흙막이(가시설) 공사의 종류 및 시공관리 지침

 

1. 흙막이 구조물의 공법 선정

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① 설계 목적을 알고 접근한다.

② 시추 주상도 및 지반에 대한 검토

③ 지질 및 토질의 역학적 성질 및 지하수위 파악 (사질토 및 점성토 지반)

④ 인접 구조물에 관한 검토 (인접 구조물에 따른 공법변경 및 시공 방법 선정,계측기 설치)

⑤ 시공 환경에 관한 검토 - 지하매설물 및 소음 진동 규제 조건 파악

 

 

 

 

2. 흙막이 구조물 사용 부재

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① 흙막이벽체 : H-PILE+토류판,SHEET PILE, C.I.P, S.C.W, Slurry Wall 등

② 지지시스템 : Strut, Earth Anchor, Soil Nailng, Top-Down

흙막이 구조물 사용 부재

 

 

 

가시설 부재

 

① 가시설벽체        ② 피스브라켓        ③주형보 받침보             ④주형보

⑤보걸이                ⑥띠장(Wale)         ⑦Screw Jack                 ⑧ 버팀보(Strut)

⑨ 수평브레이싱     ⑩수직브레이싱

 

 

 

3. 흙막이 구조물 공법에 따른 분류

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  3-1. 엄지말뚝 + 토류판

① 굴착 전에 H-PILE과 같은 엄지말뚝을 1~2M1~2M 간격으로 지중에 설치하고 굴착과 동시에동시에 토류판을 엄지말뚝 사이에 시공하여 토사의 붕괴 및 토압을 지탱

② 지반의 변형, 토류판 뒷채움 부실, 지하수 등에 대해 거의 무방비 상태이므로 지질여건상 꼭 필요한 경우에 그라우팅과 병행하여 적용해야함

③ 흙막이 벽체에서 가장 널리 사용되고 있지만, 점차적으로 없어지는 추세임

④ 나무 합판 대용으로 철판을 사용해서 시공하기도 함

엄지말뚝+토류판 공법

 

 

3-2. C.I.P (Cast In- Planced Pile)

① 오거 또는 보링기로 지반을 천공하여 천공홀의 자립을 안정액 또는 케이싱으로 처리하고 천공 홀 내에 콘크리트를 타설하여 지중에 주열 벽체를 형성

② 자갈 및 암반지반을 제외한 모든 지반에 적용이 가능하다.

③ 토류판에 비해 비교적 고가이며, 기둥과 기둥사이의 이음부가 취약하고 중첩 시공이 어려우므로 이음부의 보강 및 지하수가 있는 경우에는 별도의 차수공 시설이 요구됨

④ 도심지 시공에서 자주 사용하는 공법

⑤ 수직도 불량시 차수문제가 심각하여 주로 설계시부터 CIP + 그라우팅으로 반영

 

CIP 공법

 

 

 

3-3. S.C.W (Soil Cemented Wall)

① 지중 원위치 토사에 시멘트 용액을 주입, 교반하여 지중에 연속 벽을 만들어 지수 벽을 형성하고 그 벽체내에 측압에 대해서 응력재를 삽입하여 흙막이 벽체로 사용

② 지름이 비교적 크므로 강도가 크고 철근 삽입시 강도가 더욱 증가

③ 지중 매설물, 호박돌(전석)이 있는 지층에서는 시공에 어려움이 있음

④ 상부 SCW 시공부와 하부 암반층 사이의 누수에 의한 지반변위가 많음

⑤ 일본처럼 지하수위가 높은 곳에서 많이 사용하는 공법

⑥ 20m이상 구간에서는 안정성 문제로 사용하지 않음

SCW 공법

 

 

3-4. 슬러리월(Slurry Wall)

① 지하에 연속적으로 벽구조물을 시공하는 공법으로서 지상에서 수직으로 소정깊이의 트렌치를 굴착하면서 Slurry 안정액으로 공벽을 유지시킨 후 미리 준비 한 철근망을 삽입하여 콘크리트를 타설하고 이러한 각각의 패널을 선, 후행 번갈아가면서 격간으로 시공하는 방법 하고 그 벽체내에 측압에 대해서 응력재를 삽입하여 흙막이 벽체로 사용

② 일반적으로 국내에서 시공되는 벽 두께는 60~100cm

③ 시공시소음, 진동이 작고 벽체의 강성이 커 구조물 본체의 일부로 사용이 가능

④ 공사비가 고가이고 대단위 굴토 규모에 적용

슬러리월 공법

 

 

3-5. 시트파일(Sheet Pile)

