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국내 첫 ‘지지대 없이 굴착’ 선봬

◧건설신기술 915호 - 연약지반용 자립식 흙막이 벽체 공법

손인호 기자 | 기사입력 2021/06/28 [14:58]
손인호 기자 기사입력  2021/06/28 [14:58]
국내 첫 ‘지지대 없이 굴착’ 선봬
◧건설신기술 915호 - 연약지반용 자립식 흙막이 벽체 공법
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일체화된 소일시멘트 벽체와 수동격벽 이용
심도 10m 이하 ‘흙막이 벽체’ 자립 돕는다
별도 지지체 설치없이 수평토압 효과적 지지
연약지반 N값 사질토 10 점성토 4 이하 대상


 


◇신기술 시공 절차- 굴착


 


내부격벽으로 일체화된 2열 소일시멘트 벽체와 수동격벽을 이용한 연약지반용 자립식 흙막이 벽체 공법(BSCW 공법)이 최근 국토교통부로부터 건설신기술 915호로 지정받았다.



이 신기술은 비대칭 단면이나 15,000㎡ 이상의 대단위 면적으로 별도의 지보재를 설치할 수 없는 굴착공사에 적용된다.



흙막이 벽체가 심도 10m 이하에서 자립하도록 하는 연약지반용 자립식 흙막이 벽체 공법으로 별도의 지보재를 설치할 수 없고, N값이 사질토인 경우 10이하, 점성토인 경우 4이하인 연약지반 굴착공사에 적용되는 공법이다.


 


최근 건설공사는 구조물의 대형화, 고층화, 지하공간 활용의 필요성으로 인한 지하굴착 대심도화, 도심지 근접시공의 증가 등 다양한 특성을 나타내고 있다. 최근 이러한 경향으로 인해 대규모 지반굴착 및 흙막이 공사의 증가로 이어지고 있다.


 


또한, 지하안전관리에 관한 특별법 시행에 따라 2018년 1월부터 10m 이상의 지하 굴착공사를 수반하는 사업에 대하여 지하안전영향평가 및 사후지하안전영향조사를 실시하도록 하는 등 지하안전을 확보하기 위한 지하안전관리제도가 본격적으로 시행되고 있다.



이러한 최근 경향으로 흙막이 가시설 공사의 중요성이 커지고 있으며, 그에 따른 설계 및 시공기술의 향상이 절실히 요구되고 있다.



흙막이 가시설 공사는 지반굴착을 안전하게 하기 위한 것으로 지지구조물을 설치해 굴착작업시에 현장내로 주변 흙이나 물의 유입을 방지하면서 주변 지반붕괴를 막고 토압 및 수압 등의 측압에 저항하도록 가설구조물을 설치하는공사를 말한다.



이러한 흙막이 가시설에 요구되는 기능은 외력에 견딜만한 충분한 강도와 강성, 변위·침하에 의한 인접구조물 등에 손상을 주지 않는 점, 경제성 및 안정성 등이 있다.



즉, 흙막이 가시설 공법의 선정은 지반조건, 지하수위, 인접구조물, 굴착규모와 깊이, 공사비, 시공성 및 안정성 등의 모든 조건을 검토해 적정한 설계 및 시공이 돼야 한다.



흙막이 가시설은 지하 굴착을 위해 설치되는 임시 구조물이지만 각종 건설사업에서 가장 먼저 시행되며, 전체 작업공기에 큰 영향을 미치고 전체 공사비의 약 5% 이상을 차지하는 주요 공정이다.



특히 건설 수주 물량이 부족하고 경쟁력이 요구되는 시점에서 경제성 및 공기 단축을 위한 공법 선택은 매우 중요하다. 이러한 이유 등으로 흙막이 공법에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있으며, 최근에는 다양한 공법이 개발·적용되고 있다.


 


신기술 개요
신기술은 강성이 큰 2열 주열 흙막이벽(소일시멘트 벽체)을 설치하고 주열벽 사이 무근 방식의 중간 내부격벽을 일정 간격으로 시공한 후 상부를 상부띠장과 가로보 및 브레이싱으로 일체화시킨다.



