건설공사에서 자주 사용되는 계측기기들의 종류와 설치 목적에 대하여 알아보겠습니다.
□ 건설공사 계측기기의 종류 및 설치 목적
1. 지중경사계(lnclinometer)
1) 설치 목적
굴착 및 성토시 공동현상 및 지하수위의 변화 등으로 토립자의 수평변위량의 크기 및 속도를 계측하여 설계에서 예측한 변위량과 비교 검토함으써 안전성 및 피해 영향권을 추정하기 위하여 지중경사계를 설치한다. 지중경사계의 활용은
다음과 같다.
(1) 굴착공사로 인한 지중 변위 측정
(2) 교각 및 교대의 변형 측정
(3) 사면의 예상 활동면 측정
(4) 터널 및 수직갱, 댐 및 제방 등의 변위 측정
2) 지중경사계(Inclinometer) 측정장비 및 설치도
2 지하수위계(Water Level Meter)
1) 설치 목적
지하수위의 변동사항을 측정하여 지하수의 증감으로 인한 주변구조물의 안전도 예측 및 굴착공사의 안전시공을 기하는데 그 목적이 있으며 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 지하철 및 흙막이 공사에 따른 수위변화 측정
(2) 연약지반 수위변화 측정
(3) 성토 및 수리 환경의 수위 측정(수질오염상태 점검)
2) 지하수위계(Water Level Meter) 측정장비 및 설치도
3. 하중계(Load Cell)
1) 설치 목적
버팀보(Strut), 어스 앵커(Earth Anchor), 록 볼트(Rock Bolt), 록 앵커(Rock Achor)에 하중계를 부착하여 굴착중 하중 및 인장력의 증감량, 변화속도 등을 측정하여 설계인장력 및 축력과 비교·검토하여 안전도 및 지반상황을 예측하
여 안전관리를 위한 자료로 활용하기 위한 것으로 측정하는 주요구조물은 다음과 같다.
(1) 흙막이 공사의 굴착시 버팀보의 축력 및 어스 앵커의 인장력 측정
(2) 록 앵커, 록 볼트의 하중 측정
(3) 파일 및 저장 탱크 하중 측정
2) 하중계(Load Cell) 측정장비
4. 변형률계(Strain Gauge)
1) 설치 목적
엄지말뚝이나 띠장, 버팀보 등 강구조물에 부착 또는 콘크리트에 매설하여 시공 중 배면토압 변형때문에 야기되는 강구조물 및 콘크리트의 변형과 응력을 측정하여 안전관리를 위한 판단자료로 사용하며 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 터파기 시공 중 버팀보, 띠장 및 엄지말뚝의 변형 측정
(2) 터널 라이닝이나 지지대의 변형 측정
(3) 파이프 라인 내부의 응력 집중 측정
(4) 프리텐션 지지구조물이나 벽면 지지앵커의 변형 측정
(5) 빌딩이나 교량 등의 건설 중 또는 건설 후의 지속적인 변형 측정
(6) 콘크리트의 변형 측정
2) 변형률계 측정장비
5. 건물 기울기 측정기(Tilt Meter)
1) 설치 목적
인위적 또는 자연적인 영향으로 주변 건물이나 구조물, 옹벽 등의 부등 침하에 대한 안전 여부를 판단하는데 그 목적이 있으며, 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 건물 주위의 지반 변형으로 인한 건물의 경사각을 측정
(2) 옹벽 및 구조물 기울기 등의 경사각 측정
(3) 타워 크레인 등 고공장비의 안전도 예측
2) 건물기울기 측정장비 및 설치도
6. 균열 측정기(Crack Meter)
1) 설치 목적
터파기 혹은 터널굴착 중 인접구조물에 설치하여 구조물에 발생한 균열의 변형량을 측정하여 안전성 판단 자료로 사용하며, 그 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 도심지 굴착공사 시 인접 구조물의 균열측정
(2) 터널 굴착 시 인접 구조물의 균열측정
(3) 터널 라이닝의 균열측정
(4) 도로 등의 표면 균열이나 팽창 지점 측정
(5) 옹벽이나 기타 구조물의 균열 폭 측정
2) 균열 측정기 측정장비 및 설치도
7. 지표침하계(Measuring Settlement of Surface)
1) 설치 목적
지표면에서 관측되는 수직침하량 및 수평이동량을 측정하여 구조물의 안전도를 예측하며, 그 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 기초지반 및 성토지반의 침하 또는 융기로 인한 변위측정
(2) 옹벽, 교량의 변위 측정
(3) 제방 및 사력댐의 변위측정
(4) 연약지반의 침하량측정
2) 지표침하계(침하핀) 설치도
8. 진동 소음 측정기
1) 사용목적
파일을 항타하거나 인발을 할 때 발파나 중장비 등의 진동 및 소음이 발생하여 물적, 인적피해를 유발시킬 수 있으므로 이를 적절히 조치하여 안전하고 경제적인 시공을 하는데 그 목적이 있으며 적용 및 활용은 다음과 같다.
