1. 적용기준과 핵심 판정
KDS 21 30 00:2024 1.7.1(1)은 지하수위에 의한 수압을 흙막이 벽체의 설계외력으로 정한다. 1.7.2(3)②의 경험토압에는 배면 수압이 포함되지 않으므로 지하수위가 굴착면 위에 있으면 수압을 별도로 적용한다. 수압조건은 벽체의 차수성, 선단의 불투수층 도달 여부, 굴착측 배수와 지층별 수두를 판정한 뒤 정한다.
KDS에는 공통 잔류수압 계수나 저감률이 없다. 기준 1.7.2(4)④가 쓰는 용어는 ‘감소된 수압’이며, 누수 우려가 있는 차수성 벽체에서 수압 감소를 평가했을 때 적용할 수 있다. 계산서에 잔류수압으로 표기하더라도 감소 원인·산정방법·유지조건을 밝혀야 한다.
2. 입력자료와 수리경계
지반조사 수위는 측정일, 표고 기준, 관측공 심도와 필터구간을 확인한다. 여기에 계절 변동과 수위 상승 가능성, 지층별 투수성, 불투수층 및 피압대수층의 위치, 암반 파쇄대, 벽체 형식·연속성·근입표고를 연결한다. 굴착측 집수정·웰포인트·배수공은 위치, 운전수위, 가동단계와 중단 조건을 입력표에 적는다.
조사수위 이상 상승 가능성이 있으면 1.6(2)에 따라 현장 여건을 반영한 침투해석으로 변경 수위를 구한다. 차수공법은 1.6(4)에 따라 지층과 지하수위를 보고 적용 여부를 검토한다. 외측 수두, 굴착측 배수수두, 벽체와 저투수층의 경계는 같은 표고체계로 모델 단면에 표시한다.
| 조건 | 산정방법 | 기록사항 |
|---|---|---|
| 균질 토사·벽체 선단 미도달 | 유선망으로 위치별 압력수두 산정 | 내·외측 수두와 유선망 경계 |
| 완전 차수·불투수층 도달·무침투 | 수동측 정수압을 제외한 수압 적용 | 완전 차수와 무침투 성립 근거 |
| 누수 우려가 있는 차수성 벽체 | 평가한 감소 수압 적용 가능 | 저감 산정과 배수 유지조건 |
| 비차수성 벽체 | 유선망 또는 수치해석으로 정량 산정 | 벽체 투수조건과 단계별 수두 |
| 피압층·불투수층·암반 | 수리특성을 반영한 별도 수압 | 층별 수두·파쇄대·연결성 |
3. 해석·판정 절차
굴착 전 초기수위를 평형시킨 뒤 굴착, 지보재 설치, 양수 시작과 중단을 실제 공정대로 모사한다. 균질 토사지반에서 벽체가 불투수층에 닿지 않으면 1.7.2(4)③에 따라 유선망으로 각 위치의 압력수두를 구한다. 비차수성 벽체는 같은 항 ⑤에 따라 지반과 벽체 조건을 반영한 유선망 또는 수치해석으로 수압을 정량화한다.
차수벽을 불투수 경계로 둔 모델과 누수·배수가 있는 모델을 혼용하지 않는다. 배수경계는 실제로 물이 빠져나가고 계획 수두를 유지할 위치에만 둔다. 해석에서 얻은 간극수압을 구조해석에 넘길 때는 단계·좌표·표고를 맞추며, 연속체 유효응력 해석에서는 같은 수압을 별도 외력으로 다시 더하지 않았는지 확인한다.
암반은 투수성 크기와 파쇄대 발달을 조사해 수압을 정한다. 피압대수층·불투수층·암반이 있으면 지하수면 기준의 단순 정수압과 다른 수압이 생길 수 있으므로 1.7.2(4)⑥~⑦에 따라 층별 수리특성을 반영한다. 기본 배수조건뿐 아니라 배수 정지·막힘 또는 외측 수위 상승 조건도 비교해 지배 단계를 판정한다.
4. 계산서·도면 기록과 누락 방지
계산서에는 공정별 내·외측 수위, 벽체 수압분포, 압력수두 산정법, 차수벽 선단과 불투수층의 관계, 유입량 및 배수조건을 수록한다. 단면도에는 관측수위와 설계수위를 구분하고 배수시설·피압층·파쇄대를 표시한다. 감소 수압을 채택하면 기본 수압과의 차이, 누수 또는 배수 가정, 기능 상실 시 재검토 조건을 함께 남긴다.
- 경험토압과 수압을 별도 하중으로 구분했는지 확인한다.
- 차수성·선단 근입·불투수층 도달 판단이 모델 경계와 일치하는지 확인한다.
- 잔류수압에 임의 저감률을 적용하지 않고 평가 근거를 기록했는지 확인한다.
- 피압층·암반 파쇄대와 배수 중단 조건을 누락하지 않았는지 확인한다.
- 도면·침투해석·구조해석의 단계별 수위와 표고가 같은지 확인한다.