① 타공법에 비해 차수성이 우수하고 벽체 강성이 강하여 하천, 항만, 지하 수위가 높은 지반에서도 많이 사용하고 있음

② 사후 자재 반복 사용이 가능

③ 연성벽체로 지보제 설치 지연에 따른 과다 변위 발생 가능성이 큼

④ 타입에 의한 소음과 진동이 심함

⑤ 전석층, 암반층 근입구간에 대해서 천공작업과 병행하여 시공

시트파일 공법

 

 

 

 

3-6. Strut 공법

① 굴착하고자 하는 부지의  외곽에 흙막이 벽을 설치하고 이것을 버팀보, 띠장, 등의 강재 지보공으로 지지하며, 굴착을 진행해 가는 공법으로 가설 흙막이 벽공사시 가장 많이 사용되는 공법

② 부지 경계면까지 경제적으로 굴착할 수 있고, 버팀보의 압축강도를 이용하여 흙막이를 하기 때문에 그 응력상태도 확인하기 쉬우며, 연약지반과 지하수위가 높은 지층에서도 사용가능

③ 굴착면적이 크게 되면 버팀보가 길어지게 되므로 온도변화에 의한 수축 팽채오가 자체의 비틀림 이음부의 좌굴 등으로 흙막이 전체의 변형도가 커져 주변지반 침하가 발생될 우려가 있음

STRUT 공법

 

 

3-7. 어스앵커(Earth Anchor) 공법

① 버팀보와 버팀지주가 필요하지 않아 넓은 작업장소가 확보되므로 굴착능률이 향상되며, 흙막이 벽체의 측압을 배면측의 앵커로 지탱하므로 사면이나 모양이 일정치 않은 굴착 평면이라도  쉽게 적용 가능

② 최근에는 인접대지 침범 등의 문제가 법정분쟁으로까지 번지는 사례도 발생하고 있으며 따라서 도심지 굴착 시공에 있어서는 시공후 강선을 제거하는 방식의 제거식 앵커의 사용이 필수

어스앵커 공법

 

 

4. 흙막이 구조물 시공 시 공통 유의사항

  4-1. 과굴착 금지 및 신속한 지보재 설치

① 소단(BERM)을 이용하여 지보재 설치위치 하부 0.5~1.0M 까지만 굴착 깊이를 최소화한 후 지보재 신속하게 설치 (시간 경과에 따른 변위 발생을 최소화)

② 굴착 진행으로 수평응력 개방에  따른 수평변위는 필수적으로 발생하므로 작업 매 공정마다 계측기 및 응력집중 구간 확인

과굴착 금지

 

 

4-2. 흙막이 배면 상부 자재 야적 및 중장비 운용

① 흙막이 배면의 과다한 추가 하중은 흙막이 구조물의  안정성 저하를 크게 초래함

② 자재 야적시 충분한 이격거리를 확보

③ 장비 운용시 하중에 대한 안정성 검토 필요

흙막이 상부 적재하중 관리

 

 

4-3. 지보재 간격 및 수직도 준수

① H- 형강의 간격이 설계시 보다 넓게 설치될 경우, 흙막이 벽체에 작용되는 토압이

설계 시흙막이 구조물이 불안정해질 수 있음

지보재 간격 및 수직도 준수

 

4-4. 보일링(Boiling) 현상

① 사질토 지층에서 주로 발생하는 현상으로 흙막이 내부를 주변 지하수 아래로 터파기 할 경우 주변 지하수의 수압[피압수]에 의해 터파기한 바닥으로 물이 솟아오르는 현상을 말하고 피압수가 용출되는 모양이 물이 끓는것처럼 보여 붙여진이름 (미세한 모래입자와 함께 터파기한 바닥에서 물이 솟아오르는 현상)

  - 굴착저면과 흙막이벽 배면과의 수위차에 의해 발생

  - 사질 지반에서 발생

  - 근입장 부족시 발생

 ② 보일링 현상을 막기 위해서는 주변의 지하수위를 낮추거나(DEEP WELL) 흙막이 근입 깊이를 깊게해서 외부의 수압이 터파기면까지 전달되지 않도록 하거나, 터파기한 바닥을 밀실하게 다져서 지하수가 용출되지 않도록 하는 방법 등이 있음

 

4-6. 히빙(Heaving) 현상

① 유동성이 큰 연약지반[해안가갯뻘,연약점토층 등) 에서 많이 발생되며 흙막이 외부의 유동성이 큰 토사의 토압으로 인해 터파기 면으로 연약지반이 밀려 올라오는 현상으로 피압수가 용출되는 대신 유동성이 큰 지반 자체가 솟아오르는 현상을 말함

  - 점토질 지반에서 주로 발생

  - 흙막이벽 내외 흙의 중량차에 의해 발생

  - 흙막이벽 근입장이 견고한 지반에 못미칠때 발생

보일링/히빙 현상

 

 

2023.02.06 - [강박사의 토목이야기] - Sheet Pile (가시설공) 시공관리 지침