5. 토공사·굴착·흙막이

[해설]

히빙(heaving)은 연약 점토 지반에서 흙막이 배면 흙의 무게가 굴착 바닥의 지지력보다 커서 바닥이 부풀어 오르는 현상이다.

대책은 벽체를 깊이 박아 버티게 하거나, 배면과 저면의 하중 차이를 줄이는 쪽으로 세운다.

• 흙막이벽을 깊게 설치하면 근입부가 길어져 바닥 흙이 밀려 올라오는 것을 막는다.
• 전면 굴착 부분을 남겨두면 그 흙이 무게추 역할을 해 저면을 눌러 준다.
• 굴착 예정 부분 일부를 미리 파서 기초 콘크리트를 치면 저면이 단단하게 구속된다.
• 굴착 주변에 웰 포인트(well point)를 박아 지하수위를 낮추면 지반이 강해지고 수압이 줄어든다.
• 굴착 저면에 토사 등을 채워 인공 중력을 늘리면 배면 하중과 균형을 맞출 수 있다.

혼동 주의: 사질토 지반에서 물과 모래가 솟구치는 현상은 보일링이며, 히빙은 점토 지반의 현상이다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 2는 발파작업 관리감독자의 업무를 점화 전 대피부터 발파 후 점검까지 순서대로 정한다.

• 점화 전에는 점화작업에 참여하지 않는 인원에게 대피를 지시한다.
• 점화하는 근로자에게는 대피 장소와 그곳까지 가는 경로를 미리 알려 준다.
• 점화 전에 위험구역 안에 남은 근로자가 없는지 대피 여부를 확인한다.
• 여러 발을 터뜨릴 때 혼선이 없도록 점화순서와 방법을 지시한다.
• 점화신호와 대피신호를 직접 해서 모두가 같은 시점에 움직이게 한다.
• 발파 후에는 미발파 장약(터지지 않고 남은 화약), 용수 유무, 암석·토사 낙하 여부를 점검한다.

외우는 요령: 대피 지시 → 대피 장소 → 위험구역 확인 → 점화순서 → 신호 → 미발파 점검의 시간 순서로 기억한다.

[해설]

동상은 흙 속 수분이 얼면서 아이스렌즈가 자라 지표가 솟아오르는 현상이다. 대책은 냉기를 막고, 물 공급을 끊고, 얼기 쉬운 흙을 바꾸는 방향으로 세운다.

• 단열 재료를 삽입해 냉기가 지중으로 전달되는 것을 줄인다.
• 지하수위를 낮춰 동결 부분으로 올라오는 물을 줄인다.
• 모관수 상승 방지층을 설치해 모세관 현상으로 물이 빨려 올라오는 것을 끊는다.
• 지표 흙을 화학약품으로 처리해 어는점을 낮추거나 동결에 덜 민감하게 만든다.
• 동결심도 아래에 배수층을 설치해 얼 수 있는 깊이에 물이 머물지 못하게 한다.

외우는 요령: 동상이 생기려면 0℃ 이하 온도·물 공급·동상성 흙(실트질) 세 조건이 모두 있어야 하므로, 대책도 이 셋을 하나씩 끊는 것이다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙의 굴착면 붕괴 위험방지 조항은 비에 대비해 측구 설치나 비닐 덮기로 빗물 침투를 막도록 한다.

측구는 굴착면 위·옆에 파는 배수 도랑으로, 빗물이 경사면으로 흘러들기 전에 다른 곳으로 빼낸다. 굴착경사면에 비닐을 덮으면 빗물이 흙 속으로 스며들지 않아 흙의 강도가 떨어지는 것을 막는다.

[해설]

정답은 프리 로딩(pre-loading) 공법으로, 구조물을 짓기 전에 미리 흙을 쌓아 연약지반을 먼저 가라앉혀 두는 재하 공법이다.

하중을 받은 점토 속 물이 빠지면서 흙이 서서히 압축되는 현상을 압밀이라 한다. 구조물 축조장소에 미리 성토해 압밀 침하를 끝내면 흙이 다져져 전단강도가 커지고, 그 뒤 성토를 걷어 내고 구조물을 짓는다.

혼동 주의: 압밀을 빠르게 하려고 모래기둥을 박는 것은 샌드 드레인 공법이고, 프리 로딩은 하중만으로 미리 침하시키는 공법이다.

[해설]

보일링은 사질토 지반에서 흙막이 안팎의 수위차 때문에 물과 모래가 굴착저면으로 솟구치는 현상이다. 그래서 대책은 물이 흐르는 경로를 길게 하고 수위차를 줄이는 쪽으로 정해진다.

• 흙막이벽을 깊게 설치하면 물이 돌아 들어오는 경로가 길어져 상향 침투압이 줄어든다.
• 흙막이벽의 차수성을 키우면 벽을 통해 새어드는 물이 줄어든다.
• 그라우팅은 배면 지반에 약액이나 시멘트를 주입해 흙의 틈을 메워 물이 통하지 않게 하는 것이다.
• 배면 지하수위를 낮추면 안팎의 수위차가 직접 줄어든다.
• 굴착토를 즉시 원상태로 매립하면 저면에 흙 무게가 다시 실려 솟구침을 누른다.

혼동 주의: 연약 점토 지반에서 흙 무게 차이로 바닥이 부푸는 것은 히빙이다.

[해설]

암질변화 구간에서는 암반 상태를 수치로 판정해 굴착·지보 방법을 정한다. 판별법은 코어·분류 기반 2가지와 물성 측정 기반 2가지로 나뉜다.

