[21년01월] 7. 지하안전영향평가에 대한 소개 – 설계반영사례

In August 2014, a large sink hole occurred near Seokchon Lake in Jamsil, Songpa-gu, Seoul, and similar cases occurred in Incheon City and Yongsan-gu, Seoul. Accordingly, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport decided to build a 3D underground integrated map to prevent sink holes, and formed a special task force team for the government-wide public-private partnership to conduct special inspections for large excavation construction sites. Afterwards, it was decided to establish an integrated underground space safety management system centered on an integrated underground space map, and enacted a special law on the use and management of tentatively named underground spaces, and expanded investment in R&D as a mid to long-term task.

Subsequently, ‘the Special Act on Underground Safety Management’ (hereinafter referred to as the Underground Safety Act) passed the plenary session at the National Assembly in December 2015, and the first related law was enacted in January 2016, and it took effect from January 2018. Currently, the law has been amended three times, and the enforcement decree has been amended in July 2020 and is scheduled to be implemented in December 2020.

This paper introduces the projects subject to the underground safety impact assessment implemented in accordance with the Underground Safety Act, and examples of design reflection based on the evaluation results.

 

 

김형섭 이사대우, 지반부 (hskim6@samaneng.com)

 

 

 

 

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1. 지하안전영향평가 실시 기준

 

지하안전영향평가의 실시 기준은 『지하안전관리에 관한 특별법』 제14조 동법 시행령 제13조에 의거하며, 소규모지하안전영향평가의 실시 기준은 『지하안전관리에 관한 특별법』 제23조 동법 시행령 제23조에 따라 시행한다.

지하안전영향평가 및 소규모지하안전영향평가의 실시 대상은 『지하안전관리에 관한 특별법』 제14조에 따르며, 다음 각호의 어느 하나에 해당하는 사업 중 대통령령으로 정하는 규모 이상의 지하 굴착을 수반하는 사업이다.

 

1. 도시의 개발사업

2. 산업입지 및 산업단지의 조성사업

3. 에너지 개발사업

4. 항만의 건설사업

5. 도로의 건설사업

6. 수자원의 개발사업

7. 철도(도시철도 포함)의 건설사업

8. 공항의 건설사업

9. 하천의 이용 및 개발사업

10. 관광단지의 개발사업

11. 특정지역의 개발사업

12. 체육시설의 설치사업

13. 폐기물 처리시설의 설치사업

14. 국방·군사시설의 설치사업

15. 토석·모래·자갈 등의 채취사업

16. 지하안전에 영향을 미치는 시설로서 대통령령으로 정하는 시설의 설치사업

 

지하안전영향평가 및 소규모지하안전영향평가의 실시 기준은 다음과 같다.

 

 

 

 

Table 1. 지하안전영향평가 및 소규모지하안전영향평가의 실시 기준

 

 

 

1.1 최대굴착깊이 산정

 

지하안전영향평가 및 소규모지하안전영향평가의 적용 대상 기준으로서 굴착깊이가 가장 중요한데, 공사 지역 내 굴착깊이가 다른 경우에는 최대굴착깊이에 따라 적용 대상이 결정된다. 최대굴착깊이 산정 시 집수정, 엘리베이터 피트 및 정화조 등의 굴착부분은 굴착깊이 산정에서 제외된다.

 

 

 

 

 

 

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2. 지하안전영향평가의 주요 내용

 

 

지하안전영향평가서에 수록되어야 하는 주요 내용은 다음과 같다.

