편절 편성구간, 절성경계부, 확폭구간 시공 시 문제점 및 대책 알아보기

편절 편성구간, 절성경계부, 확폭구간 시공 시 문제점 및 대책

토목 공사에서 편절 편성구간, 절성경계부, 확폭구간 시공은 각각의 현장 조건에 따라 매우 중요한 요소입니다. 특히 이러한 구간들은 각기 다른 특성을 가지고 있어, 시공 시 발생할 수 있는 문제와 이를 해결하기 위한 대책이 필요합니다. 본 블로그에서는 이 세 가지 구간에서 발생할 수 있는 대표적인 문제점과 그에 대한 해결 방안 같이 모색해 보면 좋을 것 같습니다.

1. 편절 편성구간 시공 시 문제점 및 대책

1.1 편절 편성구간의 정의

편절 편성구간은 도로나 철도와 같은 공사 구간에서 절토와 성토가 연속적으로 이루어지는 구간을 의미합니다. 이 구간에서는 지반의 높낮이가 일정하지 않아 절토와 성토가 교차하거나 동시에 이루어지며, 특히 지형적 특성으로 인해 공사 난이도가 높은 편입니다.

1.2 문제점

지반 불균일성: 편절 편성구간은 지반의 고저 차로 인해 지반이 불균일하게 분포되어 있을 가능성이 큽니다. 절토와 성토가 반복되면서 지반이 일관성을 잃어, 예상치 못한 침하나 붕괴 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 배수 문제: 절토와 성토의 경계에서 지하수나 빗물이 고이거나 빠르게 흘러 침수 또는 지반의 약화 현상이 발생할 수 있습니다. 특히, 배수 처리가 미흡하면 절토 부분이 무너질 위험이 있습니다. 안정성 부족: 절토구간에서 흙이나 암반이 제거되면 그 부분의 지반 안정성이 급격히 떨어집니다. 반면, 성토구간에서는 새로운 흙이 쌓이기 때문에 이질적인 재료들이 혼합되면서 안정성에 문제가 생길 수 있습니다.

1.3 대책

지반 조사 및 보강: 편절 편성구간에서는 사전 지반 조사를 통해 지반의 상태를 철저히 분석해야 합니다. 지반의 불균일성을 보완하기 위해, 지질 조건에 맞는 보강 공법을 적용해야 하며, 필요 시 지오그리드(Geogrid)와 같은 재료를 사용하여 지반을 강화할 수 있습니다. 배수 계획 강화: 편절구간의 경계에서는 배수 시스템을 철저히 계획해야 합니다. 배수로와 지하 배수관을 설계하여 물이 쌓이지 않도록 하고, 배수에 따른 지반 침하를 예방해야 합니다. 사면 안정화: 절토구간에서는 사면 안정화를 위한 보강 공법을 적용해야 합니다. 록볼트(Rock Bolt)나 숏크리트(Shotcrete)와 같은 공법을 사용해 절토면이 무너지지 않도록 보강합니다.

2. 절성 경계부 시공 시 문제점 및 대책

2.1 절성 경계부의 정의

절정 경계부는 절토와 성토가 만나는 경계 지점으로, 공사 현장에서 주로 도로, 철도, 터널과 같은 구조물에 사용됩니다. 이 구간에서는 지반의 물리적 특성이 급격히 변화하여 문제 발생 가능성이 높습니다.

2.2 문제점

지반 응력 집중: 절토와 성토가 만나는 경계부에서는 지반의 성질이 달라지기 때문에 하중이 고르게 분산되지 않고 특정 지점에 응력이 집중될 수 있습니다. 이는 균열이나 침하로 이어질 위험이 있습니다. 차별 침하: 경계부에서는 지반이 불균일하게 변하면서 절토 구간과 성토 구간이 각각 다르게 침하할 가능성이 큽니다. 이로 인해 도로 표면이 울퉁불퉁해지거나 균열이 발생할 수 있습니다. 안정성 저하: 절정 경계부는 하중 변화에 민감하여 시간이 지남에 따라 안정성이 떨어질 수 있습니다. 특히 강우나 지하수 흐름에 의해 경계부가 약화될 수 있습니다.

2.3 대책

지반 보강: 절성 경계부에서는 사전 보강이 필수입니다. 경계부의 하중을 분산시키기 위해, 연약지반 처리공법을 적용하거나 지오텍스타일(Geotextile)을 사용해 지반을 안정화합니다. 균일한 침하 유도: 경계부에서 차별 침하를 예방하기 위해, 성토 구간의 재료를 절토구간과 비슷한 성질을 가진 재료로 채워 넣어 침하가 균일하게 발생하도록 설계합니다. 배수 설계: 경계부 주변에 배수 시설을 설치하여 물이 쌓이지 않도록 하고, 배수에 의해 지반이 약화되는 것을 방지해야 합니다. 물이 고이지 않도록 측구나 배수관을 설치하여 물의 흐름을 원활하게 만들어야 합니다.