• R.Q.D(Rock Quality Designation)는 시추 코어 중 10cm 이상인 조각 길이의 합을 전체 길이에 대한 비율로 나타낸 값이다.
• R.M.R(Rock Mass Rating)은 강도·RQD·절리 간격과 상태·지하수 등을 점수로 합산한 암반 분류다.
• 탄성파 속도는 암반을 통과하는 파의 속도로, 균열이 적고 단단할수록 빠르다.
• 일축 압축 강도는 암석 시편을 한 방향으로 눌러 깨질 때의 강도다.

외우는 요령: 영문 약어 두 개(RQD·RMR)와 물리량 두 개(탄성파 속도·일축 압축 강도)로 짝지어 외운다.

[해설]

굴착공사 표준안전 작업지침은 깊이 10.5m 이상 굴착할 때 흙막이 붕괴를 미리 알 수 있도록 계측기기를 설치하게 한다.

• 수위계는 배면 지하수위 변화를 측정해 수압 증가나 보일링 징후를 확인한다.
• 경사계는 흙막이벽과 배면 지반이 기울어지는 정도(수평 변위)를 측정한다.
• 하중 및 침하계는 버팀대·앵커에 걸리는 하중과 지반·구조물의 가라앉음을 측정한다.
• 응력계는 흙막이 부재 내부에 생기는 응력을 측정해 허용치 초과 여부를 본다.

외우는 요령: 물(수위) · 기울기(경사) · 무게와 가라앉음(하중·침하) · 부재 힘(응력)의 네 가지로 묶어 기억한다.

[해설]

기초 지반의 전단파괴는 파괴면이 얼마나 넓게 발달하는지에 따라 세 가지로 나뉜다. 지반이 조밀한지, 기초가 얼마나 깊이 묻혔는지가 형태를 좌우한다.

전반전단파괴는 조밀한 사질토·굳은 점토에서 파괴면이 지표까지 이어지며 흙 전체가 파괴되는 형태다. 국부전단파괴는 느슨하거나 중간 정도인 지반에서 파괴면이 지표까지 닿지 못하고 일부에서만 생긴다.

펀칭전단파괴는 기초 폭에 비해 근입깊이가 작을 때, 기초 바로 아래 흙만 압축되면서 기초가 뚫고 들어가듯 가라앉는 형태다.

[해설]

히빙은 연약한 점토지반에서 흙막이 배면 흙의 무게가 굴착저면의 저항보다 커져 바닥이 부풀어 오르는 현상이다.

• 연약한 점토지반은 전단강도가 작아 밀려 들어오는 흙을 버티지 못한다.
• 흙막이 내외부의 흙 중량 차이가 크면 배면 흙이 벽 아래로 돌아 들어와 저면을 밀어 올린다.
• 굴착배면에 장비·자재 같은 상재하중이 실리면 그 무게 차이가 더 커진다.
• 흙막이벽 근입깊이(벽이 굴착저면 아래로 박힌 깊이)가 부족하면 흙이 돌아 들어오는 것을 막지 못한다.

혼동 주의: 사질토에서 수위차로 물과 모래가 솟구치는 것은 보일링이다.

[해설]

근거는 굴착공사 표준안전 작업지침의 토사붕괴 예방 점검사항이다. 붕괴는 갑자기 일어나므로 전조가 될 만한 지형·지반 변화를 미리 확인하게 한다.

• 전 지표면을 답사해 균열·함몰 같은 이상 징후를 찾는다.
• 경사면의 지층 변화부는 지질이 바뀌는 경계라 미끄러지기 쉬우므로 상황을 확인한다.
• 부석은 떨어져 나와 불안정하게 걸쳐 있는 돌로, 상태가 변했는지 확인한다.
• 용수(솟아나는 물)가 생겼는지, 용수량이 변했는지를 보면 지반 약화를 알 수 있다.
• 결빙과 해빙 상황을 확인하는데, 언 흙이 녹으면 강도가 급격히 떨어지기 때문이다.

실무 의미: 이 점검은 작업 전·중·후뿐 아니라 비 온 뒤와 인접 구역 발파 뒤에도 해야 한다.

[해설]

중력식 옹벽은 자기 무게로 토압을 견디는 구조여서 넘어짐·미끄러짐·가라앉음의 세 가지 파괴에 대해 안정을 검토한다.

• 전도는 토압 때문에 옹벽이 앞쪽 끝을 축으로 회전해 넘어가는 파괴다.
• 활동은 옹벽 바닥이 수평 토압에 밀려 앞으로 미끄러지는 파괴다.
• 지반 지지력(침하)은 바닥 지반이 옹벽 하중을 견디지 못해 가라앉거나 기울어지는 파괴다.

통상 안전율은 전도 2.0, 활동 1.5, 지지력 3.0 이상으로 검토한다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙의 굴착면 기울기 기준(별표)이다. 흙이 약하고 점착력이 작을수록 비탈을 완만하게 잡는다.

• 모래는 점착력이 없어 가장 완만한 1:1.8이다.
• 그 밖의 흙은 1:1.2이다.
• 연암 및 풍화암은 1:1.0이다.
• 경암은 단단해 가장 가파른 1:0.5이다.

외우는 요령: 지반이 단단해질수록 수평 수치가 1.8 → 1.2 → 1.0 → 0.5로 작아져 비탈이 가팔라진다.

[해설]

히빙과 보일링은 둘 다 굴착저면이 불안정해지는 현상이지만, 발생하는 지반과 원인이 다르다.

