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연약지반 성토 계측
- 계측의 목적
-
연약지반에서 도로, 제방, 공항, 단지조성 등의 토목구조물 공사시 대단위 매립 또는 성토 작업이 수반되며, 이는 시공 중인 성토구조물과 인접 구조물에까지 피해를 줄 수 있으며, 완공 후에도 장기침하에 따른 문제점이 발생할 수 있다.
따라서 이러한 발생 가능한 불안정성 등을 현장에서 측정된 자료로부터 직접 확인하고 향후 공정을 원활하게 계획하기 위해서는 계측관리가 필수이다.
연약지반 성토시 계측관리의 일반적인 목적은 안정관리 및 압밀 침하관리이며 목적을 간략하게 요약하면 다음과 같다.
- 성토 시공속도 관리
- 성토구조물의 안정성 검토 (활동, 측방유동, 지지력 파괴 등)
- 파괴현상의 예측으로 대책수립을 위한 시간 확보
- 장기 압밀침하량 또는 최종 침하량의 예측
- 예측된 최종 침하량과 현 상태의 침하량을 비교함으로써 압밀도 분석
- 잔류침하량의 예측으로 다음 공정의 시행여부 판단
계측기 종류 및 목적
계측기명 | 계측 목적 | 계측기 배치 |
---|---|---|
지중경사계 |
- 성토사면부의 지중 수평변위량과 변위속도 측정 - 침하량과 비교분석하여 안정관리 - 교대 측방유동의 확인 |
- 전단파괴가 우려되는 고성토 지역의 좌우 - 측방유동이 우려되는 교대의 전후면 또는 좌우 |
지표침하계 |
- 설치 지점의 전침하량 측정 - 안정관리 및 성토속도 조절 - Pre loading 제거시기 판정 |
- 100m간격으로 1~3개소 설치 - Sand Mat 하부에 설치 |
층별침하계 | - 연약점성토의 심도별 압밀 침하량 및 지표침하량과 비교분석 | - 연약층 심도가 깊거나 고성토 구조물에 설치 |
간극수압계 |
- 성토하중에 의한 지반내 과잉간극수압 측정 - 과잉간극수압의 소산정도 및 유효응력 증가 유추 - 압밀효과 확인 |
- 연약층 심도가 깊거나 고성토 구조물에 설치 - 층별침하계와 동일 지점에 설치 |
지하수위계 | - 구조물 또는 성토하중으로 작용하는 토압측정 |
- 옹벽, 성토지반의 구조물 하부 - 뒷채움시, Sand Mat 포설시 |
토압계 | - 구조물 또는 성토하중으로 작용하는 토압측정 |
- 옹벽, 성토지반의 구조물 하부 - 뒷채움시, Sand Mat 포설시 |
흙막이 가시설 계측
- 계측의 목적
- 설계 계획단계에서 예측한 흙막이 가시설의 변형, 응력을 초과하는 과대한 변형 및 응력을 계측 자료를 이용하여 사전에 토류벽 각 부재의 안정성을 확인하며 굴착에 따른 인접지반 및 구조물의 균열, 전도를 측정하며 또한 설계 계획단계에서 정확하게 파악할 수 없었던 요소의 실태를 계측자료를 이용하여 명확하게 하고 이를 기본으로 하여 다음 단계의 굴착시 흙막이 가시설의 거동을 예측할 수 있으며 그 결과를 당초 계획과 비교 검토함으로써 다음 단계 이후의 굴착에 지장이 없는 지를 판단하여 안전하고 합리적인 시공관리를 하는 것이 계측의 목적이다.
