[건설시공학] 잠함기초(Caisson foundation)의 종류와 시공방법 - 잠함공법(케이슨공법)의 정의, 잠함(Caisson)기초 종류, 잠함기초의 시공요령과 시공사례 및 주요 결함사항(사고사례)

소개글

[건설시공학] 잠함기초(Caisson foundation)의 종류와 시공방법 - 잠함공법(케이슨공법)의 정의, 잠함(Caisson)기초 종류, 잠함기초의 시공요령과 시공사례 및 주요 결함사항(사고사례)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 잠함공법(케이슨공법)의 정의

2. 잠함(Caisson)기초 종류
　1) 오픈케이스(정통 기초=우물통기초)공법
　2) 공기 케이슨(Pneumatic caisson)공법
　3) 박스 케이슨 공법

3. 잠함기초의 시공요령

4. 잠함기초의 시공사례
　1) Kiso river bridge
　2) 돌산대교
　3) 영종대교
　4) Ritto Bridge(세계 최초의 파형강판 다실구조)
　5) 운남대교
　6) 교각의 기초가 잠함공법으로 설계된 압록강철교

5. 주요 결함사항(사고사례)

본문내용

우, 우선 잠함을 육지에서 제작하고 배처럼 물에 뜨게 만들어, 기초를 만들 곳에 예항하여 콘크리트를 채워 넣고 물 밑에 가라앉힌다. 이 경우 잠함을 부잠함(浮潛函)이라고 한다.
방파제의 본체도 케이슨으로 만들어지기도 한다. 이때에는 부잠함으로 만들지만 바다 밑의 사석(捨石) 위에 설치할 뿐으로 굴착하여 가라앉히는 경우는 없다.
2. 잠함(Caisson)기초 종류
1) 오픈케이스(정통 기초=우물통기초)공법
이 공법은 우물통공법 또는 웰공법(well method)이라 부르고, 안벽 등의 기초에 많이 사용된다.
(1) 특징
① 비교적 경제적으로 기초를 구축할 수 있다.
② 굴착 시 주위 지반이 흐트러지기 쉽고, 침하시경사가 문제된다.
③ 공기예측이 어렵고, 지지기반 지내력평가가 어렵다.
④ 수중 콘크리트 품질확보에 다소 문제가 된다.
⑤ 굴착심도 영향 적다.(최대50m,일반적으로 25m)
(2) 장점
① 침하 깊이에 제한이 없다.
② 기계 설비가 비교적 간단하다.
③ 공사비가 일반적으로 저가이다.
④ 무진동으로 시공할 수 있어서 시가지 공사에 적합하다.
(3) 단점
① 기초 지반 토질의 확인이 곤란하고 지지력 측정이 곤란하다.
② 저부 콘크리트가 수중 시공이 되어 불충분하게 되기 쉽다.
③ 굴착 중 장애물이 있거나 수중 굴착일 경우는 굴착에 시일 걸려 공기가 길어진다.
④ 기초 지반에 보일링 현상이나 히빙 현상이 일어날 수 있다.
⑤ 지지 암반의 표면이 불규칙하거나 경사가 있을 경우는 케이슨이 경사질 염려가 있다
⑥ 중심이 높아져 케이슨이 경사질 가능성이 있다.
2) 공기 케이슨(Pneumatic caisson)공법
케이슨 내부에 압축공기 작업실을 두고 고압공기로 지하수를 배제한 후 저면에 굴착하여 지지기반에 침설하는 공법
(1) 특징
① 인력작업으로 시공성이 높다.
② 침하속도 일정하여 공정관리가 유리하다.
③ 굴착 중 장애물제거가 용이하다.
④ 지내력 확인이 용이하다.
⑤ 케이슨경사가 수정이 용이하다.
⑥ 숙련공이 필요하다.
⑦ 케이슨병 유발된다.
⑧ 대규모 공사 설비가 필요하다.
(2) 장점
① 기초지반토질의 확인 및 정확한 지지력의 측정이 가능하다.
② 저면의 콘크리트 시공의 신뢰성이 크다.
③ 기초지반의 보일링 현상 및 히빙 현상의 방지로 인접 구조물에 대한 피해가 없다.
④ 케이슨을 정확한 위치에 앉힐 수 있고 수정이 쉽다.
⑤ 압기중이지만 육상과 같은 작업을 할 수 있어서 공기를 단축할 수 있고
확실한 예측을 할 수 있으며 장애물 제거가 쉽다.
(3) 단점
① 압축공기용 기계설비가 비싸므로 소규모공사나 심도가 깊은 공사에는 비경제적이다.
② 노동자와 노동조건에 제한이 있어 알맞는 노동자를 모집하기 어려워 노무비가 비싸다.
③ 주야로 작업을 하므로 관리 및 노무인원이 많이 필요하다.
④ 케이슨 病이 발생하므로 이에 대한 대책이 필요하다.
⑤ 소음과 진동이 커서 도시에서는 부적당하다.