히빙은 점토 지반에서 흙막이 안팎의 흙 중량 차이로 배면 흙이 벽 아래로 돌아 들어와 굴착저면이 부풀어 오르는 현상이다.

보일링은 사질토 지반에서 굴착저면과 흙막이 배면의 수위 차이로 위로 향하는 물의 힘이 생겨 흙과 물이 함께 솟구쳐 오르는 현상이다.

외우는 요령: 점토는 흙 무게로 부풀고, 모래는 물 수위차로 솟구친다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제353조(시계의 유지)로, 터널 내부 시야 확보를 통해 낙반·충돌 등 2차 재해를 막기 위한 조항이다.

①은 시계를 가리는 원인으로 배기가스와 함께 분진을 규정하고, ②는 그 대응 조치로 물뿌리기와 함께 환기를 규정하고 있다.

[해설]

비탈면 보호공법은 표면을 식물로 덮는 식생 계열과 블록·콘크리트로 직접 덮는 구조물 계열로 나뉜다.

• 떼붙임공은 잔디 떼를 비탈면에 붙여 빗물에 의한 표면 침식을 막는다.
• 식생공은 풀과 나무를 심어 뿌리로 표층 흙을 붙잡는다.
• 파종공은 씨앗을 뿌리거나 뿜어 붙여 넓은 비탈면을 녹화한다.
• 블록(돌) 붙임공·쌓기공은 블록이나 돌로 비탈면을 덮거나 쌓아 풍화와 붕괴를 막는다.
• 콘크리트블록 격자공은 비탈면에 바둑판 모양의 블록 틀을 짜고 그 안을 흙이나 식생으로 채운다.
• 뿜어붙이기공은 모르타르·콘크리트를 비탈면에 뿜어 표면을 피복한다(숏크리트).

외우는 요령: 떼붙임·식생·파종은 식물로, 블록·격자·뿜어붙이기는 구조물로 덮는다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제50조(토사등에 의한 위험 방지)에서 지반 붕괴·토석 낙하를 막기 위한 사업주의 조치를 정한다.

• 흙막이 지보공 — 굴착면의 흙이 무너지지 않도록 널말뚝·띠장·버팀대 등으로 받치는 가설 구조물로, 옹벽과 함께 붕괴 방지 설비로 열거된다.
• 지하수 — 빗물과 함께 흙을 물러지게 해 붕괴·낙하를 일으키는 원인이므로 배제 대상이다.

외우는 요령: 한 줄은 "경사·토석 제거·옹벽·흙막이 지보공"(구조로 막기), 다른 한 줄은 "빗물·지하수 배제"(물 빼기)로 나눠 기억한다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 4에 따라 채석작업은 시작하기 전에 작업계획서를 작성하고, 그 안에 다음 항목을 넣어야 한다.

• 발파방법 — 화약 사용량·순서·대피 범위를 정해 비석과 폭발 사고를 막는다.
• 암석의 분할방법 — 큰 암석을 쪼개는 방식을 정해 쪼개는 중 생기는 파편·전도 위험을 줄인다.
• 암석의 가공장소 — 가공 위치를 정해 굴착·운반 작업과 겹치지 않게 한다.
• 굴착면의 높이와 기울기 — 사면 붕괴와 낙석을 막는 핵심 기준이다.

혼동 주의: 같은 별표에는 굴착면 소단의 위치와 넓이, 표토·용수 처리방법도 들어 있으니 빈칸이 바뀌어 나와도 답할 수 있게 함께 외워 둔다.

[해설]

파이핑과 보일링은 모두 흙 속을 흐르는 물의 침투압 때문에 생기는 침투파괴 현상이다.

• 보일링 — 파이핑을 일으키는 선행 현상이다.
• 세굴 — 물이 흐르면서 흙 입자를 깎아 씻어 내는 것으로, 이것이 이어져 지반 속에 관(파이프) 모양의 물길이 생긴다.
• 사질토 — 입자 사이 점착력이 없어 침투수에 쉽게 들뜨는 모래 지반에서 보일링이 생긴다.
• 수위 — 흙막이 배면(바깥)의 수위가 굴착저면보다 높아 그 차이만큼 물이 밑으로 돌아 들어온다.
• 솟구쳐 — 굴착저면의 흙과 물이 끓어오르듯 위로 솟는 모습에서 '보일링(boiling)'이라는 이름이 붙었다.

혼동 주의: 연약한 점성토 지반에서 굴착저면이 부풀어 오르는 현상은 보일링이 아니라 히빙이다.

[해설]

터널 갱내는 밀폐 공간이라 자연환기가 거의 안 되므로, 작업 중 생기는 오염물질이 그대로 쌓인다.

• 탄산가스 — 작업원이 호흡하며 내뱉는 이산화탄소(CO₂)로, 쌓이면 산소농도가 떨어진다.
• 발파 — 화약이 터질 때 나오는 연기와 일산화탄소 등 유독가스다.
• 배기가스 — 디젤기관차·덤프트럭 같은 내연기관 장비가 내뿜는 가스다.
• 분진 — 착암·굴착·적재와 발파 때 날리는 암석 가루다.
• 부패, 발효 — 갱내 유기물이 썩거나 발효하면서 메탄·황화수소 같은 가스가 생긴다.

모든 원인의 대책은 같은데, 기계 환기로 신선한 공기를 공급하고 가스농도를 측정하는 것이다.

[해설]

두 공법은 흙막이벽을 어떻게 지지하느냐로 구분한다. 어스앵커는 벽 뒤 지반에서, 탑다운은 먼저 만든 구조체에서 지지력을 얻는다.

