석회암 등 용해성 암석으로 구성된 암반은 다른 암반과 달리 용식 작용에 의해 형성된 지하 공동, 싱크홀 등 다양한 용식지형과 차별 풍화에 의한 불규칙한 기반암선 등이 발달하여 교량, 터널 등의 건설하는데 있어 많은 어려움을 야기할 뿐만 아니라 각종 재해를 유발한다.
국내의 교량기초 하부에 석회암 공동 출현 시 지반 보강범위에 관한 기준 등 기존의 연구가 전무한 상태로 특히 불규칙한 형상을 나타내는 망상형 공동의 경우에는 공동의 위치, 층후 등 공동의 특성을 면밀히 분석하여 응력의 변화를 고려한 공동 보강범위를 선정하는 것이 매우 중요하다. 하지만 상세 지반조사를 통해서도 공동의 규모, 형상, 연속성 등을 판단하기 어려워 실무에서는 주로 기초 폭(B)의 2배의 영역에 대해서만 지반보강이 적용되고 있는 현실이다.
본 연구에서는 국내 석회암이 출현하는 교량건설 현장의 기초위치별 시추조사와 탄성파 토모그래피 등 지반조사 결과를 바탕으로 석회암 공동 분포 특성을 확인하였다. 구조물 하중 재하시 망상형 공동 상부로의 하중전이로 인한 큰 응력집중 및 변형이 발생하여, 응력의 영향범위가 축소되는 경향을 보였다. 수치해석을 통하여 석회암 공동의 응력 영향범위를 추정하고, 이를 반영해 공동 보강범위를 산정하면 기초의 안정성이 확보될 것으로 예상된다.
수평방향의 공동 보강범위는 기초 중심에서 수평으로 0.5B 이격된 기초 끝까지만 선정해도 기초의 안정성이 확보 될 것으로 분석되었다.
연직방향 공동 보강범위는 석회암 공동이 기초 직하부에 연속적으로 분포 시 3.0B 구간까지 응력영향이 미치는 것을 확인할 수 있었으며, 해당구간까지 응력 영향범위 설정이 필요할 것으로 분석되었다.
기초와 1.0B 이상 이격되어 2.0m 이하의 소규모 공동이 분포할 경우에는 응력의 변화가 미미함에 따라 별도의 보강이 불필요 할 것으로 판단되며, 기초하부 3.0B 이내 기반암 출현 시에는 기초하부에서 기반암까지 응력 영향범위로 설정함이 유효함을 알 수 있었다. 또한 석회암 공동지역 교량기초의 하중 재하 전·후 응력차와 응력비 변화분석을 통한 응력 영향범위 검토는 공동 보강범위를 선정하는데 적정할 것으로 사료된다.