문제] 우물통 (open Caisson) 공사에서 침하촉진공법과 시공 시 유의사항에 대하여 기술하시오.
답]
Ⅰ. 개요
① 우물통은 우물통의 자중 또는 재하 하중에 의하여 소정의 깊이까지 침하시켜 기초로서의 지지력을 확보하여야 한다.
② 침하 시의 악조건으로 인해 침하 불능 시 지반과 우물통 벽면의 마찰 저항과 우물통 날끝의 마찰력을 감소시킬수 있는 방안을 검토해야 한다.
Ⅱ. 침하 조건
1) 우물통의 침하 작업은 내부의 토사굴착과 하중 재하로 이루어 진다.
2) 다음 조건을 만족할때 침하되나, 만족치 않을 때는 침하 촉진 공법이 필요하다.
3) 침하조건식
• WL+Wc > Fi+P+U: 침하
WL: 재하중 / Wc: Caisson 자중 / F : 주면 마찰력 / P: 선단지지력 / U: 양압력
Ⅲ. 침하 촉진 공법
1) 자중 증대
① 침하 초기에 유효한 공법으로 우물통을 쉽게 침하시킨다.
② 우물통 자중을 증대시킴으로써 침하 촉진을 위한 설계를 한다.
2) 재하중 공법
① 우물통 상부에 철거 콘크리트 블럭 등을 재하하여 침하를 촉진시킴.
② 사질 지반에 주로 사용함.
3) 물하중 공법
① 우물통 내부에 물을 넣어 침하 촉진시키는 공법으로 재하중 단점 보완 공법임.
② 재하비가 싸며, 안정성이 우수함.
4) 수위저하
① 우물통 내부 수위의 부력 발생 저하시키기 위해 수위 저하함.
② 수위 저하시키면 Boiling, Heaving, Piping 등이 발생하며 우물통의 급격한 침하와 편심 원인이 되므로 유의해야 한다.
5) 활성게 도포
① 우물통 외벽에 특수표면 활성제 도포 하여 침하 촉진시킴.
② 시공 간편하며 활성제로 우레탄 사용함.
6) 자갈 채움
① 우물통 주변에 표면이 매끄러운 둥근 자갈 채움.
② 우물통 외벽과 흙을 절연시켜 마찰력 감소시킴.
7) 용액 주입
① 우물통 주변에 매끄러운 용액을 주입하여 마찰 저항 감소시킴.
② 용액은 환경 오염이 없어야 한다.
8) 주수 공법
① 우물통 외벽 주변에 물을 분사하여 침하 촉진시킴.
② 지반 교란이 문제임.
9) Firection Cutter
① Shoe 외벽에 Firiction Cutter를 붙여 침하를 촉진 → 설계 시에 반영
② 부등침하 염려 있으므로 굴착 시 중앙부부터 굴착 후 Firiction Cutter 부굴착
10) Water jet 공법
- 우물통 날끝에 물을 분사시켜 침하 촉진시킴.
11) Air ject 공법
- 우물통 날끝에 공기압을 가하여 지반 이완 도모 침하 촉진시킴.
Ⅳ. 사용 시 유의사항
1) 굴착 순서 준수
① 대칭으로 굴착
② 굴착 순서가 불량하면 편기 경사의 원인이 됨.
2) 장애물 유의
① 날끝에 전석 및 나무 등 돌출
② 편기·경사의 원인이 되므로 굴착 시 유의
③ 장애물 제거 시 안전에 유의
3) 연약지반의 부동침하
① 지반 연약으로 인해 부등침하 발생
② 굴착 시 하중 분포에 유의.
4) 수압, 파랑, 조류의 영향으로 편기 발생 유의
5) 편심하중 유의
① 굴착 균형 불량으로 편심하중 작용
② 편기, 경사의 원인
③ 굴착 깊이를 check하여 대칭으로 굴착한다.
6) Shoe 하부 굴착 유의
① 날끝 하부 굴착 시 안전사고 유의
② 시공 속도를 천천히 한다
③ 우물통 안전사고의 큰 원인
7) 이질 지층 및 경사 지층 굴착
① 지층 경사 및 이질 지층으로 편심 하중 작용
② 지반 상태를 확인하여 굴착
8) 지지층 확인
① 사전지반조사 결과와 최종 지지층 토질 확인
② 확인방법 [ Core 채취 강도, 군열 등 조사 / 육안 검사 ]
V. 개발 방향
1) 시공성 양호한 공법 개발
2) 재료 구입이 쉽고, 경제적인 공법 개발
3) 부등침하나 편심의 계측관리 기기 관리
4) 시공경험과 기술축적의 정량화
VI. 결론
1) 우물통이 상부 하중을 지지하기 위해서는 소정의 깊이까지 침하시켜야 하는바, 침하 촉진 공법은 사공성, 경제성, 안전성, 무공해성을 고려하여 결정해야 한다.
2) 재료의 구입이 쉽고, 시공성이 양호한 공법 개발은 물론 시공 시 부등침하나 편심의 계측관리를 철저히 이행하여 안정적인 침하 촉진 공법을 개발하여야 한다.
2024.08.30 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : 거푸집 및 동바리 존치기간과 시공 시 유의 사항에 대하여 설명하시오