Rock)

- 팽창제

- 약장약 감소

- Line Drilling, Cushion 발파의 조절발파

- 주요 구조물시 방진구 설치

- 발파 등에 대해 시험발파를 하여 허용진동치 이하되게 관리해야 함.