건축 시공(토 공사)

개요

토공사는 크게 토공사 계획수립, 토공장비 선정, 흙막이공사, 흙파기 및 반출처리의 순서로 진행되며 이 과정에서 현장 상황에 따라 지하수 처리, 지반개량 등의 업무를 수행할 수 있다. 토공사는 대지조성 및 지하구조물 건축을 위한 터를 마련하기 위한 것으로 터 고르기(grading), 절토(깎아내기), 굴토(터파기, 흙파 기), 되메우기, 성토(흙 돋우기), 다짐(흙다지기), 잔토처리 등을 포함한다. 흙파기 공사에서는 토질 상황을 철저하게 조사하여 공사계획을 수립해야 한다. 착공 전에 지반조사(또는 지질조사)를 했어도 지하수의 유출, 지하수위의 변경, 암반의 돌출 등 예상하지 못한 장애물과 기후의 영향으로 공기의 지연과 공사비의 증대를 초래할 수 있다. 흙파기 등으로 인접한 건축물에 균열·침하 등의 피해를 주지 않아야 하며 소음·진동 등의 건설공해에 대한 대비책을 강구해야 한다. 지하수 처리 및 토사붕괴 등에 대비해 서도 사전에 계획을 수립해야 한다.

 

(1) 토공사 장비의 선정조건

 

토공사용 기계/장비는 종류가 많고 각각 다른 특징을 갖고 있으므로 다음과 같은 외적 조건을 고려하여야 한다.

● 흙의 굴착 깊이 : 장비의 용량

● 굴착된 흙의 처리 : 임시 야적장과의 거리, 사토장까지 반출거리 흙의 종류

● 토공사 기간 : 장비의 유형 및 조합, 장비 성능, 장비 대수

 

기상 조건 및 주위 환경 아울러 최종적으로 장비 선정을 위해서 다음과 같은 특성을 파악 후 선정하여야 한다.

● 성능이 안정된 것

● 신뢰성이 높은 것

● 경제성이 높은 것

● 타 장비와의 조합효율이 높은 것

● 범용성이 좋은 것

● 비교적 수월히 입수할 수 있는 것

 

토공사 장비의 종류 및 특징

1) 불도저(bulldozer)

흙의 표면을 밀면서 깎아 단거리 운반을 하거나 터 고르기, 절토, 집토, 정지작업을 하는 기계이다. 주행방식에 따라 무한궤도식 불도저와 타이어식 불도저가 있다. 량은 8~20 ton 정도이고 배토판은 상하로 움직일 수 있다. 운반거리는 최대 100m 이하이며 적정거리는 50~60m이다.

 

2) 앵글 도저(angle dozer)

배토판이 위, 아래뿐 아니라 진행방향 좌우로 30° 까지 좌우로 회전할 수 있는 점 이 불도저와 다르다. 산허리 등을 깎아내리는 데 유효하다. 불도저와 앵글 도저는 토 공사 초기에는 효율적이나 토공사의 깊이가 깊어질수록 그 효율성은 감소된다.

 

3) 로더(loader)

로더는 파헤쳐진 흙을 담아 올리거나 이동하는데 사용되는 기계이다. 쇼벨, 버켓을 장착한 트랙터 또는 크롤러 형태가 있다. 트럭에 흙을 싣기 위한 용도와 도저와 같은 용도로 이용된다.

 

5) 케리올 스크레이퍼(carryall scraper)

스크레이퍼는 굴착, 상차, 운반, 정지 작업 등을 할 수 있는 기계로 대량의 토사를 고속으로 운반하는 데 적당하다.

 

6) 클램셀(clamshell)

사질지반의 굴착과 좁은 곳의 수직 굴착(지하 연속벽 등)에 좋으며 토사 채취에도 사용된다. 굴착 깊이는 보통 8m이고 최대 18m까지 가능하다.

 

7) 드래그라인(dragline)

기계가 서있는 위치보다 낮은 곳의 굴착에 좋다. 넓은 면적을 팔 수 있으나 파는 힘은 강력하지 못하여 연질지반 굴착에 사용하며 모래 채취나 수중의 흙을 파 올리는 작업에 이용된다.

