히빙·파이핑

정의

히빙은 연약 점토지반 굴착저면이 위로 솟아오르는 현상이다.

파이핑은 수위차로 생긴 물길을 따라 사질토 입자가 빠져나가는 현상이다.

두 현상 모두 흙막이 주변 지반 침하와 인접 구조물 피해로 이어진다.

히빙 안전율

히빙 안전율은 저면 지지력을 흙 하중으로 나눈 값으로 정의한다.

분자는 점착력 c와 지지력계수 Nc에 따른 저면 지지력, 분모는 흙 중량과 재하하중이다.

Fs가 1.2보다 크면 히빙에 안전하고, 이하이면 대책이 필요하다.

계산 예

이번에는 가상의 값으로 히빙 안전율을 계산해 본다.

분자는 5.7×60으로 342, 분모는 18×10+20으로 200이다.

따라서 Fs는 342를 200으로 나눈 1.71이며, 1.2를 넘어 안전하다.

1.7 수준으로 상식 범위 안에 있다. 점착력이 작거나 굴착깊이가 깊을수록 Fs는 낮아진다.

파이핑 안전율

앞 문제의 정답은 감소다. 점착력이 줄면 히빙 안전율도 줄어든다.

파이핑은 수위차로 생긴 침투 흐름이 흙 입자를 함께 빠져나가게 하는 현상이다.

동수경사 i는 수두차 Δh를 침투경로 길이 L로 나눈 값이다. 이 값이 한계 동수경사를 넘으면 토립자가 유출된다.

한계 동수경사 ic는 약 1.0이고, 파이핑 안전율은 ic를 i로 나눈 값으로 둔다.

세 현상 비교

히빙, 보일링, 파이핑은 모두 흙막이 주변 지반 파괴지만 원인과 지반 조건이 다르다.

히빙은 점성토 지지력 부족으로, 보일링과 파이핑은 침투수에 의한 사질토 파괴로 생긴다.

파이핑은 벽체 틈이나 이음부를 따라 생긴 물길로 토립자가 유실되는 것이 특징이다.

히빙은 근입장 연장과 지반개량, 파이핑은 지하수위 저하와 차수성 확보가 핵심 대책이다.

핵심 정리

히빙과 파이핑은 1교시 용어 문제와 3교시 논술로 반복 출제된다.

히빙은 연약 점토에서 굴착저면이 위로 솟는 현상이다.

파이핑은 사질토에서 수위차에 의해 토립자가 유실되는 현상이다.

두 현상 모두 설계 단계에서 안전율을 검토하고 굴착 중 계측으로 감시한다.