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요약

목차
01 연구 개요 21
 1. 연구 배경 22
 2. 연구 목적 23
 3. 연구 내용 24
02 지하흙막이 공사 계측관리 현황 분석 25
 1. 개요 26
  1-1. 흙막이 계측의 개념 26
  1-2. 흙막이 계측관리의 범위 27
 2. 계측관리 제도 조사 28
  2-1 서울특별시 지하안전관리에 관한 조례 28
  2-2. 서울특별시 굴토 전문위원회 심의 매뉴얼 29
  2-3. 흙막이가시설 계측자료 분석관리지침 32
  2-4. 서울지하철 계측관리 요령 개선 34
  2-5. 도심지 소규모 굴착 건축공사장 안전관리 간편 매뉴얼 34
  2-6. 건설공사 계측관리용역 사업수행능력 세부평가기준 36
  2-7. KDS 11 10 15 지반계측 설계기준 37
  2-8. KCS 11 10 15 시공 중 지반계측 표준시방서 38
  2-9. 굴착공사표준안전작업지침 개정(고용노동부고시 제2020-5호, 2020. 1. 7., 일부 개정) 40
  2-10. 건설기술 진흥법 시행규칙 개정(국토교통부령 제709호, 2020. 3. 18., 일부 개정) 41
 3. 지하흙막이 계측관리 현황 및 문제점 분석 43
  3-1. 지하흙막이 계측 현황 43
  3-2. 지하흙막이 사례 분석 46
  3-3. 지하흙막이 계측사례 분석 52
  3-4. 지하흙막이 계측의 문제점 도출 56
03 계측관리 기술동향 조사 및 분석 58
 1. 현행 흙막이 계측관리 기술 분석 59
  1-1. 수동계측 방법 59
  1-2. 자동계측 방법 60
  1-3. 계측센서 현황 조사 62
  1-4. 정보 수집장치 현황 조사 70
  1-5. 현행 계측방법 비용 분석 71
 2. 지하흙막이 계측관리 기준 조사 75
  2-1. 계측 기준 분석 75
 3. 계측관리 현황, 기술동향 분석을 통한 개선 방향 도출 98
  3-1. 계측관리제도 개선 99
  3-2. 계측관리기술 제고 99
  3-3. 스마트계측 관리기준 정립 100
04 스마트계측 관리기술 도입 방안 101
 1. 스마트계측 관리기술 정의 및 특징 102
  1-1. 기술 정의 102
  1-2. 기술 특징 103
 2. 스마트계측 관리기술 구성 및 역할 104
  2-1. 기술 구성 104
  2-2. 기술의 역할과 구비 조건 107
  2-3. 기존 계측과의 비교 109
  2-4. 자문의견 검토 110
 3. 무선센서 네트워크 기반 모니터링 시스템 구축방안 111
  3-1. 주요 기능 및 구축방안 111
  3-2. 모니터링 시스템의 기능과 권장사양 112
 4. 유지관리 시스템 개발방안 116
  4-1. 주요 기능 116
  4-2. 활용가능 기술 117
 5. 향후과제 122
05 공사장 안전 확보를 위한 계측제도 개선(안) 123
 1. 서울특별시 지하안전관리에 관한 조례 124
  1-1. 개요 124
  1-2. 서울시 조례의 주요 내용 125
  1-3. 서울시 조례 개정(안) 주요 내용 127
 2. 스마트계측 제외 현장의 계측관리 대책방안 136
  2-1. 개요 136
  2-2. 최근 5년 서울시 건축물 조사결과 136
  2-3. 스마트계측 제외 현장의 계측관리 대책방안 137
  2-4. 자문의견 검토 139
 3. 서울시 지하흙막이 공사 계측관리 기준 140
  3-1. 개요 140
  3-2. 계측기 설치간격(위치) 140
  3-3. 계측빈도 143
