[토질 및 기초 기술사] 138회 2교시 기출문제 3번

3. 연약지반 위에 축조된 교대의 계측결과를 토대로 한 측방유동 판정방법과 교대구조물이 내·외측으로 이동한 경우 파괴원인 및 보강대책에 대하여 설명하시오.

측방유동이란 연약지반 상부에 교대 배면 성토 하중이 가해질 때, 지반 내부에 전단 파괴가 발생하며 측방으로 밀려나가는 현상으로 교대의 수평 이동과 경사를 유발한다
이론적 예측(측방유동지수 등)만으로는 한계가 있으므로, 시공 중 지중경사계 및 침하계 데이터를 분석하여 조기에 측방유동 발생 여부를 판정해야 한다
교대가 성토부 방향(내측) 또는 하천/경간 방향(외측)으로 이동하는 원인은 지반의 강성 및 기초 형식에 따라 상이하므로 맞춤형 보강 대책이 요구된다

1) 불균형 하중: 배면 성토 하중에 의한 수직응력이 연약층의 지지력을 초과할 때 발생

2) 수평 압력: 성토 하중이 지중 내 수평 변위로 전이되어 기초(말뚝) 및 교체에 직접적인 측방 압력 작용

3) 기초 변형: 측방토압이 말뚝의 휨 강성을 초과할 때 교대의 경사 및 전단 파손 유발

지중경사계 분석
- 수평 변위 속도 관리: 일일 변위 속도(△δ / △t)가 급격히 증가하거나 관리 기준치(예: 1~2mm/day) 초과 시 위험 판정
- 변위 형상 분석: 변위의 최대값이 연약층 두께 내에서 뚜렷하게 나타날 경우 측방유동 지배적으로 판단
침하계와의 상관관계
- Tochetti 법: 수평 변위(δ)와 수직 침하(S)의 비(δ/S)를 분석하여 0.5 이상일 경우 측방유동 위험군으로 분류
Tominaga & Hashimoto의 판정 기준
- 성토 높이(H)와 지반의 강도(c, Φ)를 이용한 유동 지수(I)를 산정하고, 실제 계측치와 비교하여 안정성 재평가

구분	내측(성토부 방향) 이동/회전	외측(경간/하천 방향) 이동/회전
파괴원인	① 교대 배면의 과도한 압밀 침하 ② 지반 침하로 인한 말뚝의 부부마찰력(Ns) 발생 ③ 교대 상부보다 하부 지반이 더 크게 침하하여 배면으로 전도	① 성토 하중에 의한 측방압력 지배 ② 지반 전단 파괴에 따른 측방유동(L.F.) 발생 ③ 기초 말뚝의 휨 강성 부족 및 수평 지지력 상실
보강대책 (지반)	① Preloading / Surcharging: 압밀 조기 종료 ② Vertical Drain (PBD): 간극수압 신속 소산 ③ 심층혼합처리(DCM): 기초 하부 지반 강성 증대	① 경량성토(EPS, 경량기포): 배면 하중 경감 ② 압성토: 측방 변위 억제 ③ 치환 공법: 연약토 제거 및 양질토 교체
보강대책 (구조물)	① 강성 증대: 기초 말뚝 추가 시공 ② 뒷채움재 교체: 침하가 적은 재료로 교체	① 강관말뚝 보강: 측방 저항력 강화 ② Earth Anchor: 교체를 배면 지반에 고정

1) 단계 성토 및 방치 기간 준수: 간극수압의 소산 속도를 고려한 성토 속도 조절로 측방유동 발생 가능성을 선제적으로 차단

2) 기초 형식의 적정성 검토: 측방유동 예상 시 마찰말뚝보다는 선단지지 말뚝을 채택하고, 말뚝 본체의 휨 강성(EI)을 충분히 확보

3) 교량 받침 및 신축이음 관리: 교대의 미세 이동에도 상부 구조물에 과응력 전달 가능하므로, 이동 수용량 큰 받침 설계 변경 검토

- 연약지반 위 교대는 단순한 지지력의 문제를 넘어 시간-하중-변위가 복합적으로 작용하는 동적인 시스템이다. 기술사는 다음과 같은 관리를 수행해야 한다.

첫째, 설계 시 측방유동지수(LI)가 1.2 이상일 경우 반드시 대책 공법을 수립할 것
둘째, 시공 중 측방유동 판정 기준을 현장에 적용하여 데이터 기반의 의사결정을 내릴 것
셋째, 교대의 이동 방향에 따라 원인이 판이하므로, 현상을 정확히 진단하여 하중 경감(외측 이동 시) 또는 침하 억제(내측 이동 시) 중 최적의 솔루션을 선택해야 한다