(1) 터널굴착시 발파에 대한 진동 및 소음 측정
(2) 흙막이 공사시 발파로 인한 진동 및 소음측정
(3) 장비이동 및 시공으로 인한 진동 및 소음 측정
2) 진동 소음 측정장비
□ 건설공사 계측기기의 종류, 용도, 설치 위치 및 설치 방법
※ 아래 Table들은 모바일환경에서는 깨질 수 있으니 가능하면 PC에서 보시기를 권고드립니다.
| 종 류 | 용 도 | 설치위치 | 설치방법 |
| 지중수평 변위 | 굴토 진행시 인접지반 수평변위량과 위치, 방향 및 크기를 실측하여 토류 구조물 각 지점의 응력상태 판단 | · 토류벽 · 배면 지반 |
굴착심도이상, 부동층까지 |
| 지중수직 변위 | 인접지층의 각 지층별 침하량의 변동 상태를 파악 보강 대상과 범위의 결 정 또는 최종 침하량 예측 및 계측 자 료의 비교검토 | · 토류벽 배면 · 인접구조물 주변 |
굴착심도 이상, 부동층까지 |
| 지하 수위계 | 지하수위 변화를 실측하여 각종 계측 자료에 이용, 지하수위의 변화원인 분석 및 관련 대책 수립 | · 토류벽 배면 · 연약지반 |
동결심도 이상 |
| 지표 침하계 | 지표면의 침하량 절대치의 변화를 측 정, 침하량의 속도판단 등으로 허용 치와 비교 및 안정성 예측 | · 토류벽 배면 · 인접구조물 주변 |
동결심도 이상 |
| 하중계 | 버팀보, 앵커 등의 축하중 변화상태 를 측정하여 이들 부재의 안정상태 파악 및 분석자료에 이용 | · 버팀보 · 앵커 |
각 단계별 굴착시 |
| 변형률계 | 토류 구조물의 각 부재와 인근 구조 물의 각 지점 및 타설 콘크리트 등의 응력 변화를 측정하여 이상변형 파악 및 대책 수립에 이용 | · H-PILE 및 버팀보 · 띠장 · 각종 강재 · 콘크리트 |
· 용접 · 접착 · 볼트 체결 |
| 건물 기울기 | 인근 주요구조물에 설치하여 구조물 의 경사각 및 변형상태를 계측, 분석 자료에 이용 | · 인접 구조물의 골조 및 바닥 | · 접착 · 볼트 체결 |
| 균열 측정기 | 주변 구조물, 지반 등에 균열발생시 균열크기와 변화를 정밀 측정하여 균 열발생 속도 등을 파악 다른 계측 결 과 분석에 자료 제공 | · 균열 부위 | 균열부 양단 |
| 진동·소음 측정기 | 굴착, 발파 및 장비이동에 따른 진동 과 소음을 측정하여 구조물 위험 예 방과 민원 예방에 활용 | · 인접 구조물 및 필요시 | 필요시 측정 |
□ 건설공사 계측항목별 사용계기 및 측정목적
| 측정위치 | 측정항목 | 사용계기 | 육안관찰 | 측정목적 | |
| 흙막이벽 | 측압 | 토압 수압 |
토압계, 수압계 | ㉠벽체의 휨, 크랙 ㉡흙막이벽 연결부의 연속성 확인 ㉢누수 ㉣주변 지반의 균열 |
-측압의 실측치와 설계치 와의 비교 검토. -주변수위, 간극 수압, 벽면 수압의 관련성 파악. |
| 변위 | 두부 변위 |
Transit, Inverted, Inclinometer | -변형이 허용치 이내에 있는 가의 여부 -수압, 토압과 벽체 변형 과의 관계 파악 |
||
| ·벽체내의 응력 | 변형계, 철근계 | -벽내 응력 분포를 구해 설계 측압에서 계산된 벽내 응력과의 비교 -실측치를 기초로 계산한 응력과의 비교에 의한 벽의 안정성 확인 |
|||
| 버팀보 또는 어스앵커 | ·축력 ·신축량 ·온도 |
하중계와 신축계, 상대 변위계, 온도계 | ㉠버팀보 연결 의 평탄성 ㉡볼트가 죄어진 상태 |
