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시공중 비탈면 붕괴의 원인분석 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.




쐐기파괴 사면의 복원 및 보강

 쐐기형 파괴로 유실된 도로 비탈면, MS Nail + 마대쌓기로 보강과 원형 복원을 동시에 해결한 사례

 ■ 현장 개요

위치: 봉담-송산 고속도로 민자사업
발주처: 민자
연도: 2019년
적용 공법: MS Nail, 마대쌓기 사면복원, 능형망·와이어 표면보호

    ■ 문제 상황

    - 규모: 도로 본선 비탈면에서 쐐기형 파괴가 발생해 사면 일부가 유실됨, 폭35m, 높이 25m
    - 과제: 유실된 사면을 최대한 원래 사면과 유사하게 복원해야 했음. 도로 선형과 경관, 인접 구간과의 연속성이 조건이었음.

      ■ 검토한 대안과 선정 이유

      대안 : ① MS Nail + 마대쌓기 ② 계단식 옹벽 
      ① 선정 이유: 구조물 노출 없이 원 사면과 유사한 형상·식생 복원이 가능함










      노후 격자블록을 존치한 채 보강하는 방법

       장기간 방치된 격자블록 사면에서 블록 하부 세굴과 내부 공동이 확인되어, 기존 블록을 철거하지 않고 MS네일(L=7m, 10m 총 332공)로 보강하고 녹생토로 표면을 마감함.

      ■ 1. 현장 개요

      위치 유형: 경기도 용인시 소재 민간 기업 연구시설 내 비탈면
      규모: MS네일링 L=7.0m 109공, L=10.0m 223공 (총 332공)
      발주처 유형: 민간 대기업 (연구시설)
      시공 연도: 2014년
      기존 표면보호: 콘크리트 격자블록

      ■ 2. 문제 상황

      콘크리트 격자블록 하부에 심한 세굴이 발생해 있었고, 비탈면 내부에도 침식으로 인한 공동과 균열이 진행된 위험한 상태였음. 세굴은 겉에서 조기에 발견하기 어려워 발견 시점에는 이미 상당히 진행된 상황이었음.

      ■ 3. 검토한 대안과 선정 이유

      - 대안 A, 기존 격자블록 철거 후 재시공·보강: 철거와 재시공으로 공사비와 공기가 늘어나는 문제가 있음
      - 대안 B (선정), 격자블록 존치 후 MS네일링 보강: 비탈면 내부와 표면압착을 통해 기존 격자블록의 철거없이 시공하는 방안.

      연구시설 운영 중인 현장이라는 점에서도 철거 규모를 줄이는 방안이 유리했음.

      ■ 4. 시공 방법과 핵심 관리 포인트

      • 적용 공법: MS네일링 보강 후 녹생토 취부
      • 시공 순서: 식생 제거 → 격자블록 존치 상태에서 천공 → 네일 삽입 및 그라우팅 → 표면압착 → 녹생토 취부
      • 핵심 관리 포인트
        • 식생 제거 후 블록 하부 세굴·공동 구간의 재확인과 그라우팅 주입량 관리
        • 공동 구간의 충진 확인 (그라우트 소요량 이상 여부 기록)
        • 격자블록을 관통하는 천공 시 기존 블록 손상 최소화


      <<현황>>
      <표면 보호공으로 사용된 격자블록>

      <격자블록 하부 침식 및 공동>

      <<시공>>





      시공방법을 찾아라!(건물과 인접한 비탈면 보강공사)

      협소 부지·여름방학 공기 제약 현장, 기성 지압판과 소형 천공장비로 UCD 앵커 보강 

      ■ 공사 개요

      위치: 경기도 안양시 소재 중학교
      대상 규모: [연장:13m / 최대 높이: 7m/ 엥커 수량: 40공]
      공법: UCD ANCHOR + 지압판 (기성 격자블록, 주문제작 대형 지압판)
      공사 기간: 2026년 (여름방학 중 시공 완료 조건)

      ■ 현장 여건과 문제점

      - 협소한 공간에서 시공방법을 찾아야한다.
      - 공사 부지에 접근하기 위해서 폭 2.3m의 코너부가 있어 장비 및 자재 반입이 제한된 상황.
      - 비탈면과 학교 건물이 인접(3.5m)해 있어, 천공장비의 운용에 제약이 있음.
      - 학사 일정상 여름방학 중 공사를 마쳐야 하는 상황.

      ■ 자문 및 시공방법 제안

      - 현장 여건과 공기를 고려하여
          - 저렴하지만 양생기간이 필요한 현장 타설 수압판 대신 공기 단축을 위해 기성 수압판 적용
          - 크레인을 사용할 수 없는 상황이라 높이 조절이 가능한 소형 천공장비 적용
          - 일부 구간 비계를 적용

      ■ 시공 상황 및 대응

      - 상부 보강: 앵커 + 기성 수압판(2.4m × 2.4m)을 구매하여 설치
      - 옹벽부 보강: 앵커 + 주문 제작한 대형 지압판(1.5m × 1.0m)을 설치
      - 높이 조절이 가능한 소형 천공장비 사용
      - 코너부: 장비 접근이 어려워 비계를 적용하여 천공 및 설치 완료


      <<협소한 작업공에서의 작업>>





      <<배계작업 천공>>


      <<지압판 설치(상부 십자블록, 옹벽부 지압판)>>









      비계를 이용한 시공방법 (크레인 접근이 어려울 때)

      ■ 공사 개요

      • 위치: 서울특별시 서초구 헌릉로 어린이병원
      • 대상 규모: 연장 약 42.4m, 최대 높이 약 14m, 평균 경사 약 50°
      • 공법: 다철근 네일링 + 표면보호공(녹생토), 비계 작업대 시공
      • 공사 기간: 2026년

      ■ 현장 여건과 문제점

      - 대상 비탈면에는 기존에 격자블록이 시공되어 있었으나, 식생 상태가 불량하여 격자블록 사이사이에서 세굴이 진행되고 있었고 일부 블록은 제 위치에서 탈락한 상태였음. 방치 시 추가 붕괴가 우려되는 상황.

      - 병원 광장 하부는 지하 주차장으로 사용 중이라 대형 크레인을 설치 하기 어려워 비계를 이용한 시공 방법을 제안.

      ■ 공법 선정

      - 기존에 설치된 격자블록을 존치 하면서 내부와 표면을 동시에 보강할 수 있는 MSNail 공법을 적용.

      - 가설 비계 + 소형 천공장비를 이용한 시공 

      << 시공을 위한 벌목 작업 >>




      << 비계 설치 작업 >>




      << 천공 작업 >>



      << 압착 망 작업 >>




      << 녹생토 작업 >>




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