대원토질(주) 오명렬 전무이사
70년대이후 급속한 경제성장과 더불어 도시지역의 인구밀집화에 의한 기존 구조물과 인접시공 및 교통량 증가에 따른 지하철공사, 고속도로 건설, 댐공사와 함께 터널 및 대절토사면의 시공빈도가 잦아지면서 지반보강공법의 필요성이 대두됐다.현재 국내에 소개된 지반보강공법은 수십종에 이르며 그 적용대상도 광범위해 연간 예산액이 수천억원이 소요됨에도 불구하고, 보조공법인 관계로 지반공학 기술자들의 관심이 다소 부족했던 것이 사실이다.
그러나 이러한 보조공법은 적용대상 지반의 특성과 조건을 면밀히 고려하지 않고 단지 설계자나 시공자의 단순한 지식과 경험에만 의존하여 적용할 경우 보강효과를 극대화시키기 어려우며 특히 목표구조물의 시공중 또는 시공후 구조적 불안정을 초래할 수 있다. 따라서 합리적인 지반보강 공법의 적용을 위해서는 대상지반에 대한 정밀한 지반조사가 곧 경제적이고 안전한 구조물을 완성할 수 있는 초석이라 할 수 있다.
여러 구조물에 대한 지반조사중 사면 및 터널조사에 대한 사항을 살펴보면 우선 대절토 사면조사는 대체적으로 시추조사와 표준관입시험 위주로 조사되고 있으며 조사수량 및 규격이 BX size일 경우 암반의 core채취 곤란 등으로 절토사면 설계시 지반 특성에 따른 물성치를 산정하는데 많은 어려움이 있다.
최근에 턴키 및 대안발주 공사의 경우에는 좀 더 정밀한 설계를 위하여 NX size에 공내재하시험, 시추공전담시험, BIPS, 전기비 저항 및 탄성과 탐사 등을 실시해 현실적으로 지반조사에 대한 부분은 선진국 대열에 진입한 것은 틀림이 없는 기정사실이다. 그러나 일반 발주공사의 경우에는 아직까지 70년대의 지반조사 기술로 답보된 상태이며 이러한 제도적 장치를 좀더 보완해 턴키 설계시의 조사 방법을 도용한다면 지금과 같은 잦은 설계변경에 의한 공사비 증액은 다소 감소하리라 판단된다.
터널조사는 일반 절토부 사면조사와는 달리 조사 수량을 많이 하여 정밀조사를 시행하여 터널노선 선정이나 터널굴착공법 선정시 기초자료로 선정하여야 하나 터널노선은 대부분 높은 산악지대나 구조물 하부를 통과하는 경우가 많으므로 많은 수량으로 정밀조사를 수행할려고 하여도 높은 산악지대와 구조물 하부 통과구간이 많아 조사가 용이하지 않는 경우가 대부분이다.
따라서 산악터널은 수백개의 보링을 할 수 없기 때문에 갱구부와 파쇄대구간 및 단층대 구간에서는 좀더 정밀한 조사를 수행하고 그 외의 구간은 터널굴지시 수평보링에 의한 방법과 최근에 개발한 TSP탐사에 의한 방법으로 막장전면의 지질을 파악하는 방법으로 시공시 이뤄져야 한다. 또한 도심지 터널조사는 침하문제와 인접구간의 영향,파쇄대 및 단층대등을 중심으로 하여 정밀조사를 시행하여야 하는데도 불구하고 우리의 현 실정은 일률적으로 같은 항목을 산악터널 조사나 도심지터널 조사시 같은 항목을 똑같이 적용하는 것이 관행으로 수정되어야 할 것으로 판단된다.
사면 및 터널 설계시의 가장 중요한 사항은 현장여건에 맞는 조사항목을 선정 및 시행하여 정밀한 지반물성치를 제공했느냐에 따라서 좋은 작품을 만들 수 있다.
현재 우리나라의 사면안정에 대한 대책은 최근들어 특정지역의 산사태 원인 분석 및 대책에 대한 연구를 시도하고 있는 정도에 불과하다. 또한 사면 붕괴 예측에 의한 사전 보강공사는 거의 이뤄지지 않고 있는 실정이며 사면 붕괴지역의 복구 공사도 철저한 원인 규명을 거치지 않고 재래식 공법에 주로 의존하고 있는 실정이다.
그러나 최근들어 고속도로나 지방도로에서의 사면안정 문제를 한국도로공사 도로연구와 한국건설 기술연구원에서 사면안정처리에 관한 지속적이고 체계적인 연구와 현장기술 지원등을 통해 많은 자료를 축적하고 있다.
사면붕괴 대책으로는 신설 현장에서 사면구배완화 방법이 많이 적용되고 있으나 최근에 와서도 Rock Bolt 및 Rock Anchor 공법, Soil Nail공법, FRP 보강공법, 억지말뚝공법, 숏크리트 공법, 배수처리 공법 등과 같은 보다 적극적인 방법으로 사면을 안정화시키고 있다. 또한 사면유지 관리측면에서 대 절토사면에서는 지중경사계, 지하수위계, 변형율계, 응역계 등을 이용해 계측을 실시하고 있으며 사면유지관리를 위한 데이터 베이스 시스템을 구축하여 장기적으로 프로그램개발 및 전문가 의사 결정 시스템에 대한 연구를 지속적으로 취하고 있다. 터널굴착공사시 안전한 굴착공사 수행의 최대관건은 정밀한 막장 조사에 의한 지보패턴 결정과 지반보강공법 선정에 승패가 좌우된다고 할 수 있다.
터널 보강공법으로는 지반조건과 목적에 따라 다양한 공법들이 있으며 현재 많이 적용하고 있는 보조공법은 강관다단공법, 대구경강관다단 공법(RPUM 공법), 우레탄 공법, 약액주입공법, FRP보강공법 등이 있다. 이러한 보조공법들은 설계시 정밀조사를 시행하여 좀더 안전한 굴착이 공사가 될 수 있도록 이러한 것들이 설계시부터 반드시 반영돼야만 사전에 터널 붕괴를 방지함은 물론 잦은 설계변경으로 인한 공사비 증액 문제에 의한 사회적인 지탄에서 벗어날 수 있을 것이다. 설계시 보조공법이 반영되어 안전한 굴착이 수행된다면 붕괴후 보강시는 10억 이상이 소요된다면 설계시 보조공법을 반영하여 시공한다면 1억원 정도면 충분히 붕괴현상을 방지할 수 있기 때문에 조사비를 설계시 충분히 반영하여 정밀조사를 수행한다면 잦은 설계변경으로 인한 공사비 절감효과외 많은 외적 요인의 효과를 얻을 수 있다.
지반 보강 공법은 역사가 비교적 짧아서 이론적이나 기술적으로 확립된 체계가 없으며 주입 mechanism이 실제 지반주입과 상이하게 나타나므로 관리의 경험이나 공사실적을 참고로 해 계획시공이 이루어지나 이러한 경우 설계와 시공이 일치하지 않는 모순이 발생한다.
저작권자 © 한국건설신문 무단전재 및 재배포 금지