3. 확폭구간 시공 시 문제점 및 대책

3.1 확폭구간의 정의

확폭구간은 기존 도로나 철도의 폭을 넓히는 구간으로, 도로 확장이나 교통량 증가에 따른 용량 증대를 위해 사용됩니다. 기존 구조물과 새로운 구조물이 만나게 되면서 다양한 문제가 발생할 수 있습니다.

3.2 문제점

기존 구조물과의 이음부 문제: 확폭 시 기존 도로 또는 철도와의 연결 부위에서 문제가 발생할 수 있습니다. 이음부에서 발생하는 차별적인 움직임으로 인해 균열이나 이음부 파손이 발생할 수 있습니다. 침하 문제: 새로운 구조물이 기존 구조물보다 무겁거나 하중을 많이 받는 경우, 새로운 구조물이 더 빠르게 침하할 수 있습니다. 이는 구조물 간의 높이 차이를 유발해 도로의 불균형이 생길 수 있습니다. 안정성 문제: 확폭구간에서는 기존 구조물의 안정성에 영향을 미치지 않도록 설계해야 합니다. 확폭으로 인해 발생하는 하중 변화는 기존 구조물의 내구성을 약화시킬 수 있습니다.

3.3 대책

이음부 설계 강화: 기존 구조물과의 이음부에서 발생할 수 있는 문제를 예방하기 위해, 이음부에 보강철근을 추가하거나 신축이음을 사용하여 움직임을 흡수할 수 있도록 설계합니다. 균일한 기초 설계: 확폭구간에서는 기존 구간과 동일한 기초 공법을 사용하여 지반을 처리해야 합니다. 새로운 구조물의 기초가 기존 기초와 상호작용할 수 있도록 기초를 강화하거나 보강합니다. 배수 처리: 확폭구간에서도 배수 처리가 중요합니다. 특히 확폭 된 부분의 하부에 물이 고이거나 흘러내리지 않도록 배수로를 확장하고 관리해야 합니다.

결론

편절 편성구간, 절성 경계부, 확폭구간은 토목 공사에서 매우 중요한 요소로, 각각의 구간에서 발생할 수 있는 문제점과 이를 해결하기 위한 대책이 필수적입니다. 지반 조사, 배수 계획, 사전 보강 등의 적절한 조치를 통해 안전하고 효율적인 시공이 이루어질 수 있으며, 이를 통해 장기적인 안정성을 확보할 수 있습니다.

 

적용 사례

(1) 고속도로 터널 공사

사례 지역: 국내의 강원도 산악지형이나 남부 지역의 편절이 발달한 터널 구간.

문제점: 절리 방향성이 다양해 굴착 중 사면 붕괴 및 터널 내 침하 현상 발생.

적용 공법: 숏크리트(Shotcrete)와 락볼트 공법: 암반 면을 숏크리트로 보강하고 락볼트를 이용해 지반을 고정. 현장 계측: 변위계, 하중계 등을 설치하여 굴착 중 안정성을 실시간으로 평가. 배수 설비: 암반 내 침투수를 제거하기 위해 지하 배수로 설치.

(2) 철도 노반 공사

사례 지역: 일본 신칸센 공사에서 편절 암반 구간을 관통하는 절토 및 터널 공사.

문제점: 편절의 방향성이 선로 하부로 집중되어 균열 확장으로 인한 침하 위험 존재.

적용 공법: 다단 보강 공법: 절리 밀집 구간에 사전 보강으로 주입 공법(그라우팅)과 네일링을 병행. 강판(Plate)을 추가 설치해 선로 기반의 안정성 확보. 녹화 및 피복 공법: 절토 사면에 녹화 시공과 함께 암반 보호를 위해 시멘트 혼합물을 피복.

(3) 대규모 발전소 부지 공사

사례 지역: 국내 양수발전소 건설 시 편절 암반이 발달한 사면 구간. 문제점: 기초 암반의 강도가 불균일하여 구조물 안정성 확보가 어려움.

적용 공법: 주입 공법: 그라우팅을 통해 절리 및 균열을 충전하여 암반 강도 보강.

사면 안정화 공법: 사면에 앙카와 네일링을 사용하고, 일부 구간은 콘크리트 패널로 보호. 지하수 관리: 집수정을 설치하고 강우 시 침투수 관리를 위해 암거를 배치.