별도 지지체를 설치하지 않거나 최소화시켜 수평토압을 효과적으로 지지함으로써 연약지반(N값이 사질토인 경우 10이하, 점성토인 경우 4이하)을 대상으로 하는 지하굴착 공사 중 안정성 확보는 물론 시공성과 경제성을 만족시킬 수 있도록 했다.



신기술의 원리는 자중에 의한 저항력을 증대시켜 작용토압을 지지하고 활동에 대한 저항성을 높이기 위해 수동측에 격벽 주열벽을 설치하며 별도의 지지체를 설치하지 않고도 자립으로 측압을 지지한다.



신기술은 전열 소일시멘트 벽체, 후열 소일시멘트 벽체, 내부격벽, 수동격벽, 상부 가설 구조물(세로보(띠장), 가로보(버팀보) 및 브레이싱)로 이루어져 있다.



전열 소일시멘트 벽체는 굴착면을 따라 시공되며, 굴착이 이루어지는 구간에서 굴착측 방향으로 지하수 및 토사의 유출을 방지한다. 전열 소일시멘트 벽체에는 소정의 간격으로 말뚝(주로 H-pile)이 설치돼 굴착이 이루어지는 구간의 변위를 억제하고 토압을 지지한다.



후열 소일시멘트 벽체는 토압이 작용하는 배면측에 형성되어 지하수가 굴착측으로 흐르지 못하게 하는 역할을 한다. 후열 소일시멘트 벽체에는 소정의 간격으로 말뚝(주로 H-pile)이 설치되어 배면측에서 굴착면 측으로 작용하는 토압을 억제한다.


 


내부격벽은 주로 Jet Grouting으로 설치되며, 전열 소일시멘트 벽체와 후열소일 시멘트 벽체 사이에 격벽 또는 연속벽 형태로 중첩되게 시공한다. 전열과 후열 소일시멘트 벽체를 연결해 2열 벽체의 휨강성을 증대시키며, 전열과 후열 소일시멘트 벽체 사이에 일정 간격으로 설치해 내부에 갇힌 토사가 벽면마찰력 효과(사이로 토압 효과)에 의해 중력식 옹벽 역할을 수행할 수 있도록 한다.



상부 가설 구조물은 세로보(상부 띠장), 가로보(상부 버팀보) 및 브레이싱이 있으며, 기존 지반고 위에 설치된 구조물이다. 전열 소일시멘트 벽체와 후열 소일시멘트 벽체에 소정의 간격으로 설치된 말뚝의 상부에 세로보(띠장)을 설치하고 일정한 간격으로 가로보(버팀보)를 설치한다.


 


가로보의 설치 간격이 커 세로보의 좌굴이 우려될 경우 브레이싱을 설치한다. 상부 가설 구조물은 전열과 후열의 소일시멘트 벽체에 설치된 말뚝을 강결시켜 일체화 거동을 유도하며, 상부 지반 변위에 저항력을 증대시킨다.


 


향후 활용 전망
2020년 말까지 국내 32개소의 현장에 적용했으며, 추후 19개소의 현장에 시공예정 중이며, 동남아시아 및 중국 해안도시의 대규모 지하터파기 공사가 점차 확대됨에 따라 해외 연약지반 공사에도 적극 활용될 것으로 기대된다.



기존기술로는 적용이 어려웠던 연약지반에서 시공이 가능한 신기술은 별도의 지보재 없이 자립이 가능함으로 인해 발주처의 사업성 향상 및 시공사의 공사원가가 절감돼 실수요자의 비용부담을 줄일 수 있다.


 


국내외 기술 경쟁력
신기술은 연약지반에서 별도의 지보재 없이 자립이 가능하도록 한 최초의 실용화 기술이다. 베트남 설계사 및 시공사와 MOU를 체결했으며 베트남 국제 학술회에 공법을 소개한 바 있어 추후 해외수출이 기대된다.



신기술은 지하굴착을 위한 임시 구조물로, 구조물 시공 완료 후에 지반에 매립하므로 별도의 보수나 교체를 위한 유지관리 비용은 없다. (기술개발 : 대안소일텍·포스코건설·현대산업개발·대우조선해양건설·양우건설)


 


 


 


 



 

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