본문내용
1. 흙막이공법의 기술사항
1.1. 간단한 흙막이
1.1.1. 줄기초 흙막이
줄기초 흙막이는 깊이 1.5m, 폭 1m 이내의 얕은 굴착공사에 적용되는 간단한 흙막이 공법이다. 짧은 흙막이판을 설치하고 띠장, 버팀대 등을 사용하여 지반을 지지한다. 시공 순서는 표토 제거, 흙막이판 설치, 띠장 설치, 버팀대 설치, 굴착 순으로 진행된다. 이는 공기가 짧고 소음과 진동이 적으며 반복 사용이 가능하여 경제적이다. 그러나 지반 침하 가능성이 있으며 토사 유출이 발생할 수 있는 단점이 있다.
줄기초 흙막이는 기초공사나 중소규모 공사에 널리 사용되는 효율적인 공법이다. 필요 장비가 단순하여 시공이 쉽고, 경제성이 우수한 장점이 있다. 또한 반복 사용이 가능하여 투자 대비 효율이 높다. 다만 지반 조건에 따라 토사유출이나 지반침하 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 현장 여건을 면밀히 고려하여 적용해야 한다.
1.1.2. 엄지말뚝식 흙막이
엄지말뚝식 흙막이는 엄지말뚝을 지중에 타설하고 굴착을 진행하면서 토류판을 끼워 굴착 벽을 지지하는 방법이다. 공기가 짧고 소음과 진동이 적으며 반복사용이 가능하여 경제적이다. 그러나 지반침하가 예상되며 굴착 후 토류판 설치까지 자립이 되지 않아 적용이 곤란할 수 있다. 또한 차수성이 불량하여 토사유출과 분사현상이 발생할 수 있다.
엄지말뚝식 흙막이는 지중에 엄지말뚝을 설치하고 굴착과 함께 토류판을 끼워넣는 방식으로 시공된다. 이를 통해 공사 기간을 단축하고 소음과 진동을 최소화할 수 있다. 또한 반복 사용이 가능하여 경제적이다. 하지만 지반 침하가 우려되며 토류판 설치 전까지 자립이 어려운 단점이 있다. 차수성이 좋지 않아 토사 유출과 분사 현상이 발생할 수 있다는 특성도 지니고 있다.
1.2. 버팀대식 흙막이
1.2.1. 수평 버팀대공법
수평 버팀대공법은 필요한 위치에 중간 말뚝(지주)을 설치하고, 단계별 굴착 후 띠장을 설치하며 버팀대를 설치하는 방식이다. 굴착 규모가 중규모이고, 평면 형상이 사각형이며 외부 용지에 여유가 없을 때 사용한다. 전 지층에서 사용할 수 있으며, 특히 연약한 지반에 적합하다.
이 공법의 특징은 다음과 같다. 첫째, 굴착 면적이 좁고 깊을 때 유리하다. 둘째, 연약한 지반일 때 유리하다. 셋째, 변형이나 파괴를 조기에 발견할 수 있어 시공 후 보강이 용이하다. 넷째, 환경적으로 양호하다. 다섯째, 재료비가 비교적 적은 편이다. 하지만 버팀재 자체의 결함이나 지주의 좌굴이 발생할 가능성이 있고, 버팀보가 내부 굴착에 방해 요소가 될 수 있으며, 공기 지연으로 인해 공사비가 높을 수 있다는 단점이 있다.
1.2.2. 경사 버팀대공법
경사 버팀대공법은 흙막이벽 내측에 비탈면을 남기고 굴착을 실시하여 먼저 시공한 기초 구조물에 반력을 가하고 흙막이벽에 경사버팀대(Raker strut)를 설치하면서 굴착을 진행하는 방법이다. 이 공법은 소요되는 버팀대의 양을 감소시킬 수 있으며, 수축이나 접합부의 유동이 적은 것이 특징이다. 그러나 연약한 지반이나 깊은 굴착 시에는 적절하지 않으며, 경사 버팀대 내의 시공 시 공간 협소로 인해 불편을 초래할 수 있다. 이러한 장단점을 고려하여 현장 여건에 적합한 경사 버팀대공법을 선택하는 것이 중요하다.
1.3. 강재 널말뚝공법(Sheet pile 공법)
강재 널말뚝공법(Sheet pile 공법)은 널말뚝을 흙막이 계획선을 따라 타압하여 차수벽 및 흙막이벽을 동시에 형성하는 공법이다. 이 공법은 시공이 간단하여 공기 단축에 도움이 되며, 수밀성과 차수 효과가 크고 재질이 균질하다. 또한 연속 벽형의 강성체로서 차수벽과 토류 역할을 동시에 할 수 있다.