-버팀보 또는 앵커의 토압 분담 역할을 한다. -허용 축력과의 비교에 의한 안전성 확인 |
|
| 굴착지반 | ·굴착저면의 변위 및 어떤 깊이의 변위 ·간극 수압 ·지중수평 변위 |
지중 고정 Rod 간극 수압계, Inclinometer | ㉠내부 지반의 용수 ㉡굴착바닥면의 과도한 융기 혹은 균열 |
-응력 경감에 의한 굴착 지반의 변형이나 주변 지반 의 거동을 파악. -배면 지반의 변위, 흙막이 의 변위, 굴착 저변의 변위 관계 파악 -허용 변위량과 실측 변위량 과의 비교에 의한 안정성 확인 -굴착 및 배수에 따른 주변 지반의 침하량 및 침하 범위 파악 |
|
| 주변지반 | ·지표연직변위 지중연직변위 ·간극 수압 ·지중수평변위 |
지중 고정 Rod 간극 수압계, Inclinometer | ㉠배면지반의 균열 ㉡도로 암석, 보도 블록의 벌어짐 확인 |
||
| 인접 구조물 | ·연직변위 ·경사량 ·균열 |
침하계, 고정식 경사계, 균열 측정기 | ㉠구조물의 균열 및 기울어짐 | -굴착 및 배수에 수반되는 기설 구조물의 변위 및 균열 상태 파악 | |
| 유독 가스와 수질오염 | ·탄산가스 ·메탄가스 ·수질오염 |
가스 감지기, 우물의 수질 시험 | -굴착내 유독 가스 발생의 확인 -지반 개량 등에 의한 주변 지역에의 수질오염 확인 |
||
□ 계측항목별 측정시기 및 계측 빈도
굴착 지반의 거동은 일일 굴착량, 작업장비 및 기상 등에 영향을 받으므로 지반의 변화속도와 안정성을 충분히 고려하여 적절한 측정빈도를 설정해야 한다. 지반의 변화 속도가 빠른 계측항목의 측정빈도는 높이고, 반대로 장기간에 걸쳐 변화량이 미세한 항목은 빈도를 낮추는 게 좋으며 안전과의 관련성이 깊은 계측 항목은 빈도를 높일 필요가 있다. 일반적으로 적용하는 계측 항목 및 측정빈도는 다음과 같다.
| 계측항목 | 측정시기 | 측정빈도(실시안) | 비고 |
| 지중경사계 | Grouting완료,4일후 공사진행 중 공사완료 후 |
1회/일로 3일간 2회/주 2회/주 |
초기치 설정 |
| 하중계 | 설치후 공사진행 중 공사완료 후 |
3회/일로 2일간 2회/주 2회/주 |
초기치 선정 다음단 설치시 추가 측정 다음단 해체시 추가 측정 |
| 변형계 | 설치 후 공사진행 중 공사완료 후 |
3회/일로 2일간 2회/주 2회/주 |
초기치 선정 다음단 설치시 추가 측정 다음단 해체시 추가 측정 |
| 지하수위계 간극수압계 |
설치 후 공사진행 중 공사완료 후 |
1회/일로 1일간 2회/주 2회/주 |
초기치 선정 우천일 이후 3일간 연속 측정 |
| 토압계 | 설치 후 공사진행 중 공사완료 후 |
4회/일로 2일간 (30분, 2h, 4h, 10h) 2회/주 2회/주 |
초기치 선정 다음단 설치시 추가 측정 다음단 해체시 추가 측정 |
| 소음측정기 | 장비 사용 시 또는 발파작업 중 | 공사진행 여건 고려 측정빈도 조정 | 소음유발 공정 시행 시 |
| 건물기울기 | 설치 후 1일 경과 공사진행 중 공사완료 후 |
1회/일로 3일간 2회/주 2회/주 |
초기치 설정 |
| 지중침하계 지표침하계 | 설치 4일 후 공사진행 중 공사완료 후 |
1회/일로 3일간 2회/주 2회/주 |
초기치 설정 |
| 균열측정기 | 설치 후 공사진행 중 공사완료 후 |
1회/일로 3일간 2회/주 2회/주 |
초기치 설정 |
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