  3-4. 자문의견 검토 144
06 결론 및 제언 145
참고문헌 151
Abstract 153

표목차
[표 2-1] 흙막이 가시설 계측항목(도시기반시설본부, 2015) 27
[표 2-2] 계측관리 제도  28
[표 2-3] 영동대로 지하공간 개발 계측관리 방법 45
[표 2-4] 흙막이 가시설 계측방법 46
[표 2-5] 흙막이 사고사례 분석결과 47
[표 2-6] 흙막이 가시설 사고 발생 사례 및 원인 50
[표 3-1] 주요 계측기기 종류 및 특징 63
[표 3-2] 주요 계측기기 모델 64
[표 3-3] 주요 계측기기 형식 및 특징 64
[표 3-4] 국내 흙막이 계측 정보 수집장치의 종류 및 특징 70
[표 3-5] 수동계측 소요비용 73
[표 3-6] 자동계측 소요비용 73
[표 3-7] 계측항목 선정 시 고려사항 76
[표 3-8] 계측기 측정 항목 76
[표 3-9] 계측 기준 적합성 검토 내용 77
[표 3-10] 계측기별 계측빈도(굴착 및 해체 공사 시) 77
[표 3-11] 계측기별 설치위치 및 활용방법 79
[표 3-12] 국내 설계기준 81
[표 3-13] 관리한계 선정의 예(미래창조과학부, 2014) 82
[표 3-14] 관리한계 선정의 예(2년 이상 시) 83
[표 3-15] 계측빈도의 설정 예 83
[표 3-16] 안전율 개념을 이용한 토류공사의 안전 시공관리치의 사례 84
[표 3-17] 흙막이 가시설 구간에서의 관리치 선정 85
[표 3-18] 토압계 85
[표 3-19] 지하수위계 및 간극수압계 86
[표 3-20] 번형률계 86
[표 3-21] 침하계 관리치 86
[표 3-22] 최대허용침하량 87
[표 3-23] 건축물의 허용 각변형 88
[표 3-24] ACI-Committee 224의 허용 균열 폭 88
[표 3-25] 보수 여부에 관계되는 균열폭의 관리치 88
[표 3-26] 균열폭에 따른 피해 정도의 분류 89
[표 3-27] 허용 최대균열폭의 규격값 89
[표 3-28] 진동에 대한 관리치 90
[표 3-29] 건물등급(Ⅱ, Ⅲ)에 따른 허용 최대속도 90
[표 3-30] 공사장 소음 관리치 91
[표 3-31] 구조물 기초 관련 시공관리치 92
[표 3-32] 말뚝설계 시 수평변위량 92
[표 3-33] 건축물구조물의 손상한계 92
[표 3-34] 지하매설물 관리치 92
[표 3-35] 일반적인 경우 94
[표 3-36] 문제 발생 가능 구역 95
[표 3-37] 계측평가 항목 및 기준 96
[표 4-1] 센서 네트워크의 구성 105
[표 4-2] 흙막이가시설 계측항목(도시기반시설본부 계측관리기준안, 2015) 108
[표 5-1] 서울시 지하안전관리에 관한 조례 구성 124
[표 5-2] 서울시 조례 개정(안) 주요 사항 127
[표 5-3] 서울시 조례 내용 중 '스마트계측' 부분에 대한 내용 추가 방법 128
[표 5-4] 스마트계측 정의 개정(안) 예시 131
[표 5-5] 흙막이 계측관리에 대한 신설 조문(안) 예시 134
[표 5-6] 현 흙막이 가시설 계측기 설치간격 141
[표 5-7] 계측기 설치간격(위치) 개선(안) 142
[표 5-8] 현 계측빈도 143
[표 5-9] 계측빈도 개선(안) 144
[표 6-1] 서울시 조례 개정(안) 주요 사항 148
[표 6-2] 계측기 설치간격 개선(안) 149
[표 6-3] 계측빈도 개선(안) 150

그림 목차
[그림 2-1] 지하흙막이 구조물의 작용하중과 변형 26
[그림 2-2] 지하흙막이 구조물의 계측항목 및 위치 27