그러나 이 공법은 진동과 소음으로 인해 도심 내에서 사용하기에는 부적절하며, 배면 지반의 이완에 의한 인접 지반 침하를 유발할 수 있다는 단점이 있다. 또한 고가의 공사비가 드는 단점이 있다.
이처럼 강재 널말뚝공법은 시공성과 차수 효과가 뛰어나지만, 도심지 공사에 부적합하고 비용이 많이 드는 단점이 있다. 따라서 공사 현장의 여건을 고려하여 이 공법의 활용 여부를 판단해야 할 것이다.
1.4. 주열식 흙막이공법
1.4.1. CIP 공법
CIP 공법은 일반적으로 천공 후 철근 또는 강재(H-Pile)를 설치한 뒤 현장 타설 콘크리트 말뚝으로 벽체를 형성하는 주열식 흙막이공법이다. 이 공법은 모든 지반에 구성할 수 있어 지반의 제약이 없으며, 건물 벽체와 합벽 시공할 수 있어 터파기를 최소화할 수 있는 장점이 있다. 그러나 기둥과의 연결성이 좋지 않아 지하수위가 높을 경우 별도의 차수 대책이 필요하며, 암반 천공 시 작업에 제약이 있고 깊은 심도에서 수직 정도가 낮아질 수 있다. 전반적으로 CIP 공법은 모든 지반에 적용 가능하고 기존 구조물과 근접 시공이 용이하여 터파기 작업을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
1.4.2. SCW 공법
SCW 공법은 일축 또는 특수 다축 Auger로 지반을 천공하고 Auger 선단에서 Cement milk를 분출시키면서 원지반과 혼합 교반시켜 Soil cement를 형성하는 주열식 흙막이공법이다. SCW 공법은 흙막이벽과 차수벽을 동시에 형성할 수 있으며, 시공이 간편하여 공기가 빠르다. 그러나 두꺼운 자갈층과 침투수랍이 있는 곳에서는 적합하지 않다. SCW 공법은 흙막이벽으로써의 강도와 차수벽으로써의 투수성을 확인하기 위해 철저한 시공 관리가 요구된다.
SCW 공법은 모든 지반에 구성할 수 있어 지반의 제약이 없다. 또한, 건물 벽체와 합벽 시공할 수 있으며 구조물과 근접 시공할 수 있어 터파기 최소화가 가능하다. 그러나 기둥과의 연결성이 좋지 않아 지하수위가 높은 경우 별도의 차수 대책이 필요하다. 또한 암반 천공 시 작업에 제약이 있으며, 깊은 심도에서 수직 정도가 낮아질 수 있다.
1.5. 연속벽공법
연속벽공법은 벤토나이트액을 사용해서 지중에 일정한 폭의 도랑을 연속적으로 굴착하고 철근 바구니를 세운 후 현장타설 콘크리트를 치는 방식이다. 이를 통해 연속적인 지수벽, 흙막이벽, 구조체를 형성할 수 있다. 연속벽공법의 특징은 저진동, 저소음으로 시공할 수 있어 시가지 공사에 적합하다. 또한 강성이 높고 연속적인 접합부로 인해 차수효과가 크며, 주변지반과 구조물에 안정적이고 지반에 대한 제약이 없다. 다만 굴착공의 붕괴로 인해 공기가 연장될 수 있는 단점이 있다. 연속벽공법은 모든 지반조건에 적용 가능하며 건물과 근접하여 시공할 수 있어 터파기 규모를 최소화할 수 있지만, 지하수위가 높은 경우 별도의 차수대책이 필요하다.
1.6. 앵커식 흙막이공법
앵커식 흙막이공법은 H-Pile을 수직 설치한 후 굴착과 함께 흙막이벽을 설치하고 Earth anchor를 시공하여 벽을 지지하는 공법이다. 앵커식 흙막이공법은 토공사 범위를 한번에 시공할 수 있어 작업 지장물이 없어 능률상 효율적이다. 또한 Ancho체가 각각의 구조체이므로 적용성이 좋다. 그러나 앵커식 흙막이공법은 고가이므로 경제적으로 불리할 수 있으며, 인근 구조물이나 지중 매설물에 따라 시공이 불가능할 수도 있다.
1.7. 흙막이공법 적용 사례
흙막이공법은 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 옹벽 구조물, 지중 구조물, 건물 지하층, 토목 구조물, 교대 등에 흙막이공법이 적용된다. 옹벽 구조물의 경우 토압을 지지하기 위해 앵커식 흙막이공법이나 연속벽공법을 사용한다. 지중 구조물의 경우 지하층 시공을 위해 주열식 흙막이공법인 CIP 공법이나 SCW 공법을 활용한다. 건물 지하층 시공 시에도 주열식 흙막이공법과 연속벽공법이 적용된다. 토목 구조...
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