흙막이 공법

주택관리사/공동주택시설개론

흙막이 공법

Jobs 9 2020. 10. 29. 22:01

지하구조물 시공을 위한 지반내 공간을 확보하기위한 수단

① 흙막이 벽체에 따른 분류

   (1) H-pile + 토류판 벽
  (2) CIP[Cast in placed pile]
  (3) SCW[Soil cement wall]
  (4) Sheet pile
  (5) Slurry wall

H pile + 토류판 (엄지말뚝과 수평널)공법

개 요	H-Pile을 지중에 삽입한 후 굴착과 병행하여 토류판을 설치
시공순서	천공, 항타로 H-Pile 근입 ⇒ 굴착하면서 토류판 설치 ⇒ 토류판과 절취면 되메우기
장 점	- 흙막이벽 공법 중 가장 공사비가 저렴 - 공기가 비교적 짧음 - 시공이 용이 - 소음과 진동이 적다 - 자재 재사용 가능
단 점	- 지하수 누출시 토사유출로 인한 지반침하 우려 - 연약지반의 경우 시공불가 - 벽체강성이 작고 변형이 커 인접구조물에 피해 발생 가능 - 공사가 장기간 소요될 경우 토류판에 내구성이 저하됨

CIP (Cast-in-placed pile) 공법

개 요	시추기로 천공 후 H-Pile이난 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 현장 콘크리트 말뚝을 만들고 이를 연속시공하여 흙막이 벽을 만드는 공법
시공순서	천공 ⇒ 케이싱 설치 ⇒ H-Pile 철근망 근입 ⇒ 콘크리트 타설 ⇒ 양생 후 케이싱해체
장 점	- 벽체 강성이 좋아 주변지반과 구조물에 피해 적음 - 소규모 장비로 협소한 장소에도 시공이 가능하며 소음과 진동이 적음 - 자갈 및 암반지반을 제외한 지반에 시공 가능 - 말뚝과 주변지반 사이에 마찰력이 발생하여 지지력 증가
단 점	- 굴착 길이가 길어질수록 수직도 문제 발생 - 기둥간 연결성 불량으로 지하수가 있는 경우 별도의 차수 필요 - 암층에는 부적합 - 굴착공 저부에 슬라임 발생 - 말뚝의 제거 불가

SCW(Soil Cement Wall) 공법

개 요	삼축오거 천공후 시멘트 밀크를 주입하여 원지반의 흙과 혼합시킨 소일콘크리트를 만들어 벽체를 형성하는 공법
시공순서	천공 ⇒ 강선조립 및 삽입 ⇒ cement grouting ⇒ 인장 후 정착
장 점	- 각 공 10cm 중첩하여 차수효과가 좋아 별도의 차수공이 필요없음 - 토사유출이 적음 - 소음과 진동이 적음 - 대구경으로 강도가 크고 철근, 철골을 삽입하면 강도 증가 - 흙막이 벽의 변형과 침하 감소
단 점	- 자갈 암층 시공 곤란 - 토층의 변화가 심한 - H-pile 천공비가 다소 비쌈

Sheet Pile Wall(강널말뚝 벽체) 공법

개 요	강널말뚝(Sheet Pile)의 이음부를 물리게 설치하여 토류벽과 차수벽의 역할을 동시에 수행하는 공법
시공순서	강널말뚝타입 ⇒ 단계별굴착 후 띠장 및 버팀보 설치
장 점	- 연속형 강성체로 강도와 내구성이 크다. - 널말뚝 종류 및 다면형상이 다양 - 수밀성이 높아 지하수 및 토사의 유출 방지 - 시공이 빠르며 비교적 연약지반의 대규모공사에 적용 - 재질이 균질하여 자재신뢰성이 높음
단 점	- 자갈과 전석층에는 별도의 관입장비가 필요 - 항타시 진동과 소음 발생 - 연결부위 이탈시 보수 곤란함 - 시공이음 문제로 깊은 굴착이 곤란

Slurry Wall(지하역속벽) 공법

개 요	트렌치 굴착 후 철근망을 삽입하여 콘크리트를 타설하여 벽체를 형성하는 공법
시공순서	가이드 월 굴착 ⇒ 안정액 투입 ⇒ 철근망 건입 ⇒ 콘크리드 타설 ⇒ 콘크리트 양생 후 굴찰
장 점	- 차수성 및 근입부 연속성 우수 - 강성이 크므로 대규모, 대심도 굴착가능 - 대지경계선까지 시공가능하며 지하공간을 최대로 이용 - 인접지반 및 구조물의 영향이 적음
단 점	- 장비규모가 큼 - 공사지가 고가임 - 영구구조체로 사용하는 경우 안정액에 의한 철근의 부착력 및 콘크리트 강도 감소

② 흙막이 지지 형식에 따른 분류

   (1) 자립식[Cantilever]
  (2) 어스앵커[Earth anchor]공법
  (3) 수평 버팀식[Strut]공법
  (4) 경사 버팀식[Racker]공법
  (5) 네일링[Nailing]공법