• 어스앵커 공법 — 벽 배면을 천공해 PC강재와 그라우트로 만든 앵커체(deadman, 지반 속에 묻힌 고정체)에 긴장력을 걸어 벽을 뒤에서 잡아당긴다.
• 탑다운 공법 — 지하연속벽을 흙막이로 쓰며 위층부터 아래로 굴착하고, 먼저 시공한 기둥·보·슬래브가 버팀대 역할을 한다.

실무 의미: 어스앵커는 버팀대가 없어 굴착 공간이 넓고, 탑다운은 지상·지하를 동시에 지어 공기가 짧고 도심 근접시공에 유리하다.

[해설]

느슨한 사질토는 충격이나 진동을 주면 입자가 촘촘하게 다시 배열되므로, 개량공법은 다짐으로 밀도와 지지력을 높이는 방식이다.

• 동다짐공법 — 무거운 추를 높은 곳에서 떨어뜨려 지표에서 충격으로 다진다.
• 바이브로플로테이션 공법 — 봉 모양 진동기를 땅속에 넣고 진동과 물을 함께 주면서 다진다.
• 다짐말뚝 공법 — 말뚝을 박아 넣어 그 부피만큼 주변 흙을 밀어 다진다.
• 다짐모래말뚝 공법 — 모래를 진동으로 박아 넣어 다진 모래기둥을 만든다.

혼동 주의: 샌드드레인·페이퍼드레인·프리로딩은 물을 빼서 압밀시키는 점성토 개량공법이다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제377조(잠함 등 내부에서의 작업)는 좁고 깊은 굴착공간의 산소결핍·고립 위험을 막기 위한 조치다.

• 산소 결핍 우려가 있으면 산소의 농도를 측정하는 사람을 지명해 측정하게 한다.
• 근로자가 안전하게 오르내리기 위한 설비를 설치한다.
• 굴착 깊이가 20m를 초과하면 작업장소와 외부를 잇는 통신 설비 등을 설치한다.

혼동 주의: 측정 결과 산소 결핍이 인정되거나 굴착 깊이가 20m를 초과하면 별도로 송기(공기 공급) 설비를 설치해야 하며, 이것은 같은 조의 다른 항이다.

[해설]

히빙은 연약성점토 지반을 굴착할 때 흙막이 바깥쪽 흙의 중량이 안쪽보다 커져, 굴착저면이 부풀어 올라오는 현상이다.

바깥 흙이 흙막이벽 밑을 돌아 안쪽으로 밀려드는 것이 원인이므로, 대책은 미는 힘을 줄이거나 버티는 힘을 키우는 쪽이다.

• 근입심도 확대 — 시트파일을 더 깊이 박아 흙막이벽 밑으로 흙이 돌아드는 길을 길게 한다.
• 웰포인트 공법 병행 — 지하수위를 낮춰 주변 지반을 단단하게 한다.
• 아일랜드 컷 — 가운데를 먼저 파고 가장자리를 나중에 파서 한꺼번에 생기는 하중 차이를 줄인다.
• 상재하중 제거 — 굴착 주변에 쌓인 자재·토사 무게를 덜어 미는 힘을 줄인다.

혼동 주의: 사질토 지반에서 물이 끓어오르듯 솟는 현상은 보일링이다.

[해설]

부마찰력(negative friction)은 말뚝 주변 지반이 말뚝보다 더 크게 침하할 때 지반이 오히려 말뚝을 아래로 끌어내리는 힘으로, 말뚝의 지지력을 감소시킨다.

①압밀이 진행 중인 연약 점토지반, ②지표면 침하로 지하수(위)가 저하되어 유효응력이 커지는 지반, ③사질토(성토층)가 점성토 위에 놓여 하중으로 압밀을 유발하는 경우 모두 주변 지반이 말뚝보다 더 침하하는 조건이므로, 정답은 ①②③이다.

[해설]

비화작용(slaking)은 점성토가 마르며 굳은 뒤 다시 물에 잠기면 입자 사이 결합력이 약해져 부서지는 현상이다.

굳은 흙이 액체로 되돌아가지 않고 결합력 감소로 붕괴한다는 점이 정의의 핵심이다.

혼동 주의: 얼었다 녹으며 생기는 동상·연화현상과는 원인이 다르다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제378조(작업의 금지)는 잠함 등 내부의 생명줄 설비가 고장 나거나 침수 우려가 있으면 굴착작업 자체를 금지한다.

• 송기(送氣)를 위한 설비 — 잠함 내부로 신선한 공기를 불어 넣는 설비로, 산소결핍을 막는다.
• 통신설비 — 깊은 굴착장소와 외부를 잇는 연락 수단이다.
• 고장 — 오르내리기·송기·통신 설비 중 하나라도 고장이면 대피·호흡·연락이 막히므로 작업을 중지한다.
• 물 등 — 내부에 많은 양이 스며들 우려가 있으면 침수·익사 위험 때문에 작업을 중지한다.

외우는 요령: 중지 사유는 "설비 3종 고장"과 "대량 침수 우려" 두 갈래로 기억한다.

[해설]

시트파일 흙막이는 굴착이 깊어질수록 배면의 수압·토압 조건이 바뀌므로, 지하수와 굴착저면 변형을 계속 관리해야 한다.

• 지하수위 — 수시로 측정해 흙막이 안팎의 수위차 변화에 대처한다.
• 히빙 — 연약 점토에서 바깥 흙의 무게로 굴착저면이 부풀어 오르는 현상이다.
• 보일링 — 사질토에서 수위차 때문에 물과 모래가 바닥에서 끓어오르듯 솟는 현상이다.

