토공사 계측관리 - 계측기 도면 사례

가설공사 표준시방서에는 굴착에 따라 인접지반에 영향을 주는 거리를 다음과 같이 규정하고 있습니다.

지반구분	수평영향거리
사질토	굴착깊이의 2배
점성토	굴착깊이의 4배
암반	굴착깊이의 1배(불연속면이 있을 경우에는 2배)

 

그리고 굴착깊이가 20 m 이상인 대규모 흙막이공의 계측관리는 선행굴착 시 측정한 실측값을 활용하여 다음 굴착단계의 안전성을 예측하여 공사를 진행할 수 있는 예측관리기법(역해석기법)을 적용하도록 규정하고 있습니다. 여기서는 굴착단계에서 실시하는 계측관리에 대해 살펴보겠습니다.

 

■ 토공사 개요
■ 가설 흙막이공사의 종류

 

계측항목

일반적으로 건설공사에서 규정하고 있는 계측항목은 다음과 같습니다. 

• 횡방향 변위량 : 굴착 깊이별로 경사각의 변화, 균열 진행상태, 변위속도 등의 횡방향 변위량을 계측
• 지표 및 지중침하량 : 지반굴착 및 지하수위저하에 의한 인접지반의 지표 및 지중침하량을 측정
• 지하수위와 간극수압의 변화량 : 흙막이벽체 및 인접지반의 굴착 및 그라우팅 등으로 인한 지하수위와 간극수압의 변화량을 측정
• 인접구조물의 균열 및 변위 : 굴착의 영향을 받는 인접구조물의 경사각, 균열 진행상태 및 변위속도를 측정
• 구조체의 변형률과 작용하중 : 지지구조체인 버팀보, 흙막이 앵커, 복공구간의 H형강, 엄지말뚝 및 띠장 등에 부착여 변형률과 하중을 측정하여 부재에 작용하는 응력이나 휨모멘트를 계산
• 수직파일과 지하연속벽의 응력 : 굴착시공 중 수직파일과 지하연속벽에 발생하는 응력을 측정
• 흙막이벽 배면의 토압 : 굴착시공 중 흙막이벽 배면에 발생하는 토압을 측정한다.
  
  

현장에서 사용하는 계측기를 전체적으로 나타내면 다음과 같습니다.

 

 

굴착빈도는 굴착기간 동안은 각 항목별로 1주 2회 이상 측정하며, 굴착 완료 후에는 1주 1회 이상 측정하는 것을 원칙으로 합니다. 계측 도중 흙막이 벽이나 주변구조물에 이상이 예상되거나 측정값이 갑작스럽게 변동하면 계측빈도를 높이도록 규정하고 있습니다.

 

각 계측기를 살펴보겠습니다.

 

지중경사계(Inclinometer)는 주로 굴착에 따른 토류 구조물 및 배면지반의 수평 변위를 측정하기 위해 사용합니다. 보통 굴착 개시 전 배면지반에 경사계관을 설치하여 굴착의 진행에 따라 발생하는 지반의 심도별, 수평 변위의 위치와 방향, 크기와 속도를 측정하여 지반의 이완 범위, 사면활동 유무등 현재의 가설구조물의 안전성 판단 및 향후 거동을 사전에 예측할 수 있습니다.

 

지중경사계는 아래 도면에서 볼 수 있는 것처럼 지반(토류벽 배면)에 설치할 때 측정하고자 하는 위치에 지름 100～200mm로서 소정의 깊이까지 천공하고 삽입식으로 설치합니다.

 

 

지하수위계(Water Level Meter)는 지하수위를 측정합니다. 굴토 공사로 인한 지하수위 변화는 지반내 유효 응력의 증가를 초래하여 주변지반의 침하를 유발할 뿐 아니라 투수로 인한 토립자 유실 및 보일링 현상들이 우려되기 때문에, 수위 및 수압의 변동을 측정하여 주변 지반의 침투상태 및 거동을 파악하기 위하여 측정합니다.

 

■ 주변 지반의 침하 - 히빙(Heaving), 보일링(Boiling), 파이핑(Piping)

 

지하수위 측정은 센서(Probe)를 Stand Pipe안으로 삽입하여 내린 다음 센서(Probe)가 Pipe내의 수면에 닿았을 때 빨간 불이 켜지고 버저(Buzzer)가 울리는데  이때 깊이를 측정합니다.

 

변형계(Strain gauge)는 가시설 강재구조물(Strut 또는 Wale)이나 강재 구조물 등에 부착하여 굴토 작업 또는 주변 작업시 구조물의 응력상태 변형을 측정하여 공사의 안전성을 예측하기 위하여 사용합니다. 흙막이 버팀대(Strut)에 힘이 가해지면 버팀대가 휘어질 수 있습니다. 주로 스트러트에 부착하여 변형정도를 측정합니다.

 

 

하중계(Load cell) 버팀대(strut) 또는 어스 앵커(Earth Anchor)에 작용하는 축력을 측정하여 지반이나 구조물의 변형을 예측하고 안전관리 자료로 활용하기 위한 목적

 

 

건물 경사계 (Tiltmeter)는 굴토 또는 성토 시 주변 구조물(주택, 건물, 옹벽)에 설치하여 설치 지점의 기울기 변화를 측정함으로서 향후 공사로 인하여 발생할 수 있는 주변 구조물에 대한 영향과 안정성을 점검합니다. 

 

진동 및 소음 측정기 (Vibration Monitor)는 굴착, 발파 및 장비작업에 따른 진동 또는 소음을 측정하여 주변지반과 구조물의 위험을 예방하기 위하여 사용됩니다.

 

 

다음 도면은 비교적 크지 않은 현장에서 실제로 배치한 계측기를 나타내고 있습니다.

 

 

계측기를 설치하는 우선 위치는 다음과 같습니다.

• 굴착이 우선 실시되어 굴착에 따른 지반거동을 미리 파악할 수 있는 곳
• 지반조건이 충분히 파악되어 있고, 구조물의 전체를 대표할 수 있는 곳
• 중요구조물 등 지반에 특수한 조건이 있어서 공사에 따른 영향이 예상되는 곳
• 교통량이 많은 곳. 다만, 교통 흐름의 장해가 되지 않는 곳
• 지하수가 많고, 수위의 변화가 심한 곳
• 시공에 따른 계측기의 훼손이 적은 곳

 

 

■ 가설 흙막이공사의 종류

■ [분류 전체보기] - 건축시공 목차
■ [분류 전체보기] - 건축재료 목차