 

 

2.1 지반 및 지질현황

 

∙ 기존자료 조사, 현장조사(시추조사, 투수시험, 물리탐사 등) 등 지하안전영향평가를 통해 파악한 지반 및 지질현황 수록

 

 

2.2 지하수 변화에 의한 영향

 

∙ 관측망을 통한 지하수 조사, 광역 지하수 흐름분석 등 지하수 변화에 의한 영향을 분석, 수록

 

 

2.3 지반 안전성

 

∙ 굴착공사에 따른 지반 안전성 영향분석 검토 및 주변 시설물의 안전성 검토결과 수록

 

 

2.4 지하안전 확보방안

 

∙ 계측기 설치계획의 적정성 검토결과, 지반침하 취약구간에 대한 보강 및 차수방안

 

 

2.5 종합결론

 

 

2.6 사후지하안전영향조사 시기

 

∙ 사후지하안전영향조사의 내용 및 시기

 

 

 

 

 

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3. 지하안전영향평가 검토 Check List

 

 

『지하안전영향평가서 표준매뉴얼』(국토교통부, 2020)에 제시된 지하안전영향평가서 검토 check list는 다음과 같다. 지하안전영향평가서를 검토, 승인하는 과정에서 검토기관에서 check하는 항목들이므로, 실시설계 단계에서 반영 가능한 항목들을 사전에 검토, 반영해야 할 것이다.

 

 

3.1 대상사업의 개요

 

∙ 대상사업의 배경, 목적 및 필요성에 대한 기술의 적정성

∙ 사업승인자료를 바탕으로 대상사업의 현황 수록의 적정성

∙ 건축단면도 또는 조감도의 수록 여부

∙ 대상지역의 특성을 고려한 공법 선정 및 공법의 적정성 여부 검토

∙ 굴착계획의 평면, 단면 및 공법 현황 수록 여부

∙ 현황측량도 및 굴착계획평면도를 고려한 최대굴착깊이 산정의 적정성

 

 

3.2 대상지역의 설정

 

∙ 이론식 및 경험적 추정방법, 수치해석에 의한 검토범위 산정

∙ 수치해석방법, 검토범위 산정의 적정성

∙ 시특법 상 1, 2, 3종 시설물 조사 및 점검등급 조사결과 수록 여부

∙ 검토범위 내 시설물 조사 결과(현장사진, 이격거리, 준공연도 등 수록)

∙ 검토범위 내 인접도로 현황조사 결과(현장사진, 침하, 균열여부 등 수록)

∙ 검토범위 내 지하매설물 조사 결과(종류, 위치, 심도 등 수록)

∙ 검토범위 내 굴착현장 조사 결과(이격거리, 굴착공법, 굴착시기 등)

 

 

3.3 지반 및 지질 현황

 

∙ 시추조사(NX 규격) 수량 및 간격의 적정성

 - 기존 건물 위치 시 조사계획 수립 여부

∙ 현장시험의 항목 및 수량(대상사업의 종류, 규모 고려)의 적정성

∙ 지형도 및 항공사진 등을 이용한 산계 및 수계 분석결과의 적정성

∙ 시추조사 결과를 바탕으로 지층별 특성 분석 및 기반암 출현심도 분석

∙ 공내 지하수위 조사(24, 48, 72시간)의 적정성

∙ 물리탐사 위치 및 수량의 적정성

 - 검토구간 내 모든 도로에서 수행했는 지 여부(GPR탐사)

 - 탐사장비의 적정성(GPR탐사의 경우 3D GPR탐사 수행)

∙ 공동발견 시 공동의 위치, 조치방안 등의 수록 여부

∙ 대상지역 인근 지반조사 자료분석을 통하여 대상지역 지반조사 결과와 비교, 분석 수행

∙ 과거 지형이력을 확인하여 대상지역의 하천 또는 수로 등 지형학적 특성 분석 여부

∙ 설계지반정수 산정을 위한 대표 N값 선정 여부

∙ 지층별 문헌조사 결과의 수록 여부

∙ 경험식을 이용한 지반정수 산정 여부

∙ 대상지역 인근 지반정수 사례 분석 여부

∙ 문헌조사, 경험식, 현장시험값 및 설계사례를 비교, 분석하여 종합적, 합리적으로 지반정수를 산정했는 지 여부

 

 

3.4 지하수 변화에 의한 영향 검토

 