외우는 요령: 히빙은 점토·흙 무게 때문에, 보일링은 모래·물 때문에 생긴다.

[해설]

연화현상(Frost Boil)은 얼었던 지반이 녹을 때 얼음이 녹은 물이 빠지지 못해 함수비가 급증하고 지지력을 잃는 현상이다. 대책은 물을 빼거나 지반 변형을 붙잡는 방향이다.

• 드레인공법 — 배수재로 지반 속 물을 빠르게 배출한다.
• 지하수 처리 — 지하수위를 낮춰 동결에 공급되는 물을 차단한다.
• 강성 확보 — 구조물이 단단해야 연약해진 지반 위에서도 변형이 적다.
• 배수층을 동결깊이 하부에 설치 — 얼지 않는 깊이에 두어야 융해기에도 배수 기능이 유지된다.
• 지반개량공법·고결안정공법 — 지반 자체를 굳혀 강도를 높인다.
• 시트파일·지중연속벽 — 측면을 구속해 전단변형을 억제한다.

외우는 요령: 앞의 네 가지는 "물 빼기·버티기", 뒤의 두 가지는 "지반 굳히기·가두기"로 묶는다.

[해설]

강 말뚝은 흙 속의 물·전해질과 닿으면 전기화학적 부식이 진행되므로, 대책은 부식 환경을 막거나 부식에 대비해 여유를 두는 방법이다.

• 콘크리트 피복 — 말뚝 표면을 콘크리트로 감싸 흙과 물이 닿지 않게 한다.
• 도장 — 방식 도료를 칠해 표면을 막는다.
• 전기방식 — 전류를 흘리거나 희생양극을 붙여 말뚝을 음극으로 만들어 부식반응을 억제한다.
• 두께 증가 — 부식으로 줄어들 단면을 미리 더 확보해 둔다.

두께 증가는 부식을 막는 방법이 아니라 견디는 방법이라는 점이 다른 세 가지와 다르다.

[해설]

터널 굴착은 산업안전보건기준에 관한 규칙에 따라 착공 전 사전조사를 하고 작업계획서를 작성해야 한다. 지반 상태를 모르고 파면 낙반·출수·가스폭발로 바로 이어지기 때문이다.

• 지형 — 지표의 기복·경사 등 겉모양이다.
• 지질 — 암석·토질의 종류와 성질이다.
• 지층 — 층의 배열·두께·단층 등 지반이 쌓인 상태다.
• 굴착의 방법 — 발파·기계굴착 등 어떤 방식으로 팔지를 정한다.
• 터널지보공·복공의 시공방법과 용수 처리방법 — 굴착면을 받치고 마감하는 방법과 솟는 물을 처리하는 방법이며, 환기·조명시설을 설치할 때의 그 방법도 포함 사항이다.

외우는 요령: 사전조사는 "지형·지질·지층" 세 글자 묶음이고, 작업계획서는 "굴착 → 지보·복공·용수 → 환기·조명" 순서로 기억한다.

[해설]

NATM은 지반 자체를 지보재로 쓰는 공법이라 시공 중 변위를 계측해 안전을 판단하며, 터널공사 표준안전 작업지침에 계측계획 포함사항이 정해져 있다.

• 계측빈도 — 얼마나 자주 측정할지 정한다.
• 계측 소요장비 — 측정에 쓸 계기와 수량을 정한다.
• 계측결과 분석방법 — 측정값을 해석하는 방식을 정한다.
• 계측 전담반 운영계획 — 계측을 책임질 인원·조직을 정한다.
• 변위 허용치 기준 — 이 값을 넘으면 이상으로 보고 보강 조치를 한다.

혼동 주의: 같은 지침에는 측정위치·개소, 이상 변위 시 조치·보강대책도 포함사항으로 나온다.

[해설]

NATM 터널은 주변 지반이 스스로 버티는 힘을 이용하는 공법이라, 굴착 전에 지질·지층 조사로 지반 강도와 물의 영향을 먼저 확인한다.

• 시추(보링) 위치 — 땅속을 뚫어 시료를 얻을 지점으로, 조사 결과가 어느 구간을 대표하는지 정한다.
• 지하수위 — 굴착면으로 물이 얼마나 들어올지(출수·용수)를 판단하는 기준이다.
• 지반의 지지력 — 굴착면과 지보가 하중을 견딜 수 있는지 판단하는 값이다.
• 토층 분포상태 — 흙·암반 층이 어떤 순서와 두께로 놓였는지 보여 주며, 굴착면이 스스로 서 있을지를 가늠하게 한다.
• 투수계수 — 지반 속을 물이 얼마나 잘 통과하는지 나타내는 값으로, 배수·차수 대책을 세우는 데 쓴다.

외우는 요령: 위치·지지력·토층은 굴착면이 버티는 힘(자립성)을, 지하수위·투수계수는 물 문제를 본다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 4는 터널굴착 전에 보링 등으로 지형·지질·지층 상태를 미리 조사하게 한다. 이 사전조사의 목적이 바로 아래 세 위험을 막는 것이다.

• 낙반 — 굴착면의 천장이나 측벽에서 암석·토사가 떨어져 내리는 것.
• 출수 — 굴착 중에 지하수가 갑자기 대량으로 터져 나오는 것.
• 가스폭발 — 지층에서 나온 메탄 같은 인화성 가스가 고여 있다가 폭발하는 것.

외우는 요령: "낙·출·가"로 외운다. 위에서 떨어지고, 물이 터지고, 가스가 터진다.