- 임박한 위험의 징후를 발견하기 위한 계측
- 시공 중에 위험에 대한 정보를 주는 계측
- 시공법을 개선하기 위한 계측
- 인접구조물 및 주변안전을 위한 계측
- 지역의 특이한 경향을 파악하기 위한 계측
- 이론을 검정하기 위한 계측
- Under pinning에 선행하는 계측
계측기 종류 및 목적
계측기명 | 계측 목적 | 계측기 배치 |
---|---|---|
지중경사계 | - 굴토진행시 인접지반 수평변위량과 위치, 방향 및 크기를 실측하여 토류구조물 각 지점의 응력상태 판단 |
- 굴착심도 이상 - 부동층 까지 |
지하수위계 | - 지하수위 변화를 실측하여 각종 계측자료에 이용, 지하수위의 변화원인 분석 및 관련대책 수립 | - 굴착심도 이상 |
간극수압계 | - 굴착에 따른 과잉간극수압의 변화를 측정 | -연약층 깊이별 |
지표침하계 | -지표면의 변화량 절대치의 변화를 측정, 침하량의 속도판단 등으로 허용치와 비교 및 안정성 예측 | - 동결심도 이상 |
하 중 계 | - Strut, Earth Anchor 등의 축하중 변화상태를 측정하여 이들 부재의 안정상태 파악 및 분석 자료에 이용 | - 각 단계별 굴착시 |
변형률계 | - 토류구조물의 각 부재와 인근 구조물의 각 지점 타설 콘크리트 등의 응력변화를 측정하여 이상변형파악 및 대책수립에 이용 | - 용접, 접착 |
건물기울기계 | - 인근 주요 구조물에 설치하여 구조물의 경사각 및 변형상태를 계측, 분석 자료에 이용 | - 접착, 볼팅 |
균열측정기 | - 주변 구조물, 지반 등에 균열발생시 균열크기와 변화를 정밀측정하여 균열발생 속도 등을 파악 다른 계측결과분석에 자료 제공 | - 균열부 양단 |
진동/소음측정 | - 굴착, 발파 및 장비이동에 따른 진동과 소음을 측정하여 구조물 위험예방과 주민피해 예방에 활용 | - 필요시 측정 |
절, 성토 사면 계측
- 계측의 목적
- 사면의 절취 공정에 따른 계측 및 유지관리 계측을 통하여 사면의 거동을 신속하고 정확하게 측정 및 분석하며 현장의 위험 상황 발생시 관리자에게 즉시 알림으로써 재해 위험 요소를 사전에 방지하는데 목적이 있다.
- 사면 절취 공정 조사
- 사면 절취 공정에 따른 변화추이 조사 및 분석
- 사면의 거동을 실시간 파악하여 신속한 전달
- 안정관리 분석 및 결과 제시
계측기 종류 및 목적
계측기명 | 계측 목적 | 계측기 배치 |
---|---|---|
지중경사계 |
- 사면부의 지중 수평변위량과 변위속도 측정으로 공사 중 또는 공사 후 안정성 판단 -향후 지반거동을 사전에 예측 |
- 사면파괴가 우려되는 사면 - 굴착으로 인한 사면의 수평변위 및 비탈면의 거동을 파악할 수 있는 곳 |
사면변위계 | - 사면의 거동을 파악하여 사면파괴를 예측하며 안정관리 자료로 활용 |
- 사면파괴가 우려되는 사면 - 사면의 표면 거동을 파악할 수 있는 대표적인 단면 |
하 중 계 |
- Earth Anchor의 긴장력 측정 - 사면의 거동과 정착부의 이상 유무 등을 파악 |
- Earth Anchor를 대표할 수 있는 곳 - Earth Anchor의 축력변화가 예상되는 곳 |
지하수위계 | - 지반의 수위변동을 측정하여 설계시 적용된 수위와 비교 검토함으로써 하중 증가요인 및 인접지반에 미치는 영향 상태를 검토 | - 지하수위 변동으로 영향을 받을 수 있는 곳 |
지중변위계 | - 암반의 변위를 측정하여 주변의 느슨해진 영역을 파악하고 Rock Bolt의 적정 길이를 판단 |
- 사면파괴가 우려되는 사면 - Rock Bolt시공 영향 평가할 수 있는 곳 |
WEB 카메라 |
- 현장의 공정상황 파악 - 현장의 접근이 어려운 경우 |
자동화 계측 SYSTEM 구축
- 구측의 목적
- 건설현장의 실시간 계측 자료를 분석프로그램에 적용시켜 공학적인 자료 획득 및 분석, 도화에 이르기까지 현장의 위험 상황에 즉각 대처(위험 징후시 경보기능이 있어 관리자에게 즉시 SMS문자와 E-Mail로 통보)할 수 있으며 인터넷망을 이용하여 전국 어디서나 실시간으로 계측자료의 획득 및 모니터링을 할 수 있는 자동화 SYSTEM의 구축.
- 인트라넷 구축을 통한 구조물의 주요 상태를 실시간 모니터링
- 신속하고 정밀도 높은 데이터의 수집
- 문제발생시 SMS 및 실시간 모니터링으로 대책수립
- 본원 및 현장에서 동시에 지속적 관리 SYSTEM
NATM 터널 계측
- 계측의 목적
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터널의 경제적이고 안정성이 확보된 설계 및 시공을 위해서는 정확한 계측 및 향후 발생 가능한 문제를 예측하기 위한 역해석(feed back analysis) 작업을 통한 정보화 시공이 필연적으로 요구된다.