케이슨을 침하시키는 공법
3) 박스 케이슨 공법
이 케이슨은 밑이 막혀 있는 박스(box)형으로 되어 있으며, 오픈 케이슨 공법과 공기 케이슨 공법이 주로 교량 기초에 사용되는 데 비해 이 공법은 항만 구조물에 많이 사용된다.
(1) 특징
① 횡하중을 받는 대형기초에 적합하다.
② 구조체의 품질확보에 용이하다.
③ 지지기반 요철에 영향을 많이 준다.
④ 대형 시공기계가 필요하다.
⑤ 설치 시 경사, 침하관리가 필요하다.
기초잠함공사시 안전
산소농도를18%이상 유지되도록 환기 및 작업자에게 호흡용보호구 지급한다.
3. 잠함기초의 시공요령
1) 잠함을 위한 구멍을 설계도면에 표시된 대로 내력층까지 굴착한 뒤, 인접한 잠함구멍을 굴착한다. 이 때 인접한 잠함구멍이 무너지기 쉽거나 모래층에 있는 구멍일 경우에는 채워진 옆구멍의 콘크리트가 경화한 후에 굴착해야 한다.
2) 설계치수대로 굴착하여도 예정내력에 미달되었을 때에는 설계변경을 의뢰한다.
3) 굴착이 진행됨에 따라 흙벽이 샤프트 안으로 흘러들어 오지 않도록 하기 위해 필요하다면 케이싱을 설치한다.
4) 가설 샤프트 보호대가 필요한 경우 샤프트 벽을 유지하고 압축력, 변위를 견디기 위하여 전체길이에 방수된 강재 케이싱을 설치한다.
5) 콘크리트 타설 이전에 물이 없는 상태에서 굴착을 하기 위하여 펌프장치를 설치한다. 만약 지나치게 물이 배어 나오면 굴착작업을 멈추고 담당원과 협의한다.
6) 요구되는 치수로 벨을 언더컷(undercut)할 수 없는 토양조건에서는 벨의 지붕을 아치로 하거나 목재나 강재 지주로 지지한다.
7) 콘크리트 타설 이전에 각 잠함을 검사하고 시험한다.
8) 만약 요구하는 각층에 대한 내력에 미치지 않는 상태에서 지정된 샤프트 굴착의 깊이에 달했을 때에는 즉시 작업을 중지하고 담당원에게 보고한다.
9) 지정된 깊이와 치수의 변화가 요구될 때나 추가적인 보링이 요구될 때에는 담당원의 지시에 따라 작업을 진행한다.
4. 잠함기초의 시공사례
케이슨 기초는 기반암 깊이가 깊은 경우에 적용한다.
<케이슨기초 적용사례>
1) Kiso river bridge
2) 돌산대교
3) 영종대교
4) Ritto Bridge(세계 최초의 파형강판 다실구조)
5) 운남대교
6) 교각의 기초가 잠함공법으로 설계된 압록강철교
5. 주요 결함사항(사고사례)
<당진부두사고>
공사는 인천에 본사를 둔 효명건설에 하청을 줘 진행해왔으며 `케이슨(Caisson.潛函工法) 공법' 등을 이용해 바다를 막고 대형 콘크리트 인공 벽을 쌓아 접안시설로 사용게 된다.
케이슨 공법이란 말 그대로 거대한 우물통 같은 구조물을 바다로 가라앉혀 건축물의 기초로 삼는 공법으로 이 동부제강 전용부두 건설 작업에는 28개의 케이슨(잠함.潛函)이 투입된다.
사고의 직접적 원인이 된 시설은 가로 10ｍ, 세로 5.2ｍ, 높이 4ｍ의 크기의 대형 콘크리트 구조물(안벽공)로 사고 당시 8명의 인부가 안벽공 상부의 거푸집 발판 위에서 작업을 하고 있었다. 사고는 콘크리트 타설 작업 도중, 거푸집이 쏟아붓는 콘크리트의 하중을 견디지 못해 파열되면서 발생한 것으로 추정된다.

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