문제] 우기시 옹벽 붕괴 원인 및 배수처리 방법에 대해 설명하시오.
답]
Ⅰ. 개요
① 우기 시 옹벽의 붕괴가 자주 발생하는데 이는 우기 시 옹벽 배면의 배수 물량으로 간극수압이 증가하여 주동 토압이 증가하기 때문이다.
② 옹벽 배면토에 따라 적절한 배수시설을 설치하여 우기 시 간극수압 증가로 인한 주동 토압 증가를 방지해야 한다.
Ⅱ. 옹벽 붕괴 방지 안전성 검토 방법
① 활동에 대한 검토
Fs = 기초 저면에서의 마찰력의 합계 / 수평력의 합계 ≥1.5
② 전도에 대한 검토
Fs = 저항 모멘트 / 활동 모멘트 ≥ 2.0
③ 지지력에 대한 검토
Fs = 지반의 허용 지지력 / 연직력의 합력 ≥ 1.0
Ⅲ. 우기 시 옹벽붕괴 원인
1) 배수시설 미설치
① 옹벽 배면에 배수시설 미설치로 배수불량
② 간극수압이 증가하여 주동 토압이 증가로 옹벽 붕괴
2) 배수시설 유지, 관리 불량
① 우기 시 불량 부분으로 인한 간극수압 증가
② 주동 토압이 증가하여 옹벽이 붕괴
3) 뒤채움 재료 불량
① 투수성이 낮은 뒤채움 흙 사용으로 우기 시 배수불량
② 투수성이 낮은 점토질흙은 전단강도가 적어 주동 토압이 크다.
4) 다짐불량
① 다짐이 불량하면 흙의 저항력이 적어 주동 토압이 크다.
② 우기 시 흙의 단위중량이 쉽게 증가하여 주동 토합이 증가된다.
5) 지하수위 상승에 따른 지지력 부족
① 옹벽 배수가 원활하지 못하면 지하수위 상승
② 기초의 지지력이 부족하여 침하가 증가되어 옹벽 붕괴
6) 사면 활동 파괴 발생
① 지하수위 상승으로 사면 활동력은 증가, 사면 저항력은 감소.
② 사면 안정성이 부족하여 사면 활동 파괴로 옹벽이 붕괴된다.
Ⅳ. 대책
1) 배수시설 설치
① 배수시설 설치로 우기 시 옹벽 배면 유입 우수를 원활히 배수
② 주동 토압 증가를 방지한다.
③ 배수시설의 종류
- 배수공
- 연직배수시설
- 경사배수시설
- 이중배수시설
2) 적절한 뒤채움 재료 선정
① 투수성이 큰 사질 재료 선정
② 입도 분포 양호하고, 전단강도가 큰 재료 선정
③ 세립율이 15% 이하인 자갈, 모래질흙
3) 뒤채움 다짐 철저
① 1회 다짐 폭과 다짐 횟수 준수
② 층따기 시공으로 절성토 경계부에 균열 발생 방지
4) 배수시설 유지관리 철저
- 우기 전 사전 점검 및 정기 점검으로 파손부와 막힌 부분 보수 철저
V. 배수처리 방법
1) 배수공 설치
① 적용 지반 : 배수가 양호한 사질토 배면 지반
② 배수공 : 간격 1.5~4.5m, 크기 15cm 직경
2) 연직 배수시설 설치
① 적용 지반
- 배수가 불량한 사질토 배면 지반
- 세립토 배면 지반
② 배수시설 제원 유공관 설치
3) 경사 배수로 시설
① 적용 지반 : 세립토 배면 지반
② 연직 배수 사설보다 배면 지반 포화 시 작용하는 황토압이 감소한다
4) 이중 배수 시설 설치
① 점토 배면 지반에 적용
② 팽창성 점토 배면 지반에 적용
VI. 옹벽 배면 배수가 필요한 이유
1) 옹벽 배면 주동 토압 증가량 감소
① 배수시설이 없는 경우
② 배수공과 연직 배수시설 설치한 경우
- 우기 시 주동 토압은 건기 시 주동 토압보다 약 35% 증가
③ 경사배수시설 설치한 경우
- 우기 시 주동 토압은 건기 시 주동 토압보다 약 5% 증가
2) 옹벽, 배면 지하수위 상승 방지
3) 옹벽 안정성 확보
① 옹벽 안정성 검토
- 활동, 전도, 지지력
② 우기에 의한 주동 토압을 감소시켜 활동 및 전도에 대한 안전성 확보
③ 옹벽 배면 지하수위 상승에 따른 지지력 감소를 방지하여 안전성 확보
VII. 결론
1) 옹벽 붕괴는 대부분 우기 시 옹벽 배면도의 간극 수압 증가로 발생하므로 옹벽 설계 시 우수에 의한 간극 수압 영향을 고려하여 안전성 검토가 필요하다.
2) 옹벽 배면의 토질에 따라 적절한 배수시설을 설치하고, 정기적으로 배수 기능을 점검하여야 한다.