터널의 정보화 시공이란 시공의 효율성을 위하여 불확실한 지반정보를 사전탐지, 대비함으로써 시공의 안정성과 경제성을 확보하는 것이다. - (1) 안정성의 확인
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- 주변 지반의 거동 파악
- 지보재의 효과 파악
- 반복적인 자동차 주행 구조물로서의 터널 안정성 확인
- 주변 구조물의 영향 파악
- (2) 경제성의 확인
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- 설계, 시공에 계측 결과를 반영하여 경제적인 공사 유도
- 향후 공사 계획시의 기초 자료로 활용
계측기 종류 및 목적
- (1) 일상관리 계측
- 시공대상 전구간에서 시행하며 주로 터널시공의 안정성을 확인하기 위한 일상관리 계측
- (2) 대표단면 계측
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대표적 지반조건이나 초기 굴착구간에서의 소성영역의 분포 및 지보재의 응력 등의 거동을 파악하여
지보부재의 안정성과 설계 타당성 및 미 굴착구간의 시공을 위한 계측
구 분 | 계측 항목 | 계측 목적 |
---|---|---|
일상관리 계측 |
갱내관찰조사 (Face mapping) |
- 막장의 자립성, 암질, 단층파쇄대, 구조 변질대의 성상 파악 - 지보공의 변상 파악 - 설계시 지반구분의 평가 |
내공변위 측정 |
- 변위량, 변위속도, 변위수렴 상태를 파악하여 안정성 확인 - 1차 지보에 대한 설계 및 시공의 타당성 평가 - 2차보공의 실시 시기 등을 판단 |
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천단침하 측정 | - 터널 천정부 지반 및 지보재의 안정성 판단 | |
지표침하 측정 |
- 터널굴착에 따른 지표침하 영향파악 - 주변 구조물의 안전도 분석, 침하방지대책 수립 및 효과파악 |
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R/B 인발시험 | - Rock Bolt의 인발내력, 정착상태 판단 | |
대표단면 계측 | 지중변위 |
- 터널 주변의 이완영역의 범위, 지반 안정도 판단 - Rock Bolt 길이의 타당성 등을 판단 |
Rock Bolt 축력 |
- Rock Bolt에 작용되는 축력을 심도별로 측정 - Rock Bolt의 지보효과, 유효 설계길이 판단 |
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Shotcrete 응력 | - Shotcrete의 배면토압 및 축방향응력 측정 | |
지중수평변위 | - 수평방향의 지반이완영역 및 절리 경사방향 등을 판단 | |
지하수위측정 | - 수평방향의 지반이완영역 및 절리 경사방향 등을 판단 | |
간극수압측정 | - 지중에 작용하는 수압측정(차수 Grouting 주입압력 판단) |
교량 유지관리 자동화 계측
- 계측의 목적
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교량 계측은 장기간에 걸친 교량 구조물의 열화, 손상 및 노후화 등을 객관적이고 연속적인 자료로 정기 진단의 정량적인 평가를 가능하게 하여 진단의 효율성을 증대시킬 수 있다.
또한 접근 불가능하거나 보이지 않는 부위를 포함한 구조물 전체를 계속적으로 중단 없이 감시하여 교량의 안전을 조기에 경보할 수 있다.
- 구조물의 위험 요소를 사전에 발견하고 분석하여 적절한 대책 수립
- 효율적인 유지관리에 의한 경제성 제고
- 구조물의 설계 수명을 늘리고 사용자의 안전성 확보
- 온도 및 기후 변화에 따른 구조물의 노후화을 판단하여 적절한 보수 시기 결정
- 구조물의 주요 상태를 원격지에서 실시간으로 모니터링 관리
계측기 종류 및 목적
계측기명 | 계측 목적 | 계측기 배치 |
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정적변형률계 | - 주요 단면의 응력변화를 측정하여 교통하중 및 기타 하중에 의한 내구성 저하 등 교량의 안전을 검토 | - 지점부 및 중앙부 주형 내부 (대표단면의 응력변화 측정) |
처 짐 계 | - 처짐을 측정하여 상부 구조물의 안정성 평가 | - 주형내 각 지점 (상부구조 각 지점의 처짐 변화 측정) |
온 도 계 | - 온도변화에 의한 응력 변화 보정자료 | - 주형 각 내부에 설치 |
전단변형률계 | - 전단응력을 측정하여 상부 구조물의 안정성 평가 | - 주형 각 표면에 설치 |
경 사 계 | - 외력에 의한 교대, 교각의 기울기 변화를 측정하여 구조물의 안정성 평가 | - 교각, 교대에 설치하여 변위측정 |
가속도계 | - 고유진동수 변화를 측정하여 교량의 건전성 평가 | - 지간 중앙부에 설치하여 공용 중 동적 특성 측정 |
신축이음계 | - 교량의 온도변화 및 차량하중 등에 따른 신축이음부 거동을 측정하여 교량의 이상거동을 판단 | - 교량의 신축이음부 |
풍향풍속계 | - 교량에 작용하는 평면상의 2차원적인 풍속과 풍하중 방향 측정 | - 교량에 작용하는 풍하중을 가장 잘 대표할 수 있는 위치를 선정하여 설치 (교량난간 등) |
콘크리트무응력계 | - 콘크리트의 온도, 크리프, 건조수축 등에 의한 응력 변형률 측정 | - 콘크리트 내부에 설치 |