토목기사 실기 · 14/50 · 계산형
토목기사 실기 빈출 14 | 오픈케이슨 시공 및 침하관리
오픈케이슨의 하향 자중과 상향 저항을 분리해 침하비와 순하향력을 계산하고 시공관리를 연결한다.
문제
무엇을 답해야 하나요?
오픈케이슨 침하 단계에서 케이슨 자중 W=5,200 kN, 부력 U=900 kN, 주면마찰 저항 F=1,900 kN, 절삭날·선단 저항 R_b=1,100 kN이다. 침하비를 K=W/(U+F+R_b)로 정의하고 필요한 최소값을 1.10으로 할 때 ① 침하비, ② 순하향력, ③ 침하 가능 여부, ④ 편심침하를 줄일 관리사항 3가지를 구하시오.
출제 의도 보기
힘의 방향을 올바르게 구분하고 단순 평형판정과 실제 편심침하 관리의 차이를 설명하는지 확인한다.
시험장 답안
먼저 채점답안을 완성하세요
선택 학습 답안 후보
문제에서 요구한 개수만큼 서로 다른 항목을 골라 외우세요.
- 대칭·균형 굴착
- 침하량·수직도·기울기 연속 계측
- 장애물 국부 제거와 굴착량 조정
- 케이슨 내·외 수위와 부력 관리
- 편심 발생 시 굴착 위치·재하·잭으로 단계적 자세 교정
- 부력·주면마찰·선단저항을 모두 상향 저항으로 합한다.
- 침하비와 순하향력을 함께 계산한 뒤 대칭 굴착·계측·수위 및 장애물 관리로 답을 마무리한다.
- 선택 학습 후보: [선택 답안] 대칭·균형 굴착, 침하량·수직도·기울기 연속 계측, 장애물 국부 제거와 굴착량 조정, 케이슨 내·외 수위와 부력 관리, 편심 발생 시 굴착 위치·재하·잭으로 단계적 자세 교정. 지문의 요구 수량과 후보군의 짝을 유지한다.
상세 풀이
답이 만들어지는 순서
저항 합계
상향 저항 세 항을 합산한다.
R=900+1,900+1,100확정: R=3,900 kN
평형 계산
자중을 저항합으로 나누고 차감한다.
K=5,200/3,900=1.33; P_net=5,200-3,900확정: 순하향력=1,300 kN
판정과 관리
K가 1.10보다 크지만 실제 침하는 좌우 균형과 계측으로 제어해야 한다.
1.33>1.10확정: 단순 평형상 침하 가능, 대칭 굴착·계측·장애물/수위 관리
선택 학습 후보군 — 선택 답안
편심침하는 좌우 저항과 굴착량의 불균형에서 커지므로 대칭굴착·계측·장애물 제거·수위관리·단계적 자세교정을 서로 다른 관리축으로 쓴다.
후보 5개 중 요구 수량 3개확정: 대칭·균형 굴착 / 침하량·수직도·기울기 연속 계측 / 장애물 국부 제거와 굴착량 조정 / 케이슨 내·외 수위와 부력 관리 / 편심 발생 시 굴착 위치·재하·잭으로 단계적 자세 교정
채점 핵심
이 표현은 답안에 남기세요
- 침하비 K=1.33
- 순하향력=1,300 kN
- 단순 평형상 침하 가능
- 계산 또는 침하 판정의 필수 채점요소다.
- 대칭·균형 굴착
- 침하량·수직도·기울기 연속 계측
- 장애물 국부 제거와 굴착량 조정
- 케이슨 내·외 수위와 부력 관리
- 편심 발생 시 굴착 위치·재하·잭으로 단계적 자세 교정
- 편심침하는 좌우 저항과 굴착량의 불균형에서 커지므로 대칭굴착·계측·장애물 제거·수위관리·단계적 자세교정을 서로 다른 관리축으로 쓴다.
감점 방지
자주 틀리는 지점
문제 정의 W/(U+F+R_b)를 그대로 사용해 중복 차감을 피한다.
단순 평형상 침하 가능이라고 한정하고 실제 계측·균형굴착을 병기한다.
변형 문제 학습
변형 대비
문제가 바뀌어도 적용하는 기준
침하 단계별 자중이나 주면마찰이 바뀌면 각 단계마다 저항합과 침하비를 다시 계산한다.
자중은 아래, 부력·마찰·선단은 위, 침하는 좌우 균형이다.
현행 기준 주의: 오픈케이슨과 공기케이슨을 구분하고, 침하관계도에서 자중·주면마찰·선단저항·부력·굴착량의 부호와 시점을 표시한다. 내부 작업이 있는 경우 급격한 침하와 산소·출입·연락·공기공급 등 현재 안전요건을 별도 검토한다. 문제에 공기케이슨 조건이 없으면 압축공기 산식을 섞지 않는다.