굴착 및 흙막이 공법의 종류

소개글

굴착 및 흙막이 공법의 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요

2. 지하굴착공법
- 개착공법
- 역타공법
- 케이슨공법

3. 흙막이 공법의 종류
- 재료에 따른 분류
- 지보공법에 따른 분류

4. 흙막이벽 붕괴사례

5. 토류구조물 설계 및 시공의 문제점

본문내용

막이를 하기 때문에 그 응력상태도 확인하기 쉬우며, 연약지반과 지하수위가 높은 지층에서도 사용할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 굴착면적이 크게되면 버팀보가 길어지게 되므로 온도변화에 의한 수축 팽창과 자체의 비틀림, 이음부의 좌굴 등으로 흙막이 전체의 변형도 크게 되어 주변지반 침하가 발생될 우려가 있다. 지보재인 버팀보 및 띠장의 재료는 강재 및 철근콘크리트가 일반적이며, 도심지 굴착공사시 어스앵커에 의한 타부지 침범으로 민원발생의 요인이 되거나, 현장조건 및 토질 특성상 어스앵커 시공이 비합리적인 경우에 사용된다.
<스트러트 공법 모식도>
<스트러트공법 시공사진>
* 사진출처 SPS, 구글검색
역타(Top-Down)공법
역타공법은 지하연속벽 공법의 장점을 이용하여 영구적인 철근콘크리트 벽을 시공하고 현장타설말뚝 (RCD, Beneto, Barrette Pile)으로 기둥 및 기초를 완성한 후 1층 슬래브를 시공하여 벽체를 지지하는 버팀대 역할을 하게 하여 굴착한 다음 지하 1층, 2층 슬래브를 역으로 시공 완료하는 공법이다. 내부 토공사 전에 흙막이 벽체 겸 본체벽과 내부기둥 등의 수직구조물이 완료되어 지하구조물과 지상구조물이 동시에 시공될 수 있도록 계획할 수 있어서 Upward-Downward Method, Inversed Placing(of lining) Method, Sakauchi Method, Top-Down Method 등으로 불리운다.
역타공법은 재래식 가설흙막이 벽체인 강널말뚝, 엄지말뚝과 토류판, 주열식 벽체에서 발생할 수 있는 위험부담을 거의 제거하는 동시에 주변구조물에 영향을 거의 미치지 않고 깊은 지하구조물을 안전하게 시공할 수 있는 해결책으로 고안되었다. 가설 흙막이 벽체에서부터 지보방법까지 시공 중에 작용하는 모든 하중을 영구구조물이 받도록 설계되게 하는 방법이다. 역타공법은 1층 슬래브부터 타설하므로 지하공간에서 작업시 분진등을 없애기 위한 별도의 장치와 조명장치가 필요하다.