혼동 주의: 탄산가스·발파가스·분진은 터널 내 공기를 오염시키는 원인이다. 이 문항이 묻는 굴착 위험과는 다르다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제340조(굴착작업 시 위험방지)다. 지반 붕괴나 토석 낙하로 근로자가 위험해질 우려가 있으면 사업주가 미리 조치해야 한다.

• 흙막이 지보공 설치 — 굴착 측면의 흙이 무너지지 않도록 벽체와 버팀대로 받친다.
• 방호망 설치 — 굴러떨어지는 토석이 근로자에게 닿지 않도록 막는다.
• 근로자 출입금지 — 붕괴 위험구역에 사람이 들어가지 못하게 한다.

외우는 요령: 받치고(흙막이), 막고(방호망), 못 들어가게 한다(출입금지).

[해설]

두 현상은 모두 흙막이 굴착저면이 부풀어 오르는 파괴이며, 어느 지반에서 생기는지는 투수성으로 나뉜다.

• 히빙 — 투수성이 낮은 연약점토지반에서 생긴다. 흙막이 바깥쪽 흙의 무게가 저면 지지력을 넘으면 바닥이 밀려 올라온다.
• 보일링 — 투수성이 높은 사질토지반에서 생긴다. 수위차로 생긴 상향 침투압 때문에 모래가 물과 함께 끓듯이 솟는다.

외우는 요령: 점토는 "무게(중량차)", 모래는 "물(수위차)"과 짝지어 기억한다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제347조(붕괴 등의 위험 방지)로, 흙막이 지보공을 설치하면 정기적으로 점검하고 이상을 발견하면 즉시 보강해야 한다.

• 부재의 손상·변형·부식·변위 및 탈락 — 부재 하나하나가 멀쩡한지 확인한다.
• 버팀대의 긴압 정도 — 버팀대가 흙막이 벽을 충분히 조여 밀고 있는지(느슨해지지 않았는지) 본다.
• 부재의 접속부·부착부 및 교차부 상태 — 부재끼리 이어지거나 만나는 곳이 풀리지 않았는지 본다.
• 침하의 정도 — 지보공이나 주변 지반이 내려앉았는지 확인한다.

혼동 주의: 조문 원문에는 부재 항목에 변위도 들어 있으니, 빈칸형이 아니면 손상·변형·부식·변위·탈락 다섯 가지를 모두 쓴다.

[해설]

네 공법 모두 느슨한 사질토 지반에 충격이나 진동 에너지를 가해 입자를 촘촘하게 다시 배열시키고 밀도를 높이는 다짐 계열 개량공법이다.

• 전기충격 공법 — 지반 속에서 고압 방전을 일으키고, 그 충격파로 다진다.
• 폭파다짐 공법 — 땅속에서 화약을 터뜨리고, 그 충격으로 다진다.
• 다짐말뚝 공법 — 말뚝을 박아 넣으면서 주변 흙을 밀어내 다진다.
• 진동다짐 공법 — 진동기를 물과 함께 땅속에 넣어 진동으로 다진다.

외우는 요령: "전폭(적으로) 다진(다)"는 전기충격·폭파다짐·다짐말뚝·진동다짐의 앞 글자다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 11(굴착면의 기울기 기준)이다. 기울기는 높이 1에 대한 수평거리라서 뒤의 수치가 클수록 완만하다.

• 모래 1 : 1.8 — 점착력이 없어 잘 무너지므로 가장 완만하게 판다.
• 연암 및 풍화암 1 : 1.0 — 균열과 풍화가 있는 암반이라 중간 기울기로 판다.
• 경암 1 : 0.5 — 단단한 암반이라 가장 가파르게 팔 수 있다.
• 그 밖의 흙 1 : 1.2 — 모래보다 점착력이 있어 모래보다는 조금 가파르게 판다.

혼동 주의: 습지(1:1~1:1.5)·건지(1:0.5~1:1)로 나누던 개정 전 구분은 더 이상 답으로 쓰지 않는다.

[해설]

보일링은 투수성이 큰 사질지반에서 흙막이 바깥쪽과 굴착저면의 수위 차이로 위로 미는 침투압이 생겨 일어난다.

위로 흐르는 지하수의 침투압이 모래 무게보다 커지면 입자끼리 맞물린 힘이 풀려 모래가 물과 함께 끓어오르듯 솟는다.

혼동 주의: 연약점토지반에서 흙 무게의 차이로 바닥이 부풀어 오르는 것은 히빙이다.

[해설]

굴착공사 전에는 토질조사로 지반이 어떻게 생겼고 무엇으로 이루어졌는지, 물이 어떤 상태인지를 먼저 파악한다. 이 결과를 근거로 굴착면 기울기와 흙막이 공법을 정한다.

• 지형 — 경사, 굴곡처럼 지표면이 생긴 모양이다.
• 지질 — 흙과 암석의 종류, 성질이다.
• 지층 — 층이 쌓인 순서와 두께, 기울어진 방향이다.
• 지하수 — 수위와 흐름으로, 용수(솟는 물)나 식생(지표 식물 분포)으로 답해도 인정된다.

실무 의미: 지하수 상태를 놓치면 보일링·히빙 같은 물에 의한 붕괴를 예측하지 못한다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제366조는 터널 지보공을 설치한 뒤 수시로 점검하게 한다. 이상이 발견되면 즉시 보강하거나 보수해야 한다.

