문제3번] 교량공사 중 발생하는 교대의 측방 유동 발생원인 및 방지대책에 대하여 설명하시오[건설안전기술사_기출문제 120회 3교시]
답]
Ⅰ. 개요
1) 교량공사는 토목구조물 중에서도 고난이도 기술이 요구되는 분야로, 특히 교대(abutment)는 상부 구조물과 접속도로를 연결하는 핵심 구조물이다. 교대는 지반과 밀접하게 맞닿아 있어 다양한 지반거동의 영향을 받는다.
2) 측방 유동(lateral flow)은 교량의 안정성 및 장기적인 구조물 성능에 중대한 영향을 미친다.
Ⅱ. 교대의 역할
1) 상부구조의 수직하중과 수평력을 기초에 전달한다.
2) 접속도로의 말단부 지지 및 충격완화 역할을 수행한다.
3) 토압 저항 및 종방향 변위를 억제한다.
III. 측방 유동의 개념
1) 교량 교대 배면 및 주변 성토부가 재하 중 횡방향으로 변위되는 현상을 말한다.
2) 주로 연약지반 위에 성토를 수행하거나, 지하수가 풍부한 지역에서 발생한다.
3) 교대의 이동, 구조물 변형, 균열 및 침하 등의 문제를 유발한다.
VI. 교대 측방 유동의 주요 발생 원인
1. 지반의 연약성 및 전단강도 부족
1) 연약한 점성토층이 존재하는 경우, 상부 성토 하중을 견디지 못하고 측방으로 흐름.
2) 지반의 전단강도가 부족할 경우 파괴면을 따라 횡방향으로 변위가 발생한다.
2. 성토 하중 증가에 따른 측압 발생
1) 교대 배면 성토 시 하중 증가로 인한 수평 측압이 작용한다.
2) 성토고가 클수록 토압 증가로 교대 측방 이동 가능성이 커진다.
3. 불균형한 하중 분포 및 급속 성토
1) 교대 주변 성토 시 양측 하중이 불균형하거나 급속 시공 시 지반의 압밀 시간이 부족하다.
2) 과잉간극수압 증가로 인한 측방에 토류가 발생한다.
4. 지하수위 상승 및 배수 불량
1) 지하수위가 높거나 배수가 원활하지 않으면 간극수압이 증가한다.
2) 지반의 유효응력을 감소시켜 측방 유동을 야기한다.
5. 지형 및 단면 조건의 비대칭성
1) 경사 지형 혹은 교대의 단면 비대칭 구조 시 토압 및 지반 반력이 불균형하다.
2) 구조적 불균형으로 측방 변형을 유도한다.
V. 교대 측방 유동의 방지대책
1. 지반개량공법의 적용
1) 선행 압밀공법
성토 전에 하중을 미리 가해 지반을 압밀시켜 측방 유동를 저감시킴.
2) 프리로드 및 배수공법(페이퍼드레인, 샌드드레인)
간극수압 제거 및 압밀을 촉진한다.
3) 심층 혼합처리공법(CDM)
시멘트계 재료를 혼합하여 지반강도를 증대시킨다.
2. 적정한 성토 계획 수립
1) 단계적 성토 시행 및 양측 균형 성토를 유도한다.
2) 하중 속도 및 크기를 고려한 하중관리 계획을 수립한다.
3. 배수대책의 강화
1) 측방 유동 발생 억제를 위해 적절한 배수층 및 집수정을 설치한다.
2) 성토 구간 및 기초부 주변의 지하수위 관리를 한다.
4. 구조적 저항력 확보
1) 교대의 근입 깊이 증가 및 파일 기초를 적용한다.
2) 측방 유동이 예상되는 지반에서는 말뚝기초(Precast Pile 또는 PHC Pile) 적용을 통한 지지력을 확보한다.
3) 부벽형을 교대로 적용하여 횡토압 저항 능력을 향상시킨다.
5. 변위 및 계측관리 시스템 구축
1) 공사 중 계측기(변형률 게이지, 경사계 등)를 활용한 실시간 변위 모니터링을 실시한다.
2) 기준치 초과 시 비상 대책 시행 계획을 마련한다.
VI. 결론
1) 교대의 측방 유동은 단순한 구조적 결함을 넘어 전체 교량의 수명과 안전성에 영향을 미치는 중대한 문제이다. 이는 주로 연약지반 조건, 급속 성토, 불충분한 배수 및 구조적 설계 미비에서 발생하며, 이에 대한 종합적인 방지대책이 필수적이다.
2) 지반조사 결과에 기반한 맞춤형 지반개량, 하중 분산계획, 배수관리, 구조물 설계 최적화, 계측관리 등의 예방적 안전대책이 중요하다.향후 교량공사 시에는 사전조사와 공정 중 관리가 유기적으로 이루어질 수 있도록 하여 교대의 측방 유동을 사전에 방지하고, 공사의 안정성과 지속 가능성을 확보해야 할 것이다.
2025.04.14 - [건설안전기술사 서브노트] - [건설안전기술사_기출문제 120회 1교시 2번] 건설업 장년(고령) 근로자 신체적 특징과 이에 따른 재해예방대책