∙ 기존 관측망 자료, 인접 하천 홍수위, 인접 바다의 만조위 등을 활용하여 지하수 특성 및 연간 변동량 산정 여부

∙ 연간 변동량 산정 시 인접 국가관측망 1개소, 보조관측망 3개소를 활용하며, 보조관측망의 적용 여부에 대한 판단근거의 수록 여부

∙ 기존 자료를 활용한 하천 수위변동량, 강수량 정보 등의 수록 여부

∙ 현장시험결과를 바탕으로 대상지역의 지하수 분포, 유동 등의 특성 분석결과 수록 여부

∙ 대상지역 최근 50년간 최대강우량이 발생한 시점을 중심으로 30일 이상의 실측강우량을 강우강도로 적용하여 지하수위 상승고 확인 여부

∙ 지하수위 상승고 해석 시 적용된 입력변수의 수록 및 30일 이상의 지하수위 상승경향 분석결과 수록 여부

∙ 관측공에 따른 연간 변동량과 침투해석에 의한 상승고의 비교, 검토를 통한 설계지하수위 산정의 적정성

∙ 광역 지하수 흐름 분석 모델링의 적정성(산계 및 수계를 포함한 영역 설정, 도심지 및 택지조성 등으로 산계, 수계의 경계가 모호하여 적용이 어려운 경우 제외)

∙ 광역 지하수 흐름 분석 시 입력변수 설정의 적정성

∙ 정류해석결과의 모형 보정결과 및 관측공 지하수의 수렴 여부

∙ 굴착단계가 적용된 부정류 해석결과의 적정성(지하수위 저하량, 유출량 등)에 대한 분석결과 수록 여부

∙ 침투해석 평가 위치, 입력 물성치 및 단계별 공사기간 산정근거 수록 여부

∙ 단계별 해석을 통해 지하수위 저하량, 누적수위 변화량 및 유출량 결과 수록 및 분석

∙ 지하수위 변화에 의한 영향분석 결과 수록 여부

 

 

3.5 지반 안전성 검토

 

∙ 수치해석 평가위치, 입력 물성치 및 인접 구조물 하중 적용 근거 수록 여부

∙ 해석영역의 적정성(좌, 우 3H, 하부 2H 이상)

∙ 인접 구조물 및 지하매설물의 모델링 포함 여부

∙ 평가기준 설정의 적정성

∙ 굴착공사에 따른 흙막이 안전성 검토결과 수록 여부

∙ 인접구조물 및 지하매설물 등 안전성 확인결과 수록 여부

∙ 해석결과를 바탕으로 대상사업의 지반안전성 검토결과 수록 여부

∙ 경험식에 의한 인접구조물 안전성 검토결과 수록 여부

∙ 탄소성보해석에 의한 부재력 검토결과, 굴착저면의 안정성 검토결과 수록 여부

∙ 해석결과 요약결과 수록 여부

∙ 굴착저면 안정 확인 결과 수록 여부(풍화암 이상 근입 시 생략)

∙ 3차원 해석조건에 부합 시 3차원 해석 수행 여부

 

 

3.6 지하안전확보방안 수립

 

∙ 계측기 설치항목 및 평면위치의 적정성(설치간격 및 대표단면 설치여부)

∙ 평면 및 단면 위치 수록 여부

∙ 계측빈도 및 계측기 설치시기의 적정성

∙ 계측기별 관리기준 3단계 구분 설정 여부

∙ 관리기준 초과 시 단계별, 주체별(계측업체, 시공업체, 감리업체, 지하개발사업자 등) 대응방안(조치요령) 수립 여부

∙ 지반조건, 지하수 변화에 의한 영향 및 지반안전성 검토결과를 바탕으로 지반침하 취약구간 선정 여부

∙ 지반침하 취약구간의 보강 및 차수방안, 시공 시 주의사항 수록 여부

∙ 착공 전 지하매설물 CCTV 조사계획 수립 여부

∙ 암반층 분포 시 암반굴착에 따른 진동기준 및 시험시공 계획수립 여부

∙ 위험공종 및 시공 시 현장 안전관리방안 수록 여부

 

 

 

 

 

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4. 지하안전영향평가 보완의견 사례

 

 

최근 지하안전영향평가 결과에 대한 협의 과정에서 제시된 보완의견 사례는 다음과 같다(『기술강좌 in MIDAS IT, ‘지하안전영향평가 최신 동향 및 GTS NX 편의기능 소개’』(MIDAS IT Co., Ltd, 2020. 10) 참조).