• 부재의 손상·변형·부식·탈락 상태 — 부재 자체가 상했거나 빠진 곳이 없는지 확인한다.
• 부재의 긴압 정도 — 부재가 지반과 옆 부재에 단단히 조여 붙어 하중을 전달하는지 확인한다.
• 부재의 접속부·교차부 상태 — 부재끼리 이어지거나 만나는 곳이 헐거워지지 않았는지 확인한다.
• 침하의 정도 — 지보공 기둥이 내려앉지 않았는지 확인한다.

혼동 주의: 흙막이 지보공의 점검사항도 거의 같다. 다만 흙막이 쪽에는 버팀대의 긴압과 부착부가 들어간다.

[해설]

근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제351조(낙반 등에 의한 위험의 방지)다. 터널 등의 건설작업에서 낙반 위험이 있으면 사업주는 아래 조치를 해야 한다.

• 터널지보공 설치 — 강재 아치 등으로 굴착한 단면을 받쳐 천장과 벽이 무너지지 않게 한다.
• 록볼트 설치 — 암반에 박아 넣는 강봉으로, 느슨해진 바깥쪽 암반을 깊은 곳의 단단한 암반에 묶어 준다.
• 부석 제거 — 부석은 떨어지려고 들뜬 돌덩이로, 미리 떼어 내 낙하를 막는다.

외우는 요령: 받치고(지보공), 묶고(록볼트), 떼어 낸다(부석 제거).

[해설]

터널공사 표준안전 작업지침은 누수로 인한 붕괴를 막기 위해 배수·방수계획서를 쓰게 한다. 계획서는 예상 유입량 산정, 처리 설비, 처리 방식 순서로 짠다.

• 지하수위 및 투수계수에 의한 예상 누수량 산출 — 지층이 물을 얼마나 잘 통과시키는지를 바탕으로, 들어올 물의 양을 먼저 계산한다.
• 배수펌프 소요 대수 및 용량 — 계산한 누수량을 퍼낼 수 있도록 펌프 대수와 용량을 정한다.
• 배수방식의 선정 및 집수구 설치방식 — 물을 처리하는 방식을 고르고, 물을 모을 위치와 방법을 정한다.

다른 답으로 인정되는 항목도 있다. 터널 내부 누수 개소조사·점검 담당자 선임, 누수량 집수유도 계획 또는 방수 계획, 굴착상부지반의 채수대 조사다.

[해설]

NATM 공법에서 록볼트는 굴착 주변 암반에 박는 강봉으로, 암반 자체를 지보 구조체로 쓰게 만드는 핵심 부재다.

• 보강효과 — 암반을 조여 강도를 높여 지반의 파괴를 막는다.
• 봉합효과 — 느슨해진 암반을 안쪽의 단단한 암반에 꿰매듯 고정해 부석·낙반이 떨어지지 않게 한다.
• 내압작용효과 — 록볼트의 인장력이 터널 안쪽에서 벽면을 지반 쪽으로 받쳐 미는 압력(내압)처럼 작용해 주변 암반을 구속한다.
• 전단저항효과 — 절리면을 따라 암반이 미끄러지는 전단파괴에 저항한다.

혼동 주의: 봉합효과는 떨어지는 것을 막고, 전단저항효과는 미끄러지는 것을 막는다.

[해설]

굴착공사 표준안전 작업지침의 토사붕괴 예방조치는 경사면 계획, 재검토, 위험 토석 제거, 사면 보강 순서로 이어진다.

• 적절한 경사면의 기울기 계획 — 지반 조건에 맞는 안전한 기울기로 굴착하도록 계획한다.
• 기울기가 당초 계획과 다르면 즉시 재검토해 계획변경 — 실제 지반은 예상과 다를 수 있기 때문이다.
• 활동할 가능성이 있는 토석 제거 — 미끄러질 수 있는 흙과 돌을 미리 걷어낸다.
• 하단부 압성토 등 보강공법 — 사면 아래쪽에 흙을 쌓아 눌러 줘서 미끄러지려는 힘에 버티게 한다.
• 말뚝 타입으로 지반 강화 — 말뚝을 박아 미끄러지는 면을 붙잡아 준다.

혼동 주의: 압성토는 사면 아래쪽에 흙을 더 쌓는 공법이다. 사면 위쪽의 흙을 걷어내 하중을 줄이는 공법은 배토라서 반대 개념이다.

[해설]

보일링은 흙막이 굴착에서 생기는 대표적인 수리학적 붕괴로, 투수성이 좋은 사질토 지반에서 일어난다.

흙막이 바깥 지하수위가 굴착 바닥보다 높아 수두차이가 생기면 지하수가 흙막이 아래로 돌아 굴착 바닥 쪽으로 위로 흐른다.

이 위로 미는 침투압이 모래 무게보다 커지면 모래가 물과 함께 끓듯이 솟구친다.

혼동 주의: 연약한 점토 지반에서 바닥이 부풀어 오르는 현상은 보일링이 아니라 히빙이다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 별표 4에 따른 굴착작업 사전조사 항목이다. 굴착시기와 작업순서를 정하기 위해 작업장소와 그 주변을 미리 조사한다.

• 형상·지질 및 지층의 상태 — 굴착면 기울기와 공법을 정하는 기초 자료가 된다.
• 균열·함수·용수 및 동결의 유무 또는 상태 — 붕괴로 이어질 수 있는 지반 약화 요인을 확인한다.
• 매설물 등의 유무 또는 상태 — 가스관이나 전선 같은 지하 시설물이 손상되지 않게 한다.
• 지반의 지하수위 상태 — 용수나 보일링처럼 물 때문에 생기는 위험을 미리 예측한다.

