연약지반상 신설 구조물 시공이 인접한 기존 도시철도 구조물에 미치는 영향

Abstract

굴착공사 시 흙막이벽 변위에 따라 인접지반의 침하, Heaving, 흙막이벽 사이로부터 토사 유출에 따른 문제 등이 발생한다. 도심지의 경우 기존구조물에 인접하여 굴착공사가 활발히 이루어지고 있으며, 이로 인한 지반의 거동으로 인접지반위에 설치된 기존구조물의 안정성에 영향을 미치게 된다. 특히 굴착공사 현장에 인접하여 교량 및 철도 등의 중요 구조물이 위치하고 있다면 작은 지반 변위라 할지라도 인접시설물에 치명적인 영향을 미칠 것이다. 그 대표적인 사례로 구포열차 사고가 있으며, 최근 사례로는 가좌 ~ 수색간 지반 침하 사고를 들 수 있다.

부산도시철도 양산선의 경우 양산 물금 택지개발 지구와 인접한 지역으로 연약지반구간에 해당되며, 택지개발로 인한 인접시공이 빈번 할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 기설 구조물인 도시철도 라멘구조물에 인접하여 굴착 시공 중인 현장의 계측치를 토대로 기설구조물의 안정성에 대한 검토를 수행하였고, 유한요소 프로그램을 이용하여 해석을 실시하여 그 결과를, 계측치와 비교 검토하였다.

기존구조물의 변형각에 대한 결과는 계측치와 해석치가 각각 1/2,125와 1/2,999로 관리기준치인 1/500을 넘지 않아 굴착으로 인한 구조물의 영향은 낮은 것으로 나타났다. 지중수평변위에 대한 계측치는 도시철도 라멘구조물에 근접한 I-20에서는 심도 6.5m에서 굴착면 방향으로 (-)29.53mm발생하였으며, 프로그램 해석값은 굴착단계에 따라 점점 커지며, 심도 8m에서 굴착면 방향으로 (-)30.8mm 발생하였다. 굴착으로 인한 주변 지반의 침하영향 범위는 약 36m로 해석 되었으나, 기설 도시철도 구조물의 침하는 없는 것으로 해석되었다.

본 연구를 통해 인접굴착공사로 인한 도시철도 운행에 대한 안정성을 확인하였으며, 추후 인접 굴착 공사시 지반구조물의 설계, 시공유지관리, 기설구조물에 대한 안정성 확보와 사고 예방자료로서 본 연구 결과가 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

When excavating, due to displacement of the braced-wall, some problems are encountered such as adjacent ground settlement, heaving, and outflow soil from the wall. In case of urban area, many excavating jobs have been actively carried out nearby the existing structure, and these works lead to displacement of the structure foundation due to ground movement. Consequently, it affects the stability of the existing structures. Especially, if significant structures such as bridges and railways were located nearby the excavating site, they would be enormously affected by even a minor displacement. The "Gupo Train Accident" can be a typical example, and recently, the ground settlement of Gajwa-Susaek section is also one of the same examples.

In case of Yangsan line of Busan metro, which is closely located to Yangsan？Mulgeum land development area, deep soft ground is distributed in this section, and it can be expected to have frequent excavations due to development of residents？ area. Therefore, in this study, the stability of already constructed structures was examined based on the measurements at the excavating sites adjacent to the city railway's ramen structure, and the measurement data ware compared with those of the results obtained by Finite Element Analysis, named PLAXIS program.

For the result of deformation angle of existing structures, measurement value was 1/2,125 and analysis value was 1/2,999. This result showed that the effect of excavation on the structure is significantly slight. The measurement value on the subsurface horizontal displacement was (-) 29.53mm to the excavation side at the depth of 6.5m in I-20 closed to city railway' sramen structure, while the obtained program analysis value was (-)30.8mm to the excavation side at the depth of 8m. The horizontal displacement increased accordingly to the excavation progress. It was analyzed that the influence range was approximately reached up to 36m, but there was no possibility of structure settlement for the already built city railway.

From this study, it is confirmed that city railway operation is safe from the adjacent excavation. The results of this study can also be utilized in the future for excavating jobs conducted nearby the existing structure in case of design, construction, and maintenance of geotechnical structures, and stability guarantee of the already existing structure, and reference material for accident prevention.