* 사진출처 구글검색
어스앵커(Earth Anchor) 공법
어스앵커는 옹벽의 수평 저항용, 교량의 반력용, 지하구조물의 부력바지용, 흙막이 벽 붕괴 방지용, 지내력 시험의 반력 등 아주 다양한 용도로 적용되고 있다. 어스앵커공법의 장점으로는 버팀보와 버팀지주가 필요하지 않아 넓은 작업장소가 확보되므로 굴착능률이 향상되며, 흙막이 벽체의 측압을 배면측의 앵커로 지탱하므로 사면이나 모양이 일정치 않은 굴착평면이라도 쉽게 적용할 수 있다.
<어스앵커 모식도>
<어스앵커 시공사진>
* 사진출처 구글검색
소일 네일링(Soil Nailing) 공법
소일 네일링 공법은 NATM 공법과 유사한 원위치 지반보강 공법으로 굴착면에 유연한 지보체를 제공하거나 사면안전등을 목적으로 개발된 공법이다. 이 공법은 기본적으로 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있는 보강재를 프리 스트레싱 없이 비교적 촘촘한 간격으로 삽입하여 원 지반의 전체적인 전단강도를 증대시키고 발생변위를 가능한 억제하여 굴착공사 도중이나 완료후에 예상되는 이완을 제한하는 공법이다.
소일 네일링은 철도 및 고속도로 인접사면의 보강과 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목관련 시설물 축조에 필요한 굴착지보공으로 주로 이용되어 왔으나, 대부분의 경우 가설구조물로 이용하고 있으며, 최근 외형미를 갖추어 점차 영구구조물로 발전시키고 있다.
<소일 네일링 모식도>
<소일 네일링 완공사진>
* 사진출처 구글검색
흙막이벽 붕괴사례
4.1 개요
① 사고경위
- 2009.02.15 오전 8시 25분
- 얼었던 땅이 이상고온(7~13℃)으로 녹은 상태에서 많은 비가 내려 지반이 약화되어 무너짐
- 사망 3명, 8명 중경상
② 분석 결과
- 사고 몇 일전부터 사고 벽면에서 이상한 소리가 났음
- 터파기 공사이후 옆에 도로를 내면서 1~1.5m 깊이로 매설된 상수도관에서 물이 새 지반이 약화된 상태였고, 지반의 해빙과 많은 비가 내린 상태
- 경사도 계측 작업시 별다른 이상이 없다고 판단되으나, 비가 왔음에도 불구하고(35.5mm) 공사를 강행하여 안전불감증에 의한 사례라고도 분석됨.
* 출처: 연합뉴스
결론
5.1 토류구조물 설계 및 시공의 문제점
구조물 담당 기관의 상호연결성 부족
발주처, 건축설계자, 지반조사회사, 토류구조물 설계자, 토류구조물 시공회사, 감리회사, 설계심의 및 감독기관, 계측담당 회사간의 상호연결성 부족이 건설과정에서 핵심문제점중의 하나이다.
① 공사 기본사진 부족(지반조사의 소홀, 설계기간의 부족)
② 덤핑수주
③ 토류구조물 시공의 중요성에 대한 이해부족
④ 설계 감독 소홀 및 형식적인 감리제도
형식적인 계측
① 계측의 관리기준이 없다.
② 초기계측의 중요성에 대한 인식 부족
③ 계측 사진에 의해서 역해석할 수 있는 사진 미흡
④ 벽체에 너무 가깝게 매설하는 경향
⑤ 계측 실무자와 분석요원의 체계적인 교육의 필요성
⑥ 민원발생에 대한 소극적인 대책용으로 시공되는 경우
⑦ 고가 계측기기의 설치보다 육안관찰이나 측량 또는 변형 예상부분의 strain guage 계측의 중요성도 이해되어야 한다.
⑧ 형식적인 보링에 따른 지반변화에 대한 적응성 미흡
형식적인 감리제도
① 하청 시공회사측의 토류구조물에 대한 이해부족
② 감리비용이 적어 경험이 풍부하지 못한 인력투입
③ 감리책임자의 맣은 현장담당으로 정상적인 감리가 이루어 지지 못함
④ 감리책임자보다는 감독기관과 건축주에 더 치중하는 사회현실
⑤ 상주감리제도의 정착 필요
⑥ 엄지말뚝식 토류판 구조일 때 뒷채움의 부실
소음, 진동에 의한 민원발생
항타, 천공, 굴착장비에 의한 소음이나 진동에 의해 민원이 발생하는 경우가 있으며, 특히 도심지에서 breaker 작업은 삼가야 하고, 팽창제를 사용한 비폭성 암반 파쇄공법등의 이용이 요구된다. 참고로 서울 및 부산지하철의 진동관리기준은 0.5kine이며 최근 법원판례에 따르면 0.3kine 이다.
구조계산 프로그램의 선택
구조계산 프로그램의 선택 사용시 지반조건을 중요시 하지 않고 설계회사의 보유소프트웨어를 선택하는 문제점이 있으므로 소프트웨어에 따른 지반조건의 차이가 고려되어야 한다.

키워드

굴착,   흙막이,   소일네일링,   CIP,   SCW,   Top-Down,   슬러리월,   어스앵커