흙막이공사 사고사례(2)

9.2 사고사례(2)

9.2.2 중동 교회 신축공사

1) 현황
경기도 부천시 원미구 중동에 소재한 본 현장은 북측으로 30m 거리에 주공 임대아파트, 동측 25m도로, 남측과 서쪽은 공원이 자리 잡고 있는 곳으로, 부지 주변의 지형은 비교젹 평탄한 상태이다.
2) 시공상황
본 현장의 토류벽 공법은 'H-PILE(엄지말뚝)과 철근으로 보강된 CIP 말뚝에 의한 연속벽체'를 띠장과 경사 버팀보로 지지하며 GL(-)11.70m~GL(-)15.86m까지 굴착공사를 진행하는 것으로 되어 있었다.
3) 붕괴사고
측량 시 실수로 인하여, 부지 동쪽 인도에 위치한 것으로 알려진 오수관이 본 현장의 동남측 부재내 CIP토류벽을 통과하고 있었다. 이에 따라 오수관과 CIP토류벽이 교차하는 지점인 코너부의 띠장과 버팀보가 이탈되었으며, 이후 토류벽의 배면이 1mm 정도 침하한 후 전체 토류벽의 붕괴가 진행되었다.
4) 붕괴원인 추정
본 현장의 토류벽은 굴착과 더불어 배면의 지하수위를 저하하는 개수식 벽체로 설계하였으나, CIP 벽체와 교차한 오수관을 이관하는 공사 중에 발생한 주변 상수도 파열로 인해 토류벽에 별도의 수압이 토류벽 배면에 작용함으로써 예상외의 추가 하중이 발생하였다. 특히 오수관 이관공사와 파열된 상수도관을 보수하는 과정에서 CIP에 가해진 진동이 토류벽 배면 측의 지반에 dynamic stress로 가해져 지반네에 과잉간극수압이 발생, 지반의 전단강도 감소를 초래하였으므로 부실한 벽체가 형성되었고, 파열된 오수관과 상수도관에서 유출된 물이 지하로 스며드는 과정에서 설계와는 다르게 수압으로 작용하였으며 진동으로 인한 CIP 벽체의 수평 균열이 토류벽의 붕괴를 초래하였다고 판단된다.

9.2.3 성남시 분당역사 고층부 신축을 위한 굴착공사

1) 현황
경기도 성남시 분당구에 위치한 본 현장은 신도시 건설에 따라 조성된 부지로 현장 주변에 인접하여 특별히 다른 구조물은 없었다.
2) 시공
굴착공사는 지표면으로부터 약 GL(-)22.00m~GL(-)25.40m 깊이를 연직으로 굴착하는 것으로 토류벽구성은 4개 측면 중 분당선 지하철 설치가 계획된 1개면은 Diaphram Wall, 나머지 3개면은 '엄지말뚝 + 토류판'으로 구성되고 지지구조는 모두 어스앵커로 계획하였다.
3) 붕괴사고
붕괴가 발생한 지점은 총굴착 계획 심도 GL(-)25.40m중 약 1m 정도만 남겨둔 상태로서, 총 10단으로 설계된 어스앵커 중 마지막 10단에 대해 정착장 그라우팅을 완료한 후 양생과정에 있다. 즉, 인장을 통한 앵커 설치는 이루어지지 않은 상태이었음. 본 현장에서는 Inclinometer와 Load cell을 설치하여 주기적으로 계측을 실시하였는데, 사고 전 까지의 계측 결과 토류벽체의 변위와 인장력에 별다른 이상 징후가 나타난 것은 없었다. 그러나, 사전 조사로 확인되지 않은 지반 내의 연약층을 따라 저면부 활동이 발생하였다.
4) 붕괴원인
본 현장 사고 후 정밀 조사 결과, 벽체 배면에 굴착 면을 향하여 경사진 단층점토와 흑연을 함유하는 연약층이 존재하였다. 이 연약층은 사전 지반조사로 확인되지 않은 것인데, 굴착 진행에 따라 이 연약층이 활동면으로 작용하면서, 어스앵커의 억지력이 감소한 것으로 판단된다. 사고 후 안정해석 결과 어스앵커 9단 설치 시 토류벽체는 한계상태에 도달하였으며, 마지막 굴착단계에서는 완전히 파괴상태에 도달한 것으로 보인다. 본 흙막이벽체의 파괴 원인이 된 지반 내 연약지층은 그 분포상태와 특성상 설계를 위한 지반조사 과정을 인지하기가 매우 어려웠던 것으로 판단된다.

9.2.4 반포 신축공사 토류가시설 공사

1) 현황
서울 서초구 반포동에 위치한 본 현장은 동쪽과 서쪽으로 각각 6m와 25m 도로를 경계로 상가건물이, 북측과 남측은 각각 아파트 건물과 백화점이 인접해 있는 곳이다.
2) 시공
본 현장은 공사 기간에 의해 1,2차공사로 나눌 수 있는데, 1차 공사는 지하연속벽에 의한 strut 공법으로 계획되어 지하연속벽까지 완료한 상태에서 공사가 중단된 상태로 방치되어 왔다.
3) 붕괴사고
붕괴 현장의 지하연속벽은 인접한 백화점 지하 벽체에 근접하여 시공이 완료된 상태였다. 2차 공사 중 지하 4층까지 굴토와 골조 공사가 진행되는 동안 실시한 계측 결과에 의하면 우려할 만한 벽체의 변위나 지하수위의 변화, 접합부에서의 누수는 없었다. 그러나, 지하 5층의 굴토 작업이 거의 완료된 상태에서 현장 동편의 아파트단지 내 6m 도로와 인접한 부분의 토사를 제거하는 순간 지하 연속체의 접합 부분에서 틈새가 발견되었으며, 이후 토사를 동반한 지하수가 순간적으로 현장에 유입되면서 배면도로가 함몰되고 이에 따라 인접한 공공매설물이 파손되었다. 특히, 한강 인접 지역이라 지하수의 유출이 상당히 많았다.
4) 붕괴 원인추정
지하연속벽의 벽체는 반드시 중첩되게 시공해야 하나, 시공과정에서 완전히 시공되지 않아 굴착공사가 진행되어 불량 시공된 부근까지 도달되자 배면 측의 지하수의 유출과 함께 토사가 유실되면서 짧은 시간 내에 국부적 붕괴가 발생하였다.