문제] 흙막이 공법의 종류와 특징 및 시공 시 유의사항에 대하여 기술하시오.
답]
Ⅰ. 개요
① 흙막이 공법은 흙막이 배면에 작용하는 토압을 막는 구조물로서 지지 방식별 분류와 구조 방식별로 구분할 수 있다.
② 흙막이 공사 시에는 배면 토양의 변화 및 흙막이 변위 상태를 파악하기 위한 계측관리(정보화사공)가 필요하다.
Ⅱ. 흙막이 공법 선정 시 고려 사항
① 흙막이 해체 고려가 용이한 공법
② 구축하기 쉬운 공법
③ 안전하고 경제적인 공법
④ 지반의 성상에 맞는 공법
Ⅲ. 공법 분류
1) 지지방식
① 자립식
② 버팀대식 – 수평버팀대식, 경사버팀대식
③ Earth Anchor식
가. 가설 Anchor
나. 영구 Anchor
다. 지지방식 - 마찰형, 지압형, 복합형
2) 구조방식
① H-Pile 공법
② Sheet pile 공법
③ slurry wall 공법
④ Top down 공법
⑤ 구체 흙막이 (Well Cassion) 공법
IV. 공법별 특성
1. 지지방식
1) 자립식 흙막이 공법
① 널말뚝 및 어미말뚝을 지중에 박아 흙막이 배면의 토압을 지지하는 방식
② 흙막이벽 배면의 토압, 수압에 대하여 말뚝의 휨강성과 근입장 깊이에 의하여 지지하는 방식
2) 버팀대식 흙막이 공법 (Strut 공법)
- 가장 일반적으로 사용되는 공법으로 흙막이벽의 안쪽에 띠장, 버팀대 및 지지 말뚝을 설치하여 지지하는 방식
3) Earth Anchor식 흙막이 공법
① 버팀대를 대신하여 흙막이벽 배면 지중에 anchor체를 설치하여 인장 내력을 주어 지지하는 흙막이 공법이다.
② 버팀대가 없어 굴착 공간을 넓게 확보할 수 있고, 대형 기계 반입이 용이하다.
③ 경사지의 지하 공사에 유리하다.
④ 시공 도중에 조건 변화가 있어도 설계변경이 용이하다.
2. 구조방식
1) H-pile 공법
① H-Pile(어미 말뚝)을 일정한 간격으로 박고, 굴토 해서 내려가면서 토류판을 끼워서 흙막이벽을 형성하는 공법이다.
② 사용재료의 입수가 용이하며, 시공이 단순하다.
③ 공사비가 비교적 저렴하고, 어미 말뚝 회수가 가능하다.
2) Sheet pile 공법
① Sheet pile은 형상에 따라 경량 널말뚝, U형 강널말뚝, I형, H형, 직선형 강널말뚝이 있다.
② 재질이 균일하며 허용 응력도가 높다.
③ 전용률이 높고, boiling 현상과 piping 현상에 대한 저항력이 좋다.
3) Slurry Wall 공법
① 지중에 중공벽을 형성하여 철조망을 삽입하여 현장타설 콘크리트 연속벽을 형성하는 공법이다.
② 인접 건물에 근접하여 작업이 가능하며 소음, 진동이 적다.
③ 벽의 접합부에 구조적 연속성을 취할 수 있고 차수성이 높다.
④ 연약지반에서 경질지반까지 적용이 다양하다.
⑤ 지하수가 존재하는 지반에 선정된다.
4) Top down 공법
① 지하의 굴착과 병행하여 지상의 기둥, 보 등의 구조체를 형성해가는 공법으로서 역타공법이라고도 한다.
② 흙막이벽의 강성이 높아 주변 지반의 안전성이 높다.
③ 지하수가 존재하며 공기단축 또는 작업장 공간이 부족할 경우 선정된다.
V. 흙막이 공법 선정 기준
1) H-pale (Strut) 공법 : 일반적인 현장에 주로 사용
2) Slurry wall 공법 : 지하수 존재, 도심지
3) Top-down 공법 : 지하수, 공기단축, 작업장 부족
VI. 안전 대책
① 시공 시 지하 매설물, 지하 장애물 유무 확인하여 공사 지연이 없도록 해야 한다.
② 지보공은 굴착이 완료되면 지체없이 설치해야 한다.
③ 비팀대는 직선을 유지해야 하며, 지보공 설치 시 되메우기를 철저히 한다.
④ 강널말뚝 사용 시 경사와 이탈을 방지한다.
VII. 계측관리
① Load Cell (하중계)
- Strut 부재가 흙막이 배면에 작용하는 토압에 얼마의 하중으로 견디는지를 측정한다.
② Inclinometer (수평변위 경사계)
- 토압에 대한 흑막이의 경사 정도를 측정
③ Strain gauge (변형계)
- 토압에 대응하는 Strut의 변형 정도를 측정
VIII. 결론
① 최근의 건축물이 대형화되면서 지하구조물의 공사 시 대형 붕괴 사고 및 주변 건축물의 피해가 늘어 민원의 대상이 되고 있다.
② 저진동, 저소음 공법의 개발과 정보화 시공(계측관리) 등을 통하여 흙막이 공사의 안전성을 높여야 한다.
2024.07.10 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : 부력을 받은 지하구조물의 부상방지대책