 

 

4.1 지반 및 지질 현황 관련

 

∙ 국가건설기준(KDS 11 10 10, ‘지반조사’)에 따라 시추조사위치도 상에 시추간격 표시, 시추조사 수량이 부족할 경우 착공 전 추가 시추조사 계획 수립, 시추간격이 기준 이상인 경우 시추조사 위치선정사유 제시.

 

 

4.2 지하수 변화에 의한 영향 관련

 

∙ 광역 지하수 흐름 분석 시 굴착완료기간, 사후지하안전영향평가 공정계획 중 굴착공사 기간을 참고하여 단계별 시공기간을 산정할 것.

∙ 지하수위 상승고 검토 시 지하수위 최대상승시점의 수위상승 그래프 및 결과를 30일 이후 수렴될 때까지 검토하여 수록할 것.

∙ 굴착단계별 지하수위 총 유출량 산정 시 흙막이 벽체 좌, 우, 바닥면을 구분하고 단면별 굴착 폭 및 적용구간을 도면에 표기할 것. 부지형상이 비정형일 경우 검토단면 좌, 우측 폭원을 별도 적용할 것.

∙ 광역 지하수 흐름분석 시 지하수 함양률의 당위성을 문헌정보와 함께 수록하고, 초기 적용 수리전도도는 문헌자료, 현장시험 결과 및 주변 시공사례 등을 통해 산정할 것.

 

 

4.3 지반안전성 관련

 

∙ 흙막이 가시설 부재에 대한 응력검토 결과는 허용응력에 대한 발생응력의 비율(%)로 표기하고, 발생응력이 허용응력의 80% 이상일 경우 보강계획(계측 강화) 제시, 90% 이상일 경우 보강방안 제시할 것.

∙ 모든 단면에서 도로, 건물, 지하차도 등에 대한 침하량, 부등침하량, 각변위 검토결과 수록.

 

 

4.4 기타 사항

 

∙ 해당 지하안전영향평가서를 지하안전정보시스템(www.jis.go.kr)에 등재할 것.

∙ 해당 사업의 지반정보를 국토지반정보포털시스템(www.geoinfo.or.kr)에 등재할 것.

∙ 도면, 구조계산서 및 시험성적서는 해당 책임기술자의 직인을 날인할 것.

 

 

 

 

 

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5. 소규모지하안전영향평가 설계반영사례

 

 

당사에서 수행한 상하수도분야 실시설계 중 진행된 소규모지하안전영향평가 결과를 반영하여 설계내용을 수정한 사례를 다음과 같이 정리하였다.

 

 

Table 2. 사업 개요

 

 

5.1 주요 설계 내용

 

 

∙ 본 사업의 주요 구조물인 생물반응조, 총인처리시설에 대한 흙막이 가시설 설계내용은 다음과 같다.

 

 

Table 3. 흙막이 가시설 설계내용

 

Fig 1. 처리시설 개요도

 

 

 

 

5.2 지하안전영향평가 협의 및 보완의견

 

 

∙ 본 설계에 대한 건설기술심의 완료 후 소규모지하안전영향평가 과정에서 제시된 협의 및 보완의견은 다음과 같다.

 

 

5.2.1 지반안전성 관련

1) 설계지하수위 적용

∙ 지하안전영향평가 시 설계지하수위는 국가관측망, 보조관측망, 시추공내 지하수위, 하천수위, 수치해석 결과 등을 고려하여 가장 보수적인 값을 적용한다(『지하안전관리 업무지침』(국토교통부 고시 제2017-763호) 참조).

