[건설시공학] 흙막이 공법과 시공요령 - 흙막이(개착공법, 역타공법, 케이슨 공법), 흙막이벽(엄지말뚝공법, CIP공법, SCW공법, 지하연속벽 공법, 강널말뚝공법)

소개글

[건설시공학] 흙막이 공법과 시공요령 - 흙막이(개착공법, 역타공법, 케이슨 공법), 흙막이벽(엄지말뚝공법, CIP공법, SCW공법, 지하연속벽 공법, 강널말뚝공법)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 흙막이
　1) 개착공법
　　(1) 사면개착 공법
　　(2) 흙막이 개착공법
　　　a) 전단면 굴착공법
　　　b) 부분 굴착공법
　2) 역타공법
　3) 케이슨 공법

2. 흙막이벽
　1) 엄지말뚝(H-pile +토류판)공법
　2) C.I.P 공법 (Cast-in-placed pile)
　3) S.C.W 공법 (soil cement wall)
　4) 지하연속벽 공법
　5) 강널말뚝(sheet pile) 공법

본문내용

분할하여 침설하고, 작업 시 구조물에 대해 예측하지 못한 응력이 발생하는 경우가 있으므로 보강이 필요한 경우가 있다. 삽날 아래에 호박돌, 전석 등의 출현이나 주변 마찰력 증가에 따른 침설작업의 지연으로 공기연장 및 공사비 증가요인이 발생될 수 있다.
<케이슨 공법>
2. 흙막이벽
흙막이벽은 본래 기초파기 공사중의 토압 빛 수압 등의 측압을 받는 가설물로 생각해 온 것이나, 근래에는 소음 침하공해의 방지에 대처하여 개발된 현장타설 철근콘크리트 연속벽의 출현에 의해 단순한 가설의 흙막이벽 뿐만 아니라 기초말뚝 및 내진벽등 건물 본체의 일부로서 이용하게 되었다. 흙막이벽의 종류도 다양하게 되므로 각각이 지닌 특징과 토질조건, 대지조건, 대지주변에 미치는 영향 및 공사비, 공기, 시공성 등을 고려하여 선정해야 한다.
<흙막이벽의 종류>
1) 엄지말뚝(H-pile +토류판)공법
엄지말뚝식 흙막이벽은 강재말뚝(H형강)을 타입 또는 진동압입하거나 보링하여 지중에 삽입한 후에 굴착과 병행하여 토류판을 끼워서 굴착벽을 지지하는 방법으로 건물 지하층의 지반굴착이나 개착식 지하철공사 등에 많이 적용되고 있다. 이때, 주로 사용되는 H형강의 규격은 H-300200914와 H-3003001015 로 보통 1.5~2.0m 간격으로 설치한다.
<엄지말뚝공법의 일반적인 단면과 시공사진>
장점: 굴착에 따라 자연히 지하수가 낮아지므로 수압이 작용하지 않고, 공기가 짧고 엄지말뚝은 반복사용이 가능하며 타공법에 비하여 경제적이다. 엄지말뚝을 보링한 후에 설치하면 소음과 진동이 적다.
단점: 지하수위의 저하에 따른 지반침하가 예상되며, 지층이 연약하여 굴착후 토류판 설치까지 자립이 안되면 적용이 어렵다. 또한 토류판과 굴칙면 사이에 공간이 생기면 안정에 문제가 생긴다. 굴착저면에서 히빙이나 보일링이 일어나기 쉬운 지반일 경우에는 적용시에 이를 검토해야 한다.
2) C.I.P 공법 (Cast-in-placed pile)
이 공법은 로터리보링기 또는 오거 등의 천공장비로 천공을 하며 공벽이 무너질 경우에는 케이싱 또는 안정액을 주입하여 공벽을 보호하면서 천공해 들어간다. 천공이 완료된 후 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 한 개의 현장콘크리트 말뚝을 만들고 이를 연속적으로 시공하여 흙막이벽체를 형성하는 공법이다. 보통 적용되는 C.I.P 단면의 직경은 400m/m와 450m/m 규격이 사용된다.
장점은 자갈 및 암반지반을 제외하는 대부분의 지반에 적용이 가능하며, 장비가 소형이므로 협소한 장소에도 시공이 가능하고, 비교적 저진동 저소음 공법이다. 강성이 커서 배면토의 수평변위를 억제할 수 있으므로 인접구조물의 영향을 최소한으로 줄일 수 있다.
단점은 토류판 공법에 비해 비교적 고가의 공법이고, 암반 천공이 어렵다. 기둥과 기둥사이의 이음부가 취약하고 중첩시공이 어려우므로 이음부의 보강 및 지하수가 있는 경우에는 별도의 차수공 시설이 요구된다. 또한 굴착공 저부에 슬라임이 발생할 수 있다.

