[공학저널 전찬민 기자] 지하굴착설계는 굴착으로 인해 발생될 수 있는 위험요소를 관련 자료 분석과 각종 기술검토를 통해 사전에 예측하고 분석해 대상 구조물의 안전성 확보와 효율적이고 합리적인 공사 진행·시공관리가 가능하도록 초기에 정확한 방법과 방향을 정의하는 규정인 동시에 이정표 역할을 한다.
즉, 완성된 성과물을 구축하는 과정에서 발생될 수 있는 예상 문제를 예측해 안전한 공사가 진행될 수 있도록 방법을 규정하고 제시하며, 각 공종의 시공단계에서 고려돼야 하는 기준을 명시하는 일종의 법전과 같은 서류라고도 볼 수 있다.
이에 따라 지하굴착설계 관련도서는 시공과정에서 발주처, 시공사, 감리사, 행정기관의 권한과 책임을 판단하는 기준서의 역할을 할 수 있도록 작성돼야 한다. 또한, 안전성은 물론 시공성과 경제성을 가능한 범위 내에서 충족시킬 수 있어야 하기 때문에 그 중요성은 매우 크다고 볼 수 있다.
지하굴착설계와 관련된 모든 사항은 어느 하나 중요하지 않은 것은 없지만 특히, 지하에 구축하고자 하는 목적물을 안전성과 시공성, 경제성 측면에 있어 어느 한쪽이 너무 강조되지 않고 균형을 유지하면서 최대한 효과적으로 만족시킬 수 있는 적정한 흙막이 구조체를 선정하는 것이 중요하다. 이러한 적정한 흙막이 구조체의 선정은 관계기술자의 기술 수준은 물론 다양한 경험과 노하우가 요구되는 사항이다.
일반적으로 지하굴착을 위해 선정된 흙막이 구조체는 크게 흙막이 벽체 방식, 흙막이 벽체 지지 방식, 흙막이 벽체 배면 지하수 유출을 억제하는 차수 방식, 굴착 시 발생되는 배면지반 거동을 억제하기 위한 지반보강 방식, 배면지반 거동으로 인해 발생될 수 있는 인접 구조물 변형에 대한 보강 방식 등 이 다섯 가지로 구분해 결정돼야 한다. 각각의 항목에 대해서는 안정성이 확보될 수 있도록 설계도서에 명시돼야 할 필요가 있다.
이를 위해서는 대상 지하구조물의 형태와 굴착깊이, 규모를 파악하고, 현장에 대한 답사를 통해 지형과 주변 구조물과의 간섭 여부를 포함한 근접시공 여건 파악, 지반조사와 현황 측량결과와 같은 설계 기초자료의 면밀한 분석과 결정이 가장 중요하다.
하지만 초기단계에서 제공된 자료와 현장 답사를 통해 얻은 한정된 정보를 활용, 작성된 설계는 공사를 진행하는 과정에서 발생되는 사항을 모두 반영하는 데는 한계가 있다. 따라서 관련 설계자는 오랜 기간 축적된 다양한 경험과 노하우를 통해 시공단계에서 발생될 수 있는 설계내용의 변화요인에 대한 효과적인 대응방법을 시공관계자와 공유함으로써 지하굴착공사가 안전하고 효율적으로 진행될 수 있도록 할 필요가 있다.
한편, 지하굴착공사에서 발생되는 다양한 문제와 변수에 대응하기 위해서는 설계단계에서부터 목적물 규모와 지반 특성을 포함해 굴착대상지반의 형성이력 확인은 물론 공사 과정에서 사용될 것으로 예상되는 시공 장비, 시공 순서 등 모든 사항을 종합적으로 고려할 필요가 있다. 최근 지하굴착공사 중 발생한 안전사고에서도 나타난 바와 같이 흙막이 벽체 형성을 위한 대형 천공장비의 전도, 지하수 유입으로 인한 흙막이 벽체 붕괴 현상 등은 대상지반과 시공조건에 대한 불충분한 이해에 따른 영향도 일정부분 있다고 전문가들은 지적하고 있다.
이에 ㈜에스텍컨설팅그룹은 창립초기부터 이러한 공사에 따른 실제적 문제를 인지하고 선제적으로 대응할 수 있도록 현장 방문을 통한 공사 여건을 파악하고 대상지반의 형성이력 분석과 공사 시 사용 장비의 시공성 고려, 시공관계자와 지속적인 현장 컨설팅 업무를 통해 경험과 노하우를 공유하고 있다. 이를 통해 안전성 향상은 물론 시공성과 경제성 측면에서도 도움이 될 수 있도록 전사적(Enterprise-Wide)으로 협력해오고 있다.
특히, 시공성에 대한 기술 자문과 결정은 에스텍컨설팅그룹과 협약돼 있는 기술협력사 운용과 기업 내 분야별(흙막이 공사 부문, 역타공사 부문, 구조물 말뚝기초 부문, 암반굴착과 절취면 안정성 평가 부문) 전문가 그룹 자문단 활용 등 차별화된 시스템을 통해 수행하고 있다.
또한, 사내 자문단은 관계 기업과 토목관련 전 공 학생을 대상으로 한 강의활동뿐만 아니라 정기적으로 직원들을 대상으로 기술교육을 진행하고 있다. 이를 통해 설계와 시공과정에서 발생될 수 있는 문제에 대한 예측과 대응 방법을 공유, 후학 양성과 동시에 지속적인 발전을 꾀하고 있다.
이러한 노력으로 에스텍컨설팅그룹은 설립이후 현재까지 약 2000건 이상의 지하굴착 흙막이설계업무는 물론 김해국제공항 연약지반처리설계, 마포석유비축기지 재생사업 비탈면 보강설계, 무주태권도공원 토목부분 턴키설계·실시설계, 제주신화역사 기초설계, 안전진단 등 지반과 관련된 다양한 설계업무를 성공적으로 수행해 왔다. 또한, 주요사업과 연계된 흙막이 벽체(내진 보강 등), 시스템 개발, 신재생에너지(지열) 연구, 신소재(고강도 강관) 연구, 각종 관련 학회 활동, 국내 대학과의 산학연계 등 지반분야 기술동향과 최신 공법에도 꾸준한 관심을 가지면서 공유할 수 있도록 노력을 기울이고 있다.
에스텍컨설팅그룹 정경식 대표이사(사진)는 “지속적이고 전사적인 현장컨설팅업무와 내·외부 기술공유는 변화하는 지하굴착공사와 관련한 설계와 시공관리 기준을 정확하게 인지시킬 수 있다”며 “이와 동시에 설계단계에서 시공 시 발생될 수 있는 위해요인을 사전에 도출해 적절한 대응 방안을 설계도서에 수록할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “또한, 설계자의 의도를 알 수 있도록 표현하는 주기(Note)를 명시하는 등 완성도 높은 설계를 도출할 수 있다”며 “이를 통해 설계변경을 최소화 하고 현장에서 발생할 수 있는 다양한 변수에 선제적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
이에 에스텍컨설팅그룹은 여러 현장에서 발생되는 구조적인 문제나 시공성 향상을 위한 기술지원이나 부분적인 설계변경에 대한 자료를 정리해 직원들이 활용할 수 있도록 환류(feed back)하고 있다. 이를 통해 흙막이 설계와 시공관리에 대한 직원들의 전문가로의 성장과 축적된 자료가 정리된 기술자료집을 사내·외부와 공유하고, 지하굴착 설계와 시공 컨설팅 전문기업으로 정신해 나갈 계획이다.
