히빙(Heaving)

히빙의 정의

히빙은 연약한 점토지반을 굴착할 때 굴착 저면이 부풀어 오르는 현상이다.

배면 흙의 중량이 굴착 저면 이하 지반의 지지력을 넘으면 발생한다.

특히 연약 점토층 위에 깊은 굴착을 하면 위험하다.

힘의 균형

히빙의 원리는 전단 파괴다. 배면 흙이 벽체 아래 끝선을 돌아 저면을 밀어 올린다.

점토는 배수가 느려 단기간에는 비배수 상태라서 점착력만으로 버텨야 한다.

활동력인 배면 흙 중량이 저항력을 넘으면 저면이 융기한다.

그래서 히빙은 저항과 활동의 비인 안전율로 판단한다.

안전율 식

안전율은 저항 모멘트를 활동 모멘트로 나눈 값이다.

간략식은 분자에 지지력 계수와 점착력, 분모에 단위중량과 굴착깊이, 추가하중을 둔다.

기호의 뜻은 화면과 같다. 지표 추가하중 q가 없으면 0으로 둔다.

안전율이 1.2보다 크면 안전하고, 이하이면 대책을 강구한다.

계산 예

점착력 20 kPa, Nc 5.7, 단위중량 18 kN/m³, 굴착깊이 10 m, 추가하중 0을 대입한다.

분자는 5.7 곱하기 20으로 114, 분모는 18 곱하기 10으로 180이다.

114를 180으로 나누면 약 0.63이다.

0.63은 기준 1.2에 못 미치므로 히빙 위험이 크고 대책이 필요하다.

점착력이 두 배인 40 kPa이면 안전율이 기준을 넘는지 직접 풀어 보자.

보일링과의 구분

헷갈리기 쉬운 현상은 히빙과 보일링이다. 먼저 지반 종류부터 구분한다.

히빙은 연약 점성토에서 배면 흙 중량이 저면 지지력을 넘을 때 생긴다.

보일링은 사질토에서 수위차로 생기는 침투압이 원인이라 판단 기준이 다르다.

파이핑은 흙막이벽 부실이나 이음부 누수로 생긴 물길을 따라 흙과 물이 분출하는 현상이다.

대책

히빙 대책은 원인에 맞춰 고른다. 활동력을 줄이거나 저항력을 키운다.

근입깊이 연장은 지지층까지 근입해 효과가 확실하지만 비용이 크다.

표토 제거와 지반개량, 어스앵커, Island Cut도 원인에 맞춰 선택한다.

피압수에 의한 융기는 웰포인트나 디프웰로 수위를 낮춰 대응한다.

답안은 대책을 원인과 짝지어 쓰는 것이 기본이다.

정리

히빙은 연약 점성토에서 배면 흙 중량이 저면 지지력을 넘어 생긴다.

판정은 히빙 안전율로 하며, 1.2 이상이면 안전으로 본다.

대책은 근입깊이 연장과 표토 제거, 지반개량, 저면 재하가 기본이다.

보일링과 파이핑은 사질토의 침투 문제라서 지반 종류로 구분한다.