외우는 요령: "형·지·지 / 균·함·용·동 / 매설물 / 지하수위" 네 묶음으로 끊어서 외운다.

[해설]

흙막이 배면 침하는 벽체 변형·지하수위 저하·토사 유출 때문에 흙이 빠지거나 다져지면서 생긴다.

• 토류판의 변형 — 토류판이 휘거나 틈이 벌어지면 배면 흙이 굴착 쪽으로 밀려 나와 지반이 내려앉는다.
• 지하수위 저하로 토압변화 — 지하수위가 내려가면 유효응력이 커져 압밀침하가 생기고 토압 분포도 달라진다.
• 세립토사의 유출 — 고운 흙이 물과 함께 벽체 틈이나 배수 경로로 빠져나가 지반 속에 빈 공간이 생긴다.

외우는 요령: 벽이 휘고(토류판), 물이 빠지고(지하수위), 흙이 샌다(세립토사).

[해설]

동상은 흙 속 물이 얼어 아이스렌즈(얼음층)가 자라면서 지반이 부풀어 오르는 현상이다. 동상은 물이 얼마나 공급되는지와 저온이 얼마나 지속되는지에 따라 커진다.

• 흙의 투수성 — 물이 잘 이동하는 흙일수록 동결선까지 물이 계속 공급된다.
• 지하수위 — 지하수위가 얕을수록 얼 물의 공급원이 가깝다.
• 모세관 상승고 — 모세관현상으로 물이 높이 올라올수록 더 깊은 곳의 물까지 동결선으로 끌어올린다.
• 동결온도의 유지 기간 — 0℃ 이하가 오래 지속될수록 아이스렌즈가 두꺼워진다.

외우는 요령: 물 공급 3요소(투수성·지하수위·모세관)와 추위 1요소(동결온도 지속)로 묶는다.

[해설]

흙막이 공법은 벽체를 무엇으로 받치는지(지지방식)와 벽체를 무엇으로 만드는지(구조방식)에 따라 나눈다.

• 자립공법 — 따로 받치는 부재 없이 벽체 자체의 강성과 근입깊이로 버틴다.
• 버팀대공법 — 굴착면 안쪽에 수평 버팀대(스트럿)를 걸어 벽체를 받친다.
• 어스앵커공법 — 배면 지반에 정착한 앵커의 인장력으로 벽체를 붙잡는다.
• H-pile — H형강 말뚝을 박고 그 사이에 토류판을 끼워 벽을 만든다.
• 시트파일 — 강널말뚝을 맞물려 연속으로 박아 물막이 성능까지 갖춘 벽을 만든다.
• 슬러리월 — 안정액으로 굴착 벽면을 유지하며 지중에 철근콘크리트 연속벽(지하연속벽)을 타설한다.

혼동 주의: CIP·슬러리월은 벽체 구조이고, 어스앵커·버팀대는 그 벽을 받치는 지지방식이다.

[해설]

토석붕괴의 외적 원인은 흙이 약해지는 것이 아니라 사면에 걸리는 힘이 커지는 것이다. 형상 변화·하중·물·진동이 핵심이다.

• 사면·법면의 경사 및 기울기 증가 — 경사가 급할수록 미끄러지려는 힘이 커진다.
• 절토 및 성토 높이 증가 — 깎거나 쌓아 사면이 높아지면 활동력이 커진다.
• 공사에 의한 진동 및 반복하중 증가 — 장비 진동이 흙 입자 결합을 흐트러뜨린다.
• 지표수·지하수 침투에 의한 토사 중량 증가 — 물을 머금은 흙은 무거워진다.
• 지진, 차량, 구조물의 하중작용 — 외부 하중이 사면에 추가로 실린다.

혼동 주의: 절리·균열, 점착력 감소, 함수량 증가에 따른 강도 저하 같은 흙 자체의 성질 변화는 내적 원인이다.

[해설]

터널공사 표준안전작업지침은 작업 위험도가 클수록 작업면 조도를 높게 정한다.

• 막장구간 70 lux 이상 — 굴착·발파·버력처리가 이뤄지는 최전선이라 가장 밝아야 한다.
• 터널 중간구간 50 lux 이상 — 운반·통행이 주로 이뤄지는 구간이다.
• 터널 입구·출구, 수직구 구간 30 lux 이상 — 외부와 가까워 기준이 가장 낮다.

외우는 요령: 안쪽(막장)에서 바깥쪽으로 갈수록 70 → 50 → 30 으로 20씩 줄어든다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제376조는 잠함·우물통 내부를 굴착할 때 급격한 침하를 막기 위한 준수사항을 정한다.

굴착방법과 재하량은 미리 작성한 침하관계도(굴착 깊이와 침하량의 관계를 나타낸 도표)에 따라 정한다. 바닥에서 천장 또는 보까지의 높이는 1.8m 이상으로 확보해 급격한 침하 때 작업자가 끼이지 않게 한다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙은 터널 등에서 인화성(가연성) 가스 자동경보장치를 설치하고 당일 작업 시작 전에 점검하도록 한다.

• 계기의 이상 유무 — 가스 농도를 표시하는 측정기가 제대로 지시하는지 본다.
• 검지부의 이상 유무 — 실제로 가스를 감지하는 센서 부분이 정상인지 본다.
• 경보장치의 작동상태 — 위험 농도에 이르면 경보가 실제로 울리는지 본다.

외우는 요령: 가스를 감지(검지부) → 표시(계기) → 알림(경보장치) 하는 흐름의 세 부분을 모두 확인한다.