[그림 2-3] 굴토심의 절차(서울특별시 주택건축본부, 2018) 30
[그림 2-4] 흙막이 및 지하굴착공사 작업흐름도(서울특별시 주택건축본부, 2018) 31
[그림 2-5] 소규모 굴착공사 개념도(서울시, 2016) 35
[그림 2-6] 현 지하흙막이 구조물 계측관리 프로세스 43
[그림 2-7] 현 지하흙막이 계측관리의 기술적 한계 44
[그림 2-8] 2000~2020년 흙막이 가시설 피해 발생 유형 및 원인 52
[그림 2-9] OO현장 연직벽체 계측결과 사례 53
[그림 2-10] OO현장 버팀보 작용하중 계측결과 사례 54
[그림 2-11] OO현장 앵커 계측결과 사례 55
[그림 3-1] 수동계측의 센서와 출력 모식도 60
[그림 3-2] 자동계측의 정보처리 모식도 61
[그림 3-3] 자동계측 시스템의 구성장비(예시) 62
[그림 3-4] 흙막이 계측 현장 계획(예시) 72
[그림 3-5] 계측기간에 따른 소요비용 74
[그림 3-6] 계측기 설치위치 78
[그림 3-7] 계측이상시 조치 순서도 80
[그림 3-8] 원인 미기록 경시도 81
[그림 3-9] 각변위 한계 87
[그림 3-10] 굴착 영향범위 93
[그림 3-11] 계측기 종류 및 설치위치 95
[그림 3-12] 계측관리 개선 방향 98
[그림 4-1] 스마트계측 관리기술의 정의 103
[그림 4-2] 스마트계측의 특징 103
[그림 4-3] 스마트계측 관리기술의 구성 104
[그림 4-4] 스마트계측 관리기술을 구성하는 IoT 센싱망의 개념도 104
[그림 4-5] 무선센서 네트워크 구성(ISO/IEC 29182-3) 105
[그림 4-6] 센서노드의 물리적 아키텍처(ISO/IEC 29182-3) 106
[그림 4-7] 무선센서 네트워크 구성요서별 기능 107
[그림 4-8] 지하흙막이 공사장 스마트계측 관리기술의 역할(스마트계측시스템) 108
[그림 4-9] 스마트계측시스템의 구비조건 109
[그림 4-10] 스마트계측 관리기술과 수동, 자동계측의 비교 110
[그림 4-11] 스마트계측 관리기술의 모니터링 시스템 주요 기능 111
[그림 4-12] 무선센서 네트워크 기반 모니터링 시스템의 구축방안 112
[그림 4-13] 센서 노드의 특징 및 제원 114
[그림 4-14] 게이트웨이의 특징 및 제원 115
[그림 4-15] 스마트계측 관리기술의 유지관리 시스템 주요 기능 116
[그림 4-16] 제조산업분야 SPC(Statistical process Contro: 통계적 공정 관리) 시스템 117
[그림 4-17] 공정관리 차트의 결정 단계 118
[그림 4-18] 통계적 공정관리 기법의 관리도 차트(예시) 118
[그림 4-19] 주요 인프라구조물 데이터 딥러닝 기반 예측 기법(Zohrevand, et al., 2017) 119
[그림 4-20] 시계열 데이터와 성분별 분해 결과(Zohrevand, et al., 2017) 120
[그림 4-21] 스마트계측관리 시스템의 웹 서버(예시) 120
[그림 4-22] 풍수해 피해예측시스템(국토교토부) 121
[그림 4-23] 평상시 WIS+ 상황판 화면(한국수자원공사, 2019) 122
[그림 5-1] 서울시 건축물 규모 분석결과 136
[그림 5-2] 스마트계측 제외 지하흙막이 계측관리 대책방안(굴착영향 범위 내 건축물이 없는 경우) 138
[그림 5-3] 스마트계측 제외 지하흙막이 계측관리 대책방안(굴착영향 범위 내 건축물이 있는 경우) 139
[그림 5-4] 계측기 설치간격(위치) 개선(안) 142