배후지반에 근접터널이 있는 흙막이 벽체의 거동

Abstract

최근 들어 도심지에 대규모·대심도 지하굴착 사례가 증가하는 추세이며, 지하철 터널 및 전력구, 통신관로 등의 유틸리티 터널과 같은 기존터널구조물에 인접하여 지반굴착을 시행하는 일이 빈번해지고 있다. 지반을 굴착 시 지반굴착으로 인한 응력 해방으로 인해 흙막이벽체의 변형이 발생하게 된다. 흙막이 가시설은 도심지 굴착공사 시 필수적으로 적용되는 공법으로, 굴착 면적이 증가하고, 심도가 깊어지는 등 굴착 규모가 대형화되고 있어 설계단계에서부터 신중한 검토가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 모형시험을 통하여 흙막이벽체 배후 지반에 근접터널이 있는 경우 터널의 영향을 고려한 흙막이 벽체의 거동 특성을 파악고자 하였다. 모형시험은 실제 벽체 및 터널을 1/20로 축소한 것으로, 벽체두께, 버팀대 간격, 터널-벽체간 이격거리를 변화하여 총 36가지 변수에 대한 모형시험을 수행하였다. 벽체수평변위, 배면지반의 지표변위, 버팀대 하중, 터널의 내공변위 및 단면력을 측정하여 터널 영향으로 인한 벽체 및 배면지반 거동의 특성 및 벽체 조건, 터널-벽체간 이격거리에 따른 거동특성 변화를 파악하였다. 연구 결과, 흙막이벽체는 터널의 유무에 따라 거동특성이 확연히 달라진다. 흙막이벽체의 수평변위는 벽체 강성이 클수록 버팀대 간격이 좁을수록 수평변위가 감소하였다. 흙막이벽체 배후지반의 지표침하는 터널이 벽체 가까이 있는 경우 지표침하 영향범위가 감소하였으며 터널-벽체의 거리가 멀어짐에 따라 지표침하 영향범위가 증가하였다. 또한 흙막이벽체의 최대지표침하율은 최대수평변위율의 약 1.39배로 나타났다. 버팀대 간격이 증가함에 따라 최대지표침하율은 최대수평변위율의 비선형적으로 증가하였으며, 터널의 이격거리가 0.5D에서 1.0D, 1.5D로 증가함에 따라 8%씩 선형적으로 감소하는 것으로 나타났다.