 

8) 백호(backhoe)

기계가 서 있는 위치보다 낮은 곳의 굴착에 좋다. 파는 힘이 강하여 경질지반의 굴착뿐 아니라 수직 굴착도 가능하다.

 

9) 덤프트럭(dump truck)

기동성이 우수하여 도로상에서 자유롭게 왕복이 가능하다. 산지 등에서도 통행할 수 있어 어느 현장에서나 다양하게 사용된다.

 

흙 파기 공법

건축물의 지하층이나 기초를 축조하기 위한 터파기 공사는 다양한 종류의 장비를 최적으로 조합하고 동선을 매끄럽게 처리하는 것이 핵심 사항이다.

 

(1) 경사 오픈 컷(open cut)

공법 굴착 면을 경사지게 하여 흙막이 벽이나 가설 구조물이 없이 굴착하는 공법이다. 굴착면적에 비해 대지면적이 큰 경우에 사용된다. 점토질일 경우에는 경사면이 붕괴될 우려가 있다. 사면(斜面) 붕괴 방지의 요점은 사면부 특히 사면 상부에 물이 침투하지 않도록 하 는 것이다. 오픈 컷 공법은 터파기 후 경사면의 수정이 어려우므로 굴토 전 관련 자료를 분석하여 적합한 굴토 시작선(경사각)을 설정해야 한다. 이 공법은 상대적으로 비용이 덜 들고 공기 단축이 가능하지만, 굴착토량 및 되메우기 토량이 많아진다.

 

(2) 자립식 흙막이 공법

토압을 흙막이 벽의 횡 저항으로 지지하며 흙막이 벽을 자립시켜 굴착하는 공법이다.

 

(3) 어스앵커(earth anchor) 공법

흙막이 벽의 뒷면에 어스앵커를 설치하고, 앵커의 인발력으로 토압에 저항하는 방법이다. 어스앵커를 인접 건축물의 대지 밑까지 설치해야 하는 경우가 많으므로 그 경우(근접시공)에는 적용이 불가능하거나 인접 건물주의 허락을 받아야 한다. 이러 한 문제를 해결하기 위해서 앵커를 제거할 수 있도록 만들어(제거식 유턴(u-turn) 앵커) 적용하는 현장이 늘고 있다. 연약층이 두꺼운 경우에는 어스앵커의 길이를 길게 해야 한다.

 

(4) 아일랜드 컷(island cut) 공법

대지 주위에 흙막이 벽을 설치하고, 흙막이 벽에 접하여 경사면을 남겨두어 흙막이 벽을 지지하도록 한다. 이후 중앙부를 먼저 굴착하여 그 위치에 구조물을 축조한 후 남은 주변부를 굴착하여 주변부의 구조물을 완성시키는 공법이다.

 

(5) 트렌치 컷(trench cut) 공법

측벽이나 주열선 부분을 먼저 파내고 그 부분에 구조물을 축조한 다음 중앙부의 나머지 부분을 파내어 지하구조물을 완성해 나가는 공법이다. 이 공법은 아일랜드 컷 공법과는 반대의 형식을 취하는 공법이다.

 

(6) 탑 다운(top-down) 공법

흙막이 벽을 설치한 후 본체 구조의 1층 바닥을 축조하여 이것으로 흙막이 벽을 지 지하면서 아래쪽으로 굴진 하여 지하 각 층 바닥, 보를 축조하여 차례로 굴착해 가며 동시에 지상부의 구체 시공도 추진하는 공법이다. 1층 바닥(ground level)을 기 준으로 상하 양방향으로 공사를 진행할 수 있어 공기가 대폭 단축되며, 주변지반 및 인접건물에 미치는 영향이 타 공법에 비하여 훨씬 작고, 소음 및 진동이 적어 도심지 공사로 적합하다.

 

(7) 업 업(up-up) 공법

건축구조물의 구체공사를 시공함에 있어서 지하층과 지상층의 두 지점에서 동시에 병행하여 추진하는 공법을 의미한다. 탑 다운 공법과 마찬가지로 1층 바닥 슬래브를 선 시공한 후 굴토 및 골조공사를 진행한다는 점에서 유사하지만 업- 공법의 경 우 순타시공으로 탑 다운 공법보다 시공이 용이하여 공기 단축 및 시공의 질 향상을 기대할 수 있다.