굴착 배수에 따른 주변침하 검토, 수위·유효응력·기초조건의 연결

내부 목표수위와 외부 수위저하를 분리해 확인한다

굴착 배수로 인한 주변침하는 펌프 용량이나 내부 수위만으로 판단하지 않는다. 외부 관측수위의 저하 범위, 압축성 지층의 유효응력 변화와 인접 기초형식을 연결해 검토한다. 내부 목표수위를 만족해도 외부 수위가 예상보다 빠르게 내려가면 배수계획과 침하 예측을 다시 확인해야 한다.

KDS 21 30 00은 지하수위 저하가 예상되거나 발생하면 침투해석 등을 통해 지반침하를 검토하고 대책을 마련하도록 정한다. 굴착 안팎의 수위는 같은 기준고와 시각으로 정리하고, 관측정 심도와 스크린 구간을 표시한다. 서로 다른 대수층의 수위를 한 선으로 연결하면 수두 분포와 영향범위를 잘못 해석할 수 있다.

수위 저하를 유효응력 변화와 압축성 지층에 연결한다

포화지반에서 전응력이 거의 일정하다고 보면 간극수압 감소만큼 유효응력이 증가한다. 정수압 조건의 단순 확인식은 Δu=γwΔh, Δσ′≈γwΔh로 쓸 수 있다. Δh는 검토지점의 수두 저하량(m), γw는 물의 단위중량(kN/m³), Δu와 Δσ′는 각각 간극수압 감소량과 유효응력 증가량(kPa)이다. 다만 이 식은 수위 저하량을 침하량으로 바꾸는 식이 아니다. 피압조건, 비정상 흐름과 지층별 수두차가 있으면 침투해석에서 얻은 간극수압 변화를 사용한다.

KDS 11 50 05는 일차압밀침하 검토에 압축특성, 유효응력 변화, 투수성과 배수경계를 함께 고려하도록 한다. 압밀층이 두꺼우면 층을 나눠 초기 유효응력, 수압 감소와 압축시험 결과를 적용한다. 연결된 투수층과 그 사이의 압축성 지층을 대표 투수계수 하나로 묶지 않는다.

침하 영향층과 인접 기초의 하중 전달범위를 겹쳐 본다

주변침하 검토에서는 지표침하 곡선만 보지 않고 수위가 낮아지는 지층, 압밀 가능층과 인접 기초의 영향깊이를 같은 단면에 표시한다. 직접기초는 기초 저면 아래의 응력 증가 범위와 수위 저하층이 겹치는지 확인한다. 말뚝기초는 말뚝 선단뿐 아니라 주면을 따라 지반이 침하할 때 부마찰력이 생길 가능성도 별도로 살핀다. 기초도면이 없으면 임의 형식으로 단정하지 않고 확인 범위와 보수적인 대체조건을 기록한다.

수위와 침하의 시간차를 확인하고 변경조건을 다시 계산한다

관측수위, 양수량과 침하를 같은 시간축에 놓는다. 수위가 먼저 낮아지고 침하가 늦게 진행되면 압밀의 시간 의존성을 검토한다. 일부 관측정만 급변하면 계기 상태와 지층 연결을 확인한다. 계측값을 맞추려고 투수계수 하나만 조정하지 말고 차수벽 유입, 외곽 수리경계와 우수 유입도 함께 점검한다.

펌프 위치·운전수위, 차수벽 근입, 굴착깊이 또는 공사 중단기간이 바뀌면 기존 침하량을 그대로 쓰지 않는다. 변경 시점의 관측수위를 초기조건으로 삼아 수압 분포와 유효응력 변화를 다시 계산하고, 인접 기초별 총침하와 부등침하를 검토한다. 공통 허용 수위저하량을 임의로 정하지 않고 승인도서, 인접 시설물 관리기준과 계측관리기준에서 정한 값으로 판정한다.