Earth Anchor 공법

개 요	천공 후 P.C Strand를 가공, 제작하여 공내 삽입 후 Cement Grouting을 실시, 약 7일간 양생 후에 인장, 정착시켜 흙막이 벽체를 지지하는 공법
시공순서	천공 ⇒ 강선조립 및 삽입 ⇒ cement grouting ⇒ 인장 후 정착
장 점	- 건축구조물 축조가 유리 - 토공작업시 넓은 공간 확보 - 헤체가 용이 - 흙막이 벽의 변형과 침하 감소 - 가장 안정적인 공법
단 점	- anchor를 정착시킬 지반이나 공간의 제한 - Strut에 비하여 비경제적 - 대지밖의 시공으로 인접대지의 동의가 필요

Strut 공법

개 요	굴착 외곽면에 흙막이 벽을 설치하고 이것을 수평버팀대 및 띠장 등의 지공보로 지지하며 굴착을 진행하는 공법
시공순서	단계별 굴착 후 띠장 거치 ⇒ 띠장 거치 후 H-beam 설치 ⇒ 내측 터파기
장 점	- 재질이 균질하며 신뢰할 수 있음 - 시공이 간단 - 자재 이음이 가능 - 자재 구입이 용이
단 점	- 강재의 수축이나 접합부의 유동이 크다 - 강재단면의 종류가 적고 평면계획이 제한됨 - 작업공간 협소로 공기 지연 - 굴착면적이 큰 곳에 불리

Island 공법

개 요	굴착평면의 외주부에 흙막이벽을 시공한 다음 그 내측에 비탈면을 남기며 굴착을 진행하여 중앙부분을 소정 깊이까지 굴착하고 이 부분에 먼저 구체를 구 축한다.
시공순서	흙막이벽 시공 ⇒ 중앙부분 굴착 후 구체구축 ⇒ 흙막이 벽과 버팀대를 설치하고 주변굴착
장 점	- 대지경계면 가까이 건물 설치가능 - 지보공 재료 절약 - 장경간 버팀대의 약점 방지 - 넓은 면적에서의 굴착 가능
단 점	- 연약지반의 경우 비탈면 안정 문제가 있음 - 깊은 굴착 부적당 - 주변부 시공시 작업공간이 좁고 작업성 불리

Raker 공법

개 요	굴착외곽면에 흙막이 벽을 설치하고 굴착저면부위에 콘크리트 지지보를 설치하여 레이커(H-beam)를 띠장과 콘크리트 지지보에 연결하여 지지하며 굴착을 진행하는 공법
시공순서	외곽 및 흙막이벽 시공 ⇒ Slope를 처리하여 굴착 저면까지 굴착 ⇒ 굴착저면에 콘크리트 지지보 설치 ⇒ 단계별 굴착 후 띠장 거치 및 H-beam 설치
장 점	- 시공이 간단 - 자재 이음이 용이 - 굴착심도가 작고 버팀보 길이가 40m 이상인 구간에 유리
단 점	- 강재의 수축이나 접합부의 유동이 크다 - 강재단면의 종류가 적고 평면계획이 제한 됨 - 대심도 굴착에는 부적합

Rock Bolt 공법

개 요	벽면에 구멍을 뚫고 그 속에 볼트를 끼운 다음, 너트를 단단히 죔으로써 굴착시 발파 등으로 인하여 연약해진 암반을 견고하고 안전된 암반에 고정시켜 암반의 보강 및 낙석을 방지한다.
시공순서	1. 천공 및 공매 청소 2. 쇄기형 : 해머나 착암기를 이용하여 설치, 접착형 : 압축공기 등을 이용한다.
장 점	- 터널내에서의 공간 차지가 적으므로 기계 및 장비의 설치와 이동이 편리 - 설치비용 및 유지비가 적으며 반영구적 - 소형이므로 갱내운반이 간단하고 설치속도가 빠름
단 점	- 충진형의 경우 모르터의 품질관리에 주의 - 주입형의 경우 급결제, 패커, 주입관 등이 필요하므로 모르터형보다 비경제적

Soil Nailing 공법

개요	토사에 steel bar를 삽입하고 저면을 shotcrete 처리한 후 보강된 토체를 일체화하여 보강되지 않은 배면의 원지반과는 구분시켜서 재래식의 중력식 옹벽과 같은 기능을 할 수 있도록 함
시공순서	1단계 굴착 ⇒ 1차 shotcrete 및 천공 ⇒ Nail 삽입 및 그라우팅 ⇒ Wire mesh 설치 ⇒ 연결철근 조립 및 plate 설치, bolting ⇒ 2차 shotcrete 및 2차 그라우팅
장 점	- Earth anchor 공법에 비해 저렴 - 보강재의 거리가 짧으므로 이격거리내에서 시공이 가능 - 시공시 소음과 진동감소 효과
단 점	- 공법 자체에 기인하는 수평 및 수직변위 발생 - 특정 조건의 지반에서는 사용이 어렵거나 주의가 필요