싱크홀(sinkhole)은 지반이 내려앉아 지면에 커다란 구멍이나 웅덩이가 생기는 현상으로 ‘땅꺼짐’ 이라고도 불린다.
싱크홀의 원인으로는 먼저 지히수를 들 수 있다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것은 지상에서뿐만 아니라 지하에서도 마찬가지이며, 방해를 받으면 돌아가는 성질도 있다. 또한 물이 흐를때 흙의 일정 성분이 녹아 이동하며, 약한 부위의 토립자는 더욱 많이 이동하고 이러한 구간에 공극이 커지면서 응력 재배치가 일어나고 공극이 커지며, 시간이 지나면서 공동으로 발전해 나간다.
두번째로는 인재에 의한 것으로 구조물 공사, 배관 공사, 원유 및 가스 채굴, 지하수 채취 등으로 인한 굴착 공사와 하수 누수 등으로 지하수의 흐름이 바뀌면서 약해진 토립자의 이동에 의한 공극이 커지면서 발생하게 된다.
이와 함께 지하 굴착공사로 인한 지하수위가 저하될 경우에도 물이 차지했던 공간만큼 느슨해지고, 느슨해진만큼의 변위와 응력 재배치로 인한 변위가 발생하여, 총 변위량 만큼의 침하가 발생되는데 이 때, 싱크홀 가능성이 커진다. 전문적인 용어로 표현하자면, 지반 속에는 물과 흙이 상부의 지반을 같이 떠받치고 있는데, 이를 전응력이라고 한다. 지하수위가 하강하면서 물(수압)이 상부의 하중을 부담하는 간극수압이 줄어들면서 흙의 유효응력이 증가하고 이에 따라 지반이 침하하게 된다.
또한, 단단한 포장 등으로 우수 유입이 차단되어 느슨해진 구간이 시간의 흐름에 따라 침하가 생기며, 상하수도 누수 및 크랙 등으로 지하로 침입한 우수 등에 의하여 지하수의 흐름이 발생되면서 공동이 발생하며 싱크홀 발생 가능성이 커진다.
이 같은 싱크홀을 방지하기 위해서는 무엇보다 자연재해는 막지 못한다 하더라도 인재를 막기 위한 대책이 필요하다.
첫째, 대부분 굴착공사로 인한 변위가 싱크홀의 원인이 되므로 굴착공사시 싱크홀을 예방하는 공법을 적용하는 것이 가장 좋다고 판단한다.
둘째, 굴착시 지하수위를 떨어지지 않게 하는것은 불가능하더라도 이를 최소화하기 위해서는 기본설계 과정에서 부터 차수공법 적용을 강화하여야 한다. 현재 차수공법으로 가장 많이 사용하는 공법들은 공사비가 저렴하다 보니 제대로 관리가 되지 않으며, 용탈현상이 크게 발생하여 차수효과를 제대로 발휘하기가 어렵다. 따라서, 용탈현상을 최소화하기 위한 차수공사를 하기 위하여서는 공법 특성에 맞는 공사비 책정이 필요하며 필요시, 특허공법을 적용하여 특허전문업체가 시공 관리하는 것이 적정하리라 판단된다.
셋째, 관로공사시 느슨한 지층에서의 시공 관리가 중요하다. 느슨한 지층의 기초 및 변위에 대한 기준을 강화하여야 한다.
넷째, 굴착시 수평변위를 없게 하는 것은 불가능하더라도 이를 최소화하기 위하여서는 현재의 기준을 강화하여야 한다. 그러나, 이같은 경우 공사비 증가가 예상되며, 기준을 강화하였다 하더라도 싱크홀이 없어지는 것은 아니다. 그러므로, 간단히 먼저 할 수 있는 방법으로 되메우기 다짐작업만이라도 현재 기준에 맞게 시공하여야 한다.
결론적으로 싱크홀을 예측하고 예방하기는 매우 어려운 일이기도 하지만 굴착공사 진행시, 지하수위 관리를 위한 차수공법 적용이 우선되어야 하며, 예측가능한 이상징후를 철저한 계측관리를 통해 종합적으로 판단하여 시민들의 안전확보와 공사현장과 인접한 구조물의 피해를 최소화하기 위해서는 철저한 공사현장 관리가 필요하다.