3) S.C.W 공법 (soil cement wall)
S.C.W 공법은 S.M.W(soil mixing wall) 라고도 하며 소일시멘트를 이용한 지중연속벽으로 오거를 이용하여 지중을 굴착, 관입시키면서 오거의 중공로드를 통해 시멘트밀크 주입재를 압력 5~10kgf/cm² 정도로 주입하여 오거로드 주변에 부착된 교반 날개로 원지반의 흙과 혼합하여 소일콘크리트를 만들어 흙막이벽을 형성하는 공법이다. 흙막이벽으로 사용시에는 응력보강재로서 H형강, 강관, 강널말뚝 등을 삽입하여 사용한다.
장점: 저소음 저진동 공법이고, 지반의 변동이 있을 경우 길이 조절이 가능하다. 또한, 지름이 비교적 크므로 강도가 크고 철근, 철골을 삽입하면 강도가 더욱 증가한다.
단점: 지중에 매설물, 호박돌(진석)이 있는 지층에서는 시공이 어렵고, 토층의 변화가 심한 지반에서는 정확한 시멘트밀크 배합이 어렵다. 가로 방향을 철근, 철골 연결이 불가능하여 본체구조물로 사용하기가 어렵다.

4) 지하연속벽 공법
지하연속벽공법은 지반에 안정액(벤토나이트현탁액)을 주수하면서 수직으로 굴착을 완료한 다음 철근망을 삽입한 후 콘크리트를 타설하고 이 콘크리트가 완전히 양생된 다음 지반을 굴착하는 가장 최신 공법으로 상기 주열공법의 결점인 기둥과 기둥사이의 유격 문제가 해결된 흙막이벽이다.
장점: 저소음 및 저진동으로 시가지 공사에 많이 적용되고, 벽체, 차수, 내하력 기능을 동시에 할 경우 공사비와 공기가 절약된다. 기존 빌딩과 매우 인접하여 시공할 수 있기 때문에 좁은 장소에서도 시공이 가능하며 인접건물의 기초보강 언더피닝에 사용할 수 있다. 또한, 대부분의 지반조건에 적용이 좋으며, 영구구조물로 이용이 가능하고, 벽체의 강성 및 차수성이 매우 커서 인접지반 및 인접구조물의 침하에 따른 피해를 최소화 할 수 있다.
단점: 고도의 기술과 경험이 필요하고 , 연속벽체의 시공을 위한 철저한 관리가 요구되며 비교적 고가인 공법이다. 안정액의 처리에 따른 오염 문제가 발생하고, 그 처리 비용이 비싸며 벽체가 지반속에서 만들어지기 때문에 정확한 품질관리가 어렵다. 구조체로 이용하는 경우에 슬러리에 의한 철근의 부착력 및 콘크리트 강도 감소와 벽체 결합부의 신뢰성에 유의해야 한다.
<지하 연속벽의 일반적인 단면과 가이드월 및 사일로 플랜트>
5) 강널말뚝(sheet pile) 공법
강널말뚝을 설치하여 차수벽과 흙막이벽의 역할이 동시에 이루어지며, 주로 연약한 실트질 지반이나 사질토에 적용하는 공법이다.
장점: 비교적 수밀성이 좋으므로 지하수위의 저하를 방지할 수 있고, 지하수 및 토사의 유출을 방지할 수 있다. 재질이 균질하고 지반에 따라 벽체 강성을 조절할 수 있고, 단면의 선택폭이 넓으며 사후에 반복 사용이 가능하다.
단점: 타입이 가능한 지반에만 적용 가능하고, 강성이 작아서 변형이 크고 이로 인해 인접지반의 침하가 예상된다. 타입에 의한 소음과 진동이 심하고 시공이음의 정밀도가 나쁘면 깊은 굴착이 곤란하다.
< 강널말뚝의 일반적인 단면과 시공사진>

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