Season4-Episode9에서는 1987년 4월 5일 발생한 Schoharie Creek Bridge 붕괴 사고를 소개한다. 10명의 사망자가 발생했던 중대재해라 관련 기술기사 등 많은 정보들을 쉽게 얻을 수 있어 그 중 STRUCTURE Magazine 2022년 7월호를 참고 인용했다.
사고의 직접적인 원인은 교각 기초부에서 발생한 세굴(scour)이었다. 홍수로 인해 유속과 유량이 급격히 증가하면서 교각 주변 하상이 대규모로 침식되었고, 특히 교각3 하부의 지지 토사가 거의 유실되면서 교량이 붕괴되었다.
문제는 이러한 세굴이 단발적인 현상이 아니라, 구조적으로 충분히 예측 가능했음에도 설계 단계에서 고려되지 않았다는 점이다. 교량 기초는 하천의 장기적인 하상 변화 및 극한 홍수 조건을 반영하지 못한 직접기초로 설계되었다. 또한, 세굴 방지를 위해 설치된 보호공(riprap)은 크기와 배치가 수리 조건에 비해 부적절했으며, 유지관리 과정에서도 유실된 보호공에 대한 보강이 이루어지지 않았다.
설계 기준 자체가 하천의 과거 홍수 이력과 최대 세굴 깊이를 체계적으로 반영하지 못했고, 교량 점검 또한 상부 구조 위주의 육안 점검에 치중되어 수중 기초의 안정성 평가는 사실상 이루어지지 않았다. 결과적으로 교량은 구조적으로 취약한 상태임에도 ‘사용 가능’ 판정을 유지하고 있었다.
아래 사진은 사고 후 촬영된 교각 3에 발생한 세굴인데 그 크기가 깊이 9 feet(약 2.7m), 폭 30 feet(약 9m)에 달했다.
이 사고 이후 교각 기초 설계 시 잠재적 세굴 깊이를 반드시 고려하도록 기준이 강화되었으며, HEC-18(Hydraulic Engineering Circular No. 18)과 같은 수리수문 기반의 세굴 평가 지침이 본격적으로 도입되었다.
참고로 NTSB 보고서에 실린 구체적인 사고 원인은 다음과 같다.
- Local scour eroded the soil beneath pier 3 causing the pier to rupture, the upstream portion of the pier to drop into the scour hole, and spans 3 and 4 to collapse.
- The bridge wreckage from the collapse of pier 3 redirected the water flow, causing rapid erosion of the soil under pier 2, the collapse of pier 2 into the scour hole, and the collapse of span 2.
- If scour piles had been used, they may have prevented the collapse of piers 2 and 3 depending on how deeply they were driven below the footings; however, AASHO(現 AASHTO) specifications and the design standards of the early 1950s did not clearly specify when piles should be used, and riprap was an acceptable alternate means of protection against scour. Without piles, the Schoharie Creek Bridge was completely dependent on the maintenance of riprap to protect its foundation against scour.
- As a result of ambiguity in the design plans and specifications, riprap was never placed to the bottom of the footings and this contributed to the collapse of the bridge.