 

 

Table 4. 설계지하수위 적용 결과

 

2) 흙막이 가시설 벽체 허용수평변위 기준

∙ 가시설 벽체형식 별 허용수평변위에 대한 명확한 기준이 국가건설기준 등 설계기준에 제시되어 있지 않으나, 『지하안전영향평가서 표준매뉴얼』(국토교통부, 2020)에 제시된 기준을 적용한다.

 

 

Table 5. 흙막이 가시설 벽체형식 별 허용수평변위 기준

 

3) 흙막이 가시설 부재 발생응력 및 허용응력 관련

∙ 가시설 부재에 작용하는 최대휨응력, 전단응력 등 발생응력이 허용응력 대비 80% 이하가 되도록 한다. 허용응력 대비 비율이 80~90%인 경우 계측강화, 부재 수량증가 등 보강대책이 필요하며, 90% 이상인 경우는 협의 반려 대상이므로 주의하여야 한다.

∙ 강널말뚝(Sheet Pile)에 작용하는 최대휨응력 산정 시 단면계수의 80%를 적용함(국가건설기준 KDS 21 30 00 : 2020 참조).

 

4) 인접 구조물에 대한 안정성 검토

∙ 이론적 방법 및 경험적 방법을 통해 인접 건물, 도로, 지하매설물의 최대침하량, 부등침하량 및 각변위 등을 산정, 검토하여야 한다.

∙ 흙막이 가시설 해석 프로그램(Geo X, MIDAS IT)의 경우 Caspe(1966), Clough(1990) 등이 제안한 가시설 벽체 인접 지반의 침하량 산정방법을 내장하고 있으며, 최대침하량 기준 25mm, 허용각변위 기준 1/500을 적용한다.

 

5) 가시설 벽체 배면에 작용하는 하중조건

∙ 가시설 벽체 배면에 건축물이 존재하는 경우 지하층은 매 층당 30kPa, 지상1층 15kPa, 지상 일반층(2층~최상층 하부) 14kPa, 최상층 16kPa을 적용한다.

∙ 교통하중은 표준트럭하중(DB하중), 차로하중(DL하중), 궤도하중 등을 적용하며, 가시설 벽체 배면에 차도가 인접한 경우 안전측으로 12.7kPa(DB-24)을 적용한다.

∙ 보도의 경우 5kPa을 적용한다.

 

5.2.2 지하안전확보방안 수립 관련

1) 계측기 설치수량 증가

∙ 굴착영향범위(2H) 내에 존재하는 모든 구조물에 계측기(건물경사계, 균열계 등)를 설치한다.

∙ 계측계획평면도, 단면도, 전개도를 작성하여 계측기 설치위치를 표시한다.

 

 

 

 

 

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6. 결론

 

 

2018년 1월부터 시행된 지하안전관리에 관한 특별법(이하 지하안전법)에 의거하여 시행되고 있는 지하안전영향평가에 대한 주요 내용을 살펴 보았으며, 당사에서 수행한 실시설계용역에 대한 소규모지하안전영향평가 사례를 소개하였다.

설계용역을 수주할 경우 해당 사업이 지하안전법 상 지하안전영향평가 대상인 지 여부에 대해 우선 검토하여야 하며, 대상인 경우 초기 단계에서 지하안전영향평가 검토 check list를 참조하여, 향후 협의 및 승인과정에서 보완이 예상되는 항목들에 대해 사전에 검토, 반영하므로써 설계기간 증가 및 설계완료 후 불가피한 사업비 증가를 미연에 방지하여야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

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참 고 문 헌

 

1. 국토교통부(2020), “지하안전영향평가서 표준매뉴얼”

2. MIDAS IT Co., Ltd(2020). “지하안전영향평가 최신동향 및 GTS NX 편의기능 소개, 기술강좌 in MIDAS IT”

3. 국토교통부(2020), “KDS 21 30 00 : 2020, 가설흙막이 설계기준”