지하 관로 주변 침하에 관한 관리 포인트 (강성관, 연성관)

키워드 : 관의 변형, 주변 지반 침하, 매설 Standard

1. 문제점
- 예산부족
- 필요성 인식 부족
- 지방자치단체 – 재정난 – BTL (임대형 민자사업)
- 소규모 공사 후 뒷채움 규정 준수 어려움
- 관로 손상 – 수질오염 – 지반침하 – 도로 소성변형 – 평탄성 저하
- 도로 : 단차 발생, 물고임 발생

2. 관거의 설계와 시공
- 수리학적으로 유리한 단면
- 차량 하중 등에 안정성을 확보한 재질
- 시공비/유지관리 (LCC)
- 원형 : 다짐/뒷채움 어려움, 직사각형 : 취약한 코너부분 발생,
- 최소 관경 : 오수 6~8”, 우수/합류 8~10”
- 매설 깊이 (Earth Cover) : 도로 관통 1m 이상, 일반 포장두께 + 0.3m
- 관거 기초 : Sand, 콘크리트 기초, 말뚝 기초, 쇄석 기초, Wood – 부등침하 방지
- 차량 하중 : DB-24, 9.6 ton 후륜 하중, 2:1 법, 충격계수 1.3 고려.
- 해외의 경우 AWWA 고려 (M11, M45)
- 휨모멘트에 따른 Buckling check, deflection check, 관두께 산정 (보통 inner pressure 가 outer pressure 보다 크다.)
- 기초의 받침 형태에 따라서도 달라짐 (고정받침-콘크리트, 자유받침-모래,쇄석 등)
- Warning tape 설치 필요 (if required)
- 관주위 되메우기 (90%, 좌우대칭 편심예방), 관상단 되메우기 (95%)
- 모래 : 물다짐, 나머지 : 램머, 콤팩터. 관로 손상 방지, 장비 진입 방지 및 한꺼번에 많은양 되메움 방지 (집중하중 방지)
- 되메우기 : Max 100mm 이하, #4 25~200%, #200 15% 이하, CBR 10 이상, PI 10 이하

3. 해석 : FEM 해석(Plaxis), 입력 – 탄성계수, 포아송 비, 차량하중, 투수계수, 점착력, 내마각, 단위중량
- 지반 침하량 확인 (부등침하, Proof Rolling 4~5mm)
- 관 변형률 확인 (허용 변형률 5%)
- 쇄석 적용

4. 원인
- 다짐 부족
- Sink Hole (석회질, 공동)
- 누수
- 노후화
- 유지관리 부족

5. 대책
- 탐사를 통한 유지관리 (GPR, CCTV, BIPS, BHTV)

공동관련 탐사

GPR 활용 가능

분류
1. 관찰등급 : 토피 40cm 이상, ACP 30cm 이상, 공동폭 80cm 미만 – 지속관찰, 우기철 이전 복구
2. 우선등급 : 토피 20~30cm, ACP 10~20cm, 공동폭 150cm 이상 – 신속한 조치계획 수립 및 복구
3. 긴급등급 : 토피 20cm 이내, ACP 10cm 이내, 균열/노화 관측 (균열깊이가 50% 이상 진행됨) – 즉시복구 (6시간)

강성관, 연성관 파괴 관련

강성관 : 토사의 무게, 차량의 하중등을 포함한 전체 하중을 관 자체가 내력으로 견디는 형태를 강성관이라고 한다.
         강성관은 변형율을 허용하지 않고, 바로 파괴에 이른다는 이론을 적용.
         콘크리트 재질의 관 + 모래/쇄석/콘크리트 등의 기초조건
         외압, 내압과 철근의 인장력/콘크리트의 압축강도 간의 비교와 강도 감수계수 적용하여 안정성 검토.
         파괴 : 관표면의 균열 및 파쇄 (spalling)
         부(-)의 아칭효과

연성관 : 모든 하중이 지반으로 전달되고, 지반이 하중을 견디면서 분배시킨다.
         5%까지의 변형을 허용하고 허용변형까지 변형되더라도 파괴되지 않는다는 이론 (AWWA M11, M40)
         추가적으로 Buckling 에 대한 안정성도 검토.
         강관, GRE, GRVE, PVC, PE 관.
         모래받침 기초, 필요에 따라서는 concrete + 말뚝기초도 적용.
         주변토압보다 작은 강성을 가짐. 연직응력이 토피 압력보다 작아서 정(+)의 아칭효과
        흙의 수평수동저항에 따라 상부 연직응력과 수평저항응력이 상쇄됨. (관-지반 상호작용)
         마지막에는 하트모양 파괴.

- 다짐관리
- 기초처리