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Xtra-ordINary TECH)
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Reference

시공중 비탈면 붕괴의 원인 및 보강 - 엽리와 수직절리가 만든 평면파괴

시공 중 편마암 깎기 비탈면에서 가파른 엽리와 수직절리로 인한 평면·쐐기형 파괴 발생, 원인 규명 후 보강 

■ 공사 개요

위치: 평택~부여~익산(서부내륙) 민간투자사업 00공구 깎기 비탈면
지반 조건: 호상 편마암 분포, 엽리·단층 발달

■ 추진 배경

대상 구간은 분포 암종과 지질 구조 특성상 얇은 층(엽리)과 단층이 발달한 지역임. 공사 중 당초 설계와 달리 비탈면 하부 암반에서 가파른 층을 따라 바위가 미끄러지는 '평면파괴'와, '쐐기형 파괴'가 발생하여 비탈면이 붕괴되었음.

■ 붕괴 원인

이곳의 바위는 시루떡처럼 얇은 층이 겹겹이 쌓인 '호상 편마암'으로, 층과 층 사이가 약해 그 면을 따라 미끄러지기 쉬운 성질을 가지고 있음.

층의 방향은 일정했으나, 오랜 세월 땅이 휘어지는 습곡작용을 겪으면서 기울기는 10°에서 60°까지 위치마다 크게 달랐음.

설계 당시에는 표면에 드러난 바위만 조사할 수 있었고, 그곳의 기울기가 18°로 완만하여 안정한 상태로 판단하였음. 그러나 실제 절개 결과 내부에는 훨씬 가파른 층과 함께 세로로 길게 갈라진 틈(수직절리)이 발달해 있었음.

결국 세로 틈이 바위 덩어리를 뒤쪽 암반에서 분리시켰고, 분리된 암괴가 40°보다 가파른 층을 미끄럼틀 삼아 통째로 미끄러져 내린 것으로 판단됨. 기울어진 판 위의 책이 뒤쪽 칸막이가 사라지면 미끄러져 떨어지는 것과 같은 원리이며, 세로 틈이 길게 이어진 구간일수록 붕괴 규모도 컸음.







<< 시공 >>
- 대규모 붕괴 비탈면은 토공을 통해 구배를 완화 시켜 시공하였음.
- 대절토 비탈면은 MSNail공법으로 시공하였음.









삼축 내진 말뚝(TAS PILE)의 시공

풍화토 지반(N=26)에 얕게 놓인 팽이기초의 지진시 지내력 부족을 검토 단계에서 확인하여, 삼축내진말뚝으로 풍화암층까지 지지층을 확보·보강한 사례.

■ 현장 개요

위치: 경기도 안양시 소재
과제명: ○○ 오피스텔 신축공사 내진기초 검토
연도: 2021년
적용 공법: 삼축내진말뚝 보강

■ 문제 상황

- 증상: 설계 검토 결과 당초 팽이기초가 N=26 지층 위에 깊이 500mm로 계획되어 지진시 허용지내력이 부족한 것으로 확인됨.
- 발견 시점: 시공 전 설계 검토 단계 (선제적 발견)
- 우려 사항: 이를 방치할 경우 지진시 건물 부등침하 가능성이 높고, 건물 기울어짐과 흔들림에 따른 피해가 우려됨.

■ 원인 분석

- 지반 요인: 기초 지지층이 N=26의 연약한 지층이며, N=50 이상의 풍화암층은 그보다 깊은 곳에 분포함.
- 설계 요인: 팽이기초를 500mm의 얕은 깊이로 계획하여 지지층에 도달하지 못했고, 지진시 허용지내력에 대한 검토가 반영되지 않음.









점토지반에서의 헬리컬파일 시공

 시공 중 일부 구간에 하부기초가 추가로 필요해졌고, 마이크로파일 대신 회전관입식 헬리컬파일로 풍화암 상단에 하중을 직접 전달하도록 변경함.

■ 현장 개요

  • 위치 유형: 서해안 인접 화력발전소 부지 내 배수로 신설 구간
  • 적용 공법: 헬리컬파일(회전관입식 강관말뚝)
  • 작용하중: 15~35톤 (비교적 소규모)
  • 시기: 2021년

■ 문제 상황

배수로 시공 중 일부 구간에서 하부기초가 필요한 상황이 발생함. 시공사는 보강안으로 마이크로파일과 헬리컬파일을 놓고 검토 중이었으며, 초기에는 마이크로파일로 검토가 진행되었음. 마이크로파일 적용 시 정착장 길이는 1.5m로 산정됨.

■ 원인 분석

  • 지반 요인: 퇴적층은 N=3~5 수준의 연약한 점성토이며, 풍화암 상단까지 깊이가 약 30~40m로 깊음. 지지층까지 연약층이 두껍게 분포함.
  • 설계 요인: 작용하중이 15~35톤으로 작아 대용량 기초가 필요하지 않으나, 마이크로파일은 하중을 정착장의 주면마찰력으로 지지하는 구조라 풍화암 정착을 위한 천공이 필수적임.
  • 시공 요인: 연약 점성토 구간의 공벽 유지를 위해 케이싱 삽입이 필요하고, 풍화암 정착을 위해 추가 천공을 해야 함. 이 때문에 작업 시간과 비용이 과다하게 발생함.

■ 검토한 대안과 선정 이유

천공·케이싱 공정을 생략해 공기와 비용을 줄이면서, 풍화암 상단에 직접 하중을 전달해 지지 성능을 확보할 수 있어 헬리컬파일로 변경 제안함.