건축 시공(흙 막이 공사)

개요

흙막이 공사는 기초파기 등 굴착공사를 할 때 토압 및 수압에 의해 주위의 토사가 붕괴 또는 유출되는 것을 방지하고, 주변 지반 및 기존 구조물의 침하를 방지하기 위하여 흙막이벽을 가설하는 것을 말한다. 흙파기 깊이가 3m 이상일 경우에는 토질에 관계없이 위험방지를 위하여 흙막이벽을 설치해야 한다. 흙파기를 휴식각에 가깝게 파는 것 은 굴토량이 많아져서 비경제적이며, 대지의 여유가 없는 곳에서는 흙막이를 가설하여 야 한다. 도심지 굴착공사에는 생활환경 보전 및 건설공해 저감을 위해서 저소음·저진 동 공법을 사용할 필요가 있다. 흙막이공법 선정 시 검토할 사항은 다음과 같다.

 

• 굴착 심도 및 지반의 성상과 토질 상태

• 대지 및 주변의 지하 매설물 상태

• 지하수 및 차수공법(지하수위 및 피압수 상태)

• 굴착 공법의 적용성

• 공사기간 및 경제성

• 기초공사와의 관련성

• 소음, 진동 및 폐수 처리 문제 등

• 주변 지반의 침하에 따른 안전대책

 

흙막이 공법

(1) 자립식 흙막이 공법

널말뚝 및 엄지말뚝 등을 지중에 깊숙이 설치하여 흙막이 배면의 토압, 수압에 저항하는 방식이다.

 

(2) 버팀대식 흙막이 공법

굴착하고자 하는 부지의 외주부에 흙막이벽을 설치하고 흙막이벽의 안쪽에 버팀대 (strut), 띠장(wale), 지지말뚝(post pile)을 설치하여 토압·수압 등에 저항시키면서 굴착하는 공법이다. 버팀대식 흙막이는 버팀대를 설치하는 방법에 따라 수평버팀대 식 흙막이와 빗버팀대식 흙막이로 나뉜다. 버팀대를 영구 구조물(SPS 및 MHS 공법)로 이용하는 공법도 단순한 스트러트 공법의 단점을 보완할 목적으로 최근에 많이 적용되고 있다.

 

(3) 어스앵커 (earth anchor) 공법

흙막이벽을 어스드릴(earth drill)로 천공한 후 그 속에 PS(pre-stressed) 강선이나 철 근 등의 인장재를 넣고, 모르타르로 그라우팅(grouting)하여 경화시킨 후 PS강선이나 철근 등에 인장력을 가해서 정착시켜 흙막이벽을 수평력에 저항시키는 공법이다.

 

(4) 엄지 말뚝식 흙막이 공법(soldier beams and logging)

흙막이 배면에 작용하는 토압 등에 대한 응력을 부담하기 위해 H-pile(엄지말뚝을 사용하는 방법이다. 일정한 간격으로 H-pile을 설치 후 기계로 굴착해 내려가면서, H-pile 사이에 토류판을 끼워 토사의 붕괴를 방지하는 공법이다.

 

(5) 강재널말뚝(steel sheet pile) 공법

철재의 널말뚝을 연속해서 박아 수밀성 있는 흙막이벽을 만들고, 띠장·버팀대로 지 지하는 공법이다. 용수가 많고 토압이 크고 기초가 깊을 때 쓰이며, 이음구조로 된 U형, Z형, I형 등의 강널말뚝을 연속하여 지중에 관입한다.

 

(6) 지하연속벽(slurry wall)

클램셀(clamshell), 하이드로 밀(hydro mill) 등을 이용하여 지반을 굴착하여 연속된 벽을 형성하는 공법으로 굴착 트렌치(trench)에 안정액(bentonite) 1)을 채워 넣고 굴 착하며 굴착 완료 후 철근망을 삽입한 후 콘크리트를 타설 하여 연속적인 차수벽을 형성하는 것이다.

 

(7) SCW(Soil Cement Wall) 공법

자연 상태의 흙을 오거(auger) 등으로 굴착 교반하고, 시멘트페이스트를 혼입 하여 소일시멘트벽을 구축함과 동시에 그 속에 응력 부담재(H-beam, 철근 등)를 삽입하여 흙막이벽을 만드는 공법으로 MIP(Mixed In Place concrete pile) 공법이라고도 한다.

 

(8) 소일 네일링(soil nailing) 공법

흙과 보강재 사이의 마찰력 · 보강재의 인장응력과 전단응력 및 휨 모멘트에 대한 저항력으로 흙과 네일(nail)을 일체화하여, 지반 및 흙막이벽의 안정을 유지하는 공법이다.

 

(9) 압력식 소일네일링(Soil Nailing) 공법

압력식 소일네일링 공법은 소일네일링 두부에 급결성 발포우레탄 약액을 주입하여 패커(packer)를 형성하고, Soil Nailing 정착부를 일정 압력(0.5~1.0 MPa)으로 그라 우팅 하여 유효 지름 및 인발 저항력을 증대시킨 공법이다.

 

(10) CWS(Continuous Wall System) 공법

C.W.S(Continuous Wall System) 공법은 굴토공사 진행에 따라 매립형 철골 띠장, 보 및 슬래브를 선 시공하여 토압 및 수압을 슬래브의 강막작용(rigid diaphragm)으 로 저항하게 하고, 굴토 공사 완료 후 지하 외벽을 연속시공 할 수 있는 공법이다.

 

(11) MHS(Modularized Hybrid System) 공법

MHS 공법은 토압지지용 임시 스트러트 등의 가시설 없이 지하 구조체를 굴토시 토압 지지 구조체로 활용한 후 굴토 후에 영구 구조물의 일부로 사용하는 공법이다. SRC 보의 경제성, 철골보의 시공성 및 합성보의 효율성을 고려한 SRC 복합보를 이용한다. 지상구조물 시공 시 보 춤의 감소와 횡 강성의 증대로 층고를 절감할 수 있다. 또한 건 물의 사용에 따른 처짐, 진동에 유리하며, 내화피복이 불필요하여 환경 친화적이다. 지상층과 동시에 지하구조물 축조 시 층고절감으로 인하여 굴토량이 감소한다. 철골의 하부 플랜지를 콘크리트에 매립하여 공장 제작하며, 현장에서 조립 후 슬래 브와 일체로 타설함으로써 시공 시 토압에 효과적으로 저항할 수 있다. 콘크리트와 H형강의 하이브리드(hybrid) 부재로 휨 응력에 대한 효과적인 대응이 가능하며 또 한 공장제작으로 인하여 품질 및 안전성 확보가 가능하다. MHS 공법에서 보-기둥 접합부는 다양한 형태로 조합이 가능한 동시에 모든 조합에서 철골 접합 방식으로 시공이 가능하다.